自改革開放以來，我國發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，已成為名副其實(shí)的發(fā)電大國，正在向發(fā)電強(qiáng)國邁進(jìn)。而隨著發(fā)電產(chǎn)業(yè)實(shí)力的逐步提升，我國在發(fā)電關(guān)鍵核心技術(shù)上受制于人的問題逐漸成為制約發(fā)展的瓶頸。依據(jù)“‘十四五’規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要”部署以及國家在推進(jìn)“安可替代”工作中提出的要求，發(fā)電行業(yè)應(yīng)加大技術(shù)攻關(guān)，加強(qiáng)試點(diǎn)工作，加快推進(jìn)替代工作、國產(chǎn)操作系統(tǒng)能替盡替。

中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究總院華北電力試驗(yàn)研究院積極響應(yīng)國家方針政策，在集團(tuán)公司支持下，發(fā)揮自身長期以來在生產(chǎn)運(yùn)行、基建調(diào)試、DCS改造、核心技術(shù)研發(fā)等方面積累的優(yōu)勢，與DCS廠家合作開發(fā)，將大唐集團(tuán)自有研究成果凝練、固化，通過集成創(chuàng)新賦能傳統(tǒng)DCS，打造出自主可控、自有品牌、自有標(biāo)準(zhǔn)、可復(fù)制、可推廣、可展示的智能控制平臺(tái)——“大唐ICS”。

傳統(tǒng)DCS雖在常規(guī)計(jì)算控制、監(jiān)控報(bào)警等功能的實(shí)現(xiàn)上發(fā)揮著重要作用，但無法實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警、診斷分析、先進(jìn)智能控制等功能，同時(shí)也未全部實(shí)現(xiàn)自主可控。而在“雙碳”目標(biāo)下為了消納更多可再生能源，火電機(jī)組正面臨深度調(diào)峰、快速調(diào)節(jié)、快速啟停等更高的控制要求，加之火力發(fā)電過程工藝流程繁雜、設(shè)備眾多、工況多變，其系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)、控制需求各異，亟待先進(jìn)控制策略的引入與應(yīng)用，以更好地適應(yīng)“兩高一低”新型電力系統(tǒng)發(fā)展需要。

在此“機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、希望與困難同在”的形勢下，大唐科研總院引領(lǐng)開展“大唐ICS”設(shè)計(jì)研發(fā)，打造具有大唐特色的智能控制產(chǎn)品。項(xiàng)目組成員在幾個(gè)月間，橫跨四省多地，積極開展研發(fā)改造工作，攻堅(jiān)克難、共克時(shí)艱，最終迎來了“大唐ICS”的成功上線。

心懷理想，萬苦卻不停足

未來，可再生能源將成為第一大電源，而可再生能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，將大大提高電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻難度，常規(guī)煤電將逐步轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)性和保障性電源。為了提高可再生能源消納比例，煤電機(jī)組面臨每日周期性深度調(diào)峰和配煤摻燒等問題，對機(jī)組深度調(diào)節(jié)、快速爬坡、快速啟停、低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性、低負(fù)荷污染物排放達(dá)標(biāo)等提出更高要求，煤電機(jī)組需要靈活性改造，引入更先進(jìn)的控制技術(shù)。

大唐華北電力試驗(yàn)研究院自成立以來堅(jiān)持開展先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用研究，開發(fā)多種基于人工智能的控制優(yōu)化和運(yùn)行優(yōu)化產(chǎn)品，形成百花齊放的局面。各產(chǎn)品分屬不同部門，所用編程語言、架構(gòu)和硬件各不相同，在面對煤電運(yùn)行新的挑戰(zhàn)難題，需要合力破解。為此，大唐華北院結(jié)合現(xiàn)有研究成果，統(tǒng)一規(guī)劃產(chǎn)品體系，形成大唐ICS智能控制產(chǎn)品體系，聯(lián)合DCS廠家和軟件開發(fā)公司，將不同產(chǎn)品統(tǒng)一規(guī)劃并移植重構(gòu)，一體化集成到DCS中。在這個(gè)過程中，各產(chǎn)品從微軟INTEL平臺(tái)移植到國產(chǎn)麒麟飛騰平臺(tái)，同時(shí)盡量保持編程語言不變、各自維護(hù)、相對獨(dú)立。

大唐華北院組織各產(chǎn)品研發(fā)負(fù)責(zé)人，去福州進(jìn)行ICS軟件開發(fā)對接，討論ICS平臺(tái)每一個(gè)功能需求及概要設(shè)計(jì)，討論各產(chǎn)品移植開發(fā)方案，最終將多達(dá)7種編程語言集成到一套ICS軟件中。

攻堅(jiān)克難，共展團(tuán)結(jié)風(fēng)范

嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的調(diào)查研討為“大唐ICS”的研發(fā)測試定錨穩(wěn)舵。此后，項(xiàng)目組成員趕赴南京，緊鑼密鼓地開展邏輯組態(tài)、線下測試等工作。而巨大的工作量、緊張的疫情防控、有限的開發(fā)時(shí)間等等，又為項(xiàng)目組提出了一個(gè)個(gè)難題。面對客觀環(huán)境的種種困難與研發(fā)工作出現(xiàn)的各類問題，科研人員以堅(jiān)定的信念、飽滿的熱情和過硬的技術(shù)實(shí)力團(tuán)結(jié)奮斗、迎難而上，高質(zhì)量完成開發(fā)任務(wù)。

八大功能模塊統(tǒng)一搭載、七種編程語言集成、百余頁邏輯組態(tài)、八千多個(gè)報(bào)警條目整理……“大唐ICS”開發(fā)測試所包含的工作紛繁復(fù)雜，對項(xiàng)目組成員的工作態(tài)度、技術(shù)水準(zhǔn)和精力體力可稱得上是一次嚴(yán)苛的磨練。同時(shí)，由于新冠疫情的影響，原定于福州啟動(dòng)的許多前期開發(fā)工作無法正常如期進(jìn)行，被調(diào)整至南京并行開展，使得有限的研發(fā)測試時(shí)間變得更加緊迫。而本應(yīng)順序進(jìn)行的工作變?yōu)椴⑿虚_展，這對整個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作協(xié)調(diào)、溝通交流都提出了更高的要求，對各研發(fā)小組的專業(yè)素質(zhì)更是一場重大的考驗(yàn)。除此之外，“大唐ICS”在南京開發(fā)測試期間，恰逢江蘇省“能耗雙控”政策推進(jìn)，工業(yè)園區(qū)限電限產(chǎn)，又給研發(fā)工作增加了一道難關(guān)。

在重重考驗(yàn)與種種困難的包圍下，華北院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)逆風(fēng)而上，帶領(lǐng)各單位研發(fā)人員，克服限電帶來的不便，深入研究，溝通研發(fā)細(xì)節(jié)、攻克技術(shù)難關(guān)，緊緊把握有限的開發(fā)時(shí)間通力合作。

華北院將鍋爐燃燒優(yōu)化控制、性能計(jì)算及耗差分析、智能預(yù)警及故障診斷等等，這些基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、粒子群多目標(biāo)優(yōu)化等先進(jìn)控制原理的發(fā)電廠系統(tǒng)控制算法封裝至高級應(yīng)用服務(wù)器；并將汽溫優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制優(yōu)化、智能脫硝優(yōu)化、智能吹灰優(yōu)化等各類功能應(yīng)用模塊化后集成于高性能控制器，構(gòu)建起了一套統(tǒng)一的產(chǎn)品體系，搭載于“大唐ICS”智能控制系統(tǒng)平臺(tái)。并且，華北院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究制定了統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口規(guī)范，使得“大唐ICS”平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)與各品牌DCS無縫集成，做到完全自主可控且快速推廣使用。此外，項(xiàng)目開展了加密認(rèn)證系統(tǒng)和安全保障設(shè)計(jì)，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了自主知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來?！?0天的日日夜夜，不僅經(jīng)歷了南京由夏末到深秋的季節(jié)更替，還見證了“大唐ICS”從藍(lán)圖勾勒到規(guī)模初具的飛速成長。華北院項(xiàng)目組在有限的時(shí)間和條件下，圓滿完成了“大唐ICS”各功能模塊的算法移植封裝、邏輯組態(tài)、測試調(diào)整工作，為下一階段奔赴內(nèi)蒙古托克托正式進(jìn)行“大唐ICS”現(xiàn)場裝載、調(diào)試打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

落地調(diào)試，同非一馬平川

依托內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司2號機(jī)A修D(zhuǎn)CS改造項(xiàng)目，“大唐ICS”的現(xiàn)場裝載與調(diào)試同步展開。項(xiàng)目組研發(fā)人員在此前的開發(fā)測試階段團(tuán)結(jié)合作、艱苦奮斗、攻堅(jiān)克難，解決了許多調(diào)試與集成的技術(shù)難題，已基本完成了軟件開發(fā)和邏輯組態(tài)工作。但團(tuán)隊(duì)成員們沒有志得意滿而就此松懈，而是十分珍惜點(diǎn)火前的每一分每一秒，馬不停蹄地踏上前往托電落地調(diào)試的征程。

十月后的托克托，是格外寒冷的。與南京不同，托克托三四級的冷風(fēng)中裹挾著黑色的粉塵，電廠前的大路上總會(huì)有深紅色的大型貨車疾馳而過。項(xiàng)目組成員每天8點(diǎn)鐘起床集合，吃完早飯后就要徒步近30分鐘向工程師站和機(jī)柜行進(jìn)。在最后的近一個(gè)月里，團(tuán)隊(duì)成員每天冒著凜冽的寒風(fēng)，注意復(fù)雜的路況，沒有消極的言語，心中只想著更好地完成調(diào)試任務(wù)。

除了惡劣的自然環(huán)境，并不充裕的時(shí)間也是項(xiàng)目組成員所要面對的挑戰(zhàn)。時(shí)間像一匹引著大家不斷向前的白駒，牽著項(xiàng)目組中的每個(gè)人，難以停下前進(jìn)的步伐。隨著托電2號機(jī)組啟機(jī)點(diǎn)火及并網(wǎng)期限的步步臨近，為了按時(shí)完成集團(tuán)公司、科研總院交予的項(xiàng)目任務(wù)，項(xiàng)目組中的全體成員常一同奮戰(zhàn)到深夜凌晨，以實(shí)際行動(dòng)展現(xiàn)出作為大唐科研總院技術(shù)人員所具有的堅(jiān)毅品格以及不達(dá)目的誓不罷休的不撓精神。

然而，僅有堅(jiān)毅品格是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。設(shè)備開發(fā)的過程從來不是一帆風(fēng)順，問題與狀況也總是突如其來。在開發(fā)過程中總是會(huì)出現(xiàn)了大大小小的問題，例如：常規(guī)的DCS系統(tǒng)版本過于老化、沒有開發(fā)過針對第三方軟件平臺(tái)的一體化集成接口。所以項(xiàng)目組成員必須按照“大唐ICS”的設(shè)計(jì)、需求、方案，針對相應(yīng)數(shù)據(jù)庫、畫面、邏輯以及通訊接口進(jìn)行從無到有的開發(fā)。項(xiàng)目成員統(tǒng)籌工作量、分析報(bào)錯(cuò)原因、討論技術(shù)路線、著手修改完善，快速有效地解決實(shí)際問題，克服項(xiàng)目開發(fā)中的重重困難，充分發(fā)揮并生動(dòng)體現(xiàn)了科研院所的研究開發(fā)能力。

托電2號機(jī)組投入運(yùn)行后，“大唐ICS”的上線運(yùn)行預(yù)計(jì)能夠有效降低主蒸汽溫度控制的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)偏差，減少機(jī)組設(shè)備磨損，延長鍋爐金屬管材壽命，減少爆管事故的發(fā)生。同時(shí)，封裝于高級應(yīng)用服務(wù)器的鍋爐燃燒優(yōu)化控制算法則突破了傳統(tǒng)控制無法對多變量、多目標(biāo)、強(qiáng)耦合、大延遲系統(tǒng)進(jìn)行有效控制的局限，尤其解決了目前動(dòng)態(tài)變負(fù)荷調(diào)節(jié)的難題，并通過分級燃燒、精細(xì)配風(fēng)，實(shí)現(xiàn)煤耗與環(huán)保的協(xié)調(diào)優(yōu)化。再結(jié)合智能脫硝模塊，能夠在有效提升鍋爐效率的前提下，解決按需噴氨的控制難題，降低氮氧化物的生成，實(shí)現(xiàn)污染物排放的全程智能優(yōu)化控制。

經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、測試到上線運(yùn)行，大唐華北院在創(chuàng)建“大唐ICS”品牌的同時(shí)，構(gòu)建了一套統(tǒng)一智能控制產(chǎn)品體系，制定了統(tǒng)一接口規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，避免各項(xiàng)目重復(fù)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，提升了先進(jìn)技術(shù)落地應(yīng)用的速度?！按筇艻CS”由大唐華北院研究團(tuán)隊(duì)引領(lǐng)開發(fā)，在不斷探索、修正、錘煉與打磨中成長，成為智慧電廠構(gòu)架設(shè)計(jì)中的核心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能控制技術(shù)的工程應(yīng)用，真正令科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。同時(shí)，整個(gè)開發(fā)過程不僅為發(fā)電廠智能控制技術(shù)研發(fā)應(yīng)用與項(xiàng)目建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，也為電力行業(yè)培養(yǎng)了一批能夠開發(fā)智能控制和智能運(yùn)行應(yīng)用的青年人才隊(duì)伍。

2021年11月，內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司2號機(jī)組順利并網(wǎng)，標(biāo)志著首個(gè)“大唐ICS”示范工程成功上線，也標(biāo)志著中國大唐集團(tuán)在智慧電廠建設(shè)的探索之路上已成功邁出扎實(shí)的一步。“大唐ICS”的研發(fā)與創(chuàng)建，是火力發(fā)電廠智能控制平臺(tái)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的有益嘗試與成功探索。如今“大唐ICS”的研發(fā)與建設(shè)已揚(yáng)帆起航?！奥仿湫捱h(yuǎn)兮”，今后大唐華北院更將腳踏實(shí)地、勇往直前、迎難而上，在構(gòu)建和完善“大唐ICS”智能控制生態(tài)體系的路上不懈前行、“上下求索”，為智慧電廠建設(shè)、智能控制系統(tǒng)研發(fā)添磚加瓦。