仪控系统自主化与核电可持续发展

仪控系统自主化与核电可持续发展

关键词：仪控系统自主化核电可持续发展

摘要：法国核电发展是我们借鉴的例子，核电规模发展可以促进核电仪控系统自主化，大力提高核电仪表控制系统自主化程度可以促进核电可持续发展，二者互为促进。

2007年10月，国务院正式批准了《核电中长期发展规划（2005-2020年）》，这标志着中国核电发展进入了一个新的快速发展的历史时期。核电作为新一代清洁能源，在我国能源结构调整中将显现出越来越重要的作用，核电的快速发展也必将给我国的工业、科技等各个领域带来更多的发展机遇。

1 核电可持续发展的基础在于自主化

我国的核电工业始于上世纪八十年代，到现在已建成六座核电站共11台核电机组，装机容量906.8万千瓦。其间我国还向巴基斯坦出口了一台30万千瓦的核电机组。在已建成的核电站中，有我国自行设计建造的堆型，也有从法国、加拿大、俄罗斯等国引进的不同堆型。很显然，要满足核电中长期发展规划的要求，就必须尽量减少堆型种类，达到规模化生产。在这方面，法国的核电发展过程值得我们借鉴。法国的核电工业起步并不算早，从上世纪七十年代决定采用西屋压水堆技术，仅比我国早了十几年。但在其后的三十几年中，法国围绕西屋技术，建造了大批的核电站，到现在已拥有58台核电机组，发电量达到了法国全国总发电量的80%。而且，所有法国建设的核电站都采用了统一的堆型，充分显示了规模效益的优势。作为向法国输出压水堆技术的美国，其核管会原主席塞林就曾感叹道：“法国有200多种奶酪，但只有一种核电机组”。这话讲得十分深刻，正是这种发展战略，使法国在短短的十几年里从引进技术到输出技术，其反应堆技术到现在已成功地发展到了第三代，在某些方面已经超过了老师。目前法国已站在了国际核电工业的前列，成为名副其实的核电工业大国与核电技术强国。

从法国核电工业的成功发展经验我们不难看出，规模建设是其最成功的策略。而更重要的，是法国通过规模建设，逐步形成了自己的核电工业标准，也逐步形成了自己的核电工业体系，更重要的是形成了一整套自主的核电技术。法国自引进西屋压水堆技术后，已经从CPO开始，发展了CP1、CP2、P4、P’4等改进型号，此后又推出了N4，直到三代核电机组EPR。这就形成了一个完整的可持续发展体系，成为世界上少数几个能够自主发展核电的国家之一。

2 工业发展需求决定技术方向

法国核电工业发展的历史还告诉我们，工业发展的需求是主导，而技术的发展应该以

满足工业发展需求为目标，或者说，应该由工业发展的需求决定科技资源投向。

在上世纪七十年代以前，法国研究发展的是气冷堆技术，到引进西屋压水堆技术之前，已经有很多研究成果，也建成了几个核电机组。但法国政府看到，这种气冷堆技术要形成大规模的工业应用有相当大的困难，因此毅然决定放弃，转而引进西屋的压水堆技术。可以想象，这样的转向是多么艰难，但也正是这个关键性的决策，成就了法国强大的核电工业体系。

如果反过来，由科学技术的研究决定工业发展的方向，那么法国的核电可能不会走到今天这个地位。虽然科学技术的研究非常重要，但在实际应用中，这些研究实际上是一些技术资源的积累。一旦工业的发展有需求，技术积累可以立即投入应用，成为促进产业快速发展的自主技术。技术研究的特点是百花齐放，而工业的发展必须形成规模，因此在决定产业的发展方向时，一般不会，也很难由技术的研究成果来决定取舍，因为没有绝对好或绝对不好的技术。由科技成果催生一个产业的情况，一般发生在基础研究方面，是在多种技术的竞争中淘汰筛选，使其中的一种脱颖而出，形成产业。而这种情况在应用技术上是很少出现的。

3 技术发展的关键在于能力的提升

具体看一下我国在核电站仪控系统方面的情况。首先，我国在核电站仪控系统方面是有一定基础的，或者说，是有一些科技资源积累的。在上世纪90年代，在我国第一座30万千瓦核电机组的出口项目中就使用了由我国自主研制的计算机监测系统。在此基础上，秦山二期的2台60万千瓦核电机组也成功地使用了我国自主研制的计算机监测系统，同时，在常规岛的控制方面，使用了国产DCS（分布式控制系统），取得了有益的经验。在我国建造的其它核电站中，都不同程序地使用了国内自主研制的控制系统。除此之外，在常规电厂、在其它各个工业领域，都大量使用了国产DCS或PLC（可编程序控制器），所有这些，都为在百万千瓦核电机组中采用国产全数字化仪控系统准备了良好的条件。我们所需要的是在一个统一的标准下，以规模建设和应用的模式，不断强化和完善自主化的仪控系统，形成自己的体系，这样才能使我国核电建设走上高速路。

第二，我国在百万千瓦核电站全数字化仪控系统方面毕竟还是空白，我们没有完全自主地承担过整个系统的建造，国产化的系统也没有在百万千瓦核电站上全面应用过。如何实现零的突破，这是问题的关键，也是我国仪控系统自主化近期必须完成的目标。

根据目前我国核电工业的需求和我们已有的基础，比较现实可行的路线是通过与国际上先进的核工业国家合作承担建设项目，在合作过程中不断增长各方面的能力，包括研发、生产、工程、设计、质量保障等各方面的综合能力，从而实现自主化。也就是说，在仪控

系统方面，技术引进的着重点应该在于自主能力的提升，而不是某些具体的技术，如生产图纸、源程序等。

应该承认，在核电站全数字化仪控系统的技术方面，我们与国外是有差距的，但更大的差距是在能力方面，在技术方面我们毕竟还有一些基础。而能力提升的唯一途径是实际的工程实践，没有几个实际工程实施的磨练，自主化能力是不可能成长起来的。而有了自主的能力，才能够有效地推动自主技术的发展，进而达到完全自主化的目标。在我们所接触的由国外供货、国外承包工程的建设项目中，就技术层面而言，国外系统也是存在问题的，在工程实施过程当中也在不断地修改设计，甚至修改软件。由于每个核电站的情况各不相同，再成熟的系统也需要进行一些针对性的设计变更。但不容置疑的，是国外厂家完全有能力控制这些技术上的变更和完善，他们能够及时发现问题，并找出最为稳妥的解决方案，化解各方面的风险，并且通过一整套严格的保障措施确保系统实现预定的功能和性能。这些就是国外厂家的看家本领，也是我们必须通过工程实践的磨练逐步具备的自主核心能力。

4 注重仪控系统平台的技术研发

在核电站全数字化仪控方面，我们最大的差距是在能力方面，这其中包括了技术研发的能力，特别是控制系统平台的研发能力。就仪控系统本身而言，上游是电子元器件，如芯片和微处理器、标准电子信息产品如计算机、外部设备、网络通信设备和系统软件、操作系统等；下游则是具体的应用系统和工程项目，包括应用设计和应用软件的开发；而中间就是仪控系统的平台。在一般工业控制系统如常规火电厂中，仪控系统平台大多数采用DCS以及PLC。而在核电领域，虽然也越来越多地采用了通用控制平台如DCS、PLC等，但由于被控对象的复杂性和特殊性，因此对仪控系统平台有着更高的要求。由于近年来电子信息技术的高速发展，基础产品日益成熟并开放，因此上游产品都是采取市场采购的方式来供货。目前极少有系统供货厂家自己开发、生产芯片、自己生产计算机或编写操作系统。而在系统平台和应用系统方面，二者还是有着十分紧密的藕合关系。虽然很多国外先进的核电机组都采用了专业DCS厂家的系统作为仪控系统平台，但这些平台级的产品与其用在其它工业领域的定型DCS仍有很大的不同。各个厂家均针对核电的应用进行了很多底层的开发，这些DCS可以说是针对核电站的专用版本。正因为如此，国际上核电强国的系统总承包商均有相当固定的仪控系统供货厂家，这样的伙伴关系是不会轻易改变的。另外，这种伙伴关系的形成还有一个重要的原因，就是核电机组本身的核心技术已越来越多地通过仪控系统体现出来，或者说，仪控系统已日益成为核电机组核心技术的一个组成部分。在进入数字化时代以后，仪控系统已不再是核电主设备的附属或辅助设备，而是核电主设