突破“卡脖子”技術(shù) 自主可控TCS進入推廣應用階段
近日，國務院國資委發(fā)布《中央企業(yè)科技創(chuàng)新成果產(chǎn)品手冊(2023年版)》，在“高端裝備”領(lǐng)域，中國華電研制的自主可控重型燃氣輪機控制系統(tǒng)（TCS）成功入選。目前，該套TCS已進入推廣應用階段。
當前，我國在運的重型燃氣輪機主要依賴進口，重型燃氣輪機的控制系統(tǒng)與燃氣輪機本體密切相關(guān)，是一項極其復雜、難度極高的控制技術(shù)，也一直由國外燃氣輪機廠家提供，“卡脖子”現(xiàn)象突出。
近年來，中國華電圍繞國家重大戰(zhàn)略需求，對重型燃氣輪機的保護原理、控制策略、功能算法、控制系統(tǒng)軟硬件設計以及涉網(wǎng)安全運行等方面進行了深入研究，成功研制出了自主可控的TCS，為打破國外技術(shù)壟斷、夯實國家能源安全基礎、實現(xiàn)“雙碳”目標貢獻了重要力量。
TCS作為控制系統(tǒng)，決定著燃氣輪機的性能和安全。長期以來，TCS的設計、組態(tài)、調(diào)試等相關(guān)核心工作一直由國外燃氣輪機廠家提供，燃氣發(fā)電領(lǐng)域的“卡脖子”現(xiàn)象突出。
2020年以來，中國華電從防范重大技術(shù)裝備“卡脖子”風險、保障國家能源安全和促進產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展的全局出發(fā)，在火電機組核心控制系統(tǒng)自主創(chuàng)新取得突破的基礎上，組織開展了TCS攻關(guān)，成功研制出自主可控的TCS，多項技術(shù)填補了國內(nèi)空白。
應用初見成效
在研發(fā)團隊夜以繼日地攻關(guān)之下，中國華電TCS的自主創(chuàng)新和應用取得了實質(zhì)性突破。
2021年5月25日，國內(nèi)首套自主可控TCS在華電龍游電廠E級重型燃氣輪機成功投運。這標志著中國華電在國內(nèi)率先完整掌握了重型燃氣輪機控制系統(tǒng)的自主設計、生產(chǎn)、調(diào)試、改造等全過程關(guān)鍵技術(shù)，推動了我國重型燃氣輪機控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化發(fā)展。經(jīng)中國電機工程學會專家鑒定，該套TCS燃燒運行狀態(tài)診斷及調(diào)整等技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
在上述突破基礎上，中國華電再接再厲，不斷取得新突破。
2022年3月11日，中國華電在江蘇戚墅堰電廠成功投運國內(nèi)首套F級重型燃氣輪機TCS，實現(xiàn)了從E級到F級的新跨越。系統(tǒng)投運以來，運行情況優(yōu)良，機組啟動時間、啟動成本、負荷穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)誤差等多項重要指標優(yōu)于原系統(tǒng)。
2023年3月8日，被譽為“中國爭氣機”的國內(nèi)首臺全國產(chǎn)化50兆瓦F級重型燃氣輪機（G50）在華電清遠電廠正式投入商業(yè)運行。G50相較于進口機型，整體設計更為完善，控制功能更加全面，對控制系統(tǒng)的要求也相應更高。中國華電TCS為G50進行全工況性能匹配、燃燒調(diào)整及優(yōu)化、熱部件壽命評估等關(guān)鍵技術(shù)的工程驗證提供全方位支持，助推國產(chǎn)重大裝備實現(xiàn)了商業(yè)化應用
2023年12月15日，適用于又一進口型號重型燃氣輪機的TCS在華電戚墅堰電廠投運，中國華電再次取得該領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)重大突破。
“上述項目的成功投運，表明中國華電已具備控制國內(nèi)外不同品牌、各類型重型燃氣輪機的能力。”研發(fā)單位有關(guān)負責人說。
TCS的自主創(chuàng)新和應用具有多方面的意義。首先是實現(xiàn)了控制系統(tǒng)軟硬件平臺國產(chǎn)化。中國華電自主可控TCS基于國產(chǎn)先進元器件和操作系統(tǒng)開發(fā)，在軟硬件層面擺脫了進口依賴，避免了斷供風險。
其次是掌握了重型燃氣輪機控制關(guān)鍵技術(shù)。中國華電對重型燃氣輪機的熱力學理論、控制策略、保護原理等內(nèi)容進行了深入研究，成功突破了重型燃氣輪機本體控制原理研究與邏輯設計、燃燒壓力脈動監(jiān)測與燃燒調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)，具備了對各類型重型燃氣輪機進行安全、穩(wěn)定、精準控制的能力。
第三是具備了自主調(diào)試和運維能力。由于原裝TCS核心模塊層層加密，修改權(quán)限處處設限，系統(tǒng)調(diào)試和運維工作只能求助原TCS廠家，存在運維成本高、服務保障不夠充分等問題。中國華電自主可控TCS對重型燃氣輪機所有控制邏輯、控制回路均可開放權(quán)限，為后續(xù)開展自主維護提供了廣闊空間。
再立新功
創(chuàng)新過程中，中國華電在統(tǒng)籌謀劃方面把關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)擺在了突出位置，并舉全集團之力推動落實，所屬企業(yè)加強協(xié)同，無條件支持，形成“上下一盤棋”的攻關(guān)合力。
對此研發(fā)團隊資深專家感受很深。“我們把TCS的研發(fā)梳理出了多項關(guān)鍵技術(shù)，每個點都很難，在研發(fā)過程中，我們由點到線到面，逐步串了起來，這就是一個群策群力的過程。”
同時，中國華電開展有效激勵，充分激發(fā)創(chuàng)新活力動力。研發(fā)單位用好“激勵工具包”，優(yōu)先考慮攻關(guān)有功人員評優(yōu)評先，并給予專項獎勵、股權(quán)激勵、崗位分紅，3名研發(fā)骨干被推薦并入選中國華電科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才和青年領(lǐng)軍人才，兌現(xiàn)崗位分紅40余人，給予股權(quán)激勵10余人。中國華電還通過開展聯(lián)合攻關(guān)，廣泛凝聚產(chǎn)業(yè)鏈合力。
中國華電依托央企產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，通過創(chuàng)新聯(lián)合體，與中國電子所屬公司開展聯(lián)合創(chuàng)新，聯(lián)合開發(fā)了多任務并行執(zhí)行的高穩(wěn)定性、高實時性過程控制站，滿足更復雜應用場景下對性能和安全可信的需求。
各方按照“持續(xù)優(yōu)化、迭代升級”的工作思路，不斷深化創(chuàng)新聯(lián)合的合作。依托中國華電與中國電子共同成立的聯(lián)合實驗室，從最初的研發(fā)到最終的并網(wǎng)運行，始終保持高效合作，打破了產(chǎn)品屬性壁壘，對過程中的問題共同集中解決，在同目標共奮斗的基礎上，保質(zhì)按時運行并網(wǎng)和順利運行，并進行了專項鑒定。
中國華電將進一步加快科技創(chuàng)新成果的應用和推廣。“下一步，我們將把研究成果繼續(xù)拓展到更多機型應用，盡快實現(xiàn)重型燃氣輪機機組全覆蓋及提供成套解決方案的目標。”研發(fā)單位負責人說。
