我国电厂DCS的现状与未来发展

　　如果有一天，我们达到现在的梦想——全面自动化的技术水平，那么我们又将面临更高层次的自动化要求。火电厂自动化从业者就是现代版的西西弗斯，每当精疲力竭地推着巨石爬向山峰顶点之时，也就是下一个艰难跋涉的开始。但巨石滚动中散发出的震撼而动感的美妙，却使我们沉醉其中。——南京科远自动化集团 副总裁 曹瑞峰

　　不知道1975年Honeywell公司的TDC-2000系统面世时，该公司是否会预见到今天DCS（Distributed Control System 的缩写，直译为“分布式控制系统”）系统的遍地开花和“进化”到如此地步。然而近十年，中国DCS发展之迅速，国人是有目共睹的。

　　本土企业异军突起

　　“国外的厂商已经基本不涉足300MW以下机组的DCS产品了，因为与国内DCS企业用于300MW以下机组的DCS系统相比，其性价比要低些。”中国仪器仪表行业协会副秘书长董景辰告诉记者说。记者采访到他时，董正在忙于写一份关于自主创新典型的报告，而这份报告，是以多年来国产DCS的飞速发展为主题的。

　　十几年来，国内许多企业积极地开发DCS等自动化系统的相关技术，其中，北京和利时系统工程股份有限公司（以下简称“和利时”）、上海新华控制技术(集团)有限公司（以下简称“上海新华”）、浙江中控技术有限公司（以下简称“浙大中控”）三家可称为个中翘楚。三者通过多年来的努力，在中国自动化市场上分得了各自的蛋糕：浙大中控以化工控制见长，上海新华主做火电控制，和利时则比较全面，在各个DCS市场都取得了相当的成绩。1991年，和利时开始研发第一代DCS：HS-DCS-1000,并于1993年推向市场；1996年又成功将第二代DCS即HS2000推向市场。1993年，浙大中控推出中国第一套具有1 :1热冗余技术的DCS；1996年又推出中国第一套全数字化的DCS。从小工程到中工程再到大工程，经验在不断积累，技术在不断提高。据了解，刚开始这几家企业每年的增长率都是100%左右。

　　为什么中国DCS发展如此迅猛，能在各种自动化技术中独占鳌头，成为自主创新的楷模呢？董景辰给出了这样的答案：体制、人才、市场机遇，三者缺一不可。

　　“七五”和“八五”期间，国家虽然在不断地投入资金，然而，国内自动化系统的研发和生产成果并没有达到预期；到了“九五”期间，DCS却如雨后春笋，不断地生根发芽、壮大。从体制上讲，市场经济的发展是最厚重的沃土，这给了任何一个本土企业面向市场的机会，使之和市场结合得更加紧密。当然，随着我国改革开放的不断深入，和国外企业的技术交流，也成为一个重要的因素，以市场换技术是中国制造业近些年的一个策略。而从目前中国自动化系统发展不错的几个企业来看，和利时、上海新华、浙大中控这些企业是市场经济改革的产物。他们在成立初期，就已经有很雄厚的技术基础和人才储备，尤其具有大量掌握计算机IT和数字通讯技术方面的人才，这契合了自动化系统的发展趋势。另外，作为民营企业，较好的激励机制能够让人才充分地发挥各自的才能。当然，最重要的是市场上不断增长的需求。处于发展成熟期的DCS技术在中国恰逢其时，就拿中国的电厂自动化这块市场来讲，从20世纪90年代开始，电厂如雨后春笋般地拔地而起，主机装机容量大增，制造业的蓬勃发展成就了中国DCS的光荣。

　　DCS客户的慎重选择

　　张先生是北京某热电厂的自动化系统工程师，已经在这个领域工作了多年，无论是ABB的，还是西门子的DCS系统，他所在的热电厂都用过，而如果目前要给电厂选一套DCS系统的话，张先生告诉记者有这样几条标准：可靠性排第一；其次是通讯的速度；再次是操作的界面是否容易和符合中国人的操作习惯。

　　华能福州电厂策划部李棋主任也认为，可靠性是第一的，可靠性对于节省成本和提高信誉有很重要的作用；其次，快速反应能力也十分重要，如协调控制系统、一次调频的能力；再次，软件方面不同电厂会有不同的要求。

　　现在电厂在选择DCS时，很多厂家需要考虑的问题已经不像当初那样只考虑产品的价格和稳定性了。在中国，厂网分开后，电厂需要竞价上网，用户有了对电厂的选择权，给国内电厂提出了新的要求，求解于自动化系统，这是理所当然的。而目前的DCS系统如何不断地满足电厂的新增需求，是每一个电厂需要充分考虑的，也正是DCS生产厂家亟需解决的技术问题。

　　在选用自动化系统时，许多专家认为，最关键的是电厂自己要从本身的实际情况出发，应该对自己的设备有一个充分的了解，设备控制水平能达到什么程度，同时也要考虑和原有设备的兼容问题。电厂的物资管理、采购、维修管理，这都是与其整体管理水平相关的。电厂想提高管理水平，节约成本，不得不在自动化系统上下大功夫，DCS 也需要随着形势的发展，不断地和各级管理层面的自动化系统相结合。当然，随着各种自动化系统的优化组合，对于电厂电控工程师的要求也相应提高了。
　　选用国内还是国外的系统，除了考虑用户和系统本身的具体情况，在中国现有的体制框架内，还涉及到一些体制和思想观念的问题。鉴于国外产品拥有较多成功的应用案例，又因为DCS系统在整个电厂投资里面占的比例也很小。所以很多电厂尤其是实力雄厚的电厂是不在乎价格昂贵与否的，更倾向于用国外的系统。

　　董景辰认为，各电厂在选用系统时，首先应该大力支持我们的民族产业，当然，前提是民族品牌的产品在质量和技术上能够满足用户的需要。而目前，我们在大部分技术上已经基本能够跟得上国外的步伐了。

　　角逐中须觅新利润点

　　据预测，到2008年，亚洲DCS市场的平均年增长率有望达到6.3%。而2003年市场销售额为26.12亿美元，到2008年将超过35.4亿美元。当然，无论是本土企业还是跨国公司，大家都一致认为，目前DCS系统市场竞争已经达到白热化。

　　“目前国内自动化市场竞争确实非常激烈。”罗克韦尔OEM销售工程师赵吉兴告诉记者。有一次，他去见一个客户，结果在一两个小时之内，有三个竞争对手也先后来见这个客户，这从一定程度上反映了当前市场的竞争形势。国内某几家知名公司对待记者采访的谨慎小心，更能够让人透视到厂商们面对激烈竞争市场的脆弱神经，该领域市场竞争的激烈性可见一斑。

　　和利时总裁王常力对于竞争有着自己独特的看法，“我觉得应该充分竞争，这样对用户有好处，对市场环境也好。虽然利润少了，但同时也促使我们不得不提高能力、质量、效率。应该说，面对这种竞争，我们并没有什么紧张，企业应该以正确的态度对待这种竞争。”他认为，任何一个产业都是这样的，一个行业刚开始都有高利润的时间段，但随着厂家增多，竞争加剧，利润会不断的摊薄，这是正常的市场现象。

　　目前DCS的利润率已经相当的低，因为DCS系统的透明度已经很高，用户对成本甚至也了如指掌。据了解，5年间DCS的价格下降了差不多30%~ 40%。

　　但同时，国外发达国家已经几乎全靠设备更新来促进生产，而国内的市场情况还很好，仍然存在着新的增长点，虽然已经有人提出了发电机装机容量过剩的观点。“我国的经济依然处于快速增长期，所以我们还有着不断增长的市场空间。但国内的自动化企业对于30%~40%的年增长率已经不满意了。因为市场利润都在不断地摊薄，跨国集团也紧盯着中国这块肥肉。”一位业内人士告诉记者说。那些跨国的DCS企业，几乎都不是单一地吊在自动化产业这棵树上，而是依附在大的产业集团下面，兼做他业，这样能规避很多行业风险。而国内目前还没有这样的趋势。无论是规模效应上，还是资金实力上，国内厂家的差距仍然十分明显。

　　面对如此的市场形势，DCS厂商向哪个方向走呢？

　　董景辰建议，国内DCS企业首先应该积极向大容量机组发展。“如果是应用于300MW及以下的机组，那么考虑选用国内企业DCS的可能性较大，因为国内企业的DCS系统性价比很高。”华能福州电厂策划部李棋主任说。而就600MW以上的火电机组DCS系统来讲，到目前为止国内已经投产的100多台，国内厂家只拿到了10台左右。国内只有和利时、浙大中控、新华工控等为数不多的厂家能够做，从目前的发展形势上看，300MW机组上马的数量将会越来越少，600MW机组的市场则大有可为，据悉，待建和待批的600MW机组也还有一二百台。

　　除了努力发展大容量机组DCS系统，目前跨国DCS厂商正在发展和完善自己的专家系统，也就是在解决方案 (Solution)上下功夫。西门子的相关负责人告诉记者，面对这种激烈竞争，为了在项目上中标，有实力的正规厂家是不会简单地以降低成本为手段的。一般不会出现那种恶性竞争的低质量低价格的问题，而真正使产品增值的还是DCS厂商的专家系统和完善的一体化解决方案。西门子也正是在不断提高自己系统的安全和集成化水平，打造一个有很强兼容性的系统平台， 以实现电厂的数字化。

　　像西门子这样的跨国DCS 厂商已经不再把自己仅仅看作是DCS的供应商，而是针对用户的某一个项目或装置的控制问题，从控制方案的制定开始，包括系统集成、硬件采购、软件配置、现场调试、开车投运，直到验收，全过程都由其承包。它们既是咨询公司，又是供应商，还是系统集成商。这种做法既可以进一步满足用户的要求，同时也可以解决DCS利润率低的问题。

　　当然，高水平的解决方案要求DCS厂商对用户的工艺、控制难点、不同类型仪表的功能和性能都十分了解。如果国内DCS厂商不采取相应的策略，将来与精通用户工艺和使用习惯的外国公司竞争时，又将处于绝对的劣势。

　　董景辰也明确表示，DCS厂商应该努力发展专家系统，不断地给用户提供局部的和整体的解决方案。在产品附加的服务上不断下功夫，提高产品的个性化服务。

　　而另一方面，国内企业可以考虑进入国外市场。但各企业纷纷反映，怎样做好售后服务，是DCS等自动化产品走出国门抢市场的最大门槛。利润如果不够高，客户如果不够多，无法收回在国外设立专门办事处和服务人员的成本，这大大制约了国内产品的出口。而跨国集团就不存在这样的问题。据了解，西门子今年在全国建了60个办事处，同时在北京总部建有一个技术支持中心，随时解答全国各地的系统疑难问题。 “不断地和客户沟通。让客户真正了解西门子的技术优势在哪里，以良好、及时的服务回报客户是我们的宗旨。”西门子某部门经理这样告诉记者。

　　当然，这种差距的产生归根结底还是国内厂家的综合实力不足，尤其是资金实力不足。跨国集团的市场遍布全球，而国内厂商的市场只局限于国内。规模化生产的效应根本无法和国外相比。如果到了经济放缓、市场增长缓慢之时，国内厂家再思考怎样走向国外的问题，似乎为时已晚。电力产能过剩问题今年也被提上日程，也算是给电厂DCS厂家敲下警钟。

　　有人提出，核电也许是一个新的增长点。但核电建设速度慢，周期长，技术要求高，尤其是安全性能要求更加高，DCS厂商有更加高的要求。记者从浙大中控了解到，今年国家也正在鼓励一些自动化厂家在石化方面加大力度。2004年中国石化行业DCS市场接近8亿元，2005年接近10亿元。石化行业DCS将大有潜力可挖。

　　总之，新的市场的把握，需要新的技术开发，技术实力永远是掌握市场主动权的筹码。

　　技术更新+系统整合

　　作为国内为数不多的能够为火电厂热工专业提供完整服务的专业化公司，南京科远自动化集团专注于热工自动化和电厂信息化。

　　谈到火电厂DCS存在的技术问题，南京科远自动化集团副总裁曹瑞峰提纲挈领地给出了四点不足：DCS的信息化程度不高；DCS接口的数字化程度不高；DCS的适应性不高；DCS的高级控制方案水平还不够。

　　与信息化的结合、全面数字化、柔性结构和广泛适应性，DCS在这些关键控制技术方面的突破也正是电厂自动化下一步的发展方向。

　　具体来讲，大型机组要求系统的反应速度比过去快了；保护方面的要求也更高了，特别是有了现场总线之后，对故障的自诊断要求也越来越高；控制的周期比过去更短；点数比过去多了。200MW机组过去I/O容量大约有3 000到4 000个点，3 00MW机组的I/O容量有6 000到8 000个点，而现在600MW机组的I/O容量要求1 0000个点了。

　　新技术在不断发展，一些技术在一部分自动化功能上也开始挑战DCS的地位。早期的五层企业模型把企业的经营决策、企业管理、生产调度、过程监控与过程控制强行分开。但是，在现实的工厂自动化实施过程中，我们很难把各种功能严格分开。特别是第四代DCS已经实现了五层功能中的大部分功能。目前看来，许多电厂应该开始考虑用现场总线了，用了现场总线，在效率上能有一个很大的提高。另外，有专家预测， DCS和SIS（Supervisory information system in plant level的缩写，译为“厂级监控信息系统”） 将来会结合在一起，也就是把管理和控制结合在一起；当然与此同时，专家系统需要不断地完善，更加个性化的设计在不断增多。例如锅炉的寿命计算、汽轮机的寿命计算、煤耗计算等都需要专业的软件包。

　　这一切印证了DCS在自动化技术的不断发展过程中，在和其他技术不断的融合，也将在某些功能上在逐步被取代。新技术就像新鲜的血液，给工厂这个机体不断注入新的活力。全集成一体化是DCS系统的发展趋势，将DCS 和 SIS 有机的整合在一个平台，把现场的数字化信号和管理系统整合到一个数字化的平台上，这是西门子自动化技术目前的一个理想，也是整个DCS行业的理想。专业分工的极致也许将是一个更大规模的整合，正所谓分久必合、合久必分。

　　随着我国电力体制改革的深入，面对电厂走向市场的严峻形势，火电厂的低成本运营和精细化管理的要求越来越迫切，常规自动化控制系统已不能满足日益增长的管理和技术要求。DCS企业的任务不再仅仅是打造一个技术先进或造价低廉的电厂，而应当是成就一个面向市场、具有竞争力的电厂。