與大多數(shù)電廠不同，國家能源集團內(nèi)蒙古上海廟發(fā)電有限公司（以下簡稱“上海廟電廠”）的集控室旁邊還有一間專門的智慧信息室。這間智慧信息室與鋼鐵、汽車、港口等智能化程度較高的行業(yè)企業(yè)的智慧中心類似，工作人員面前的大屏幕上，智能監(jiān)盤、智能控制等模塊的信息實時更新并不時彈出智能決策指導(dǎo)。

“技術(shù)人員昨天給除鹽水泵進(jìn)行了一次小型智能化升級，運行不到24小時已經(jīng)減少了400多次人工操作。系統(tǒng)還在不斷學(xué)習(xí)持續(xù)進(jìn)化，未來這種智能化升級有望從除鹽水泵等輔機延伸到鍋爐、汽輪機、發(fā)電機3大主機?！鄙虾R電廠智慧信息中心技術(shù)員魏銘毅說。

上海廟電廠將全國產(chǎn)自主可控智能分散控制系統(tǒng)（iDCS）首次應(yīng)用于100萬千瓦火電機組。這套iDCS由國能智深控制技術(shù)有限公司（以下簡稱“科環(huán)國能智深”）自主研發(fā)，該公司隸屬于國家能源集團科技環(huán)保有限公司（以下簡稱“科環(huán)集團”），是我國能源行業(yè)工業(yè)控制領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。

工業(yè)控制系統(tǒng)被譽為能源裝備的“大腦和神經(jīng)中樞”。iDCS以傳統(tǒng)的DCS（分散控制系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，擴展感知信息、融合人工智能與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，具備自學(xué)習(xí)、自趨優(yōu)、自診斷、自恢復(fù)、自適應(yīng)、自組織等智能化特征?！半p碳”目標(biāo)下，由科環(huán)國能智深自主研發(fā)的iDCS目前已累計應(yīng)用超過130臺套，iDCS系列技術(shù)產(chǎn)品實現(xiàn)火水核新“譜系化”發(fā)展。

科環(huán)國能智深是國務(wù)院國資委評選的“科改企業(yè)”和創(chuàng)建世界一流專業(yè)領(lǐng)軍示范企業(yè)。該公司深耕工業(yè)控制領(lǐng)域40余年，其前身是原水利電力部下屬電科院電廠自動化所。作為轉(zhuǎn)制科研院所，該公司深度融入國家能源集團以全球最大電力裝機規(guī)模所創(chuàng)造的科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用場景；作為央企子公司，該公司與清華大學(xué)、華北電力大學(xué)等高校建立創(chuàng)新聯(lián)合體，整合科技創(chuàng)新資源；作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)一分子，該公司在業(yè)內(nèi)率先研發(fā)出iDCS，推動能源行業(yè)從自動化向智能化升級；作為國產(chǎn)化先鋒，該公司從最早開展國產(chǎn)DCS研發(fā)到如今實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化，不斷強化安全支撐作用；作為高新技術(shù)企業(yè)，該公司走過從引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)到自主創(chuàng)新的發(fā)展道路，引領(lǐng)中國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跟跑到并跑再到領(lǐng)跑的跨越。

科環(huán)國能智深為強化企業(yè)科技創(chuàng)新主體地位、以科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供了一個可供借鑒的樣本。

智能化升級

2016年11月，在中國工程院院士、時任華北電力大學(xué)校長劉吉臻的推動下，“智能發(fā)電”被首次寫入國家能源局發(fā)布的《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。

在當(dāng)年7月，華北電力大學(xué)與原中國國電（后與中國神華重組成國家能源集團）共建的“智能發(fā)電協(xié)同創(chuàng)新中心”揭牌成立，正式推出“智能發(fā)電”的概念。這個由央企和高校打造的創(chuàng)新聯(lián)合體具有較強的科技創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化實力，此前雙方曾合作完成了2014年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎項目“大型超超臨界機組自動化成套控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”?？骗h(huán)國能智深也參與了這個獲獎項目，其在國內(nèi)大型火電機組DCS市場占有率約22%。

但智能發(fā)電并非易事。在我國，金融等服務(wù)業(yè)、鋼鐵等流程型制造業(yè)、整車組裝等離散型制造業(yè)最后環(huán)節(jié)的智能化成熟度相對較高。發(fā)電行業(yè)卻情況特殊，其設(shè)備和流程龐大復(fù)雜，地域差異較大，對安全性、穩(wěn)定性、保密性等的要求較高。更重要的是，發(fā)電廠并非獨立的工廠，而需接受電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，“雙碳”目標(biāo)下火電廠還需深度調(diào)峰、快速調(diào)峰，這大幅增加了智能化的難度。

2017年初，在智能發(fā)電協(xié)同創(chuàng)新中心的組織下，智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)（ICS）正式進(jìn)入研發(fā)階段?？骗h(huán)國能智深承擔(dān)起ICS的研發(fā)工作，劉吉臻被聘為項目技術(shù)負(fù)責(zé)人和首席科學(xué)家，位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯的國家能源集團東勝電廠被確定為試點應(yīng)用單位。

“研發(fā)團隊大概有40人，開展了一年半的集中攻關(guān)。大家經(jīng)常一起干到凌晨，有時干脆直接住在辦公室，周六日經(jīng)常加班?！笨骗h(huán)國能智深智能技術(shù)部副經(jīng)理安鳳栓回憶。

2018年7月，業(yè)內(nèi)首套ICS在東勝電廠1號機組正式投運。近一年后，2號機組及廠級ICS也正式投運。

2019年10月，“智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)研發(fā)及其應(yīng)用”科學(xué)技術(shù)成果鑒定會召開。多位院士和專家組成的鑒定委員會認(rèn)為，該系統(tǒng)“整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平”，并具有5個主要創(chuàng)新點，即提出了雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（ICS+ISS）的智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建了自主可控的智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)平臺，研發(fā)了基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的廣義預(yù)測控制、強化學(xué)習(xí)等智能運行控制算法，研發(fā)了模型自弈、故障特征學(xué)習(xí)、深度搜索等智能分析診斷算法，構(gòu)建了具有主動防御、邊界防護、集中監(jiān)管功能的工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全解決方案。

“智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)研發(fā)及其應(yīng)用”項目獲得2020年度電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎，相關(guān)成果“火電智能控制系統(tǒng)”入選國務(wù)院國資委《中央企業(yè)科技創(chuàng)新成果推薦目錄（2020年版）》。

2020年12月，ICS經(jīng)過迭代更新升級形成新一代全自主可控iDCS。這一次，國家能源集團選擇內(nèi)蒙古鄂爾多斯的布連電廠和上海廟電廠作為試點，前者是對一臺老電廠的66萬千瓦火電機組進(jìn)行智能化升級改造，后者則將智能化方案融入一座新電廠的100萬千瓦火電機組建設(shè)。

2021年5月，科環(huán)國能智深研發(fā)的自主可控iDCS在布連電廠2號機組完成首臺示范應(yīng)用。同年12月，iDCS在上海廟電廠完成首臺百萬機組示范應(yīng)用的捷報再次傳來。

“從電廠工人的角度來看，iDCS在減少工作量、提升精確度等方面成效顯著。比如，除鹽水泵智能化改造開展1個月來，日均操作量已降低95%以上；扇區(qū)冷卻母管的溫度壓力控制，以前人為操作會比較保守，但現(xiàn)在系統(tǒng)能理性計算一個最優(yōu)值，平衡經(jīng)濟與安全?！蔽恒懸阆蛴浾吒逻M(jìn)展情況。

從內(nèi)蒙古鄂爾多斯起步，科環(huán)國能智深研發(fā)的iDCS累計在全國各地的火電廠應(yīng)用達(dá)到100臺套，“智慧監(jiān)盤、少人值守、自趨優(yōu)運行”的智能化運行模式成為現(xiàn)實。

2024年，科環(huán)國能智深牽頭主編的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠智能控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》發(fā)布并正式實施，標(biāo)志著國家能源集團牽頭自主研發(fā)、首次應(yīng)用并規(guī)模化推廣的火電iDCS得到了全行業(yè)的認(rèn)可。

多元化拓土

科環(huán)國能智深在火電之外不斷開疆拓土。

這種多元化戰(zhàn)略首先體現(xiàn)在組織架構(gòu)上?？骗h(huán)國能智深綜合管理部副經(jīng)理高宇鵬介紹，該公司針對火電業(yè)務(wù)縱向設(shè)立了智能技術(shù)部、市場營銷中心、工程中心等部門，但隨著業(yè)務(wù)領(lǐng)域不斷拓展，該公司還橫向成立了水電新能源事業(yè)部、核電儀控事業(yè)部、煤炭事業(yè)部、化工事業(yè)部等部門。

創(chuàng)新聯(lián)合體建設(shè)也圍繞多元化戰(zhàn)略不斷擴張“朋友圈”。“除華北電力大學(xué)外，我們還與清華大學(xué)、北京化工大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)等高校合作開展科技創(chuàng)新?！笨骗h(huán)集團副總工程師、科環(huán)國能智深首席科學(xué)家田雨聰說。

國家能源集團為科環(huán)國能智深的多元化戰(zhàn)略提供廣闊的應(yīng)用場景。該公司電力裝機容量已突破3億千瓦，在全國總裝機量占比超過1/10，成為全球裝機規(guī)模最大的企業(yè)。其在火電和風(fēng)電2個細(xì)分領(lǐng)域的裝機量也居世界首位，水電、光伏發(fā)電等細(xì)分領(lǐng)域裝機量處于中國前列。此外，國家能源集團還是全球最大煤炭生產(chǎn)企業(yè)和全球最大煤制油煤化工企業(yè)。

10余年來，科環(huán)國能智深研發(fā)的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于火電、水電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電、天然氣發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、煤礦生產(chǎn)、煤化工等領(lǐng)域，在國家能源集團之外也有大量應(yīng)用。進(jìn)入iDCS時代，其iDCS在非火電領(lǐng)域應(yīng)用已超過30臺套。

水電iDCS依托國家能源集團下屬吉牛水電站和瑪爾擋水電站實施。科環(huán)國能智深水電新能源事業(yè)部專家李朝鋒介紹，基于水電廠智能管控需求，該公司在云邊協(xié)同控制器的軟硬件機制、基于組播訂閱數(shù)據(jù)傳輸功能、監(jiān)控系統(tǒng)上下位機軟件一體化、現(xiàn)地層和廠站層擴展輸入輸出EIO功能、系統(tǒng)可視化組態(tài)技術(shù)等方面進(jìn)行了研發(fā)并取得了突破。

2023年4月，國內(nèi)首個采用iDCS架構(gòu)的基地型光伏控制系統(tǒng)在國家能源集團下屬寧東200萬千瓦復(fù)合光伏基地投運?！绊椖垦邪l(fā)了首套基于國產(chǎn)芯片和操作系統(tǒng)的百萬千瓦級光伏智能管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了大型光伏電站就地控制與遠(yuǎn)程集控一體化，為國家‘沙戈荒’風(fēng)光電基地開發(fā)、新型電力系統(tǒng)建設(shè)和能源數(shù)智化轉(zhuǎn)型提供了關(guān)鍵原創(chuàng)技術(shù)?！崩畛h說。

2025年的第一天，科環(huán)國能智深在核電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“破冰”。中核集團旗下“華龍一號”漳州核電1號機組正式投入商業(yè)運行，其DCS采用了科環(huán)國能智深基于成熟大型火電控制系統(tǒng)自主研發(fā)的新一代核電分散控制系統(tǒng)——EDPF-NU平臺?！昂穗娛且粋€對安全性要求極高的行業(yè)，因而對DCS的功能、性能指標(biāo)要求也極其嚴(yán)苛?？骗h(huán)國能智深建立了科學(xué)全面的核電質(zhì)保體系,為攻克核電DCS‘卡脖子’問題打下了堅實的基礎(chǔ)。EDPF-NU平臺均為自主研發(fā)，特別是控制器同步、系統(tǒng)自診斷、時鐘同步和數(shù)據(jù)存儲等功能取得了重大突破?！笨骗h(huán)國能智深核電儀控事業(yè)部副總經(jīng)理桑明說。

他介紹，漳州核電現(xiàn)已開工建設(shè)的4臺“華龍一號”核電機組DCS均采用科環(huán)國能智深研發(fā)的EDPF-NU平臺。此外，EDPF-NU平臺還應(yīng)用于世界首套陸上商用模塊化核電小堆“玲龍一號”——海南昌江小堆DEH系統(tǒng)等項目。

國產(chǎn)化攻堅

“國產(chǎn)化”是科環(huán)國能智深的一個重要標(biāo)簽。

1984年，我國首個研發(fā)應(yīng)用電站自動化控制系統(tǒng)產(chǎn)品和技術(shù)的科研機構(gòu)——電科院電廠自動化所成立，這便是科環(huán)國能智深的前身。這家新機構(gòu)的很多成員曾參與過1964年原國家科技委員會的“上海南市電廠火電廠計算機應(yīng)用科學(xué)試點”項目。

彼時，我國火電機組的DCS完全被國外所壟斷。“當(dāng)時一套30萬千瓦機組的DCS售價就高達(dá)幾千萬元，并且工程服務(wù)也不及時，后續(xù)運維成本畸高，但是又不得不用。”田雨聰回憶。

在那個資料匱乏、設(shè)備稀缺、技術(shù)基礎(chǔ)薄弱的年代，經(jīng)過8年努力，電科院自動化所終于在1992年研發(fā)出我國第一套DCS，并成功應(yīng)用于安徽淮北電廠，一舉打破國外壟斷。

1999年，電科院下屬電廠自動化所與電廠西屋工程中心重組成立北京電研智深控制技術(shù)有限公司，開啟科研院所轉(zhuǎn)制之路。此后近20年，該公司雖幾經(jīng)變更，但堅持走消化吸收與自主研發(fā)相結(jié)合的道路，一方面積極開展與西屋、ABB、西門子等跨國公司的技術(shù)合作，另一方面堅持研發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)品和技術(shù)，從而取得數(shù)十項“中國首臺套”和“世界第一”業(yè)績。

近年來，以iDCS成功研發(fā)為標(biāo)志，科環(huán)國能智深將“國產(chǎn)化”擺上更加突出的位置。iDCS實現(xiàn)關(guān)鍵核心電力裝備的自主國產(chǎn)化，應(yīng)用軟件100%自主研發(fā)、芯片100%國產(chǎn)化、操作系統(tǒng)100%國產(chǎn)化，核心知識產(chǎn)權(quán)100%自主可控?！跋到y(tǒng)訪問的安全性得到有效控制，不存在后臺數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險，對保障我國能源生產(chǎn)與供給安全作出貢獻(xiàn)?！碧镉曷斦f。

但全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化不只是零部件的簡單替換。田雨聰介紹，以芯片為例，為實現(xiàn)芯片100%國產(chǎn)化，科環(huán)國能智深對所有電路進(jìn)行了重新設(shè)計?！斑@也算是拓展了國產(chǎn)芯片的應(yīng)用空間?！?/p>

為提升產(chǎn)業(yè)鏈控制能力，科環(huán)國能智深于2022年成立國能智深（天津）控制技術(shù)有限公司。其智能制造產(chǎn)線于2023年投產(chǎn)，并在當(dāng)年入選國家級智能制造優(yōu)秀場景名單。“我們這條產(chǎn)線是按照最高標(biāo)準(zhǔn)打造的，它讓科環(huán)國能智深在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造到工程服務(wù)的每一個環(huán)節(jié)都能自主可控，年產(chǎn)量可達(dá)60萬塊?！笨骗h(huán)集團黨委委員、副總經(jīng)理，國能智深黨委書記、董事長馮健說。

國產(chǎn)化新產(chǎn)品的研發(fā)應(yīng)用正加速推進(jìn)，存量市場的國產(chǎn)化替代改造工作也在有條不紊地開展。我國工業(yè)控制領(lǐng)域曾長期被國外壟斷。截至目前，科環(huán)國能智深已對210臺套主機DCS進(jìn)行國產(chǎn)化替代改造，其中進(jìn)口品牌主機DCS有173臺套；對161臺套DEH（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)）進(jìn)行國產(chǎn)化替代改造，其中進(jìn)口品牌DEH有129臺套。

不只是一枝獨秀。在科環(huán)國能智深的引領(lǐng)下，近年來，其他發(fā)電央企旗下負(fù)責(zé)工業(yè)控制技術(shù)研發(fā)的子公司也蓬勃發(fā)展起來，為國產(chǎn)化注入新的活力。