我国工业自动化市场现状分析报告

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我国工业自动化市场现状分析报告

据上海工业博览会信息,2001年,国内市场对自动化产品的需求量已猛增至209亿美元。2001年, 能源、冶金、石油化工、建筑、轻纺等行业新增了约11万套工业控制系统产品。

仪器仪表做为高科技产品,在我国加入WTO的新形势下,进出口额有所增加。2002年1-6月,我国仪器仪表行业进出口商品总值90.13亿美元,与上年度同期相比增长了28。73%,其中仪器仪表行业出口商品总值为34.37亿美元,同比增加了17。1%;仪器仪表行业进口商品总值为55.75亿美元,同比增加了36。5%

据市场研究机构信息网络(The Information Network)发表的报告,2002年工厂自动化设备市场将下降6%,但2003年将会增长35%。The Information Network 总裁Robert N.Castellano 表示

:“载体运输系统市场的波动及其剧烈。该市场在1998年下挫了50%,1999年仅增长6%,而到2000年又劲升了80%。”由于从2000年以来投资严重不足,各工厂被迫砸经济活动低迷的情况下也不得不对设备升级改造。这将使2003年工厂自动化设备市场增长35%,2004年上升46%报告说,2002年机器人市场将再度下降20%,2003年上升34%。

据北京华扬信息咨询公司分析:

工业自动化行业每年对国內GDP的贡献率维持在3.61%左右,相对前几年的不景气和国外品牌占绝对主导的现象,国内自动化产业已经逐渐摆脱业内調整状态,进入了一轮的飞速发展的时期。 2002年中国自动化行业经营总收入约78.57亿元 (不包括集成附属设备部分)由于这个行业包括的产品范围的界定不太一致,我们在文章中或后续报告中对不同产品进行市场规模和供应商市场份额的单独分析,单纯以这个合计数字来对比,它已经是1997年的1.58倍,在1997-2002年期间,市场年均增长超过14.5%。并且根据我们的观察,这种飞速发展的趋势还会长久继续。这主要得利于国内各行业的飞速发展,例如钢铁行业近年的再度昌盛和大量对自动机械制造行业(例如包装机械)得需求的飞速发展等,采用工业自动化控制正越来越受到重视。

国内供应商的力量和市场份额依据技术的进步和自身机制改造的步伐和本土优势正在逐渐崛起,例如北京和利时和上海新华等国内厂商正逐渐在市场中崭露头角,而一些国外厂商所占的市场份额却越来越小,例如以往在中低端市场占有决定领导地位的部分日本品牌,但是,这个市场无论对于本土供应商还是势力强大的国外竞争者都不是一个易于运作的市场,我们可以看到,几乎每一个供应商都是在不同或者共同的领域努力拓展着业务,同时他们有很多正在进行规模巨大的本身结构的调整以便更加适应市场从产品主导型到服务主导型转变的需要。

同时,这是一个更加注重质量水平和科技含量的市场,对于大多数的市场参与者他们在市场不同位置的机会都是巨大的。当然,从少量逐渐在市场上陨灭的以往著名品牌这个现象看来对于市场清晰的认识和决策的科学和合理性是非常重要的。

据工业控制系统计算机专业委员会专家段明祥先生在2002年《自动化博览》杂志发表的专业论文“工业控制计算机技术的发展与国内产业发展概况》中对2000年国内工业自动化市场的分析

,2000年我国能源、冶金、化工、建材、轻纺等部门需要10万套工业控制系统,其中石化系统1200多套生产装置需要DCS控制系统,而近百套骨干装置需要先进优化控制系统;化工行业40%的企业需要计算机控制系统,电力系统每年上千个千瓦级发电机组需要监控系统,200多个地区、3000多个县的电网调度、变电站需要控制装置;全国工业炉窑在“九五”期间有70%要完成计算机控制;全国轻工系统40多个行业的50万家企业需要工业控制系统几十万套;2000年市场规模达到170—207亿人民币。如以PLC为自动化设备的控制系统约25—30亿元。由于国内基础建设的投资、各行业企业的技术改造以及因“中国成为全球制造中心”而引致的外商投资建厂,近几年,我国工业控制计算机系统得以快速发展,年增长速度将达到10%--15%。

据段明祥先生分析,在几个主要领域“十五”期间需求情况如下:

电力:水电工程、水电改造以及农村电网改造与建设,预计需求量比“九五”增长10%-15%;

冶金:冶金企业技术改造,预计维持“九五”的需求水平;

石化:随国产工业控制系统的性能和可靠性的提高,企业技术改造将会增加国产系统的比例,预计需求比“九五”增长5%;

环保:环保工程将是国家“十五”发展的重点之一,预计比“九五”增长150%;

交通:随着高速公路、铁路、城市交通建设和改造,对交通控制、监督、管理及新型运输工具的自动化提出要求,预计比“九五”增长50%;

建筑:随着现代化建设和城市居民小区的建设速度进一步加快,“十五”需求预计比“九五”增长60%;

西部大开发:西气东输、基础设施、环保等一系列工程项目建设,对工业自动化提出新的需求,市场十分广阔。

需求特点:传统应用领域对成熟产品的继承应用将是主要的。新兴应用领域对高新技术产品需要会多些。随着发展,高新技术产品的应用会逐年增加。

需求主要产品的结构:

"十五"期间,自动化主控系统仍将以D C S和工业控制计算机为主。大型D C S系统以国外产品为主的状况近期将不会有大的改变。PLC及基于IPC的国产D C S和工业控制装置在中小工程应用将占主导地位。

现场总线智能仪表及现场总线控制系统(FC S),在试点成功的基础上,市场需求将逐步增长,但D C S与FC S并存将会是一个相当长的时期。

"十五"期间,用户对主要产品的水平要求,总体上以20世纪90年代水平的产品为主。对产品的稳定性、可靠性、性能价格比以及技术服务要求更高。  

电工仪器仪表。由于国家一系列拉动内需政策的出台,未来几年之内在基础设施建设上仍会有大规模投资,预计这期间对整个电工仪器仪表产品的需求每年将增加8~10个百分点,年需求电工仪器仪表产品的数量将超过7000万台(套)。随着技术水平的不断提高和产品的升级,市场需求结构将逐步调整,由低附加值产品向高附加值产品过渡。安装式电表、便携式电表、数字仪表的技术含量亦将增加,产品水平不断升级,虽然产品年需求总量不会有太大变化,但总销售额会不断增加,预计年增长幅度为8%,从2001年的35亿元增加到2005年的51亿元。

机械工业是国民经济的装备产业,是科学技术物化的基础,是高新技术产业化的载体,是国防建设的基础工业,也是为提高人民生活质量提供消费类机电产品的行业。机械工业具有产业关联度高

,需求弹性大,对经济增长带动促进作用强,对国家积累和社会就业贡献大等特点。各工业化国家经济发展的历程表明,没有强大的装备制造业,就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化。目前装备制造业发展滞后是制约我国经济发展和产业升级的重要因素,加大结构调整力度,推进机械工业持续、健康、稳定发展,对于转变经济增长方式,提高国民经济整体素质,增强我国经济的国际竞争力,保障国防安全等都具有重要而深远的意义。

1“”

“十五”期间,随着国民经济第三步战略部署的全面实施,机械工业将进入一个重要的历史发展时期。党的十五届五中全会通过的《关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》明确提出:“要大力振兴装备制造业,依托重点技术改造和重大工程项目,提高设计和制造水平,推进机电一体化,为各行业提供先进和成套的技术装备”。国家“十五”计划纲要对加快机械工业发展也提出了明确要求。机械行业必须认清形势,把握机遇,围绕市场需求,加大改革力度,推进战略性结构调整,尽快实现产业结构的优化升级,为在2010年实现机械、汽车工业的振兴,更好地担负起装备国民经济的历史重任奠定坚实的基础。

2“”

世界机械工业发展趋势

以信息技术为代表的现代科学技术的发展对装备制造业提出了更高、更新的要求,更加凸现了机械装备制造业作为高新技术产业化载体在推动整个社会技术进步和产业升级中不可替代的基础作用。作为国民经济增长和技术升级的原动力,机械工业将伴随高新技术和新兴产业的发展而共同进步

,并充分体现先进制造技术向智能化、柔性化、网络化、精密化、绿色化和全球化方向发展的总趋

势和时代特征。

市场发展趋势

从国际市场看,与经济信息化、网络化、知识化等发展相关的机械产品的国际市场需求增长将会加快,成套设备、船舶、智能化仪器仪表、汽车及其零部件、数控机床、高档绿色家电等产品的需求将有较快增长。

从国内市场看,主要用户行业“十五”发展规划和市场预测表明,随着国民经济的持续快速发展,对机械产品的市场需求不断增长,“十五”将为机械工业发展带来新的机遇。

工业产业升级对重大技术装备提出了更高的要求。“十五”期间,电力工业主要是加大结构调整力度,保持适度的开工规模,其中水电和电网建设规模大幅度增长,对大型、高效、环保型发电设备和新型输变电设备的需求量加大;冶金工业主要是调整产品结构,提高行业整体水平,集中力量发展高质量、高附加值、高技术难度的扁平材品种,重点推广先进、节能、高效、清洁生产技术和工艺,对自动化、大型化、连续化和高效、成套先进装备的需求将有较大增长;石油工业重点围绕油气探采和原油加工,石化工业重点围绕增加产品品种和提高质量,化学工业重点围绕农用化学品和新型化工材料以及高科技精细化工产品的生产等,新建一批重大项目,对大型空分设备、压缩机等关键产品提出了更高的要求;煤炭工业将围绕建设高产高效矿井,大力提高煤炭品质和综合利用水平,推进洁净煤产业化,要求综采设备、安全技术设备和洗选设备提高自动化水平,发展大型煤炭气化、液化装置;纺织工业为增加花色品种,提高产品档次,急需淘汰一批落后工艺及装备,更新改造生产工艺;轻工机械重点增加高附加值产品比重,使产品的质量、可靠性和寿命进一步提高

,产品向大型化、精密化、自动化方向发展;建材行业将改造一批大型水泥、墙体材料成套生产设备和超细粉磨设备,提高玻璃钢制品成型率;此外,有色、电子、烟草、医药、铁道、交通等工业行业“十五”在推进结构调整、促进产业升级中,对机械产品的品种、水平、质量和性能的需求也将有较大提高,具备高效、节能、低污染、智能化、柔性化、成套化等特征的机械产品将逐步成为市场的主流。机械、汽车行业自身进行产业升级和技术改造也需要大量的先进加工设备和测试仪器。

扩大内需和实施西部大开发战略将带动机械产品的需求增长。

随着西部大开发计划的实施,西电东送、西气东输工程将大大促进燃气发电设备、75万伏交流输变电设备和超高压直流输电设备的发展,并带动一大批通用机械(泵、阀、管道、容器等)的增长

;西部重点公路、铁路、建筑、水利、电力、机场等基础设施项目建设为工程施工机械、中重型载货车、轻型乘用车及各种专用汽车产品生产提供了新的发展机遇。

总体上讲,今后相当长的一段时期内,对机械装备的需求将稳定增长,但需求结构将不断调整和变化。一般性产品需求将下降,能力过剩的情况将更加严重,高水平产品、技术不断进步产品和新领域产品需求将不断上升,而企业间的竞争也会更加激烈。机械行业努力调整结构满足国内外两个市场需求的任务相当繁重。

3WTO

从总体上讲,加入WTO对加速我国机械工业改革与发展提供了历史性机遇。机械产品2000年的算术平均进口关税税率为13.7%,由于国家实行各种关税减免政策,实际关税税率已在10%以下。按入世后第5年工业品进口关税税率降至10%水平看,许多常规机械产品不会面临较大的进口冲击。

依靠我国机械工业50年形成的物质技术基础和发展经验,通过加快与国际经济的融合与接轨,有利于更多地获得发展所需的各种资源,加快行业技术进步和产业升级;有利于面向国内外两个市场

,进一步扩大机械产品出口;有利于学习国外先进的管理经验,加快企业经济运行机制和管理体制的转换。

随着经济全球化步伐加快,国内市场日趋国际化,世界著名跨国公司对我国机电产品市场的进入战略正在由过去推销产品为主转变为以产品、资本、技术、服务等多种手段的全面市场输入,一些体现国力和技术水平的重要机械产品(如汽车、电力设备、数控机床、自动化控制设备等)市场的竞争将更加激烈,“入世”给机械工业带来了严峻挑战。按照世贸组织的要求和规则来开展经济活动,必将引起整个经济运行模式和管理体制巨大而深刻的变革。

4

依托国家重点技术改造和重大工程建设项目,发挥企业在技术创新、投融资和结构调整中的主体作

用,加快体制和管理创新,大力发展优势产业,加速淘汰落后产品与技术,为各行业提供先进和成套的技术装备。

攻克推广一批关键技术

以企业为主体,支持自主创新与技术引进、合作开发相结合,按照市场需求,跟踪世界机械、汽车产品的技术发展趋势,突出以信息技术和高新技术改造提升装备制造业,重点研究和推广能够推动行业技术进步和可持续发展的关键技术与共性技术。

制造工艺和生产管理信息化技术通过微电子、计算机、网络技术的应用,深入研究并推广计算机辅助设计、并行设计、虚拟设计等先进设计技术;为适应多品种、变批量的生产要求,广泛应用柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)等加工技术;为更大幅度提高生产效率,降低制造成本

,大力推进精益生产、敏捷制造、智能制造、虚拟制造、分散网络化制造等先进制造管理技术,在有条件的大型企业应用模型化技术和仿真技术,建立计算机集成制造系统(CIMS),实现制造过程向高级化、集成化方向发展;深入开展精密成型、快速原型/零件制造(RPM)、金属材料热成型过程动态模拟、超精密微机械加工(MEMS)等先进基础加工工艺技术研究和推广。

机电一体化产品技术大力推进机电一体化,重点研究可适应复杂工序变化和网络制造管理的智能化数控加工技术和机器人技术,具有自诊断和故障在线监测等自适应功能的电力电气产品技术,兼备结构材料和功能材料复合性能的人工合成智能材料技术,工业自动化控制系统平台软件技术,新一代智能化传感器等高新技术。

数字化、智能化的工业控制系统和仪器仪表技术以推进仪表智能化、系统网络化、软件工程化、应用综合化为目标,重点研究传感变送一体化技术,智能仪表高级控制模块技术,总线控制系统的通信和网络软件技术,综合自动化工程设计和网络集成技术,仪器仪表系统环境适应和可靠性技术

,智能化科学测试仪器产品技术,产品质量在线检测仪器,仪器仪表用关键复合材料和敏感材料技术等。

支持发展一批重点产品

重大装备生产技术难度大,相关环节多,成套性强。要依托重点工程项目,组织大型电力设备、重型机械和大型石化通用设备、工程机械、纺织机械、轻工机械、电子机械、建材机械、煤炭机械、环保机械等行业排头兵企业,加强与用户企业密切合作,围绕用户的生产工艺要求开展联合攻关

,着力提高市场供需矛盾尖锐的一批重大技术装备的性能质量,满足用户需求。

大型电力设备继续完善提高作为主力机组的30、60万千瓦亚临界火电机组和70万千瓦级大型混流式水电机组的性能质量。依托试点工程,引进国外先进技术并结合国内联合自主开发,启动大型燃气轮机产业化项目。加快发展大型超临界火电机组,大型循环流化床锅炉,大型空冷机组,大型抽水蓄能机组,大型低水头贯流机组,百万千瓦级核电机组,新能源发电设备,超高压直流输电设备

,75万伏交流输变电设备以及大型发电设备所需的铸锻件。

大型冶金成套设备发展薄板坯连铸连轧设备,冷轧宽带钢连轧设备,镀锌和涂塑设备,高精度合金钢轧机,大型真空精炼装置,干熄焦设备,高炉炉顶压差发电机组等重大设备。

大型石油化工成套装置以大型石油化工工程的改扩建为契机,依托重点工程,实现石油化工装置的关键设备(如乙烯裂解“三机”)主要由国内提供,基本满足大型油气探采、炼油和乙烯、化肥成套装置的配套要求。

煤炭机械重点发展年产600万吨综采工作面的配套设备,年进尺8000米以上煤巷快速掘进成套设备,千米深井井筒装备,机电一体化大型高效选煤厂设备,大型化水煤浆生产设备等。

纺织机械重点开发研制大容量、短流程、连续化的聚酯装置和粘胶、腈纶、涤纶以及氨纶纤维成套设备,新一代清梳联合机,精梳机,高性能粗纱机,细络联合机和新型纺纱设备。提高自动络筒机和无梭织机的技术水平和可靠性。

轻工机械重点发展制浆造纸机械,塑料制品加工机械,陶瓷与日用玻璃制品机械,酿酒饮料机械,乳品加工和制糖机械以及服装、洗涤、皮革等机械。

城市轨道交通设备重点发展地铁和轻轨机车及控制调速系统、大型牵引调速电机、通讯信号系统和公用设施等关键设备,提高系统成套水平。

大型环保设备针对国家加大对大气、固体废弃物、水等环境治理力度的要求,重点发展火电厂烟气脱硫、工业废水废气处理、城市污水和垃圾处理成套装置等,掌握设计制造技术,提高产品档次和

水平。

相关领域发展所需产品围绕一些重要领域发展要求,要重点发展高档文化办公设备,自动化包装成套设备,新型自动化电子机械、烟草专用生产线等。按照我国国防建设的要求,积极开发生产军事工业所需的高水平技术装备,提供高质量的军工配套产品。

数字化、智能化工业控制和仪表系统围绕电子信息、机械、冶金、石化、电力、汽车、环保等重要产业部门对智能化测量、分析、监控仪表装置及系统需求,开发具有自主知识产权的现场总线控制系统和一批智能化、网络化的工业过程分析仪器和监测仪器,加强传感器技术的研究开发和生产

,提高产品水平和可靠性。

培育扶植一批优势企业

加速推进现代企业制度建设。要打破行业、地区界限,推进跨行业、跨地区、跨部门、跨领域、跨所有制的兼并联合和战略性改组。通过工程成套、主配结合、横向联合、纵向延伸、多元化经营等多种途径,调整资产存量,提高生产集中度,实现规模化经营。培育一批大型企业和企业集团,支持其在境内外上市,提高融资能力,实现股权结构多元化,建立健全适应市场经济发展要求的运行机制。在经济规模效益显著的行业分别瞄准国际同行业中的著名公司,集中力量扶植少数若干行业排头兵企业,并鼓励民营资本和外资参与企业结构调整,不断做大做强。

建设部城建司副司长王天锡在举行的第五届中国投资贸易洽谈会上介绍:今后5年,我国将投资10000亿元,用于城市供水、节水与水污染防治等基础设施建设,其中中央和地方政府大约投入2000到3000亿元,这样尚有7000到8000亿元需要通过利用外资、贷款、市场融资等方式筹集解决。 我国将采取积极措施,进一步有效利用外资发展城市供水、节水与水污染防治工程建设,希望更多的海外投资者能参与中国城市供水事业的发展。同时支持外商企业与中国境内企业合资合作经营

,吸收外商直接投资对中国境内相关企业进行技术改造,增强竞争能力。在利用外资的方式上,我国将继续利用国际金融组织和外国政府提供的中长期优惠贷款,主要投向城市供水、节水和水污染防治工程建设项目。

据了解,通过几十年的建设,我国城市供水、节水和水污染防治取得了辉煌成就,为国民经济发展和城市人民生活水平提高发挥了重要的基础性作用。但是设施能力、技术和管理水平还相对落后

,发展速度仍然滞后于社会经济的发展速度和人民生活的要求。水资源短缺是主要问题之一。目前,我国现有的669个城市中有近400个城市缺水,水的供需矛盾尖锐,水资源利用效率低下;同时

,一些城市的污水处理能力严重滞后于城市供水能力的增长,城市污水处理率比较低。今后5年,通过努力,我国的城市供水普及率要达到98.5%,新增城市供水能力每天4500万立方米,将对已使用

50年以上的1.3万公里城市供水管线进行更新改造,所有的城市必须建设污水处理设施,城市污水处理率将达到45%。

国家电力公司将从2002年起的5年间陆续投资123亿元,专门用于电力建设中的环境保护,以确保国民经济实现可持续发展。

国家电力公司2001年工作会议决定,"十五"期间将是我国电力工业加快发展的重要时期,在"要基本实现全国联网"的目标指导下,“西电东送”和"南北互供"工程将以前所未有规模加快建设。

据统计,今后5年全国电力建设投资总规模将达到6000亿元,其中电源投资为1800亿元,一批大型水电站和大型坑口火电厂将陆续开工。大规模的电力建设给环境保护带来了严峻的挑战。

为保住青山绿水,国家电力公司在规划"十五"期间电力建设项目时,提高了水电比重,新开工水电站达22项2084万千瓦。同时还加大了新能源、新技术的开发和推广力度,洁净能源、天然气发电、风力发电等环保型项目在电力发展中占据较大比重。对水电建设施工期的废水排放、弃渣及电站建成后坝区的绿化,国家电力公司按环保规定作了明确规定,并把火电建设中的环境保护列为"重中之重"采取了一系列积极措施,其中包括加大对发电厂的排污治理投入,对其烟尘排放、废水排放、二氧化硫排放等指标规定必须达标,新建项目要留出发展所必须的环保空间以及环保项目竣工验收完成率要达到100%等。

据了解,"十五"期间,国家电力公司还将进一步加大"以大代小"技术改造更新力度,技改投资计划达478亿元,改造机组总规模540万千瓦。同时将加快对烟尘、噪声等污染严重的火电厂的关停

步伐,5年计划关停小火电机组622万千瓦。

电力行业自动化主要包括厂站自动化(火电厂自动化、水电厂自动化、变电站综合自动化)、调度自动化两大部分。目前电力自动化市场基本上被三类企业瓜分:第一类企业是美国ABB、德国西门子等跨国公司,他们承担了大型(国家、省级)电网改造业务。大系统要求高技术、高可靠性,国内大多数企业的实力无法承担;第二类企业是南瑞、东方电子和许继电器等国内高科技企业。分别瓜分了中小型(地县级)电网的各业务环节,该市场需要较高的技术开发和系统集成水平,同时也需要大批设计、安装、调试人员的投入,一般地方企业没有人才储备,跨国公司则因规模不济、成本高难以进入该市场;第三类企业是一些尚未形成规模的小企业,他们只能承担电网中部分环节的配套工作。

1998年,中央政府推出了旨在扩大内需,刺激经济增长的农村电网改造、城市电网改造和电气化铁路改造的计划,即三网”改造计划。根据这一计划,本次城乡电网改造总投资将为3500亿元,计划用时3-5年,其中城市电网改造涉及280个城市电网,农村电网改造涉及2400个县级电网。同时还推出为期5年总投资2500亿元的铁路电气化改造工程,为此要改造和新建大量铁路电气化专用电力网。电力设备包括一次设备和二次设备,一次设备由于技术含量较低,国内生产企业较多,特别是中低压一次设备生产企业包括乡镇企业在内,全国成千上万,生产能力严重过剩,竞争异常激烈;二次设备生产技术要求高,行业不容易进入,国内生产二次设备的企业屈指可数,生产经营环境较为宽松,二次设备生产企业面临更大的发展机遇。正常年份,输配电及电气化铁路电网建设投资约400-450亿元,即输配电设备企业的国内市场规模每年约400―450亿左右,“三网”改造计划的实施,给这些企业带来巨大的市场空间。暂不考虑电气化铁路改造的市场空间,未来三年内仅完成3500亿的城网改造、农网改造,预计就可以使这些企业的产品市场容量成倍增长。

另外,电力系统每年新装1000多万KW发电机组都需要DCS实现监控。

1

电网调度自动化系统是以数据采集和监控系统(SCADA)为基础,包括自动发电控制(AGC)和经济调度运行(EDC)、电网静态安全分析(SA)、调度员培训仿真(DTS)以及配电网自动化(DA)等几部分在内的能源管理系统(EMS)。他收集、处理电网运行实时信息,通过人机联系八电网运行状况集中而有选择地显示出来进行监控,并完成经济调度和安全分析等功能。主要作用是电力系统的安全监控、提高系统的运行水平、经济运行参数的辅助计算、报表自动打印。电网调度自动化系统主要设备有远动终端装置(RTU)、通讯设备、调度主机(微机系统)等。

1-1

我国电网调度自动化系统的发展大致经历了50年代的萌芽、60年代的试点、70年代的起步、80年代的大发展和90年代的成熟等几个阶段。(1)70年代调度自动化:到了70年代,随着电子计算机的推广应用,我国大多数地区才逐渐开展电网调度自动化工作。计算机在电网中首先应用于数值计算;随后,华北、华东、东北三大电网开始了计算机的安全监控。1978年8月,我国第一个全国产化的电网计算机监视系统SD-176在东北电网投入运行。该系统投运后取得了良好的效果,其他一些电网也相继开展了计算机电网监视工作,全国电网调度自动化从此出现了发展的新局面。到80年代初期,全国已有25个网、省调、地调不同程度地实现了信息收集、自动显示、故障报警、制表打印等功能

;(2)80年代大发展时期:80年代是我国电力工业大发展时期。10年中,我国电力装机和年发电量实现翻番,形成和发展了华北、华东、华中、东北和西北五大电网,330kV及以上输电线路增长近10倍,达1万多公里,并建成了全长逾l0OOkm的葛洲坝一上海的5OOkV直流输电线路,实现了华中、华东两大电网的互联。我国电力系统已进入了大机组、大电网、超高压时代。电力工业的飞速发展,电网结构的复杂化,对电网调度自动化提出了更高、更迫切要求。为了适应电力事业飞速发展对远动及自动化技术的需要,迅速改变我国相对落后的局面,七八十年代以来电力系统相继引进了一些国外先进的远动和自动化设备及系统,如能源部调通局引进了日本日立系统、湖北省调引进了瑞典ASEA系统、安徽省调引进了BBC系统、云南省调引进了SCI系统等,尤其引人注目的是华北、华申、东北、华中四大电网调度自动化引进系统。这些系统及设备的引进,一方面满足了当时电力生产的急需,缩短了我国电力调度自动化与世界先进国家的距离;另一方面也为我们提供了可贵的借鉴,促进和推动了国内远动和调度自动化技术的发展和进步;(3)90年代电力自动化成熟期:90年代国际上

采用的是开放的分布式调度自动化系统。在应用上,我国国调中心、西北网调及湖南、福建等省调分别引进了Siemens、CAE、ABB、Valmet等公司的开放式调度自动化系统;与此同时,国内电力科学研究院、电力自动化研究院等单位也开发了开放式调度自动化系统,在一些地区投入运行,取得了良好的效果。为了实现各级调度自动化之间的信息交换,中国电力数据通信网于1997年开通,实现了国调和网调、省调一级网互联,部分网调与省调建立了二级网互联,少数地区实现了三级网互联;1998年,中国电力信息网开通。目前,国调的数据网已连接国际互联网(Internet),与各网局、大多数省局开通了电子邮件等多项服务。各大区电力系统及一部分省级和地区电力系统也进行了电力系统调度的控制自动化的研究和实践,不同程度地实现了信息的收集、传输、处理、显示、打印等功能。1990年前后,所有大区、省级及50个地区电力系统的调度都实现不同程度的计算机监视和控制,到2000年,全国各级调度都根据各自功能的要求,建立自动化调度系统,上下级调度间实现计算机通信网络,组成一个分层控制的调度系统。

1-2

经历近半个世纪的发展,我国电网调度自动化有了很大的进步,无论在理论还是在实践上都取得了可喜的成就,为我国电力事业的发展尤其是电力系统自动化的发展作出了重大贡献,电网调度自动化系统已名副其实地成为现代电网安全稳定运行的三大支柱之一。

目前我国1lOkV以上变电站、大中型发电厂及相当一部分35kV变电站、小型发电厂都不同规模地拥有远动及自动化系统。我国已拥有一大批高素质电力系统远动和自动化专业人才,形成了以高等院校、科研院所及企业为主体的科研队伍,涌现出了一批在科研和生产上都具相当实力的企业。据估计,我国变送器、远动终端、调度自动化系统等的生产厂家已达上百家之多,很多产品己形成了标准化、模块化、系列化。我国省级以上调度机构中有东北、华北、广东、海南等多家使用国内开发的SCADA/EMS系统,很多产品的功能和性能已达到国际同类系统的先进水平,某些方面还优于引进系统。从总体上看,我国电网调度自动化系统装备水平基本上达到国际90年代中期的水平。到目前为止,全国网局、省局调度自动化系统中的SCADA部分基本上都通过了实用化验收;90%以上的电源和22OkV及2OOkV以上电网的实时信息得到有效和准确的采集,尤其厂站基础自动化设备可靠性和管理水平明显提高,它提供的实时信息已经成为各级调度员进行电网安全经济调度的主要依据;以自动打印报表取代了人工抄表,改变了落后的电话调度方式,缩短了电网故障处理时间,产生了显著的经济效益。不少单位的自动化系统还涉及经营、计划、用电、办公自动化等部门,使之减轻了劳动强度,提高了效率。AGC功能实际应用已显成效。到1999年9月底,我国35个网、省电网调度自动化系统中已有31个配置了AGC功能,其中多数达到了实用,取得了良好的效果,在提高电网运行控制水平和管理水平,减轻调度人员和现场人员劳动强度等方面发挥了重要作用。水调自动化的建设和应用工作有了较大进展。到1998年年底,我国有70多座大中型水电厂配置了水情自动测报系统,为保证水电厂的安全渡汛和经济运行发挥了重要作用,取得了较好的经济和社会效益;西北、福建、贵州、广西、广东和云南电网的6个水调自动化系统己正式投入运行,实现了全网水电厂水情信息的自动收集和分析,并能根据给定的边界条件进行网内的水库群优化调度方案计算,为进行科学的水库调度决策和仝网的水库群优化调度及水、火电的优化调度提供了有力的技术支持,并取得了显著成绩。 1-3

电力工业体制改革的进一步深化,电力事业的发展,不断对电网调度自动化提出新的要求,电网的运行和控制越来越依赖于完善、先进和实用的调度自动化系统;同时,现代科学技术日新月异,许多新理论、新方法、新器件不断出现,也为电网调度自动化技术的不断进步和设备的不断更新提供了技术和物质的保证。现代电网调度自动化系统的内涵也在不断丰富、发展,不仅包括EMS、DMS以及电能量自动计量系统、水调自动化系统,还将包括电力市场技术支持系统等有关内容。

随着变电站综合自动化的发展进程,无人值班、无人值守变电站不断增多,生产现场的可视化及环境监控问题,如防火、防盗、防渍、防爆等就显得不容忽视,而远动系统传统的"四遥"功能遥测、遥信、遥控、遥调却不能支持这一目的。于是,具备警戒作用的"遥视"功能便成为现代远动系统的一项新内容。现代计算机技术、多媒体技术和通信技术的发展,已能成熟地实现图像、声音信号的数字化,以及对音像信号的处理和远距离传送,从而使远动系统增加"遥视"在技术上成为可能。遥视功能主要是实现在调度申心观看生产现场的实景,同时还应具备警戒甚至能启动安全设施的功能,如启动消防系统、排水系统、音响警告非法闯人者等。目前,国内市场已出现此类产品,如SID-

9A型多媒体遥视警戒系统等。

电力市场的发展对远动技术的要求:要实现电力的市场竞争,除立法、组织、经营、管理的改革外,电力系统自动化和信息化是支持电力市场发展的技术手段,这时远动技术将面临重大变革。如预报竞争入网电价及用电要求、用电量申报、电价变动实行对用户透明等;而且,管理和自动化的信息都要求图声并举。因此,自动化的终端和渠道将和管理信息系统(M15)的终端和渠道共同实现宽带联网,以便能及时可靠地处理用户和供电点之间的各种信息传递,使电网能公开开放,电力供需之间能自由选择,实现快速查询、处理的服务机制。远动技术不但涵盖自动化和管理信息的内容,也将包括市场竞争,如调度员洽商、决策、调解等内容。

2

变电站自动化和无人值班站是当今电网调度自动化领域的两大热门课题。变电站自动化则是一项新技术,是在微机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。国外在80年代已有分散式变电站自动化系统问世,以西门子(Sie mens)公司为例,该公司第一套全分散式变电站自动化系统LSA678,早在1985年就在德国汉诺威投人运行,至1993年初已有300多套系统在德国及欧洲的各种电压等级的变电站运行。我国的变电站自动化工作大体上从90年代开始。初始阶段主要研制和生产集中式变电站自动化系统,如DISA-l、BJ-l、iES-60、XWJK-l0OOA、FD-97等型;90年代中期开始研制分散式变电站自动化系统,如DlSA-2、DISA-3、CSC-2000、DCAP320O、FDK等型,与国外先进水平相比大致有10年的差距。在借鉴国外先进技术的同时,结合我国的实际情况,许多部门正在共同努力继续开发更加符合国情的变电站自动化系统。可以预计,今后其发展的速度会越来越快,与国外的差距会逐步缩小。

2-1

(1)变电站自动化作为电网调度自动化的一个子系统应服从电网调度自动化的总体设计,其自动化系统的配置、功能,包括设备的布置,应满足电网安全、优质、经济运行和信息分层传送及信息共享的原则。

(2)分散式系统的功能配置宜采用下放的原则,凡可以在间隔层就地完成的功能,如保护、备用电源自投、电压控制等,就不要通过网络和上位机去完成。22OkV枢纽站及22OkV以上电压的变电站,其网络层和站级层宜采用双重化、冗余配置,以提高系统可靠性。

(3)按我国的实际情况,目前变电站还不大可能完全撤人,即使完全撤人,也有一个现场维护调试和应急处理的问题,因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样,保护单元亦应具有远方和就地切断、在线修改整定值的功能,以远方为主,就地为辅,并应从设计制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。

(4)站内自动化及无人值班站的接人系统设计,应从技术上保证硬件接口满足国际标准,系统的支撑软件符合150开放系统规定,系统的各类数据、通信规约及网络协议的定义、格式、编写、地址等与相应的电网调度自动化保持一致,以适应电力工业信息化的发展要求。

(5)要积极而慎重地惟行保护、测量、控制一体化设计,确保保护功能的相对独立性和动作可靠性,分布式系统的变电站自动化系统的发展策略顺序事件(Sequence Of Events,SOE)记录分辨率可通过保护单元来实现。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器(P.T),对电量计费、功率总加等有精度要求的量可接量测电流互感器(C.T),供监测用的量可合用保护C.T。

(6)变电站自动化设计中应优先采用交流采样技术,减轻C.T、P.T的负载,提高测量精度。同时,可取消光字牌屏和中央信号屏,简化控制屏,由计算机承担信号的监视功能,使任一信息做到一次采集、多次使用,提高信息的实时性、可靠性,节省占地空间,减少屏柜、二次电缆和设计、安装、维护工作量。

(7)目前,无论国内还是国外的分散式变电站自动化系统,各部件之间的联系绝大部分采用串行口通信方式(RS-232C、42入485总线等),其通信速率和资源共享程度均受到限制。故建议采用局域网(LAN)通信方式,尤其是对等(Peer To Peer)网络,如总线型网(介质共享型网上每个节点都可与网上其他节点直接通信。

(8)变电站内由于存在强大的电磁场干扰,从抗电磁干扰角度考虑,在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式,这一点对分散式变电站自动化系统尤为适用。如LSA-678,DlSA-2、3型等均采用了光纤通信方式。但鉴于光纤安装维护复杂及费用相对较高,因此配电站宜以电缆为通信介质。

2-2

变电站自动化的实施,由于受现有专业行业分工的影响而有不同的方法:一种主张站内监控以远动(RTU)为数采和控制的基础,相应的制造设备也是以电网调度自动化为基础,保护相对独立;另一种则主张站内监控以保护(微机保护)为数采和控制的基础,将保护与控制、测量结合在一起。后者正在成为一种发展趋势和共识。因此设计制造部门要打破专业界限,逐步实现一体化设计。这一点对1lOkV及以下的站尤为必要。然而从我国目前的运行体制、人员配备、专业分工来看,前者无疑占有较大的优势。因为无论从规划设计、科研制造、安装调试、运行维护各方面看,控制与保护是相互独立的专业。前者更符合我国的国情,而后者因为难以提供较清楚的事故分析和处理的界面,一时还不易被现场接受。但是从发展的趋势技术合理性、减少设备重复配置、简化维护工作量等方面考虑,后者又有其优越性。

(1)从信息流的角度看,保护(包括故障录波等)和控制测量的信息源都是来自现场C.T、P.T二次侧输出,只是要求不同而已。前者主要采集一次设备的故障异常状态信息,对C.T、P.T量测范围要求较宽,通常按10倍额定值考虑,但量测精度要求较低,误差在士3%以上;而后者主要采集运行状态信息,对C.T、P.T量测范围要求较窄,通常在量测额定值附近范围波动,对精度有一定的要求,量测误差要求在士1%以内。

(2)总控(CPU)单元接收来自上位机(当地)或远方的控制输出命令,经必要的校核后可使动作至保护操作回路,省去了遥控输出、遥控执行等环节,简化了设备,提高了可靠性。

(3)从无人值班角度看,不仅要求简化一次主接线和主设备,同时也要求简化二次回路和设备,因此保护和控制测量的一体化有利于简化设备和减少日常维护工作最。对llOkV及以下,尤其是lOkV配电站,除了电度量、功率总加等量测有精度要求而须接量测C.T、P.T外,其他量测仅作监视运行工况之用,完全可与保护C.T、P.T合用。此外,在LAN上各种信息可以共享,控制、测量等均不必配置各自的硬件,常规的控制屏、信息屏、模拟屏等亦可取消。

(4)变电站自动化和无人值班的实施,在很大程度上取决于设备的可靠性。这里指的不仅是自动化设备,更重要的是电气主设备。根据变电站自动化的特点,主管部门应制订出有关设备制造,接口的规范标准。自动化设备制造厂商应与电气主设备制造厂商加强合作,提供合一的产品以方便设计运行部门选型。

(5)数量较多的1OkV配电站,由于接线简单,对保护相对要求较低,为简化与节省投资,建议由RTU来完成线路保护及双母线切换等保护功能。为此需在RTU软件中增加保护运行判断功能,例如备用电源自投功能,可通过对相应母线段失压和相关开关状态信号的逻辑判断来实现。

3

我国水电厂计算机监控技术经历了从摸索、试点、推广到提高4个发展阶段。到1999年底,全国已有160多个水电厂完成或正在进行计算机监控系统建设或升级改造工程。其中8个水电厂通过了国家电力公司“无人值班”(少人值守)验收,4个通过了“一流电厂”验收。我国大型或超大型水电厂计算机监控系统已达到当代国际先进水平。

80年代的水电厂奠基机监控系统主要采用分层分布模式。分布式监控系统以控制对象分散为主要特征,对于水电厂而言包括水轮发电机组、开关站、公用设备、闸门及船闸等。按控制对象为单元设置多套相应的装置,构成水电厂现地控制单元,完成控制对象的数据采集和处理、机组等主要设备的控制和调节及装置的数据通信等。水电厂采用分布式处理,一般与电厂分层控制相结合,形成水电厂分层、分布式控制系统,这种模式在国内外水电厂应用很广。近年来在分布式系统基础上发展出全开放、全分布式监控系统,整个系统各设备均遵循IEEE,ISO,IEC等有关国际规约,接入一个全开放式的总线网络,使硬件的增减、更换很方便,各节点的自治性、独立性高,且整个系统的可靠性、可维护性明显高于集中式和分层分布式系统,这也是今后大中型水电厂计算机监控系统发展的方向。

水电厂要实现无人值班,除要建设好厂内的计算机实时监控过程外,还须会同各级调度部门,结合电网调度的实际需要,共同参与电网调度自动化系统建设,完成数据采集和监视(SCADA)、自动发电控制(AGC)和电压控制(AVC)以及远程通信网络建设等工程,并提高系统的智能化程度:能对所采集的数据进行综合分析,对设备运行情况做出判断,自动采取有效措施或提供处理指导。

4

自从年代末,望亭电厂#14机组被电力部指定为DCS大型火电机组的应用试点以来,通过10多年的发展,DCS系统在我国电力行业的应用得到了迅速的推广和普及。进入90年代后,成套从国外引进的进口机组和国内新建的大部分300MW以上的大型火电机组都采用了DCS控制系统。并且逐步由新建向老机组改造,由大型火电机组向200MW、125MW机组发展。火电机组的控制系统逐渐由石横、平圩的"中档实用"模式转变为DCS系统。

限于DCS系统的发展水平和我们对其的认识,在DCS系统引进我国电力行业应用的初期,我们所做的只是用DCS这种先进的控制系统取代了由传统的模拟仪表、小型计算机所组成的控制系统。以后逐渐将通常由PLC所实现的开关量控制也纳入了DCS控制系统。随着工程经验的积累,DCS系统已经从最初的DAS、MCS、SCS、FSSS传统的锅炉汽机控制管理,朝着将DEH、MEH和电气监控纳入DCS系统,实现单元机组的一体化控制。

采用了DCS之后,控制系统的可靠性、使用的灵活性等等,都大有提高。但是,就目前使用的大部分DCS系统来说,还只是简单的取代了传统的控制系统而已。如果我们满足于这样的应用水平,则对于使用DCS系统而言,并没有完全发挥出DCS的全部能力。就目前已经在使用的绝大部分DCS系统而言,并没有真正达到DCS面世时所宣称的物理分散和先进控制策略,也没有充分发挥出DCS系统强有力的信息管理和信息集成能力。

4-1

计算机控制可实现的功能随各电厂要求的控制方式和控制范围有所不同,主要功能有:

(1)安全监视、数据处理。包括巡回检测、参数处理、越限报警、参数显示、制表打印、性能计算等。这是火电厂计算机运用的一种初级和最基本的功能。

(2)正常调节。在正常运行时,对锅炉、汽机、发电机等主辅设备进行直接或间接控制。

(3)管理计算。对生产过程可按数学模型进行计算,寻找最优工况,实现最优控制;对各运行指标进行计算,改善全厂的运行管理。

(4)事故处理。对生产过程进行监视和趋势预报,事故发生时进行分析和处理,并记录下事故时的设备状态和参数,供运行人员事后分析。

(5)机组起停。实现发电机的自动起停。

4-2

进一步扩大DCS的应用范围:

(1)为了使机炉电单元控制水平和单元控制室布置更加协调,真正过渡到机炉电统一操作,实施单元机组集控值班,把DCS的应用范围扩大到发电机—变压器组和厂用电系统的控制,是合乎逻辑的发展。国家电力公司热工自动化领导小组已决定加速电气控制纳入DCS的试点和推广应用的步伐。目前正在着手制定有关技术规定,研究解决电气控制对DCS的特殊要求,厂用电公共系统控制方式、后备操作设置等问题;

(2)在扩大DCS应用范围时,尽管用DCS实现DEH、MEH和AVR、ASS及电气保护等功能,在技术上不存在困难的,但考虑到这些系统对机组安全运行的关键作用,以及传统上是随主机成套的现实情况

,目前仍采用专用装置为宜,但应妥善解决与DCS的接口问题;

(3)鉴于DCS正向开放系统发展,DCS与PLC正在相互渗透,两者的互连问题已不再突出,这为在单元控制室实现电厂辅助生产系统监控,减少辅助生产系统控制点创造了条件。

进一步提高DCS的功能:随着微电子技术的发展,DCS分散处理单元(控制器)的存贮能力、运算速度成倍提高,能完成更复杂的数值和逻辑运算。DCS正被赋予越来越强大的能力。近年来,国外在DCS应用领域里,主要在以下几个方面有所进展:

(1)扩充了标准控制模块(算法)库,特别是增加了先进控制模块,如模型参数预估器、Smith控制器、模糊控制器、状态变量控制器等,并已经在电厂控制系统中得到了应用;

(2)开发了许多专用的先进控制软件和优化软件,如Bailey公司开发的“燃烧控制优化软件”、“给水加热器热力优化软件”、“自由压力运行机炉协调制策略”;又如ABB和Siemens公司开发的机组优化控制系统MODAN和NUC,以及采用凝结水节流的机组控制模块都已经取得了许多使用业绩;

(3)开发了许多机组性能诊断和性能优化软件,如OPTIMAX软件包(ABB);SR4机组性能分析和优化软件包Steag-ketek;TDY-DKW汽轮机效率分析软件包(Siemens);DEB500协调和自动化软件包(MCS)等等。

DCS物理分散方案,可以同现场总线技术的应用密切结合。现场总线是用于现场仪表设备(智能型,带通讯接口)与控制器之间的一种开放的、全数字化、双向的通讯系统。采用现场总线技术,可以提高系统精度,改善控制品质,简化控制系统机柜,大量减少电缆,便于调试和维修。有资料估计,与常规系统比较,采用现场总线技术,可使电缆、调试和维修成本节省约40%以上。

加速电厂管理自动化的进程,提高电厂综合自动化水平:目前电厂自动化设计主要针对电厂工艺过程的控制和监视,即过程自动化,这无疑是十分重要的,电力买方市场的形成,要求不仅能保证电厂安全满发,还应当千方百计降低运行和维护费用,缩短检修时间,提高设备使用寿命,合理利用电厂资源,因此电厂管理自动化水平必须大力提高。近年来,许多DCS厂商增加了MIS (Management Information System)或电厂管理系统(Plant Management System),实现实时信息、档案资料、设备维修、财务、人事管理以及办公室自动化。如Siemens公司的电厂管理软件BFS++,Bailey Hartmann Braun公司的Contronic M PMS,已在许多电厂中得到应用。

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电力行业自动化主要包括电网调度系统自动化、产站自动化两个领域。电网调度系统采用的工控产品主要是SCADA系统和RTU(一些终端站点也采用IPC、PLC等控制方式);厂站自动化方面,对于大型火、水电站多采用DCS,小型用DCS、IPC,PLC等。据电力部统计,1997年11月,电力工业使用DCS为251套,其中国产DCS为31套。据专家估计,2000年电力行业用DCS和SCADA为580套

,PLC(IPC)为2300台,RTU为3100台。其中电网调度系统SCADA为290套,PLC(或IPC)为1150台,RTU为2600台;电站DCS为290套,PLC(IPC)为1150台,RTU为500台。目前,国内工控产品在电力行业已占有一定的比例,但大型的国家级、省级电网的工控产品主要还有国外产品控制,国内的企业主要占领地县级电网的工控市场,出现了南瑞集团、东方电子、许继电器等电力行业自动化的领头企业。

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电力调度自动化领域国外公司主要有:ABB、Siemens、CAE、Valmet等公司;电站自动化领域:西门子公司(Siemens)、贝利公司(Baley Controls)、西屋公司(Westing House)、横河公司(Yokogawa)等等。

在电力调度自动化领域:电力调度主站方面包括南瑞集团、东方电子、山东积成公司,另外有一些小企业,如烟台天润电子有限公司;变电站自动化系统及继电保护产品领域,主要有东方电子、南瑞集团、南京电力自动化厂、许继公司、四方公司等国内继电保护行业的知名企业;配电自动化系统领域,主要有科汇公司、南瑞公司、电科院等;RTU产品方面,主要有东方电子、南瑞集团以及一些进口组装产品,国内远动终端装置(RTU)的生产厂家较多,但主要市场份额由几家大的企业占领。烟台东方电子信息产业股份有限公司的主导产品电力调度自动化系统(RTU)在国内细分市场占有率达到70%左右。其次是南瑞集团南瑞系统控制公司。

在电站自动化领域:主要有南瑞集团、浙大中控公司的SUPCONJX-300/500、北京和利时公司的

HS2000系列、北京康拓的KT6000。

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电网,电站主要分布于东北、华北、广东、海南,西北、福建、贵州、广西和云南等。主要的电力公司包括:国家电力公司和各省的电力公司,华北电力集团公司、天津市电力公司、河北省电力公司、山西省电力公司、内蒙古自治区电力公司、东北电力集团公司、吉林省电力公司、黑龙江省电力公司、江苏省电力公司、上海市电力公司、华东电力集团公司、浙江省电力公司、安徽省电力公司、湖北省电力公司、华中电力集团公司、河南省电力公司 河南、湖南省电力公司、江西省电力公司、广东省电力公司、广西壮族自治区电力公司、福建省电力公司、重庆市电力公司等等。

主要的电厂:发电单位总共有590家,主要集中在北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、浙江等地区。

国家经贸委副主任张志刚9月8日在第五届中国投资贸易洽谈会上透露,最近我国冶金行业已安排技术改造项目80多项,总投资约750亿元。这些项目建成后,国内大型钢铁企业装备将达到国际当代先进水平,基本满足目前国内钢材短缺品种的需要。

正值第五届中国投资贸易洽谈会召开之际,国家经贸委和外经贸部同时举办外商投资企业使用国产

原材料供需协作洽谈会。张志刚在洽谈会开幕式上说,近年来我国原材料工业发展迅速,随着一大批技术改造项目、新建项目的投产达产以及落后生产能力的淘汰,国内原材料产业结构作了较大调整,产品结构优化,竞争力提高,不仅有效地实现了总量调控的目标,而且加快了原材料工业的不断升级,全面提高了原材料行业的整体素质,高技术含量、高附加值产品比重上升,一些过去长期依赖进口的原材料,现在国内完全有能力提供。

他说,近期冶金行业的这批技改项目建成后,将达到进一步调整产品结构的目的,一大批目前短缺的钢材品种将可以立足国内解决,其中轿车用板、家电用板、硅钢片基本可满足需要,不锈钢将一改目前长期主要依靠进口解决的状况,国内市场占有率将达到80%左右。另外,宝钢第三期建设已经完成,表明我国钢材在品种和质量上又迈上了新台阶,达到国际先进水平。

2002年,我国港口业得到了长足的进步,由改革开放之初的3亿吨的吞吐量已经达到了现在的26亿,增长了近9倍,我们的外贸吞吐量从去原来的7千万吨,到去年年底达到7亿6吨,增长了11倍。我国已经成为世界的港口大国。到去年年底我们有7个港口吞吐量突破一亿吨,上海港去年达到了26000吨,进入港口排列的前十名。目前我国外贸进出口额当中有86%是通过港口来实现的,按照中央经济发展的速度初步预测,仅仅是沿海港要比现在的吞吐量要翻一番。到去年年底,沿海港已经达到16亿8吨,到2010年我们将超过30亿吨的吞吐量,到2020年,初步预计可能要突破40亿吨,港口未来有巨大的发展空间。

作为“十五”规划实施的第一年,2001年拉开新一轮港口建设高潮的序幕。按照“十五”发展纲要,我国今后港口建设的主攻方向为加强沿海枢纽港口大型集装箱运输系统、专业化散货运输系统和主要港口出海航道,以及上海国际航运中心的建设。2005年,沿海港口万吨级深水泊位将达到800个,比“九五”期末2000年的相应泊位数大约增长23%。

随着中国迈进21世纪, 我国港口也在朝着大型化、深水化、集约化的方向发展。例如,上海港计划在"十五"期间重点建设15米水深以上深水港区;天津港2000天年开工的10-15万吨级航道项目一期工程将航道疏浚至-15米,实现第五代集装箱船舶全天候进出港。船舶大型化对港口作业设备的要求大大提高,因而促使各港口积极引进当今技术先进的大型集装箱起重机,如天津港最新购置的6台大型集装箱装卸桥,外伸距达62.5米。

21世纪,管理现代化、信息化成为港口的重要目标之一。各港口通过引进先进技术和设备, 如EDI、VTS和堆场智能化管理技术等,不断提高管理水平和运作效率,港口业务逐步向专业化、规范化、标准化迈进,为货主、船方和用户提供最快速、最便捷、最低廉的全程服务、综合服务。集装箱港口企业的经营正在向跨地区、跨国方向发展。综合物流对相关信息准确、快速传递的要求使港口信息化成为全球趋势。

石化工业是能源和原材料工业的重要组成部分。经济全球化、金融国际化、经济知识化与信息化的进程加快,为石化工业提供新的发展空间,注入新的动力,必然促进我国石化工业总体水平再上一个新的台阶。其次,国民经济持续、快速、健康的发展和西部大开发战略的实施,必将对石化工业产生拉动作用,提供更大的市场空间。“十五”期间全国炼油综合能力将达到2.7亿吨,其中进口含硫原油加工能力达到7500万吨以上,建成8~9个千万吨级炼油基地。乙烯生产能力达到900万吨以上,建成上海、扬子2个百万吨级乙烯基地。乙烯的国内市场满足率达到60%左右。合成树脂在三大合成材料中的比例提高到65%以上,合成树脂专用料比例达到40%以上,合成橡胶中丁苯和顺丁橡胶比例达到1.4:1。

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石化行业自动化主要包括炼油化工自动化、油田自动化两个方面。对于炼油化工自动化,在大型的炼油装置、乙烯生产装置、化纤生产装置主要采用DCS系统,配备先进的控制软件进行控制;对于中小型的生产装置,采用电动仪表或DCS(中小型)、智能电动变送器、数字式调节器进行控制;油田自动化主要采用SCADA系统和DCS系统。石化总公司在“九五”期间对新建和技改项目进行了自动化改造,并取得了明显的效益。总体来说,石化自动化水平已达到国外90年代中期水平。

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我国炼油化工生产装置规模大,生产过程复杂,对计算机控制系统要求高,国产DCS还不能满足要

求。因此,这些装置采用的DCS系统大都是引进的。另外,多数DCS系统用于单个装置的集中控制

,联合装置集中控制的较少,采用全厂或区域DCS集中控制的改造正在进行之中。自动化系统控制软件也主要从国外进口,目前有18家国外公司销售的120多种控制软件在我国销售,新的神经网络软件、模糊控制软件已实用化。我国DCS应用软件有待进一步开发,目前应用与石化行业的DCS系统都数只发挥了30%的功能,有待进一步的提高。截止到1999年九月化工信息中心统计,石油化工用于过程控制的DCS共678套,其中炼油211套,化工182套,化纤39套,化肥38套,油田113其他为95套。分别由国外10家公司引进的20种型号产品。数量居前五家公司分别为美国霍尼威尔为225套,日本横河为163套,FISHER-ROSEMOUNT为37套,美国FOXBORO为35套,美国ABB为20套。国产DCS为21套。石油化工系统引进的DCS系统价格昂贵,1990年前引进的122套DCS总投资约为6000万美元,1500万人民币,平均每套价格为50万美元,目前每套的价格也在30~40万美元左右。另外,引进的方式主要是成套引进。

对于一些中小型的生产装置,采用IPC、DCS(中小型)、PLC、智能电动变送器、数字式调节器等方式进行控制。另外,对于整个生产装置的某个局部控制部分,也采用PLC、IPC等方式作为控制核心。如催化裂化装置中,利用IPC和电动仪表构成计算机监控系统,实现定点控制、数据处理、开环指导,现已成为技术成熟、性能可靠的自控模式。

专家估计,2000年石化应用DCS为700套,PLC(IPC)为3100套,RTU为1200套。其中乙烯DCS为

185套,PLC为820台;炼油DCS为226套,PLC为1000台;油田DCS为117套,PLC为518台,RTU为1200台。在石油化工领域RTU主要是用于油田自动化。石化使用的DCS,PLC(IPC)及RTU产品90%为引进技术。

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4DCS

综观已投用的DCS绝大部分都取得了较好的效益,为生产的安稳长满优起了促进作用,具有传统常规仪表无法替代的优点。

例如高桥公司炼油厂的常减压装置采用DCS系统与FOX一300上位机,除对全装置实现常规控制外

,还充分发挥了信息采集功能、通信功能和运算功能强的优势,并以此利用人工智能方法构造上级协调系统,开发了常压塔整体智能决策与优化专家系统,年经济效益达314万元,技术上处于国内领先地位,并达国际水平。

天津公司涤纶厂与申科院自动化所合作,采用DCS及一台PC微机对间歇缩聚装置十条生产线进行控制,实现聚酯粘度数模优化控制,并与本厂微机局域网PLAN一5000连网,把实时生产信息自动传送至调度室,向管控一体化迈出了一步。获总公司89年优秀计算机软件一等奖及总公司科技进步三等奖。

巴陵公司锦纶厂已内酡胺装置投资人民币32万元,采用DCS系统改造原气动I型表,自投用以来,工艺指标控制合格率、产品质量及原材料消耗均达历史最好水平,一级品率由63%提高到83%,年经济效益达130万元。

扬子公司聚丙烯装置,采用TDG一3000系统对全装置进行控制,由于仪表、计算机人员与工艺人员、设计人员的密切配合,协同工作,技术上互相渗透,操作人员熟练地掌握了操作,取得了良好的经济效益,获总公司1989年优秀计算机软件二等奖,总公司科技进步三等奖。

齐鲁公司橡胶厂乙腈装置引进,依靠厂内自己的技术力量,进行组态生成,节约了外汇,锻炼了队伍,提高了技术水平,在管理上建立了岗位操作规范,激发了操作人员刻苦钻研业务、提高操作水平的热情。DCS投用以后,产品合格率提高了14.73%,加上其它消耗下降,预计经济效益可达500万元。齐鲁公司第二化肥厂、金陵公司化肥厂等30万吨/年合成氨装置采用DCS控制系统,也都取得了

较好的经济效益,为装置节能降耗增产作出了贡献。

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大型石化企业采用DCS要求高可靠性,功能强,具有开放性,可联网组成综合管理控制系统,一般用国外产品;中小型炼油装置要求可靠性高,具有开放性,可用国产DCS,价格较便宜。对罐区,水处理等可用IPC或PLC控制,油田用SCADA系统和RTU控制。

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炼油化工自动化的改造需求迫切。当前,我们对石油化工产品的质量要求越来越高,并要求炼化企业减少污染,节约能源,所有这些都迫使炼化企业提高自动化水平。传统的DCS系统出现了一定的局限性,自1975年推出DCS以来,已广泛应用炼油化工企业,取得了很好的效果,显示了它的优越性。但是,随着信息技术和企业管理现代化的发展,传统的DCS显出了局限性。据北美和欧洲用户的调查,70%以上的用户对DCS不满意,原因一是价格昂贵;二是不能适应现代企业信息迅速增加的要求,90年代,I/O点已增加到50000点,传统的DCS不能满足这种要求;三是过程变化性不大,有80%的控制回路与一般控制回路相比,控制过程变化性相似,只有20%的控制回路降低了过程的变化性

;四是现场信号检测与传送仍是传统模式,现场变送器检测信号,以4~20MA模拟信号传送,精度低,无自诊断功能,信号传送也是单方向的。

从目前到2005年,我国石化系统将有1200多套生产装置需要用DCS控制,其中有100套主要装置采用先进优化控制(一套先进优化控制软件价格约50万美元)。

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以前国内油田的主控系统主要采用国外的SCADA系统、DCS系统,近几年来,国内油田自动化的水平得到快速提高,出现了一批实力较强的工控厂家。

主要由美国Action公司SCADA系统,应用新疆鄯善油田、青海湿北气田;加拿大VALMET公司的SCADA系统;美国BAKERCAC公司的SCADA系统;WESCON公司的SCADA系统、HONYWELL的PlantScapeSCA系统等等。国外厂家的产品价格较高,如新疆塔中的一个油田(年产量200万吨)的监控系统由美国某DCS制造商承包,系统造价近千万美元。

如上海爱克新工业控制系统工程有限公司的CIM-PAC 9000 plus SCADA系统、沈阳惠东管道控制有限公司的输油管道自动化系统、上海工业自动化仪表研究所、北京安控公司的EchoSCADA系统、江苏华盛信息技术有限公司的石油开采井网信息控制系统。另外一些油田的设计院、勘探局也开发了一些局部的自动化控制系统,如辽河石油勘探局产油处与西安石油学院合作的"LH-3型抽油井计算机诊断与优化设计系统";中原石油勘测局开发的"ZYJD-抽油机井综合测试系统";华北石油管理局采油工艺研究院的“油气处理井站计算机管理系统”、“阿尔善油田自动化监测系统”。一些自动化控制公司也开始涉足油田自动化,主要有上海自动化仪表研究所、新疆天择数码科技有限公司、天总公司三院天上星测控技术研究所的采油自动测控系统。对于一些电力行业国内工控巨头也已涉足油田控制领域,主要由东方电子、南瑞集团等。

信息来源:中华机械网

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