孫優(yōu)賢院士談我國(guó)高端控制裝備及系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

劉哲鳴 曲國(guó)利

經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，我國(guó)重大裝備取得長(zhǎng)足進(jìn)步，大型電力裝備、大型冶金裝備、大型石化裝備等都有了相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)制造能力，但缺少與之相配套的自動(dòng)化控制裝備及系統(tǒng)，具有高安全性、高可靠性、高適用性、大規(guī)?；母叨丝刂蒲b備90%依賴國(guó)外進(jìn)口，這些情況嚴(yán)重威脅國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全和產(chǎn)業(yè)安全。這是2014年4月16日上午，在重慶市恒大酒店一層華夏廳召開(kāi)的“第五屆中國(guó)石油化工重大工程儀表控制技術(shù)高峰論壇”上，中國(guó)工程院院士，浙江大學(xué)教授孫優(yōu)賢先生演講的開(kāi)場(chǎng)白。

今年74歲，精神飽滿、神清氣爽的孫優(yōu)賢院士認(rèn)為，立足國(guó)內(nèi)、自主創(chuàng)新，大力發(fā)展重大工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，著重解決一批共性關(guān)鍵技術(shù)，建立高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，不斷研發(fā)出能源、冶金、石化、煤化等領(lǐng)域各種重大工程所急需的高端控制裝備及系統(tǒng)，對(duì)于國(guó)家戰(zhàn)略安全、國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)以及促進(jìn)智能裝備制造這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有十分重大意義，也迫在眉睫。

但是，研究和建立高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)平臺(tái)十分艱巨和困難。它必須同時(shí)滿足高安全性、高可靠性、高適應(yīng)性、大規(guī)?；ㄒ韵潞?jiǎn)稱“三高一大”）的特征要求。

以孫優(yōu)賢院士為帶頭人的浙江大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化學(xué)科是我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科。隸屬該學(xué)科的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家工程研究中心，聯(lián)合上海電氣集團(tuán)、杭州優(yōu)穩(wěn)自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司、杭州哲達(dá)科技股份有限公司等單位，依托國(guó)家發(fā)改委，863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等基金項(xiàng)目支持，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，排除萬(wàn)難，分工協(xié)作，自主創(chuàng)新，刻苦持續(xù)攻關(guān)近10年，突破“三高一大”4大難題，終于成功地研制出我國(guó)高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)3大平臺(tái)技術(shù)：高端控制裝備及系統(tǒng)的硬件平臺(tái)技術(shù)；高端控制裝備及系統(tǒng)的軟件平臺(tái)技術(shù)；高端控制裝備及系統(tǒng)的先控與優(yōu)化平臺(tái)技術(shù)。

與國(guó)際主流控制系統(tǒng)對(duì)比表明，孫優(yōu)賢院士的高端控制裝備及系統(tǒng)的硬件平臺(tái)技術(shù)在硬件安全性設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、硬件模塊環(huán)境適應(yīng)性與工程適應(yīng)性方面，具有領(lǐng)先性。

與國(guó)際主流系統(tǒng)相比較，高端控制裝備及系統(tǒng)的軟件平臺(tái)技術(shù)在多領(lǐng)域工程對(duì)象模型、可視化控制編程語(yǔ)言、行業(yè)算法庫(kù)及廣域協(xié)同設(shè)計(jì)與支持等方面，具有領(lǐng)先性。

孫優(yōu)賢院士領(lǐng)導(dǎo)研制的高端控制裝備及系統(tǒng)的先控與優(yōu)化平臺(tái)技術(shù)在可靠性、實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展性、兼容性與適應(yīng)性等關(guān)鍵指標(biāo)方面均達(dá)到或優(yōu)于國(guó)外主流產(chǎn)品。

2012年2 月，由中國(guó)工程院張鈸院士領(lǐng)銜的自動(dòng)化領(lǐng)域國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估專家組對(duì)高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)評(píng)價(jià)說(shuō)，高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)為解決控制裝備高可靠性、高適應(yīng)性、高安全性與大規(guī)模技術(shù)難題，攻克了高端控制裝備及系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系，并在重大工程中得到應(yīng)用。高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)打破了國(guó)外在此方面的市場(chǎng)壟斷和技術(shù)封鎖，起到了不可替代的作用。

張鈸院士解釋說(shuō)，“這個(gè)評(píng)價(jià)是對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室此項(xiàng)代表性成果的獨(dú)特評(píng)價(jià)，其他實(shí)驗(yàn)室雖然也搞了很多應(yīng)用，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，但只有這個(gè)實(shí)驗(yàn)室最后形成了系列高端產(chǎn)品，打破國(guó)外的市場(chǎng)和技術(shù)壟斷，所以評(píng)估組同意使用‘不可替代’這個(gè)詞”。

2010年11月12 日，工業(yè)控制技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第六屆學(xué)術(shù)委員會(huì)第三次會(huì)議上，中國(guó)工程院蔡鶴皋院士、吳澄院士對(duì)高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)主控系統(tǒng)的高可靠性設(shè)計(jì)給予高度評(píng)價(jià)。他們說(shuō)：可視化控制編程語(yǔ)言、多重化硬件表決冗余設(shè)計(jì)、大規(guī)模實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、綜合性能分析的可靠性設(shè)計(jì)等技術(shù)具有領(lǐng)先性，對(duì)于打破國(guó)外高端控制裝備的技術(shù)壟斷具有重要意義。

2008年6月28 日，由中國(guó)工程院王子才院士、王天然院士等專家組成的高爐煤氣余壓能源回收裝置優(yōu)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該項(xiàng)目在TRT裝置正常發(fā)電工況時(shí)頂壓高精度預(yù)測(cè)控制方法上取得重大突破，創(chuàng)造性地提出了專家智能控制方法，解決了TRT裝置緊急切換時(shí)頂壓波動(dòng)過(guò)大、危及高爐與TRT裝置安全的國(guó)際性難題。在高爐煤氣余壓能源回收裝置優(yōu)化控制技術(shù)方面處于國(guó)際先進(jìn)水平，在工程示范與應(yīng)用推廣方面效果突出，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

2009年，德國(guó)林德公司（空分行業(yè)國(guó)際龍頭）的應(yīng)用報(bào)告說(shuō)，通過(guò)將浙江大學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的“空分裝置節(jié)能控制優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)”在德國(guó)林德公司空分裝置上地應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)了節(jié)能優(yōu)化控制設(shè)計(jì)功能，并且節(jié)能計(jì)算、節(jié)能優(yōu)化和節(jié)能控制的效果有了明顯地提高。使用該技術(shù)后，該公司空分裝置的生產(chǎn)利用率提高了6% ；每套空分裝置每年的節(jié)能效益達(dá)上百萬(wàn)元（人民幣）。

北京和利時(shí)集團(tuán)董事長(zhǎng)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)硬軟件系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手王常力教授級(jí)高工指出：特大型空分裝置的運(yùn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了其大能耗、超高純、強(qiáng)耦合、非線性節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)的重大突破。

孫優(yōu)賢院士領(lǐng)導(dǎo)研制的高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的成果成功應(yīng)用于大型超超臨界、超臨界火電機(jī)組，大型煤氣化爐，高速大型造紙機(jī)，大型空分裝置，大型高爐以及其他重大工程2500余套。其中，大型高爐TRT裝置智能運(yùn)行控制系統(tǒng)市場(chǎng)占有率90%以上；大型空分裝置節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)約占40%；大型火電機(jī)組控制系統(tǒng)約占45%。

孫優(yōu)賢院士領(lǐng)導(dǎo)研制的高端控制裝備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的典型應(yīng)用單位在2010年、2011年、2012年這3年的經(jīng)濟(jì)效益72.9139 億元（人民幣），增加產(chǎn)值189億元（人民幣）。這個(gè)平臺(tái)不僅產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟(jì)效益，打破了國(guó)外高端控制裝備與系統(tǒng)在我國(guó)重大工程建設(shè)中的壟斷局面，支撐了國(guó)家冶金、能源、石化、煤化等領(lǐng)域的健康發(fā)展；也產(chǎn)生了重大的社會(huì)效益，促進(jìn)了節(jié)能、降耗、減排。如大型高爐余熱回收裝置的間接效益：2010年以來(lái)，新增90臺(tái)套TRT裝置投入運(yùn)行，總裝機(jī)容量40.17萬(wàn)千瓦，年回收電能32.13億千瓦小時(shí)，年回收電費(fèi)16.08億元（人民幣），節(jié)能效益非常明顯。由于用煤氣的余熱余壓發(fā)電，年減少煤耗1170萬(wàn)噸，減少SO2排放46860噸。

孫優(yōu)賢院士的我國(guó)高端控制裝備及系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，解決了“三高一大” 4大難題，取得重大突破；形成完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系；授權(quán)發(fā)明專利65項(xiàng)，打破了發(fā)達(dá)國(guó)家的行業(yè)壟斷， 總體技術(shù)水平與德國(guó)西門(mén)子、曼透平，與美國(guó)霍尼韋爾、普萊克斯，與日本橫河、川崎等國(guó)際主流技術(shù)對(duì)比，達(dá)到國(guó)際同類技術(shù)領(lǐng)先水平； 建立了一類復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的智能運(yùn)行控制和節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化理論與方法。在該理論支撐下，共性關(guān)鍵技術(shù)全部得以實(shí)現(xiàn)，獲得國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界地高度評(píng)價(jià)。

談及未來(lái)我國(guó)高端控制裝備及系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，孫優(yōu)賢院士依然信心滿滿，意氣風(fēng)發(fā)。