大型火力发电厂DCS系统自主可控改造的可行性及技术路线研究

李鹏飞

福建大唐国际宁德发电有限责任公司

福建省福安市  355006

摘要：本文聚焦于大型火力发电厂DCS系统的自主可控改造，深入剖析其可行性与技术实施路径。在政策的大力推动下，国产DCS系统的自主研发与应用成为可能，科远、和利时等品牌的核心硬件已实现自主化，且在相关电厂的改造实践中取得了显著成效。技术路线方面，本文提出了“分层递进+兼容适配”的创新架构，硬件上采用“模块替换-冗余升级”策略，软件层面则实现全栈自主开发，工程实施中采用“铁三角”协作模式。

关键词：大型火力发电厂、DCS 系统、自主可控改造、技术路线、可行性

一、引言

在能源领域，大型火力发电厂的分散控制系统（DCS）多依赖国外技术，国际贸易环境变化及技术封锁等因素，使其面临供应中断、数据安全等风险，而 DCS 系统对火电厂稳定高效运行至关重要，一旦出问题将影响电力生产。

因此，开展大型火力发电厂 DCS 系统自主可控改造的可行性及技术路线研究意义非凡，其旨在打破对外依赖，提升自主化水平，保障火电厂运行安全稳定，助力我国能源产业高质量发展，增强全球能源市场竞争力，筑牢能源自主可控根基。

二、大型火力发电厂 DCS 系统自主可控改造的政策环境与驱动力

2.1相关政策梳理

我国政府重视制造业自主可控发展，《中国制造 2025》提出关键核心技术自主化目标，为工业控制系统包括大型火电厂 DCS 系统指明方向。国务院相关文件强调加快信创产业替代进程，要求央企 2027 年前 100% 信创替代，从顶层设计为火电厂 DCS 系统自主可控改造提供有力政策支撑，推动电厂寻求国产替代，摆脱国外技术依赖。

2.2行业需求驱动因素

从能源安全角度，过度依赖国外 DCS 系统，供应受限会威胁电力稳定供应。产业升级背景下，火电厂对智能化、高效化运行要求渐高，可国外系统在定制化、协同性方面局限明显。而且自主可控改造能降低运维成本，增强系统对复杂工况适应性，满足新能源消纳需求。这些实际需求为 DCS 系统自主可控改造增添强大驱动力，促使火电厂积极推进相关工作。

三、国产 DCS 系统实现自主可控的可行性分析

3.1硬件层面自主化情况

国产 DCS 系统在硬件层面成果显著，像科远 NT6000、和利时 HOLLiAS 等产品，其 CPU、I/O 卡等核心硬件已能自主研发生产。例如大唐秦岭电厂 660MW 机组改造采用全国产化硬件配置，控制精度达 0.1%，系统响应时间不超 200ms，满足火电厂高精度运行要求，且因成本优势，运维成本较用国外硬件降低超 30%，为硬件自主可控筑牢基础，证实其在大型火电厂改造可行。

3.2软件层面自主化情况

软件层面，国产 DCS 系统采取自主编写代码、重构控制逻辑等举措，打破进口系统协议封闭局限。以宁德电厂 2 号机组 DCS 自主可控改造项目为例，经软件深度优化与精细打磨，系统自动投入率与保护投入率均达 100%，这一成果充分彰显了国产 DCS 系统软件自主化实力，也验证了其在大型火电厂应用的可行性与广阔前景。

四、大型火力发电厂 DCS 系统自主可控改造的技术路线

4.1整体架构设计思路

“分层递进+兼容适配”的架构设计，旨在以系统化、灵活化的方式推进改造进程。分层递进确保改造工作有序开展，从基础硬件的夯实到上层软件的优化升级，步步为营，避免混乱与冲突；而兼容适配则强调与现有系统及不同设备的协同配合，确保在改造过程中电厂能够持续稳定运行，实现无缝衔接。

4.2硬件改造具体技术路线

按 “模块替换 – 冗余升级” 原则，先精准确定替换模块，如某 600MW 机组改造中，剥离 I/O 站功能，用国产控制卡替换进口卡件完成升级，提升硬件性能且稳定原系统结构，冗余升级也增强了系统可靠性，保障生产运营。

4.3软件改造具体技术路线

构建“操作系统-控制算法-安全防护”的全栈自主体系，操作系统为底层提供稳定支撑，控制算法优化运行逻辑，提升系统效率，安全防护则构筑起抵御外部威胁的坚固防线。该体系实现了多能互补场景下的协同控制，显著提升了整体运行效率与安全性。

4.4工程实施管理模式

“铁三角” 项目管理模式集合了技术、商务、交付等关键要素，在大唐宁德电厂2号机组DCS自主可控改造中，21天内完成 17000 余点 I/O 改造，凸显其高效协调、精准推进改造的优势。

五、自主可控改造面临的难题及应对策略

5.1多厂商系统互联难题

在大型火力发电厂 DCS 系统自主可控改造中，常面临多厂商系统互联的棘手问题。不同厂商的 DCS 系统在通信协议、数据格式等方面存在差异，导致信息交互不畅，难以实现无缝对接与协同工作。例如，有的老系统采用的是封闭且独特的协议，新接入的国产系统与之难以兼容。

针对这一难题，可通过开放式通讯协议设计来破解。以和利时在大唐辽源项目中的实践为例，其重新规划设计通用且开放的通信协议，让不同厂商的设备能够按照统一规则进行数据传输与交互，实现了异构系统的无缝融合，保障了整个电厂控制系统的互联互通，使各系统能协同发挥作用，为后续的稳定运行和高效调控奠定基础，也为其他面临类似难题的改造项目提供了可借鉴的思路与方法。

5.2停机风险问题

在改造过程中，若操作不当极易引发机组停机，进而影响正常供电并带来较大经济损失。这主要源于改造涉及系统切换、调试等关键环节，任何一处失误都可能触发停机风险。因此，在改造过程中必须严格遵循操作规程，确保每一步都精准无误。

六、大型火力发电厂 DCS 系统自主可控改造的效益分析

6.1消除供应链隐患

此前大型火力发电厂依赖国外 DCS 系统，面临诸多供应链不稳定因素，国际贸易摩擦易引发 “断供” 危机，技术更新受限，影响生产运营，威胁国家能源安全。而自主可控改造后，采用国产 DCS 系统实现核心部件国产化生产与供应，如同在关键节点筑牢防线，杜绝供应中断风险，构建起安全可靠的供应链体系，保障生产运营，使火电厂摆脱依赖，实现自主掌控。

6.2提升机组调峰能力

自主可控改造后，国产 DCS 系统能依据火电厂实际运行需求，优化控制策略。例如可以更精准地调节机组的发电功率，使其在面对不同用电负荷情况时，能更灵活地进行调峰操作，增强机组对负荷变化的响应速度和调节精度。这不仅提高了火电机组自身的运行效率和稳定性，还能更好地与新能源发电相配合，为接纳更多的新能源电量创造有利条件，助力我国能源结构优化和绿色低碳转型。

七、结论与展望

对大型火电厂 DCS 系统自主可控改造深入研究可知，在政策引导与技术推动下，国产 DCS 系统软硬件方面可行性与发展潜力俱佳，通过合理路线与科学策略破解难题、达成目标，消除供应链隐患并提升调峰能力，助力能源产业自主化发展。

但不能止步于此，未来要持续推动国产 DCS 系统技术升级，优化技术路线，提升改造效率与质量。同时，搭建交流平台，加强行业经验交流与推广，让更多火电厂借鉴经验。如此，才能筑牢能源自主可控根基，助力我国火电厂在能源转型中立足，参与全球竞争，推动能源事业蓬勃发展。

参考文献：
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