中国电厂正赶上核电数字化大潮流的良机

中国是全球在建核电机组最多的国家，很多电厂正在处于前期设计阶段，这种后发状态恰恰是赶上核电数字化大潮流的良机。数字化对于能源行业的人员来说，并不陌生。尤其是在核电企业，很多员工都认为，自己所在的核电厂都已经实现了数字化操作。因为在核电的操作室里，确实是电脑软件在检测反应堆运行的状态，分析其中的数据。但是，我这里提到的核电数字化概念，并不是指单纯一个数字化软件。我们可以把其定义为数字化核电解决方案。这个解决方案的核心构建内容为核电资产的全生命周期管理。通过提供高稳定性和可靠性的信息化系统，力求保证核电安全生产运营的万无一失；通过信息化系统的灵活性与前瞻性，帮助核电企业实现业务的快速发展和扩张。核电市场并不是仅仅局限于一个国家或者地区的，而是全球性的市场。比如在日本福岛发生了核事故，却对全球的核电行业都带来了很大的影响。福岛事故后，各国都在采取措施改善本国的核电设施，包括法国、英国、美国，都出台了很多新安全规定，需要去做核电站的安全升级和延寿。在这个安全升级和延寿的过程中，也就在很大程度上促进了核电数字化解决方案的应用。安全升级后的新需求在各国对核电站安全升级的浪潮中，各大电力公司都花费不菲。据我了解，法国电力计划投入约100亿欧元用于旗下核电站设备的安全改造，英国政府则准备投入150亿欧元，用于核电站的升级和退役工作。对于数字化解决方案的引进，则成为未来核电企业的必然选择。举例来说，英国目前面临多个核电站需要退役的问题。退役其实是一项非常复杂的工程，尤其需要掌握该核电站的完整信息，从最初的设计到建造，再到后期的运行和维护的情况。缺乏完整的信息，就难以设计出合适的退役方案。英国NDA机构目前负责英国核电站的退役事宜，管理英国内所有需要退役的核电机组，他们的管理基金就达到了约750亿英镑。但他们现在碰到的最大问题是，如何获取核电站退役所需的信息和文档资料。据他们称，他们目前所收集的纸质资料，排起来大概有25公里长。如果仅看纸质资料，就很难获取完整、有效的信息。所以，他们首要的任务就是要把如此庞大的纸质文档变成数字化的信息，之后，再跟资产管理需求相对应，最终找到退役的合理方案。实际上，核电数字化的应用可以借鉴石油、化工行业的经验。但是与石化行业相比，核电拥有自己的独特性。因为，核电行业在所有行业中，对安全性的要求是最高的。这就要求核电数字化的解决方案要比其它任何行业的都精确。安全性的保障，前提之一就是需要一份准确、完整的信息。如果提供的信息不够完整和准确，一旦遇到突发情况，决策层就没办法做出正确的决定。而且核电信息的展示，要做的非常“友善”，也就是说，即使不是做专业设计的工作人员，也能够从这个平台中获得自己所需要的信息。之前，核电企业大多用平面的二维图纸展示，那需要很多专业知识。如今，随着技术的进步，可以实现3D数字化，建立具象的模型，便于核电站的工作人员直观看到信息，实现预防性检测，提高诊断事故的效率，这就大大提高了核电厂的安全性。另一方面，核电厂跟其他普通电厂也不一样。从设计、建造到运行维护，到最后完全退役，大约能经历一个世纪的时间，牵涉的阶段很长。这期间，如何保持各个阶段信息的完整性、延续性，就显得非常重要。目前美国很多老核电厂中，还大量存在着第一代核电的工作人员。一些年龄高达六七十岁的老人，还在运行和维护电站。为什么呢？因为美国很多核电厂没有实现信息数字化，一旦老员工退休，就很可能没有人掌握如此连续性和可靠的信息了。但是，这是一个不好的现象。我们应该通过数字化的解决方案，把人脑里的隐性知识，变成电脑里的显性知识，这也是我们强调核电资产全生命周期管理的原因。可喜的是，美国核电企业正在意识到核电厂数字化的重要性。“数字化的欠账不好还”相比于欧洲其他国家，美国核电厂对于数字化的应用，可谓是姗姗来迟。原因之一是，美国核电站都建得较早，超过半数的核电站都已服役超过30年，最年轻的一座于1996年投入生产。可以说，美国所有核电站都没能赶上数码时代，而数字化补救的成本也十分高昂。美国最初对这种改造不以为然，因为官方质疑非人工操作模式的可靠性，不愿意投入资金去进行数字化升级，但时下随着安全等级的提升，数字化改造成为必须面对的成本。2011年，美国南卡罗来纳州一座核电站开始实现数字化，但大规模的升级改造并未进行。事实上，在全球运行的核电机组中，从整个核电企业或核电站出发，实现完全的数字化应用，即全生命周期的管理，只占了极小的一部分。法国、英国的一些核电站虽然也建设得较早，但重要的是，他们较早地意识到实现数字化的重要性，逐步开始进行数字化改造。以法国电力为例，它是进行数字化改造项目较多的公司。它旗下58个机组，但到目前为止，也只是刚刚有4个机组完全实现了数字化管理，剩下的机组都是部分环节实现了数字化，大多环节处于数字化2D、甚至纸质的管理时代。但是法国电力的计划是，将来这58个机组都是要实现数字化管理的。但中国所面临的境况则完全是不同的。因为，中国是全球在建核电机组最多的国家，很多电厂正在处于前期设计阶段，而且对于安全性非常重视，也愿意投入资金。可以说，当前的技术环境给中国的新建核电站提供了一个非常好的历史契机。如果中国核电企业能够借助这一趋势，让新建核电厂从设计的初端，就采用完全的数字化管理，那对于核电站后期的运行、维护以及退役，都是受益匪浅的。这将在很大程度上帮助节约时间和资金上的成本。一旦这一窗口期过去，如果将来想要进行数字化改造，那会加大难度和花费更多的资金，甚至不利于电站的后续环节的发展。目前，中国核电企业都是部分环节采用了数字化管理，如设计和运行维护环节，还没有一座核电站是实现完全的数字化的。影响中国核电企业采用完全数字化管理的最大因素还在于企业的高层。因为要实现完全的数字化管理，不是仅提供一个软件，搭建的系统需要满足各个部门、环节的要求，比如设计院、建设运维人员。各个部门有自己的要求和想法，这就需要企业高层的支持和决策，来统一的协调。推广核电数字化，其实是个自上而下的过程。这个问题不仅在中国存在，在欧洲和美国等地方也都是这样。总之，谁也逃不出这个必然的大趋势。