厂矿企业用电力自动化系统的发展

厂矿企业用电力自动化系统的发展珠海万力达电气股份有限公司王磊一、中国经济的高速增长必然带动电力自动化行业的发展2007年１月11日，中电联统计信息部发布了《全国电力工业统计快报》。快报显示，截至2006年年底，我国发电装机容量突破６亿千瓦，达到62200万千瓦，同比增长20.3％；全国发电量达到28344亿千瓦时，同比增长13.5％。2006年全社会用电量达到28248亿kWh，同比增长14.00%，全年始终保持了快速增长。其中，第一产业用电量为832亿kWh，同比增长9.90%；第二产业用电量为21354亿kWh，同比增长14.30%；第三产业用电量为2822亿kWh，同比增长11.80%；城乡居民生活用电量为3240亿kWh，同比增长14.70%。随着国家宏观调控成果显现，工业用电量增长明显。表1-1指标名称单位2005年2006年全社会用电量亿千瓦时2468928248第一产业用电量亿千瓦时741832第二产业用电量亿千瓦时1847821354其中：轻工业亿千瓦时36894133重工业亿千瓦时1436817021第三产业用电量亿千瓦时26312822城乡居民生活用电量亿千瓦时28383240资料来源：中电联统计信息部工业用电量的增长表明我国工业投资和建设的较快增长，改扩建项目和新建项目大量增加，国家通过产业结构调整，大量高耗能、高污染企业不断得到治理和整顿，钢铁、电解铝、发电建设速度放缓，但煤炭、石化、有色金属等行业增长迅猛。二、电力自动化行业竞争格局电力设备制造业大体包括发电设备行业、输变电一次设备行业、二次设备行业、电力环保行业四个子行业。很显然，发电设备行业是电力设备制造业的风向标。受益于近年来电站的大规模建设，发电设备企业的业绩都出现了跳跃性的增长。但随着国家宏观调控的深入，全国电厂开工项目将有所减少，行业内一些技术优势并不突出的企业将会受到较大的冲击，但对于那些技术优势明显的企业，则影响不会太大。电力自动化行业是二次设备行业的重要组成部分，主要是为发电、电网和用户提供二次自动化设备的企业，包括电厂自动化设备、输变电自动化设备和厂矿企业用自动化系统。电力自动化设备主要是监控自动化系统、智能型继电器和线路高压自动化保护设备，这些设备也是电源和电网建设以及重工业企业的重要投资项目之一，约占总投资的10％左右。自动化设备企业的上冲能量不可限量，在电力设备行业普遍面临原材料价格上涨的风险时，二次设备业却显示出对抗原材料价格上涨的能力就是一个信号。2.1细分市场的形成电网薄弱一直是国内电力建设的瓶颈，“重发、轻供、不管用”形成一种惯性思维，2003~2007年电源投资的大幅增长更是加剧了这种失衡。因此，电网加大投入势在必行，配电网建设日益成为关注的焦点。从全球范围来看，电力投资中发电占45.9%，输电占15.9%，配电（含低压配电）占38.2%。发电略低于输电加配电，而配电约为输电两倍还多。配电中，估计低压配电略多于中压配电。输电网与配电网并非完全以电压等级作为区分，但输电网主要以高电压等级构成，配电网兼顾高压与中低压。现在大部分的电力自动化厂家集中在电网和发电部分，其中，由于大机组保护、调度自动化和高压输变电领域技术门槛相对较高，形成了部分垄断性市场，而厂矿企业用电部分迟迟未受到足够的重视，以城农网改造为主的配电自动化市场由于受投资方、管理、技术等多种因素的制约发展较缓慢，而配电网中厂矿企业用电设备的增长出现了较好的形式，用户对电能的要求和稳定性都有较大的提高，传统的继电器逐渐退出，而微机保护作为昔日王榭堂前燕，终于飞入寻常百姓家。随着计算机技术和通讯技术的迅猛发展，微机保护的产品在技术、成本、质量等方面均得到了比较大的改观，其功能的集成也得到了用户的普遍认可，用户站的RTU逐步被分布式的基于通讯服务器模式的产品所取代，更为重要的是用户对微机保护产品的认可大大提高，自动化产品的普及率越来越高。如果说厂矿企业用的自动化产品以前还只是电力变电站综合自动化系统的一个附产品的化，那么随着近年来，发电厂厂用电市场的火爆和钢铁、水泥等行业的大量建设，其产品特点也越来越突出，有更多的企业来专业研究高压电动机保护、厂用电保护、滤波器保护等厂矿企业中常用的自动化产品了，而厂矿企业电气系统的特殊性，又为这些产品定义或扩展了许多新的功能，比如说与DCS的接口、工艺连锁接口、4~20mA信号的采集、现场总线技术等，而且行业中出现了一批专业的生产厂家，其市场规模也逐渐增大，2006年，据不完全统计，厂矿企业用微机保护和自动装置的产值达到近20亿的规模。本行业基本上形成了电力系统内市场和电力系统外市场的划分。2.2系统内市场的特点分析随着厂网分家，国家电网公司和南方电网公司成为该市场的主要客户。传统的电力自动化设备供应商也主要集中在电力系统内市场，包括南瑞集团、南自、四方、许继、东方电子等厂家。而由于行政体制的关系，该市场呈现半垄断的局面，其中110KV以上线路和变压器保护以及100MW以上机组保护部分被以上几家企业分享，产品主要为电网的地调、县调系统，高压线路距离保护、光纤保护、大型机组保护、大型变压器保护、母线保护等，而以上产品的技术门槛相对较高，尤其是近年出现的直流输电、特高压输电等又加剧了技术方面的垄断特征。在电源建设领域，国家五大发电集团和有实力的地方性发电公司加大了大装机容量的电厂建设，300MW以上机组的保护被ABB、西门子、南自、南瑞、许继、四方等公司拿走，而电厂厂用电部分呈现出充分竞争的局面，ABB、西门子、施耐德、南自、东大、万力达等公司均在该市场占据一席之地。在企业变电站，竞争尤为激烈，企业变电站的设备特点较变电站的保护有许多新的要求，而且运行工矿比较复杂，虽然事故的影响面不太大，但对企业的正常生产会造成重大影响，其核心设备是电动机保护。由于该市场技术标准不太统一，而又分属不同的行业，受电力部门的影响较小，产品需求差异较大，非标工程比较多，大的保护厂家不愿过深的介入，这给众多的中小设备厂家留下较大的空间，目前市场份额主要被万力达、南自、华能、紫光等国内厂家占据。从技术特点来看，系统内的设备，包括发电厂机组和上网部分，技术标准化好，技术门槛高，而系统外市场要求复杂，灵活，要求厂商的技术支持紧密。三、厂矿企业用电力自动化系统的发展3.1技术厂矿企业用电力自动化系统的技术方面主要是脱胎于电力变电站，一般技术上不一定要多么的先进，而应该突出体现在技术应用的合理性上，所以应该对客户的需求有全面细致的了解，而且，技术的问题并不仅仅是指设备本身的技术含量，其范围应该包括工程应用技术，产品工艺技术和技术服务技术等，其协调配合往往是项目成败的关键，在产品系列，技术讲究的是配套性，如果单系列产品性能突出，而其他产品不能与之合理配套，就只能按最低产品的技术定位你的产品，在这个链条中谁是最薄弱的环节，就是我们的短板，应首先予以重视，而在产品改造和升级问题中，就可以突出解决系统升级的问题，而不是仅仅满足单系列产品的完善或改造，这是产品技术、制造、服务、营销上的大局观。在技术的问题上一定要解决创新和适用的问题。单讲创新，而不考虑成本和实现的问题，往往会落入过度创新的怪圈，但如果没有差异化又会导致缺乏竞争能力，所以在我们目前行业中要善于汲取成熟技术的合理应用和移植的问题，其他行业中的一些成功的方案，往往为我们提供它山之石的力量，这是我们建立产品平台的出发点。图3-1某电厂厂用电保护及监控系统与DCS/FCS的以太网联网方式近年来，由于企业用户技术的进步，在厂矿企业用电力自动化系统中比较明显的出现了一些新的技术动向。第一，高性能处理器的应用，一般来讲，企业用户在保护或自动功能上的要求并不一定非常高，但集成度却越来越高，16位单片机不能满足要求，32位的DSP、ARM等处理器技术成为主流，其主要问题也不是处理保护功能的速度或选择性，而在于实时控制和综合信息的处理，比如故障录波信息、电能计算，和工艺相关的实时控制处理等，另外，由于企业非线性负载比较多，对谐波和电压波动的实时监控分析也有一定的要求，这些均需增加处理器的运算速度。第二，网络要求的实时性和可靠性增加，一般对于重要的负荷控制除传统的硬接线外，利用通讯网络来实现得到用户的普遍认可，所以工业现场总线和以太网技术得到广泛的应用，现场的组网形式以双网方式为主。第三，低压设备保护得到普遍的重视，而且有较高的通讯要求。第四，由于现场情况的复杂性，具备现场可编程逻辑的保护和自动装置备收欢迎。3.2时间实践表明，“第一个进入市场的产品往往比较容易建立在市场中的领导地位。”所以一个好的创意，必须尽快提供给用户。因为，目前电力自动化行业的发展，基本已经成熟，而对一些原理的过多的探索意义并不大，但对实现方法却在不断革新，尤其是通讯和软件技术的发展，为我们未来的技术平台提供了一个非常好的参照体系，用户当然希望自己的设备使用起来简单，具有良好的兼容和扩展性，同时功能配置灵活，这就要求我们在此基础上不断追随相关技术和元件的发展，提出用户更容易接受的技术解决方案，而由于知识产权保护、职业化和知识管理等方面的原因，目前这种方案的实施却很难建立长期的技术垄断优势，这就要求我们能够把握准方向，比竞争对手提前半步推出自己的更新的改良产品，而这一点上，想拿捏到位，必须建立起自己的快速反应机制，这是市场的要求，也是我们可以保持比较长久的持续发展能力的必然要求。3.3质量毋庸置疑，质量是我们整个行业中最看中的产品的特质之一了，在厂矿企业电力自动化系统中，由于大量采用了就地安装方式，对产品的抗干扰能力就提出了非常高的要求，同时，产品直接安装在一次设备上，对一次设备操作时，产品必须具备良好的抗震动能力，而一些特殊企业的高灰尘、强腐蚀介质的影响非常严重，故对产品的密封要求和单板的三防处理均需特殊处理，故必须采取严格的产品、技术的质量控制手段，引进先进的质量管理方法和科学的质量管理流程，把质量问题真正做到实处，具体的环节应该控制在研发和生产体系，不能靠售后服务，现场救火处理产品的质量问题，质量的目标至少要控制在万分级的水平，所以一定要在质量控制方面加大流程管理和监督的力度，同时在生产环节提高设备的依赖性，而决不能是对人的依赖。目前业界流行的IPD的流程中对质量的控制是全面的，而“零缺陷”也是一种实实在在的方法，不能只停留在理念和信条上，这些需加大质量管理软、硬件方面的建设和监督检查，不能停留在“知”的水平上而荒于“行”。3.4成本中国本土企业聊以自慰的可能是两个竞争优势，一是成本，而是市场。而实际恰恰这两个方面从某种意义上制约了本土企业的发展，我们的产品研发投入和原材料质量控制还和国际先进水平有一定的差距，人均生产效率不高，不仅影响产品的质量也影响工期，所以国产产品往往是在价格上下足了工夫，而往往忽略了产品的创新，同质化现象比较严重，由于行业的原因，我们可能确实也过了几年太平日子，企业也做到了一定的规模，但随着市场化进程的深入，市场上常常传来了“狼来了”的声音。“狼”的策略也发生了根本的改变，首先他的本土化进程加强了，产品格局变化了，往往价格的王牌也已发生了易手，而我们却不知如何应对，我们对市场的理解和保护变得软弱无力，也许有一天成本不再成为我们的法宝，服务也逐渐不再具备优势，而我们不得不和世界级的电气巨头站在同一个舞台上竞技，这也许是一件好事，只有竞争才能成长，竞争让我们必须尽快成熟起来，强大起来，避免中国企业间的流血拼杀，才能够开创出属于我们这个行业的属于国内企业的真正的蓝海。2007.5.30