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中國是在建核電機(jī)組多的國家,很多電廠正在處于前期設(shè)計(jì)階段,這種后發(fā)狀態(tài)恰恰是趕上核電數(shù)字化大潮流的良機(jī)。
數(shù)字化對于能源行業(yè)的人員來說,并不陌生。尤其是在核電企業(yè),很多員工都認(rèn)為,自己所在的核電廠都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化操作。因?yàn)樵诤穗姷牟僮魇依铮_實(shí)是電腦軟件在檢測反應(yīng)堆運(yùn)行的狀態(tài),分析其中的數(shù)據(jù)。
但是,我這里提到的核電數(shù)字化概念,并不是指單純一個(gè)數(shù)字化軟件。我們可以把其定義為數(shù)字化核電解決方案。
這個(gè)解決方案的核心構(gòu)建內(nèi)容為核電資產(chǎn)的全生命周期管理。通過提供高穩(wěn)定性和可靠性的信息化系統(tǒng),力求保證核電安全生產(chǎn)運(yùn)營的萬無一失;通過信息化系統(tǒng)的靈活性與前瞻性,幫助核電企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展和擴(kuò)張。
核電市場并不是僅僅局限于一個(gè)國家或者地區(qū)的,而是性的市場。比如在日本福島發(fā)生了核事故,卻對的核電行業(yè)都帶來了很大的影響。
福島事故后,各國都在采取措施改善本國的核電設(shè)施,包括法國、英國、美國,都出臺(tái)了很多新安全規(guī)定,需要去做核電站的安全升級和延壽。在這個(gè)安全升級和延壽的過程中,也就在很大程度上促進(jìn)了核電數(shù)字化解決方案的應(yīng)用。
安全升級后的新需求
在各國對核電站安全升級的浪潮中,各大電力公司都花費(fèi)不菲。據(jù)我了解,法國電力計(jì)劃投入約100億歐元用于旗下核電站設(shè)備的安全改造,英國政府則準(zhǔn)備投入150億歐元,用于核電站的升級和退役工作。對于數(shù)字化解決方案的引進(jìn),則成為未來核電企業(yè)的必然選擇。
舉例來說,英國目前面臨多個(gè)核電站需要退役的問題。退役其實(shí)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程,尤其需要掌握該核電站的完整信息,從初的設(shè)計(jì)到建造,再到后期的運(yùn)行和維護(hù)的情況。缺乏完整的信息,就難以設(shè)計(jì)出合適的退役方案。
英國NDA機(jī)構(gòu)目前負(fù)責(zé)英國核電站的退役事宜,管理英國內(nèi)所有需要退役的核電機(jī)組,他們的管理基金就達(dá)到了約750億英鎊。
但他們現(xiàn)在碰到的大問題是,如何獲取核電站退役所需的信息和文檔資料。據(jù)他們稱,他們目前所收集的紙質(zhì)資料,排起來大概有25公里長。
如果僅看紙質(zhì)資料,就很難獲取完整、有效的信息。所以,他們首要的任務(wù)就是要把如此龐大的紙質(zhì)文檔變成數(shù)字化的信息,之后,再跟資產(chǎn)管理需求相對應(yīng),終找到退役的合理方案。
實(shí)際上,核電數(shù)字化的應(yīng)用可以借鑒石油、化工行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。但是與石化行業(yè)相比,核電擁有自己的性。因?yàn)椋穗娦袠I(yè)在所有行業(yè)中,對安全性的要求是高的。這就要求核電數(shù)字化的解決方案要比其它任何行業(yè)的都。
安全性的保障,前提之一就是需要一份準(zhǔn)確、完整的信息。如果提供的信息不夠完整和準(zhǔn)確,一旦遇到突發(fā)情況,決策層就沒辦法做出正確的決定。
而且核電信息的展示,要做的非常“友善”,也就是說,即使不是做專業(yè)設(shè)計(jì)的工作人員,也能夠從這個(gè)平臺(tái)中獲得自己所需要的信息。
之前,核電企業(yè)大多用平面的二維圖紙展示,那需要很多專業(yè)知識。如今,隨著技術(shù)的進(jìn)步,可以實(shí)現(xiàn)3D數(shù)字化,建立具象的模型,便于核電站的工作人員直觀看到信息,實(shí)現(xiàn)預(yù)防性檢測,提高診斷事故的效率,這就大大提高了核電廠的安全性。
另一方面,核電廠跟其他普通電廠也不一樣。從設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)行維護(hù),到后完全退役,大約能經(jīng)歷一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間,牽涉的階段很長。這期間,如何保持各個(gè)階段信息的完整性、延續(xù)性,就顯得非常重要。
目前美國很多老核電廠中,還大量存在著代核電的工作人員。一些年齡高達(dá)六七十歲的老人,還在運(yùn)行和維護(hù)電站。為什么呢?因?yàn)槊绹芏嗪穗姀S沒有實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化,一旦老員工退休,就很可能沒有人掌握如此連續(xù)性和可靠的信息了。
但是,這是一個(gè)不好的現(xiàn)象。我們應(yīng)該通過數(shù)字化的解決方案,把人腦里的隱性知識,變成電腦里的顯性知識,這也是我們強(qiáng)調(diào)核電資產(chǎn)全生命周期管理的原因。可喜的是,美國核電企業(yè)正在意識到核電廠數(shù)字化的重要性。
“數(shù)字化的欠賬不好還”
相比于歐洲其他國家,美國核電廠對于數(shù)字化的應(yīng)用,可謂是姍姍來遲。原因之一是,美國核電站都建得較早,超過半數(shù)的核電站都已服役超過30年,年輕的一座于1996年投入生產(chǎn)。
可以說,美國所有核電站都沒能趕上數(shù)碼時(shí)代,而數(shù)字化補(bǔ)救的成本也十分高昂。美國初對這種改造不以為然,因?yàn)楣俜劫|(zhì)疑非人工操作模式的可靠性,不愿意投入資金去進(jìn)行數(shù)字化升級,但時(shí)下隨著安全等級的提升,數(shù)字化改造成為必須面對的成本。
2011年,美國南卡羅來納州一座核電站開始實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,但大規(guī)模的升級改造并未進(jìn)行。事實(shí)上,在運(yùn)行的核電機(jī)組中,從整個(gè)核電企業(yè)或核電站出發(fā),實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化應(yīng)用,即全生命周期的管理,只占了極小的一部分。
法國、英國的一些核電站雖然也建設(shè)得較早,但重要的是,他們較早地意識到實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的重要性,逐步開始進(jìn)行數(shù)字化改造。
以法國電力為例,它是進(jìn)行數(shù)字化改造項(xiàng)目較多的公司。它旗下58個(gè)機(jī)組,但到目前為止,也只是剛剛有4個(gè)機(jī)組完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理,剩下的機(jī)組都是部分環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,大多環(huán)節(jié)處于數(shù)字化2D、甚至紙質(zhì)的管理時(shí)代。但是法國電力的計(jì)劃是,將來這58個(gè)機(jī)組都是要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理的。
但中國所面臨的境況則完全是不同的。因?yàn)椋袊窃诮ê穗姍C(jī)組多的國家,很多電廠正在處于前期設(shè)計(jì)階段,而且對于安全性非常重視,也愿意投入資金。
可以說,當(dāng)前的技術(shù)環(huán)境給中國的新建核電站提供了一個(gè)非常好的歷史契機(jī)。如果中國核電企業(yè)能夠借助這一趨勢,讓新建核電廠從設(shè)計(jì)的初端,就采用完全的數(shù)字化管理,那對于核電站后期的運(yùn)行、維護(hù)以及退役,都是受益匪淺的。
這將在很大程度上幫助節(jié)約時(shí)間和資金上的成本。一旦這一窗口期過去,如果將來想要進(jìn)行數(shù)字化改造,那會(huì)加大難度和花費(fèi)更多的資金,甚至不利于電站的后續(xù)環(huán)節(jié)的發(fā)展。
目前,中國核電企業(yè)都是部分環(huán)節(jié)采用了數(shù)字化管理,如設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié),還沒有一座核電站是實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化的。影響中國核電企業(yè)采用完全數(shù)字化管理的大因素還在于企業(yè)的高層。
因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化管理,不是僅提供一個(gè)軟件,搭建的系統(tǒng)需要滿足各個(gè)部門、環(huán)節(jié)的要求,比如設(shè)計(jì)院、建設(shè)運(yùn)維人員。各個(gè)部門有自己的要求和想法,這就需要企業(yè)高層的支持和決策,來統(tǒng)一的協(xié)調(diào)。
推廣核電數(shù)字化,其實(shí)是個(gè)自上而下的過程。這個(gè)問題不僅在中國存在,在歐洲和美國等地方也都是這樣。
總之,誰也逃不出這個(gè)必然的大趨勢。