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中國是在建核電機組多的國家,很多電廠正在處于前期設計階段,這種后發狀態恰恰是趕上核電數字化大潮流的良機。
數字化對于能源行業的人員來說,并不陌生。尤其是在核電企業,很多員工都認為,自己所在的核電廠都已經實現了數字化操作。因為在核電的操作室里,確實是電腦軟件在檢測反應堆運行的狀態,分析其中的數據。
但是,我這里提到的核電數字化概念,并不是指單純一個數字化軟件。我們可以把其定義為數字化核電解決方案。
這個解決方案的核心構建內容為核電資產的全生命周期管理。通過提供高穩定性和可靠性的信息化系統,力求保證核電安全生產運營的萬無一失;通過信息化系統的靈活性與前瞻性,幫助核電企業實現業務的快速發展和擴張。
核電市場并不是僅僅局限于一個國家或者地區的,而是性的市場。比如在日本福島發生了核事故,卻對的核電行業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施,包括法國、英國、美國,都出臺了很多新安全規定,需要去做核電站的安全升級和延壽。在這個安全升級和延壽的過程中,也就在很大程度上促進了核電數字化解決方案的應用。
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不菲。據我了解,法國電力計劃投入約100億歐元用于旗下核電站設備的安全改造,英國政府則準備投入150億歐元,用于核電站的升級和退役工作。對于數字化解決方案的引進,則成為未來核電企業的必然選擇。
舉例來說,英國目前面臨多個核電站需要退役的問題。退役其實是一項非常復雜的工程,尤其需要掌握該核電站的完整信息,從初的設計到建造,再到后期的運行和維護的情況。缺乏完整的信息,就難以設計出合適的退役方案。
英國NDA機構目前負責英國核電站的退役事宜,管理英國內所有需要退役的核電機組,他們的管理基金就達到了約750億英鎊。
但他們現在碰到的大問題是,如何獲取核電站退役所需的信息和文檔資料。據他們稱,他們目前所收集的紙質資料,排起來大概有25公里長。
如果僅看紙質資料,就很難獲取完整、有效的信息。所以,他們首要的任務就是要把如此龐大的紙質文檔變成數字化的信息,之后,再跟資產管理需求相對應,終找到退役的合理方案。
實際上,核電數字化的應用可以借鑒石油、化工行業的經驗。但是與石化行業相比,核電擁有自己的性。因為,核電行業在所有行業中,對安全性的要求是高的。這就要求核電數字化的解決方案要比其它任何行業的都。
安全性的保障,前提之一就是需要一份準確、完整的信息。如果提供的信息不夠完整和準確,一旦遇到突發情況,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,即使不是做專業設計的工作人員,也能夠從這個平臺中獲得自己所需要的信息。
之前,核電企業大多用平面的二維圖紙展示,那需要很多專業知識。如今,隨著技術的進步,可以實現3D數字化,建立具象的模型,便于核電站的工作人員直觀看到信息,實現預防性檢測,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。從設計、建造到運行維護,到后完全退役,大約能經歷一個世紀的時間,牽涉的階段很長。這期間,如何保持各個階段信息的完整性、延續性,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。一些年齡高達六七十歲的老人,還在運行和維護電站。為什么呢?因為美國很多核電廠沒有實現信息數字化,一旦老員工退休,就很可能沒有人掌握如此連續性和可靠的信息了。
但是,這是一個不好的現象。我們應該通過數字化的解決方案,把人腦里的隱性知識,變成電腦里的顯性知識,這也是我們強調核電資產全生命周期管理的原因。可喜的是,美國核電企業正在意識到核電廠數字化的重要性。
“數字化的欠賬不好還”
相比于歐洲其他國家,美國核電廠對于數字化的應用,可謂是姍姍來遲。原因之一是,美國核電站都建得較早,超過半數的核電站都已服役超過30年,年輕的一座于1996年投入生產。
可以說,美國所有核電站都沒能趕上數碼時代,而數字化補救的成本也十分高昂。美國初對這種改造不以為然,因為官方質疑非人工操作模式的可靠性,不愿意投入資金去進行數字化升級,但時下隨著安全等級的提升,數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現數字化,但大規模的升級改造并未進行。事實上,在運行的核電機組中,從整個核電企業或核電站出發,實現完全的數字化應用,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得較早,但重要的是,他們較早地意識到實現數字化的重要性,逐步開始進行數字化改造。
以法國電力為例,它是進行數字化改造項目較多的公司。它旗下58個機組,但到目前為止,也只是剛剛有4個機組完全實現了數字化管理,剩下的機組都是部分環節實現了數字化,大多環節處于數字化2D、甚至紙質的管理時代。但是法國電力的計劃是,將來這58個機組都是要實現數字化管理的。
但中國所面臨的境況則完全是不同的。因為,中國是在建核電機組多的國家,很多電廠正在處于前期設計階段,而且對于安全性非常重視,也愿意投入資金。
可以說,當前的技術環境給中國的新建核電站提供了一個非常好的歷史契機。如果中國核電企業能夠借助這一趨勢,讓新建核電廠從設計的初端,就采用完全的數字化管理,那對于核電站后期的運行、維護以及退役,都是受益匪淺的。
這將在很大程度上幫助節約時間和資金上的成本。一旦這一窗口期過去,如果將來想要進行數字化改造,那會加大難度和花費更多的資金,甚至不利于電站的后續環節的發展。
目前,中國核電企業都是部分環節采用了數字化管理,如設計和運行維護環節,還沒有一座核電站是實現完全的數字化的。影響中國核電企業采用完全數字化管理的大因素還在于企業的高層。
因為要實現完全的數字化管理,不是僅提供一個軟件,搭建的系統需要滿足各個部門、環節的要求,比如設計院、建設運維人員。各個部門有自己的要求和想法,這就需要企業高層的支持和決策,來統一的協調。
推廣核電數字化,其實是個自上而下的過程。這個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,誰也逃不出這個必然的大趨勢。