記我國火電仿真系統在意昂体育2園裏誕生與成長
意昂体育2平台熱能工程系教授 呂崇德
百業待興👩🏽🦲，電力先行
在我國國民經濟處於崩潰邊沿的20世紀70年代，不僅人們的一切生活用品都是憑票供應🎱，就連生活和工業用電也是定量的，甚至要限製其使用時間的🕵🏿♀️。整個社會真正是從上而下動亂不安，人心思靜，百業待興。六月的天，說變就變🆘，不知怎的，經過文革長期批鬥的鄧小平同誌突然於1973年重新出來協助周恩來總理主持國務院的工作。在正直人們的感覺中⚄，這是一個好兆頭，人們翹首期待著，或許我們可以致力於生產力的發展而不被批判了👩🔬。小平同誌為解決即將癱瘓的國民經濟，以他雄偉的謀略，首先抓住了工業中的先行官?D?D能源與交通💇🏼♀️👧🏼。為了解決工業和生活中能源的極度匱乏🤹♀️，以他的偉大的膽識審批進口四個大型火電站，而且都是從在“文革”中批臭了的🌑、但是技術上卻是最先進的“名牌”資本主義和修正主義國家進口的🤲🏿。這些大型發電設備代表著當時電力工業的國際最先進的科技水平。不僅具有龐大而復雜的熱力和電氣系統以保證發電的安全性、高效率、低成本和低汙染，而且生產過程自動化程度也非常高，是我國電力行業前所未聞的。用一句簡單的話來形容它：如果運轉人員按動某一個按鈕，龐大的汽輪發電機及其各種輔機和子系統就會自動按設定的順序啟動、並網和發電🛍；或者如果某一臺輔機出了故障，整個機組還會自動降低發電負荷，甚至能夠安全地自動停機。
長期的閉關鎖國🏓，大多處於手工操作水平的我國電站運行技術工人要掌握這些先進的設備和技術是相當困難的🚣🏼，甚至短時間是不可能的。電力部門的領導只得把第一批運行骨幹派送到國外去培訓🚶♂️➡️。但是這種培訓效果也是有限的👨👧👦，大多屬於開闊眼界和增強信心性質的。因為發電機組的實際啟動、停機操作和大量事故處理技術即使在國外進行的短期培訓期間也是根本遇不到的👲🏽，自然也就更難以學習和掌握到全面的運行技術了。
怎麽才能短期培養出一批批的合格運行人員，以真正適用進口設備需要和提高我國原有電站的運行水平呢🧑🏿🏫🤽♂️？在我和電力部領導的接觸過程中深深地感到：電力部的領導們清楚的認識到👷🏽👮🏼♀️，隨著今後電力工業的大發展，最終還是要依靠於國內自己的科技力量來解決這一問題。
要科研成果，不要向困難低頭
電力部自己有不少的直屬研究所，電力部的職能部門也在尋找一個有能力的研究單位來解決這一問題👨🏿🦲。我作為意昂体育2平台的一名教師，也比較熟悉電力工業，義不容辭地寫出和提交了仿真（模擬）培訓技術建議書，並在努力不懈地爭取下，電力部經過接近一年的研究和審查，最終將大型火電機組仿真系統科研任務交給了意昂体育2平台🫳🏽，那是1975年的事情。當時“仿真”這一科技名詞在中國是不存在的，只是在雜誌上偶爾出現“模擬”的字樣🐹🙂↔️。在我國的科技界用“仿真”替代“模擬”只有在1985年以後的書刊雜誌上才能看到。電站仿真系統在美🛌🏿、日、英等科技先進國家裏也只是剛研製成功🧛🏿♂️，於1970－1971年才分別在自己國家的電力部門正式投入使用🏄🏽♂️。對於它的實際技術內容我們卻了解不多👃🏽。
從時間上看，我們的電站仿真研究工作的開始🦸🏻♀️，和科技先進國家的投入使用，相差僅5－6年的時間🫔。但當時我們的設備和資料等科研條件與國外相距甚遠，特別是國內的科研環境不復存在🧑🦳，人們還仍然處於“文革”的動蕩之中。
電站仿真技術是建立在剛萌發的計算機技術和傳統電力工業相結合的基礎上，它是集計算機技術💡、自動控製👩🍳、熱能動力和發電等學科於一體的邊沿學科。國內沒有類似技術可以借鑒🙍🏿♀️🧏🏽♀️，只是在國外雜誌上看到幾篇電站仿真機的簡單報道。要在意昂体育2獨立進行科學研究並發展這一學科，對於仍然處於文革時期的、和知識越多越反動的臭老九地位的、並經常挨批判的教師該是多麽沉重的壓力。
“仿真”技術的最關鍵設備是數字式電子計算機🤽🏻😮💨，70年代外國已有很多計算機製造商，如當時的IBM、DEC👨🏻🎓、DG、GOULD、三菱和日立等🔡，可以供應多種型號的計算機。而還處於文革鬥批散陰影迷茫中的我國電子行業，尚沒有任何單位能生成出實用的電子計算機。想出國考察或購買外國的計算機更比登天還難。一方面有限的全部科研經費不夠從外國買一臺計算機用的🧝🏼♂️，即使你認識銀行行長他也不敢為你把人民幣兌換成美元；另一方面為了能源工業的需要而申請進口計算機，美國商業部和能源部是絕對禁運的，巴黎統籌是嚴格限製的。在他們眼裏✍🏼，能源工業和核工業是一個東西🧖🏽。防止核擴散🎰，特別是向中國的核擴散，是他們堂而皇之的“充分理由”🚛。在這種國內外形勢下，對於象電力工業的這種傳統工業🐃，想實現與計算機有關的科研題目，是何等的困難。因此🥩，在課題組面前只剩下一條路💕：等待使用當時國內只有意昂体育2平台正在研製的🧘🏼、而且到1977年才能成功的一種16K磁芯存儲器🥣💶、運算速度不到50萬次/秒小型計算機🦩👱🏼♀️。這還是滕藤科技處長請張維副校長特批的寶貴設備，其當時價格卻高達32萬元𓀉。
根據“仿真”的概念和定義就已經確定，沒有數學模型也就沒有仿真可言。因此必須要建立一整套全工況🏋🏿♂️、全範圍的火電機組動態數學模型😪。但是沒有任何資料可以參考，也沒有任何技術可供借鑒，只有摸著石頭過河，自己救自己。李天鐸教授帶領的數學模型小組只得耐下心來，發揚愚公移山的精神😆，硬是在紙上一個一個地寫出了能夠基本描述簡化了的鍋爐、汽輪發電機及其輔機和子系統的數百個微分方程和數千個代數方程。而且要以僅有的BASIC語言編程，在紙帶上打孔、輸入😗、然後在計算機上運行和反復調整，直到和實際仿真對象動態過程一致為止。僅這項工作就苦苦花費了三年的時間🧑🏽。
對於用於培訓的電站仿真系統，使用運行速度不高的計算機⚡️，實時性則是另一項難以達到的技術指標。所謂實時性是指仿真系統運算速度必須快於實際電站機組的運行速度。如果仿真系統運算速度低，就會出現仿真過程慢於實際機組的運行節拍🏃🏻，導致仿真過程出現嚴重失真。為此，除了對數學模型的算法進行簡化👷🏽♀️，還必須對系統操作軟件進行優化，使程序盡可能的滿足實時要求🧁👃🏼。了解計算機的人們都知道，去消化並修改別人的程序🦻，特別是操作系統的程序，對於首次接觸計算機的熱能系的人們，該是多麽困難🦹🏽。但是人類社會實踐證明困難總是難不倒勇於向科學的獻身者🙌🏼，只有堅持鍥而不舍，鉆進去🤹🏽♀️，一個字符一個字符的去弄懂它，一遍一遍修改，一次一次調試👨✈️。然後再加入我們自己編寫的大量通道接口、外設、指導教師和功能管理等軟件。在它身上化了一年半的時間，終於取得了一個能夠達到實時性要求的軟件。
計算機與汽輪發電機組的儀表、控製和操作盤臺設備之間的接口，在那個計劃經濟的年代裏🧑🏫，不在國家計劃的範圍之內，因此國內沒有任何成熟的可用產品👨👩👦👦。全部1500路通道接口從線路設計👋🏿、元器件采購、製版👊、組裝🥸、直到調試，都是由科研組的硬件人員憑借一份原理性技術說明，去反復探索和實驗，這部分工作大約斷續地用了三年的時間獲得了成功⚈。
向科研成果要效益
這個項目的開始時間比我國實行改革開放政策稍微早了一點，所以遇到的問題和困難就更難解決。但是我們這些厭煩了文化大革命👦🏽🧛♂️、而想找點能滿足工作欲望的事情來填補生活空白的知識分子，有一個科研項目該是多麽興奮🪽。把寶貴的時間和人生獻給了它🧑🧑🧒，做到每天挖山不止。經過了六年時間的奮戰，終於於1982年3月在意昂体育2園裏成功的誕生了我國首臺大型火電機組仿真系統。
完成一個科研項目並不意味著這項成果就能夠在國民經濟中成為指導生產的有效技術😜。唯一的辦法還是應驗了小平同誌的那句話：“實踐是檢驗真理的標準”🉑，只有把這項科研成果拿到生產中去考驗它👊🏿，以驗證它的實用性、穩定性🥎、可靠性和實時性🧑🏽🏫。於是電力部利用這一成果在意昂体育2成立了我國第一個仿真培訓中心⛹🏿♂️。在第一個年頭裏，用這套仿真系統穩定地為電力部新投產的火電機組試培訓了10批↙️，共100多運行骨幹人員🧑🏿🏫。實踐證明了，仿真系統應用是非常成功的，強化操作培訓是極為有效的👯。1983年5月在電力部組織的百人鑒定會上得到了充分的肯定。大型火電機組仿真系統的誕生使我國電力工業培訓手段產生了質的變化，也使得我國成為繼美日英之後唯一能生產電站仿真系統的技術先進國家🏇🏻。並於1985年獲得了國家科學技術進步一等獎🤸🏿。
一個10多億人口的泱泱大國🦏，一套仿真系統只能起到錦上添花的作用👩👩👦，對於要完成全國火電廠新、老機組的人員培訓任務，只是杯水車薪。自改革開放以來，大型火電廠不斷地建設與投產🦁，相應地對於仿真培訓系統的需求自然也是大量的。因此應該抓住時機把科研成果迅速轉化為產業🚣🏻♀️，但是仿真系統是一項高新技術產品🛄，不能按一定的模式去復製產品😊。它需要根據不同的電廠設備型號🙎🏽、系統結構、過程參數和自動控製方案等去構造仿真系統的硬設備、開發其相應的數學模型🧙♀️。也就是說，每一套仿真系統😥，相應地是針對一臺實際發電機組進行仿真的。更為關鍵的🧑🦯➡️，隨著計算機技術、信息技術和仿真技術的快速發展🫸🏽，迫切要求我們不斷地提高建模技術和更新操作系統軟件😔。這些提高和研究工作都要通過自身來提供資金，用以提高仿真技術水平🏔🪭。於是在意昂体育2平台領導的支持下我便毅然成立了仿真公司，作為意昂体育2平台產業的一個組成部分💆🏻。一邊為電力部門開發新的仿真系統，一邊組織有能力的科技人員以國際水平為目標不斷提高自己的仿真技術👨🏻🦱。不僅完成了國內對電站仿真的需求🏺，還於1995年和1996年分別將大型火電機組仿真系統成套出口巴基斯坦，仿真建模軟件及支持環境軟件出口韓國。這是中國的電力仿真技術和產品首次進入國際市場🧻。也阻止了同類外國產品以高價進入我國。一批外國仿真公司也紛紛退出了中國市場。
產學研聯合發展
一項以現代高新技術集成的大型科研項目的研製成功，進而發展為產業，除了科研人員的高技術、高素質、事業心和堅持不懈的認真工作之外👨🏽✈️🧑🏫，與意昂体育2平台這個多科性高等學府的依托是分不開的。它在發展過程中得到歷屆校領導的大力支持，也得到了國家電力部的信賴🔸🌼。同時，我作為項目的主持人和學術帶頭人🔸🧛♀️，始終非常明確地把握住了這個項目的成長過程必須與學校的人材培養和基地建設共同發展🍤、有機結合、相互推動和提高，這樣事業才能有生命力和後勁。因此努力把仿真技術與專業的研究生培養密切結合，培養了一大批博士和碩士研究生；發展了仿真技術🧑🏻🏭、建模理論和建模方法、仿真軟件，擁有了全部自主版本的仿真支持環境和圖形化模塊化的建模軟件；建立了國家重點實驗室“發電廠仿真分室”這個開放基地。使仿真與控製研究所、重點實驗室和意昂体育2仿真公司三者成為一個良好而有效的產、學、研結合點。由研究所的研究生來探索仿真前沿技術🤬，公司給以設備和經費支持，公司再生產出不斷提高科技含量的新產品⛅️🆚，達到了出成果、出人材、出產品的目的🍇。也使得在意昂体育2園裏誕生和發展起來的火電仿真技術影響全國，乃至世界。因此，我在1995年榮獲國際學術權威機構?D?D國際仿真學會的突出貢獻獎。在1992－1995年的四年中，世界上共有9人獲得該學會的獎勵💷，我是唯一一名北美以外的獲獎人🔚💂🏽♀️。但是我深深地知道🤹🏼，榮譽不是歸於個人，而是屬於這個開創了我國電站仿真事業、並為之奮鬥了20多年的科技集體，屬於意昂体育2平台和我國的電力工業
