飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

能源资讯
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2020-12-02 16:36
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电力行业是国家基础建设的重中之重,作为根本性支柱行业,电力对整个国家的安全、发展至关重要。近年,中东、拉美地区频繁发生发电厂及电网遭受网络攻击的重大事故,采用国外CPU和操作系统存在“后门”隐患,带来的安全风险与日俱增。中国电力系统是全球最大的能源巨兽,2019年中国全社会用电量72255亿千瓦时,比排名第二的美国高出64%。如果电力行业关键技术掌握在外国手里,供应链受制于人,就卡住了我国能源电力的“脖子”。

分散控制系统(DCS)是火力发电的核心控制系统,作为电力系统的神经和大脑,其安全性与可靠性直接影响国家能源电力安全,堪称“大国重器”。长期以来,国内DCS所使用的芯片、元器件以及操作系统等软、硬件依赖进口,存在巨大的安全隐患。实现DCS自主可控,具有重要的现实价值和战略意义。

可喜的是,从去年年底以来,国产化DCS系统纷纷在中国华电集团、中国华能集团旗下的5大发电厂投入使用。2019年12月26日,国产化DCS在华电扬州电厂330MW机组成功投运。2020年9月27日,国产化DCS在华电章丘电厂300MW机组成功投运。2020年11月18日,华能“睿渥”全国产化DCS在华能福州电厂350MW机组成功投运。2020年11月23日,华电“睿蓝”全国产化DCS在华电芜湖电厂660MW超超临界机组成功投运。2020年11月25日,华能“睿渥”全国产化DCS在华能玉环电厂1000MW机组成功投运。

飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

国产化DCS在华电扬州电厂330MW机组成功投运

飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

全国产化DCS在华电芜湖电厂660MW超超临界机组成功投运

短短一年时间,基于国产飞腾CPU的DCS 相继在30万千瓦级、60万千瓦级、100万千瓦级机组相继成功投运,由此掀开了我国电力技术史上崭新的一页。DCS研发应用一小步,国家能源安全一大步。

联合攻关,“大国重器”筑牢能源安全防线

习近平总书记强调指出,要拉长长板补齐短板,在关系国家安全的领域和节点构建自主可控、安全可靠的国内生产供应体系,在关键时刻可以做到自我循环。

为解决“关后门、堵漏洞、防断供”,中国华电联合飞腾公司、国电南自等企业,中国华能依托西安热工院与飞腾公司、南瑞继保强强合作,发挥产、学、研、用等多方技术力量,分别成功研制出华电“睿蓝”全国产化DCS系统、华能“睿渥”全国产化DCS系统,从CPU等核心芯片到基础电子元器件,从操作系统、数据库等基础软件到应用软件全部使用自主技术,软、硬件国产化率达到100%,实现了锅炉、汽轮机(含DEH)、发电机的全覆盖控制。

飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

全国产化DCS在华能玉环电厂1000MW机组成功投运

飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

全国产化DCS在华能玉环电厂1000MW机组成功投运

分散控制系统(DCS)是发电厂的核心控制系统,芯片则是国产控制系统中最核心关键的部件,起着“心脏”的作用。缺少一块国产芯片,都不能说是100%全国产化。为了确保入选的芯片都是“种子选手”,华电“睿蓝”DCS、华能“睿渥”DCS项目组对每一块芯片都进行全面“体检”,由专人负责样片测试,制定多种芯片替换预案,增加测试样例。每一块芯片都要经过300多个小时的高温箱试验,对外壳进行零下30℃至零上70℃环境高温测试,确保芯片在各种严苛环境下都能够安全稳定运行。

经过严格的甄选和测试,华电“睿蓝”DCS、华能“睿渥”DCS采用了飞腾FT-2000+/64、FT-2000/4、FT-1500A/4,确保每一块芯片都是中国“芯”,飞腾CPU则为系统的安全性、可靠性、自主性提供了全面保障。

以华电芜湖电厂投运的华电“睿蓝”DCS为例,自主可控率和主要卡件国产化率均达到100%,其中使用飞腾最新一代FT-2000/4芯片的控制器,运算能力更强,功耗更低,全站SOE分辨率高达0.25ms,优于行业1ms标准;系统采用全方位一体化安全防护体系技术,安全性大幅提升。经过多轮次技术方案验证、芯片级和系统级反复测试、迭代升级,目前整体性能稳定,主要技术指标优于国家及行业标准。

飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

基于飞腾CPU的PDU机柜

在华能玉环电厂百万千瓦级机组投运的华能“睿渥”DCS应用结果表明,硬件板卡精度、抗干扰性等多项系统指标超过国内外同类产品。接下来,华能将对系统内全部在役火电机组进行有序替换,全面保障能源电力重要基础设施运行的本质安全。

自主创新,飞腾“中国芯”提供核心算力支撑

分散控制系统(DCS)的全国产化绝非一蹴而就,2018年飞腾公司就着手与中国华电、国电南自进行联合技术攻关,全力解决电力“卡脖子”问题。2019年12月,基于飞腾CPU的分散控制系统(DCS)在扬州电厂开展了330MW等级火电机组的示范应用,运行安全稳定可靠。并于2020年7月29日通过中国电机工程学会技术鉴定,整体达到国际领先水平。

这是国产CPU在国内DCS中的首次成功应用,开创了国产化DCS在电厂机组落地应用的先河。华电集团扬州电厂DCS系统的稳定运行验证了飞腾国产芯片安全性和稳定性,为推进电力核心控制领域的全国产化提供了成功范例,并打下了坚实的基础。

作为芯片研发“国家队”的核心成员,飞腾公司始终牢记“聚焦信息系统核心芯片,支撑国家信息安全和产业发展”的使命,坚持核心技术自主创新,为电力行业国产化提供强力支撑,为我国能源行业的安全稳定保驾护航。

飞腾FT-2000+/64高性能处理器具备国际先进水平,填补了国产高端通用CPU领域的空白,是中国首款自主设计的64核通用CPU,在国产高端服务器、数据中心服务器、高性能计算等领域具有广阔的应用前景,能够胜任关键行业信息系统中对高端芯片的应用需求,获2018年“中国芯”年度重大创新突破产品。

飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

飞腾新一代桌面应用处理器FT-2000/4集成了4个飞腾自主研发的处理器核心FT663,兼容64位ARMv8指令集,主频最高 3.0GHz,典型功耗10W。该款芯片在CPU核心技术上实现了新突破,进一步缩小了与国际主流桌面CPU的性能差距,并在内置安全性方面拥有独到创新,具备更先进的架构设计和微结构实现、更高主频、更低功耗、更安全可信等特点。该芯片可通过“降频”、“减核”的方式,在能源、交通、化工、金融等关键领域实现嵌入式低功耗应用,并荣获2020年度中国芯“优秀市场表现产品”。

飞腾CPU助力全国产DCS在华电和华能5大电厂投运,大国重器护航电力安全

飞腾CPU产品具有谱系全、性能高、生态完善、自主化程度高等特点,主要包括高性能服务器CPU(腾云S系列)、高效能桌面CPU(腾锐D系列)和高端嵌入式CPU(腾珑E系列)三大系列,为从端到云的各型设备提供核心算力支撑。目前,飞腾的产品在政务、能源、交通、金融、电信、工业制造等多个涉及国家信息安全和重要工业安全的领域实现了批量应用,有力地支撑了自主信息系统生态的建设与发展。

央企担当,护航“十四五”能源安全

华电扬州电厂、华电章丘电厂、华能福州电厂、华电芜湖电厂、华能玉环电厂……短短一年时间,基于飞腾 CPU 的 DCS 相继在30万千瓦级、60万千瓦级、100万千瓦级机组成功投运,标志着基于飞腾CPU的相关技术成果已然进入大规模推广应用阶段,可逐步应用于我国新建电站以及在役电站工业控制系统的安全替代,进一步提高电力生产企业技术装备的国产化率,从根本上消除电力网络安全的重大隐患。

最新出台的国家《“十四五”规划建议》明确指出,要维护水利、电力、交通、通信等重要基础设施安全。作为国资科技创新型企业,飞腾公司正在按照国家战略部署,与能源电力企业开展全方位合作,在发电、输电、变电、配电 等领域加大产品研发力度,覆盖了发电(火电、水电、风电、核电)和电网等生产和管理重点环节,加快电力装备自主化进程。基于飞腾CPU 的工业控制及信息化系统正在更广泛的能源电力应用领域落地,为新基建提供核心算力。

在即将到来的2021年,飞腾将持续赋能千行万业,助力新基建蓬勃发展,护航“十四五”能源安全与国家信息安全。

 

 

责编:陈佳佳
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