探访核电隐形冠军：中国首个核级操作系统是怎样诞生的

站在一排厚重的柜箱前，不用伸手拉箱门，只要戴上轻巧的头盔，柜箱里电路的实时运行状况便清晰浮现在眼前两片透明镜片上——科幻片中的透视在真实的工业场景里出现了。

这里是上海中广核工程科技有限公司（下称“中广核上海科技”）仿真测试实验室的一隅，意想不到的“惊喜”经常在这里上演。

日前，我国西部首台“华龙一号”机组中广核防城港核电站3号机组成功投产。它所搭载的核电数字化仪控系统（下称“核电DCS”）“和睦系统”就诞生于此。“和睦系统”的自主研发和应用填补了我国在该技术领域的空白，使我国成为全球少数几个掌握该技术的国家之一。

不仅核电，目前以“和睦系统”为代表的自主研发数字化系统应用已经具备拓展更多领域的可能。例如，储能电站和风力电机。之所以发生这种变化，两个重要的因素是：保障能源安全的重要性愈发凸显，以及国产自主产品的可靠性明显提升。

近日，第一财经记者跟随国务院国资委新闻中心组织的“走进新国企”主题采访团探访了这支“隐形冠军”，探究其弯道超车的奥秘，以及如何将“安全”注入行业灵魂。

图为第一财经记者体验仿真测试

核电“神经中枢”中国造

核电DCS是核电站的“神经中枢”，是核电领域复杂的重大装备。

它包括安全级和非安全级两个部分。其中，核电安全级 DCS 主要完成核电站反应堆安全停堆和事故缓解功能，是一种“紧急制动系统”。由于可靠性要求极高，研发难度大，长期以来只有少数发达国家掌握该技术，我国过去一直依赖进口。

“2005年的时候，我国所有核电站的控制设备都是引进的。想谈一些技术合作，别人都不跟你谈。所以当时国家能源局就把这个任务交给了我们，专门去突破核安全级DCS的产品研发。”中广核上海科技董事长江国进回忆道。

自主创新的道路是艰辛的。之所以核级DCS研发难度大，一个重要原因是要满足两项硬性指标：一是反应堆控制保护系统的拒动率，要求做到10的-7次方，也就是1000万次要求动作的指令，系统不能有一次拒绝执行。二是误动率，50年内只允许系统向偏安全的方向误动一次。

中广核上海科技总经理孙永滨告诉第一财经记者，要实现上述苛刻的安全要求，必须手写出自己的工业控制领域的操作系统，所有的嵌入式软件和通讯系统都不能向其他企业购买，这一点就足以把大多数想做原创的公司挡在门外。

后来，近150多名研发人员一起手写出了大约500万行的代码。“在最紧张的时候，研发团队集中住在一起，所有的计算机搬过去，封闭研发，大家谁都不回家，三个月轮一次。” 为了实现完整的核级DCS功能，近百种不同类型的板卡也都得靠自主研发。仅攻克主控板卡设计这一项难题，中广核上海科技下属广利公司核研发团队就进行了十几轮设计迭代、上千次试错和上万次消缺。

有了系统还不能用，得先想尽办法验证。广利核公司技术部经理张春雷认为，真正的难点恰恰在这一步：产品做出来以后，如何向专业机构和监管部门证明它是安全的、可靠的？

“我们做了大量的试验验证工作。”张春雷说，这些工作包括EMC试验、抗震鉴定试验、环境鉴定试验，以及搭建一系列原理样机、1:1的工程样机等。为了获得国际原子能机构的认证，研发团队回答了来自7个国家的9名专家评审的一百多个问题。

作为我国首个核级操作系统，“和睦系统”定义了核安全级编程语言。它与国外同类产品相比，任务调度性能提升60%，整体响应时间缩短了15%。

关键核心技术的突破，使“和睦系统”平台的整体技术达到国际先进水平，系统安全性和可靠性设计等技术达到国际领先水平。2016年，“和睦系统”通过国际原子能机构独立工程审评，拿到进入国际市场的“入场券”。

目前，“和睦系统”已在广东阳江5&6号机组、辽宁红沿河5&6号机组、江苏田湾5&6号机组、华龙一号示范工程——广西防城港3&4号机组等21台新建核电机组上得到应用，实现了安全性、可靠性和经济性的有机结合。

更大面积的“安全”应用

几乎每个走进防城港核电站的人，都会立即被眼前巨大而醒目的标语吸引：“核安全高于一切”。

实际上， “安全”之于我国能源体系的重要性愈发凸显，早已不限于核电领域。这也给“和睦系统”以及其他自主研发的数字化系统带来了更大的舞台。

今年全国两会期间，有政协委员提出，近年来，国内电池储能产业快速增长，但产品良莠不齐，对大容量电池储能系统并网运行带来新的安全可靠性挑战。为此，要参照核电级安全，建立以失效概率为依据的电池储能系统安全分级评估体系，并将该体系纳入到重大项目招标条件，引导电池储能迈向以“核电级安全”为标杆的高质量发展。

“我们认为，核电的某些安全经验可以挪用到储能领域，比如选址上，根据当地可能发生地震的最大级别来规划安全措施，比如认证上，赋予电池记忆功能，让其达到一定的充放电次数以后强制淘汰，还有监管等等。” 孙永滨说。

除了储能以外，风电、太阳能等产业也存在丰富的数字转型场景。在中广核上海科技的新能源控制系统创新实验室，第一财经记者看到了一架等比例的风电发电机机舱模型。硕大的舱罩下，清晰的内部结构依次展开：轮毅、传动系统、风速风向仪、发电机……

图为载有上海科技实验室应用成果的风机模型

其中，风力控制器是风机的核心装置。实验室负责人告诉记者，它不仅能有效提升风力发电的效能，还能有效防止风速过快时的失控，以及发生强风时所产生的危险。但是，由于恶劣环境中对可靠性和算力要求高，市场长期被国外垄断。

“基于核电的软硬件技术创新，我们目前也将自主研发拓展到了风电领域。目前，我们正在逐步形成满足陆上和海上风机的自主控制系统产品，相关产品已在多个中小功率陆上风机项目中安全稳定运行。”上述负责人称。

孙永滨表示，目前中广核上海科技已经梳理出超过100个应用场景，未来还将进一步推动数字经济和实体经济融合发展，打通数字化转型的信息“大动脉”。