先進(jìn)供熱與智慧發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向探討

李敬德

摘 要：發(fā)電行業(yè)的發(fā)展離不開科技的更迭，在人工智能技術(shù)的支持下發(fā)電行業(yè)正在向著智慧發(fā)電的方向邁進(jìn)。新能源技術(shù)和應(yīng)用給電力市場帶來了生機(jī)和活力，推動電力市場從單一能源走向多元化能源，并逐漸與更多能源類型融合發(fā)展。近年來，熱電聯(lián)產(chǎn)是能源行業(yè)研究的熱點，文章對供熱技術(shù)和智慧發(fā)電技術(shù)進(jìn)行分析，探討先進(jìn)供熱技術(shù)和智慧發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向，推動我國能源產(chǎn)業(yè)健康蓬勃發(fā)展。

關(guān)鍵詞：發(fā)電技術(shù);智慧發(fā)電;供熱技術(shù);發(fā)展

1引言

很多城市的熱電結(jié)構(gòu)存在失調(diào)的情況，先進(jìn)供熱技術(shù)可以滿足用戶多元化需求，而智慧發(fā)電技術(shù)可以提高發(fā)電負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活性，因此為熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用提供了有力條件。從熱電聯(lián)產(chǎn)的思路出發(fā)，對先進(jìn)供熱技術(shù)和智慧發(fā)電技術(shù)進(jìn)行探討，評述技術(shù)發(fā)展?jié)摿?，為業(yè)內(nèi)人士提供參考。

2先進(jìn)供熱技術(shù)

先進(jìn)供熱技術(shù)主要圍繞智慧熱網(wǎng)展開，通過采用熱電解耦措施提升熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行的靈活性，提高熱力系統(tǒng)性能。

典型的熱電解耦技術(shù)是采用增加電鍋爐、相變蓄熱裝置來突破傳統(tǒng)以熱定電的模式。為了避免熱電解耦對機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷的影響，可對機(jī)組設(shè)備進(jìn)行改造。如將壓縮式熱泵、電鍋爐、儲熱裝置、低壓缸裝置進(jìn)行改造可降低機(jī)組最低電負(fù)荷，提升最大熱電比。因此在采用熱電解耦技術(shù)時可以通過對設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行條件和參數(shù)的優(yōu)化來降低機(jī)組最低電負(fù)荷，提高機(jī)組最大熱電比。

采用多熱源供熱技術(shù)是未來熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的重要技術(shù)。在抽汽設(shè)備的基礎(chǔ)上提高背壓或者對換轉(zhuǎn)子進(jìn)行改造，改造后實現(xiàn)熱網(wǎng)回水直接和低壓缸排汽進(jìn)行換熱，這樣就降低了抽汽加熱量，可以減少抽汽流量，節(jié)約能耗。利用熱備對乏汽預(yù)熱進(jìn)行提取可作為典型的余熱回收方式。為了提高熱電聯(lián)產(chǎn)效率，對多臺機(jī)組凝汽器進(jìn)行串聯(lián)，串聯(lián)順序按照背壓由低到高的順序排列，通過凝汽器串聯(lián)共同承擔(dān)供熱負(fù)荷，然后協(xié)同吸熱泵對余熱進(jìn)行回收，抽氣后直接加熱調(diào)峰，大大提高電廠效率。一般情況下串聯(lián)機(jī)組臺數(shù)增加，能耗降低更明顯。在煙氣余熱回收方面，主要涉及到燃?xì)鉄煔夂腿济簾煔鈨煞N。燃?xì)鉄煔庥酂峄厥湛梢酝ㄟ^增設(shè)吸熱泵，利用熱泵制取低溫冷卻水回收利用煙氣余熱。燃煤煙氣余熱回收可采用濕法脫硫煙氣余熱回收技術(shù)，以吸收泵制取低溫冷卻水，作為噴淋塔循環(huán)用水使用，煙氣在經(jīng)過噴淋塔后溫度降低，并進(jìn)行洗滌凈化，脫除煙氣中的氮氧化物和硫氧化物，冷凝水可作為脫硫塔補(bǔ)給用水。

在長距離范圍的供熱系統(tǒng)中，長輸供熱技術(shù)十分關(guān)鍵。熱電聯(lián)產(chǎn)長輸供熱系統(tǒng)因為輸送距離長，輸送量大，因此需要有效降低輸送能耗。影響長輸供熱損耗的因素有多種。如熱水管道內(nèi)壁光滑度與輸送阻力息息相關(guān)。通過對長輸管道內(nèi)部進(jìn)行特殊處理，增加防腐性能的減阻涂層，在延長管道使用壽命的基礎(chǔ)上減少管道輸送能耗。另外，長距離供熱管網(wǎng)的保溫技術(shù)對減少能耗損失十分重要。選擇導(dǎo)熱系數(shù)低的超級絕熱材料作為管道材料能夠有效避免空氣對流傳熱，如氣凝膠材料在絕熱性能上表現(xiàn)很好，可以阻止氣態(tài)固態(tài)之間熱傳導(dǎo)，降低熱輻射，有效減少長距離供熱管網(wǎng)能耗。氣凝膠材料比普通的絕熱材料價格高，但是從同樣絕熱效果看氣凝膠材料用量更少，可以采用內(nèi)襯氣凝膠絕熱管+外套鋼管的方式。此外，基于STIRPAT模型的供熱能耗模型在能耗預(yù)測和能耗評價方面應(yīng)用越來越多。利用模型對供熱能耗進(jìn)行預(yù)測，優(yōu)化供熱系統(tǒng)的各項參數(shù)，減少供熱系統(tǒng)能耗損失。

3智慧發(fā)電技術(shù)

在人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的支持下，智慧發(fā)電技術(shù)正在成為現(xiàn)實。智慧化是其突出的特征，不僅是智能控制和優(yōu)化，而且是智能管理和決策，是一種具有自動學(xué)習(xí)、自動適應(yīng)、自動組織的智能化管理模式。智慧發(fā)電技術(shù)主要包括智能感知技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)和閉環(huán)控制技術(shù)。

智能感知技術(shù)可以對發(fā)電站設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行智能感知。其中最主要的技術(shù)是數(shù)據(jù)測量，通過對發(fā)電站機(jī)組設(shè)備、輔機(jī)設(shè)備和調(diào)節(jié)閥門等深元件進(jìn)行運(yùn)行情況的測量，掌握發(fā)電站生產(chǎn)工藝條件參數(shù)，包括流量、溫度、壓力、料位、組分及濃度、電流及電壓等。利用傳感器技術(shù)結(jié)合多種專業(yè)檢測技術(shù)，如激光誘導(dǎo)光譜技術(shù)、計算機(jī)掃描技術(shù)、在線質(zhì)量濃度分析技術(shù)、燃燒監(jiān)測技術(shù)等，對發(fā)電站生產(chǎn)過程中的變量參數(shù)進(jìn)行測量，為調(diào)整運(yùn)行測量提供支持。

數(shù)據(jù)技術(shù)是對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，結(jié)合數(shù)學(xué)模型和物理模型對數(shù)據(jù)演變規(guī)律進(jìn)行模擬分析，從而作出更準(zhǔn)確的預(yù)測評估。智慧發(fā)電生產(chǎn)中利用數(shù)據(jù)技術(shù)可以進(jìn)行故障預(yù)測，可以提前進(jìn)行預(yù)警，能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行靈活調(diào)整，設(shè)置智能化決策，對發(fā)電站生產(chǎn)條件和參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用最關(guān)鍵的是建立合理的模型。機(jī)理模型多是零維模型，需要計算出發(fā)電站設(shè)備的性能參數(shù)、熱力參數(shù)、系統(tǒng)效率等，建立的模型可以對參數(shù)進(jìn)行識別，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析利用。數(shù)據(jù)驅(qū)動模型是利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)建立的模型，可以實現(xiàn)在線計算，但是與機(jī)理模型相比計算誤差較大。因此在建立模型時可以將機(jī)理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型進(jìn)行組合，實現(xiàn)兩種模型的優(yōu)勢互補(bǔ)。

閉環(huán)控制技術(shù)是一種控制算法技術(shù)，利用模型進(jìn)行驅(qū)動，可以大大提升發(fā)電站控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。在熱網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)項目中，利用閉環(huán)控制技術(shù)可以滿足發(fā)電站調(diào)峰任務(wù)增加的情況，可以根據(jù)負(fù)荷變化情況進(jìn)行靈活調(diào)整，降低停工率。閉環(huán)控制技術(shù)可以對熱網(wǎng)供熱負(fù)荷進(jìn)行實時預(yù)測，同時建立模型對電站系統(tǒng)運(yùn)行工況進(jìn)行實時分析，優(yōu)化運(yùn)行條件和參數(shù)，提供合理的調(diào)節(jié)方案。

4先進(jìn)供熱與智慧發(fā)電技術(shù)發(fā)展方向

隨著先進(jìn)供熱技術(shù)和智慧發(fā)電技術(shù)的更迭，發(fā)電廠在負(fù)荷調(diào)節(jié)、調(diào)峰性能方面有更好的表現(xiàn)。先進(jìn)供熱技術(shù)可以大大改善電力系統(tǒng)的調(diào)峰性能，提升發(fā)電站機(jī)組的運(yùn)行效率。智慧發(fā)電技術(shù)可以提高發(fā)電生產(chǎn)風(fēng)險防控能力，減少不利因素對發(fā)電生產(chǎn)安全穩(wěn)定造成的干擾。未來的技術(shù)研究將集中在供熱供電系統(tǒng)的整體管控能力水平提升上，同時在實現(xiàn)管控目標(biāo)的基礎(chǔ)上降低經(jīng)濟(jì)成本，推動能源結(jié)構(gòu)向綠色環(huán)保安全高效的方向前進(jìn)。

5結(jié)語

綜上所述，新能源市場中，熱電聯(lián)產(chǎn)項目越來越多。依托現(xiàn)代化技術(shù)建設(shè)智慧電廠成為能源企業(yè)未來發(fā)展的重要方向。掌握先進(jìn)供熱技術(shù)，應(yīng)用智慧發(fā)電技術(shù)，推動能源企業(yè)加快完成轉(zhuǎn)型升級，加快走上高質(zhì)量發(fā)展道路。

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