節(jié)能減排理念下電廠自動化技術(shù)研究

王宇飛

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平得到顯著提高，但是，環(huán)境污染問題持續(xù)加重，對自然環(huán)境造成了威脅。節(jié)能減排理念的提出，加深了人們對環(huán)境保護的認知。電廠自動化技術(shù)以其節(jié)能減排的特點，為電力事業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了支持。在電廠不斷改革的進程中，要實現(xiàn)自動化技術(shù)向著節(jié)能化技術(shù)過渡，加強電廠節(jié)能減排的控制力度，提高電廠節(jié)能降耗的水平，滿足電廠節(jié)能發(fā)展的基本需求，將節(jié)能減排理念落到實處，凸顯自動化優(yōu)勢，滿足電廠穩(wěn)步發(fā)展的需求?；诖耍恼路治雠c研究了節(jié)能減排理念下的電廠自動化技術(shù)，希望提高電力企業(yè)生產(chǎn)效率，促進可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排;電廠自動化;創(chuàng)新策略

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.019

近年來，隨著節(jié)能減排理念的提出，環(huán)境保護日漸受到重視。電廠是電力資源供應(yīng)的重要場所，在運行過程中不可避免會產(chǎn)生大量的污染物，嚴重影響環(huán)境質(zhì)量。在電廠運行中引入節(jié)能減排理念，在電廠自動化技術(shù)中實現(xiàn)節(jié)能減排，解決能源浪費與環(huán)境污染問題。

在電廠具體運行的過程中，自動化技術(shù)節(jié)能減排的重要體現(xiàn)就是自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，因電廠自動化系統(tǒng)涉及內(nèi)容相對廣泛，管理、調(diào)度自動化等都包含其中，可真正提高電廠的運行效益，控制投入的能源，對于發(fā)揮節(jié)能減排的作用具有重要的現(xiàn)實作用。因此，應(yīng)用自動化系統(tǒng)可從根本上實現(xiàn)自動化技術(shù)，并達到節(jié)能減排的效果。

1 電廠自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 可編程控制器的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)和運算裝置中，可編程控制技術(shù)屬于一種編輯儲存，通過輸入與輸出進行控制。從某種程度上說，通過應(yīng)用可編程控制器，可提高電廠的輸出效率，但是不同電廠的編程控制器擁有各自的編碼，能夠保護電廠的生產(chǎn)質(zhì)量與安全，卻無法實現(xiàn)信息的交流共享，阻礙電廠之間的交流互動。為實現(xiàn)信息交流，要安裝信息轉(zhuǎn)換器，增加發(fā)電成本，減緩信息流動速度[1]。

1.2 集散型控制系統(tǒng)的應(yīng)用

集散型的控制系統(tǒng)則是將多個系統(tǒng)集于一體，涵蓋通信技術(shù)系統(tǒng)、計算機技術(shù)系統(tǒng)、現(xiàn)代化技術(shù)控制系統(tǒng)等，計算機微型處理器在其中屬于基礎(chǔ)，面對一些地理、功能相對分散的內(nèi)容，采取現(xiàn)代化管理方式控制。運用這種控制系統(tǒng)的過程中，在生產(chǎn)標準、工程的一些生產(chǎn)規(guī)則、信息安全傳遞中產(chǎn)生不便，無法保證信息傳遞的可靠性與安全性。這樣的自動化控制方式難以滿足當前發(fā)展的需求，應(yīng)對其進行改進與完善。

2 電廠節(jié)能減排發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 火電占據(jù)主導(dǎo)地位

生產(chǎn)電能的主要場所是電廠，隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)τ陔娔艿男枨蟛粩嘣黾?，為滿足用戶的用電需求，電廠應(yīng)結(jié)合實際發(fā)展情況，采取有效措施，不斷提高生產(chǎn)效能。

縱觀我國電廠的實際發(fā)展情況，以火力發(fā)電為主，發(fā)電過程中會不可避免地污染甚至破壞周邊環(huán)境?；诳沙掷m(xù)發(fā)展理念，國家不斷調(diào)整與優(yōu)化發(fā)電結(jié)構(gòu)，進而減少火電比重。盡管如此，在我國現(xiàn)有的發(fā)電方式中，火電發(fā)電依舊是重點。

根據(jù)電力長期規(guī)劃，到2030年，火電在電能生產(chǎn)中依舊占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，電廠節(jié)能減排的任務(wù)十分重要，應(yīng)得到相關(guān)領(lǐng)域工作人員的高度重視，這是保證電力事業(yè)今后持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

2.2 減排取得顯著成效

隨著時間的推移，我國電廠在節(jié)能減排方面，取得了顯著成效。裝機容量在6 000 kW以上的電廠燃煤消耗量下降至320 g/kWh，與發(fā)達國家的發(fā)展水平十分接近。2019年，電力二氧化硫和氮氧化物同比下降9.7%和3.1%，分別為890 000 t和930 000 t，節(jié)能減排取得了顯著效果。

除此之外，我國綜合實力不斷提高，相關(guān)技術(shù)的進步同樣為節(jié)能減排工作的順利開展提供了必要支持，自動化技術(shù)屬于其中一項關(guān)鍵技術(shù)[2]。

3 電廠自動化技術(shù)的發(fā)展歷程

科技是第一生產(chǎn)力，科技的發(fā)展對于生產(chǎn)力的全面提高具有重要作用。隨著科技水平的不斷提高與技術(shù)的不斷完善，大量自動化技術(shù)不斷出現(xiàn)，并在電廠生產(chǎn)中得到了普及與廣泛應(yīng)用。

電廠自動化發(fā)展主要分為三個階段：

第一階段是模擬控制階段，使用的自動化技術(shù)主要是微計算機控制，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)、電子油壓調(diào)控系統(tǒng)等，都是主要的控制系統(tǒng)。

第二階段是數(shù)字化控制，應(yīng)用通信設(shè)備、微型計算機等，實現(xiàn)電業(yè)調(diào)速數(shù)字化。在具體發(fā)展歷程中，不同的計算機與DCS系統(tǒng)難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，軟件與硬件的兼容性尚未達到理想效果。電廠生產(chǎn)過程中，各個機組的計算機都是獨立運行開展工作的[3]。

第三階段是開放式的自動化系統(tǒng)，進而構(gòu)成電廠綜合自動化系統(tǒng)，對其進行系統(tǒng)劃分，包含廠級、機組級，主要有DCS、MIS等。

4 電廠自動化技術(shù)在節(jié)能減排中的作用

4.1 實現(xiàn)節(jié)能減排目標

在當前的社會背景下，隨著節(jié)能減排理念的提出，我國各電廠都結(jié)合實際發(fā)展情況，積極引入各種自動化技術(shù)。在電能生產(chǎn)過程中，將相關(guān)產(chǎn)品作為輔助工具，例如微機軟件啟動技術(shù)等，通過應(yīng)用自動化技術(shù)，幫助電廠實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。在電廠生產(chǎn)過程中應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠真正提高控制精度，大幅降低機組自身消耗的電量，提升生產(chǎn)效能。

4.2 滿足電廠穩(wěn)定發(fā)展

在電廠節(jié)能減排中，將自動化技術(shù)系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，調(diào)度自動化系統(tǒng)、管理自動化系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能夠大幅提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益，而且能夠控制資金、能源的投入量與使用情況，真正做到減少能耗與節(jié)約能源，生產(chǎn)成本因此大幅降低，滿足電廠穩(wěn)定發(fā)展的需求。

5 電廠節(jié)能減排中應(yīng)用的自動化技術(shù)

5.1 變頻技術(shù)

電廠生產(chǎn)中，石油、燃氣、煤炭屬于最常用的燃料，但會導(dǎo)致能源消耗進一步增加，與現(xiàn)階段提倡的節(jié)能減排理念相違背。為降低電廠燃料的使用量，可在發(fā)電生產(chǎn)工作中應(yīng)用變頻技術(shù)，通過應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)器，自動調(diào)節(jié)與控制燃料的用量。將電廠運行的具體需求作為基礎(chǔ)，控制燃料的具體投入量，

同時，嚴格控制鍋爐的運行狀態(tài)，根據(jù)鍋爐的狀態(tài)適當調(diào)節(jié)變頻器的風(fēng)量，根據(jù)鍋爐的運行需求選擇最佳燃料，解決與規(guī)避鍋爐燃燒中的浪費問題。在鍋爐具體的燃燒過程中，變頻調(diào)節(jié)的作用與功效可得到充分發(fā)揮，該項技術(shù)的應(yīng)用具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢。

5.2 DCS系統(tǒng)

DCS自動化控制系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，對于電廠的自動化運行具有不可忽略的作用。將DCS系統(tǒng)應(yīng)用到電廠運行過程中，屬于一項較為科學(xué)的自動化技術(shù)措施。應(yīng)用DCS系統(tǒng)，在整體層面上監(jiān)控設(shè)備的具體運行情況和應(yīng)用情況，進而全面、科學(xué)地掌控火電廠的運行狀況[4]。

在計算機系統(tǒng)的輔助下，DCS系統(tǒng)具有明顯的自動化功能，可實時監(jiān)督與控制火電廠的運行情況，綜合管理各項信息，解決電廠運行過程中存在的浪費問題。DCS系統(tǒng)的應(yīng)用在短時間內(nèi)提出穩(wěn)定且科學(xué)的運行方案，能夠達到節(jié)能減排的目的。

DCS系統(tǒng)還可以控制電廠運行過程中的排放量與消耗量，充分發(fā)揮各項能源的作用，大幅提高能源的利用率。

5.3 現(xiàn)場總線法

將現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到電廠生產(chǎn)中，具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢。近年來，現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠內(nèi)部的應(yīng)用量呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，全面分析電廠現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容，確保已經(jīng)布置完畢的電廠現(xiàn)場總線投入正常運行。

但是，與傳統(tǒng)技術(shù)方案相比，這一優(yōu)勢只存在于現(xiàn)場總線技術(shù)中：第一，設(shè)備的應(yīng)用量因此大幅降低，充分彰顯了計算機技術(shù)的優(yōu)越性，降低了硬件數(shù)量，將PC作為控制站可將控制室的占地面積降至最低;第二，因安裝現(xiàn)場總線的方式相對較為簡單，如果將多個設(shè)備安裝在同一條線上，安裝費用也會因此降低，為電廠創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益[5]。

5.4 碳素焙燒控制技術(shù)

相比較而言，傳統(tǒng)的碳素焙燒的工藝相對較為復(fù)雜，甚至還會影響到周邊的環(huán)境，與當前提出的環(huán)境友好理念相悖。電廠日常運行過程中，根據(jù)實際發(fā)展情況應(yīng)用碳素焙燒自動化控制技術(shù)，可對開展的各項生產(chǎn)工作產(chǎn)生正面影響，成品的使用年限、能耗、環(huán)保生產(chǎn)等都會受到不同程度的影響。

在這一社會背景下，碳素焙燒控制技術(shù)逐漸得到深入研究。在電廠的實際運行過程中，合理應(yīng)用碳素焙燒控制技術(shù)，在節(jié)約資源的同時，還會降低環(huán)境的污染，滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。

5.5 信息管理相互結(jié)合

在應(yīng)用自動化控制技術(shù)的初始階段，只是簡單分析與整理控制系統(tǒng)方面的輸出與輸入情況，然后再完成人工繪圖等工作，通過這種方式，提高工作質(zhì)量與效率。但是，歷經(jīng)長時間的實踐后，難免因受到各項因素的影響而出現(xiàn)一些誤差，工作效率也會因此降低。在部分電廠內(nèi)部，缺乏對信息管理工作的高度重視，會導(dǎo)致管理信息化程度與自動化技術(shù)存在嚴重分歧。為改善這一局面并順利解決問題，應(yīng)深入開展研究分析工作，認真管控兩者的協(xié)調(diào)性，提高系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的精確性與自動控制的科學(xué)性，使操作方式更加便捷、高效。

6 節(jié)能減排自動化技術(shù)的發(fā)展方向

6.1 技術(shù)規(guī)模化

歷經(jīng)大量的實踐，電廠應(yīng)用自動化技術(shù)之后取得了顯著的成效，通過使用小型的系統(tǒng)，可實現(xiàn)大規(guī)模節(jié)能減排的效果。將其作為基礎(chǔ)，逐步推動自動化技術(shù)朝著規(guī)?；姆较蜻^渡，將當前的發(fā)展情況作為基礎(chǔ)，擴大自動化技術(shù)在電廠中的應(yīng)用范圍，實現(xiàn)更大規(guī)模的節(jié)能減排目標。

6.2 可持續(xù)發(fā)展

節(jié)能減排屬于一項十分重要的工作內(nèi)容，并貫穿電廠生產(chǎn)全過程。結(jié)合實際發(fā)展情況合理應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠降低能耗并達到保護環(huán)境的目的，真正提高電廠的經(jīng)濟效益，滿足電廠今后持續(xù)發(fā)展的需求。

6.3 深化技術(shù)

全面分析當前各項發(fā)展情況，應(yīng)用自動化技術(shù)以節(jié)能減排為主，發(fā)揮自動化技術(shù)的作用與優(yōu)勢，不斷促進各項技術(shù)的應(yīng)用。在電廠安全生產(chǎn)中，應(yīng)加強深化技術(shù)的采用力度，同時增強電廠生產(chǎn)的安全性，減少安全事故的出現(xiàn)概率。

6.4 環(huán)保清潔

電廠自動化技術(shù)應(yīng)更加側(cè)重于環(huán)保與清潔，將其作為主要發(fā)展方向，為應(yīng)用與落實節(jié)能減排技術(shù)提供較大幫助。優(yōu)化電廠的自動化運行，電廠在相對清潔的環(huán)境下開展工作，達到綠色環(huán)保、節(jié)能減排的目的。

6.5 加大應(yīng)用

在自動化技術(shù)的節(jié)能減排過程中應(yīng)用安全技術(shù)，可真正控制電廠自動化技術(shù)，提高安全節(jié)能效率，減少應(yīng)用自動化技術(shù)產(chǎn)生的負面影響，強化與完善自動化技術(shù)中節(jié)能減排的理念與思想，滿足電廠自動化技術(shù)的相關(guān)要求，加快自動化技術(shù)的節(jié)能發(fā)展步伐，提高節(jié)能減排的穩(wěn)定性與安全性。

7 電力企業(yè)節(jié)能減排措施

7.1 完善相關(guān)法律法規(guī)

為滿足電力企業(yè)節(jié)能減排的要求，相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)實際發(fā)展情況，完善法律法規(guī)，借助相應(yīng)的獎懲措施，提高企業(yè)內(nèi)部工作人員的主動性，確保法規(guī)的可操作性與獎懲措施的適用性。要充分發(fā)揮其引導(dǎo)作用，幫助電力企業(yè)應(yīng)用各種自動化技術(shù)，降低能源消耗并減少排放，提高經(jīng)濟效益、環(huán)境效益與社會效益。

7.2 增強社會責(zé)任意識

我國在大力發(fā)展工業(yè)的歷程中，由于過于注重提高經(jīng)濟效益，消耗了大量的能源與資源，導(dǎo)致自然生態(tài)環(huán)境受到了不同程度的破壞。在這一社會背景下，電廠應(yīng)積極擔(dān)負起相應(yīng)的社會責(zé)任，主動并自覺開展節(jié)能減排工作。

7.3 加大自動化產(chǎn)品力度

開展電廠節(jié)能減排工作的過程中，應(yīng)根據(jù)需求應(yīng)用自動化技術(shù)，為相關(guān)產(chǎn)品提供支撐，進一步提高節(jié)能減排的效果。在條件允許的情況下，加大自動化產(chǎn)品研究力度，不僅要改進與完善現(xiàn)有技術(shù)，而且要根據(jù)需求研發(fā)一些新的技術(shù)，更好地為節(jié)能減排提供服務(wù)。

8 結(jié)語

為社會生產(chǎn)生活提供大量的電能是電廠的主要價值，與社會的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展有著必然關(guān)聯(lián)。但是，在具體的生產(chǎn)過程中，電廠必定會消耗大量的資金與能源，燃燒的能量會直接影響到人們賴以生存的自然環(huán)境。

因此，電廠管理者與相關(guān)工作人員應(yīng)以發(fā)展的眼光看待各項問題，不要局限于短期利益。節(jié)能減排理念的提出得到了社會各界的高度關(guān)注，將節(jié)能減排理念貫徹落實到具體工作中，能夠減少電廠能源消耗，減少環(huán)境污染，充分發(fā)揮節(jié)能減排的優(yōu)勢，對于電力事業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

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