自動化技術(shù)在電廠節(jié)能減排中的應(yīng)用研究

趙琳

（廣西華昇新材料有限公司，廣西 防城港 538000）

在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整下，電力體制改革的進(jìn)程加快，我國的電廠生產(chǎn)規(guī)模在不斷地擴(kuò)大，生產(chǎn)效能也較之前有了顯著地提升，尤其是在目前的社會發(fā)展中，各行各業(yè)對電力資源的依賴加深，對電力資源的需求數(shù)量激增，因此，電廠的生產(chǎn)任務(wù)逐漸加大，消耗的能源與資源的數(shù)量也不斷增多，產(chǎn)生了大量的廢水、廢氣，對人們的生活環(huán)境造成了一定的影響。自動化技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)節(jié)能減排的效果，可以更好地踐行綠色環(huán)保的發(fā)展觀念，下文將對自動化技術(shù)在電廠節(jié)能減排中的應(yīng)用進(jìn)行研究與分析。

1 電廠節(jié)能減排工作的現(xiàn)狀分析

在當(dāng)前的社會生產(chǎn)生活過程中，各行各業(yè)、人們?nèi)粘Ｉ顚﹄娔艿男枨罅吭絹碓酱螅瑸榱藵M足人們的需求，電廠需要不斷地提高生產(chǎn)效能。就我國目前的發(fā)電情況來看，我國大多數(shù)電廠以火力發(fā)電為主，在發(fā)電的過程中不但消耗了大量的能源與資源，而且還向空氣中排放了大量的污染物，雖然國家對我國目前的發(fā)電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，但是火力發(fā)電在目前以及未來的一段時間內(nèi)仍然還會是我國主要的發(fā)電方式，從中長期規(guī)劃的情況來看，預(yù)計2030年，我國的發(fā)電方式將仍然以火力發(fā)電為主，因此，我國目前的節(jié)能減排工作任務(wù)艱巨。近年來，綠色環(huán)保的發(fā)展觀念深入人心，電廠也開始采取各種措施來踐行節(jié)能減排戰(zhàn)略，也取得了非常不錯的效果。例如，2021年，我國裝機(jī)容量在6000kW以上的電廠燃煤消耗量已經(jīng)降至320g/kWh，與發(fā)達(dá)國家的燃煤消耗量已經(jīng)非常接近，而且二氧化硫、氮氧化物等排放量也逐年下降，節(jié)能減排工作初見成效。但是，從技術(shù)的角度來說，自動化技術(shù)的引入與大量應(yīng)用可以更加有效地進(jìn)行節(jié)能減排，推動電廠的穩(wěn)定發(fā)展。

2 電廠自動化技術(shù)的應(yīng)用歷程

推廣自動化技術(shù)一直以來都是電廠發(fā)展的重要工作內(nèi)容，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的現(xiàn)代社會中，自動化技術(shù)也逐漸完善，在電廠生產(chǎn)中有著越來越廣泛的應(yīng)用。從應(yīng)用歷程來看，電廠的自動化應(yīng)用可以分為以下幾個階段。

第一階段主要實現(xiàn)了模擬控制技術(shù)，在自動化技術(shù)發(fā)展的早期，自動化技術(shù)主要是被后臺的微型計算機(jī)來控制，為了保證電廠生產(chǎn)的高效性和有序性，研發(fā)了各種控制系統(tǒng)，其中有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)、電子油壓調(diào)送系統(tǒng)等，這些技術(shù)的應(yīng)用提升了電廠生產(chǎn)的自動化水平，也減少了人工的操作，遏制了資源浪費現(xiàn)象的發(fā)生。

第二階段為數(shù)字化控制階段。第二階段較第一階段在技術(shù)方面有了極大的突破，也使得電廠節(jié)能減排工作更富有成效。該階段的發(fā)展中，主要是使用微型計算機(jī)和通信設(shè)備來控制、調(diào)配整個生產(chǎn)過程，實現(xiàn)了電液調(diào)速的數(shù)字化。該階段是數(shù)字化技術(shù)與自動化技術(shù)結(jié)合的初期階段，在技術(shù)方面沒有實現(xiàn)互通互聯(lián)，因此，不同的計算機(jī)和DCS系統(tǒng)沒有實現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源的互通與分享，在計算機(jī)的軟硬件兼容方面運行也相對比較差，從整體上來看，電廠生產(chǎn)中各個機(jī)組的計算機(jī)運行相對比較獨立。

第三階段，自動化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，電廠生產(chǎn)已經(jīng)引入了成熟的開放式自動化系統(tǒng)，同時，自動化系統(tǒng)與當(dāng)前的通信系統(tǒng)、計算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，共同構(gòu)成了自動化系統(tǒng)，從整體上來看，電廠自動化系統(tǒng)分為兩級，分別是廠級和機(jī)組級，主要有DCS和MIS等。在節(jié)能減排戰(zhàn)略的不斷推行下，我國各大電廠也紛紛引入了自動化技術(shù)，并且優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計過程，同時將某些產(chǎn)品作為生產(chǎn)過程的輔助功能，例如，在目前的火力發(fā)電過程中，微機(jī)軟啟動技術(shù)的應(yīng)用對生產(chǎn)的環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，有效地減少了資源浪費現(xiàn)象的發(fā)生。同時，自動化技術(shù)的應(yīng)用使得電廠的生產(chǎn)控制工作更加有效，進(jìn)一步地提升了生產(chǎn)的效能。在自動化技術(shù)的應(yīng)用中，能夠?qū)τ诟鱾€機(jī)組的運行效率以及負(fù)載情況進(jìn)行控制，進(jìn)而減少機(jī)組本身的耗電量，踐行了節(jié)能減排的戰(zhàn)略。在自動化技術(shù)的不斷發(fā)展中，電廠也可以依托自動化技術(shù)來構(gòu)建新的系統(tǒng)，推進(jìn)節(jié)能減排工作，例如，開發(fā)調(diào)度自動化系統(tǒng)、管理自動化系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的應(yīng)用能夠大幅度地提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對所投入的能源與資源進(jìn)行精準(zhǔn)化地計算，減少能源的消耗，壓縮經(jīng)濟(jì)成本，在實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的基礎(chǔ)上，推動電廠又好又快地發(fā)展。

3 電廠節(jié)能減排中自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 變頻技術(shù)

變頻技術(shù)是電廠自動化技術(shù)的重要組成內(nèi)容，從分類上來看，變頻技術(shù)屬于轉(zhuǎn)換技術(shù)的范疇，通過變頻技術(shù)可以將線路中的直流電逆變成不同頻率的交流電，從而滿足各方的使用需求。在電廠的生產(chǎn)過程中，變頻技術(shù)的應(yīng)用能夠節(jié)約大量的電能資源，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。電廠的生產(chǎn)中會使用到燃油、燃煤、燃?xì)獾雀黝愘Y源，在技術(shù)因素、環(huán)境因素等影響下，電能的生產(chǎn)過程會存在著資源浪費的情況，而變頻技術(shù)的應(yīng)用能夠降低能源的消耗量，例如，在電能的生產(chǎn)過程中使用變頻調(diào)節(jié)器，該設(shè)備能夠?qū)﹄姀S投入的原材料數(shù)量進(jìn)行精確的把控，根據(jù)電廠的產(chǎn)能情況對燃料的用量進(jìn)行優(yōu)化配置，從而實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，而能源使用量的減少將會進(jìn)一步地減少廢水、廢氣的排放量，不但實現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)，而且也為電力企業(yè)節(jié)省了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)是自動化技術(shù)的進(jìn)一步革新，也被稱為第五代控制系統(tǒng)（FCS），該系統(tǒng)主要是依托當(dāng)前先進(jìn)的通信技術(shù)，解決工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場信息的傳遞問題。在電廠的生產(chǎn)過程中，F(xiàn)CS系統(tǒng)的應(yīng)用能夠很好地實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，近年來，社會對電能的需求量逐漸增大，為了滿足社會各方面的生產(chǎn)需求，電廠也開始提高生產(chǎn)目標(biāo)，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，在這樣發(fā)展情況下，總線布設(shè)的范圍也在不斷地擴(kuò)大。與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，第五代控制系統(tǒng)具有更加明顯的優(yōu)勢，優(yōu)化了電廠生產(chǎn)的全過程，而且節(jié)省了人力物力，是節(jié)能減排戰(zhàn)略下的一種良好技術(shù)。在第五代控制系統(tǒng)應(yīng)用中，F(xiàn)CS的構(gòu)建能夠有效地減少系統(tǒng)中硬件設(shè)備的數(shù)量，而且在該系統(tǒng)的構(gòu)建中可以由后臺的計算機(jī)系統(tǒng)控制，借助當(dāng)前強(qiáng)大的計算機(jī)信息技術(shù)，可以根據(jù)資源的使用情況來減少硬件設(shè)施的使用量，在這種情況下，控制站的面積將會不斷地縮減，進(jìn)而大幅度地降低能源的消耗。此外，第五代控制系統(tǒng)安裝簡單便捷，操作性能良好，在使用中可以接入多個設(shè)備，那么在減少資源使用量的前提下，可以為電廠節(jié)約大量的資金，同時，第五代控制系統(tǒng)的交互性較強(qiáng)，在使用中可以解放出大量的人力資源，減少了人力成本，實現(xiàn)了良好的成本控制效果。

3.3 預(yù)測控制技術(shù)

預(yù)測控制技術(shù)是自動化技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，該技術(shù)主要是對未來行為進(jìn)行有效地控制，形成可行性較強(qiáng)的算法，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。在預(yù)測控制技術(shù)中，主要的內(nèi)容包含有預(yù)測模型、滾動優(yōu)化以及矯正等幾個方面的內(nèi)容，在應(yīng)用中，該技術(shù)的可靠性較高，應(yīng)用損失量比較小，尤其是應(yīng)用在電廠生產(chǎn)控制中，可以將期待值和被控制變量的誤差降到最低的狀態(tài)，完成對未來技術(shù)、資源等方面的合理預(yù)估。此外，在應(yīng)用預(yù)測控制技術(shù)時，還應(yīng)當(dāng)使用反校正的方式，如果在實際應(yīng)用中驗證信息不足，就必須對誤差進(jìn)行合理的校正，從而實現(xiàn)預(yù)期的效果，達(dá)到降低機(jī)組運行能耗的目標(biāo)。在目前的應(yīng)用，預(yù)測控制技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在鍋爐生產(chǎn)效率的提升方面，通過該技術(shù)的應(yīng)用有效地提升了鍋爐的運行效率，同時降低了中間產(chǎn)物、污染物的排放，相關(guān)的應(yīng)用實踐也表明，在使用預(yù)測控制技術(shù)后，電廠鍋爐的效率提升越0.4%左右，而且氮氧化物的平均值也明顯下降，下降幅度為20%左右，從上述兩個指標(biāo)的壓降情況來看，使用預(yù)測控制技術(shù)后，電廠生產(chǎn)中的節(jié)能減排效果明顯。

3.4 熱工自動化技術(shù)

熱工自動化技術(shù)就是使用自動化技術(shù)裝置以及儀表對電廠的熱力過程進(jìn)行操作，在這個過程中，能夠?qū)δ芎倪M(jìn)行精準(zhǔn)地控制，也無需人員參與到操作與監(jiān)視的過程。該技術(shù)主要由兩部分內(nèi)容組成。第一部分是監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)，該部分主要是實現(xiàn)與DCS之間的數(shù)據(jù)交換，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、監(jiān)控、分析等。隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，該部分的一些深化功能如運行方式的優(yōu)化控制、故障診斷等還需要進(jìn)一步地探索。第二部分是分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是依托計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)，在具體運行中，局域網(wǎng)起到了控制端的作用，能夠?qū)卧獧C(jī)組進(jìn)行控制，對能源的消耗過程進(jìn)行精確的掌握，以實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

4 自動化技術(shù)在電廠節(jié)能減排工作中的未來發(fā)展趨勢

在當(dāng)前的技術(shù)背景下，自動化技術(shù)還有較大的提升空間，在未來的發(fā)展中，自動化技術(shù)將會與電廠生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)深度結(jié)合，優(yōu)化電廠生產(chǎn)流程，減少物料的投入以及污染物的排放，顯著地提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對大氣環(huán)境起到很好的保護(hù)作用，同時，在未來的發(fā)展中，自動化技術(shù)也將朝著規(guī)?；姆较虬l(fā)展，技術(shù)的應(yīng)用將會更加靈活、有效。

4.1 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)

節(jié)能減排工作是我國基本的工作內(nèi)容之一，也是當(dāng)前電力企業(yè)需要踐行和推廣的重要工作，從整體上來看，節(jié)能減排工作需要從電力企業(yè)生產(chǎn)的全生命周期入手，貫穿電能生產(chǎn)的全過程，而自動化技術(shù)的應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步提高滲透性，有效地降低能耗，保護(hù)大氣環(huán)境，在此基礎(chǔ)上盡可能地提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，推動電力企業(yè)又好又快地發(fā)展。

從整體上來說，自動化技術(shù)的應(yīng)用不但能夠優(yōu)化電力企業(yè)的生產(chǎn)、內(nèi)部管理流程，而且還減少了人力、物力、資源等的投入量，踐行了節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)，對電力企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展起到了關(guān)鍵性的意義。

4.2 技術(shù)規(guī)?；?/h3>

從自動化技術(shù)在電力企業(yè)的應(yīng)用歷程來看，自動化技術(shù)經(jīng)歷了單項發(fā)展向集群化發(fā)展的歷程，這個歷程不斷推動自動化技術(shù)的優(yōu)化，而且提升了電廠生產(chǎn)的效率，節(jié)約了大量的能源。從近年的實踐情況來看，電廠通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)中小型的系統(tǒng)連接起來，從而實現(xiàn)大規(guī)模的節(jié)能減排效果。所以，在未來的發(fā)展，自動化技術(shù)將會進(jìn)一步優(yōu)化與提升，也會朝著規(guī)?；姆较虬l(fā)展，將會與電廠生產(chǎn)的各個流程深度結(jié)合，進(jìn)一步地擴(kuò)大自動化技術(shù)在電廠中的應(yīng)用范圍，幫助電力企業(yè)實現(xiàn)更加良好的節(jié)能減排目標(biāo)，提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 技術(shù)進(jìn)一步深化

從目前的應(yīng)用情況來看，自動化技術(shù)在電廠節(jié)能減排工作起到了非常重要的作用，也取得了非常不錯的成果，在污染物的排放、中間物生成等方面起到了很好的壓降作用，在未來的發(fā)展中，自動化技術(shù)需要從更加細(xì)節(jié)的方面入手，與電力生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)深度結(jié)合，從而更好地踐行節(jié)能減排的目標(biāo)。此外，自動化技術(shù)在應(yīng)用中還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)其在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用，從而有效地減少安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)語

我國在大力發(fā)展工業(yè)的過程中，消耗了大量的能源與資源，而過去的粗放式發(fā)展也造成了環(huán)境的污染，在現(xiàn)代化的發(fā)展過程中，節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整已經(jīng)成為當(dāng)前電力企業(yè)的重要工作內(nèi)容，電力企業(yè)也必須肩負(fù)起社會責(zé)任，自覺、主動地開展節(jié)能減排工作。從技術(shù)的角度來說，自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展為電廠的生產(chǎn)、節(jié)能工作提供了強(qiáng)大的支持，從自動化技術(shù)的發(fā)展歷程來看，自動化技術(shù)的每次革新都優(yōu)化了電廠生產(chǎn)的流程，也進(jìn)一步實現(xiàn)了節(jié)能減排的效果，在未來的發(fā)展過程中，電廠需要將各類自動化技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)過程中，并且研究生產(chǎn)流程與自動化技術(shù)結(jié)合的關(guān)鍵點，促進(jìn)兩者的融合發(fā)展，以實現(xiàn)良好的節(jié)能減排效果，同時，電力企業(yè)也應(yīng)當(dāng)加大自動化產(chǎn)品的研發(fā)力度，對目前的自動化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)實情況開發(fā)出新的技術(shù)，在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時，提高節(jié)能減排的效果，推動電力企業(yè)健康、綠色發(fā)展。