綠色能源晉級(jí)下的火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型策略

鄒佳明

（國(guó)能常州發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213000）

1 引言

隨著全球?qū)Νh(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注不斷加深，綠色能源已成為推動(dòng)能源行業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力?？稍偕茉慈缣?yáng)能、風(fēng)能和水能的普及應(yīng)用，正引領(lǐng)能源發(fā)展邁向更清潔、低碳的未來。然而，火力發(fā)電作為傳統(tǒng)能源的代表，在這場(chǎng)能源轉(zhuǎn)型浪潮中面臨著諸多挑戰(zhàn)。在這一背景下，火力發(fā)電廠必須積極尋求創(chuàng)新，通過集控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型來適應(yīng)綠色能源的晉級(jí)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)。

2 火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)概述

2.1 集控系統(tǒng)的定義與功能

火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)鍵的自動(dòng)化系統(tǒng)，旨在集成和監(jiān)控火力發(fā)電廠內(nèi)部各種設(shè)備、工藝和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效、安全、穩(wěn)定的電力生產(chǎn)。這個(gè)系統(tǒng)涵蓋了從燃料供應(yīng)到電力輸送的全過程，以確保火力發(fā)電廠在不同操作狀態(tài)下的優(yōu)化運(yùn)行和管理。集控系統(tǒng)的主要功能如下。

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集。集控系統(tǒng)通過傳感器、儀器和控制裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火力發(fā)電廠內(nèi)部的各種參數(shù)，如溫度、壓力、流量等。這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集有助于了解設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行情況，以及預(yù)測(cè)潛在的故障。

（2）遠(yuǎn)程控制與操作。集控系統(tǒng)使運(yùn)營(yíng)人員能夠遠(yuǎn)程控制和操作各種設(shè)備和工藝單元，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)節(jié)和操作。這種遠(yuǎn)程控制能力提高了生產(chǎn)的靈活性和效率，并減少了人工干預(yù)的需求。

（3）故障診斷與維護(hù)。集控系統(tǒng)能夠通過數(shù)據(jù)分析和模型預(yù)測(cè)潛在的故障和設(shè)備問題。它提供了及時(shí)的故障診斷，幫助運(yùn)維人員快速定位問題并采取適當(dāng)?shù)木S護(hù)措施，從而減少停機(jī)時(shí)間。

（4）能源優(yōu)化和調(diào)度。集控系統(tǒng)能夠基于電力市場(chǎng)需求、成本因素和設(shè)備性能，自動(dòng)調(diào)整火力發(fā)電廠的產(chǎn)能和輸出。這有助于實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，以及適應(yīng)不同負(fù)荷情況的需求。

2.2 綠色能源晉級(jí)帶來的挑戰(zhàn)

（1）可再生能源普及導(dǎo)致電力市場(chǎng)變化。隨著可再生能源的普及和發(fā)展，電力市場(chǎng)正經(jīng)歷著深刻的變革。太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的成本逐漸下降，并在能源供應(yīng)中扮演著越來越重要的角色。這種趨勢(shì)不僅促使政府和能源公司大力投資可再生能源項(xiàng)目，還改變了電力市場(chǎng)的供求格局，這給傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠帶來了一系列挑戰(zhàn)。首先，可再生能源的間歇性和波動(dòng)性使電力市場(chǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)和運(yùn)營(yíng)變得更為復(fù)雜。風(fēng)速和日照等因素影響著太陽(yáng)能和風(fēng)能的產(chǎn)生，導(dǎo)致電力產(chǎn)量在不同時(shí)間和地點(diǎn)存在變化。這種不穩(wěn)定性要求火力發(fā)電廠具備更靈活的調(diào)度能力，以適應(yīng)可再生能源的波動(dòng)。其次，可再生能源的大規(guī)模投入也降低了市場(chǎng)電價(jià)。太陽(yáng)能和風(fēng)能等資源的免費(fèi)性質(zhì)使得可再生能源的邊際成本幾乎為零，從而在一些情況下導(dǎo)致電力價(jià)格下降。這對(duì)火力發(fā)電廠造成了經(jīng)濟(jì)壓力，因?yàn)槠淙剂铣杀竞瓦\(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較高，難以與可再生能源競(jìng)爭(zhēng)。最后，政府的可再生能源政策也在推動(dòng)電力市場(chǎng)變革。各國(guó)紛紛設(shè)定可再生能源容量目標(biāo)，通過補(bǔ)貼和政策支持鼓勵(lì)其發(fā)展。這意味著火力發(fā)電廠需要適應(yīng)不斷變化的政策環(huán)境，調(diào)整運(yùn)營(yíng)策略以確保符合法規(guī)要求。

（2）能源轉(zhuǎn)型對(duì)火力發(fā)電運(yùn)行和調(diào)度的影響。首先，可再生能源的可變性影響了火力發(fā)電廠的基礎(chǔ)負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)可再生能源發(fā)電充足時(shí)，火力發(fā)電廠可能需要減少產(chǎn)能，以避免對(duì)過剩電力的浪費(fèi)。然而，在可再生能源不足的情況下，火力發(fā)電廠就需要穩(wěn)定地供應(yīng)電力，這要求其具備快速調(diào)整產(chǎn)能的能力，以滿足電力需求。其次，火力發(fā)電廠需要適應(yīng)能源供應(yīng)的不確定性。可再生能源的波動(dòng)性使電力系統(tǒng)面臨著供應(yīng)不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致電力短缺和市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)?；鹆Πl(fā)電廠必須迅速響應(yīng)市場(chǎng)變化，調(diào)整產(chǎn)能和運(yùn)行策略，以確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。

2.3 集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的必要性

（1）提高火力發(fā)電廠靈活性和適應(yīng)性。首先，通過更新和優(yōu)化集控系統(tǒng)，火力發(fā)電廠可以實(shí)現(xiàn)更快速的產(chǎn)能調(diào)整和運(yùn)營(yíng)響應(yīng)。新型集控系統(tǒng)可以通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的運(yùn)行調(diào)整，從而更有效地適應(yīng)電力市場(chǎng)的變化。這種靈活性使火力發(fā)電廠能夠迅速應(yīng)對(duì)可再生能源波動(dòng)帶來的電力供需變化，保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)。其次，集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型還能夠提高火力發(fā)電廠的運(yùn)行效率，新一代集控系統(tǒng)結(jié)合了人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠更精確地預(yù)測(cè)負(fù)荷需求、設(shè)備故障等情況。通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策，火力發(fā)電廠可以優(yōu)化設(shè)備的調(diào)度和運(yùn)行策略，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高發(fā)電效率。

（2）實(shí)現(xiàn)集成可再生能源的目標(biāo)。首先，新型的集控系統(tǒng)可以通過智能化的運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠與可再生能源的協(xié)同運(yùn)行。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力市場(chǎng)的供求情況以及可再生能源的產(chǎn)能，集控系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整火力發(fā)電廠的產(chǎn)能，以滿足電力需求。這種協(xié)同運(yùn)行可以最大程度地利用可再生能源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)保持電力供應(yīng)的穩(wěn)定。其次，集控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型還能夠提高可再生能源的可預(yù)測(cè)性。通過數(shù)據(jù)分析和模型建立，集控系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的產(chǎn)量波動(dòng)。這有助于火力發(fā)電廠更好地規(guī)劃和調(diào)整產(chǎn)能，以確保在可再生能源供應(yīng)不足時(shí)提供補(bǔ)充電力，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

（3）優(yōu)化運(yùn)維效率，降低成本。首先，新一代的集控系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的精準(zhǔn)維護(hù)和管理。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)和性能指標(biāo)，集控系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)潛在故障并提前通知運(yùn)維人員。這種維護(hù)方式減少了突發(fā)故障的發(fā)生，降低了停機(jī)時(shí)間，從而提高了設(shè)備的利用率和運(yùn)行效率。其次，集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型還可以通過優(yōu)化調(diào)度算法和能源管理策略，降低火力發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)成本。新的集控系統(tǒng)可以考慮電力市場(chǎng)價(jià)格、負(fù)荷需求、燃料成本等因素，制定更合理的產(chǎn)能調(diào)度計(jì)劃。這有助于最大程度地減少燃料消耗，降低運(yùn)營(yíng)成本，并在電力市場(chǎng)中獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3 集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型策略

3.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能運(yùn)行管理

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析能夠?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠提供全面的運(yùn)行信息，從而實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的決策和更高效的運(yùn)營(yíng)。首先，通過部署先進(jìn)的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，集控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集各類數(shù)據(jù)，包括設(shè)備溫度、壓力、電流、電壓等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)反映了火力發(fā)電廠內(nèi)部設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，為運(yùn)維人員提供了全面的運(yùn)行情況。其次，通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)，集控系統(tǒng)能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析。這包括使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別異常模式，預(yù)測(cè)潛在的故障，從而提前進(jìn)行維護(hù)。數(shù)據(jù)分析還能夠揭示設(shè)備的性能瓶頸，為設(shè)備升級(jí)和優(yōu)化提供有力依據(jù)。最后，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析，火力發(fā)電廠可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的設(shè)備管理和運(yùn)行調(diào)度。運(yùn)維人員可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的指引，進(jìn)行精確的設(shè)備調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和效率。同時(shí)，數(shù)據(jù)分析還可以揭示能源消耗的模式，幫助火力發(fā)電廠找到節(jié)能降耗的機(jī)會(huì)，降低運(yùn)營(yíng)成本。

（2）預(yù)測(cè)性維護(hù)和故障預(yù)警。通過利用數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，集控系統(tǒng)能夠在設(shè)備故障發(fā)生之前提前識(shí)別問題，從而實(shí)現(xiàn)更高效的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)管理。首先，通過建立設(shè)備的故障預(yù)測(cè)模型，集控系統(tǒng)可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和設(shè)備參數(shù)，預(yù)測(cè)設(shè)備的健康狀態(tài)。當(dāng)模型檢測(cè)到異常情況時(shí)，它可以發(fā)出預(yù)警信號(hào)，通知運(yùn)維人員可能發(fā)生的故障風(fēng)險(xiǎn)。這使得運(yùn)維人員能夠在故障發(fā)生前采取相應(yīng)的措施，減少停機(jī)時(shí)間和損失。其次，預(yù)測(cè)性維護(hù)還可以幫助火力發(fā)電廠制定更合理的維護(hù)計(jì)劃。通過分析設(shè)備的使用情況和性能數(shù)據(jù)，集控系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)設(shè)備的維護(hù)需求，制定更精準(zhǔn)的維護(hù)時(shí)間表。這有助于避免不必要的維護(hù)，減少維護(hù)成本，同時(shí)最大程度地保持設(shè)備的可用性。最后，預(yù)測(cè)性維護(hù)還能夠優(yōu)化備件管理。系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)備故障的預(yù)測(cè)情況，預(yù)測(cè)需要哪些備件何時(shí)需要采購(gòu)，有助于避免備件的浪費(fèi)和過量采購(gòu)，降低庫(kù)存成本。

3.2 跨能源整合與調(diào)度優(yōu)化

（1）可再生能源與火力發(fā)電的協(xié)同運(yùn)行。通過將可再生能源與火力發(fā)電相互整合，集控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更高效、更穩(wěn)定的能源生產(chǎn)與供應(yīng)。首先，集控系統(tǒng)可以根據(jù)可再生能源的產(chǎn)量情況，自動(dòng)調(diào)整火力發(fā)電廠的產(chǎn)能。當(dāng)可再生能源的供應(yīng)充足時(shí)，火力發(fā)電廠可以降低產(chǎn)能以減少燃料消耗和排放，同時(shí)避免過剩電力的浪費(fèi)。而在可再生能源不足時(shí)，火力發(fā)電廠可以增加產(chǎn)能以保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。其次，集控系統(tǒng)可以利用預(yù)測(cè)技術(shù)，預(yù)測(cè)可再生能源的產(chǎn)量變化。通過分析太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的天氣數(shù)據(jù)，集控系統(tǒng)可以提前預(yù)測(cè)產(chǎn)量波動(dòng)，從而調(diào)整火力發(fā)電廠的產(chǎn)能，使其能夠更精準(zhǔn)地滿足電力市場(chǎng)的需求。最后，集控系統(tǒng)還可以通過協(xié)同調(diào)度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)可再生能源和火力發(fā)電的最優(yōu)組合。通過考慮電力市場(chǎng)價(jià)格、可再生能源產(chǎn)能、燃料成本等因素，集控系統(tǒng)可以制定最優(yōu)的能源調(diào)度方案。這不僅有助于最大程度地利用可再生能源，還能夠降低運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（2）能源優(yōu)化調(diào)度算法的應(yīng)用。應(yīng)用能源優(yōu)化調(diào)度算法能夠基于電力市場(chǎng)需求、能源供應(yīng)情況和成本因素，制定最優(yōu)的能源調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和經(jīng)濟(jì)性。首先，能源優(yōu)化調(diào)度算法可以兼顧不同能源之間的互補(bǔ)性和特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的能源整合。通過分析太陽(yáng)能、風(fēng)能、火力發(fā)電等多種能源的產(chǎn)能和成本，算法可以確定在不同時(shí)間段內(nèi)應(yīng)該如何分配能源產(chǎn)能，以實(shí)現(xiàn)最大程度的能源利用效率。其次，算法可以結(jié)合電力市場(chǎng)價(jià)格和需求預(yù)測(cè)，制定最優(yōu)的能源調(diào)度方案。在電力需求高峰期，系統(tǒng)可以優(yōu)先使用成本較低的可再生能源，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。而在電力需求相對(duì)較低的時(shí)候，系統(tǒng)可以適當(dāng)降低可再生能源產(chǎn)能，轉(zhuǎn)而使用成本較高但保障穩(wěn)定供電的火力發(fā)電。最后，能源優(yōu)化調(diào)度算法還可以根據(jù)燃料成本和環(huán)境要求，制定可持續(xù)的能源調(diào)度策略。當(dāng)火力發(fā)電的燃料成本較高或排放標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格時(shí)，系統(tǒng)可以優(yōu)先選擇可再生能源，以降低成本和減少對(duì)環(huán)境影響。

3.3 智能化控制與自動(dòng)化技術(shù)

（1）自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用。在集控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型策略中，智能化控制和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提升火力發(fā)電廠的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)更精確的運(yùn)行控制和更高效的生產(chǎn)管理。首先，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠內(nèi)部的智能化運(yùn)行控制。例如，自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)和策略，自動(dòng)調(diào)整設(shè)備的工作模式。這使得火力發(fā)電廠能夠更準(zhǔn)確地響應(yīng)電力市場(chǎng)的需求變化，提高電力的穩(wěn)定性和可靠性。其次，自動(dòng)化技術(shù)還可以應(yīng)用于設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。通過建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)維人員可以隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的故障診斷和處理。這不僅減少了人工巡檢的工作量，還能夠更快速地響應(yīng)突發(fā)事件，降低停機(jī)時(shí)間。最后，自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的部分或全面自動(dòng)化運(yùn)行。通過引入自動(dòng)化控制系統(tǒng)，火力發(fā)電廠可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)開關(guān)、調(diào)整產(chǎn)能、故障處理等功能，減少人工干預(yù)，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性和一致性。

（2）基于人工智能的集控決策支持。人工智能技術(shù)能夠利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，為火力發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)管理提供智能化的決策支持，優(yōu)化運(yùn)行策略。首先，人工智能可以應(yīng)用于電力市場(chǎng)預(yù)測(cè)。通過分析歷史數(shù)據(jù)、天氣情況、電力需求等因素，人工智能可以預(yù)測(cè)電力市場(chǎng)價(jià)格和需求趨勢(shì)。這使得火力發(fā)電廠可以根據(jù)市場(chǎng)情況調(diào)整產(chǎn)能，以獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。其次，人工智能還可以優(yōu)化設(shè)備調(diào)度和運(yùn)行策略，通過建立模型和算法，人工智能可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和市場(chǎng)信息，制定最優(yōu)的設(shè)備調(diào)度計(jì)劃。這有助于降低運(yùn)營(yíng)成本，提高發(fā)電效率。最后，基于人工智能的集控決策支持還可以用于故障診斷和預(yù)防，人工智能可以分析設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，識(shí)別潛在的故障模式，并提前發(fā)出預(yù)警。這有助于運(yùn)維人員及時(shí)采取措施，避免嚴(yán)重故障的發(fā)生，提高設(shè)備的可用性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，綠色能源晉級(jí)下的火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是必然趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。通過實(shí)施數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能運(yùn)行管理、跨能源整合與調(diào)度優(yōu)化，以及智能化控制與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，火力發(fā)電廠可以更好地適應(yīng)綠色能源晉級(jí)的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、環(huán)保的能源生產(chǎn)。這不僅將為火力發(fā)電廠帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，還將為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。未來，期待在火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型策略的實(shí)施中，能夠持續(xù)深化研究，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，為綠色能源晉級(jí)下的能源轉(zhuǎn)型探索出更多的解決方案。