黃其勵(lì)

(國(guó)家電網(wǎng)有限公司，北京 西城 100031)

0 引言

2017年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量17.8億 kW，火電裝機(jī)容量11.604億 kW,占總裝機(jī)容量的62.1%，其中燃煤發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量占火電裝機(jī)容量的近90%。全口徑發(fā)電量6.42萬億 kW·h，其中火力發(fā)電量約占76.1%；1 000 MW超超臨界發(fā)電機(jī)組已達(dá)94臺(tái)，居世界首位。供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為309 g/(kW·h)，比2010年的334 g/(kW·h)降低25 g/(kW·h)?？稍偕茉窗l(fā)電裝機(jī)容量6.35億 kW，占總裝機(jī)容量的35.68%，加上核電、生物質(zhì)發(fā)電，非化石能源發(fā)電裝機(jī)容量約占38.49%，其中水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)容量居世界首位。

能源轉(zhuǎn)型伴隨人類進(jìn)步的階梯，人類社會(huì)經(jīng)歷了薪柴時(shí)代、煤炭時(shí)代、石油時(shí)代和電力時(shí)代，能源類型成為社會(huì)跨時(shí)代的標(biāo)志。一切種類的能源均可高效地轉(zhuǎn)化成電力，而電力又可清潔地轉(zhuǎn)換成任何形式能源。電力促進(jìn)全社會(huì)現(xiàn)代化，一次能源電力化，二次能源電氣化是現(xiàn)階段能源轉(zhuǎn)型的典型特征，電力已成為能源轉(zhuǎn)型的核心力量，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)新時(shí)代高質(zhì)量發(fā)展的動(dòng)力之源。

現(xiàn)階段，我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)能源是清潔、高效、低碳利用的化石能源，主力能源是低成本、高比例的可再生能源，健康發(fā)展的智能電網(wǎng)是能源轉(zhuǎn)型的重要臍帶，綜合能源系統(tǒng)是能源轉(zhuǎn)型的新生力量，全社會(huì)科學(xué)用能、節(jié)能減排和全面素質(zhì)提高是能源轉(zhuǎn)型的第一推動(dòng)力。

化石能源的綠色低碳利用是能源轉(zhuǎn)型的主要目的[1]。煤炭是能源大家庭的長(zhǎng)子和功臣，在能源轉(zhuǎn)型期，煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)地位不變，燃煤發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)功能不變，煤炭在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的關(guān)鍵作用不變，燃煤發(fā)電在全社會(huì)節(jié)能減排中的領(lǐng)銜作用不變。在新時(shí)代，賦予燃煤發(fā)電更新的使命，即更高效、更靈活、更清潔、更低碳、更循環(huán)(經(jīng)濟(jì))和更智慧。

1 更高效的燃煤發(fā)電技術(shù)

1949年以來，我國(guó)電力工業(yè)持續(xù)高速增長(zhǎng)，火電機(jī)組裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量70%左右，年平均增長(zhǎng)10.4%(圖1)。伴隨電力工業(yè)的高速發(fā)展，燃煤機(jī)組供電煤耗大幅下降(圖2)，2018年全國(guó)平均供電煤耗為309 g/(kW·h)，僅為1949年的27%。

圖1 我國(guó)電力裝機(jī)容量變化趨勢(shì)Fig.1 Change trend of electric power installationcapacity in China

圖2 我國(guó)燃煤發(fā)電供電煤耗變化趨勢(shì)Fig.2 Change trend of coal consumption in coal-fired power supply in China

為了實(shí)現(xiàn)火電節(jié)能減排目標(biāo)，“十三五”期間火電機(jī)組“超低排放”改造約4.2億 kW，火電靈活性改造2.15億 kW(其中：熱電機(jī)組約1.33億 kW，純凝機(jī)組約0.82億 kW)，節(jié)能改造約3.4億 kW。改造后，我國(guó)1 000 MW超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)供電效率為45.37%。

通過理論研究和工程實(shí)踐，我國(guó)創(chuàng)新發(fā)展了燃煤發(fā)電節(jié)能技術(shù)，例如：

(1) 提高蒸汽參數(shù)，提高循環(huán)效率。將主蒸汽壓力/主蒸汽溫度/一次再熱蒸汽溫度/二次再熱蒸汽溫度參數(shù)由31 MPa/600 ℃/610 ℃/610 ℃提高為35 MPa/700 ℃/720 ℃/720 ℃，可以降低煤耗15 g/(kW·h)以上[2]。

(2) 凝汽器冷端優(yōu)化，平均降低背壓2～5 kPa，降低煤耗2～4 g/(kW·h)[3]。

(3) 空氣分級(jí)預(yù)熱降低燃燒損失，預(yù)熱空氣風(fēng)溫提高60 ℃，鍋爐效率提高1.5%～3%，降低煤耗5～10 g/(kW·h)。

(4) 輔機(jī)變頻改造，降低廠用電50%左右。

(5) 汽機(jī)通流部分改造，降低汽機(jī)本體損失，汽輪機(jī)效率提高2%以上，降低煤耗5 g/(kW·h)以上。

(6) 回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化，提高熱效率0.4%左右，降低煤耗1 g/(kW·h)以上。

(7)汽機(jī)高低位布置，減少管道損失，降低煤耗2～3 g/(kW·h)[2]。

(8) 空氣預(yù)熱器改造，降低漏風(fēng)率至5%以下，平均降低煤耗1 g/(kW·h)左右。

綏中電廠800 MW燃煤機(jī)組全面改造后，出力提高到880～900 MW，供電煤耗下降40 g/(kW·h)，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤32.8萬 t。華潤(rùn)徐州銅山電廠5號(hào)機(jī)組參照上海外高橋第三發(fā)電廠進(jìn)行7項(xiàng)技術(shù)改造，供電煤耗由288 g/(kW·h)降到280 g/(kW·h)。我國(guó)現(xiàn)有300 MW及以上的亞臨界機(jī)組3.57億 kW，約占煤電裝機(jī)的36.4%，如對(duì)其實(shí)施提高蒸汽溫度的改造，可以實(shí)現(xiàn)投入少、節(jié)能減排見效快的效果。

2 更靈活/更柔性的燃煤發(fā)電技術(shù)

發(fā)電電源的結(jié)構(gòu)問題是必須要十分重視的問題，即要重視帶基本負(fù)荷、尖峰負(fù)荷機(jī)組的比例。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在總的電源裝機(jī)中，帶尖峰負(fù)荷的靈活電源比例多在10%以上，而我國(guó)水電、抽水蓄能和燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源占比很低，全國(guó)約6%，“三北”地區(qū)僅為3%左右，加上北方地區(qū)熱電機(jī)組占比大，超過50%(圖3)，“以熱定電”的傳統(tǒng)運(yùn)行方式降低了供暖期的調(diào)峰能力。因此，為實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，為可再生能源的大發(fā)展保駕護(hù)航，在儲(chǔ)能技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用之前，必須對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造。

圖3 2016年我國(guó)電力裝機(jī)情況Fig.3 Installed electric power in China in 2016

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見中指出：

(1) 加快電源側(cè)調(diào)節(jié)能力提升工程。

1) 實(shí)施火電靈活性提升工程。“十三五”期間力爭(zhēng)完成2.2億 kW火電機(jī)組靈活性改造，提升調(diào)節(jié)能力0.46億 kW。凝氣機(jī)組和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組改造后機(jī)組最小出力分別為30%～40%和40%～50%，不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷為20%～30%。

2) 推進(jìn)各類靈活電源改造。到2020年，抽水蓄能機(jī)組裝機(jī)達(dá)0.40億 kW，其中“三北”地區(qū)0.14億 kW；新增調(diào)峰燃?xì)獍l(fā)電500萬 kW、太陽能熱發(fā)電500萬 kW。

3) 推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用。建設(shè)一批10 MW以上集中式新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，在“三北”地區(qū)部署5個(gè)100 MW級(jí)化學(xué)儲(chǔ)能電站示范工程。

(2) 提升電力用戶側(cè)的靈活性，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的“虛擬調(diào)峰”。

1) 發(fā)展各類靈活性用電負(fù)荷，實(shí)施電能替代。到2020年，電能替代4 500億 kW·h，二次能源中電能比重達(dá)27%。

2) 提高電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車充放電的雙向應(yīng)用。

2.1 火力發(fā)電靈活性運(yùn)行

火電機(jī)組的靈活性運(yùn)行，是指通過先進(jìn)的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的快速、深度變負(fù)荷控制[4-5]。在儲(chǔ)能技術(shù)沒有革命性突破的背景下，火電機(jī)組要由基荷機(jī)組提升為靈活互補(bǔ)電源，不斷提升其運(yùn)行能力的彈性和全負(fù)荷運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。圖4所示為我國(guó)火電機(jī)組對(duì)電力工業(yè)的貢獻(xiàn)。對(duì)“三北”地區(qū)火電機(jī)組進(jìn)行深度改造，可獲得1億 kW以上的調(diào)峰能力，通過政策引導(dǎo)，如實(shí)施電力市場(chǎng)輔助服務(wù)政策，可進(jìn)一步釋放火電機(jī)組調(diào)峰潛力。

圖4 新時(shí)期賦予燃煤機(jī)組的新角色Fig.4 New role of coal-fired units in the new period

以我國(guó)西北地區(qū)為例，通過提高西北地區(qū)燃煤發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)能力，使機(jī)組最小技術(shù)出力由60%分別降至50%、40%、30%和20%，與西北地區(qū)省內(nèi)消納風(fēng)電、太陽能發(fā)電的模式相比，可分別提高西北風(fēng)電消納76億、145億、197億和239億 kW·h，提高太陽能發(fā)電消納35億、64億、84億和102億 kW·h，如圖5所示，可以看出火電機(jī)組靈活性運(yùn)行具有很高的能源清潔轉(zhuǎn)型效益。

圖5 降低燃煤發(fā)電機(jī)組最小出力對(duì)消納風(fēng)電和太陽能的影響Fig.5 Reducing the minimum output of coal-fired generator units on wind and solar energy absorption

我國(guó)有近10億 kW的燃煤發(fā)電機(jī)組，提升其靈活性的潛力高、改造成本低。在未來電力市場(chǎng)中，燃煤發(fā)電既是發(fā)電電源的奠基石，又是靈活電源的主力軍，其靈活性將在調(diào)峰市場(chǎng)中占優(yōu)勢(shì)，圖6為我國(guó)和其他國(guó)家燃煤發(fā)電機(jī)組調(diào)峰能力的比較。然而，燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)性因深度調(diào)峰而受影響，除自身加強(qiáng)技術(shù)改造和運(yùn)行管理，提高機(jī)組在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性外，還需要電力市場(chǎng)輔助服務(wù)政策予以補(bǔ)償。

圖6 燃煤發(fā)電機(jī)組調(diào)峰能力比較Fig.6 Comparison of peak-regulating capacity of coal-fired power units

目前，電力系統(tǒng)主要缺少深度調(diào)峰能力。未來，隨著風(fēng)電和光伏發(fā)電占比的增加，快速爬坡和快速啟停的重要性將凸顯，要求燃煤發(fā)電向電力系統(tǒng)提供各種深度的靈活調(diào)節(jié)能力，如圖7所示。

圖7 風(fēng)電和光伏發(fā)電占比增加對(duì)燃煤發(fā)電靈活調(diào)節(jié)提出的要求Fig.7 Requirements for flexible regulation of coal-fired power generation by increasing proportion of wind and photovoltaic power generation

2.2 燃煤發(fā)電發(fā)電靈活性改造

《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016—2020年)》提出：到2020年，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和常規(guī)燃煤發(fā)電靈活性改造規(guī)模分別達(dá)到1.33億 kW和0.86億 kW左右(中南部地區(qū)450萬 kW)，占全國(guó)燃煤發(fā)電總裝機(jī)容量的20%，燃煤發(fā)電靈活性改造是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)最優(yōu)、潛力最大的方案。燃煤發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)靈活性改造的目的是：

(1) 提高變負(fù)荷能力，滿足用電負(fù)荷和風(fēng)電、光伏發(fā)電出力變化的需求。

(2) 提高一次調(diào)頻能力，快速升降負(fù)荷，滿足電網(wǎng)頻率的要求。

燃煤發(fā)電機(jī)組發(fā)電靈活性改造要因地制宜、因功能制宜，提高機(jī)組在電力系統(tǒng)的多種靈活性，加強(qiáng)在電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)、相應(yīng)的硬件改造、升級(jí)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，使機(jī)組負(fù)荷能滿足電網(wǎng)調(diào)度需要，即滿足用電負(fù)荷的變化。改造的主要措施有：1)汽輪機(jī)動(dòng)靜間隙調(diào)整；2)主汽閥調(diào)節(jié)；3)高壓加熱器抽汽調(diào)節(jié)；4)增加儲(chǔ)熱罐，調(diào)節(jié)儲(chǔ)/放熱量；5)凝結(jié)水調(diào)節(jié)；6)供熱機(jī)組改造，實(shí)現(xiàn)“熱電解耦”；7)調(diào)節(jié)系統(tǒng)升級(jí)；8)電能多元化利用。

在完成上述改造基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組發(fā)電靈活性還需要相應(yīng)配套政策來保證和支撐。近期，由不參與調(diào)峰的機(jī)組(核電、可再生能源發(fā)電等)對(duì)參與調(diào)峰機(jī)組予以補(bǔ)償；中期，實(shí)施電力市場(chǎng)，用電價(jià)杠桿，使發(fā)電資源主動(dòng)適應(yīng)用電負(fù)荷，積極參加電網(wǎng)調(diào)峰。

2.3 熱電聯(lián)產(chǎn)與提效節(jié)能

圖8為我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量的發(fā)展情況，表1為熱電聯(lián)產(chǎn)與常規(guī)供熱鍋爐的煤耗對(duì)比。

圖8 我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)近年來的發(fā)展情況Fig.8 Development of cogeneration in China in recent years

Table 1 Comparison of coal consumption for heat supply in thermal power units kg/kJ

2017年，熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量5.5億 kW，占火電裝機(jī)容量的50%，實(shí)現(xiàn)采暖供熱14億 GJ。相比于熱水鍋爐，熱電聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)同樣熱能，年節(jié)約標(biāo)煤0.28億 t；熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組實(shí)現(xiàn)工業(yè)供汽7億 GJ/a，比蒸汽鍋爐可年節(jié)約標(biāo)煤0.119億 t；二者累計(jì)年總節(jié)約標(biāo)煤近0.4億 t，對(duì)發(fā)電煤耗貢獻(xiàn)達(dá)9.1 g/(kW·h)。

熱電聯(lián)產(chǎn)的存量機(jī)組供熱節(jié)能潛力大，如現(xiàn)有供熱機(jī)組全部采用節(jié)能技術(shù)改造，可節(jié)標(biāo)煤0.175億 t，相當(dāng)于降低供電煤耗4 g/(kW·h)。供熱增量發(fā)展空間很大，全國(guó)供暖面積236億 m2(城鎮(zhèn)供暖141億 m2)，其中集中供暖70億 m2，熱電聯(lián)產(chǎn)供35億 m2。如改造集中供暖10億 m2，可節(jié)煤0.12億 t；替代部分工業(yè)供汽2億 GJ，可節(jié)煤400萬 t。

圖9 用汽機(jī)大旁路實(shí)施熱電解耦原理圖Fig.9 Principle diagram of thermoelectric decoupling by large bypass of steam turbine

圖10 電鍋爐用棄風(fēng)電實(shí)施供熱的熱電解耦框圖Fig.10 Thermoelectric decoupling diagram of electric boiler using abandoned wind power for heat supply

2.4 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的靈活性改造

新能源電量不能全額消納帶來?xiàng)夛L(fēng)、棄光問題，火電機(jī)組調(diào)峰責(zé)任重大。而占50%裝機(jī)容量的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組以熱定電運(yùn)行，調(diào)峰能力很小。如按如圖9所示的大旁路熱電解耦改造的技術(shù)路線，可實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組全負(fù)荷調(diào)峰。若全面推廣，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約標(biāo)煤0.4億 t以上，相比于現(xiàn)有的電鍋爐等技術(shù)，大幅降低煤耗。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活性改造主要措施有：

(1) 電鍋爐技術(shù)?！叭龡墶彪娂訜峁嶝?fù)荷，如圖10所示。

(2) 大旁路解耦。熱電機(jī)組全負(fù)荷調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)深度節(jié)能。

(3) 冬夏兩種運(yùn)行方式。

(4) 熱泵技術(shù)。

(5) 提高排氣背壓，循環(huán)水供熱[6-7]。

3 更清潔/更低碳的燃煤發(fā)電技術(shù)

大氣層能讓太陽短波輻射到地面，但地表受熱后向外放出的大量長(zhǎng)波被大氣層吸收，形成“溫室效應(yīng)”。其作用是保持大氣層溫度，使萬物生存；但是強(qiáng)的溫室效應(yīng)會(huì)使地球變暖——?dú)夂虍惓?、冰川退縮、海平面升高、病蟲害增加、土地沙漠化和島國(guó)消失等。美國(guó)環(huán)保署認(rèn)定，CO2是空氣污染物，危害公眾健康和人類福祉。除CO2外，其他可產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體還有H2O、N2O、CH4、O3和氟利昂等。

我國(guó)1990年、2012年CO2排放分別占全球CO2排放總量的11%、26%，此期間CO2的增量中，我國(guó)占66%，來源于化石能源燃燒的貢獻(xiàn)占80%。我國(guó)人均CO2年排放量為6 t，東部一些城市已達(dá)10 t，超過歐州國(guó)家、日本等(6～9 t)，而且還將走高。

化石燃料對(duì)溫室氣體排放的貢獻(xiàn)由大到小依次為煤炭、石油和天然氣，以折算為1 t 標(biāo)準(zhǔn)煤來比較，煤炭、石油、天然氣的CO2排放強(qiáng)度依次為2.66、2.02和1.47。

燃煤鍋爐靈活耦合生物質(zhì)混燒技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低碳的目的[8]。生物質(zhì)為低碳燃料，含硫和含氮量均較低，燃燒后SO2、NOx、 CO2排放量比煤炭小得多，還可以解決農(nóng)民散燒廢棄秸稈的污染問題。可根據(jù)收購(gòu)生物質(zhì)燃料量的多少靈活配比混燒比例。我國(guó)生物質(zhì)年可利用量約為10億 t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中可能源利用量約為4.6億 t標(biāo)準(zhǔn)煤，但現(xiàn)在僅實(shí)際利用了0.35億 t標(biāo)準(zhǔn)煤，還有較大的潛力可以挖掘。

燃煤混燒生物質(zhì)技術(shù)路線分為直接摻燒生物質(zhì)和生物質(zhì)氣化后燃燒兩大類。大型鍋爐靈活混燒各種比例生物質(zhì)的混燒技術(shù)，技術(shù)成熟、可靠、安全，國(guó)際上已得到廣泛應(yīng)用。直接摻燒方案，可在電廠內(nèi)或近處建設(shè)燃料預(yù)處理車間進(jìn)行烘焙和研磨，通過管道輸送到鍋爐附近，再通過管道系統(tǒng)均勻分配到輸送煤粉管道。該方案的生物質(zhì)燃料預(yù)處理比較獨(dú)立，生物質(zhì)耦合度比較高(可達(dá)熱值比例40%)，電廠的改造工作量較小，便于項(xiàng)目投資、建設(shè)和運(yùn)行管理。

我國(guó)能源實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的措施主要有：

(1) 思想重視。履行國(guó)際責(zé)任，承擔(dān)“共同但有區(qū)別的責(zé)任”；實(shí)施節(jié)能國(guó)策、能源轉(zhuǎn)型，提高全社會(huì)的用能效率。

(2) 行業(yè)節(jié)能。減少碳排放的重點(diǎn)是散燒煤、自備電廠、農(nóng)村能源和四大耗能行業(yè)，抓好余熱、余能的有效利用，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用、按質(zhì)利用和能源資源綜合利用。

(3) 多元用能。抓好終端用能的節(jié)能，改變單一的供電模式，因地制宜發(fā)展清潔電能供應(yīng)多種能源的靈活、綜合供能系統(tǒng)。

(4) 廠用電靈活?？衫蔑L(fēng)電或太陽能發(fā)電供燃煤發(fā)電廠的廠用電，實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電與風(fēng)電、光電耦合、協(xié)調(diào)，共同發(fā)展。

(5) 燃料靈活。靈活比例摻燒生物質(zhì)、生活垃圾、城市淤泥以及工廠固廢等，提高發(fā)電燃料的靈活性，實(shí)現(xiàn)與城市協(xié)同清潔發(fā)展。

(6) 大力發(fā)展可再生能源，加快能源轉(zhuǎn)型。

(7) 積極發(fā)展輸、配、用電新技術(shù)和智能電網(wǎng)，降低電網(wǎng)線損。

(8) 研發(fā)、創(chuàng)新和發(fā)展碳捕獲、利用與封存(carbon capture,utilization and storage，CCUS)技術(shù)[9]。

4 更“循環(huán)”的燃煤發(fā)電技術(shù)

循環(huán)經(jīng)濟(jì)以資源節(jié)約和反復(fù)利用為特征，力求有效利用能源資源、減少環(huán)境污染、維護(hù)生態(tài)平衡，是燃煤發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。循環(huán)經(jīng)濟(jì)“三R”原則：減量化(reduce)、再利用(reuse)和再循環(huán)(recycle)。

燃煤發(fā)電擁有的資源—煤炭、淡水、灰渣、脫硫原料、余熱和大量的設(shè)備等，社會(huì)可利用的資源—渣灰、排水、“廢熱”、排氣以及各類設(shè)備等。遵循“廢物都是沒有被認(rèn)識(shí)和可利用的寶貝” 的思想，可以“因地制宜”地探討燃煤發(fā)電和全社會(huì)一體化的途徑，使雙方的資源互補(bǔ)、優(yōu)化、智能使用，如：能源資源梯級(jí)利用、余熱利用、脫硫石膏改造鹽堿地、提高循環(huán)倍率、褐煤提水等。可以探討的技術(shù)還有可持續(xù)發(fā)展的脫硫技術(shù)、城市廢渣垃圾混燒技術(shù)以及CO2的資源化利用等。

5 更智慧的燃煤發(fā)電技術(shù)

信息技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)了電力系統(tǒng)智能化進(jìn)程，使之進(jìn)入到智能電網(wǎng)和智慧電廠發(fā)展階段。智慧電廠可以看做是發(fā)電與信息深度融合的產(chǎn)物，由信息化、數(shù)字化、智能化等技術(shù)支撐，具有感知能力(獲取外部信息的能力)、記憶和思維能力(存儲(chǔ)信息并有思維產(chǎn)生知識(shí))、學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力(學(xué)習(xí)并運(yùn)用知識(shí))三類特點(diǎn)[10-11]。

發(fā)展智慧電廠的雙翼為：(1)火電廠軟、硬件水平的持續(xù)提升，包括設(shè)備技術(shù)水平和分散控制系統(tǒng)(distributed control system，DCS)/廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(supervisory information system in plant level，SIS)/廠級(jí)管理信息系統(tǒng)(management information system, MIS)和企業(yè)資源計(jì)劃(enterprise resource planning，ERP)等；(2)物聯(lián)網(wǎng)、云技算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通信和人工智能等現(xiàn)代化的信息技術(shù)。

建設(shè)智慧電廠(系統(tǒng))的目的是建設(shè)現(xiàn)代能源/電力系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)有：

(1) 生產(chǎn)過程的自主優(yōu)化(大數(shù)據(jù)、各類感應(yīng)器和數(shù)據(jù)采集技術(shù))，可使系統(tǒng)運(yùn)行適用不斷變化的目標(biāo)和條件，在線、動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)等。

(2) 管理流程的透明量化，決策層在高層，而實(shí)施者多在底層。透明量化可把高層和底層距離縮小，扁平化管理。

(3) 區(qū)域生產(chǎn)的整體優(yōu)化(萬物互聯(lián))，凡在大于2的整體中，必有優(yōu)、次之分。能自動(dòng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置資源(如機(jī)組和設(shè)備的合理組合)，使整體效益、效率最大化。

建設(shè)智慧電廠是只有起點(diǎn)沒有終點(diǎn)的學(xué)習(xí)、實(shí)踐、再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐的不斷深化和升華的過程?？梢钥偨Y(jié)已經(jīng)實(shí)施智慧電廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從局部系統(tǒng)向全部系統(tǒng)、由智慧電廠1.0，不斷向智慧電廠2.0、3.0版邁進(jìn)。智慧電廠是燃煤發(fā)電廠在新時(shí)代實(shí)現(xiàn)“脫胎換骨”、“再造金身”的最佳途徑。

6 結(jié)論

(1) 燃煤發(fā)電在新時(shí)代大有可為。

(2) 重視能效、能級(jí)分析，注重不同負(fù)荷下的科學(xué)管理。

(3) 重視部分負(fù)荷下的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和碳排放特性。

(4) 重視以多種目的為目標(biāo)的燃煤機(jī)組靈活性改造。

(5) 重視多種能源協(xié)調(diào)、耦合發(fā)展，探討和試點(diǎn)燃煤發(fā)電與可再生能源的有機(jī)耦合，實(shí)現(xiàn)低碳排放、能源轉(zhuǎn)型。