李敬德

摘 要：發(fā)電行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)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(chǎng)帶來(lái)了生機(jī)和活力，推動(dòng)電力市場(chǎng)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(lái)，熱電聯(lián)產(chǎn)是能源行業(yè)研究的熱點(diǎn)，文章對(duì)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(dòng)我國(guó)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(duì)先進(jìn)供熱技術(shù)和智慧發(fā)電技術(shù)進(jìn)行探討，評(píng)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(kāi)，通過(guò)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(lái)突破傳統(tǒng)以熱定電的模式。為了避免熱電解耦對(duì)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷的影響，可對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行改造。如將壓縮式熱泵、電鍋爐、儲(chǔ)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(shí)可以通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行條件和參數(shù)的優(yōu)化來(lái)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(lái)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(duì)換轉(zhuǎn)子進(jìn)行改造，改造后實(shí)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(duì)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(duì)多臺(tái)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(guò)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(duì)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(tái)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^(guò)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(guò)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(zhǎng)距離范圍的供熱系統(tǒng)中，長(zhǎng)輸供熱技術(shù)十分關(guān)鍵。熱電聯(lián)產(chǎn)長(zhǎng)輸供熱系統(tǒng)因?yàn)檩斔途嚯x長(zhǎng)，輸送量大，因此需要有效降低輸送能耗。影響長(zhǎng)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(guò)對(duì)長(zhǎng)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(zhǎng)管道使用壽命的基礎(chǔ)上減少管道輸送能耗。另外，長(zhǎng)距離供熱管網(wǎng)的保溫技術(shù)對(duì)減少能耗損失十分重要。選擇導(dǎo)熱系數(shù)低的超級(jí)絕熱材料作為管道材料能夠有效避免空氣對(duì)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(zhǎng)距離供熱管網(wǎng)能耗。氣凝膠材料比普通的絕熱材料價(jià)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(cè)和能耗評(píng)價(jià)方面應(yīng)用越來(lái)越多。利用模型對(duì)供熱能耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，優(yōu)化供熱系統(tǒng)的各項(xiàng)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(jì)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(shí)。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(dòng)學(xué)習(xí)、自動(dòng)適應(yīng)、自動(dòng)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(duì)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(cè)量，通過(guò)對(duì)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(cè)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(cè)技術(shù)，如激光誘導(dǎo)光譜技術(shù)、計(jì)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(cè)技術(shù)等，對(duì)發(fā)電站生產(chǎn)過(guò)程中的變量參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，為調(diào)整運(yùn)行測(cè)量提供支持。

數(shù)據(jù)技術(shù)是對(duì)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(duì)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(cè)評(píng)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(cè)，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(duì)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(jì)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(duì)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析利用。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型是利用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)建立的模型，可以實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算，但是與機(jī)理模型相比計(jì)算誤差較大。因此在建立模型時(shí)可以將機(jī)理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)兩種模型的優(yōu)勢(shì)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(dòng)，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(xiàng)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(duì)熱網(wǎng)供熱負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，同時(shí)建立模型對(duì)電站系統(tǒng)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)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(xiǎn)防控能力，減少不利因素對(duì)發(fā)電生產(chǎn)安全穩(wěn)定造成的干擾。未來(lái)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(shí)在實(shí)現(xiàn)管控目標(biāo)的基礎(chǔ)上降低經(jīng)濟(jì)成本，推動(dòng)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(yǔ)

綜上所述，新能源市場(chǎng)中，熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目越來(lái)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(lái)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(dòng)能源企業(yè)加快完成轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快走上高質(zhì)量發(fā)展道路。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬超.智能化供熱網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與應(yīng)用分析[J].數(shù)字通信世界，2019（7）：98.

[2]魏海姣.鹿院衛(wèi).張燦燦.等.燃煤機(jī)組靈活性調(diào)節(jié)技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].華電技術(shù)，2020，42（4）：57-63.

[3]顧志祥.孫思宇.孔飛.等.燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化綜述[J].華電技術(shù)，2019，41（3）：8-13.

1038501186252