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这些技术的推广应用,可实现基于精确模型的单个热力部件性能优化,单个燃烧器燃料量和风量优化分配,以及炉内三维温度场优化分布等,对燃煤锅炉、热力系统的安全、经济和清洁运行将起到更大的作用。
生产管理/机组运行优化
目前我国电力行业生产管理和机组运行水平参差不齐,同样参数的电厂之间,供电煤耗水平可相差十几、甚至几十克每千瓦时,原因比较多。其中两方面比较突出:一方面很多电厂疏于管理,设备维护、故障检修不力,造成很多不必要的浪费。对于生产经营管理,每个电厂差别比较大,但总体来说应该向“外三”等示范电厂看齐。向各个环节要效率,向各个细节要效益,才能减少损失,提高总体经济性。
另一方面由于我国火电机组平均负荷低下,机组年平均负荷率只有60%左右,而机组在设计过程中主要考虑额定负荷工况下的运行效率或经济性,在中、低负荷下运行经济性很差,运行方式往往没有经过系统优化。另外,由于机组的长期运行产生性能老化,机组检修、设备更换等局部改造而导致的系统特性变化,都会影响机组的特性,而运行方式不能进行相应匹配。
在运行优化方面,目前国内比较流行的办法是通过优化试验,对锅炉、汽轮机、冷端系统等进行粗略的优化,都取得了一定的效果,但总体技术水平相对落后,没有从根本上解决问题。随着计算机技术和控制理论不断发展,国内外火电机组优化管理技术逐步投入实际应用,经多年试验、使用、总结和完善,很多技术己经比较成熟,经济效益显著。典型的如上世纪90年代德国发起的BOA研究计划,其优化运行方面的理念和实践都处于世界领先的地位。
丹麦Dong能源公司开发的Turabs火电厂在线性能监测和优化系统代表了火电厂性能分析和诊断系统的国际先进水平。国内中电恒博公司提出的S型滑压运行理念,改进了原有相对粗糙的定-滑-定主蒸汽压力运行方式,可深度挖掘汽轮机低负荷运行经济性,提高机组效率。另外如ABB公司开发的optimax软件、还有美国GE公司开发的EfficiencyMap系统、德国Steag公司开发的Ebsilon系统等都从不同角度实现了系统效率的在线优化。
总体上看,由于国外的运行环境相对简单,开展运行优化工作要相对容易些。而国内大部分燃煤机组参与调峰,负荷、煤质等变化频繁、程度剧烈,开展优化运行难度要更大。然而,恰恰由于我国总体负荷率低下(年平均利用小时数5000左右),运行调整方面的节能空间更多,运行优化的意义更大,希望引起行业更多的重视。
总结
总的来说,要利用协同思想把合适的能源放在合适的地方,在合适的系统中与其他能源有合适的协同,发挥合适的作用(即5个“合适”, IDDD+N原则)。由于能源多元化,转换多元化,终端需求供应一体化,尤其是气候变化的严重性,能源技术(EnergyTechnology,ET)将有一个很大的变化,时间尺度在30~50年左右。且各国都不会一样,中国更有其特殊性,因为无先例可循。除了能源技术进步外,信息技术(InformationTechnology,IT)的深度介入必不可少,因为能源系统是一个庞大的系统工程。ET和IT的融合是必然趋势。中国工业化正处于重工业化“爬坡阶段”,正值新一轮电力建设高潮,现在兴建电厂的技术路线将决定2020年及以后的煤炭利用模式。实现经济社会低碳发展,能源的科学有序使用是前提,而在中国能源的核心问题是煤。能源生产革命最终还是要落实到煤炭的清洁高效发电上来。如果不在煤的清洁高效发电上做文章,其他一切只能是空谈,低碳只是一句口号。
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