火力發電廠低碳電力生產及自動控制研究

趙凱

摘 要：火力發電廠在電能生產方面具有不可替代的重要作用，但由于實際生產中以煤炭作為主要燃料，加之各個生產環節的控制不到位，從而使得碳排放量比較大，與低碳環保的生產要求不符。為有效解決這一問題，火力發電廠應當明確低碳生產目標，對自動控制技術及系統進行合理運用，提高控制效果，降低碳排放量。基于此點，文章從火力發電廠低碳電力生產的重要意義分析入手，論述了火力發電廠低碳電力生產及自動控制。

關鍵詞：火力發電廠;低碳電力生產;自動控制

1火力發電廠低碳電力生產的重要意義

在我國，火力發電廠（以下簡稱火電廠）是生產電能的重要場所之一，由于火力發電以煤炭作為主要燃料，從而使得電力生產過程中，二氧化碳的排放量相對較大，由此對大氣環境造成了一定的污染和破壞。為在保證火電廠正常產能的基礎上，降低二氧化碳的總體排放量，火電廠應當進行低碳電力生產。通過低碳電力生產，一方面能夠逐步減少二氧化碳的排放，減輕對大氣環境的影響程度，緩解溫室效應。另一方面能夠使火電廠獲得更多的經濟效益，有助于促進火力發電事業的發展。可見，火電廠進行低碳電力生產具有重要的現實意義。

2火電廠低碳電力生產中的自動控制

2.1自動控制的具體應用

火電廠低碳電力生產目標的實現，離不開自動控制技術及相關控制系統的應用，通過自動控制能夠保證電力生產過程的高效性、安全性和穩定性，由此可使各個生產環節中的碳排放量隨之減少。

2.1.1在鍋爐燃燒系統中的應用

鍋爐是火電廠不可或缺的重要生產設備之一。為實現電力生產過程高效率、高利潤、低排放的目標，應當使用最少的燃料，完成最大的電能輸出。鍋爐的主要作用是使煤炭等燃料燃燒后產生的化學能轉化為熱能，據此對水進行加熱，生成蒸汽，驅動汽輪機做功。在實際生產中，煤炭的質量、負荷變化等因素，都會對火電廠鍋爐的運行造成影響，同時，由于受到燃燒率的制約，使得很難對鍋爐的燃燒過程進行精確地測量。為實現對鍋爐燃燒的有效控制，可以對自動控制進行合理運用，并在自動控制中，引入智能控制技術，利用專家系統，以相關數據為依托進行正向推理，據此來判斷知識庫的規則，從而實現鍋爐燃燒的自動控制。通過對鍋爐進行自動控制后，能夠使鍋爐的燃燒效果達到預期中的目標，減少了煤炭等燃料的消耗量，不但節省了生產成本，而且還降低了碳排放量。以某火電廠為例，該火電廠根據鍋爐的實際運行情況，對現有的計算機控制系統進行優化改進，引入PID控制器^[1]，對鍋爐的燃燒過程進行控制，實現了低碳的生產目標。

2.1.2在制粉系統中的應用

燃煤制粉系統的與運行情況與機組的安全、穩定、可靠運行密切相關，由于制粉系統的工作環境較為惡劣，加之系統本身的結構比較復雜，從而使得該系統的運行能耗相對較高，這與火電廠節能減排的生產目標嚴重不符。為有效解決這一問題，可對制粉系統進行自動控制，從而使該系統始終保持最佳的工況，降低制粉單耗及電耗。火電廠可在制粉系統的自動控制中，對智能化控制技術進行合理運用，通過對現場運行數據的實時采集，利用模糊神經網絡^[2]，對磨煤機、排粉機的電流模型進行構建，以此來實現對制粉系統運行過程的自動控制。

2.1.3在再熱汽溫控制中的應用

火電廠進行電力生產的過程中，如果再熱蒸汽的溫度低于預先設定好的數值時，那么會對機組的熱循環效率造成不利影響，進而導致機組的運行安全性下降，碳排放量會隨之增加。由于再熱汽溫控制本身所具備的特點，從而增大了控制難度，常規的控制方法很難達到預期中的控制效果。因慣性較大，加之實時變化性強，使得再熱汽溫在一定負荷下的參數變化情況非常明顯，并且還容易受到各種外界因素的干擾。通過常規的PID控制器對再熱汽溫進行控制時，控制器自身無法對相關的參數進行自動調整，所以無法滿足實時控制要求。針對這一情況，可以引入模糊控制理論^[3]，設計開發一款具備自動調節功能的控制系統。模糊控制在控制策略的實現方面更加便捷，并且不會對控制對象產生過多的依賴。同時，模糊控制還具有非線性的特征，當控制對象本身比較復雜時，能夠提高控制效果。不僅如此，當負荷一定時，模糊控制器能夠在非常短的時間內，對干擾進行消除，并且對負荷擾動具有較強的魯棒性，從而為再熱汽溫的控制提供有利條件。火電廠在實際生產過程中，若是只用模糊控制來控制再熱汽溫，也很難達到實時控制的需要，故此可將模糊控制與PID結合到一起，這樣便可以達到實時控制的效果，以此來降低電力生產的碳排放量。

2.2自動控制的應用效果

在火電廠低碳電力生產過程中，自動控制的應用效果主要體現在如下幾個方面：一是能夠實現生產環節的自動檢測。通過對設備運行參數的自動檢測，可以使設備始終保持穩定、可靠的運行狀態，從而提高生產能效，降低能耗及碳排放量。當自動檢測到某個參數異常時，自動控制系統會發出提示，可避免故障問題的發生。二是能夠實現對生產過程的自動保護^[4]。設備運行時，不可避免地會出現故障，如果因故障停機，則會影響電能供應，可能會引起停電。而自動控制所具備的保護功能，可以避免該情況的發生。三是能夠實現順序控制。自動控制以火電廠的生產實際為依托，可以按照預先設定好的程序運行，對生產設備進行自動控制。因控制系統中的子系統均為獨立，所以不會相互干擾，能夠實現順序控制。

3結論

綜上所述，火電廠應當以低碳電力生產作為主要目標，在生產過程中，引入自動控制技術及相關系統，對關鍵生產環節和設備進行自動化控制，提高設備的運行效率，在降低能耗的基礎上，減少碳排放量，減輕對大氣環境的污染和破壞，實現火力發電的可持續發展。

參考文獻

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