先進供熱與智慧發電技術現狀及發展方向探討

李敬德

摘 要：發電行業的發展離不開科技的更迭，在人工智能技術的支持下發電行業正在向著智慧發電的方向邁進。新能源技術和應用給電力市場帶來了生機和活力，推動電力市場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展。近年來，熱電聯產是能源行業研究的熱點，文章對供熱技術和智慧發電技術進行分析，探討先進供熱技術和智慧發電技術的發展方向，推動我國能源產業健康蓬勃發展。

關鍵詞：發電技術;智慧發電;供熱技術;發展

1引言

很多城市的熱電結構存在失調的情況，先進供熱技術可以滿足用戶多元化需求，而智慧發電技術可以提高發電負荷調節靈活性，因此為熱電聯產技術應用提供了有力條件。從熱電聯產的思路出發，對先進供熱技術和智慧發電技術進行探討，評述技術發展潛力，為業內人士提供參考。

2先進供熱技術

先進供熱技術主要圍繞智慧熱網展開，通過采用熱電解耦措施提升熱電聯產機組運行的靈活性，提高熱力系統性能。

典型的熱電解耦技術是采用增加電鍋爐、相變蓄熱裝置來突破傳統以熱定電的模式。為了避免熱電解耦對機組運行負荷的影響，可對機組設備進行改造。如將壓縮式熱泵、電鍋爐、儲熱裝置、低壓缸裝置進行改造可降低機組最低電負荷，提升最大熱電比。因此在采用熱電解耦技術時可以通過對設備進行運行條件和參數的優化來降低機組最低電負荷，提高機組最大熱電比。

采用多熱源供熱技術是未來熱電聯產系統中的重要技術。在抽汽設備的基礎上提高背壓或者對換轉子進行改造，改造后實現熱網回水直接和低壓缸排汽進行換熱，這樣就降低了抽汽加熱量，可以減少抽汽流量，節約能耗。利用熱備對乏汽預熱進行提取可作為典型的余熱回收方式。為了提高熱電聯產效率，對多臺機組凝汽器進行串聯，串聯順序按照背壓由低到高的順序排列，通過凝汽器串聯共同承擔供熱負荷，然后協同吸熱泵對余熱進行回收，抽氣后直接加熱調峰，大大提高電廠效率。一般情況下串聯機組臺數增加，能耗降低更明顯。在煙氣余熱回收方面，主要涉及到燃氣煙氣和燃煤煙氣兩種。燃氣煙氣余熱回收可以通過增設吸熱泵，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，以吸收泵制取低溫冷卻水，作為噴淋塔循環用水使用，煙氣在經過噴淋塔后溫度降低，并進行洗滌凈化，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給用水。

在長距離范圍的供熱系統中，長輸供熱技術十分關鍵。熱電聯產長輸供熱系統因為輸送距離長，輸送量大，因此需要有效降低輸送能耗。影響長輸供熱損耗的因素有多種。如熱水管道內壁光滑度與輸送阻力息息相關。通過對長輸管道內部進行特殊處理，增加防腐性能的減阻涂層，在延長管道使用壽命的基礎上減少管道輸送能耗。另外，長距離供熱管網的保溫技術對減少能耗損失十分重要。選擇導熱系數低的超級絕熱材料作為管道材料能夠有效避免空氣對流傳熱，如氣凝膠材料在絕熱性能上表現很好，可以阻止氣態固態之間熱傳導，降低熱輻射，有效減少長距離供熱管網能耗。氣凝膠材料比普通的絕熱材料價格高，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測和能耗評價方面應用越來越多。利用模型對供熱能耗進行預測，優化供熱系統的各項參數，減少供熱系統能耗損失。

3智慧發電技術

在人工智能技術、數據技術、物聯網技術、云計算技術等先進技術的支持下，智慧發電技術正在成為現實。智慧化是其突出的特征，不僅是智能控制和優化，而且是智能管理和決策，是一種具有自動學習、自動適應、自動組織的智能化管理模式。智慧發電技術主要包括智能感知技術、數據技術和閉環控制技術。

智能感知技術可以對發電站設備的運行情況進行智能感知。其中最主要的技術是數據測量，通過對發電站機組設備、輔機設備和調節閥門等深元件進行運行情況的測量，掌握發電站生產工藝條件參數，包括流量、溫度、壓力、料位、組分及濃度、電流及電壓等。利用傳感器技術結合多種專業檢測技術，如激光誘導光譜技術、計算機掃描技術、在線質量濃度分析技術、燃燒監測技術等，對發電站生產過程中的變量參數進行測量，為調整運行測量提供支持。

數據技術是對歷史數據進行分析整理，結合數學模型和物理模型對數據演變規律進行模擬分析，從而作出更準確的預測評估。智慧發電生產中利用數據技術可以進行故障預測，可以提前進行預警，能夠對設備的運行方式進行靈活調整，設置智能化決策，對發電站生產條件和參數進行系統優化。數據技術應用最關鍵的是建立合理的模型。機理模型多是零維模型，需要計算出發電站設備的性能參數、熱力參數、系統效率等，建立的模型可以對參數進行識別，對歷史數據進行分析利用。數據驅動模型是利用現場數據建立的模型，可以實現在線計算，但是與機理模型相比計算誤差較大。因此在建立模型時可以將機理模型和數據驅動模型進行組合，實現兩種模型的優勢互補。

閉環控制技術是一種控制算法技術，利用模型進行驅動，可以大大提升發電站控制系統的精準度。在熱網聯產項目中，利用閉環控制技術可以滿足發電站調峰任務增加的情況，可以根據負荷變化情況進行靈活調整，降低停工率。閉環控制技術可以對熱網供熱負荷進行實時預測，同時建立模型對電站系統運行工況進行實時分析，優化運行條件和參數，提供合理的調節方案。

4先進供熱與智慧發電技術發展方向

隨著先進供熱技術和智慧發電技術的更迭，發電廠在負荷調節、調峰性能方面有更好的表現。先進供熱技術可以大大改善電力系統的調峰性能，提升發電站機組的運行效率。智慧發電技術可以提高發電生產風險防控能力，減少不利因素對發電生產安全穩定造成的干擾。未來的技術研究將集中在供熱供電系統的整體管控能力水平提升上，同時在實現管控目標的基礎上降低經濟成本，推動能源結構向綠色環保安全高效的方向前進。

5結語

綜上所述，新能源市場中，熱電聯產項目越來越多。依托現代化技術建設智慧電廠成為能源企業未來發展的重要方向。掌握先進供熱技術，應用智慧發電技術，推動能源企業加快完成轉型升級，加快走上高質量發展道路。

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