自動化技術在電廠節能減排中的應用研究

趙琳

（廣西華昇新材料有限公司，廣西 防城港 538000）

在當前的產業結構調整下，電力體制改革的進程加快，我國的電廠生產規模在不斷地擴大，生產效能也較之前有了顯著地提升，尤其是在目前的社會發展中，各行各業對電力資源的依賴加深，對電力資源的需求數量激增，因此，電廠的生產任務逐漸加大，消耗的能源與資源的數量也不斷增多，產生了大量的廢水、廢氣，對人們的生活環境造成了一定的影響。自動化技術的應用可以實現節能減排的效果，可以更好地踐行綠色環保的發展觀念，下文將對自動化技術在電廠節能減排中的應用進行研究與分析。

1 電廠節能減排工作的現狀分析

在當前的社會生產生活過程中，各行各業、人們日常生活對電能的需求量越來越大，為了滿足人們的需求，電廠需要不斷地提高生產效能。就我國目前的發電情況來看，我國大多數電廠以火力發電為主，在發電的過程中不但消耗了大量的能源與資源，而且還向空氣中排放了大量的污染物，雖然國家對我國目前的發電結構進行了調整，但是火力發電在目前以及未來的一段時間內仍然還會是我國主要的發電方式，從中長期規劃的情況來看，預計2030年，我國的發電方式將仍然以火力發電為主，因此，我國目前的節能減排工作任務艱巨。近年來，綠色環保的發展觀念深入人心，電廠也開始采取各種措施來踐行節能減排戰略，也取得了非常不錯的效果。例如，2021年，我國裝機容量在6000kW以上的電廠燃煤消耗量已經降至320g/kWh，與發達國家的燃煤消耗量已經非常接近，而且二氧化硫、氮氧化物等排放量也逐年下降，節能減排工作初見成效。但是，從技術的角度來說，自動化技術的引入與大量應用可以更加有效地進行節能減排，推動電廠的穩定發展。

2 電廠自動化技術的應用歷程

推廣自動化技術一直以來都是電廠發展的重要工作內容，在科學技術發展迅速的現代社會中，自動化技術也逐漸完善，在電廠生產中有著越來越廣泛的應用。從應用歷程來看，電廠的自動化應用可以分為以下幾個階段。

第一階段主要實現了模擬控制技術，在自動化技術發展的早期，自動化技術主要是被后臺的微型計算機來控制，為了保證電廠生產的高效性和有序性，研發了各種控制系統，其中有協調控制系統、順序控制系統、電子油壓調送系統等，這些技術的應用提升了電廠生產的自動化水平，也減少了人工的操作，遏制了資源浪費現象的發生。

第二階段為數字化控制階段。第二階段較第一階段在技術方面有了極大的突破，也使得電廠節能減排工作更富有成效。該階段的發展中，主要是使用微型計算機和通信設備來控制、調配整個生產過程，實現了電液調速的數字化。該階段是數字化技術與自動化技術結合的初期階段，在技術方面沒有實現互通互聯，因此，不同的計算機和DCS系統沒有實現數據、資源的互通與分享，在計算機的軟硬件兼容方面運行也相對比較差，從整體上來看，電廠生產中各個機組的計算機運行相對比較獨立。

第三階段，自動化技術進一步發展，電廠生產已經引入了成熟的開放式自動化系統，同時，自動化系統與當前的通信系統、計算機技術結合起來，共同構成了自動化系統，從整體上來看，電廠自動化系統分為兩級，分別是廠級和機組級，主要有DCS和MIS等。在節能減排戰略的不斷推行下，我國各大電廠也紛紛引入了自動化技術，并且優化了產品設計過程，同時將某些產品作為生產過程的輔助功能，例如，在目前的火力發電過程中，微機軟啟動技術的應用對生產的環節進行精準的控制，有效地減少了資源浪費現象的發生。同時，自動化技術的應用使得電廠的生產控制工作更加有效，進一步地提升了生產的效能。在自動化技術的應用中，能夠對于各個機組的運行效率以及負載情況進行控制，進而減少機組本身的耗電量，踐行了節能減排的戰略。在自動化技術的不斷發展中，電廠也可以依托自動化技術來構建新的系統，推進節能減排工作，例如，開發調度自動化系統、管理自動化系統等，這些系統的應用能夠大幅度地提升電力企業的經濟效益，對所投入的能源與資源進行精準化地計算，減少能源的消耗，壓縮經濟成本，在實現節能減排目標的基礎上，推動電廠又好又快地發展。

3 電廠節能減排中自動化技術的應用分析

3.1 變頻技術

變頻技術是電廠自動化技術的重要組成內容，從分類上來看，變頻技術屬于轉換技術的范疇，通過變頻技術可以將線路中的直流電逆變成不同頻率的交流電，從而滿足各方的使用需求。在電廠的生產過程中，變頻技術的應用能夠節約大量的電能資源，實現節能減排的目標。電廠的生產中會使用到燃油、燃煤、燃氣等各類資源，在技術因素、環境因素等影響下，電能的生產過程會存在著資源浪費的情況，而變頻技術的應用能夠降低能源的消耗量，例如，在電能的生產過程中使用變頻調節器，該設備能夠對電廠投入的原材料數量進行精確的把控，根據電廠的產能情況對燃料的用量進行優化配置，從而實現節能的目標，而能源使用量的減少將會進一步地減少廢水、廢氣的排放量，不但實現了節能減排的目標，而且也為電力企業節省了成本，提高了經濟效益。

3.2 現場總線技術

現場總線技術是自動化技術的進一步革新，也被稱為第五代控制系統（FCS），該系統主要是依托當前先進的通信技術，解決工業生產現場信息的傳遞問題。在電廠的生產過程中，FCS系統的應用能夠很好地實現節能減排的目標，近年來，社會對電能的需求量逐漸增大，為了滿足社會各方面的生產需求，電廠也開始提高生產目標，擴大生產規模，在這樣發展情況下，總線布設的范圍也在不斷地擴大。與傳統的技術相比，第五代控制系統具有更加明顯的優勢，優化了電廠生產的全過程，而且節省了人力物力，是節能減排戰略下的一種良好技術。在第五代控制系統應用中，FCS的構建能夠有效地減少系統中硬件設備的數量，而且在該系統的構建中可以由后臺的計算機系統控制，借助當前強大的計算機信息技術，可以根據資源的使用情況來減少硬件設施的使用量，在這種情況下，控制站的面積將會不斷地縮減，進而大幅度地降低能源的消耗。此外，第五代控制系統安裝簡單便捷，操作性能良好，在使用中可以接入多個設備，那么在減少資源使用量的前提下，可以為電廠節約大量的資金，同時，第五代控制系統的交互性較強，在使用中可以解放出大量的人力資源，減少了人力成本，實現了良好的成本控制效果。

3.3 預測控制技術

預測控制技術是自動化技術的重要發展方向之一，該技術主要是對未來行為進行有效地控制，形成可行性較強的算法，從而實現節能減排的效果。在預測控制技術中，主要的內容包含有預測模型、滾動優化以及矯正等幾個方面的內容，在應用中，該技術的可靠性較高，應用損失量比較小，尤其是應用在電廠生產控制中，可以將期待值和被控制變量的誤差降到最低的狀態，完成對未來技術、資源等方面的合理預估。此外，在應用預測控制技術時，還應當使用反校正的方式，如果在實際應用中驗證信息不足，就必須對誤差進行合理的校正，從而實現預期的效果，達到降低機組運行能耗的目標。在目前的應用，預測控制技術已經廣泛地應用在鍋爐生產效率的提升方面，通過該技術的應用有效地提升了鍋爐的運行效率，同時降低了中間產物、污染物的排放，相關的應用實踐也表明，在使用預測控制技術后，電廠鍋爐的效率提升越0.4%左右，而且氮氧化物的平均值也明顯下降，下降幅度為20%左右，從上述兩個指標的壓降情況來看，使用預測控制技術后，電廠生產中的節能減排效果明顯。

3.4 熱工自動化技術

熱工自動化技術就是使用自動化技術裝置以及儀表對電廠的熱力過程進行操作，在這個過程中，能夠對能耗進行精準地控制，也無需人員參與到操作與監視的過程。該技術主要由兩部分內容組成。第一部分是監控和管理信息系統，該部分主要是實現與DCS之間的數據交換，對數據進行采集、存儲、監控、分析等。隨著自動化技術的不斷發展，該部分的一些深化功能如運行方式的優化控制、故障診斷等還需要進一步地探索。第二部分是分散控制系統，該系統主要是依托計算機技術實現，在具體運行中，局域網起到了控制端的作用，能夠對單元機組進行控制，對能源的消耗過程進行精確的掌握，以實現節能減排的效果。

4 自動化技術在電廠節能減排工作中的未來發展趨勢

在當前的技術背景下，自動化技術還有較大的提升空間，在未來的發展中，自動化技術將會與電廠生產的各個環節深度結合，優化電廠生產流程，減少物料的投入以及污染物的排放，顯著地提升電力企業的經濟效益，對大氣環境起到很好的保護作用，同時，在未來的發展中，自動化技術也將朝著規?；姆较虬l展，技術的應用將會更加靈活、有效。

4.1 實現可持續發展的目標

節能減排工作是我國基本的工作內容之一，也是當前電力企業需要踐行和推廣的重要工作，從整體上來看，節能減排工作需要從電力企業生產的全生命周期入手，貫穿電能生產的全過程，而自動化技術的應用也應當進一步提高滲透性，有效地降低能耗，保護大氣環境，在此基礎上盡可能地提高電廠的經濟效益，推動電力企業又好又快地發展。

從整體上來說，自動化技術的應用不但能夠優化電力企業的生產、內部管理流程，而且還減少了人力、物力、資源等的投入量，踐行了節能減排戰略目標，對電力企業的轉型發展起到了關鍵性的意義。

4.2 技術規?；?/h3>

從自動化技術在電力企業的應用歷程來看，自動化技術經歷了單項發展向集群化發展的歷程，這個歷程不斷推動自動化技術的優化，而且提升了電廠生產的效率，節約了大量的能源。從近年的實踐情況來看，電廠通過自動化技術的應用，能夠將電力系統中小型的系統連接起來，從而實現大規模的節能減排效果。所以，在未來的發展，自動化技術將會進一步優化與提升，也會朝著規?；姆较虬l展，將會與電廠生產的各個流程深度結合，進一步地擴大自動化技術在電廠中的應用范圍，幫助電力企業實現更加良好的節能減排目標，提升電力企業的經濟效益。

4.3 技術進一步深化

從目前的應用情況來看，自動化技術在電廠節能減排工作起到了非常重要的作用，也取得了非常不錯的成果，在污染物的排放、中間物生成等方面起到了很好的壓降作用，在未來的發展中，自動化技術需要從更加細節的方面入手，與電力生產中的各個環節深度結合，從而更好地踐行節能減排的目標。此外，自動化技術在應用中還應當加強其在安全生產中的應用，從而有效地減少安全事故的發生。

5 結語

我國在大力發展工業的過程中，消耗了大量的能源與資源，而過去的粗放式發展也造成了環境的污染，在現代化的發展過程中，節能減排、產業結構調整已經成為當前電力企業的重要工作內容，電力企業也必須肩負起社會責任，自覺、主動地開展節能減排工作。從技術的角度來說，自動化技術的應用與發展為電廠的生產、節能工作提供了強大的支持，從自動化技術的發展歷程來看，自動化技術的每次革新都優化了電廠生產的流程，也進一步實現了節能減排的效果，在未來的發展過程中，電廠需要將各類自動化技術應用在生產過程中，并且研究生產流程與自動化技術結合的關鍵點，促進兩者的融合發展，以實現良好的節能減排效果，同時，電力企業也應當加大自動化產品的研發力度，對目前的自動化技術進行改進，結合企業的現實情況開發出新的技術，在提高企業經濟效益的同時，提高節能減排的效果，推動電力企業健康、綠色發展。