火電廠節能技術分析及優化控制探析

＊錢 鑫

（青銅峽鋁業發電有限責任公司 寧夏 751603）

在當前全球能源緊缺和環境問題日益突出的背景下，火電廠面臨著節能減排的壓力，通過對火電廠節能技術和優化控制的研究，可以有效提高火電廠的能源利用效率，減少對環境的負面影響。因此，進一步深入研究和應用火電廠節能技術和優化控制是當前和未來的重要課題，這將有助于推動火電廠的可持續發展，促進我國能源結構的優化與轉型。

1.火電廠應用節能技術的必要性

隨著能源消耗和環境問題的日益凸顯，節能技術成為了提高能源利用效率、降低能源消耗、減少廢氣排放和促進可再生能源利用的關鍵手段。以下將詳細闡述火電廠節能技術的必要性。

首先，火電廠節能技術的應用可以顯著提高能源效率。傳統火電廠在電力傳輸和配電過程中存在能源損耗的問題，而通過優化電力傳輸和配電系統，可以減少能源在輸電和配電過程中的損耗[1]。此外，引入先進節能技術，實現對電力設備的精細化管理，可以減少能源的浪費。采用高效的發電設備和熱電聯供技術，可以提高火電廠的發電效率，減少燃料消耗和二氧化碳排放。因此，火電廠節能技術的應用可以有效提高能源利用率，降低能源消耗。

其次，火電廠節能技術的應用能夠促進環境保護。火電廠是重要的環境污染源之一，其排放的廢氣和廢水對環境造成嚴重影響。通過節能技術的應用，可以減少火電廠的能源消耗，降低燃燒產生的廢氣排放量。引入先進的污染治理設備，如煙氣脫硫、脫硝和除塵設備，可以有效減少火電廠的氮氧化物、二氧化硫和顆粒物排放。火電廠的節能技術還可以促進可再生能源的利用。隨著可再生能源如風能、太陽能等的快速發展，火電廠可以通過靈活調整運行模式，將可再生能源的波動性與火電的穩定性相結合，實現電力供應的平穩性和可靠性。這種配合可以更大限度地發揮新能源的作用，推動實現“雙碳”目標。

最后，火電廠節能技術的應用還可以帶來經濟效益。提高能源效率可以降低火電廠的運營成本，減少能源消耗和燃料采購成本。引入智能化設備和先進的控制系統可以提高火電廠的運行穩定性和可靠性，減少故障停機時間，提高發電效率，從而提高經濟效益。

2.火電廠應用節能技術現狀分析

火電廠作為重要的電力供應單位，其節能技術應用對于提高能源利用效率、降低能源消耗、減少廢氣排放具有一定作用。目前，火電廠節能技術在不斷發展和應用中，取得了一定的成果，但仍面臨一些挑戰和改進的空間。

（1）機械裝置的操作損耗。在火力發電廠的正常運轉中，機械的運轉不可避免地會產生熱能、機械能的損失等，本文歸納了一些比較常見的損失。首先，在機械運轉的過程中，不可避免地會出現某種程度的空載或低負載，從而導致電能的損失增大。其次，在機器與機器之間的能量轉換過程中，不可避免地會有物理上的損失。最后，機器運行本身會與空氣發生摩擦，從而造成能耗損失，特別是當火力發電廠大氣中塵埃濃度較高時，能耗損失將大幅增加。

（2）由于火力發電廠的設備不能得到及時的檢修和維修，導致了很大的損失。為滿足電力供應的需要，火電廠一天24小時不間斷的運轉，長時間高負荷的運轉對各種儀表和設備的要求越來越高。某些火力發電廠中的設備，由于使用時間過長，檢修不到位，就會出現出現故障，造成損失[2]。

（3）發光裝置的損失。首先，在火力發電廠的日常生產中，需要用到的燈具很多，而燈具的壽命又比較短，燈具在運行中容易發生各種安全事故，燈具的頻繁更換會導致更大的電力損失。其次，部分火力發電廠在采購燈具時，未嚴格遵守燈具的節能標準，致使某些燈具不符合電氣系統的節能要求，從而在未來的電力系統運行中，產生更為嚴重的電能損失。最后，由于火力發電廠沒有充分重視燈具的節能技術，缺乏對燈具的開發和研究，造成了部分燈具的節能效果不佳。

（4）鐵零件的電磁波損失。電磁場是電力系統的一種物理現象，它對電力系統有很大的影響。在交流電源驅動的交流磁場中，鐵制品的核心部件在長期工作中很容易發生新的損耗，這些新的損耗會在磁場中形成大量的熱量積聚，引起整個區域或部分區域的溫度急劇升高，不但會降低某些鐵制品的使用壽命，還會極大地加劇系統內的電損耗。

3.火電廠節能技術優化控制

(1)使用高效電機

高效電機使用是火電廠節能技術優化控制的重要措施之一。傳統的火電廠通常使用老舊的電機設備，其效率較低，能耗較高。因此，替換這些低效的電機，并采用高效電機，可以顯著提高電機的效率，降低能耗。

高效電機采用了先進的設計和制造技術，具有更高的轉換效率和更低的能耗。相比傳統電機，高效電機在電能轉換過程中減少了能量損失，提高了能源利用效率。這種電機通常采用優化的電磁設計和材料選擇，減少了銅損和鐵損，提高了電機的工作效率。通過替換老舊低效的電機，火電廠可以在不增加額外投資的情況下，顯著降低能耗和運行成本。高效電機的使用還能減少溫室氣體排放，對環境具有積極的影響。此外，高效電機的運行更加穩定可靠，減少了故障和維修的頻率，提高了火電廠的運行效率和可靠性。為了實施高效電機使用，火電廠需要進行電機設備的評估和替換計劃。首先，對現有電機設備進行能效評估，確定哪些電機需要替換。然后，選擇符合能效標準的高效電機，并進行適當的安裝和調試。同時，還需要建立電機運行監測系統，實時監測電機的運行狀態和能耗情況，及時發現和解決問題。高效電機的使用是火電廠節能技術優化控制的重要手段。通過替換老舊低效的電機，采用高效電機，可以顯著提高電機的效率，降低能耗，降低運行成本，減少環境污染，提高火電廠的運行效率和可靠性[3]。

(2)燈具能量損失的優化控制

首先，建立嚴格的燈具管理制度。通過建立健全的燈具維護和更換計劃，定期檢查和保養燈具，及時發現和修復故障，可以延長燈具的壽命，并減少因頻繁更換燈具而導致的能量損失。其次，采購符合節能標準的燈具產品。在火力發電廠采購燈具時，應優先選擇能效等級高、光效好、功率因數高的節能燈具產品。通過與供應商密切合作，確保采購到符合電氣系統節能要求的燈具，降低能量消耗和損失。最后，推動燈具技術的創新與應用。火力發電廠應積極參與燈具技術的研發和推廣，引進先進的節能燈具技術。例如，采用LED燈具替代傳統照明設備，LED燈具具有高光效、長壽命、低功率等特點，能夠顯著降低能量消耗，提高照明效果。此外，結合智能控制系統，實現燈具的自動調光、感應開關等功能，根據需要進行精確的能量控制，減少不必要的能源浪費。

(3)能量回收技術

能量回收技術的基本原理是通過捕捉和轉化電氣系統中產生的廢熱、廢能，將其轉化為可再利用的能源。以下是一些常見的能量回收方法：第一，煙氣余熱回收。火電廠的燃燒過程會產生大量的煙氣余熱，通過煙氣余熱回收系統，可以將煙氣中的熱能轉化為蒸汽或熱水，用于供暖或發電過程中的其他需要。第二，汽輪機廢熱回收。火電廠中的汽輪機排放的廢熱可以通過廢熱回收系統進行捕捉和利用。廢熱可以用于加熱鍋爐進水、發電過程中的預熱等，從而提高能源利用效率。能量回收技術的應用可以顯著提高火電廠的能源利用效率，從而實現節能效果。煙氣余熱回收系統的應用可以將煙氣中的熱能轉化為蒸汽或熱水，用于供暖或發電過程中的其他需要。這樣可以減少對其他能源的依賴，降低能源成本。廢熱發電技術的應用可以將廢熱轉化為電能，提高火電廠的發電效率。

(4)集控運行技術

集控運行技術是通過集成自動化、信息化和智能化技術，對火電廠進行全面的監測、控制和管理。它基于先進的計算機控制系統和數據采集設備，實現了火電廠各個部門之間的信息共享和協同工作。

集控運行技術在火電廠節能中的具體應用分為以下幾方面：第一，燃燒過程優化。集控運行技術可以對火電廠的燃燒過程進行全面監測和優化。通過實時采集和分析燃燒參數，比如燃料配比、風量、爐溫等，系統可以自動調整燃燒器的工作狀態，實現燃燒過程的最優化。例如，根據不同燃料的特性和質量，系統可以自動調整燃料配比，確保燃燒效率的最大化，減少燃料浪費和環境污染。第二，負荷預測與調整。集控運行技術可以通過采集和分析歷史數據，并結合外部環境因素的影響，實現對火電廠負荷的預測和調整。通過預測未來負荷變化趨勢，系統可以自動調整發電機組的運行策略和出力，以滿足需求的同時最小化能源消耗。例如，在負荷較低的時段，系統可以自動停機或切換至低負荷模式，減少無效運行時間和能源損失。第三，智能化控制。目前，我國火力發電廠中央控制的智能化程度不斷提高，將模型分析法運用到火力發電廠的日常管理中，將有助于提高中央控制的智能化程度。隨著中央控制向智能化、自動化方向發展，必須將中央控制的優點發揮到最大，并對中央控制在運行過程中出現的各種問題進行有效的解決，為實現火力發電廠中央控制的節能降耗目標奠定堅實的基礎。

(5)智能控制技術

應用智能控制技術，可以對設備進行精確控制和調度，以實現最佳運行狀態，從而有效減少能耗。

首先，智能控制技術可以實現設備的自動化控制和監測。通過傳感器和監測設備的安裝，可以實時獲取設備的運行狀態和能耗情況。基于這些數據，智能控制系統可以自動調整設備的工作參數，以達到最佳的能效表現。例如，當設備負載較低時，智能控制系統可以自動降低設備的運行功率，從而降低能耗。其次，智能控制技術可以實現設備之間的協同工作。通過網絡連接和數據交互，各個設備可以實現信息共享和協調操作。例如，在火電廠中，多個電機可能同時運行，而智能控制系統可以通過協同調度，使得各個電機的運行狀態相互匹配，避免不必要的能耗浪費。智能控制技術還可以應用于預測和優化控制。通過對歷史數據和實時數據的分析，智能控制系統可以預測設備的能耗趨勢和運行狀況，并做出相應的調整。例如，當系統預測到負載將會增加時，可以提前調整設備的運行參數，以適應未來的負載變化，從而減少能耗。最后，智能控制技術還可以與其他節能技術相結合，實現更高效的能源利用。例如，結合變頻調速技術和智能控制技術，可以根據實際負載需求，自動調整電機的運行頻率和功率，以提高電機的能效。另外，智能控制技術還可以與照明節能技術相結合，通過智能照明控制系統實現對照明設備的精確控制，減少能耗[4]。

4.結語

火電廠節能技術的應用可以顯著降低能耗、減少運行成本，并對環境保護起到積極作用。替換低效電機、能量回收技術、集控運行技術和智能控制技術等措施是有效的節能技術。智能控制技術在節能優化中發揮著關鍵作用，通過設備自動化控制和監測、設備協同工作、預測和優化控制等手段，實現最佳運行狀態，進一步提高節能效果。然而，實施節能技術仍面臨一些挑戰，如高成本、技術難題等。因此，需要進一步研究和優化控制策略，以實現火電廠節能的可持續發展。