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能源转型背景下的火电厂集控运行策略研究

2024-02-20 95 上传者：管理员

摘要：本文旨在研究火电厂在能源转型背景下的集控运行策略，以提高能源效率、减少环境影响和确保电力供应的可靠性。通过解决负载管理、燃料选择、污染控制和设备维护等问题，并提出维护策略与优化策略，火电厂可以提高效率、降低环境影响，并确保可靠的电力供应。本研究为能源转型提供了实用性洞察，有助于推动清洁能源的采用和可持续发展目标的实现。

关键词：
可再生能源
火电厂
能源效率
能源转型
集控运行策略
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随着全球气候变化和可持续发展问题的不断升级，能源转型已成为迫切的全球议题。转向更清洁、可持续的能源生产方式是解决这些挑战的关键一步，而可再生能源的快速崛起已经改变了能源行业的格局。在这一背景下，火电厂作为传统能源生产的主要来源之一，也面临着巨大的机遇和挑战。火电厂的集控运行策略在这一转型中起着至关重要的作用，不仅关系到电力供应的可靠性，还影响到能源效率和环境保护[1]。本文的主要目标是研究和探讨火电厂在源转型背景下的集控运行策略，以应对新的需求和挑战。通过深入分析火电厂集控运行的关键问题，包括负载管理、燃料选择、污染控制和设备维护，并提出了一系列优化策略，以实现更高的能源效率和更低的环境影响。

1、能源转型背景

1.1 能源转型概述

能源转型是一项全球性的战略举措，旨在减少对有限的化石燃料资源的依赖，及减少温室气体排放，以应对气候变化。这一转型包括逐步减少煤炭、石油和天然气等传统化石燃料的使用，推动可再生能源（如太阳能和风能）和核能的增长。其目标是实现更可持续、清洁和绿色的能源生产和使用方式。

1.2 可再生能源的崛起

可再生能源是指自然过程中不断产生的能源，如太阳能、风能、水能和生物能。这些能源来源在不排放温室气体的情况下生成电力，因此被广泛认为是减缓气候变化的重要手段。近年来，可再生能源的崛起得益于技术创新和政策支持，已经在能源产业中占据越来越大的比重。

1.3 火电厂在能源转型中的地位

火电厂是传统的电力生产设施，使用燃煤、燃油或天然气等燃料来产生电力。虽然在能源转型中可再生能源逐渐占据主导地位，但火电厂仍然在电力供应链中扮演着重要角色。它们提供了基础电力供应，确保电力网络的稳定性和可靠性[2]。同时，火电厂也面临着适应能源转型的挑战，因为它们需要更环保的运行方式。

1.4 火电厂运行对能源转型的影响

火电厂的运行方式对能源转型产生影响如下：火电厂的排放影响环境，因此改善火电厂的排放控制是减少温室气体排放的关键一环；火电厂的运行成本和效率对电力市场和能源价格产生影响，因此对其运营进行优化是提供可持续电力的关键；火电厂需要适应可再生能源的集成，包括适应可变的可再生能源输出和调整供应链以容纳不同类型的能源。

2、火电厂运行策略的重要性

2.1 集控运行的定义

集控运行是指对火电厂的日常运营进行全面控制和管理的过程，以确保其稳定性、可靠性和高效性。它涵盖了负载管理、设备维护、燃料供应链、排放控制等多个方面的活动。在能源转型的背景下，集控运行也需要考虑可再生能源的集成和电力网络的动态性。

2.2 集控运行与能源效率的关系

集控运行与能源效率密切相关。通过精确监测和调整火电厂的运行参数，集控运行可以提高发电效率，减少能源浪费，从而降低能源生产的成本。优化的集控运行策略还可以提高能源转化效率，减少排放，降低对环境的不利影响。通过实施排放控制策略、采用更清洁的燃料和技术以及监测环境参数，集控运行可以减少火电厂对大气、水体和土壤的污染。这有助于遵守环保法规，降低环境风险，提高生态可持续性。

2.3 火电厂运行策略的优化需求

随着能源转型的发展，火电厂面临着新的挑战和需求。因此，优化火电厂运行策略变得尤为重要[3]。这包括实施高效的负载管理，以应对可再生能源波动性；选择环保的燃料和技术，提高发电效率，降低碳排放；采用智能监测和控制系统，以确保火电厂的可持续运营。优化火电厂运行策略还可以增加其竞争力，降低能源生产的成本，提高利润率，从而更好地适应不断变化的能源市场。

3、火电厂集控运行的关键问题

3.1 负载管理与调度

负载管理与调度是火电厂集控运行中的一个关键问题，涉及确定电力需求，以确保供电满足需求的同时最小化能源浪费。在能源转型中，负载管理也包括对可再生能源波动性的适应，例如太阳能和风能的不断变化。为了实现负载平衡，集控运营人员需要制定合适的发电计划和调度策略，以最大程度地提高系统的稳定性和效率。

3.2 燃料选择与供应链管理

火电厂的燃料选择和供应链管理是影响其运行的重要因素。在能源转型中，选择更清洁的燃料，如天然气或生物质，对降低碳排放至关重要。供应链管理涉及获得和维护适当的燃料资源，确保供应的可靠性。集控运营人员需要考虑燃料的成本、可用性以及环境友好性，以制定最佳的燃料选择和供应策略。

3.3 污染控制与废弃物管理

污染控制是确保火电厂环保运营的重要环节。这包括控制大气排放物，如二氧化硫和氮氧化物，以及处理废水和固体废物。在能源转型中，污染控制变得更为严格，要求火电厂采用先进的排放控制技术，以降低对环境的不利影响。废弃物管理涉及对产生的废弃物进行妥善处理和处置，以减少环境风险。

3.4 设备维护与性能监测

设备维护和性能监测对确保火电厂的可靠性和效率至关重要。火电厂中的设备需要定期维护和检修，以防止故障和停机时间。性能监测则包括实时监测设备运行参数，以确保其正常运行并优化性能[4]。集控运营人员需要建立有效的设备维护计划，采用预防性维护策略，同时利用先进的监测技术来监测设备性能，以降低维护成本和提高设备寿命。

4、火电厂集控运行策略的优化

4.1 负载管理的优化

4.1.1 实时负载预测

实时负载预测是通过使用数据分析和模型来预测未来电力需求的关键技术，使火电厂准确预测高峰和低谷时段，以便调整发电计划。优化的实时负载预测可降低过剩产能，减少能源浪费，提高能源效率。

如表1所示，记录了每小时实际负载需求和通过实时负载预测得出的预测负载需求数据。这些数据可用于火电厂集控运行策略中的负载管理和调度，以确保电力供应满足需求并最小化能源浪费。

4.1.2 负载平衡策略

负载平衡策略旨在调整不同发电源的负载，以满足电力需求并确保系统稳定性。涉及调整火电厂的发电量、切换到备用电源或增加可再生能源的比例。通过优化负载平衡策略，火电厂可以更好地适应可再生能源的波动性，降低碳排放，并提高系统的鲁棒性。

表1 实时负载预测数据

图1展示采用了负载平衡策略后，不同发电源的负载平衡效果。优化的负载平衡策略有助于降低过剩产能，减少能源浪费，提高能源效率。

图1 负载平衡效果

4.2 燃料选择与供应链的优化

4.2.1 可再生能源集成策略

可再生能源集成策略旨在将太阳能、风能和其他可再生能源整合到火电厂运行中，以最大程度地利用清洁能源。这包括确定最佳的时间和方式来集成可再生能源，以降低火电厂的碳排放并提高其可持续性。

如表2所示，记录每小时火电厂的碳排放量、可再生能源发电量的增加以及总的碳排放减少量。可再生能源集成策略的目标是通过增加可再生能源的使用以减少火电厂的碳排放，从而降低环境影响。该数据显示了采用可再生能源集成策略后，火电厂的碳排放量显著减少。

表2 可再生能源集成效益

4.2.2 燃料成本最小化

优化燃料选择与供应链管理涉及降低火电厂的燃料成本。这包括选择成本效益最高的燃料类型、优化燃料采购策略、降低运输成本、以及确保供应的可靠性。通过降低燃料成本，火电厂可以提高竞争力并降低电力生产的成本。

4.3 污染控制与废弃物管理的优化

4.3.1 排放控制策略

排放控制策略旨在降低火电厂的污染物排放，包括二氧化硫、氮氧化物和颗粒物。这涉及采用先进的排放控制技术、监测排放水平，并确保遵守环保法规。优化排放控制策略有助于保护环境，并降低环境风险。

图2所示采用排放控制策略后，火电厂的污染物排放水平下降的情况。有助于保护环境，并降低环境风险。

图2 排放控制效果图

4.3.2 废物处理策略

废物处理策略涉及对火电厂产生的废水、废气和固体废物进行有效处理和处置。这包括采用环保的废物处理技术，确保废物不对周围环境造成污染。优化废物处理策略有助于降低环境影响，提高生态可持续性。

4.4 设备维护与性能监测的优化

4.4.1 预防性维护策略

预防性维护策略旨在通过定期检查和维护设备来预防故障和损坏。通过制定有效的预防性维护计划，火电厂可以减少停机时间，提高设备的可靠性，并降低维护成本。

4.4.2 运行参数监测

运行参数监测涉及实时监测设备的运行参数，以检测潜在的故障和性能下降。通过及时识别问题并采取措施来修复设备，火电厂可以最大程度地提高设备性能，减少故障停机时间，提高生产效率。

5、结论

本论文深入研究了火电厂在能源转型背景下的集控运行策略，强调了其在清洁、可持续能源生产中的关键作用。通过针对负载管理、燃料选择、污染控制和设备维护等关键问题提出的优化策略，为火电厂提供了有效的工具，以应对新的能源市场挑战。这些策略的成功实施将有助于提高能源效率、降低环境影响、降低成本，并确保电力供应的可靠性。火电厂作为能源转型中的重要组成部分，必须适应新的能源时代，以更好地理解和优化火电厂的集控运行，为可持续能源未来的成功做出贡献。通过创新和合作，共同实现更清洁、更可持续的能源未来。

参考文献:

[1]文发红.火力发电厂发电机组集控运行技术应用研究[J].光源与照明,2022(06):139~141.

[2]马海军.火力发电厂发电机组集控运行技术探讨[J].黑龙江科学,2021,12(24):139~140.

[3]耿亚军.火力发电厂发电机组集控运行技术分析[J].应用能源技术,2021(01):7~9.

[4]李骁.燃煤电厂发电机组集控管理和协调控制系统优化设计研究[J].电工技术,2020(10):60~61+63.

文章来源:钱栋伟.能源转型背景下的火电厂集控运行策略研究[J].中国仪器仪表,2024(02):40-43.