基于自动化技术的燃气发电厂集控运行节能降耗系统设计探析

引言

能源转型与“双碳”目标的深入推进，对发电行业节能降耗、智能化水平提出了更高要求。燃气发电作为清洁高效的能源形式，在我国能源结构优化和生态文明建设中作用突出。伴随燃气发电厂规模化建设和运行管理复杂度提升，传统人工监控和分散调节模式已无法适应现代电厂高效、安全、低耗的运行需求。自动化技术与集控运行的深度融合，为电厂智能化升级、运行调度精细化和能源利用效率提升提供了坚实支撑。自动化集控系统通过对发电厂各子系统、设备和运行参数的统一监控、数据采集、智能分析与协同调度，实现了对发电、热力、环保等多环节的全面优化控制。节能降耗系统作为集控平台的重要组成部分，聚焦于能耗实时监测、运行工况自适应调整、设备状态智能诊断、能量流集成管理等关键环节，推动了燃气发电厂从传统粗放型向精细化、智能化转型。本文围绕自动化技术赋能下的燃气发电厂集控运行节能降耗系统，系统梳理总体设计架构、核心技术路径、功能实现与实践成效，提出问题分析与发展建议，为行业高质量发展提供理论支持与工程借鉴。

一、燃气发电厂集控节能降耗系统的总体架构与设计思路

燃气发电厂节能降耗系统通常以集控平台为核心，依托 DCS（分布式控制系统）、EMS（能量管理系统）、SCADA（监控与数据采集系统）等自动化平台，实现对全厂工艺流程和能量流的集中管理。系统总体架构包括数据采集层、智能分析层、决策控制层和集成展示层，各环节协同联动。在数据采集层，自动化传感器和工业网络将燃气轮机、蒸汽轮机、锅炉、余热回收、输配电等子系统的运行参数实时上传，形成高频、全面的能耗大数据基础。智能分析层运用数据挖掘、人工智能、动态模型等算法，对能耗、热效率、排放等指标进行多维分析和工况预测，实时发现异常点与节能潜力。决策控制层则集成优化控制策略、自适应调节与自动执行，通过参数调整和智能启停等，实现全流程节能优化。集成展示层提供一体化运维界面，实现能耗分解、效能评估、故障预警与智能报表等多项功能，支撑运维团队科学决策和能效提升。系统设计注重标准化、模块化、开放性与兼容性，便于与电厂现有生产管理系统、环保监控系统等互联互通，实现全厂级“数智化”节能降耗管理。

二、自动化技术在燃气发电厂节能降耗系统中的关键应用

自动化技术贯穿燃气发电厂节能降耗系统的各核心环节。首先，在燃烧优化方面，自动化系统实现燃气-空气配比的精准调节和实时监控，基于负荷变化与排放目标智能调整工况，提升燃烧效率、降低 NOx 与 CO 排放。自动化控制还能针对不同机组、不同负荷和不同运行周期，动态分配燃料输入和输出，实现多机组协同调度与高效运行。其次，在余热回收与综合利用环节，自动化系统通过余热锅炉、联合循环、热泵等设备的自动启停、流量分配和热力参数调节，最大化余热利用率，提高发电厂整体热效率。能量管理系统则对全厂电、热、水等多能流集成优化，实时调度能量流向与分配，降低能耗、减少浪费。再者，自动化智能诊断与运维平台依托在线监测与故障预测技术，实现对关键设备（如燃气轮机、压缩机、锅炉、主变压器等）的健康状态分析，提前预警异常，指导预防性维护和检修，避免设备非计划停机和能耗异常增加。同时，数据集成与智能报表功能让各级管理人员能够实时掌握能耗趋势、分析能效瓶颈、制定精准优化措施，实现节能目标的全流程闭环管控。

三、燃气发电厂集控节能降耗系统的工程实现与运行成效分析

集控节能降耗系统在燃气发电厂的推广应用取得了显著成效。以国内某大型燃气联合循环电厂为例，通过自动化集控系统，机组实现了负荷自适应调节、燃烧智能优化和余热高效回收，单位发电能耗显著降低。在系统运行过程中，燃气-空气配比的自动化优化显著提升了燃烧效率，NOx 排放减少10%以上。余热回收系统的自动化集成使得热效率提升 3-5% ，机组整体热经济性增强。设备健康管理平台的智能诊断与远程协同维护，实现了对关键部件的动态预测与及时检修，降低了非计划停机率和高能耗运行风险。通过多维度能耗监测与效能评估，系统可对比分析各机组、各时段能效表现，智能推荐节能调度与优化措施。综合运行数据显示，采用自动化集控节能降耗系统后，燃气发电厂整体能耗降低 5-10% ，运维成本下降 15%左右，运行安全性和环保水平大幅提升。此外，系统的可扩展性和开放性为后续新技术集成和升级预留空间，如与碳排放监测系统、虚拟电厂平台等深度融合，进一步支撑电厂智能化、低碳化发展。

四、燃气发电厂自动化节能降耗系统的挑战与发展趋势

尽管自动化节能降耗系统在燃气发电厂中已取得显著成效，但在大规模推广应用和智能化升级过程中仍面临多重挑战。一方面，系统集成涉及软硬件设备、数据接口、通信协议等多种技术，需解决不同厂站异构系统之间的兼容性与数据安全问题。另一方面，部分燃气发电厂数字化基础较弱，自动化水平参差不齐，制约了系统的智能化深度和运行效能。此外，现有自动化系统的智能分析与预测功能有待进一步强化，如多场景工况下的自适应优化、AI 驱动的异常检测、能耗全生命周期管理等。如何实现从单机、单元控制到系统级智能决策和跨区域协同，是未来系统设计的重要方向。面向未来，燃气发电厂自动化节能降耗系统将加速向“平台化+智能化+开放化”发展。大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术与自动化深度融合，将推动系统向更高水平的智能监控、自主优化、主动运维和绿色低碳演化。政策引导、技术创新、标准建设和人才培养也将成为系统可持续升级的重要保障。

五、结语

基于自动化技术的燃气发电厂集控运行节能降耗系统，是推动电厂数字化、智能化、绿色化升级的关键载体。通过集成自动化监控、智能分析、优化控制和精细运维，实现了对燃气发电厂全流程能耗的精准感知、科学调度和高效管理。未来，应不断深化自动化与新一代信息技术融合，加强标准化与系统集成创新，提升节能降耗系统的智能化水平和协同优化能力，为我国燃气发电厂绿色高质量发展、能源转型和碳达峰目标实现提供有力支撑。

参考文献

[1]胡海亮.发电厂集控运行系统的节能降耗技术分析[J].集成电路应用,2024,41(06):332-334.

[2]李阳.火电厂集控运行节能降耗技术研究[J].电力设备管理,2025,(13):236-238.

[3]王庆黎.火电厂集控运行节能降耗技术策略与应用[J].中国高新科技,2024,(22):80-82.