基于自动化技术的火电厂集控运行节能降耗系统设计探析

引言：作为传统能源生产的重要组成部分，火电厂长期以来在能源供给中占据重要地位。然而，由于燃煤发电的资源消耗大与污染排放问题，严重影响了火电厂的未来发展，节能减排技术的有效应用成为火电厂发展的重要方向。火电厂锅炉系统作为能耗核心环节，其运行效率直接影响全厂能源转化水平。全球能源需求持续攀升，火电厂作为主要电力供应主体，其能耗高与排放量大的问题引发广泛关注。“双碳”目标提出，促使火电厂亟需借技术革新达成节能降耗。自动化技术的进步，为破解此项难题创造机遇，该技术可精准掌控生产流程，有效提升集控运行效率。研究结果显示，该系统切实提高火电厂能源利用效率，降低能耗，为火电厂迈向可持续发展提供可行方案，对电力行业节能转型进程的推进意义重大。

1.分析火电厂集控运行节能降耗的意义

火电厂集控运行以集中控制系统为核心，通过统一监控和协调电厂各环节的运行，实现管理模式的现代化转型，该系统整合了发电设备、辅助设施和能源流转过程，依托高度自动化与信息化的技术手段，全面覆盖设备状态监测、运行参数调整和故障诊断等核心环节，旨在提升火电厂整体运行效率与安全性能。集中控制系统在功能设计上强调实时性与精准性，通过全方位数据采集和动态分析，为电厂运行提供了详实的基础支撑，实施电力工厂集中控制操作中的能源节约目标是削弱对于自然资源的不必要浪费；同时，也能有效地减轻燃煤及其他制造过程中产生的环境破坏影响，从而提升企业的财务收益率。例如，大规模燃烧化石类材料如煤炭作为动力来源时会大量消磨这些有限且无法再生的物质储备。就此而言，我们应该采用更高效的方法去合理分配并最大限度地优化其应用于各种用途上(如用于供电)所需要的数量，这样就能尽可能避免过度依赖而导致的物资短缺问题。

2.分析自动化技术的火电厂集控运行节能降耗系统设计

2.1 基于模型预测控制的锅炉燃烧优化策略

一是模型锅炉燃烧动态模型。全面考虑锅炉内部燃料燃烧以及热量交换等复杂的过程，其中燃料主要是为煤矸石和煤粉混合燃料。建模过程中，针对该混合燃料特性，构建包含多种成分燃烧反应的动力学模型。二是选定控制变量与确立目标函数。控制变量主要包括燃料供给量、一次风与二次风风量配比、炉膛负压调节量等，燃料供给量由给料机变频调速控制。目标函数设定为在保证锅炉稳定输出蒸汽参数满足发电负荷需求的同时，追求最低综合能耗与最少污染物排放。三是预测未来运行状态。基于已构建的锅炉燃烧模型，结合当下系统运行状态信息，如燃料成分实时分析数据、各部位温度与压力数据、风量风压数据等，预测未来一段时间锅炉运行参数变化。如预测未来15 分钟内蒸汽压力、过热蒸汽温度、排烟温度及污染物排放浓度等关键参数走势。

2.2 分析冗余技术在系统硬件和软件中的应用

一是硬件冗余部署。服务器硬件采用双电源模块冗余设计，以戴尔PowerEdgeR740 服务器为例，配备两个750W 功率的电源模块。当其中一个电源发生故障时，另一个可即刻接管工作，确保服务器持续稳定运行。存储方面采用RAID10 阵列，由4 块2TB 企业级硬盘构成，借助RAID10 技术，数据能够同时写入两组互为镜像的硬盘，使读性能提升约2 倍，并且允许两块硬盘同时出现故障而不导致数据丢失，显著增强存储可靠性。二是软件冗余达成。操作系统层面运用集群技术，以 Windows Server Failover Clustering 为例，由两台配置为 8 核 CPU、32GB 内存的服务器组成集群，共同运行关键业务软件。当其中一台服务器出现故障时，业务进程能在 30s 内自动切换至另一台服务器，保障软件持续可用，提升系统整体可靠性与安全性。

2.3 分析节能降耗专用软件平台的架构设计

一是底层数据采集体系构建。在火电厂关键位置布置多样化传感器，建立起全面的数据采集体系，对配电室配置测量精度达达到0.1%的三相智能电表，以每3s 的频率采集各配电柜电流、电压及功率数据，精准监测电力能耗。针对生产车间大型设备，安装测量范围为-30-150℃、精度±0.3℃的温度传感器，每 10s 记录设备关键部位温度，从而评估设备运行状态与能耗关系。二是数据处理与存储层搭建。选用运算能力较强的服务器作为数据处理核心，该服务器配备16 核 3.2GHz 处理器与 32GB 运行内存，能够快速处理大量实时数据；采用分布式数据库存储数据，每日能高效存储约 20GB 设备运行数据；运用中值滤波、滑动平均滤波等算法清洗原始数据，去除因电磁干扰等产生的异常值，确保数据准确性。

总结：总而言之，火电厂锅炉系统能耗主要由燃烧热损失、辅机耗电，以及工质泄漏三部分构成。基于自动化技术构建的火电厂集控运行节能降耗系统，已然成为驱动火电行业迈向可持续发展道路的核心要素。在系统搭建过程中，从硬件架构选型到软件功能模块规划，每个环节均需经过缜密设计，从而全方位提升能源利用效率，有效削减运营成本，增强系统的可靠性与安全性。该系统能够帮助火电厂从容应对当下严苛的环保政策与激烈的经济竞争，同时推动整体火电行业的长远发展与绿色转型。

参考文献：

1]邵长军.新时期火电厂集控运行节能降耗策略研究[J].电子元器件与信息技术,2024,8(06):181-]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.

[3]施洪健.火电厂集控运行的节能降耗技术创新与应用研究[A]全国绿色数智电力设备技术创新成果展示会论文集（六）[C].中国电力设备管理协会,中国电力设备管理协会,2024:3.