火力发电厂低碳电力生产及自动控制研究

赵凯

摘 要：火力发电厂在电能生产方面具有不可替代的重要作用，但由于实际生产中以煤炭作为主要燃料，加之各个生产环节的控制不到位，从而使得碳排放量比较大，与低碳环保的生产要求不符。为有效解决这一问题，火力发电厂应当明确低碳生产目标，对自动控制技术及系统进行合理运用，提高控制效果，降低碳排放量。基于此点，文章从火力发电厂低碳电力生产的重要意义分析入手，论述了火力发电厂低碳电力生产及自动控制。

关键词：火力发电厂;低碳电力生产;自动控制

1火力发电厂低碳电力生产的重要意义

在我国，火力发电厂（以下简称火电厂）是生产电能的重要场所之一，由于火力发电以煤炭作为主要燃料，从而使得电力生产过程中，二氧化碳的排放量相对较大，由此对大气环境造成了一定的污染和破坏。为在保证火电厂正常产能的基础上，降低二氧化碳的总体排放量，火电厂应当进行低碳电力生产。通过低碳电力生产，一方面能够逐步减少二氧化碳的排放，减轻对大气环境的影响程度，缓解温室效应。另一方面能够使火电厂获得更多的经济效益，有助于促进火力发电事业的发展。可见，火电厂进行低碳电力生产具有重要的现实意义。

2火电厂低碳电力生产中的自动控制

2.1自动控制的具体应用

火电厂低碳电力生产目标的实现，离不开自动控制技术及相关控制系统的应用，通过自动控制能够保证电力生产过程的高效性、安全性和稳定性，由此可使各个生产环节中的碳排放量随之减少。

2.1.1在锅炉燃烧系统中的应用

锅炉是火电厂不可或缺的重要生产设备之一。为实现电力生产过程高效率、高利润、低排放的目标，应当使用最少的燃料，完成最大的电能输出。锅炉的主要作用是使煤炭等燃料燃烧后产生的化学能转化为热能，据此对水进行加热，生成蒸汽，驱动汽轮机做功。在实际生产中，煤炭的质量、负荷变化等因素，都会对火电厂锅炉的运行造成影响，同时，由于受到燃烧率的制约，使得很难对锅炉的燃烧过程进行精确地测量。为实现对锅炉燃烧的有效控制，可以对自动控制进行合理运用，并在自动控制中，引入智能控制技术，利用专家系统，以相关数据为依托进行正向推理，据此来判断知识库的规则，从而实现锅炉燃烧的自动控制。通过对锅炉进行自动控制后，能够使锅炉的燃烧效果达到预期中的目标，减少了煤炭等燃料的消耗量，不但节省了生产成本，而且还降低了碳排放量。以某火电厂为例，该火电厂根据锅炉的实际运行情况，对现有的计算机控制系统进行优化改进，引入PID控制器^[1]，对锅炉的燃烧过程进行控制，实现了低碳的生产目标。

2.1.2在制粉系统中的应用

燃煤制粉系统的与运行情况与机组的安全、稳定、可靠运行密切相关，由于制粉系统的工作环境较为恶劣，加之系统本身的结构比较复杂，从而使得该系统的运行能耗相对较高，这与火电厂节能减排的生产目标严重不符。为有效解决这一问题，可对制粉系统进行自动控制，从而使该系统始终保持最佳的工况，降低制粉单耗及电耗。火电厂可在制粉系统的自动控制中，对智能化控制技术进行合理运用，通过对现场运行数据的实时采集，利用模糊神经网络^[2]，对磨煤机、排粉机的电流模型进行构建，以此来实现对制粉系统运行过程的自动控制。

2.1.3在再热汽温控制中的应用

火电厂进行电力生产的过程中，如果再热蒸汽的温度低于预先设定好的数值时，那么会对机组的热循环效率造成不利影响，进而导致机组的运行安全性下降，碳排放量会随之增加。由于再热汽温控制本身所具备的特点，从而增大了控制难度，常规的控制方法很难达到预期中的控制效果。因惯性较大，加之实时变化性强，使得再热汽温在一定负荷下的参数变化情况非常明显，并且还容易受到各种外界因素的干扰。通过常规的PID控制器对再热汽温进行控制时，控制器自身无法对相关的参数进行自动调整，所以无法满足实时控制要求。针对这一情况，可以引入模糊控制理论^[3]，设计开发一款具备自动调节功能的控制系统。模糊控制在控制策略的实现方面更加便捷，并且不会对控制对象产生过多的依赖。同时，模糊控制还具有非线性的特征，当控制对象本身比较复杂时，能够提高控制效果。不仅如此，当负荷一定时，模糊控制器能够在非常短的时间内，对干扰进行消除，并且对负荷扰动具有较强的鲁棒性，从而为再热汽温的控制提供有利条件。火电厂在实际生产过程中，若是只用模糊控制来控制再热汽温，也很难达到实时控制的需要，故此可将模糊控制与PID结合到一起，这样便可以达到实时控制的效果，以此来降低电力生产的碳排放量。

2.2自动控制的应用效果

在火电厂低碳电力生产过程中，自动控制的应用效果主要体现在如下几个方面：一是能够实现生产环节的自动检测。通过对设备运行参数的自动检测，可以使设备始终保持稳定、可靠的运行状态，从而提高生产能效，降低能耗及碳排放量。当自动检测到某个参数异常时，自动控制系统会发出提示，可避免故障问题的发生。二是能够实现对生产过程的自动保护^[4]。设备运行时，不可避免地会出现故障，如果因故障停机，则会影响电能供应，可能会引起停电。而自动控制所具备的保护功能，可以避免该情况的发生。三是能够实现顺序控制。自动控制以火电厂的生产实际为依托，可以按照预先设定好的程序运行，对生产设备进行自动控制。因控制系统中的子系统均为独立，所以不会相互干扰，能够实现顺序控制。

3结论

综上所述，火电厂应当以低碳电力生产作为主要目标，在生产过程中，引入自动控制技术及相关系统，对关键生产环节和设备进行自动化控制，提高設备的运行效率，在降低能耗的基础上，减少碳排放量，减轻对大气环境的污染和破坏，实现火力发电的可持续发展。

参考文献

[1] 陈亚凯.自动控制理论在火电厂热工自动化中的有效运用分析[J].科学技术创新，2019（12）：197-199.

[2] 王伟，刘良.火电厂600 MW机组热工自动化控制对节能降耗的影响分析[J].低碳世界，2019（10）：109-111.

[3] 王静，孙开元.热工仪表与自动控制对火电设备机组节煤降耗的影响分析[J].冶金与材料，2019（2）：121-123.

[4] 张词赟，张词秀.试论火电厂600MW机组送风自动控制优化研究分析[J].电子世界，2018（12）：176-178.