火电行业技术改造中的创新技术及其应用前景分析

摘要：剖析电气自动化、5G通信、超超临界技术等创新技术在火电行业技术革新中的应用与重要性，这些技术通过提升发电效率、降低运营成本与大幅减少污染物排放，有力推动了火电行业向绿色、低碳、高效方向迈进。同时也展望了创新技术在火电行业未来发展中的巨大潜力，并预测了它们广阔的应用前景，旨在为火电行业的可持续发展提供坚实支撑。

关键词：火电行业"技术改造"电气自动化"5G通信技术"超超临界技术

Analysis"of"Innovative"Technologies"and"Their"Application"Prospects"in"the"Technological"Transformation"of"the"Thermal"Power"Industry

MA"Ao

China"Coal"Power"Co.，"Ltd.，"Beijing，"100013"China

Abstract："This"paper"analyzes"the"application"and"importance"of"innovative"technologies"such"as"electrical"automation，"5G"communication，"and"ultra-supercritical"technology"in"the"technological"innovation"of"the"thermal"power"industry."These"technologies"have"effectively"promoted"the"thermal"power"industry"to"move"towards"green，"low-carbon"and"efficient"direction"by"improving"power"generation"efficiency，"reducing"operating"costs"and"significantly"reducing"pollutant"emissions."At"the"same"time，"it"also"looks"forward"to"the"huge"potential"of"innovative"technologies"in"the"future"development"of"the"thermal"power"industry，"and"predicts"their"broad"application"prospects，"aiming"to"provide"solid"support"for"the"sustainable"development"of"the"thermal"power"industry.

Key"Words："Thermal"power"industry;"Technological"transformation;"Electrical"automation;"5G"communication"technology;"Ultra-supercritical"technology

火电行业在全球能源结构中占据重要地位，尤其在电力供应中起着基础性作用，特别是在能源需求巨大的国家和地区。尽管可再生能源迅速发展，但火电仍是稳定电力供应的核心。技术改造对于火电行业至关重要。

1"火电行业的技术现状与面临的挑战

1.1"火电行业当前的技术水平

当前，火电行业的技术水平已显著提升，尤其在高效、清洁、低碳技术领域成果显著。新型超临界与超超临界燃煤机组凭借其设计优势提升了燃煤效率，并降低了二氧化碳排放。这些机组通过燃烧控制与锅炉效率的双重优化，热效率已近50%，相较传统机组提升了10%～15%。同时，污染物控制技术的突破也令人瞩目，脱硫、脱硝及除尘技术显著削减了火电厂的有害气体排放[1]。另外，火电行业借助尖端数据分析与智能控制系统，发电系统的稳定性与运营效率得以双提升。此外，火电行业正积极探索与新能源的融合发展，通过热电联产、余热利用等技术，力求能源利用效率的最大化，为推动能源结构的优化与转型贡献力量。

1.2"火电行业面临的挑战

在技术进步的同时，火电行业所面临的挑战也愈发严峻。首先是来自环保的巨大压力，全球气候变化问题备受瞩目，二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物等排放控制已成为行业待解决的难题。为了满足新标准，企业须斥巨资升级设备、引进先进污染控制技术，如碳捕集与封存（Carbon"Capture"and"Storage）技术，但高昂的成本往往削弱了企业的盈利能力。其次，太阳能、风能等可再生能源成本大幅降低，市场竞争力飙升。火电行业需要思考如何与新能源互补共进，尤其在未来电力市场的调峰与储能需求中，如何灵活应变、稳固市场地位显得至关重要[2]。再次，为了实现碳减排目标，火电厂需要投入大量资金进行技术改造，还要面对政策激励机制的不确定性，经营风险随之增加。小型低效火电机组逐步淘汰，大型现代化火电厂亦面临升级压力。

2"火电行业技术改造中的创新技术

2.1"电气自动化技术

电气自动化技术在火力发电厂中的应用历史已久。目前，火电厂的关键生产环节，从燃料供应到废气处理，均已实现电气自动化控制。分布式控制系统（"Distributed"Control"System，DCS）和可编程逻辑控制器（Programmable"Logic"Controller，PLC）等自动化系统在这些环节中发挥着实时监测与控制的核心作用，借此，操作人员可在中央控制室内一览全厂运行状态，并精准调整系统参数，以求达到发电效率最大化、排放最小化。同时，智能传感器和物联网（Internet"of"Things，IoT）技术通过数据传感器网络将现场数据实时传输至控制系统，极大地提升了火电厂运行的透明度和响应速度，从而有效减少了因人工监控疏漏而引发的事故或效率降低。

在效率层面，该技术通过精准调控各子系统，使燃料得以更充分燃烧，从而大幅提高热效率。具体而言，该技术能精确把控锅炉内的燃烧条件，确保适宜的温度和压力，减少能量损耗和不完全燃烧现象。同时，自动化控制技术还能根据电网的实时需求灵活调整汽轮机的运行参数，使其持续保持在高效状态[3]。此外，该技术还具备先进的故障检测和预测功能，可以在设备故障前进行预警和维护，有效降低非计划停机时间，提升设备整体效率。在安全性方面，自动化系统的实时监控功能可迅速识别并应对各类安全隐患，如锅炉压力超标或温度异常等。

2.2"5G通信技术

相较于4G，5G的通信速率可飙升至10"Gbps以上，时延低至1"ms，从而充分满足火电厂对实时监控和数据传输的苛刻需求。5G的低时延特性使火电厂监控系统实现毫秒级响应，提升了设备故障检测与处理效率。同时，5G的高容量支持海量设备同时连接，可以轻松应对火电厂设备联动需求，推动信息化与自动化管理的全面升级。此外，5G独特的网络切片功能为火电厂各类业务提供定制化网络资源配置，例如：为安全监控等关键任务分配专用高优先级网络资源，确保通信在高峰时段始终稳定、可靠。

5G通信技术在火力发电厂的应用主要体现在智能监控、无人巡检、远程控制等关键环节。借助5G的高带宽，智能视频监控得以实时传输海量高清视频流，实现厂区内外与核心设备的远程高清晰度监控。结合热成像技术，运维人员能迅速识别设备过热或异常，及时做出应对。在无人巡检方面，5G技术为无人机和智能巡检机器人提供了稳定通信保障，实现了智能化全厂巡检与数据实时回传，节省了人力，更提升了巡检的准确性与效率。此外，5G还赋能远程控制，使运维人员能够迅速远程调控厂区设备，如紧急关闭故障设备或调整发电参数，提升火电厂应急响应的速度与灵活性。

2.3"超超临界技术

超超临界技术作为火电领域的顶尖技术，其关键在于锅炉与汽轮机能在超高温、超高压环境下运行。具体而言，其锅炉运行温度超600"℃，压力逾30"MPa，这种极端条件使水蒸气物理性质显著变化，密度与流动特性均优于常规蒸汽。因此，该技术能更高效地把燃煤热能转化为机械能，能源利用效率远超传统机组[4]。其发电机组热效率高达45%～50%，比亚临界机组提升了超10%，意味着同等燃煤量可以产出更多电力，带来了经济与环保双重效益：燃料利用更高效，煤炭消耗及二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等排放均减少。

与传统机组相比，超超临界机组能减少20%～30%的煤炭使用，削减了燃料成本，还提升了电厂的经济效益。此外，由于燃烧更为高效、充分，超超临界发电机组在每千瓦时发电中产生的二氧化碳排放量较传统机组降低了15%～20%。同时，该技术还有助于降低硫氧化物、氮氧化物等排放，助力火电行业达到更严苛的环保要求。

2.4"智能电网技术

智能电网技术融合了信息与通信技术和传统电网，通过智能电力调度、负荷管理、能源优化等手段，旨在提升电网的可靠性、灵活性与效率。在火电领域，该技术主要应用于动态电力负荷调度、电网实时监控、能源最优配置、电网故障快速恢复等方面。借助智能电网，火电厂能够根据实际电力需求和负荷变化灵活调整发电量，并实现与可再生能源发电系统的有效协调与互补。同时，通过集成传感器和数据分析，智能电网还能实时监控电网状态，自动识别并快速响应故障。

智能电网技术通过遍布电网的传感器和智能电表实时采集并传输运行数据至中央控制平台。此平台能精准监测并调整电网负荷、频率、电压等关键参数，确保电网持续、稳定运行。同时，智能电网技术拥有卓越的故障自愈能力，一旦检测到局部故障，能迅速隔离并通过自动化手段恢复供电，防止故障扩散，从而维护整个电网的稳定。对火电行业而言，这一功能在应对外部电网波动时尤为关键，能保障发电机组的安全、稳定运行。

3"创新技术在火电行业的应用前景

3.1"创新技术对火电行业未来发展的影响

电气自动化、5G通信、超超临界、智能电网等创新技术正深刻塑造着火电行业的未来，提升火电厂的运营效能，更推动其向智能、环保、低碳路径迈进。电气自动化技术精准把控发电全程，能够降低人为失误，显著提升生产效率和设备稳定性。5G通信以其高速、低延迟特性能够实现对火电厂的远程监控与智能调度，增强响应速度和运营灵活性。超超临界技术突破使火电厂能在更极端高温条件下运行，大幅提升热效，降低煤耗及污染物排放，助力环保转型。智能电网技术能够优化电力调配，促进火电与可再生能源融合，提升供电可靠性与效率，为火电行业开拓更广阔市场。

3.2"创新技术的潜力

电气自动化技术对于提升火电厂效率和安全性具有巨大潜力。通过自动化控制发电过程，该技术可实时监控并精细管理燃烧、汽轮机、发电机等核心设备。自动化系统采集并分析数据，自动调节设备状态，优化燃烧，最大化燃料效率[5]。此外，自动化技术还能支持预测性维护，通过运行数据分析，提前识别并处理故障，降低维护成本和故障率，从而提升火电厂的整体效益和运营安全性。

5G网络实现远程智能监控和调度，通过实时数据，运维人员可远程掌控设备状态，及时响应异常，提高紧急情况下的响应速度和故障处理效率。同时，5G支持大量设备并发连接，推动物联网在火电厂的应用。结合大数据和人工智能技术，5G还能实时分析并智能管理火电厂数据，为提升发电效率和优化能耗提供精准支持。

超超临界技术通过提升锅炉和汽轮机运行参数，使火电机组能在更高温高压条件下运行，显著提升发电效率并减少污染排放。相比传统机组，超超临界机组热效率可提高5%～10%，降低煤耗，并减少温室气体和有害物质排放，是实现火电清洁生产的重要途径，有助于满足更严格的环保要求。

智能电网技术引入先进传感器、自动化控制系统和大数据分析，实现电力生产、传输和分配的智能化管理。对火电厂而言，智能电网优化能够电力调度，减少损失，提高电网稳定性和安全性；同时，其支持火电厂与可再生能源协调运行，灵活调节发电负荷，确保供需平衡。此外，智能电网还支持火电厂参与电力市场交易，通过灵活电价和精准负荷管理，根据市场需求调整发电量，提升经济效益。

3.3"创新技术的应用范围和市场规模

创新技术，特别是电气自动化、5G通信、超超临界及智能电网技术，正成为火电发展的技术支柱，逐步淘汰低效、高污染传统技术，将全面优化发电流程，并在设备管理、安全生产、数据分析等关键领域大放异彩。未来，创新技术将引领火电行业数字化、智能化、绿色化革新，提升企业竞争力，降本增效，助力环境友好发展。

4"结语

在火电行业的技术革新中，电气自动化、5G通信、超超临界及智能电网等尖端技术扮演着举足轻重的角色。它们通过提高发电效率、削减污染物排放与优化能源利用，有力推动了火电行业朝着绿色、低碳、高效的目标迈进。未来，全球能源结构的转型将促使火电行业进一步依赖智能化、数字化与清洁能源技术，以更大幅度地降低环境负担并增强自身竞争力。

参考文献

[1]于英利，付旭晨，戴莹莹，等.煤电机组“三改联动”改造升级技术路线与验收评价[J].能源与环保，2024，46（9）：213-218，225.

[2]王德深，刘新民，樊培利，等.火电机组灵活性改造的技术运用与发展趋势探究[J].大众标准化，2024（13）：129-131.

[3]王丹.火电厂节能环保现状及其技术改造研究[J].山西化工，2024，44（2）：266-267，270.

[4]曹源平，胡洋.基于火电厂灵活性改造的经济性研究[J].现代工业经济和信息化，2023，13（12）：217-219，222.

[5]宋晓辉，韩伟，王兴，等.基于高温熔盐储热系统的火电机组深度调峰方案对比及分析[J].热能动力工程，2023，38（11）：63-74，83.