電廠節(jié)能減排現(xiàn)狀及成效

    節(jié)能減排是關(guān)系經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題，是國家確定的經(jīng)濟社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。電力行業(yè)既是優(yōu)質(zhì)清潔能源的創(chuàng)造者，又是一次能源消耗大戶和污染排放大戶，因而也是國家實施節(jié)能減排的重點領(lǐng)域。

　　截止到2007年底，我國的發(fā)電總裝機容量已經(jīng)超過7億千瓦，其中火電超過了5.5億千瓦，火電占整個發(fā)電總裝機容量的77.7%，而且，火電運行發(fā)電量的比重更大，占到82.86%。見表1。　　

中國2001－2007年裝機容量和發(fā)電量

　　雖然國家一直在努力對發(fā)電結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，但煤電還是占很大比重，根據(jù)我國的電力戰(zhàn)略規(guī)劃，2030年前電力工的發(fā)展仍將以火力發(fā)電為主。據(jù)估計，2020年我國裝機容量將達14億kW，其中火電約9.5億kW。因此，火電廠的節(jié)能減排任重而道遠。

　　盡管我國節(jié)能減排的形勢嚴峻，但在國家的大力倡導(dǎo)下，電廠的節(jié)能減排工作還是取得了一定的成效，2007年，我國6000千瓦以上火電廠的電廠供電煤耗為356克/千瓦時，比2006年的367克/千瓦時降低了11克/千瓦時，是近年來下降幅度最大的一年。相當(dāng)于全年6000千瓦以上火電廠生產(chǎn)節(jié)約標煤2423萬噸，占全年發(fā)電耗用標煤量的2.75%。在國家和電力企業(yè)的共同努力下，預(yù)計到2020年可以降低到320克/千瓦時，接近或達到世界先進水平（如圖1所示）?！?

我國電廠供電煤耗發(fā)展趨勢圖

　　在減排方面，2007年全國電力二氧化硫排放量比上年減少9%，為近年來全國二氧化硫年排放總量首次下降做出重要貢獻。2007年全國新投運10萬千瓦及以上火電廠煙氣脫硫機組容量達到1.1億千瓦，同比增長4.8%。其中新建機組脫硫裝置比例達70%，現(xiàn)有機組改造為30%；60萬千瓦及以上脫硫裝置約6040萬千瓦，占55%。截至2007年底，全國火電廠煙氣脫硫裝置投運容量超過2.7億千瓦，占全國火電機組容量的一半左右，與“十五”末相比火電廠煙氣脫硫機組容量增加了53倍以上。保證了目前主要火電機組SO2排放濃度控制的達標排放。

　　另外，國內(nèi)全部300MW級以上機組均安裝了較高效率電除塵器或布袋除塵器，保證除塵器出口粉塵濃度控制在100mg/Nm3。截至到2007年末，國內(nèi)火電機組已安裝煙氣脫硝裝置26000MW以上，該部分安裝了煙氣脫硝裝置的火電廠早就和部分設(shè)置低NOX燃燒器的機組實現(xiàn)了NOX的達標排放。

　　以上節(jié)能減排成果的取得，和國家相關(guān)法律、政策、措施的實施以及電力企業(yè)對節(jié)能減排政策的重視是分不開的。推進節(jié)能減排向更高目標推進，離不開科技進步這臺“發(fā)動機”。

　　自動化技術(shù)的提高及廣泛應(yīng)用是實現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵

　　在電力企業(yè)，無論是其生產(chǎn)效率的提高還是節(jié)能減排目標的實現(xiàn)，都和企業(yè)的信息化及自動化水平密切相關(guān)。所有的生產(chǎn)工藝和環(huán)保工藝都離不開自動化。我國電力企業(yè)經(jīng)過20多年尤其是近10多年的快速發(fā)展，自動化和信息化水平已經(jīng)達到了相當(dāng)高的水平。分散控制系統(tǒng)（DCS）、基于計算機的專用控制系統(tǒng)和各類優(yōu)化軟件控制系統(tǒng)的實施和應(yīng)用，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測、快速控制和優(yōu)化運行。多種信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用以及與自動化系統(tǒng)的有效集成，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程和企業(yè)管理的一體化。

　　實時/歷史數(shù)據(jù)庫能實時采集并儲存電廠DCS、其他專用控制系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)等各自動化系統(tǒng)的實時和歷史數(shù)據(jù)，建立全廠信息共享數(shù)據(jù)平臺，并基于數(shù)據(jù)庫平臺實現(xiàn)全電廠生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測、經(jīng)濟指標計算與分析等高級應(yīng)用功能，可以為發(fā)電廠節(jié)能降耗提供分析和安全性評估服務(wù)。

　　自動化技術(shù)在電廠應(yīng)用的新突破

　　隨著國內(nèi)自動控制技術(shù)的大力開發(fā)和成功應(yīng)用，自動化技術(shù)在電廠的應(yīng)用取得了重要突破。

　　第一是電廠主機組的集中控制實現(xiàn)了多機一控。目前國內(nèi)眾多的運行電廠，絕大多數(shù)是一個控制室控制兩臺機組，也有一個控制室控制一臺機組的。隨著電廠自動化水平的提高，近幾年開始發(fā)展到三臺機組一個控制室、四臺機組一個控制室，甚至開始嘗試更多臺的機組一個控制室。比較典型的成功實例是華能玉環(huán)電廠，由中國電力工程顧問集團華東電力設(shè)計院設(shè)計的自動控制系統(tǒng)，已經(jīng)實現(xiàn)了四機一控方式，取得了很大成功如圖2所示?！　?

華能玉環(huán)電廠四機一控控制室布置圖

　　第二，就是電廠輔助車間系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化集中控制。電廠除了主機即鍋爐、汽輪機和發(fā)電機及相關(guān)系統(tǒng)外，還有許多輔助系統(tǒng)，包括煤處理系統(tǒng)，水處理系統(tǒng)，灰渣處理系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)等，這些輔助系統(tǒng)往往需要一個單獨的控制系統(tǒng)，需要單獨的控制室來控制它。隨著設(shè)計水平的提高和控制技術(shù)的進步，逐步把地理位置相近和工藝性質(zhì)相同的輔助系統(tǒng)實施集中控制。例如本世紀初建設(shè)投運的湖南益陽電廠，把十幾個輔助系統(tǒng)的十幾個控制室，縮成三個控制室，前進了一大步。再如由中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院設(shè)計的大唐王灘電廠，把所有的輔助控制系統(tǒng)都整合到一起，集和成一個控制系統(tǒng)，自動控制水平得到了很大提高。

　　第三是基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)已開始得到應(yīng)用。現(xiàn)場總線在電廠的應(yīng)用已有近十年的時間，開始是局部的零星小系統(tǒng)，后來發(fā)展到完整的輔助車間系統(tǒng)如華能玉環(huán)電廠的水處理系統(tǒng)，最近則開始在主機組中大規(guī)模運用。例如，由中國電力工程顧問集團華東電力設(shè)計院設(shè)計的華能金陵電廠和由中國電力工程顧問集團東北電力設(shè)計院設(shè)計的華能九臺電廠，已將基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)全面應(yīng)用于主機組的設(shè)計中，目前這兩個項目正在建設(shè)中。

　　第四是本土自動化企業(yè)自動控制技術(shù)的進步。近10年來，以和利時股份有限公司為代表的幾家本土自動化企業(yè)發(fā)展很快，他們敢于創(chuàng)新，研發(fā)能力很強，持續(xù)投入力度大，后勁足，加上國家和一些國有電力公司的支持，當(dāng)然最根本的原因是本土企業(yè)自身能夠開發(fā)出電廠需要的自動化產(chǎn)品，這一切使得本土自動化企業(yè)的電廠業(yè)務(wù)進展很快。由中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院設(shè)計的國華錦界電廠，采用了和利時股份有限公司的DCS，實現(xiàn)了國產(chǎn)DCS在600MW機組的首次成功應(yīng)用。目前，1000MW機組采用國產(chǎn)DCS的時代也已經(jīng)拉開序幕。

　　自動化技術(shù)的未來發(fā)展方向

　　從國內(nèi)企業(yè)的自動化發(fā)展水平看，盡管控制技術(shù)已經(jīng)達到了較高水平，但在自動控制技術(shù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、安全儀表等幾方面仍有進一步的發(fā)展空間。首先，數(shù)字化的發(fā)展空間較大。網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)加強各系統(tǒng)的無縫鏈接，在保證信息安全的前提下，使信息交流更加通暢。智能化主要體現(xiàn)在優(yōu)化控制軟件方面，企業(yè)要開發(fā)出更加適應(yīng)發(fā)電生產(chǎn)過程更為優(yōu)化的運算模型來指導(dǎo)控制過程 ，以促進節(jié)能減排。如果從電廠安全方面來講，安全儀表也是非常重要的。一旦危及電廠安全的事故發(fā)生，安全儀表可以實施自動報警，使各種運轉(zhuǎn)系統(tǒng)及時停止，保護設(shè)備免受損失，從而也把電廠損失減少到最小限度。

　　電力企業(yè)節(jié)能減排的前景廣闊

　　我國現(xiàn)階段火力發(fā)電企業(yè)的節(jié)能減排工作盡管取得了明顯的成效，這主要是在國家和政府的大力推進下取得的。國家和電力企業(yè)今后若能從以下幾方面改進的話，我國的節(jié)能減排將會取得更大的成效。一是國家應(yīng)完善節(jié)能減排的法律、法規(guī)和獎懲措施。法律、法規(guī)的制定應(yīng)注重可操作性和長期性，獎懲措施的力度要大力加強，獎懲措施要和企業(yè)的經(jīng)濟效益掛起鉤來，引導(dǎo)企業(yè)權(quán)衡利益關(guān)系后，主動地引進促使節(jié)能減排的相關(guān)技術(shù)，從根本上降低消耗，減少排放，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，這是從根本上抓節(jié)能減排。二是隨著國家對節(jié)能減排的倡導(dǎo)以及社會的進步，電力企業(yè)的社會責(zé)任意識也在加強，逐漸對節(jié)能減排從被動接受轉(zhuǎn)為主動行動。三是自動化企業(yè)尤其是本土自動化企業(yè)加強研發(fā)控制技術(shù)，進一步提高對節(jié)能和減排控制產(chǎn)品的開發(fā)力度，為節(jié)能減排提供技術(shù)支持和系統(tǒng)方案。這樣，經(jīng)過幾方面的共同努力，我國電力系統(tǒng)的節(jié)能減排必定前景廣闊，為中國和世界的環(huán)境更美、人們生活更幸福作出貢獻。

　　[作者簡介]

    許繼鋼，男，山東泰安人，博士研究生畢業(yè)，教授級高級工程師。1999年起先后任電力規(guī)劃設(shè)計總院自動化處副處長、電控處處長、中國電力工程顧問集團公司發(fā)電工程部電控處處長、研發(fā)中心副主任，2007年至今任研發(fā)中心主任。從事發(fā)電設(shè)計、研究、評審和技術(shù)管理工作。在國內(nèi)外發(fā)表論文40余篇，多次獲國家、省部和中國電力工程顧問集團公司級獎勵。