鄒佳明

（國能常州發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213000）

1 引言

隨著全球對環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關注不斷加深，綠色能源已成為推動能源行業(yè)變革的核心驅動力?？稍偕茉慈缣柲堋L能和水能的普及應用，正引領能源發(fā)展邁向更清潔、低碳的未來。然而，火力發(fā)電作為傳統(tǒng)能源的代表，在這場能源轉型浪潮中面臨著諸多挑戰(zhàn)。在這一背景下，火力發(fā)電廠必須積極尋求創(chuàng)新，通過集控系統(tǒng)的轉型來適應綠色能源的晉級，實現能源生產與環(huán)境保護的雙重目標。

2 火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)概述

2.1 集控系統(tǒng)的定義與功能

火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)是一個關鍵的自動化系統(tǒng)，旨在集成和監(jiān)控火力發(fā)電廠內部各種設備、工藝和系統(tǒng)，以實現高效、安全、穩(wěn)定的電力生產。這個系統(tǒng)涵蓋了從燃料供應到電力輸送的全過程，以確?；鹆Πl(fā)電廠在不同操作狀態(tài)下的優(yōu)化運行和管理。集控系統(tǒng)的主要功能如下。

（1）實時監(jiān)測與數據采集。集控系統(tǒng)通過傳感器、儀器和控制裝置實時監(jiān)測火力發(fā)電廠內部的各種參數，如溫度、壓力、流量等。這些數據的準確采集有助于了解設備狀態(tài)和運行情況，以及預測潛在的故障。

（2）遠程控制與操作。集控系統(tǒng)使運營人員能夠遠程控制和操作各種設備和工藝單元，實現自動化的調節(jié)和操作。這種遠程控制能力提高了生產的靈活性和效率，并減少了人工干預的需求。

（3）故障診斷與維護。集控系統(tǒng)能夠通過數據分析和模型預測潛在的故障和設備問題。它提供了及時的故障診斷，幫助運維人員快速定位問題并采取適當的維護措施，從而減少停機時間。

（4）能源優(yōu)化和調度。集控系統(tǒng)能夠基于電力市場需求、成本因素和設備性能，自動調整火力發(fā)電廠的產能和輸出。這有助于實現能源的高效利用，以及適應不同負荷情況的需求。

2.2 綠色能源晉級帶來的挑戰(zhàn)

（1）可再生能源普及導致電力市場變化。隨著可再生能源的普及和發(fā)展，電力市場正經歷著深刻的變革。太陽能和風能等可再生能源的成本逐漸下降，并在能源供應中扮演著越來越重要的角色。這種趨勢不僅促使政府和能源公司大力投資可再生能源項目，還改變了電力市場的供求格局，這給傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠帶來了一系列挑戰(zhàn)。首先，可再生能源的間歇性和波動性使電力市場的負荷預測和運營變得更為復雜。風速和日照等因素影響著太陽能和風能的產生，導致電力產量在不同時間和地點存在變化。這種不穩(wěn)定性要求火力發(fā)電廠具備更靈活的調度能力，以適應可再生能源的波動。其次，可再生能源的大規(guī)模投入也降低了市場電價。太陽能和風能等資源的免費性質使得可再生能源的邊際成本幾乎為零，從而在一些情況下導致電力價格下降。這對火力發(fā)電廠造成了經濟壓力，因為其燃料成本和運營成本相對較高，難以與可再生能源競爭。最后，政府的可再生能源政策也在推動電力市場變革。各國紛紛設定可再生能源容量目標，通過補貼和政策支持鼓勵其發(fā)展。這意味著火力發(fā)電廠需要適應不斷變化的政策環(huán)境，調整運營策略以確保符合法規(guī)要求。

（2）能源轉型對火力發(fā)電運行和調度的影響。首先，可再生能源的可變性影響了火力發(fā)電廠的基礎負荷運行。當可再生能源發(fā)電充足時，火力發(fā)電廠可能需要減少產能，以避免對過剩電力的浪費。然而，在可再生能源不足的情況下，火力發(fā)電廠就需要穩(wěn)定地供應電力，這要求其具備快速調整產能的能力，以滿足電力需求。其次，火力發(fā)電廠需要適應能源供應的不確定性?？稍偕茉吹牟▌有允闺娏ο到y(tǒng)面臨著供應不穩(wěn)定的風險，導致電力短缺和市場價格的波動?；鹆Πl(fā)電廠必須迅速響應市場變化，調整產能和運行策略，以確保電力供應的穩(wěn)定性。

2.3 集控系統(tǒng)轉型的必要性

（1）提高火力發(fā)電廠靈活性和適應性。首先，通過更新和優(yōu)化集控系統(tǒng)，火力發(fā)電廠可以實現更快速的產能調整和運營響應。新型集控系統(tǒng)可以通過先進的數據分析和實時監(jiān)測，實現自動化的運行調整，從而更有效地適應電力市場的變化。這種靈活性使火力發(fā)電廠能夠迅速應對可再生能源波動帶來的電力供需變化，保障電力的穩(wěn)定供應。其次，集控系統(tǒng)轉型還能夠提高火力發(fā)電廠的運行效率，新一代集控系統(tǒng)結合了人工智能和大數據分析技術，能夠更精確地預測負荷需求、設備故障等情況。通過實時的數據驅動決策，火力發(fā)電廠可以優(yōu)化設備的調度和運行策略，降低運營成本，提高發(fā)電效率。

（2）實現集成可再生能源的目標。首先，新型的集控系統(tǒng)可以通過智能化的運行管理，實現火力發(fā)電廠與可再生能源的協同運行。通過實時監(jiān)測電力市場的供求情況以及可再生能源的產能，集控系統(tǒng)能夠自動調整火力發(fā)電廠的產能，以滿足電力需求。這種協同運行可以最大程度地利用可再生能源的優(yōu)勢，同時保持電力供應的穩(wěn)定。其次，集控系統(tǒng)的轉型還能夠提高可再生能源的可預測性。通過數據分析和模型建立，集控系統(tǒng)可以更準確地預測太陽能和風能等可再生能源的產量波動。這有助于火力發(fā)電廠更好地規(guī)劃和調整產能，以確保在可再生能源供應不足時提供補充電力，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

（3）優(yōu)化運維效率，降低成本。首先，新一代的集控系統(tǒng)可以通過數據驅動的預測性維護，實現設備的精準維護和管理。通過實時監(jiān)測設備的狀態(tài)和性能指標，集控系統(tǒng)能夠預測潛在故障并提前通知運維人員。這種維護方式減少了突發(fā)故障的發(fā)生，降低了停機時間，從而提高了設備的利用率和運行效率。其次，集控系統(tǒng)轉型還可以通過優(yōu)化調度算法和能源管理策略，降低火力發(fā)電廠的運營成本。新的集控系統(tǒng)可以考慮電力市場價格、負荷需求、燃料成本等因素，制定更合理的產能調度計劃。這有助于最大程度地減少燃料消耗，降低運營成本，并在電力市場中獲取更高的經濟效益。

3 集控系統(tǒng)轉型策略

3.1 數據驅動的智能運行管理

（1）實時數據監(jiān)測與分析。實時數據監(jiān)測與分析能夠為火力發(fā)電廠提供全面的運行信息，從而實現更準確的決策和更高效的運營。首先，通過部署先進的傳感器和監(jiān)測設備，集控系統(tǒng)可以實時采集各類數據，包括設備溫度、壓力、電流、電壓等參數。這些數據反映了火力發(fā)電廠內部設備的實時運行狀態(tài)，為運維人員提供了全面的運行情況。其次，通過數據分析技術，集控系統(tǒng)能夠對實時數據進行深入挖掘和分析。這包括使用機器學習算法識別異常模式，預測潛在的故障，從而提前進行維護。數據分析還能夠揭示設備的性能瓶頸，為設備升級和優(yōu)化提供有力依據。最后，通過實時數據監(jiān)測與分析，火力發(fā)電廠可以實現更精細的設備管理和運行調度。運維人員可以根據實時數據的指引，進行精確的設備調整，以實現最佳的性能和效率。同時，數據分析還可以揭示能源消耗的模式，幫助火力發(fā)電廠找到節(jié)能降耗的機會，降低運營成本。

（2）預測性維護和故障預警。通過利用數據分析和機器學習技術，集控系統(tǒng)能夠在設備故障發(fā)生之前提前識別問題，從而實現更高效的維護和運營管理。首先，通過建立設備的故障預測模型，集控系統(tǒng)可以根據歷史數據和設備參數，預測設備的健康狀態(tài)。當模型檢測到異常情況時，它可以發(fā)出預警信號，通知運維人員可能發(fā)生的故障風險。這使得運維人員能夠在故障發(fā)生前采取相應的措施，減少停機時間和損失。其次，預測性維護還可以幫助火力發(fā)電廠制定更合理的維護計劃。通過分析設備的使用情況和性能數據，集控系統(tǒng)可以預測設備的維護需求，制定更精準的維護時間表。這有助于避免不必要的維護，減少維護成本，同時最大程度地保持設備的可用性。最后，預測性維護還能夠優(yōu)化備件管理。系統(tǒng)可以根據設備故障的預測情況，預測需要哪些備件何時需要采購，有助于避免備件的浪費和過量采購，降低庫存成本。

3.2 跨能源整合與調度優(yōu)化

（1）可再生能源與火力發(fā)電的協同運行。通過將可再生能源與火力發(fā)電相互整合，集控系統(tǒng)可以實現更高效、更穩(wěn)定的能源生產與供應。首先，集控系統(tǒng)可以根據可再生能源的產量情況，自動調整火力發(fā)電廠的產能。當可再生能源的供應充足時，火力發(fā)電廠可以降低產能以減少燃料消耗和排放，同時避免過剩電力的浪費。而在可再生能源不足時，火力發(fā)電廠可以增加產能以保證電力供應的穩(wěn)定性。其次，集控系統(tǒng)可以利用預測技術，預測可再生能源的產量變化。通過分析太陽能和風能等可再生能源的天氣數據，集控系統(tǒng)可以提前預測產量波動，從而調整火力發(fā)電廠的產能，使其能夠更精準地滿足電力市場的需求。最后，集控系統(tǒng)還可以通過協同調度優(yōu)化，實現可再生能源和火力發(fā)電的最優(yōu)組合。通過考慮電力市場價格、可再生能源產能、燃料成本等因素，集控系統(tǒng)可以制定最優(yōu)的能源調度方案。這不僅有助于最大程度地利用可再生能源，還能夠降低運營成本，提高經濟效益。

（2）能源優(yōu)化調度算法的應用。應用能源優(yōu)化調度算法能夠基于電力市場需求、能源供應情況和成本因素，制定最優(yōu)的能源調度方案，實現能源的高效利用和經濟性。首先，能源優(yōu)化調度算法可以兼顧不同能源之間的互補性和特點，以實現最優(yōu)的能源整合。通過分析太陽能、風能、火力發(fā)電等多種能源的產能和成本，算法可以確定在不同時間段內應該如何分配能源產能，以實現最大程度的能源利用效率。其次，算法可以結合電力市場價格和需求預測，制定最優(yōu)的能源調度方案。在電力需求高峰期，系統(tǒng)可以優(yōu)先使用成本較低的可再生能源，從而降低運營成本。而在電力需求相對較低的時候，系統(tǒng)可以適當降低可再生能源產能，轉而使用成本較高但保障穩(wěn)定供電的火力發(fā)電。最后，能源優(yōu)化調度算法還可以根據燃料成本和環(huán)境要求，制定可持續(xù)的能源調度策略。當火力發(fā)電的燃料成本較高或排放標準較嚴格時，系統(tǒng)可以優(yōu)先選擇可再生能源，以降低成本和減少對環(huán)境影響。

3.3 智能化控制與自動化技術

（1）自動化設備和系統(tǒng)的應用。在集控系統(tǒng)的轉型策略中，智能化控制和自動化技術的應用對于提升火力發(fā)電廠的運行效率和穩(wěn)定性至關重要。自動化設備和系統(tǒng)的應用可以實現更精確的運行控制和更高效的生產管理。首先，自動化設備的應用可以實現火力發(fā)電廠內部的智能化運行控制。例如，自動化控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)測設備的狀態(tài)，根據設定的參數和策略，自動調整設備的工作模式。這使得火力發(fā)電廠能夠更準確地響應電力市場的需求變化，提高電力的穩(wěn)定性和可靠性。其次，自動化技術還可以應用于設備的遠程監(jiān)控和管理。通過建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)，運維人員可以隨時隨地監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，進行實時的故障診斷和處理。這不僅減少了人工巡檢的工作量，還能夠更快速地響應突發(fā)事件，降低停機時間。最后，自動化系統(tǒng)的應用還可以實現火力發(fā)電廠的部分或全面自動化運行。通過引入自動化控制系統(tǒng)，火力發(fā)電廠可以實現設備的自動開關、調整產能、故障處理等功能，減少人工干預，提高運行的穩(wěn)定性和一致性。

（2）基于人工智能的集控決策支持。人工智能技術能夠利用大數據分析和機器學習等方法，為火力發(fā)電廠的運營管理提供智能化的決策支持，優(yōu)化運行策略。首先，人工智能可以應用于電力市場預測。通過分析歷史數據、天氣情況、電力需求等因素，人工智能可以預測電力市場價格和需求趨勢。這使得火力發(fā)電廠可以根據市場情況調整產能，以獲取更高的經濟效益。其次，人工智能還可以優(yōu)化設備調度和運行策略，通過建立模型和算法，人工智能可以根據實時數據和市場信息，制定最優(yōu)的設備調度計劃。這有助于降低運營成本，提高發(fā)電效率。最后，基于人工智能的集控決策支持還可以用于故障診斷和預防，人工智能可以分析設備的運行數據，識別潛在的故障模式，并提前發(fā)出預警。這有助于運維人員及時采取措施，避免嚴重故障的發(fā)生，提高設備的可用性和穩(wěn)定性。

4 結語

綜上所述，綠色能源晉級下的火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)轉型是必然趨勢，是實現可持續(xù)發(fā)展的關鍵舉措。通過實施數據驅動的智能運行管理、跨能源整合與調度優(yōu)化，以及智能化控制與自動化技術的應用，火力發(fā)電廠可以更好地適應綠色能源晉級的挑戰(zhàn)，實現高效、穩(wěn)定、環(huán)保的能源生產。這不僅將為火力發(fā)電廠帶來更好的經濟效益，還將為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻。未來，期待在火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)轉型策略的實施中，能夠持續(xù)深化研究，推動技術創(chuàng)新，為綠色能源晉級下的能源轉型探索出更多的解決方案。