倪維斗:燃煤發電與智能電廠的構想及建議
“少一些概念炒作,多一些基礎研究。加強產、學、研、用深度合作,踏踏實實開展信息控制技術和電站設備特性的基礎研發與工程示范,努力將工作做到底層去!燃煤電站已經逐漸具備向智能化發展的條件,現在要推動控制、信息系統的標準化,深入開展信息控制領域的“中國芯”基礎研究;深入研究燃燒、熱力系統、冷凝等設備動態特性模型,建立基礎模型庫”中國工程院院士、清華大學原副校長倪維斗在中國能源研究會節能減排中心與華北電力大學國家大學科技園聯合舉辦“2018年智慧電廠論壇(第一期)”上發表演講時如是說。
中國工程院院士清華大學原副校長倪維斗《燃煤發電與智能電廠》
智能電廠是我們整個電廠的發展方向,可能大家都在往這條路上走,我就簡單的說一下我的一些想法。
主要從以下幾個方面說:
中國能源的總體概況。
我們中國人口眾多,隨著社會的不斷發展,能源需求也越來越大,2015年我國能源消耗總量已經達到了13.6億標準煤,在我國缺油少氣的資源條件下,靠什么來滿足?
現在我們中國能耗占全世界能耗的百分之二十三,以煤為主是我國資源使用不可變化的事實,其他替代能源只能是輔助能源,而不能成為主力。以天然氣為例,中國每年需要進口280億立方米的天然氣,這就相當于2700萬噸標準煤,全國天然氣計劃在2025年左右使用量要達到3600億,也就是2.6億標準煤的規模,但是目前來源還不清楚。核電目前的裝機是3364萬千瓦,發電量占全國總量的3.5%,規劃是在2030年裝機1.2億,目前估計是遇到一些困難。據我了解現在地方上的居民對建核電很有反感,不愿意在自己周圍建設核電站,因為福島事件對大家教訓很深,所以即使可以上馬1.2億千瓦,也只相當于1億噸標準煤。
我們的油資源也是缺乏的,需要大量進口,進口依存度超過百分之九十。水電目前是7億千瓦的裝機,技術可開發的是5.5億千瓦,經濟可開發的4.4億千瓦,也只相當于4億噸標準煤。水電裝機容量現在已經到了3.32億千瓦,開發到了75%,剩下的1億千瓦就包括雅魯藏布江,需要很多國際問題需要解決,不是說開發就可以開發的。所以加起來天然氣占2.6億標準煤,核電1.1億標準煤,水電3億噸,再加上風電、光電等加起來不到10億噸標準煤,相對我們現在消耗的13.6億標準煤來說,也只是個小數目。所以相對這些能源總數來說,無論作為基礎能源還是作為風能,太陽發電調峰機組,煤電還是最根本的,也是中國能源的根本保障,這個是大家需要清楚的。要做清潔能源,首先是要把煤炭清潔利用。
中國工業的發展概況大家都知道很多了。
1949年以來,中國電力工業持續高速發展,2017年的裝機總量已經到了19.8億千瓦,火電機組占裝機總容量的70%以上,年均平均增長率10.4%,現在供電煤耗也大幅度增加,2009年已經趕上了世界平均水平,當前我國的煤耗量是1949年的27%,已低于美國、韓國、澳大利亞、印度等國家。我國的資源是將煤作為主要的一次能源,全球范圍來看,能源供給、能源安全等構成全球發展的主要問題,未來我國能源煤炭比重將下降,但其基礎地位不可動搖,本身基礎發電要靠煤,同時還要為可再生能源進行調峰;從電網需求來說新能源的調峰需求很大,燃煤發電將發揮更大的作為用,所以煤電與可再生能源協同,同時我們要取決于煤電的革命。
這兩張圖是我們對中國能源的預計,左邊這張圖顯示未來還是將煤炭作為主要能源,煤炭、核電、可再生能源將是圖上的距離比例,還有未來我國的裝機容量來世就是圖上顯示的這樣一個關系,這是工程院原來做的一些初步研究。
第二方面就談到電站信息控制技術的發展概況。
因為信息技術控制層大概有這樣幾個方面:
技術設備層:鍋爐、汽機、泵、風機、輸煤、磨煤機等等,設備控制層DCS系統、PRC等;生產控制層發展也很快,標志性的就是SIS系統;管理信息層就是MES系統。
技術設備層這幾年發展都很快,我們在上學的時候就是機械液壓系統,主要是機械液壓調節運行、模擬公平電壓調節、數字電壓調節等方面;鍋爐主要是從汽包爐到直流爐,現在大規模超超臨界的循環流化床,所以主機輔機的特性越來越好,機理也越來越清楚。在機理建模化方面我們做了大量的工作,為信息控制技術的發展提供了基礎條件,我們要想控制好的話就要仔細了解被控對象的動態特性。
就電站信息控制技術的發展概況來說,第一階段就是就地控制,第二種階段集中控制,第三階段計算機控制,第四階段集散控制。
控制技術的發展升級保障了電站的安全運行,并為設備精細化管理、運行優化等提供了有利條件。
雖然和利時等廠商推出了國產的DCS產品,包括華北電力大學也出了自己的DCS產品,但核心的MPU芯片主要還是依靠進口。現在由于各方面的研究,我們中國也做了很多工作,SIS平臺我們華北電力大學也做了很多工作,在控制技術的基礎上衍生出局部優化監測軟件,進而逐步發展出廠建信息監控系統,一定程度提高了運行的經濟性,國外實時數據庫的PI和EDNA占比較高,SIS系統中高級模塊僅開展了局部的嘗試,距智能監控監督尚有較大差距。
電站管理信息系統的發展。第一階段是手工方式的數據處理,第二階段是電子數字處理系統,第三階段是管理信息系統。
管理信息系統技術的發展,大大提高了MES系統電站管理工作的工作效率,也更好的保障了安全生產和經濟運行,但MES系統中的大量數據沒有得到充分挖掘和利用。
設備控制技術的發展大幅度提高了技術的穩定性,推動了電廠的工作重心由安全運行向精細化、高效益轉變。
責任編輯:仁德財
-
權威發布 | 新能源汽車產業頂層設計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進氫燃料供給體系建設
2020-11-03新能源,汽車,產業,設計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
探索 | 既耗能又可供能的數據中心 打造融合型綜合能源系統
2020-06-16綜合能源服務,新能源消納,能源互聯網
-
新基建助推 數據中心建設將迎爆發期
2020-06-16數據中心,能源互聯網,電力新基建 -
泛在電力物聯網建設下看電網企業數據變現之路
2019-11-12泛在電力物聯網 -
泛在電力物聯網建設典型實踐案例
2019-10-15泛在電力物聯網案例
-
權威發布 | 新能源汽車產業頂層設計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進氫燃料供給體系建設
2020-11-03新能源,汽車,產業,設計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
能源革命和電改政策紅利將長期助力儲能行業發展
-
探索 | 既耗能又可供能的數據中心 打造融合型綜合能源系統
2020-06-16綜合能源服務,新能源消納,能源互聯網 -
5G新基建助力智能電網發展
2020-06-125G,智能電網,配電網 -
從智能電網到智能城市