火電行業(yè)技術(shù)改造中的創(chuàng)新技術(shù)及其應(yīng)用前景分析

摘要：剖析電氣自動化、5G通信、超超臨界技術(shù)等創(chuàng)新技術(shù)在火電行業(yè)技術(shù)革新中的應(yīng)用與重要性，這些技術(shù)通過提升發(fā)電效率、降低運(yùn)營成本與大幅減少污染物排放，有力推動了火電行業(yè)向綠色、低碳、高效方向邁進(jìn)。同時也展望了創(chuàng)新技術(shù)在火電行業(yè)未來發(fā)展中的巨大潛力，并預(yù)測了它們廣闊的應(yīng)用前景，旨在為火電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅實支撐。

關(guān)鍵詞：火電行業(yè)"技術(shù)改造"電氣自動化"5G通信技術(shù)"超超臨界技術(shù)

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

火電行業(yè)在全球能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位，尤其在電力供應(yīng)中起著基礎(chǔ)性作用，特別是在能源需求巨大的國家和地區(qū)。盡管可再生能源迅速發(fā)展，但火電仍是穩(wěn)定電力供應(yīng)的核心。技術(shù)改造對于火電行業(yè)至關(guān)重要。

1"火電行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)

1.1"火電行業(yè)當(dāng)前的技術(shù)水平

當(dāng)前，火電行業(yè)的技術(shù)水平已顯著提升，尤其在高效、清潔、低碳技術(shù)領(lǐng)域成果顯著。新型超臨界與超超臨界燃煤機(jī)組憑借其設(shè)計優(yōu)勢提升了燃煤效率，并降低了二氧化碳排放。這些機(jī)組通過燃燒控制與鍋爐效率的雙重優(yōu)化，熱效率已近50%，相較傳統(tǒng)機(jī)組提升了10%～15%。同時，污染物控制技術(shù)的突破也令人矚目，脫硫、脫硝及除塵技術(shù)顯著削減了火電廠的有害氣體排放[1]。另外，火電行業(yè)借助尖端數(shù)據(jù)分析與智能控制系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運(yùn)營效率得以雙提升。此外，火電行業(yè)正積極探索與新能源的融合發(fā)展，通過熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱利用等技術(shù)，力求能源利用效率的最大化，為推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。

1.2"火電行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

在技術(shù)進(jìn)步的同時，火電行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)也愈發(fā)嚴(yán)峻。首先是來自環(huán)保的巨大壓力，全球氣候變化問題備受矚目，二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物等排放控制已成為行業(yè)待解決的難題。為了滿足新標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)須斥巨資升級設(shè)備、引進(jìn)先進(jìn)污染控制技術(shù)，如碳捕集與封存（Carbon"Capture"and"Storage）技術(shù)，但高昂的成本往往削弱了企業(yè)的盈利能力。其次，太陽能、風(fēng)能等可再生能源成本大幅降低，市場競爭力飆升。火電行業(yè)需要思考如何與新能源互補(bǔ)共進(jìn)，尤其在未來電力市場的調(diào)峰與儲能需求中，如何靈活應(yīng)變、穩(wěn)固市場地位顯得至關(guān)重要[2]。再次，為了實現(xiàn)碳減排目標(biāo)，火電廠需要投入大量資金進(jìn)行技術(shù)改造，還要面對政策激勵機(jī)制的不確定性，經(jīng)營風(fēng)險隨之增加。小型低效火電機(jī)組逐步淘汰，大型現(xiàn)代化火電廠亦面臨升級壓力。

2"火電行業(yè)技術(shù)改造中的創(chuàng)新技術(shù)

2.1"電氣自動化技術(shù)

電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用歷史已久。目前，火電廠的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從燃料供應(yīng)到廢氣處理，均已實現(xiàn)電氣自動化控制。分布式控制系統(tǒng)（"Distributed"Control"System，DCS）和可編程邏輯控制器（Programmable"Logic"Controller，PLC）等自動化系統(tǒng)在這些環(huán)節(jié)中發(fā)揮著實時監(jiān)測與控制的核心作用，借此，操作人員可在中央控制室內(nèi)一覽全廠運(yùn)行狀態(tài)，并精準(zhǔn)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，以求達(dá)到發(fā)電效率最大化、排放最小化。同時，智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)（Internet"of"Things，IoT）技術(shù)通過數(shù)據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳輸至控制系統(tǒng)，極大地提升了火電廠運(yùn)行的透明度和響應(yīng)速度，從而有效減少了因人工監(jiān)控疏漏而引發(fā)的事故或效率降低。

在效率層面，該技術(shù)通過精準(zhǔn)調(diào)控各子系統(tǒng)，使燃料得以更充分燃燒，從而大幅提高熱效率。具體而言，該技術(shù)能精確把控鍋爐內(nèi)的燃燒條件，確保適宜的溫度和壓力，減少能量損耗和不完全燃燒現(xiàn)象。同時，自動化控制技術(shù)還能根據(jù)電網(wǎng)的實時需求靈活調(diào)整汽輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，使其持續(xù)保持在高效狀態(tài)[3]。此外，該技術(shù)還具備先進(jìn)的故障檢測和預(yù)測功能，可以在設(shè)備故障前進(jìn)行預(yù)警和維護(hù)，有效降低非計劃停機(jī)時間，提升設(shè)備整體效率。在安全性方面，自動化系統(tǒng)的實時監(jiān)控功能可迅速識別并應(yīng)對各類安全隱患，如鍋爐壓力超標(biāo)或溫度異常等。

2.2"5G通信技術(shù)

相較于4G，5G的通信速率可飆升至10"Gbps以上，時延低至1"ms，從而充分滿足火電廠對實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目量绦枨蟆?G的低時延特性使火電廠監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)毫秒級響應(yīng)，提升了設(shè)備故障檢測與處理效率。同時，5G的高容量支持海量設(shè)備同時連接，可以輕松應(yīng)對火電廠設(shè)備聯(lián)動需求，推動信息化與自動化管理的全面升級。此外，5G獨特的網(wǎng)絡(luò)切片功能為火電廠各類業(yè)務(wù)提供定制化網(wǎng)絡(luò)資源配置，例如：為安全監(jiān)控等關(guān)鍵任務(wù)分配專用高優(yōu)先級網(wǎng)絡(luò)資源，確保通信在高峰時段始終穩(wěn)定、可靠。

5G通信技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用主要體現(xiàn)在智能監(jiān)控、無人巡檢、遠(yuǎn)程控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。借助5G的高帶寬，智能視頻監(jiān)控得以實時傳輸海量高清視頻流，實現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)外與核心設(shè)備的遠(yuǎn)程高清晰度監(jiān)控。結(jié)合熱成像技術(shù)，運(yùn)維人員能迅速識別設(shè)備過熱或異常，及時做出應(yīng)對。在無人巡檢方面，5G技術(shù)為無人機(jī)和智能巡檢機(jī)器人提供了穩(wěn)定通信保障，實現(xiàn)了智能化全廠巡檢與數(shù)據(jù)實時回傳，節(jié)省了人力，更提升了巡檢的準(zhǔn)確性與效率。此外，5G還賦能遠(yuǎn)程控制，使運(yùn)維人員能夠迅速遠(yuǎn)程調(diào)控廠區(qū)設(shè)備，如緊急關(guān)閉故障設(shè)備或調(diào)整發(fā)電參數(shù)，提升火電廠應(yīng)急響應(yīng)的速度與靈活性。

2.3"超超臨界技術(shù)

超超臨界技術(shù)作為火電領(lǐng)域的頂尖技術(shù)，其關(guān)鍵在于鍋爐與汽輪機(jī)能在超高溫、超高壓環(huán)境下運(yùn)行。具體而言，其鍋爐運(yùn)行溫度超600"℃，壓力逾30"MPa，這種極端條件使水蒸氣物理性質(zhì)顯著變化，密度與流動特性均優(yōu)于常規(guī)蒸汽。因此，該技術(shù)能更高效地把燃煤熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能源利用效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)機(jī)組[4]。其發(fā)電機(jī)組熱效率高達(dá)45%～50%，比亞臨界機(jī)組提升了超10%，意味著同等燃煤量可以產(chǎn)出更多電力，帶來了經(jīng)濟(jì)與環(huán)保雙重效益：燃料利用更高效，煤炭消耗及二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等排放均減少。

與傳統(tǒng)機(jī)組相比，超超臨界機(jī)組能減少20%～30%的煤炭使用，削減了燃料成本，還提升了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。此外，由于燃燒更為高效、充分，超超臨界發(fā)電機(jī)組在每千瓦時發(fā)電中產(chǎn)生的二氧化碳排放量較傳統(tǒng)機(jī)組降低了15%～20%。同時，該技術(shù)還有助于降低硫氧化物、氮氧化物等排放，助力火電行業(yè)達(dá)到更嚴(yán)苛的環(huán)保要求。

2.4"智能電網(wǎng)技術(shù)

智能電網(wǎng)技術(shù)融合了信息與通信技術(shù)和傳統(tǒng)電網(wǎng)，通過智能電力調(diào)度、負(fù)荷管理、能源優(yōu)化等手段，旨在提升電網(wǎng)的可靠性、靈活性與效率。在火電領(lǐng)域，該技術(shù)主要應(yīng)用于動態(tài)電力負(fù)荷調(diào)度、電網(wǎng)實時監(jiān)控、能源最優(yōu)配置、電網(wǎng)故障快速恢復(fù)等方面。借助智能電網(wǎng)，火電廠能夠根據(jù)實際電力需求和負(fù)荷變化靈活調(diào)整發(fā)電量，并實現(xiàn)與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的有效協(xié)調(diào)與互補(bǔ)。同時，通過集成傳感器和數(shù)據(jù)分析，智能電網(wǎng)還能實時監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)，自動識別并快速響應(yīng)故障。

智能電網(wǎng)技術(shù)通過遍布電網(wǎng)的傳感器和智能電表實時采集并傳輸運(yùn)行數(shù)據(jù)至中央控制平臺。此平臺能精準(zhǔn)監(jiān)測并調(diào)整電網(wǎng)負(fù)荷、頻率、電壓等關(guān)鍵參數(shù)，確保電網(wǎng)持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。同時，智能電網(wǎng)技術(shù)擁有卓越的故障自愈能力，一旦檢測到局部故障，能迅速隔離并通過自動化手段恢復(fù)供電，防止故障擴(kuò)散，從而維護(hù)整個電網(wǎng)的穩(wěn)定。對火電行業(yè)而言，這一功能在應(yīng)對外部電網(wǎng)波動時尤為關(guān)鍵，能保障發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3"創(chuàng)新技術(shù)在火電行業(yè)的應(yīng)用前景

3.1"創(chuàng)新技術(shù)對火電行業(yè)未來發(fā)展的影響

電氣自動化、5G通信、超超臨界、智能電網(wǎng)等創(chuàng)新技術(shù)正深刻塑造著火電行業(yè)的未來，提升火電廠的運(yùn)營效能，更推動其向智能、環(huán)保、低碳路徑邁進(jìn)。電氣自動化技術(shù)精準(zhǔn)把控發(fā)電全程，能夠降低人為失誤，顯著提升生產(chǎn)效率和設(shè)備穩(wěn)定性。5G通信以其高速、低延遲特性能夠?qū)崿F(xiàn)對火電廠的遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能調(diào)度，增強(qiáng)響應(yīng)速度和運(yùn)營靈活性。超超臨界技術(shù)突破使火電廠能在更極端高溫條件下運(yùn)行，大幅提升熱效，降低煤耗及污染物排放，助力環(huán)保轉(zhuǎn)型。智能電網(wǎng)技術(shù)能夠優(yōu)化電力調(diào)配，促進(jìn)火電與可再生能源融合，提升供電可靠性與效率，為火電行業(yè)開拓更廣闊市場。

3.2"創(chuàng)新技術(shù)的潛力

電氣自動化技術(shù)對于提升火電廠效率和安全性具有巨大潛力。通過自動化控制發(fā)電過程，該技術(shù)可實時監(jiān)控并精細(xì)管理燃燒、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等核心設(shè)備。自動化系統(tǒng)采集并分析數(shù)據(jù)，自動調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)，優(yōu)化燃燒，最大化燃料效率[5]。此外，自動化技術(shù)還能支持預(yù)測性維護(hù)，通過運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，提前識別并處理故障，降低維護(hù)成本和故障率，從而提升火電廠的整體效益和運(yùn)營安全性。

5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控和調(diào)度，通過實時數(shù)據(jù)，運(yùn)維人員可遠(yuǎn)程掌控設(shè)備狀態(tài)，及時響應(yīng)異常，提高緊急情況下的響應(yīng)速度和故障處理效率。同時，5G支持大量設(shè)備并發(fā)連接，推動物聯(lián)網(wǎng)在火電廠的應(yīng)用。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，5G還能實時分析并智能管理火電廠數(shù)據(jù)，為提升發(fā)電效率和優(yōu)化能耗提供精準(zhǔn)支持。

超超臨界技術(shù)通過提升鍋爐和汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)，使火電機(jī)組能在更高溫高壓條件下運(yùn)行，顯著提升發(fā)電效率并減少污染排放。相比傳統(tǒng)機(jī)組，超超臨界機(jī)組熱效率可提高5%～10%，降低煤耗，并減少溫室氣體和有害物質(zhì)排放，是實現(xiàn)火電清潔生產(chǎn)的重要途徑，有助于滿足更嚴(yán)格的環(huán)保要求。

智能電網(wǎng)技術(shù)引入先進(jìn)傳感器、自動化控制系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)電力生產(chǎn)、傳輸和分配的智能化管理。對火電廠而言，智能電網(wǎng)優(yōu)化能夠電力調(diào)度，減少損失，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性；同時，其支持火電廠與可再生能源協(xié)調(diào)運(yùn)行，靈活調(diào)節(jié)發(fā)電負(fù)荷，確保供需平衡。此外，智能電網(wǎng)還支持火電廠參與電力市場交易，通過靈活電價和精準(zhǔn)負(fù)荷管理，根據(jù)市場需求調(diào)整發(fā)電量，提升經(jīng)濟(jì)效益。

3.3"創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用范圍和市場規(guī)模

創(chuàng)新技術(shù)，特別是電氣自動化、5G通信、超超臨界及智能電網(wǎng)技術(shù)，正成為火電發(fā)展的技術(shù)支柱，逐步淘汰低效、高污染傳統(tǒng)技術(shù)，將全面優(yōu)化發(fā)電流程，并在設(shè)備管理、安全生產(chǎn)、數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵領(lǐng)域大放異彩。未來，創(chuàng)新技術(shù)將引領(lǐng)火電行業(yè)數(shù)字化、智能化、綠色化革新，提升企業(yè)競爭力，降本增效，助力環(huán)境友好發(fā)展。

4"結(jié)語

在火電行業(yè)的技術(shù)革新中，電氣自動化、5G通信、超超臨界及智能電網(wǎng)等尖端技術(shù)扮演著舉足輕重的角色。它們通過提高發(fā)電效率、削減污染物排放與優(yōu)化能源利用，有力推動了火電行業(yè)朝著綠色、低碳、高效的目標(biāo)邁進(jìn)。未來，全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型將促使火電行業(yè)進(jìn)一步依賴智能化、數(shù)字化與清潔能源技術(shù)，以更大幅度地降低環(huán)境負(fù)擔(dān)并增強(qiáng)自身競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]于英利，付旭晨，戴瑩瑩，等.煤電機(jī)組“三改聯(lián)動”改造升級技術(shù)路線與驗收評價[J].能源與環(huán)保，2024，46（9）：213-218，225.

[2]王德深，劉新民，樊培利，等.火電機(jī)組靈活性改造的技術(shù)運(yùn)用與發(fā)展趨勢探究[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2024（13）：129-131.

[3]王丹.火電廠節(jié)能環(huán)?，F(xiàn)狀及其技術(shù)改造研究[J].山西化工，2024，44（2）：266-267，270.

[4]曹源平，胡洋.基于火電廠靈活性改造的經(jīng)濟(jì)性研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2023，13（12）：217-219，222.

[5]宋曉輝，韓偉，王興，等.基于高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)的火電機(jī)組深度調(diào)峰方案對比及分析[J].熱能動力工程，2023，38（11）：63-74，83.