发电工业论文范文（精选8篇）
发电工业论文 第1篇
黄埔发电厂总装机容量110万千瓦,原配有一套输煤工业电视系统,负责对输煤皮带主要生产环境以及重要设备进行监视,该系统始建于1989年,设备已严重老化,故障率高,维护量大,影响系统的正常运行和监控。
2005年对监控系统进行全面升级改造,以派尔高的一体化球机,代替了原来一大串的摄像终端,用派尔高的CM9502主机替换了原来的旧主机,增加了数字视频监控系统,成功的把第一代的模拟监控系统改造成当今多媒体、图像处理、计算机等各项最新技术高度结合的第三代数字网络视频监控系统。
2 系统概述
2.1 系统组成
工业电视监控系统由前端信号采集部分、后端控制及显示部分和信号传输部分等三大部分组成。
前端信号采集部分也称为摄像终端。主要由摄象机、光学镜头、防护罩、电动云台、安装支架、解码器等构成。
后端控制及显示部分实际上是系统的核心部分,主要由视频矩阵主机、控制键盘、视频分配器、画面合成器、硬盘录象机、电视墙、供配电装置、抗干扰装置和操作台等组成。
传输部分主要传输的内容是图像信号。对图像信号的传输,重点要求是在图像信号经过传输系统后,不产生明显的噪声、失真,保证原始图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降等等。这就要求传输系统在衰减方面、引入噪声方面、幅频特性和相频特性方面有良好的性能。在工业电视监控系统中,有两种信号:视频信号和控制信号。信号的传输方式有两种:即有线和无线;有线传输介质采用电缆和光缆;无线传输介质目前大多数采用微波传输方式。
同轴视控技术是当今监控系统设备之发展主流。只需要一根视频电缆便可以同时双向传输摄象机的视频信号和控制摄像终端云台的上、下、左、右运动;光学镜头的光圈大小、聚焦和变倍;摄象机电源开关及预设等功能的所有控制信号。这种双向传输技术,既使工程施工和系统维护简单化,又能使系统投资减少,节约材料成本和施工成本。
考虑到同轴视控技术系统结构简洁,具有下述优点:信号传输稳定,同轴电缆资源利用充分;工程施工量小,系统接点少,维护量小;线路故障判断容易。线路无故障时,信号都应该正常;线路有故障,则视频和控制均无信号。本改造选用技术比较成熟的同轴视控技术的系统。系统图如图1所示。
本监控系统由1台矩阵主机、1台主控键盘、2台副控键盘、1台硬盘录像机、75个网络摄像终端、19台数字彩色图像监视器、4台四画面分割器、4台视频分配器等组成,大大提高系统可靠性和稳定性。
2.2 主要设备选型
2.2.1 前端信号采集部分
前端信号采集部分主要是由摄像机、光学镜头、防护罩、云台、支架、解码器六个部分组成。
(1)摄像机和光学镜头是产生图象和决定图象质量优劣的设备。我们以往使用较多的高清晰度彩色摄像机型号是:〖日本松下〗WV-CP480。其特点是:高清晰度480TVL、轮廓校正、自动白平衡功能优秀、高速动态的背光补偿功能。
(2)防护罩是保护摄像机和光学镜头的设备,安装在云台上。水/风冷式防护罩(型号PIH-5040)用不锈钢材料制成,全密封,能够有效地防水、防尘、防爆和耐腐蚀,可直接用水冲洗,特别适应在燃料露天及高温的环境下稳定工作,本厂有一半是这种产品。
(3)云台。在使用中,需要全方位观察设备,采用电气和机械性能好的适合在高温、潮湿的地方工作的室外重型全方位云台(型号:PIH-301)。
(4)支架作为安装的一部分,须正确选用支架以最大限度保证设备使用过程中的稳定性和安全性。
(5)解码器是系统中的关键设备。它的功能是将主机通过线缆发来的控制信号分解出来,直接控制电动云台和镜头的动作。
在本次改造中,我们选用了30台美国产的派尔高一体化球机,型号是SD53TC-PG-E1-X,用它取代了前端信号采集部分的6个部件(包括摄像机、光学镜头、防护罩、云台、支架、解码器)并实现了原来的所有功能,它具有以下5大优点:
安装和维护方便,只需要一条电源线和一根视频线就能正常工作;观察角度更大,可以实现水平360°,向下90°观察;低照度彩色红外特性好,在有辅助灯光照明的地点同样可获得理想的图像画面质量;变焦范围大,18倍光学变焦,使现场的各个角落可以一览无余,适于大范围监控场景;它的防护罩采用双层全天候室外防护罩,内部配备恒温热交换系统,为摄象机创造一个良好的工作环境,可以实现24小时不间断工作。
2.2.2 后端控制及显示部分
后端控制及显示部分主要由视频矩阵主机、控制键盘、硬盘录象机、电视墙等组成。
(1)CM9502主机。原监控系统只能支持最多40路视频输入,8路输出,本监控系统要增加12个测点,变成52路输入,14路输出,我们选用CM9502矩阵主机,它是以微处理器为核心的新一代产品,它的设计容量为208路视频输入,16路视频输出,有48个可编程巡视可编程定时巡视;可与目前所有的同轴视控解码器兼容,可通过RS232接口与多媒体电脑配合使用,通过多画面分割器与大屏幕监视器配合使用,可与硬盘录象机联合使用,实现多图象实时录象和回放。安装多媒体软件就能实现图像远传功能。
(2)键盘是CM9502-KBD,与CM9500系列矩阵主机配合使用。该系统键盘的操纵杆采用非接触磁感应控制方式,具有经久耐用、维护量小的特点。
(3)硬盘录像机。原系统没有硬盘录像机,为了重点位置的监控,特增加一台,它的配置如下:中央处理器:Intel服务器专用处理器P4 2.4GHz;硬盘:750G的SCSI硬盘;内存:2GB;主板:工控主板;可做十六画面显示并录像,可通过与机器声卡相连的音箱实时监听现场声音、现场抓拍;可随时进行备份处理,将有价值的录像文件和日志保存至其他记录媒体或打印出来;异常关机可自动重新启动系统,自动恢复丢失的压缩文件,确保数据的完整性。监控图像文件不受第三方软件的修改,确保监控系统的安全性、完整性、真实性。
(4)电视墙(系统显示部分)根据用户的要求和控制中心的实际环境设定。由于监控点的增多,改造后的电视墙改为14台20英寸液晶电视组成,画面动态循环显示,供调度室工作人员监视、调度用。
3 系统功能与效果
经过两年多的改造,成功的把模拟监控系统改造成当今多媒体、图像处理、计算机等各项最新技术高度结合的数字视频监控系统。其实现的功能如下:
(1)利用最新的图像数字处理技术将模拟音、视频信号转化为数字信号,在计算机显示器上实时显示多路(164路)活动图像的同时,将各路音视频信号以数据流方式同步存储于计算机硬盘内,在计算机上实现音视频信号的监视、记录、回放。
(2)与模拟监控系统相比,数字网络视频监控系统具备网络化的优点。图像信号数字化后,可送入局域网中,与网络中的授权用户共享,授权用户在自己电脑上使用IE浏览器就可对生产全程进行监视和指挥,也可以访问文件服务器中保存的历史图像。
(3)突出实现了报警管理的功能:安全监视系统与火灾报警系统之间设有联络信号,设备出现故障或发生火灾时,监视系统可自动切换到故障设备或发生火灾设备,切换时间不大于2秒,这大大缩减处理突发事件的时间,使设备的故障损失降到最小程度。
(4)开放性:系统设备是按照国际标准进行数字的图像化采集和存储。所有影像实现数字化,采用现场总线,用户可自由集成不同制造商的通信网络,既可与同层网络互连,也可与不同层网络互连。设备无缝联结,而无须关心子系统的类型,如HAVC、照明和安全设备可以非常容易地在同一个通道中应用。
升级改造后,系统无论在稳定性和经济效益方面都取得了很好的成绩,效果如表1、表2所示。
通过这次改造,使得系统故障率大幅度减少,仅为原来的7.1%,节省检修费用81600元,节约检修工时180小时,安全运行时间提高了5倍,说明此次改造是很成功的。
参考文献
[1]钱建生.煤矿井下光纤工业电视监控系统[J].电视技术,1998,22(5):24～27
发电工业论文 第2篇
湿法烟气脱硫技术在火力发电工业中的应用
叙述了以石灰石/石膏法为代表的湿法烟气脱硫技术在火力发电工业中的应用,介绍了对脱硫效率有较大影响的几个重要参数的确定及关键设备的`选择,指出了目前国内烟气脱硫技术在研究、设计等方面存在的不足.
作 者：肖万平XIAO Wan-ping 作者单位：中国有色工程设计研究总院,北京,100038刊 名：中国有色冶金 PKU英文刊名：CHINA NONFERROUS METALLURGY年，卷(期)：“”(5)分类号：X7关键词：湿法烟气脱硫 火力发电 脱硫效率 石灰石-石膏 防腐措施
节能发电调度与电力工业节能减排 第3篇
一、什么是节能发电调度
电力调度理念的演变是与电力行业发展面临的宏观环境紧密相联的。上世纪90年代电力市场化改革以前, 各国的电力行业都以垂直一体化的垄断模式运行, 电力系统运行调度的准则是满足安全可靠供电前提下的经济调度, 即实现安全约束下运行成本最小, 这是一种基于机组变动成本 (主要是燃料成本) 的调度方法;在环境保护越来越得到重视, 发电生产中污染物排放限制越来越严格的情况下, 环保目标被引入发电调度, 实现安全约束下运行成本和污染排放最小成为电力调度的优化目标;为应对天然气价格上涨对燃气电厂的不利影响, 美国在讨论2005年能源法案 (Energy Policy Act of 2005, EPAct05) 时提出了“效率调度”的概念, 即使高效率的燃气机组总能优先于较低效率的机组发电;此外, 还有研究者提出了考虑经济、环保、安全的多目标优化调度, 在经济目标中不但考虑发电变动成本而且考虑网损因素等。
鉴于能源和环境问题的凸显, 电力行业节能减排的紧迫需要, 我国提出了节能发电调度的理念。节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下, 按照节能、经济的原则, 优先调度可再生发电资源, 按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序, 依次调用化石类发电资源, 最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。仅从节能角度讲, 我国提出的“节能调度”有点类似于美国的“效率调度”, 但节能调度的内涵更加丰富, 它是在满足安全约束条件下, 集节能、环保、经济为一体的多目标优化调度。节能调度是我国电力调度制度的一次重大变革, 将对我国电力行业发展带来深远的影响。目前, 国家已确定了河南、江苏、四川、广东、贵州为首批试点省份, 并将逐步向全国推开。
二、为什么要实行节能发电调度
长期以来, 我国发电调度一直以电厂或发电机组大致平均分配发电量指标, 大小火电机组不论能耗高低, 都享有基本相同的发电小时数。这种传统的调度模式导致我国的电力生产仍处于高耗能、高污染、低效率的粗放式增长, 与我国确立的科学发展观、建设资源节约型、环境友好型社会的总体目标不符。因此, 国务院在有关文件中明确要求:“优化调度可再生能源、核电等清洁能源发电, 鼓励高效、环保机组多发电, 充分发挥市场机制作用, 尽快建立并实施节能、环保、经济的发电调度方式。”节能调度并非单纯的企业生产管理的优化行为, 其推行对于电力行业自身、国家以及电力市场建设均意义非凡。
实施节能发电调度是实现电力行业节能减排和保障国家能源安全的需要。我国经济发展面临严峻的资源和环境约束, 一些高耗能高污染产业过快增长, 经济增长的资源和环境成本过高、代价过大。电力行业是我国的能源消耗大户, 其节能潜力的充分挖掘, 不但是电力行业自身节能减排的需要, 而且是缓解我国能源供应压力, 保障国家能源安全的需要。2005年, 我国电力工业平均供电煤耗370克/千瓦时, 比国际先进水平高40～50克左右, 相当于一年多燃用约1.6亿吨原煤。若实行节能调度, 充分利用高效的机组发电, 逐步淘汰能耗高的小火电, 全国可以减少发电用煤约7000万吨标准煤, 万元产值能耗可以降低3.15%, 将为“十一五”期间能耗降低20%的目标贡献近1/6, 居全国各大行业之首。可见, 如果节能调度的改革能够被切实执行, 我国2010年比2005年的1.43吨标准煤下降20%目标的实现将得到有力的保障。
实施节能发电调度是促进电力工业经济增长方式转变的需要。我国电力工业自上世纪80年代中期开始, 为鼓励投资办电的积极性, 逐步形成了按照平均分配电量的调度方式。但随着电力供需趋于平衡, 这种计划方式下的调度方法给小火电发展培植了温床, 遏制了节能工作的开展, 使得电源结构持续恶化, 也使得电力工业增长方式低效、粗放。2005年, 全国单机10万千瓦及以下小火电机组1.15亿千瓦, 占火电装机容量的比重达29.4%;全国电力行业发电用原煤11.1亿吨, 占煤炭消费总量的近50%, 占一次能源消费总量的36%, 排放二氧化硫占全国排放总量的53%。节能发电调度将打破延续多年的大平均调度模式, 通过实施按照机组能耗和污染排放水平确定次序的调度规则, 优化资源配置, 建立提高能源利用效率、降低污染排放的新机制、新体制, 大大提升电力系统整体效率和效益水平, 加快企业从高投入、高能耗、高污染、低效益的粗放型增长向高增长、高效益、低投入、低能耗、低污染的集约型增长转变, 实现电力工业的又好又快发展。
实施节能发电调度是加快电力产业结构优化升级的需要。我国电力产业结构不合理的矛盾仍然十分突出, 特别是能耗高、高污染的小火电机组比重过高。节能调度方式下, 单机规模大且具有脱硫、脱硝设施的燃煤机组将占有优势, 而小火电只能参与剩余份额的竞争, 甚至会出现无电可发、不能上网的生存困境。因此, 节能调度的实施将加快中国电源结构的调整, 加速电力企业分化, 使可再生能源发电、大型环保机组得到支持, 而小煤电和燃油发电机组将逐步退出市场。这将对加速我国电力产能优胜劣汰, 促进电力产业结构整体优化升级产生积极的推动作用。
实施节能发电调度是推进电力市场化改革的需要。电力市场化改革是电力体制改革的基本方向, 节能调度的推行将对电力市场的构建和完善起到积极的作用。通过优化调度, 使节能发电调度和市场机制有机结合, 可形成一套鼓励先进、奖优罚劣的运行机制。可再生、节能、高效、低污染的机组获得优先发电权, 而能耗高、污染大、违反国家政策和有关规定的机组逐步减少发电权, 必然会对电力行业投融资起到良性的引导作用。节能调度还可能推进电价改革, 催生新的电价机制的形成。电价政策在促进节能环保、推动经济结构调整等方面具有不可替代的作用, 是最直接、最灵敏、最有效的一种手段。如果节能环保的电价机制能够引发与市场经济相适应的电价机制的最终形成, 那么节能调度的“蝴蝶效应”就会显现由市场发现价格, 以价格引导投资, 就可以更好地发挥电力市场配置资源的基础性作用, 我国电力市场的运行体系及电力工业的可持续发展长效机制将得以建立。
三、企业、国家共促节能发电调度, 落实电力工业节能减排
节能调度不是单纯的电力企业内部管理和技术问题, 而是一个涉及多方利益调整的重大社会、经济问题, 需要企业微观管理和国家宏观政策的共同配合, 运用技术、经济、行政、法律等手段多管齐下, 通盘考虑、合力解决。
1.对电网企业优化节能调度的建议。
按照《办法》要求, 在做好试点工作的基础上全面实施电网节能调度。试点地区要以确保电力系统安全稳定运行和连续供电为前提, 以节能、环保为目标, 通过对各类发电机组按能耗和污染物排放水平排序, 以分省排序、区域内优化等方式实施优化调度, 并与电力市场建设相结合, 充分发挥电力市场的作用, 努力做到单位电能生产中能耗和污染物排放最少。未开展试点的地区, 要全面推行差别电量计划, 在各地区安排年度发电量计划时逐渐减少小火电机组的发电小时数, 为将来全面实施节能发电调度做好准备工作。
按照《办法》要求, 尽快制定出各调度单位节能发电调度的实施细则。节能调度对调度规则做出了重大改变, 对于电网而言, 将面临重新分配负荷、计算潮流分布、电网阻塞、备用负荷等问题, 工作量大且较为繁杂。应尽快制定出相应的实施细则, 依据机组设计煤耗做出排序表、测定各类火电机组煤耗特性曲线、建立综合节能优化发电调度模型等等。
充分发挥电网调度对于供给侧和需求侧的杠杆调节作用, 撬动整个电力行业节能减排。电网除了降低自身线损、提高输电能效水平外, 还要通过优化调度实现电源与用户联动, 实现资源合理配置, 撬动整个电力行业节能降耗。应从发电侧调整电源结构, 优化电源布局, 加快火电“上大压小、节能减排”;从销售侧引导用户科学用电, 节约用电;全面执行差别电价政策, 提高高耗能产品差别电价标准, 清理和纠正在电价方面对高耗能高污染行业的优惠政策, 配合政府完成“十一五”降低用电单耗指标。
估算和分析实施节能调度对市场各方利益的影响, 建立企业自觉节能减排的补偿机制。 (1) 妥善解决发电权交易中的利益补偿问题。为促进小机组顺利关停, 应使机组在关停后可在一定期限继续享受发电量计划指标, 并可通过转让电量指标获得一定经济补偿;关停早的机组, 获得的电量补偿和享受期限应更多、更长一些;关停机组的自备电厂企业或趸售电网在用电价格方面应享受一定优惠;解决好关停机组涉及的职工安置、债务、土地开发等善后事宜。 (2) 妥善解决辅助服务中的利益补偿问题。对于节能调度排序后更多地承担系统调峰、调频、调压、无功、备用等辅助服务的企业, 电网公司、发电企业 (特别是调度方式改变后的优势企业) 应向其提供辅助服务费用, 以提高辅助服务的积极性。
恰当处理节能发电调度实施中的一些具体问题。如一些耗能较高的小机组 (统调地方机组) 主要处于负荷中心, 对电网的安全稳定运行起着至关重要的作用, 在短期内无法退出运行;而一些综合利用 (供气/热) 的机组尽管能耗较高, 但对当地的经济发展、环境保护、节能降耗起着无法替代的作用, 在节能调度具体实施中应该考虑这些因素。此外, 部分地区存在电网调度权不统一, 还有以自发自用为主的一些自备电厂、地方备用电厂和部分小水电等, 应该理顺和明确各自的责任。总之, 节能发电调度的实施应避免“一刀切”, 充分考虑不同地区的具体情况。
2.配套政策建议。
继续建立健全区域电力市场体系, 为节能优化调度的顺利开展创造宽松的电力供需环境。区域电力市场的建立有利于充分竞争, 引导合理投资和优化产业结构;可使电力资源在一个更大范围内优化配置, 合理调整季节性、时段性电力负荷的差异, 实现水火互补、省际间的余缺调剂, 从而化解节能调度与省内电源供给不足的矛盾, 创造相对宽松的电力供需环境, 为节能调度的开展提供必要的前提。
加强能源审计, 为实现节能、环保、经济的多目标优化调度奠定必要的计量基础。竞价规则的修正、节能环保电价的形成及节能、排污标准的制定, 以及对节能减排总体状况的判断和监管等, 都需要加强能源统计和核算, 建立科学的节能减排数据体系。国家虽然自2005年以来在加强能源统计制度建设方面采取了较多措施, 但仍然存在能耗统计口径不一、能源消耗标准混乱、能耗数据可比性和可靠性差等问题。针对我国的电力行业而言, 目前应加大能源审计的力度, 修订和完善电力行业节能规范、节能标准, 加强相关指标的测算和计量工作, 建立节能系数、环保折价系数、综合能耗等一揽子节能减排量化标准, 为执行节能、环保、经济的多目标优化调度、实现电力行业节能减排奠定必要的计量基础。
实行节能环保的电价政策, 实现节能调度与市场的有机衔接。 “水火置换”、“以大代小”等发电权交易手段, 虽然使各方的利益得到了适当平衡, 但实质上仍延袭了传统计划方式分配发电指标的做法, 只能是一种过渡方式。加快电力市场化的建设, 通过市场的手段解决能耗的问题, 是电力节能减排的根本途径。作为电力市场最基本、最核心的要素, 电价政策在促进节能环保、推动电力结构调整等方面具有不可替代的作用。从长远看, 应进一步深化电力价格改革, 将节能因子和环境排放因子纳入到电价中, 形成激励清洁能源发展的电价机制, 从而使高耗能、高污染的外部成本内在化, 让电价全面地反映供求关系、资源稀缺程度和环境污染状况等信息, 更好地发挥电力市场配置资源的基础性作用, 激励相关企业自觉节能减排, 真正建立起电力行业节能减排的长效机制。
修改电力市场竞价上网规则, 使之适应节能减排的需要。在电力市场价格形成机制尚未理顺、节能环保电价尚未形成的情况下, 应对目前的竞价规则进行修正。由于高能耗小机组尤其是老机组的造价比较低, 按照目前“低价优先, 竞价上网”的原则, 将无法限制小机组多发电。因此, 除财务成本外, 还应将单位能耗、单位排污指标、运输成本、网损等因素考虑在内, 依据各要素的权重、系数建立一个复合竞价模型, 按照复合竞价模型进行排序上网。这样可较全面地兼顾经济、节能、环保因素, 激励发电企业自觉节能减排, 并将效益最终传递到全社会, 从根本上限制住小机组多发电。此外, 这样的复合竞价规则也可反过来催生新的电价机制, 有助于建立与发电环节竞争相适应的上网电价形成机制, 可大大促进电力市场的建设。
加强对调度机构执行节能调度的监管工作, 对节能优化调度工作的高效运作进行及时、有效的监管。电力监管部门应建立一套涵盖信息发布、披露、监管、查询、纠正和处罚的机制, 增强社会公众对节能调度相关信息的知情权, 逐步解决监管部门与电力企业, 发电企业与电网企业信息不对称问题。对相关单位节能调度方案的执行情况进行督导, 统计、分析相关信息并定期向社会公布, 维护市场主体的合法权益, 同时对节能调度中出现的缺位、违规行为做出及时的纠正和处罚。
运用财税等政策工具促进节能减排。 (1) 必要的财政补贴不可少。中小燃煤机组的上网电价较低, 而节能环保的机组上网电价较高, 实施节能调度可能会增加电网公司购电成本。因此, 国家应出台相应的政策对电网公司进行适当的补贴。 (2) 完善支持节能降耗的相关税收制度。财政部应进一步研究支持生物质能发电、地热能、太阳能等可再生能源开发利用的税收优惠政策;对于高排放、高污染的企业, 应加强环保监督检查, 并征收排污税, 提高发电企业的环保违法成本。此外, 开展排污、取水许可指标交易。按期关停的机组可转让污染物排放指标、取水许可指标, 获得一定经济补偿。
建立落后产能退出机制。为鼓励和引导关闭、淘汰高耗能和高污染企业, 应妥善解决好人员安置、债务、土地开发等善后事宜, 按期关停的机组在一定期限内可享受发电量指标, 并可通过转让发电量、排污和取水指标、用电价格优惠等政策获得一定经济补偿;企业内部无法消化和解决的, 国家应根据关停后的实际节能减排量, 通过转移支付等方式给予适当补贴或奖励;积极稳妥地处理“上大”和“压下”的关系, 应“先建设后关停”或“先改造后关停”;做好关停机组的电力接续工作, 制定周密的电力供应预案, 加快配套电网建设, 切实保障关停机组企业或地区的电力安全可靠供应。
总之, 必须构建一个以市场为导向、企业为主体、政策做支撑的三位一体的节能发电调度实施平台, 才能确保电力工业节能减排的有效落实和电力工业的又好又快发展。
[感谢国家发改委体改所基础设施研究中心史立新主任、黄云鹏博士、华北电力大学董军教授对本文的指导和建议。]
参考文献
[1].Miguel Carrin, JosM.Arroyo, AComputationally Efficient Mixed-Integer Linear Formulation for the Thermal Unit Commitment Problem, IEEE Transaction on Power Systems, Vol.21, No.3, 2006, 1371-1378.
[2].Leandro dos Santos Coelho, Viviana Cocco Mariani, Combining of Chaotic Differential Evolution and Quadratic Programming for Economic Dispatch Optimization With Valve-Point Effect, IEEE Transaction on Power Systems, Vol. 21, No. 2, 2006, 989-996.
[3].Kit Po Wong, Bei Fan, C.S.Chang A.C.Liew, Multi-objec-tive generation dispatch using bi-criterion global opti mization, IEEE Transactions on Power Systems, Vol.10, No.4, 1995, 1813-1819.
[4].Tankut Yalcinoz, Onur Koksoy, A multi-objective opti mization method to environmental economic dispatch, Electrical Power and Energy Systems29, 2007, 4250.
[5].DOE, United States Department of Energy, The value of economic dispatch, a report to congress pursuant to section1234of the Energy Policy Act of2005, November7, 2005.
发电工业与互联网融合创新应用探讨 第4篇
1 互联网与发电工业融合发展的条件更趋成熟
传统工业化意义上的机械化、电气化、自动化, 与信息化意义下的数字化、智能化和网络化, 不是相互排斥、相互分离的发展过程, 而是一个相互融合、改造优化、转型升级的过程[2]。两化融合, 是要在新的信息化的技术平台上提升工业化, 是把信息技术广泛应用到电厂设计、采购、施工、建设、调试、运行、培训、检修与维护、改造直至拆除的全生命周期, 嵌入到电厂生产经营和持续发展的过程中去, 通过两化融合整合电厂资源形成新的价值网络, 提升企业核心竞争力。
信息技术创新成为互联网和发电工业融合发展的重要推动。一是感知技术的发展带动了高端传感器在工业中的应用。通过实时采集生产作业过程中的数据, 连续性的生产流程分解成了可供处理的各类数字化信息和模型, 实现了网络实时监控和调节。二是光纤宽带及移动互联网的发展适应了海量工业数据的高速传输需求。随着信息网络从固定、窄带向移动、宽带和泛在、融合演进, 工业数据尤其是非结构化数据的传输不再是瓶颈, 有力的支撑着互联网与工业的融合发展。三是数据存储、计算能力的提升为工业企业提供了更优质的数据服务。云计算、大数据技术令超大规模计算能力、数据存储及分析能力大幅攀升, 能够满足迅速膨胀的海量工业数据处理需求。新一代信息技术的发展正与工业各流程中海量数据的采集、存储、处理、分析及共享等需求实现积极对接, 极大的促进着互联网与工业的融合发展[3]。
2 发电工业与互联网融合创新探讨
目前互联网与工业的融合发展在主体上主要体现为互联网企业和工业企业的合作与相互进入, 产业边界趋向模糊。一是互联网企业积极搭建服务工业市场的平台和服务, 典型的有包括电子商务平台、支付、广告营销等商务类互联网服务。二是工业企业主动利用互联网进行流程改造和销售模式创新。如GE着力打造“工业互联网”, 与互联网企业合作, 利用云计算和大数据技术处理GE在全球联网的机器设备的原始数据, 为客户提供更好地附加服务[1]。
发电企业应紧密抓住信息、材料、能源等技术变革与电力企业生产技术融合创新的重大机遇, 深化互联网在电力生产中的应用, 主动利用互联网进行流程改造, 促进电力生产全价值链信息交互和集成协作, 加快电力工业生产向自动化、数字化和智能化方向转变, 实现转型升级, 并在以下六个方向探索:
(1) 打造发电企业内部“电力工业互联网”, 实现总部-分子公司-电厂之间的现代化生产调度 (含环保实时监测) 。研究建立现代化生产调度实时信息平台, 通过互联网实现对企业所有发电设备主要生产实时数据 (含环保数据) 的集中和统一, 并以此为基础建立公司生产数据中心, 实现生产数据的有效链接、集中、共享和应用。基于生产实时数据中心之上, 建立生产监视平台和生产管理平台, 实现对机组生产过程的在线监视和动态管理, 实时掌握生产动态。建立基于海量实时数据的动态分析模型, 实现基于实时数据的动态分析、对比对标、信息决策等功能, 更好地实现生产管理业务的集中、整合和集成, 辅助公司进行精细化的生产过程管控, 提升综合管理能力和水平。
(2) 与设备制造商等外单位建立“远程诊断”平台。通过“电厂远程诊断服务”项目的实施, 利用互联网架起发电企业与设备制造商之间的一座桥梁, 实时了解电厂设备在运行过程中的实际健康状态, 提前发现设备状态的异动变化并发布早期预警, 及时防止潜在故障范围的扩大和故障发生, 创新发电设备检修管理模式。不仅充分保证了设备制造商在为广大电力行业用户提供高质量设备的同时, 还能持续为公司提供相关的高品质服务, 实时跟踪公司电厂设备全寿命周期内的运行情况, 保障设备的连续安全运行, 彻底改变现有的生产检修管理模式。
(3) 加快推进网络环境下的梯级水电站优化调度。互联网技术的广泛应用, 不但改变着整个水电站运行管理的体制和机制, 而且也改变着水电站运行管理的组织模式、管理思想、管理方法和管理手段。加快推进以梯级水电站调度决策支持系统、流域水文自动测报系统、流域用水预报系统为基础, 研究互联网环境下梯级水电站优化调度系统, 该系统依托现代遥感技术、GIS技术、网络信息传输技术、先进的信息获取技术, 获得最新流域的各类调度相关信息, 从而实现全方位、全天候、动态地以不同方式对流域所属水电工程的运行进行动态监测, 实现梯级水电站优化调度的综合管理, 提高流域梯级水电站的综合效益。
(4) 积极推广风电场“无人值守”模式。风电场常常建立在环境较为恶劣的地区, 分布面积广, 数量多, 运营维护成本较高。通过建立远程集控中心, 运用互联网技术实现风电场远程监控, 达到“远方监视、启停、调度、管理、维护风电场设备”, 逐步实现风电场的运行向无人值班方向发展, 既改变了一线运行人员的工作方式, 又降低风电场的运行成本, 极大提高了劳动生产率, 推动清洁能源快速发展。
(5) 促进电力企业大数据集成应用。两化融合将产生非常庞大的数据量, 各种智能设备和信息技术的应用, 将使电力企业管理的数据提升至全新数量级。这些数据包括结构化的数据与非结构化的数据, 它们有可能来自公司内部, 也有可能来自第三方机构。为了适应两化融合形成的各种需求和机遇, 电力企业仅仅获得数据是不够的, 而应将其视为数据资产, 将其充分开发和利用。发电企业应积极推进利用云计算和大数据技术处理发电设备的原始生产数据, 为公司的规划、建设、生产、管理提供决策支持。
(6) 推动物联网在电力工业领域的集成创新和应用。在电厂组织开展RFID技术的试点示范, 以传感器和传感器网络、RFID、工业大数据的应用为切入点, 重点支持电力生产过程控制, 例如, 在火电厂推行基于RFID技术的无人值守智能称重管理系统, 结合电子汽车衡技术、通讯技术、自动控制技术、数据库技术以及计算机网络技术, 自动记录装有电子标签的车辆车牌号、重量信息、时间信息等, 并写入数据库, 有效地杜绝人为误差, 防止过衡堵塞、作弊等情况的发生, 保证原始数据采集的准确性, 减少经济损失。
3 结论
3.1 通过互联网融合, 促进发电企业转型升级
互联网融合对发电企业转型升级将持续发挥推动作用。发电企业的发展已经开始从传统的要素驱动向创新驱动转变, 从粗放发展向集约发展转变。互联网融合应用不断改善电厂各专业的技术状态和管理水平, 使生产实时监控子系统和厂级管理信息系统按信息化需求重组, 从而实现了发电各企业逐步转型升级。
3.2通过互联网融合, 促进节能减排工作
随着环保要求的不断提高, 发电企业面临更为严苛的节能减排要求。互联网融合为发电企业从粗放化经营转向精细化经营提供了技术可能, 越来越多的发电企业运用互联网技术实现对能源消耗和污染排放的远程监测预警, 推动自身向低消耗、少污染、高效率转变。
3.3 互联网融合标准急需建立
互联网融合涉及专业领域多、跨度大, 急需建立技术标准推进工作。研究建立发电行业互联网和工业化融合标准体系, 使发电行业开展互联网深度融合工作有据可依, 逐步提升行业整体水平。
摘要：随着发电设备自动化集成水平提升和信息化技术飞越, 两化融合日益成为电力工业发展道路的必然选择。互联网作为两化融合的重要组成部分, 经过多年发展向经济社会各领域不断渗透, 互联网与发电工业领域的融合创新日趋活跃。本文针对发电工业与互联网融合创新进行了探讨, 并提出了六个应用方向, 为发电企业提供重要参考。
关键词：发电工业,两化融合,互联网,应用方向
参考文献
[1]罗文.德国工业4.0战略对我国推进工业转型升级的启示[N].中国电子报, 2014-08-01.
[2]王金杰.信息化与工业化融合的机制与绩效[D].天津:南开大学, 2012.
发电工业论文 第5篇
关键词：余热发电,有机朗肯循环,汽、液全流螺杆发电,非标透平发电
引言
随着中国经济的不断发展, 社会对能源的需求量越来越大, 一方面由于能源的短缺, 燃料价格不稳定;另一方面, 由于能源的利用率低, 造成能源的极大浪费。中国的各种工业窑炉和锅炉, 由于设计和运行中存在一些缺陷, 造成大量的高温烟气自烟囱无利用地排掉, 这部分烟气热能一般约占锅炉热损失的约80%或更高[1]。在烟道部位设置有效的余热回收装置, 在回收热量的同时, 减少污染物的排放, 保护环境, 达到节能、环保、增效的目的。
工业余热是指多余、废弃的热源, 包括电厂、钢铁、水泥、玻璃、化工、造纸、煤气发生炉等行业、炉窑排掉的低温、低压废热蒸汽, 工业窑炉和锅炉排出的废热烟气, 工业炉冷却水产生的余热, 工业炉产生的化学热, 高温产品及炉渣产生的余热 (红焦炭、热烧结矿、高炉红热铁水渣、高温度的硫酸) 等等, 这部分二次余热能源被利用的潜力还很大。余热能源按其温度可划分为三类:高温余热为350~600℃以上的余热资源, 中温余热为200~350℃的余热资源, 低温余热为70~200℃的余热资源。
工业余热的特点为热源不稳定, 随生产工艺的周期及负荷的变化而变化;余热介质质量较差, 含有较多的灰尘和腐蚀性物质, 甚至粘结性的杂质;余热回收一般为改造项目, 增设余热回收器的空间位置较为紧张。鉴于余热回收项目以上几个特点, 余热回收比较适合“就近回收, 就近转换, 就近使用, 梯级利用, 高质高用”的原则。
1 适用于低温余热的有机朗肯循环系统发电
1.1 技术原理
中、低温有机朗肯循环 (ORC) 发电系统, 采用了一个有机的工作流体代替了传统的蒸汽郎肯循环系统中的水, 中、低温发电流体是用沸点较低的制冷剂捕捉低沸点的温度的热量, 变成压力达到高压的饱和工质蒸汽, 在自动化控制系统的指挥下, 高压蒸汽经过高速汽轮机喷嘴推动汽轮叶轮高速旋转, 从而推动发电机工作。
这种技术有效地利用了蒸汽的潜热, 排出温度为60℃左右的水, 降低了发电机组系统的冷源损失, 提高了发电量。此技术的意义在于能充分回收低品位的热量, 实现最大限度的能源回收利用。低温发电系统原理图如图1所示。
1.2 技术特点
有机朗肯循环系统具有效率高、适应性强、小型方便等特点, 在回收低温余热方面具有较大的优势[2]。这种发电主要适用于以下低温余热资源的工况:1) 温度≥85℃, 流量≥35t/h的热水, 例如需要降温的工艺热水、热油、热物料、大型锅炉连排污水等。2) 压力>0.1 MPa (A) , 流量≥1t/h的饱和蒸汽或过热蒸汽。因为有机朗肯循环发电系统的最大特点就是利用了余热蒸汽的汽化潜热, 而在低温余热蒸汽中, 汽化潜热甚至占到可利用热量的比例达80%~90%以上, 因此它能充分挖掘、利用以往废弃的低温余热资源领域。这种发电方式的设备通常可以制作为撬装一体化设备, 配带触摸屏操作控制系统, 设备操作简单、方便;但是设备一次性投入相对较高, 投资回收期略长, 一般在3~8年不等, 适用于用电成本比较高的区域;特别是已经有工业低温、低压蒸汽放散时, 采用这种方式进行回收, 效果较好。可适用于工业设备冷却汽化器回收的废热蒸汽、烟道废热锅炉回收的低温、低压蒸汽、煤气发生炉的夹套蒸汽、锅炉连排水、部分透平机、螺杆机排出的废热蒸汽等工况。
1.3 技术应用
例如, 某汽车轮毂公司的煤气发生炉低温余热发电项目, 回收利用原来放散的煤气发生炉产生的富余夹套蒸汽 (压力0.15~0.2 MPa (A) , 饱和温度, 流量约2t/h的低温、低压蒸汽) , 已经成功发电并入企业管网, 发电机组可自动控制调节, 实现无人值守。
2 适用于中、低温余热的汽、液全流螺杆发电
2.1 技术原理
螺杆发电机按螺杆压缩机的逆原理工作, 余热蒸汽进入螺杆齿槽, 靠蒸汽压力推动螺杆转动, 齿槽容积增加, 余热蒸汽降压、降温膨胀做功, 拖动发电机, 从而实现从蒸汽的热能转化为机械能, 机械能转化为电能的能量转换。螺杆发电机蒸汽膨胀过程示意图如图2所示。
螺杆发电系统为容积式结构, 通过采用螺杆代替传统汽轮机的旋转叶片, 这样蒸汽冷凝后的液体对设备的影响微乎其微, 因此螺杆发电机不仅可以利用饱和蒸汽, 还可以利用汽、液两相工质。由于构件之间间隙小, 同时利用汽、液两相工质, 使螺杆机的泄露率大大降低;发电机转速一般为1500~4000r/min, 内流速较低, 泄露减少, 因而具备较高的内效率, 其热功转化效率 (系统对外输出机械能与低温热源所含热能的比例) 可达10%~15%。所以, 螺杆发电机更适合汽、液两相工质的中、低温余热发电系统。
2.2 技术特点
螺杆发电机组进汽介质压力范围0.2~3.0MPa;最高进汽温度250℃;一般一级最大进、排汽压差1.3MPa;单体装机最大功率3000kW;转速可以在1000~4000r/min无级调速。螺杆膨胀机组发电系统适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽、液两相混合物、烟气等不同种类的工业余热, 或者有蒸汽压差需求的工况条件, 适合余热规模较小的发电系统。当余热热源的温度、压力、流量等变化明显时, 机组运行及效率仍能保持相对稳定。
螺杆发电机组的优势在于1发电设备的结构简单、体积小、运行平稳、震动小, 运行维护费用很低, 运行时无需盘车、暖机, 并且不会“飞车”, 可以一键直接启、停设备, 操作简单, 维修方便, 可实现无人职守。2机体本身能除垢自洁, 更适用于低品质的汽、液混合物的余热蒸汽进行发电。3克服了汽轮机的发电效率对工质参数及负荷变化敏感的缺陷, 能适应工业余热负荷变化大、余压参数变化以及回收蒸汽品质的变化等不稳定工况, 并能维持稳定的生产, 持续保持高效率发电。因此, 螺杆发电机组在余热回收中适应范围广, 系统单位投资少, 投资回报期短, 逐步成为一种重要的余热发电的利用方式。
2.3 技术应用
例如, 某钢铁公司利用250t/h锅炉产生的连排水 (连排水参数为压力9~10 MPa、饱和温度、流量20~36t/h) , 配备700kW螺杆膨胀发电机回收连排水的能量, 做功驱动发电机发电, 并入甲方的企业电网, 螺杆膨胀发电机的排汽进入疏水系统进行回收, 取得了显著的经济效益。
3 适用于高、中温余热的非标透平发电
3.1 技术原理
透平发电机是由汽轮机作为动力拖动发电机转动进行发电。余热蒸汽进入汽轮机先经过喷嘴叶栅将热能转换成动能, 再经过动叶栅将动能装换成转子高速旋转的机械能, 从而带动发电机做功。传统热电厂多采用此种发电方式, 设备配套系统有抽气器、凝汽器、轴封系统、油系统、冷却供水系统等。
3.2 技术特点
该发电机对余热蒸汽的品质要求较高, 适用于进汽压力大于0.8 MPa, 流量大于3t/h的饱和或过热蒸汽;系统具有精密度高、效率高、安全可靠性高、设备性价比高等特点;一般单体装机功率要求大于200kW。设备为非标设计, 根据余热蒸汽的温度、状态、流量、压力等参数确定。为避免液击现象的发生, 透平机不允许液态工质进入, 余热蒸汽必须是饱和或过热状态, 否则, 膨胀后凝结的液滴会直接损害高速旋转的透平机叶片。因此, 透平发电机适用于余热量较大, 工况连续、稳定的较大规模的余热发电项目, 这种项目往往具有较好的经济效益。例如, 钢铁、水泥、陶瓷、玻璃行业大型的余热发电项目多采用这种发电方式。
4 结束语
在余热发电项目实施中, 最重要的是需要对余热资源进行充分的调研, 掌握各种工况下的连续监测数据, 取得原始设计参数。根据原始数据的特点, 针对性地选择正确的发电方式, 确定合适的机组能力, 这是余热发电项目初步成功的基础;其次, 利用有限的场地资源合理布置分区, 既节约用地、合理利用地形、方便集中管理, 又保证缩短管线、工艺系统布局走向合理;既要满足项目的安全、稳定、经济性要求, 又要满足项目施工及投产后的安全性要求。这样, 余热项目才能符合生产现场的实际需要, 取得最大的经济效益。
目前, 余热发电的实际发展情况并不乐观, 究其原因主要是受膨胀能力限制, 单机功率一般不高, 用户无法综合衡量节能效果;其次, 设备可靠性没有保障, 缺乏统一的技术标准。在已经实施的余热发电项目中经常出现各种问题, 阻碍了余热发电项目的推广。随着以上技术问题的逐步解决, 余热发电项目在我国的工业领域会有广阔的市场前景。
参考文献
[1]张建福, 赵钦新, 王海超, 等.烟气余热回收装置的参数优化分析[J].动力工程学报, 2010, 30 (9) :652—657.
发电工业论文 第6篇
1 光伏电站的运行原理
目前国际上光伏电站的主流趋势是太阳能发电并网系统(以下称为并网系统)。在并网系统中,太阳电池输出的直流电通过控制逆变装置变换成交流电,再经过相位整合和控制回路进入电网。并网系统又可细分为局域并网系统和集中式并网系统。前者的特点在于太阳能发电系统发的电,直接被分配到低压用电负载上,多余或不足的电力通过连接局域电网来调节,因为有变电站做隔离,对大电网没有直接的联系;后者的特点在于太阳能发电系统发的电通过升压直接被输送到高压电网上,由电网把电力统一分配到各个用电单位。并网系统中,太阳能光伏系统成了电网的一部分,当用电负荷大于光伏系统的发电量时,外部电网补充不足部分;当负荷低于系统电力时,则可将多余的电力回输给电网。这样太阳能光伏电站产生的电能得到最大限度的利用,而无需像独立供电系统那样,为保证阴雨天供电而配备大量的蓄电池。因此系统工程造价低、自身损耗少,比独立供电系统节电18%左右,能源利用效率可达90%以上。至于因光伏系统与电网直接相连,所产生的对光伏系统可靠性、电磁兼容性、相位匹配以及对电网的安全性等关键技术问题,均已得到了切实的解决。
屋面太阳能光伏发电铺装节能措施,不但减轻了太阳光照对建筑屋顶的辐射、阻碍了建筑老化,还可将其作为建筑空调、照明系统能耗的补充来源,有效延长了建筑屋顶的使用寿命,进一步体现了可持续发展的建筑设计理念。
2 屋面光伏发电系统的建筑技术解决方案
钢结构厂房屋顶的有效面积中,布置太阳能光伏组件。从获取全年最大发电量考虑,太阳电池组建阵列的安装角度取12°~35°(海南沿海考虑12°,向北递增,渤海沿海考虑35°,上海取25°左右),阵列间距宜取2.5 m左右(根据光伏发电板的模数,板与板间避开阴影投射)。考虑到沿海地区钢构厂房近海的特点,整个系统还将具备防盐雾侵蚀和抗12级台风的能力。要求太阳能设施的钢结构涂装达到较高标准。
太阳电池组与钢结构厂房建筑屋顶连接可以通过以下3种连接铺装方式:
1)轻钢结构太阳能电池组支架与厂房主体钢结构刚性连接。
这是一种传统而基本的太阳能与建筑一体化的连接构造方式,适用于多晶硅太阳能电池光伏发电组件可调角度后,架设于传统钢结构工业建筑的双钢屋面、钢—混凝土组合楼板屋面、卷材屋面,它的材质一般是镀锌小型型钢组件。它与建筑是刚性连接,特点是坚固耐用(见图1)。
但在实际推广中,这种传统的太阳能与建筑一体化的连接构造方式,也受到了很多制约:a.自重太重,原有钢结构厂房不得不较大考虑太阳能光伏发电设施的荷载和风载,必须在建筑设计时使厂房主体结构留出较大荷载空间;b.太阳能光伏发电本身的目的是为了节能、环保、减排、低碳,但光伏发电设施的支架就消耗了大量的用钢,主体结构用钢量也要因为屋顶有太阳能设施而加大。炼钢本身要消耗大量的能源,所以这种连接方式自身不环保;c.主体结构增加的用钢量和光伏发电设施的支架消耗的用钢量,使得建筑造价增加较多,推广起来有很大阻碍。且沿海地区盐化腐蚀甚剧,钢支架长远看防锈蚀涂装维护成本很高;d.这种连接方式如果放在卷材屋面上,又带来很多新的问题,因为它是与主体结构刚接的,势必要大量的穿过屋面防水卷材层,这是防水卷材的材性弱点,卷材翻边复杂而漏水风险高。同样在单(双)钢钢板自防水屋面,支架基础也要穿钢板防水层,风险更高。
所以,这种传统而基本的太阳能与建筑一体化的连接构造方式,虽然目前最大量应用,但它确实不是一种环保、高效、低廉绿色的解决方式。
2)超轻结构或硬塑结构太阳能电池组支架与卷材屋面柔性连接。
配合大量采用的卷材防水屋面做法,衍生出一种太阳能电池组支架卷材屋面柔性连接的做法,从原理上到安装使用上都非常合理、简易、低碳、风险小、成本低。
超轻结构太阳能电池组支架与卷材屋面柔性连接,是基于柔性屋面是柔性系统,在太阳能电池组支架部分,使用铝合金、塑料等轻质耐腐蚀材料,配合制造成的太阳能电池组支架,然后通过卷材软连接和特殊防水钉接,将太阳能电池组支架与屋面柔性固定(见图2)。
硬塑结构太阳能电池组支架,采用抗紫外线老化工程塑料,筑模成型满足太阳能辐射角度的契形底座,同样通过卷材软连接和特殊防水钉接,将太阳能电池组支架与屋面柔性固定(见图3)。
超轻结构或硬塑结构太阳能电池组支架与卷材屋面柔性连接的特点和优点是:a.太阳能支架体连同太阳能光伏发电组本身合计重量荷载非常轻,自身重力负荷不到10 kg/m2,所以建筑屋面荷载考虑较轻,已建钢结构屋面节能改造,稍有荷载余量,就可以实施。整个厂房不因为屋顶有了太阳能设施,整体用钢量和屋面荷载就增加很多。b.太阳能支架体与屋面同为柔性结构,支架本身也是柔性结构,有效吸收风压变形,抗风性能更强,且体现在支架用材量上更节省、更环保、更绿色、更低碳。不需要使用大量的镀锌钢,浪费炼钢能源。c.采用铝合金、工程塑料等材料制造支架,支架更抗沿海盐化腐蚀,维护成本更低,且替换修理方便。d.太阳能电池组支架与卷材屋面柔性连接,不穿透卷材屋面,屋面漏水风险更小,整体屋面维护成本低,适合沿海地区多雨多台风的气象特性。e.超轻结构或硬塑结构太阳能电池组支架,易于进行工厂化、产业化大规模生产,然后再安装于屋面,安装省时,成本非常低。
3)单晶硅太阳能光伏电池组与卷材一体化铺装(见图4)。太阳能单晶硅电池组片,其本身是柔性面板结构,可以自粘在柔性屋面卷材上,屋面负载更轻(只有不到5 kg/m2),与建筑一体化程度更强。但其缺点也更明显:a.单晶硅电池组片发电效率比较低,只有11%~13%(多晶硅电池组片发电效率16%~19%),经济效益较差。b.由于卷材屋面要争取更小的屋面升起,节省建筑高度,平贴于卷材屋面的单晶硅电池组片得不到最佳太阳能辐射角度(如上海地区25°),发电效率更低,所以推广起来有一定局限性。
综上所述,超轻钢结构或硬塑结构太阳能电池组支架是未来钢结构大中型工业建筑与太阳能一体化发展的方向,它给建筑带来的益处较多、成本和用材量增加较少,安装简便且工厂预制化、产业化,低碳环保。
3 工程的环保风险评估
光伏电站的发电机理是硅半导体材料的光电效应,工程所用材料主要为工程塑料、铝合金型材、结构钢、钢化玻璃、聚四氟乙烯、电缆和电气控制设备、橡塑材料等,在工程的建造过程和日常的运行中,对施工操作人员和周围环境都不会产生任何不利的影响。
4 社会经济效益分析
寻找新的替代能源已是刻不容缓的战略任务,而光伏电能是最有前途的发展方向,尽管目前的投入产出比尚无法与传统发电厂以及新能源中的风电竞争,但随着规模的不断扩大和制造技术的日趋完善,硅提纯工艺日趋低廉,其造价成本必定会逐步降低。另一方面,伴随着传统能源的迅速枯竭,价格会不断攀升;京都议定书的签订,应用矿物燃料所花费的环保开支也将成倍增加。与其他非矿物能源(如水电、核电)相比,光伏电站还具有布置规模灵活、施工维护简单、便于大规模标准化生产、没有核废料处理问题。正缘于此,国外主要发达国家的光伏并网电站,特别是结合建筑屋面一体化的光伏发电产业,近年来发展极为迅速,并已取得了可观的经济效益。
中大型钢结构工业建筑屋面设置与建筑一体化的光伏发电设施,是针对我国长期以来用能紧张、地域狭窄的实际,采用成熟控制技术与优质光伏组件、配套产品相结合;建筑设计与太阳能综合利用规划相结合;建筑施工与电站建设相结合的思路,将为我国在城市化、工业化的过程中,土地集约化地发展光伏并网电站与建筑一体化提供切实可行的成功道路。
摘要：介绍了光伏电站的运行原理,简要地分析了大中型钢结构工业建筑如何利用闲置屋面,探讨了屋面光伏发电系统的建筑技术解决方案,并总结了建设中小型光伏发电站的可行性、经济性及其对建筑的有益影响。
火力发电企业工业供汽市场分析 第7篇
1.1 我国发电企业的特点
(1) 由于电力行业具有特殊性, 在国家对电力体制改革以前, 我国对电力企业都采取的是发、输、配、售一体化的垄断式经营模式。发电厂只能算是这个庞大企业中的生产部门, 只要按照计划生产, 不需要考虑市场竞争的问题。但是, 随着国家电力行业改革的不断深入, 从发电环节开始引入竞争, 发电企业承受着巨大的市场竞争压力。
(2) 电力是基础性产业, 关系着国民经济的发展命脉, 为所有生产企业提供基础性能源。火力发电企业是我国电力能源生产的中间力量, 其生产效率的高低, 影响着电价的高低, 关系到那些以电力为主要能源的企业的生产成本。
(3) 电力体制改革的不断深入, 一个成熟的发电市场正在逐渐形成, 目前, 发电企业已经进入了新型市场竞争之中。
1.2 我国发电企业开拓工业供汽市场的必要性
要想提高发电企业的竞争力和运营能力, 就需要从提高生产效率, 降低发电成本, 充分发挥自身特点等方面入手。从20世纪80年代开始, 供汽和发电的联产经营模式开始在世界各国快速发展起来, 两种经营的结合符合我国的能源政策提出的火力发电行业向节能产业转变的要求, 与此同时, 我国关于火力发电企业经营战略的理论研究也越来越多但是以往的火电企业经营战略研究, 主要侧重于研究市场经济体制下处于完全竞争的经济环境下的企业经营于发展, 对于火力发电企业的工业供汽问题的研究并不是很多, 尤其缺乏从战略高度研究火力发电企业如何在市场竞争日益激烈的环境下走出一条适合自身发展的道路。
热电联合生产的模式, 就是指同时生产电能和热能两种能源的高效生产方式。通常火力发电厂在发电过程中, 循环水会带走大量的热能, 这些热能都白白浪费了。根据统计表明, 如果火力发电厂只以发电为目的的话, 一次能源利用率只有约38%。而火力发电从采用同时供电、供热的情况下, 一次能源利用率至少会提高到45%, 另外, 热电用的锅炉容量更大, 除尘效果更好, 对于环境的污染也更小, 因此发电企业开拓工业供汽市场将会极大地提高自身的经济效益。
2 发电企业工业供汽条件及用热市场分析
2.1 发电企业工业供汽的条件及发展情况
火力发电厂, 顾名思义就是利用煤、石油、天然气等一次能源, 作为电能生产的原料。火力发电厂的生产过程主要有以下三个阶段:首先, 燃料化学能在锅炉里燃烧中转变为热能, 加热锅炉中的水, 使之成为热蒸汽;其次, 锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机, 冲动汽轮机的转子旋转, 将热能转变为机械能;最后, 由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转, 将机械能变为电能。根据以上对火力发电过程的描述, 在其生产过程中, 不可避免地会产生大量的热蒸汽, 而这些热蒸汽正是很多其他工业生产过程中所需要的, 因此火力发电企业可以利用自身条件, 将发电过程中产生的大量热蒸汽, 提供给需要的企业使用。这样既可以避免非电力企业为了生产工业用汽而兴建效率极低的小锅炉, 有效提高了能源利用率, 又增加了发电企业的收入来源。
发电企业进行工业供汽属于热电联产的一种, 是将热能和电能联合供应的一种高效利用能源的生产方式。以燃煤方式的热电联产和热电分产进行比较, 为产出同样数量的热力和电力, 热电联产方式比热电分产可以节约30%左右的燃煤, 综合效率可由50%提高到75%。
随着, 我国经济的不断发展, 工业化程度不断升高, 市场对于热蒸汽的需求量不断攀升, 截至目前, 我国的工业用热量已经达到世界第2位。2010年, 我国单台6 MW及以上的供热机组装机容量, 已经增长到180GW左右, 占到全国同容量的火电装机容量的36%左右。从目前的发展势头来看, 我国未来的热电联产集中供热仍然存在着巨大的市场发展潜力, 有效促进热电联产集中供热, 将为实现我国的节能减排目标和全球温室气体减排作出积极的贡献。
2.2 我国工业用汽市场分析
20052010年, 我国的终端热力消费量 (在统计年鉴中关于热力消费的口径主要是针对工业企业, 其具体定义为:可提供热源的热水和过热或者饱和蒸汽。包括:工业锅炉、公用热电站和企业自备电站生产的外供蒸汽及使用单位的外购蒸汽。不包括:企业自产自用的蒸汽和蒸发量在2t/h以下的采暖锅炉提供的热水和蒸汽) 增长了约50%, 目前约占全国终端能源消费量的15%左右。热力消费量快速增长的主要来源是工业部门和建筑供热部门。
发电厂供热的最大用户是工业企业, 工业企业是发电厂最大的热用户, 工业生产 (包括化工、造纸、制药、纺织和有色金属冶炼等) 过程需要以热为基本的能源。目前, 除一些大型工业企业由自备热电厂供热外, 大部分工业企业由锅炉供热, 这导致了能源利用效率十分低, 造成了能源的浪费。工业用热由2001年的42Mtce增长到2010年的86.7Mtce。
总体上看, 目前工业部门仍然是热力消费的主导领域, 占全国热力消费总量的比重超过70%。
2.3 工业供汽的经济性分析
发电企业采取热电联产的生产方式, 就是火力发电厂将汽轮机中做完一部分功的蒸汽抽出而供给热蒸汽用户, 其中主要是工业用户, 使本应排至凝汽器需要放弃的蒸汽凝结热得以利用而不予废弃, 极大地提高了火电厂的全厂热效率, 根据不同的进气参数将热效率由40%～50%, 在最大供热情况下提高到80%左右。热电联产工程实际上是发电和集中供热两项工程的组合, 在生产相同数量和质量的电和热的前提下, 热电联产比单纯发电加单纯集中供热的能耗之和要小, 而这两者间的总能耗差值就是热电联产在节能上的收益。热电联产用于工业集中供汽, 比工业企业集中供汽锅炉房的节煤量约为每10000kW年节约标煤1万吨。
由于工业用汽的需求量很大, 火电厂采用工业供汽与电力供应相结合的生产方式, 能够使发电厂全年都保持在高负荷运行状态, 极大地提高发电厂的经济效益。
3 我国发电企业工业供汽发展面临的障碍
3.1 体制障碍
由于发电企业向工业企业供汽, 关系到企业的正常生产, 影响着居民的日常生活, 因此要推动热电联产的发展。要想解决发电企业工业供汽的体制障碍, 需要解决能源价格政策的理顺问题。目前, 我国通过煤炭行业的改革, 使煤炭价格已经与市场需求接轨;但与此同时, 政府仍然对电价和热价实行行政定价或给出政府指导价格。这就导致了煤炭价格的节节攀升, 而电价和热价只是缓慢增长。同时电、热等能源关系到人们的日常生活以及工厂的运行, 使得供热企业不能像普通的商业化企业一样可以随时关停供热机组。尽管政府对供热企业给予了一定的补偿, 但是由于能源价格政策有待于进一步理顺, 大量热电企业和供热企业由于企业效益较差面临着严峻的生存问题。
3.2 政策障碍
发电企业工业供汽需要政府相关政策的支持, 然而政府现行的帮扶政策还不完善, 主要体现为以下几点:
首先, 缺乏针对发电企业热电联产的财税优惠政策。目前实行的政府文件中, 大多数只是提到“鼓励发电企业进行热电联产”, 但是缺乏配套的支持措施。
其次, 缺少对热电联产项目运行的监管政策。对与新增的热电联产项目的审批制度存在一些漏洞, 主要是在项目运行期间, 缺少有效的监管, 导致一些以热电联产名义通过审批的电厂, 在实际运行期间以火电厂方式运行, 降低了能源利用效率。
最后, 没有正确区分“小火电”与“小热电”的不同性质。为实现可持续发展的经济发展战略, 我国在电力行业改革过程中, 提倡以“上大压小”的方式, 淘汰一些中小火电机组。但是有一些中小热电机组, 由于采用热电联产方式, 能源效率完全可以保持较高的水平, 需要区别对待。
4 发电企业供汽市场的发展潜力
尽管最近几年, 我国发电企业工业供汽项目建设速度很快, 但仍然有很多地区的工业用汽紧张, 工业用汽的市场需求也在快速增长。
随着我国国民经济的持续高速增长, 工业企业快速发展, 人们生活水平不断提高, 未来我国的工业用汽需求量和城镇居民采暖热力需求量都将保持高速增长态势。此外, 目前还有相当一部分工业企业在使用小锅炉供热, 根据国家能源和工业发展政策, 这部分供热的小锅炉应该被改造或取消, 而这些热能供应的空白, 要由发电企业填补。如果把当前30%的既有工业锅炉和20%的既有采暖锅炉改造为热电联产供热方式, 将可形成近20 Mtce的节能能力。根据有关统计数据, 到2020年, 我国发电企业的热电联产装机容量将由目前的139.8GW增长到220GW左右, 但仍然无法满足工业和居民对于热力的需求量。
综上所述, 如果到2020年, 从新增热电联产装机、对现役凝气火电机组进行供热改造、对既有的部分小锅炉改造为热电联产供热等方面, 进一步推动发电企业集中供气市场的发展力度, 将会形成1Mtce以上的节能能力, 从而为实现我国“十二五规划”的节能减排目标作出更大贡献。
参考文献
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[2]唐仲南.从市场竞争看电力体制改革[J].电力政策研究, 2000 (12) .
发电工业论文 第8篇
随着我国社会经济的快速发展和人民生活水平的全面提高, 广大人民群众对于空气环境质量的要求也日益增加。火力发电厂是耗能大户, 也是空气污染及二氧化硫的主要来源之一。据美国统计, 全球SO2排放总量的70%都是由火力发电厂燃烧设备排出。若我们不能采取行之有效的措施来加以控制, 那么必将对社会生存环境和人类的健康造成较为严重的危害。例如:损坏建筑物、抑制农作物生长、造成河流、湖泊的酸化、影响人类呼吸系统、引起心血管疾病等。所以, 控制火力发电工业中的SO2排放量就显得尤为重要, 而湿法烟气脱硫技术是一种较好的方法, 本文就湿法烟气脱硫技术在火力发电工业中的应用进行探讨。
1 湿法烟气脱硫技术的特点
湿法烟气脱硫技术是采用气液反应作用, 对烟气中SO2利用浆液或者液体吸收剂来进行吸收, 最终的脱硫产物形态为浆液或者溶液的状态。湿法烟气脱硫技术主要适合于大型的火力发电厂, 系统复杂、设备庞大, 脱硫产物很容易造成二次污染、难以处理, 运行维护费用高, 一次性投资高。但是湿法烟气脱硫技术具有生产运行可靠、反应速度快、适用面广、技术成熟、脱硫效率高的突出优点。
2 火力发电工业中应用的湿法烟气脱硫技术
2.1 石灰/石灰石石膏法
石灰/石灰石石膏法采用的脱硫剂为Ca (OH) 2 (石灰) 或者Ca CO3 (石灰石) 的浆液, 脱硫效率可以达到90%以上, 是目前国内外应用最为广泛, 也是最为可靠、成熟的脱硫工艺。其技术成熟、脱硫副产品可利用、含硫燃料范围广、脱硫吸收剂价格低廉且来源丰富、脱硫效率高、处理烟气能力大。
它的工作原理是:将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂, 泵入吸收塔与烟气充分接触混合, 烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙, 硫酸钙达到一定饱和度后, 结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水, 使其含水量小于10%, 然后用输送机送至石膏贮仓堆放, 脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴, 再经过换热器加热升温后, 由烟囱排入大气。
在脱硫工艺的各种吸收剂中, 石灰石价格便宜, 经破碎机和雷蒙磨细磨后, 钙利用率较高, 并且有众多厂家可提供成品石灰石粉。采用电石渣作吸收剂可以废治废。不足之处是启停不便、占地面积大、运行费用高、初投资建设工程量大、系统设备庞大。
总之, 湿法脱硫技术目前已经在国内外在脱硫市场上占据了较为明显的主导地位, 尤其是已经有多年运行经验的石灰/石灰石湿法脱硫工艺, 这是由于其技术成熟、脱硫副产品可利用、含硫燃料范围广、脱硫吸收剂价格低廉且来源丰富、脱硫效率高、处理烟气能力大。但是值得注意的是, 石灰/石灰石湿法脱硫工艺也存在着运行费用高、初投资建设工程量大、系统设备庞大等较为突出的问题, 这样就使得其在发展中国家火力发电工业中的应用得到了限制。
随着近年来化学反应动力学、计算流体力学模拟技术 (CFDM) 等技术的快速发展, 使得吸收塔设计技术也不断得以深入, 尤其是湍流扩散学、化学反应动力学、多相流体力学等理论科学的研究, 使得设计者建立起了更低成本、高效的设计准则。具体技术改进措施主要包括:1) 利用新型材料来降低吸收塔设备维护费用, 大幅度提高其可靠性;2) 为了降低吸收塔的几何高度, 采用高效喷淋系统;3) 为了大幅度增强脱硫吸收剂的活化性能, 将脱硫吸收剂活性物质添加到吸收塔内;4) 为了提高脱硫效率、强化吸收塔内流场品质, 可以通过对吸收塔烟气入口设计进行优化, 以及放置气流均布托盘来实现;5) 为了大幅度降低脱硫吸收塔径向尺寸, 可通过提高吸收塔内烟气流速来实现。
2.2 氧化镁法
在20世纪60年代, 美国化学基础公司就已经研制出氧化镁法, 该法可处理大气量的烟气, 脱硫率高, 无结垢问题。
2.3 海水法烟气脱硫工艺
海水法烟气脱硫工艺在脱硫时主要是利用海水的弱碱度来进行的。它具有运行成本较低、系统造价较低、无废水废料、脱硫效率高 (可达90%) 、系统运行可靠、无需添加脱硫剂、工艺简单等优点, 较为适用于沿海地区的火力发电厂。但是海水法烟气脱硫工艺对于系统设备的防腐要求较高, 且只适合于中低硫煤 (含硫量小于1.5%) 。
2.4 氨法脱硫工艺
20世纪70年代, 克卢伯率先提出氨法脱硫工艺, 采用氨水为吸收剂, 然后进行反应 (包括结晶过程和吸收过程) , 生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵。
氨法脱硫工艺的吸收设备体积小, 吸收剂利用率高, 脱硫效率高, 能耗低, 在运行过程中不会出现任何的废渣或者废水。不足之处是氨易挥发、价格较高、耗量大、一次性投资费用高, 运行费用较高, 同时在生产中, 还要考虑氨的泄漏问题。
2.5 双碱法
双碱法是由美国通用汽车公司研发出来的技术, 它有效地避免了出现堵塞和结垢的问题, 脱硫效率可达90%以上, 操作费用较低、运行可靠性较高。双碱法往往在吸收SO2时都会以Na2SO3、Na2CO3、Na OH等钠化合物为第一吸收液, 生成亚硫酸氢钠, 而后再与Ca (OH) 2或者Ca CO3进行反应, 生成硫酸钙沉淀或亚硫酸钙沉淀, 同时得到再生的钠化合物溶液。但是由于双碱法的工艺流程较为复杂, 也不容易去除掉Na2SO4, 同时还难以再生吸收液。
参考文献
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