倪维斗：燃煤发电与智能电厂的构想及建议

“少一些概念炒作，多一些基础研究。加强产、学、研、用深度合作，踏踏实实开展信息控制技术和电站设备特性的基础研发与工程示范，努力将工作做到底层去!燃煤电站已经逐渐具备向智能化发展的条件，现在要推动控制、信息系统的标准化，深入开展信息控制领域的“中国芯”基础研究;深入研究燃烧、热力系统、冷凝等设备动态特性模型，建立基础模型库”中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗在中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学国家大学科技园联合举办“2018年智慧电厂论坛(第一期)”上发表演讲时如是说。

中国工程院院士清华大学原副校长倪维斗《燃煤发电与智能电厂》

智能电厂是我们整个电厂的发展方向，可能大家都在往这条路上走，我就简单的说一下我的一些想法。

主要从以下几个方面说：

中国能源的总体概况。

我们中国人口众多，随着社会的不断发展，能源需求也越来越大，2015年我国能源消耗总量已经达到了13.6亿标准煤，在我国缺油少气的资源条件下，靠什么来满足?

现在我们中国能耗占全世界能耗的百分之二十三，以煤为主是我国资源使用不可变化的事实，其他替代能源只能是辅助能源，而不能成为主力。以天然气为例，中国每年需要进口280亿立方米的天然气，这就相当于2700万吨标准煤，全国天然气计划在2025年左右使用量要达到3600亿，也就是2.6亿标准煤的规模，但是目前来源还不清楚。核电目前的装机是3364万千瓦，发电量占全国总量的3.5%，规划是在2030年装机1.2亿，目前估计是遇到一些困难。据我了解现在地方上的居民对建核电很有反感，不愿意在自己周围建设核电站，因为福岛事件对大家教训很深，所以即使可以上马1.2亿千瓦，也只相当于1亿吨标准煤。

我们的油资源也是缺乏的，需要大量进口，进口依存度超过百分之九十。水电目前是7亿千瓦的装机，技术可开发的是5.5亿千瓦，经济可开发的4.4亿千瓦，也只相当于4亿吨标准煤。水电装机容量现在已经到了3.32亿千瓦，开发到了75%，剩下的1亿千瓦就包括雅鲁藏布江，需要很多国际问题需要解决，不是说开发就可以开发的。所以加起来天然气占2.6亿标准煤，核电1.1亿标准煤，水电3亿吨，再加上风电、光电等加起来不到10亿吨标准煤，相对我们现在消耗的13.6亿标准煤来说，也只是个小数目。所以相对这些能源总数来说，无论作为基础能源还是作为风能，太阳发电调峰机组，煤电还是最根本的，也是中国能源的根本保障，这个是大家需要清楚的。要做清洁能源，首先是要把煤炭清洁利用。

中国工业的发展概况大家都知道很多了。

1949年以来，中国电力工业持续高速发展，2017年的装机总量已经到了19.8亿千瓦，火电机组占装机总容量的70%以上，年均平均增长率10.4%，现在供电煤耗也大幅度增加，2009年已经赶上了世界平均水平，当前我国的煤耗量是1949年的27%，已低于美国、韩国、澳大利亚、印度等国家。我国的资源是将煤作为主要的一次能源，全球范围来看，能源供给、能源安全等构成全球发展的主要问题，未来我国能源煤炭比重将下降，但其基础地位不可动摇，本身基础发电要靠煤，同时还要为可再生能源进行调峰;从电网需求来说新能源的调峰需求很大，燃煤发电将发挥更大的作为用，所以煤电与可再生能源协同，同时我们要取决于煤电的革命。

这两张图是我们对中国能源的预计，左边这张图显示未来还是将煤炭作为主要能源，煤炭、核电、可再生能源将是图上的距离比例，还有未来我国的装机容量来世就是图上显示的这样一个关系，这是工程院原来做的一些初步研究。

第二方面就谈到电站信息控制技术的发展概况。

因为信息技术控制层大概有这样几个方面：

技术设备层：锅炉、汽机、泵、风机、输煤、磨煤机等等，设备控制层DCS系统、PRC等;生产控制层发展也很快，标志性的就是SIS系统;管理信息层就是MES系统。

技术设备层这几年发展都很快，我们在上学的时候就是机械液压系统，主要是机械液压调节运行、模拟公平电压调节、数字电压调节等方面;锅炉主要是从汽包炉到直流炉，现在大规模超超临界的循环流化床，所以主机辅机的特性越来越好，机理也越来越清楚。在机理建模化方面我们做了大量的工作，为信息控制技术的发展提供了基础条件，我们要想控制好的话就要仔细了解被控对象的动态特性。

就电站信息控制技术的发展概况来说，第一阶段就是就地控制，第二种阶段集中控制，第三阶段计算机控制，第四阶段集散控制。

控制技术的发展升级保障了电站的安全运行，并为设备精细化管理、运行优化等提供了有利条件。

虽然和利时等厂商推出了国产的DCS产品，包括华北电力大学也出了自己的DCS产品，但核心的MPU芯片主要还是依靠进口。现在由于各方面的研究，我们中国也做了很多工作，SIS平台我们华北电力大学也做了很多工作，在控制技术的基础上衍生出局部优化监测软件，进而逐步发展出厂建信息监控系统，一定程度提高了运行的经济性，国外实时数据库的PI和EDNA占比较高，SIS系统中高级模块仅开展了局部的尝试，距智能监控监督尚有较大差距。

电站管理信息系统的发展。第一阶段是手工方式的数据处理，第二阶段是电子数字处理系统，第三阶段是管理信息系统。

管理信息系统技术的发展，大大提高了MES系统电站管理工作的工作效率，也更好的保障了安全生产和经济运行，但MES系统中的大量数据没有得到充分挖掘和利用。

设备控制技术的发展大幅度提高了技术的稳定性，推动了电厂的工作重心由安全运行向精细化、高效益转变。