火電行業技術改造中的創新技術及其應用前景分析

摘要：剖析電氣自動化、5G通信、超超臨界技術等創新技術在火電行業技術革新中的應用與重要性，這些技術通過提升發電效率、降低運營成本與大幅減少污染物排放，有力推動了火電行業向綠色、低碳、高效方向邁進。同時也展望了創新技術在火電行業未來發展中的巨大潛力，并預測了它們廣闊的應用前景，旨在為火電行業的可持續發展提供堅實支撐。

關鍵詞：火電行業"技術改造"電氣自動化"5G通信技術"超超臨界技術

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

火電行業在全球能源結構中占據重要地位，尤其在電力供應中起著基礎性作用，特別是在能源需求巨大的國家和地區。盡管可再生能源迅速發展，但火電仍是穩定電力供應的核心。技術改造對于火電行業至關重要。

1"火電行業的技術現狀與面臨的挑戰

1.1"火電行業當前的技術水平

當前，火電行業的技術水平已顯著提升，尤其在高效、清潔、低碳技術領域成果顯著。新型超臨界與超超臨界燃煤機組憑借其設計優勢提升了燃煤效率，并降低了二氧化碳排放。這些機組通過燃燒控制與鍋爐效率的雙重優化，熱效率已近50%，相較傳統機組提升了10%～15%。同時，污染物控制技術的突破也令人矚目，脫硫、脫硝及除塵技術顯著削減了火電廠的有害氣體排放[1]。另外，火電行業借助尖端數據分析與智能控制系統，發電系統的穩定性與運營效率得以雙提升。此外，火電行業正積極探索與新能源的融合發展，通過熱電聯產、余熱利用等技術，力求能源利用效率的最大化，為推動能源結構的優化與轉型貢獻力量。

1.2"火電行業面臨的挑戰

在技術進步的同時，火電行業所面臨的挑戰也愈發嚴峻。首先是來自環保的巨大壓力，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待解決的難題。為了滿足新標準，企業須斥巨資升級設備、引進先進污染控制技術，如碳捕集與封存（Carbon"Capture"and"Storage）技術，但高昂的成本往往削弱了企業的盈利能力。其次，太陽能、風能等可再生能源成本大幅降低，市場競爭力飆升。火電行業需要思考如何與新能源互補共進，尤其在未來電力市場的調峰與儲能需求中，如何靈活應變、穩固市場地位顯得至關重要[2]。再次，為了實現碳減排目標，火電廠需要投入大量資金進行技術改造，還要面對政策激勵機制的不確定性，經營風險隨之增加。小型低效火電機組逐步淘汰，大型現代化火電廠亦面臨升級壓力。

2"火電行業技術改造中的創新技術

2.1"電氣自動化技術

電氣自動化技術在火力發電廠中的應用歷史已久。目前，火電廠的關鍵生產環節，從燃料供應到廢氣處理，均已實現電氣自動化控制。分布式控制系統（"Distributed"Control"System，DCS）和可編程邏輯控制器（Programmable"Logic"Controller，PLC）等自動化系統在這些環節中發揮著實時監測與控制的核心作用，借此，操作人員可在中央控制室內一覽全廠運行狀態，并精準調整系統參數，以求達到發電效率最大化、排放最小化。同時，智能傳感器和物聯網（Internet"of"Things，IoT）技術通過數據傳感器網絡將現場數據實時傳輸至控制系統，極大地提升了火電廠運行的透明度和響應速度，從而有效減少了因人工監控疏漏而引發的事故或效率降低。

在效率層面，該技術通過精準調控各子系統，使燃料得以更充分燃燒，從而大幅提高熱效率。具體而言，該技術能精確把控鍋爐內的燃燒條件，確保適宜的溫度和壓力，減少能量損耗和不完全燃燒現象。同時，自動化控制技術還能根據電網的實時需求靈活調整汽輪機的運行參數，使其持續保持在高效狀態[3]。此外，該技術還具備先進的故障檢測和預測功能，可以在設備故障前進行預警和維護，有效降低非計劃停機時間，提升設備整體效率。在安全性方面，自動化系統的實時監控功能可迅速識別并應對各類安全隱患，如鍋爐壓力超標或溫度異常等。

2.2"5G通信技術

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控和數據傳輸的苛刻需求。5G的低時延特性使火電廠監控系統實現毫秒級響應，提升了設備故障檢測與處理效率。同時，5G的高容量支持海量設備同時連接，可以輕松應對火電廠設備聯動需求，推動信息化與自動化管理的全面升級。此外，5G獨特的網絡切片功能為火電廠各類業務提供定制化網絡資源配置，例如：為安全監控等關鍵任務分配專用高優先級網絡資源，確保通信在高峰時段始終穩定、可靠。

5G通信技術在火力發電廠的應用主要體現在智能監控、無人巡檢、遠程控制等關鍵環節。借助5G的高帶寬，智能視頻監控得以實時傳輸海量高清視頻流，實現廠區內外與核心設備的遠程高清晰度監控。結合熱成像技術，運維人員能迅速識別設備過熱或異常，及時做出應對。在無人巡檢方面，5G技術為無人機和智能巡檢機器人提供了穩定通信保障，實現了智能化全廠巡檢與數據實時回傳，節省了人力，更提升了巡檢的準確性與效率。此外，5G還賦能遠程控制，使運維人員能夠迅速遠程調控廠區設備，如緊急關閉故障設備或調整發電參數，提升火電廠應急響應的速度與靈活性。

2.3"超超臨界技術

超超臨界技術作為火電領域的頂尖技術，其關鍵在于鍋爐與汽輪機能在超高溫、超高壓環境下運行。具體而言，其鍋爐運行溫度超600"℃，壓力逾30"MPa，這種極端條件使水蒸氣物理性質顯著變化，密度與流動特性均優于常規蒸汽。因此，該技術能更高效地把燃煤熱能轉化為機械能，能源利用效率遠超傳統機組[4]。其發電機組熱效率高達45%～50%，比亞臨界機組提升了超10%，意味著同等燃煤量可以產出更多電力，帶來了經濟與環保雙重效益：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。

與傳統機組相比，超超臨界機組能減少20%～30%的煤炭使用，削減了燃料成本，還提升了電廠的經濟效益。此外，由于燃燒更為高效、充分，超超臨界發電機組在每千瓦時發電中產生的二氧化碳排放量較傳統機組降低了15%～20%。同時，該技術還有助于降低硫氧化物、氮氧化物等排放，助力火電行業達到更嚴苛的環保要求。

2.4"智能電網技術

智能電網技術融合了信息與通信技術和傳統電網，通過智能電力調度、負荷管理、能源優化等手段，旨在提升電網的可靠性、靈活性與效率。在火電領域，該技術主要應用于動態電力負荷調度、電網實時監控、能源最優配置、電網故障快速恢復等方面。借助智能電網，火電廠能夠根據實際電力需求和負荷變化靈活調整發電量，并實現與可再生能源發電系統的有效協調與互補。同時，通過集成傳感器和數據分析，智能電網還能實時監控電網狀態，自動識別并快速響應故障。

智能電網技術通過遍布電網的傳感器和智能電表實時采集并傳輸運行數據至中央控制平臺。此平臺能精準監測并調整電網負荷、頻率、電壓等關鍵參數，確保電網持續、穩定運行。同時，智能電網技術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供電，防止故障擴散，從而維護整個電網的穩定。對火電行業而言，這一功能在應對外部電網波動時尤為關鍵，能保障發電機組的安全、穩定運行。

3"創新技術在火電行業的應用前景

3.1"創新技術對火電行業未來發展的影響

電氣自動化、5G通信、超超臨界、智能電網等創新技術正深刻塑造著火電行業的未來，提升火電廠的運營效能，更推動其向智能、環保、低碳路徑邁進。電氣自動化技術精準把控發電全程，能夠降低人為失誤，顯著提升生產效率和設備穩定性。5G通信以其高速、低延遲特性能夠實現對火電廠的遠程監控與智能調度，增強響應速度和運營靈活性。超超臨界技術突破使火電廠能在更極端高溫條件下運行，大幅提升熱效，降低煤耗及污染物排放，助力環保轉型。智能電網技術能夠優化電力調配，促進火電與可再生能源融合，提升供電可靠性與效率，為火電行業開拓更廣闊市場。

3.2"創新技術的潛力

電氣自動化技術對于提升火電廠效率和安全性具有巨大潛力。通過自動化控制發電過程，該技術可實時監控并精細管理燃燒、汽輪機、發電機等核心設備。自動化系統采集并分析數據，自動調節設備狀態，優化燃燒，最大化燃料效率[5]。此外，自動化技術還能支持預測性維護，通過運行數據分析，提前識別并處理故障，降低維護成本和故障率，從而提升火電廠的整體效益和運營安全性。

5G網絡實現遠程智能監控和調度，通過實時數據，運維人員可遠程掌控設備狀態，及時響應異常，提高緊急情況下的響應速度和故障處理效率。同時，5G支持大量設備并發連接，推動物聯網在火電廠的應用。結合大數據和人工智能技術，5G還能實時分析并智能管理火電廠數據，為提升發電效率和優化能耗提供精準支持。

超超臨界技術通過提升鍋爐和汽輪機運行參數，使火電機組能在更高溫高壓條件下運行，顯著提升發電效率并減少污染排放。相比傳統機組，超超臨界機組熱效率可提高5%～10%，降低煤耗，并減少溫室氣體和有害物質排放，是實現火電清潔生產的重要途徑，有助于滿足更嚴格的環保要求。

智能電網技術引入先進傳感器、自動化控制系統和大數據分析，實現電力生產、傳輸和分配的智能化管理。對火電廠而言，智能電網優化能夠電力調度，減少損失，提高電網穩定性和安全性；同時，其支持火電廠與可再生能源協調運行，靈活調節發電負荷，確保供需平衡。此外，智能電網還支持火電廠參與電力市場交易，通過靈活電價和精準負荷管理，根據市場需求調整發電量，提升經濟效益。

3.3"創新技術的應用范圍和市場規模

創新技術，特別是電氣自動化、5G通信、超超臨界及智能電網技術，正成為火電發展的技術支柱，逐步淘汰低效、高污染傳統技術，將全面優化發電流程，并在設備管理、安全生產、數據分析等關鍵領域大放異彩。未來，創新技術將引領火電行業數字化、智能化、綠色化革新，提升企業競爭力，降本增效，助力環境友好發展。

4"結語

在火電行業的技術革新中，電氣自動化、5G通信、超超臨界及智能電網等尖端技術扮演著舉足輕重的角色。它們通過提高發電效率、削減污染物排放與優化能源利用，有力推動了火電行業朝著綠色、低碳、高效的目標邁進。未來，全球能源結構的轉型將促使火電行業進一步依賴智能化、數字化與清潔能源技術，以更大幅度地降低環境負擔并增強自身競爭力。

參考文獻

[1]于英利，付旭晨，戴瑩瑩，等.煤電機組“三改聯動”改造升級技術路線與驗收評價[J].能源與環保，2024，46（9）：213-218，225.

[2]王德深，劉新民，樊培利，等.火電機組靈活性改造的技術運用與發展趨勢探究[J].大眾標準化，2024（13）：129-131.

[3]王丹.火電廠節能環保現狀及其技術改造研究[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濟性研究[J].現代工業經濟和信息化，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的火電機組深度調峰方案對比及分析[J].熱能動力工程，2023，38（11）：63-74，83.