基于改进PCA算法的火电机组供电煤耗负荷特性建模分析

针对火电厂机组供电煤耗较高、分析精度较差的问题,研究基于改进主成分分析(PCA)算法的火电机组供电煤耗—负荷特性建模分析方法。基于火电机组阀点效应的煤耗—出力函数,充分考虑火电机组在平稳负荷出力、升负荷出力、降负荷出力时的负荷特性,构建火电机组供电煤耗—负荷特性模型,以PCA为基础加入遗传神经网络(GABP),生成改进PCA算法,通过PCA降低网络输入变量冗余,增强学习效率,再利用GABP实现神经网络权值的优化,训练神经网络得出最优解,实现火电机组供电煤耗—负荷特性模型分析求解。试验结果表明:该方法分析获取的供电煤耗率低,节能效果较好,平均总煤耗成本为10.25万元,可精准地显示火电机组的实际运行情况,为降低火电机组供电煤耗提供理论依据。

我国燃煤大气污染控制历程及影响分析

燃煤排放的SO2、NOx、颗粒物等大气污染物是造成PM2.5、O3等复合型大气污染的主要原因。作为煤炭生产及消费的第一大国,我国一直比较重视煤炭消费的污染控制。但由于我国不同时期面临的主要环境问题和认识水平不同,国家环境管理的战略重点和燃煤大气污染控制政策的侧重点也有所区别。大体上,我国的煤炭消费控制历程可分为以下四个阶段,即控制燃煤硫分、划分"两控区"与"禁燃区"、提高利用率与强化末端治理、能源结构调整与煤炭消费总量控制。文章就煤炭消费控制历程各阶段的环境背景及具体措施展开详细论述。

煤炭消费与大气污染影响下的燃煤火电分区发展策略

我国区域性复合型大气污染日益严重,以燃煤火电为代表的煤炭消费相关产业已经成为最为重要的大气污染源,并已成为制约燃煤火电行业发展的重要因素. 应用RAMS（区域大气模式系统）-CMAQ（多尺度空气质量模式系统）模拟和评估全国燃煤火电对区域大气环境的影响,并分析了近地面风场对燃煤火电布局的影响；基于煤炭消费总量增长趋势与控制目标,预测燃煤火电的发展规模,提出全国燃煤火电分区布局策略. 结果表明：燃煤电厂对我国东部地区NOx、SO2、PM2.5以及PM10排放通量的贡献较大,但燃煤电厂对ρ（SO2）、ρ（O3）、ρ（PM2.5）和ρ（PM10）年均值的贡献率较小,基本维持在10%以下,仅对ρ（NOx）年均值贡献达到了10%～20%；考虑到盛行风向对污染物传输的影响,需谨慎在京津冀西北方向、长三角周边以及珠三角以北方向的较近区域新建燃煤电厂或大型燃煤火电基地；按照既定的煤炭消费总量控制目标（42×108 t）估算,2020年新增燃煤电厂容量可以满足电力消费需求增量的70%,“十三五”期间仍需要进一步开发其他替代能源,煤炭消费总量控制对煤电发展的影响逐渐减弱；中东部地区可增加燃煤火电装机容量较小,华北平原、长三角、珠三角和四川盆地等地区应禁止新建煤电机组,新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区西部、宁夏回族自治区、陕西省北部等西部地区将是未来燃煤火电发展空间最大的区域.

“供给侧改革”背景下中国能源经济形势展望

当前,中国经济已进入"新常态","十三五"规划正在稳步推进,"供给侧改革"也进入了深化和攻坚阶段,对国民经济的一些重要行业和能源领域产生了重大影响。基于"供给侧改革"的总体背景,展望中国能源经济形势,并遵循绿色健康可持续发展的理念,运用情景分析法预测2020年前中国煤炭消费量、能源消费总量和能源消费结构。结果显示:在基准情境下,预计煤炭消费量将逐年下降,能源消费总量增长将逐渐放缓,能源消费结构也将伴随着供给侧改革的深化持续优化。

基于大气污染控制的中国煤炭消费总量控制方案初步研究

控制煤炭消费是应对大气污染问题的关键措施,但中国煤炭消费总量控制仍未分解与落实到地方层面。研究基于大气污染的约束分析,结合情景分析与数据回归,通过建立大气污染物与煤炭消费之间的量化关系,分析了2020、2030年全国及各省/市煤炭消费总量控制目标,初步设计了中国煤炭消费总量控制方案,提出2020和2030年全国煤炭消费量控制目标分别为40亿t和45亿t,各省则均按预测结果调整执行,汇总值分别为44亿t和50亿t,鉴于两者之间的差距在于国家统计口径考虑了重复因素的剔除,故采纳基于国家统计数据的分析结果。建议构建绿色经济发展用煤指标,适当提高电力耗煤的比例,为促进中国中长期煤炭资源的合理消费提供科技支撑。

多机组、多模式的热电联产厂级供热优化

为实现热电联产企业成本最小化和盈利最大化,需精确掌握不同供热模式的电-热能效关联特性,以及电、热双变量约束条件下供热负荷在机组间的优化分配方式。本文以某具有3种供热模式的多机组供热电厂为例,建立多机组、多供热模式的能耗分析及厂级供热负荷优化分配模型,提出以总供热负荷和发电负荷率变量约束下的厂级总耗煤量最低为寻优目标,得到变总供热负荷、变发电负荷条件下的供热负荷最优分配策略。结果表明:高背压供热机组背压始终保持高值;热电比高的机组带最大供热负荷,其余由其他机组补充;通过对供热负荷厂级优化分配,全厂总耗煤量可降低2.5~5.9 t/h,占总耗煤量的0.60%~1.66%。

河南省煤炭消费总量控制对策研究

河南作为全国重要的能源生产大省和消费大省,煤炭消费总量大,能源消费结构中煤炭占比高,以煤为主的能源结构支撑了全省经济的高速发展,但同时也引发了空气污染等突出问题。对河南省煤炭消费现状进行了分析,开展了电力、焦化、煤炭、建材、钢铁、有色、化工等七个重点耗煤行业煤炭消费减量潜力分析。分析结果表明,综合采取淘汰落后产能、化解过剩产能、提高能源利用水平等措施,七个重点耗煤行业煤炭消费减量可有力支撑全省2020年煤控目标完成。从优化产业结构、严格控制新增耗煤、削减非电行业用煤、提升电煤利用效率、加快发展清洁能源、创新减煤支持政策等方面提出了河南省煤炭消费总量控制的对策措施。

中国能源清洁低碳化利用的战略路径

中国的工业化进程已取得举世瞩目的成就,国内生产总值跃居全球第二。与此同时,能源消费总量、碳排放总量及增量等多个指标也连续多年位居全球第一,以煤为主的能源消费结构带来了严重的环境问题。从全球能源演变过程看,能源清洁低碳化利用是发展的大趋势,也是解决气候变暖、生态破坏等重大环境问题的必由之路。为此,系统阐述了中国能源消费的现状及能源清洁低碳化利用的必要性,探讨了推进能源清洁低碳化的措施,并分析了煤炭、石油、天然气、非化石能源等在我国能源中短期清洁低碳化利用战略中的地位。结论认为:(1)我国需要在优化产业结构、控制能源消费总量、改进能源消费结构等多个方面共同努力以推动能源的清洁低碳化;(2)结合我国资源禀赋及消费现状,煤炭的清洁化利用是现实选择,大力发展非化石能源是战略性选择,石油作为动力燃料主力的地位中短期不会动摇,而天然气在我国能源清洁低碳化过程中将发挥重要的桥梁作用。

我国电力需求侧管理工作面临的形势及建议

综合分析了电力需求侧管理面临的新形势、新挑战、新要求、新机遇,针对电力需求侧管理工作现状与存在的主要问题,提出了关于电力需求侧管理创新的若干建设性建议。

厂用电率测试结果修正方法

分析了火电机组厂用电率测试结果修正的原因,介绍了磨煤机、风机和给水泵厂用电率测试结果的修正计算方法。以某300MW空冷机组为例进行了厂用电率测试结果的修正计算,得到该机组实测辅机总耗电功率为24 751kW,厂用电率为8.28%,修正后的总耗电功率为24 513kW,厂用电率为8.17%。

基于三角灰色模型的煤炭消费预测及政策选择

灰色GM(1,1)预测模型和三角残差修正技术相结合能够显著提高预测精度。中国年煤炭消费量预测实验结果表明,TGM(1,1)模型较传统GM(1,1)模型具有较高的灰色预测精度,短期内煤炭消费量会随着GDP增长而逐年增加。煤炭产业发展有必要降低能源结构碳强度,减缓煤炭需求增长,提高煤炭利用效率;同时推进节能减排,实行煤炭资源税改革,实现煤炭产业转型升级,加快煤炭资源整合。

2018年煤炭供需形势分析及2019年展望

2018年,煤炭先进产能释放加快,全国煤炭生产量和净进口量均较快增长,库存总体上升;在电力行业拉动作用下,煤炭消费呈现较强增长;全年煤炭价格稳定,煤炭企业经营形势稳中向好,煤炭采选业固定资产投资回暖。全国煤炭经济运行平稳,但数据显示供需存在较大缺口,需从供需两侧进行认真审视。展望2019年,全国煤炭需求增长不会如2018年乐观,煤炭生产有望进一步释放,煤炭供需将相对宽松。建议2019年完善相关制度,重点做好煤炭消费总量控制工作。

保障国家能源安全 推进煤炭工业高质量发展

认为,面对世界百年未有之大变局,我们要做好充分准备;指出,虽然煤炭消费增量的空间不大,但煤炭在保障国家能源安全方面仍发挥重要作用,并且随着数字经济的发展,煤炭还具备巨大的发展潜力,尤其是在智能煤矿建设、煤炭高效清洁利用和二氧化碳减排等领域;而这些也是推进煤炭工业高质量发展的重要方向。因此,笔者建议:要把新形势下煤炭工业高质量发展的问题研究好,继续提高煤炭产业集中度、加快煤矿智能化建设、依靠科技进步解决煤炭高效清洁低碳利用等问题,充分利用人工智能、区块链、物联网、5G等数字技术优势,加快煤炭产业的转型发展。

长三角煤炭流向与消费总量控制目标分析

基于长期的数据积累和系统分析,复旦能源课题组形成"长三角煤炭流向与消费总量控制路线图"及其关键年份消费量控制目标等系列成果。本文在系统阐述长三角煤炭流向的基础上,重点就2015年、2017年、2020年三省一市煤炭消费总量控制的目标、路径和方法进行分析,明确重点领域和关键环节,对皖电东送的区域内电力供需互保、天然气的区域内协同增长等关系能源消费总量控制的基础问题提出建设性意见和解决方案。

发电厂能量价值分析原理及应用

通过对生产过程表现出的发电厂各种能量的价值分析 ,提出了“能量价值分析”原理 ,按此原理推导出“综合成本煤耗率”的计算公式 ,此方法克服了传统热力学分析方法的局限 ,把热力学和经济学有机地结合在一起 ,成为在市场经济条件下发电厂技术经济分析的一种科学方法 。

中国煤炭消费总量控制路径的思考

受资源禀赋因素影响,我国长期以来形成了“以煤为主”的能源生产与消费结构。过去几十年,由于开采和利用方式粗放等原因,煤炭在支撑我国经济社会发展的同时,也带来了一系列环境问题和碳排放压力。如何有效控制煤炭消费量,改变我国高碳能源为主的能源结构,是着力推进能源革命迫切需要重点思考和解决的问题。本文利用统计数据分析了我国煤炭消费的现状,发现我国目前能耗水平仍然偏高,散烧煤低效利用和高污染问题突出,电力、钢铁、水泥等高耗能产业趋于饱和,煤电机组普遍处于低效运行状态,煤化工加工过程存在能耗高、水耗大、污染物产生与排放量大等问题。因此,做好煤炭利用这篇大文章,意味着要高效、洁净,尽可能低碳的用好煤炭,意味着煤炭的利用技术和消费方式的进步,这个进步也必然导致煤炭消费总量的逐步减少。为此,本文提出了“节能提效优先”“大幅降低散烧煤的使用,最终实现全部替代”“工业燃煤使用量下降成为必然”“严控煤电新建装机,争做新能源的服务者”以及“认清煤化工产业的定位,有序稳妥规划部署”的主要路径。认为通过这些路径和努力,我国提出的能源战略、规划以及长远愿景是可以实现的。同时,要把节能作为工作重点,加快推进产业结构调整,重点要将散烧煤替代明确作为中国能源革命的一个硬目标,并强化环保标准,着力优化能源结构,多措并举、协同推进我国能源结构由黑色、高碳向绿色、低碳转型,由粗放、低效向节约、高效转型。

企业自备热电厂的节能性分析

以余姚市某化纤企业自备热电厂热电联产系统为研究对象,对其热、电负荷做了计算,同时用标准煤耗量和总热效率2个指标对系统进行节能性分析。分析结果表明:热电联产系统节能性要优于分产系统,实施热电联产后全厂总热效率提高27.3%,在企业年生产总量不变的条件下,年节约标准煤18125.55t,极大地节约运行成本。文章最后还指出该系统在夏季运行时热负荷减少导致发电量减少,并提出将系统改进为热电冷联产系统的建议。实行热电冷联产后,系统总热效率较原来夏季热电联产系统总热效率提高24.7%,系统节能性进一步提高。

检测热水锅炉能耗和排污量的新型智能仪器

用传统方法检测热水锅炉使用中的污染物排放量存在很多缺点，而研究证明采用间接计算的方法是可行的。文章阐述了热水锅炉的煤耗量与其水耗量之间存在的比例关系，并叙述了比例系数的三种求法。据此理论已研制出能检测能耗与污染物排放量的新型仪器。

河南省电力行业煤炭消费总量控制及其环境影响评估

利用情景分析法和LEAP模型预测2015-2030年河南省电力行业煤炭消费总量和环境污染物排放情况,主要设置5种情景:基准情景、新能源情景、能效改善情景、天然气替代情景和煤炭总量控制情景。结果表明:在煤炭总量控制情景中,煤炭消费总量在2025年达到峰值128 Mt,提高能源利用效率相对于发展新能源发电和天然气替代煤炭发电在实现煤炭消费总量控制目标方面的实施效果更好;2030年新能源情景、能效改善情景、天然气替代情景和煤炭总量控制情景相对于基准情景CO2减排潜力分别为11.85%、19.59%、0.69%和28.84%;2030年煤炭总量控制情景下SO2、NOX和TSP的排放量将比2015年减少247.0kt、412.4kt和119.3kt,要实现超低排放目标,必须采用更加先进的末端治理技术。

大气污染约束下的省域煤炭消费预测

对历年来主要大气污染物排放量数据、煤炭消费量数据及经济数据进行数组拟合，建立煤炭消费与大气污染物之间的量化关系，并进行相关度分析。在不同的污染物约束条件下对全国以及省域煤炭总量控制目标进行预测，结果表明：全国煤炭消费总量应控制在40～60亿t左右，其中东部、中部及西部的煤炭消费量占比分别为40％、29％及31％左右，中东部比例较以前均有下降，西部占比则明显上升，未来煤炭资源还需进一步优化配置，实现省域内的合理消费。