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但传统发电企业节能也面临着新挑战,一种基于互联网的卡车节能系统

近日,武汉生物工程学院计算机与信息工程学院软件技术专业大二学生代国威的新发明“一种基于互联网的卡车节能系统”,获得国家知识产权总局颁发的实用新型专利证书。
代国威来自四川德阳,家里曾跑过运输,购买了一辆大卡车。“长途运输过程中,受环境、天气、路况等各方面影响,卡车尾气排放大,油耗大,机器损耗也较大,能不能设计一个系统实现节能减排呢?”喜欢钻研的代国威时常打开家里的卡车车盖研究。读大学后,他结合专业知识,在该院汪怀杰老师的指导下,利用互联网技术与逻辑算法,经过半年多的反复演算和网络模拟实验,终于设计研发了这款卡车节能系统。
该卡车节能系统分为新型ECU(又称“行车电脑”)模块、液力缓速器系统和高压共轨数据系统。”代国威介绍说,“该系统可以通过‘北斗’获取卡车的地理数据,通过大数据分析当地气温、湿度等外部环境,智能控制最恰当的喷油量,从而降低油耗和尾气排放。根据不同车型车况,百公里节油量约为3%-7%。”
“卡车的散热问题是业界公认的难题,也是卡车能耗大的原因之一。”代国威说,“我在设计里将散热管道与车架紧密贴合,使车架成为液力缓速器对外散热的媒介,将大大提高散热管道的散热效率。”
在指导老师汪怀杰眼里,代国威勤奋好学,“脑子像个停不下来的小马达”。大学两年里,他先后参加2017年湖北省大学生信息技术创新大赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛、中国大学生计算机设计大赛等创新大赛,并多次获奖。

“十二五”以来,福建省采取强有力举措,加快推进节能减排。初步核算,2015年全省单位GDP能耗为0.531吨标准煤/万元,比2010年的0.666标准煤/万元累计下降20.2%,超额完成国家下达福建“十二五”单位GDP能耗下降16%。节能减排,首先在于降低能耗,提高能源利用效率。“十二五”以来,福建省通过实行财政奖励、差别电价等政策,加快淘汰落后产能,化解产能过剩矛盾,促进产业结构调整优化。福建省提前一年超额完成工信部下达的“十二五”淘汰落后产能目标任务。同时,福建在钢铁、水泥等重点行业开展能源审计、对标工作,对未达到国家强制性标准限定值的企业,电价按0.05元/千瓦时加价征收,企业在两年内整改达标的,累计加价征收部分予以全额返还。2014年,对4家水泥企业6条生产线实行差别电价,共累计征收行业对标差别电价资金929.8万元,经整改达标后,2015年4月对4家水泥企业5条生产线返还差别电价收入835.8万元,推进了产业转型升级。在引导企业节能方面,福建省办法多、力度大。2011年至2015年,省级财政共投入节能循环经济专项资金6.96亿元,采取财政奖励资金与节能量挂钩的办法引导企业实施节能改造,共组织实施重点项目1363项,还有152个节能项目争取到6.55亿元中央财政资金支持,这些重点项目可实现年节能量约260万吨标准煤。开展重点企业节能低碳行动,经节能目标责任评价考核,全省列入国家万家企业节能低碳行动的458家企业2011年至2014年累计完成节能量713万吨标准煤,完成“十二五”节能目标的138%。福建省加快推进重点领域、重点行业、重点企业发展循环经济,资源综合利用规模扩大。煤矸石、粉煤灰、化工废渣、石粉等大宗工业废渣有效利用,综合利用产品涉及建材、化工、电力等行业20几个品种,全省工业固体废物资源综合利用率达85%以上。此外,福建省通过开展清洁生产审核,推进主要污染行业实现清洁生产。2014年公布的204家强制性审核企业通过实施清洁生产方案,可减少二氧化硫排放量1322.55吨、烟尘排放量394.01吨、废水排放量129.31万吨、COD排放量380.73吨。

节能减排在越来越重视环境保护的当下已是热点,与社会关注的清洁新能源开发、日常生活节能相比,做好传统能源企业节能这篇文章尤为重要。就浙江而言,每年的用能总量已达2亿吨标煤,其中燃煤发电机组用煤约1亿吨,是名副其实的能耗大户,每下降一个百分点的能耗,就能节煤百万吨。而一个投资上亿元、2万千瓦的大型光伏电站,按浙江的日照条件,年均节煤不过万余吨,从这个角度看,传统能源企业节能大有可为。
传统煤电企业降低能耗的难点。通常来说,传统煤电企业节能降低煤耗主要靠装备的技术改进和更新换代。如2000年以来,大容量、高效率、低煤耗的超临界、超超临界60万千瓦及百万千瓦燃煤火电机组成为发电主力,已经淘汰了12.5万千瓦以下中小燃煤机组。“十二五”期间,浙江省火电机组供电标煤耗累计下降14克/千瓦时,每年节约电煤超200万吨。但传统发电企业节能也面临着新挑战。特别是近十年来,随着环保要求的提高和用电市场的变化,能耗大户燃煤发电企业面临着节能发展的诸多瓶颈。
受煤炭市场的影响,燃煤机组发电成本不断攀升,发电用煤种类多变,对煤种适应性的控制问题严重制约了燃煤机组经济优化运行。2008年后,煤价飙升期,发电企业为节约成本,进行了大量的入炉煤炭的混烧、掺烧,使超临界发电机组更难满足电网负荷调节要求,更难控制在额定、经济的状态,造成了煤耗居高不下。
近十年来,全国特高压电网骨干网架建成,大量省外水电为主的清洁低价电源输入,清洁电能在浙江电量的占比已达四分之一。为保证电网安全稳定供电,处在特高压受电端的浙江省超临界燃煤发电机组还需低负荷运转备用,调频、调峰能力面临严峻挑战,常规控制方法已无法满足电网对于大型发电机组深度调频、调峰的灵活性提升的需求。省内燃煤机组承担了调峰压力,旋转备用容量增大,发电负荷率普遍偏低,经济性和节能效率难以发挥。新能源占比不断增加,风电、太阳能等新能源发电的不稳定供电特性,需要作为发电主力的超临界燃煤发电机组在频繁负荷调节下低负荷运转备用,机组很难达到额定参数的节能运行。同时,燃煤机组增加脱硝、脱硫装置,逐步全面实现超低排放,大幅提升了烟气排放物控制难度,也增加了发电煤耗。
突破传统能源企业节能发展的瓶颈。做好传统能源发电企业节能降耗的出路在于技术创新。如何解决超临界机组的节能、稳定运行和灵活调度这一矛盾体,使发电机组转化为精细化控制方式。国网浙江电科院主持研发的杭州市重大专项基金项目成果《超临界机组深度节能关键技术及应用》对这一难题有了创新突破。国网浙江电科院组织浙江大学和华能玉环、神华宁海等20余家发电集团大型发电厂共同组成产学研用的项目研发团队,首次通过获取煤燃烧的碱金属含量,对入炉煤种进行在线检测和辨识,调整锅炉燃烧,优化燃料分配,提升机组经济运行能力。目前,这项创新技术已在20余台大型超(超)临界机组上广泛应用和推广。机组平均降低煤耗2克/千瓦时以上,产生的经济效益总额超过9.43亿元,社会效益显著,已取得国家专利授权14项、国际专利公开1项,主编并颁布相关行业标准3部。
同时,在省内电源建设上要加快发展抽水蓄能项目。随着省外来电、风光核等新能源发电的增多,发展抽水蓄能调峰机组势在必行。我省抽水蓄能资源十分丰富,装机容量在30万千瓦以上的站址达37处,应充分加以利用。鉴于抽水蓄能电站前期工作慢、建设周期长的特点,应对抽水蓄能项目提前规划、大力推进,确保抽水蓄能调峰机组与电网调峰需求相匹配,避免煤电机组长期低效高能耗调峰。这是破解传统煤电企业降低能耗难点的又一重要路径。
(作者分别为浙江树人大学副教授徐建华、国网浙江电科院高工罗志浩)

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