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在現(xiàn)代發(fā)電生產(chǎn)中，大型燃煤發(fā)電機(jī)組作為提供電力電量的主力軍，直接關(guān)系到電力保供和系統(tǒng)穩(wěn)定。集控運(yùn)行是發(fā)電生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此建立科學(xué)的發(fā)電運(yùn)行調(diào)整方法論對于保障系統(tǒng)安全具有重要意義。本文從介紹發(fā)電的一般生產(chǎn)流程開始，結(jié)合實(shí)際補(bǔ)充定義集控運(yùn)行工作及運(yùn)行崗位，系統(tǒng)梳理當(dāng)前存在的各種誤區(qū)，提出發(fā)電運(yùn)行調(diào)整的一種思維和兩種視角，期望構(gòu)建一般的、具有普適性的集控運(yùn)行調(diào)整方法論。

什么是集控運(yùn)行？

建立科學(xué)的集控運(yùn)行調(diào)整方法論離不開對于工作本身的清晰認(rèn)識(shí)和定義，深刻認(rèn)識(shí)工作內(nèi)容及崗位實(shí)質(zhì)，才能更好地做好運(yùn)行調(diào)整工作。

發(fā)電的一般生產(chǎn)流程

現(xiàn)代燃煤發(fā)電機(jī)組多為亞臨界或超臨界機(jī)組，系統(tǒng)龐大且精細(xì)，生產(chǎn)流程復(fù)雜，汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)、ETS跳閘保護(hù)系統(tǒng)、爐膛FSSS保護(hù)系統(tǒng)等共同保障發(fā)電生產(chǎn)的平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)。發(fā)電過程可簡要表述如下：燃煤被磨煤機(jī)磨制成煤粉并被吹送至爐膛燃燒，將水冷壁中的水加熱為高溫高壓蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電磁原理實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的發(fā)電。

本質(zhì)上看，發(fā)電生產(chǎn)過程即是能量轉(zhuǎn)換及平衡過程，主要從電力供給側(cè)保障充足的供應(yīng)及調(diào)節(jié)能力。當(dāng)下普遍以電網(wǎng)方式生產(chǎn)、傳輸、使用電能，這種方式?jīng)Q定了電能的生產(chǎn)及使用需要實(shí)時(shí)平衡，需要將系統(tǒng)頻率維持在微小的浮動(dòng)范圍內(nèi)，否則可能引起電力系統(tǒng)事故。比如用電需求上升時(shí)，發(fā)電機(jī)組接到升負(fù)荷指令，通過增開汽輪機(jī)調(diào)門增大進(jìn)汽量進(jìn)而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)更多地做功，發(fā)電量也隨之提升，燃料和給水等跟蹤負(fù)荷的變化相應(yīng)自動(dòng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)輸入端（燃料）以及輸出端（電能）的能量均衡。

集控運(yùn)行是發(fā)電生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

大中型火電廠（單臺(tái)30~100萬千瓦機(jī)組）都采用單元制機(jī)組，即一臺(tái)發(fā)電機(jī)配一臺(tái)鍋爐、一臺(tái)汽輪機(jī)。機(jī)、爐、電進(jìn)行統(tǒng)一管理并集中控制，通過微處理器進(jìn)行各信號(hào)的邏輯組態(tài)運(yùn)算，并將結(jié)果以畫面形式在顯示器上展現(xiàn)給集控運(yùn)行人員，根據(jù)系統(tǒng)需要升降負(fù)荷，通過參數(shù)變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并針對性調(diào)整，機(jī)、爐、電都在主控室DCS（分散控制系統(tǒng)）上操作，一天24小時(shí)均有集控運(yùn)行人員對鍋爐燃燒等監(jiān)視操作調(diào)整，該工種就是集控運(yùn)行。

集控運(yùn)行是發(fā)電生產(chǎn)的“大腦”，是問題的發(fā)現(xiàn)、提出及事故處理的關(guān)鍵，集控運(yùn)行的高水平意味著更低的發(fā)電生產(chǎn)事故概率和能耗水平。負(fù)荷變化、煤質(zhì)變化、汽溫汽壓波動(dòng)等擾動(dòng)，磨煤機(jī)跳閘等輔機(jī)故障，均會(huì)使系統(tǒng)偏離當(dāng)前的均衡狀態(tài)。集控運(yùn)行人員針對不同工況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整或事故處理，保障汽溫汽壓等參數(shù)維持在正常范圍內(nèi)，保障主輔機(jī)設(shè)備安全，最終使系統(tǒng)達(dá)到新的均衡。

集控運(yùn)行崗位的另一種定義

對于集控運(yùn)行人員更規(guī)范的稱呼是“發(fā)電集控值班員”，在《中華人民共和國職業(yè)分類大典（2022年版）》中，發(fā)電集控值班員是指操作發(fā)電廠單元機(jī)組及其輔助設(shè)備集控系統(tǒng)，監(jiān)控其運(yùn)行工況的人員。主要工作任務(wù)包括：啟停單元機(jī)組設(shè)備與輔助設(shè)備；使用分散控制系統(tǒng)（DCS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS），監(jiān)視爐、機(jī)、電、輔助設(shè)備及工質(zhì)的參數(shù)；協(xié)調(diào)控制爐、機(jī)、電及輔助設(shè)備的運(yùn)行工況；巡視、檢查設(shè)備，分析、處理異常情況和事故；維護(hù)、保養(yǎng)單元集控設(shè)備，進(jìn)行設(shè)備、系統(tǒng)切換和試驗(yàn)；驗(yàn)收、調(diào)試檢修后的設(shè)備。

《職業(yè)分類大典》高度概括了集控運(yùn)行工作，明確了集控值班員要做什么。為了集控人員更清晰地認(rèn)識(shí)到自身在整個(gè)發(fā)電環(huán)節(jié)中的定位，仍須進(jìn)一步明確集控值班員“是什么”，才能更充分發(fā)揮好集控的“大腦”作用?，F(xiàn)對“發(fā)電集控值班員”補(bǔ)充定義如下：發(fā)電集控值班員是發(fā)電控制環(huán)節(jié)的重要組成部分，可有效彌補(bǔ)控制系統(tǒng)的智能化水平不足，協(xié)助處理復(fù)雜工況或事故，通過人工干預(yù)促進(jìn)實(shí)現(xiàn)熱力電力的均衡，進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)的供需均衡，發(fā)電調(diào)節(jié)過程本質(zhì)是能量供給和需求管理的過程。

集控運(yùn)行的可能誤區(qū)及當(dāng)前面臨的巨大挑戰(zhàn)

當(dāng)前，依然存在運(yùn)行調(diào)整的諸多誤區(qū)。這種誤區(qū)一方面源于對熱力學(xué)、電氣等發(fā)電相關(guān)原理認(rèn)識(shí)不深刻，未厘清現(xiàn)象背后的深層原因，將觀察到的現(xiàn)象當(dāng)作一般規(guī)律指導(dǎo)工作，未將經(jīng)驗(yàn)與原理有效結(jié)合。另一方面源于對集控運(yùn)行崗位本身的理解不到位。缺乏對運(yùn)行調(diào)整更系統(tǒng)及分層次的視角，未從整個(gè)電力系統(tǒng)平衡的角度認(rèn)識(shí)運(yùn)行工作，誤將運(yùn)行調(diào)整控制與一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)建立固定的邏輯關(guān)系。因此，經(jīng)常可以聽到過熱度下降、汽溫降低是不是就應(yīng)該增加燃料，汽溫升高就應(yīng)該減少燃料供給等言論。

集控運(yùn)行當(dāng)前也面臨著巨大挑戰(zhàn)，舊有的發(fā)電運(yùn)行調(diào)整經(jīng)驗(yàn)可能越來越不適應(yīng)當(dāng)下需求。在可再生電源并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)攀升的背景下，新型電力系統(tǒng)需要更為靈活的調(diào)節(jié)能力，煤電機(jī)組作為調(diào)節(jié)電源需要快速爬坡甚至頻繁啟停以適應(yīng)系統(tǒng)凈負(fù)荷曲線的大幅變化。負(fù)荷的大幅波動(dòng)會(huì)帶來汽溫、汽壓、流量等參數(shù)的頻繁波動(dòng)，進(jìn)一步增大運(yùn)行調(diào)整難度。同時(shí)，正常發(fā)電生產(chǎn)中系統(tǒng)處于“協(xié)調(diào)運(yùn)行”狀態(tài)，相關(guān)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)負(fù)荷的變化。然而在事故狀況下，工況的突變或參數(shù)間的不協(xié)調(diào)可能使系統(tǒng)退出“協(xié)調(diào)運(yùn)行”，輔機(jī)設(shè)備可能由自動(dòng)控制轉(zhuǎn)為手動(dòng)操作，一般經(jīng)驗(yàn)很可能無法指導(dǎo)復(fù)雜工況下的運(yùn)行調(diào)整，誤操作導(dǎo)致事故擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)也隨之上升。

此外，發(fā)電自動(dòng)控制技術(shù)的日趨完善更可能使新增從業(yè)者需要相當(dāng)長的時(shí)間來真正理解運(yùn)行調(diào)整的底層邏輯。如果無法走出相關(guān)誤區(qū)，用固化經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)操作，很可能造成事故擴(kuò)大?；谝陨显颍?dāng)前亟需建立更適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的發(fā)電運(yùn)行調(diào)整方法論。

發(fā)電運(yùn)行調(diào)整應(yīng)該具有的一種思維和兩種視角

一方面要深刻認(rèn)識(shí)發(fā)電生產(chǎn)過程的能量轉(zhuǎn)換本質(zhì)，理解運(yùn)行調(diào)整即推動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量均衡的過程；另一方面運(yùn)行人員應(yīng)具備更為寬廣的多層次視角，真正實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的高效協(xié)同。

要建立運(yùn)行調(diào)整等于維持能量均衡的思維

發(fā)電生產(chǎn)本質(zhì)是將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，工質(zhì)（水蒸汽）是熱力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化媒介，其能量體現(xiàn)在壓力、溫度、流量上，不同的參數(shù)意味著不同的做功效率和換熱效率，負(fù)荷、汽溫、汽壓、流量等參數(shù)也會(huì)相互影響，在正常運(yùn)行中新增操作或煤質(zhì)等工況變化會(huì)使系統(tǒng)時(shí)刻處于或大或小的擾動(dòng)中，系統(tǒng)時(shí)刻處于一種均衡向另一種均衡的動(dòng)態(tài)過渡中。以發(fā)電增負(fù)荷為例，從高溫過熱器到進(jìn)汽調(diào)門沿途各種管道均有一定蓄熱蓄能作用，特別是對于亞臨界汽包鍋爐來說，汽包具有更好的蓄能效果，發(fā)電負(fù)荷增加時(shí)，進(jìn)汽調(diào)門開度增大并“新增一股汽進(jìn)入汽輪機(jī)”以滿足發(fā)電負(fù)荷瞬時(shí)需求；而在直流系統(tǒng)中主要通過“頂給水”開調(diào)門瞬時(shí)“頂一股汽進(jìn)入汽輪機(jī)”以實(shí)現(xiàn)發(fā)電負(fù)荷的瞬時(shí)提升，并達(dá)到汽輪機(jī)能量輸入輸出的短期平衡；之后新增燃料的燃燒釋放增量能量實(shí)現(xiàn)能量補(bǔ)償并實(shí)現(xiàn)輸入爐膛燃料化學(xué)能與更高的輸出電能之間新的平衡。然而，相對穩(wěn)定的均衡狀態(tài)并不總是容易實(shí)現(xiàn)，特別是極高或極低發(fā)電出力下設(shè)備及控制系統(tǒng)無法處于最優(yōu)良的調(diào)節(jié)區(qū)間和運(yùn)行狀態(tài)，更容易出現(xiàn)大擾動(dòng)。

什么是能量均衡思維

例如，蒸汽有超溫風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可通過增大減溫水方式降溫，在噴水后短期（比如幾十秒）內(nèi)，噴水量若劇烈增加會(huì)導(dǎo)致短時(shí)汽溫汽壓急劇升高，一定時(shí)間工況穩(wěn)定后，汽溫才會(huì)出現(xiàn)顯著回落。通俗理解，一股減溫水進(jìn)入蒸汽管道并吸熱汽化導(dǎo)致“憋高”了瞬時(shí)的汽溫汽壓。從能量視角考慮，增量減溫水自身具有瞬時(shí)能量注入，同時(shí)，溫度相對較低的增量減溫水吸收管道存量儲(chǔ)熱會(huì)瞬時(shí)提升鍋爐局部換熱效率，增加進(jìn)入汽輪機(jī)進(jìn)汽量及能量，發(fā)電瞬時(shí)負(fù)荷需求如果不變、漲幅過小甚至負(fù)荷下降，汽輪機(jī)甚至須通過自動(dòng)減小調(diào)門開度減小進(jìn)汽量以實(shí)現(xiàn)短期汽輪機(jī)的能量輸入輸出平衡。減溫水吸熱汽化增大能量注入后富余能量就會(huì)體現(xiàn)在蒸汽壓力、溫度、流量上，壓力溫度的提升會(huì)提高機(jī)組效率進(jìn)而造成積聚在熱力系統(tǒng)的能量進(jìn)一步富余，此時(shí)相同的發(fā)電負(fù)荷需求不再需要原有那么高的燃料量，若燃料調(diào)減不及時(shí)會(huì)進(jìn)一步在汽溫汽壓上體現(xiàn)出來，相關(guān)因素疊加可能導(dǎo)致管道短時(shí)出現(xiàn)更嚴(yán)重的超溫超壓。這也是運(yùn)行調(diào)整中超溫過程往往有自我強(qiáng)化趨勢的深層原因。同理，在汽溫快速下降即將超低溫時(shí)，試圖通過大幅關(guān)小減溫水避免溫度繼續(xù)下降也會(huì)達(dá)到相反效果，噴水量瞬時(shí)急劇減少導(dǎo)致蒸汽流量瞬時(shí)降低，會(huì)造成汽溫的瞬時(shí)驟降。

這些反常識(shí)現(xiàn)象的深層原因在于實(shí)現(xiàn)長期目標(biāo)和短期目標(biāo)的調(diào)整方法是相反的，因此擁有能量均衡的思維就尤其重要，充分認(rèn)識(shí)現(xiàn)象的深層原因才能選擇合理的干預(yù)時(shí)機(jī)及干預(yù)辦法，避免在較極限狀態(tài)下使自身調(diào)整陷入兩難。還要深刻理解控制邏輯與參數(shù)間的匹配關(guān)系，擁有隨時(shí)將系統(tǒng)“拉回”均衡狀態(tài)的思想，在危險(xiǎn)工況甚至手動(dòng)基本方式下，運(yùn)行人員也可能通過手動(dòng)調(diào)整將風(fēng)險(xiǎn)控制在可控范圍內(nèi)，甚至將有停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行。

運(yùn)行調(diào)整需要有宏觀和微觀兩種視角

宏觀視角即作為旁觀者俯視電力生產(chǎn)輸送消費(fèi)全流程，理解電力需求、電網(wǎng)調(diào)度、發(fā)電運(yùn)行調(diào)整的相互聯(lián)系，從動(dòng)態(tài)視角看待運(yùn)行調(diào)整工作，理解運(yùn)行調(diào)整本質(zhì)是做好能量的供給和需求管理。另一種視角就是微觀視角，即“親臨者視角”，將自己變?yōu)檫\(yùn)行調(diào)整環(huán)節(jié)的一個(gè)部分，感受自身“變?yōu)椤彼魵?、火焰，“變?yōu)椤泵恳慌_(tái)設(shè)備，充分理解工質(zhì)物理性質(zhì)、設(shè)備運(yùn)行原理、以及各種生產(chǎn)細(xì)節(jié)。

如果沒有宏觀視角，運(yùn)行人員很容易將自身局限于集控室內(nèi)，將思維固化在短期及當(dāng)下，無法從電力系統(tǒng)整體均衡角度看待運(yùn)行調(diào)整工作；缺乏從系統(tǒng)角度思考發(fā)電流程及每個(gè)部分的深層邏輯，也會(huì)使運(yùn)行調(diào)整方法論單一固化。實(shí)際上，做好能量均衡的實(shí)質(zhì)是做好能量的需求和供給管理。比如機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行中由于煤質(zhì)突然變好，造成瞬時(shí)入爐能量過多，突發(fā)狀況下，燃料的自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)減均具有滯后性，此時(shí)發(fā)電負(fù)荷計(jì)劃若未變，多余能量就會(huì)積聚在熱力系統(tǒng)中，造成壓力溫度等的失衡。此時(shí)也可以通過瞬時(shí)高速率升負(fù)荷（短時(shí)實(shí)際絕對負(fù)荷未必升高很多），通過增加需求側(cè)釋放熱力系統(tǒng)短時(shí)過剩供給，使系統(tǒng)能量達(dá)到短期均衡，壓力回落，隨后燃料量調(diào)減、供給側(cè)能量相應(yīng)減少，將發(fā)電負(fù)荷計(jì)劃設(shè)定值往下調(diào)整至指定水平，即可使系統(tǒng)達(dá)到新的相對穩(wěn)定均衡狀態(tài)。運(yùn)行調(diào)整也要妥善處理好長期和短期的關(guān)系。在運(yùn)行調(diào)整中經(jīng)常會(huì)聽到，溫度低了是不是應(yīng)該加燃料？壓力低了是不是應(yīng)該加燃料頂給水？由于這種提問沒有認(rèn)識(shí)到瞬時(shí)均衡和長期均衡的關(guān)系，問題本身就是錯(cuò)誤的，所以也無法找到答案。比如汽溫降低了要不要手動(dòng)增加燃料？這要看這個(gè)現(xiàn)象的起因、此時(shí)所處的工況以及下一步將要面臨的工況，現(xiàn)象本身并不是一個(gè)孤立的事件，相同的現(xiàn)象可能需要采取相反的調(diào)整辦法。如果汽溫降低僅是隨機(jī)微小擾動(dòng)導(dǎo)致，并且正處于恢復(fù)原狀態(tài)的過程中，此時(shí)沒有必要通過增加燃料方式改變當(dāng)下狀態(tài)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)會(huì)使給水和燃料“回到”其應(yīng)有狀態(tài)，這便是“老運(yùn)行”們經(jīng)常講的運(yùn)行調(diào)整中“你不要跟汽溫，要讓汽溫跟著你”。再比如在一個(gè)快速帶負(fù)荷過程中，燃料給水急劇上升，爐膛換熱工況的改善也會(huì)顯著提升換熱效率，汽溫汽壓也會(huì)有一個(gè)顯著的上升過程，控制不利就容易超溫，因此考慮更長的時(shí)間周期，當(dāng)下的汽溫偏低就不需要過度干預(yù)。特別是在當(dāng)前可再生的比例持續(xù)提升，調(diào)節(jié)機(jī)組的負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)大幅變動(dòng)甚至頻繁啟停機(jī)，從更長的時(shí)間尺度上認(rèn)識(shí)發(fā)電運(yùn)行調(diào)整才能妥善處理好能量的動(dòng)態(tài)均衡。因此運(yùn)行調(diào)整切忌“套用公式”，這也是當(dāng)前自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)如此發(fā)達(dá)但依然需要運(yùn)行人員作為“大腦”的根本原因，是運(yùn)行人員的稀缺價(jià)值所在。

如果沒有微觀視角，運(yùn)行人員也很難真正理解生產(chǎn)環(huán)節(jié)的原理。以工質(zhì)（水蒸汽）為例，只有深刻了解水的物理性質(zhì)，水蒸汽在汽輪機(jī)中的做功原理，才能真正明白能量是如何轉(zhuǎn)換的，只有研究它、靠近它才能成為它控制它。電廠更像是“仿生系統(tǒng)”，水被加熱成蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功又凝結(jié)成水，接著又被凝結(jié)水泵輸送至鍋爐水冷壁開啟下一循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換，水汽的循環(huán)使整個(gè)熱力系統(tǒng)“活”了起來，實(shí)現(xiàn)了熱能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)發(fā)電的順利實(shí)現(xiàn)；其他輔機(jī)類似生物體的各個(gè)器官；制粉系統(tǒng)和排煙排渣真空系統(tǒng)類似生物的消化排泄系統(tǒng)；控制系統(tǒng)更像生物的神經(jīng)和大腦。正如生物體無論哪個(gè)系統(tǒng)有問題均不可能良好運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電安全和效率與各個(gè)系統(tǒng)均有關(guān)系。因此，只有真正將思想置身其中，才能更深刻了解系統(tǒng)如何運(yùn)行。運(yùn)行是壓力溫度流量的均衡，是主輔機(jī)之間的充分協(xié)同，如果無法深刻理解相關(guān)控制邏輯，也會(huì)使事故風(fēng)險(xiǎn)增大。比如，直流鍋爐給水調(diào)節(jié)和負(fù)荷及壓力設(shè)定均有關(guān)系，在嚴(yán)重失衡的狀態(tài)下，機(jī)組可能會(huì)從自動(dòng)協(xié)調(diào)控制狀態(tài)轉(zhuǎn)為基本狀態(tài)，此時(shí)，運(yùn)行人員靠著手動(dòng)操作維持各參數(shù)的平穩(wěn)，若無法認(rèn)識(shí)各參數(shù)間的相互影響和聯(lián)系，可能會(huì)使手動(dòng)模式下參數(shù)失衡，在再次投入自動(dòng)模式時(shí)參數(shù)的不匹配可能造成瞬間工況的劇烈變化，進(jìn)而使不均衡加劇導(dǎo)致事故擴(kuò)大。

以上主要以汽溫調(diào)整為例說明運(yùn)行調(diào)整思路，其他調(diào)整（如水位調(diào)整等）也同樣應(yīng)有相應(yīng)的思維和視角。在集控運(yùn)行調(diào)整中，應(yīng)注重形成自身的思維邏輯和視角。最忌諱調(diào)整目標(biāo)及思想不明確，最重要的是基于實(shí)踐形成自己的方法論，充分理解設(shè)備、系統(tǒng)原理和控制邏輯，并結(jié)合原理不斷修正自身的方法論，在不停的實(shí)踐中完善自身的調(diào)整邏輯。同時(shí)，在新形勢下，應(yīng)加強(qiáng)鉆研快速上下爬坡中如何實(shí)現(xiàn)更合理的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)系統(tǒng)中日益增長的可再生能源帶來的系統(tǒng)波動(dòng)，促進(jìn)發(fā)電生產(chǎn)質(zhì)量持續(xù)向好提升。