《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》編制說(shuō)明

《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》編制說(shuō)明（征求意見(jiàn)稿）一、工作簡(jiǎn)況1任務(wù)來(lái)源本項(xiàng)目是根據(jù)2022年1月10日“中國(guó)工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的通知”進(jìn)行制定，項(xiàng)目名稱(chēng)：“鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”，本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)提出并歸口，起草牽頭單位：武漢世嘉新能源工程有限公司。2主要工作過(guò)程起草階段：2022年1月20日，成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，明確進(jìn)度安排。2022年1月21日～2022年4月8日，武漢世嘉新能源工程有限公司完成資料、數(shù)據(jù)等收集、整理，結(jié)合相關(guān)政策要求，形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（初稿）及編制說(shuō)明。2022年4月8日~4月20日，對(duì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(初稿)及編制說(shuō)明進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)制定組內(nèi)部及相關(guān)專(zhuān)家函審，共發(fā)送征求意見(jiàn)函10家單位。收到7家單位回函，其中3家單位無(wú)意見(jiàn)，共23條修改意見(jiàn)。其中，采納22條，部分采納1條，未采納0條。根據(jù)各位專(zhuān)家提出的建議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)“初稿”進(jìn)行修改和完善，于4月24日形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（研討稿）及編制說(shuō)明。2022年4月28日，通過(guò)騰訊會(huì)議組織召開(kāi)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（內(nèi)部征求意見(jiàn)稿）研討會(huì)，根據(jù)會(huì)議意見(jiàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)“研討稿”進(jìn)行修改和完善，于5月20日形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見(jiàn)稿）及編制說(shuō)明。征求意見(jiàn)階段：審查階段：報(bào)批階段：3主要參加單位和工作組成員及其所做的工作主要參加單位：武漢世嘉新能源工程有限公司、國(guó)能龍?jiān)喘h(huán)保有限公司、廈門(mén)綠洋環(huán)境技術(shù)股份有限公司、浙江德創(chuàng)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰尽?guó)能維真（山東）測(cè)試分析有限公司、武漢恒合嘉創(chuàng)環(huán)境工程有限公司、武漢凱迪電力環(huán)保有限公司、浙江天潔環(huán)境科技股份有限公司、浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰尽⒄憬髮W(xué)、上海激光電源設(shè)備有限責(zé)任公司、紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院。本文件主要起草人：程亮平、李力、周統(tǒng)、謝友金、李敬東、張迎冰、丁剛、趙志華、吳敏、陳意、邱金鑫、陳宇淵、陳洪鋒、張啟玖、鄭成航、陳超、白月、朱青、孫淮浦、趙飛、黃翔。所做的工作：程亮平任標(biāo)準(zhǔn)制定工作組組長(zhǎng)，為標(biāo)準(zhǔn)總負(fù)責(zé)人，全面協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，負(fù)責(zé)對(duì)各階段標(biāo)準(zhǔn)的審核。李力、周統(tǒng)、謝友金、李敬東、張迎冰主要參與標(biāo)準(zhǔn)的起草及編寫(xiě)工作。丁剛、趙志華、張啟玖、陳超、白月、孫淮浦負(fù)責(zé)收集國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)和資料，吳敏、陳意、邱金鑫、陳宇淵、陳洪鋒、鄭成航、朱青、趙飛、黃翔負(fù)責(zé)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)各階段意見(jiàn)及建議進(jìn)行歸納、分析及其他材料的編制。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容和解決的主要問(wèn)題1標(biāo)準(zhǔn)編制的原則本文件的制訂遵循“面向市場(chǎng)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時(shí)推出、及時(shí)修訂、不斷完善”的原則，標(biāo)準(zhǔn)的制訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、應(yīng)用推廣相結(jié)合，統(tǒng)籌推進(jìn)。并力求標(biāo)準(zhǔn)具有“簡(jiǎn)潔性、通用性、指導(dǎo)性、引導(dǎo)性和可擴(kuò)展性”的特點(diǎn)。2標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容2.1范圍鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元的調(diào)節(jié)對(duì)象主要為一次風(fēng)、二次風(fēng)、主給水、減溫水，以適合不同煤質(zhì)、不同負(fù)荷時(shí)燃料在爐膛內(nèi)的燃燒，適用于燃煤電站，鍋爐燃燒方式包括W型火焰、四角切圓、前后墻對(duì)沖及循環(huán)流化床，其他燃燒方式鍋爐可以參照?qǐng)?zhí)行。2.2規(guī)范性引用文件國(guó)內(nèi)燃煤電站鍋爐性能指標(biāo)的常用標(biāo)準(zhǔn)是GB/T10184-2015《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》、DL/T904-2015《火力發(fā)電廠(chǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》；發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算也有現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)GB/T32151.1-2015《溫室氣體排放核算與報(bào)告要求第1部分發(fā)電企業(yè)》。本文件注日期引用了上述文件，并考慮了文件引用過(guò)程中的適應(yīng)性，在正文和附錄中有細(xì)微修改。2.3術(shù)語(yǔ)和定義由于智能優(yōu)化方面的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)尚不多見(jiàn)，本文件對(duì)文件范圍所限定的領(lǐng)域內(nèi)的名詞，如“開(kāi)環(huán)指導(dǎo)”、“閉環(huán)控制”和“漸進(jìn)式輸出”等進(jìn)行了定義；而鍋爐運(yùn)行和降碳方面的規(guī)范體系已非常全面，為便于理解，本文件中摘錄引用文件中必要的術(shù)語(yǔ)和定義，如“發(fā)電煤耗”和“鍋爐熱效率”。2.4總體原則燃煤電站鍋爐系統(tǒng)存在“非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合、大延遲、多時(shí)變”的特點(diǎn)，使用傳統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)無(wú)法很好解決鍋爐系統(tǒng)的控制問(wèn)題。以鍋爐運(yùn)行機(jī)理為背景，采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等手段，構(gòu)建鍋爐燃燒優(yōu)化相關(guān)計(jì)算模型，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)鍋爐燃燒的智能化升級(jí)，為電廠(chǎng)帶來(lái)穩(wěn)定燃燒工況、降低煤炭消耗、降低二氧化碳排放等效益。降碳計(jì)算單元的本質(zhì)是工業(yè)智能計(jì)算。工業(yè)智能計(jì)算的設(shè)計(jì)需要融合IT技術(shù)，工業(yè)算法，行業(yè)機(jī)理，產(chǎn)品支撐等多種要素，迄今為止，還未出現(xiàn)成熟的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各行各業(yè)、國(guó)內(nèi)國(guó)外都在進(jìn)行大量的探索與嘗試，不斷創(chuàng)新技術(shù)體系和設(shè)計(jì)方法。降碳計(jì)算單元的接入可以是閉環(huán)控制，計(jì)算結(jié)果反饋給鍋爐控制系統(tǒng)，進(jìn)行閉環(huán)控制；也可以是開(kāi)環(huán)指導(dǎo)，計(jì)算結(jié)果通過(guò)人機(jī)界面展示出來(lái)，指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整。降碳計(jì)算單元的閉環(huán)控制功能可降低人員參與度，降低對(duì)運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)性，減少鍋爐運(yùn)行人員的操作頻次，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高控制精度。在穩(wěn)態(tài)情況下，煤質(zhì)和負(fù)荷基本不變化，降碳計(jì)算單元可在穩(wěn)態(tài)下優(yōu)化燃燒；在負(fù)荷或煤質(zhì)變化時(shí)，降碳計(jì)算單元可以感知煤質(zhì)或負(fù)荷的變化，提前給出調(diào)整方向。降碳計(jì)算單元的接入不從根本上改變鍋爐設(shè)備及其系統(tǒng)的性能，不以降碳為目的而犧牲經(jīng)濟(jì)或環(huán)保指標(biāo)。2.5技術(shù)要求2.5.1一般要求降碳計(jì)算單元的接入不能影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，不能降低鍋爐氣體污染物的排放指標(biāo)。目前市場(chǎng)上使用的燃燒優(yōu)化技術(shù)有以下三種：第一種是基于鍋爐燃燒器改造的鍋爐燃燒優(yōu)化；第二種是基于先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的鍋爐燃燒優(yōu)化；第三種是基于智能控制算法的鍋爐燃燒優(yōu)化。本文件只針對(duì)第三種基于智能控制算法的鍋爐燃燒優(yōu)化的降碳計(jì)算單元。鍋爐的燃燒是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，其中涉及燃燒、流動(dòng)、傳熱以及化學(xué)反應(yīng)等多個(gè)方面，其受諸多因素影響，主要有煤質(zhì)、負(fù)荷、風(fēng)量、風(fēng)速、配風(fēng)方式、煤粉濃度和細(xì)度等，而且這些因素又往往互相影響，相互耦合，因此降碳計(jì)算單元應(yīng)采用數(shù)學(xué)表達(dá)式的方式展示，利用建模的方法進(jìn)行計(jì)算。降碳計(jì)算單元模型的建立包括但不限于燃燒熱力學(xué)模型的建立、汽水吸熱模型的建立和綜合能效轉(zhuǎn)化模型的建立。燃燒熱力學(xué)模型，輸入量涵蓋鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，輸出鍋爐燃燒能效系數(shù)，進(jìn)入綜合能效轉(zhuǎn)化模型。鍋爐汽水吸熱模型，輸入量涵蓋鍋爐汽水系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，輸出鍋爐汽水吸熱側(cè)能效系數(shù)，進(jìn)入綜合能效轉(zhuǎn)化模型。綜合能效轉(zhuǎn)化模型通過(guò)接收燃燒能效系數(shù)、汽水吸熱側(cè)能效系數(shù)、汽機(jī)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)能效參數(shù)，輸出鍋爐調(diào)節(jié)參數(shù)。燃燒優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元的模型是通過(guò)特定的學(xué)習(xí)來(lái)建立并完善模型，在實(shí)際應(yīng)用中得到了很好的效果。從目前的認(rèn)知，基于支持向量機(jī)算法在有限樣本中仍能得到小誤差計(jì)算結(jié)果以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)處理復(fù)雜關(guān)系的良好效果，鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元的建立推薦使用支持向量機(jī)算法或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立模型，再結(jié)合基因遺傳優(yōu)化算法，形成一個(gè)降碳計(jì)算單元。以下對(duì)各常用算法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。支持向量機(jī)算法支持向量機(jī)是一種二分類(lèi)模型，它的基本模型是定義在特征空間上的間隔最大的線(xiàn)性分類(lèi)器，間隔最大使它有別于感知機(jī)；支持向量機(jī)還包括核技巧，這使它成為實(shí)質(zhì)上的非線(xiàn)性分類(lèi)器。支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)策略就是間隔最大化，可形式化為一個(gè)求解凸二次規(guī)劃的問(wèn)題，也等價(jià)于正則化的合頁(yè)損失函數(shù)的最小化問(wèn)題。支持向量機(jī)的的學(xué)習(xí)算法就是求解凸二次規(guī)劃的最優(yōu)化算法。該方法在建模方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。它基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論，引入核函數(shù)思想解決了線(xiàn)性分類(lèi)器用于非線(xiàn)性分類(lèi)、回歸的問(wèn)題，采用結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小原理兼顧訓(xùn)練誤差和泛化能力，即由有限的訓(xùn)練樣本得到小的誤差能夠保證對(duì)堆里的測(cè)試集仍保持小的誤差，能較好地解決小樣本、非線(xiàn)性、高維數(shù)等問(wèn)題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法一種模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是大腦)的結(jié)構(gòu)和功能的數(shù)學(xué)模型或計(jì)算模型，用于對(duì)函數(shù)進(jìn)行估計(jì)或近似。該方法是由大量模擬生物神經(jīng)元的人工神經(jīng)元廣泛互聯(lián)而成而成的網(wǎng)絡(luò)，是一種模擬和延伸人類(lèi)大腦功能的新型信息處理系統(tǒng)，是一種自適應(yīng)非線(xiàn)性系統(tǒng)，適合于處理鍋爐燃燒這類(lèi)多因素、復(fù)雜關(guān)系或關(guān)系不清晰的問(wèn)題，這也是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在燃燒優(yōu)化方面廣泛應(yīng)用的原因?；蜻z傳算法是模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論的自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的生物進(jìn)化過(guò)程的計(jì)算模型，是一種通過(guò)模擬自然進(jìn)化過(guò)程搜索最優(yōu)解的方法。粒子群算法通過(guò)模擬鳥(niǎo)群覓食過(guò)程中的遷徙和群聚行為而提出的一種基于群體智能的全局隨機(jī)搜索算法。初始化為一群隨機(jī)粒子(隨機(jī)解)。然后通過(guò)迭代找到最優(yōu)解在每一次迭代中，粒子通過(guò)跟蹤兩個(gè)"極值"來(lái)更新自己。第一個(gè)就是粒子本身所找到的最優(yōu)解，這個(gè)解叫做個(gè)體極值。另一個(gè)極值是整個(gè)種群目前找到的最優(yōu)解，這個(gè)極值是全局極值。降碳計(jì)算單元的計(jì)算既可以通過(guò)本地計(jì)算實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)，從保護(hù)鍋爐控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全考慮，使用閉環(huán)控制的方式輸出時(shí)應(yīng)采用本地計(jì)算；使用開(kāi)環(huán)指導(dǎo)的方式輸出時(shí)，數(shù)據(jù)不作為輸入進(jìn)入鍋爐控制系統(tǒng)，既可采用本地計(jì)算，也可采用云計(jì)算?？紤]到控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降碳計(jì)算單元的輸出頻率不應(yīng)太高，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)當(dāng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)指導(dǎo)的方式時(shí)宜每1小時(shí)~2小時(shí)輸出一組需調(diào)整數(shù)據(jù)；當(dāng)進(jìn)行閉環(huán)控制時(shí)，應(yīng)先判斷負(fù)荷是否穩(wěn)定，在負(fù)荷穩(wěn)定后每20分鐘~30分鐘輸出一組數(shù)據(jù)?？紤]到鍋爐控制系統(tǒng)的安全性，采用“漸進(jìn)式輸出”方法輸出降碳計(jì)算單元結(jié)果，每次調(diào)節(jié)量小，對(duì)運(yùn)行影響小，每次調(diào)節(jié)后根據(jù)降碳計(jì)算單元計(jì)算結(jié)果判斷后再進(jìn)行下次調(diào)節(jié)。降碳計(jì)算單元的數(shù)據(jù)輸出應(yīng)以偏差值的形式輸出，偏差值為實(shí)際值與最優(yōu)值的偏差，偏差值通過(guò)通訊將數(shù)據(jù)傳輸給鍋爐控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作為鍋爐控制系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，應(yīng)考慮降碳計(jì)算單元的可用率，依據(jù)當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀，其可用率應(yīng)達(dá)到99%以上。2.5.2性能要求平均發(fā)電標(biāo)煤耗、鍋爐效率是鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元效果好壞的直接體現(xiàn)。之所以?xún)身?xiàng)指標(biāo)間采用“或”的關(guān)系，原因是每臺(tái)鍋爐煤耗不同。當(dāng)鍋爐發(fā)電煤耗大于300克/千瓦時(shí)，建議采用發(fā)電煤耗進(jìn)行考核；當(dāng)鍋爐發(fā)電煤耗小于300克/千瓦時(shí)，建議采用鍋爐效率進(jìn)行考核，取較易實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行考核。在不同工況下，使用鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)后平均發(fā)電標(biāo)煤耗或鍋爐熱效率任一項(xiàng)達(dá)到目標(biāo)即視為降碳計(jì)算單元符合性能要求。單位電能碳排放量減少百分比是降碳計(jì)算單元效果好壞的綜合體現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)碳排放量的減少量直接提出了要求。2.6驗(yàn)證方法按現(xiàn)行合適的標(biāo)準(zhǔn)給出試驗(yàn)方法，并按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。2.7檢驗(yàn)規(guī)則《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》GB/T10184-2015中章節(jié)7.1.1效率計(jì)算有兩種方法，考慮到實(shí)施難度及經(jīng)濟(jì)性，建議使用輸入-輸出熱量法進(jìn)行計(jì)算，若業(yè)主有要求可按熱損失法進(jìn)行計(jì)算。鍋爐效率的兩種方法計(jì)算，輸入-輸出熱量法和熱損失法，也稱(chēng)正平衡法和反平衡法。采用正平衡法計(jì)算鍋爐效率見(jiàn)式（1），根據(jù)總損失熱量采用反平衡法計(jì)算鍋爐效率見(jiàn)式（2）。η=QoutQin×100η=(1-QlossQin式中：η——鍋爐效率，%；Qin——輸入系統(tǒng)邊界的熱量綜合，單位為千焦每千克（kJ/kg）或千焦每立方米（kJ/m3），其熱量包括：輸入系統(tǒng)的燃料燃燒釋放的熱量；燃料的物理顯熱；脫硫劑的物理顯熱；進(jìn)入系統(tǒng)邊界的空氣帶入的熱量；系統(tǒng)內(nèi)輔助設(shè)備帶入的熱量；燃油霧化蒸汽帶入的熱量；Qout——輸出系統(tǒng)邊界的有效熱量，單位為千焦每千克（kJ/kg）或千焦每立方米（kJ/m3）,其熱量包括：過(guò)熱蒸汽帶走的熱量；再熱蒸汽帶走的熱量；輔助用汽帶走的熱量；排污水帶走的熱量；冷渣水帶走的熱量；Qloss——鍋爐總損失熱量，單位為千焦每千克（kJ/kg）或千焦每立方米（kJ/m3），其熱量包括：排煙損失熱量Q2；氣體未完全燃燒損失熱量Q3；固體未完全燃燒損失熱量Q4；鍋爐散熱損失熱量Q5；灰、渣物理顯熱損失熱量Q6；其他損失熱量Qoth。根據(jù)熱量損失明細(xì)采用反平衡法計(jì)算鍋爐效率見(jiàn)式（3）。η=100-q式中：q2——熱效率計(jì)算排煙損失熱量，%；q3——熱效率計(jì)算氣體未完全燃燒損失熱量，%；q4——熱效率計(jì)算固體未完全燃燒損失熱量，%；q5——熱效率計(jì)算鍋爐散熱損失熱量，%；q6——熱效率計(jì)算灰、渣物理顯熱損失熱量，%；qoth——熱效率計(jì)算其他損失熱量，%。降碳計(jì)算單元接入鍋爐控制系統(tǒng)前后分別計(jì)算鍋爐效率，計(jì)算出接入降碳計(jì)算單元后鍋爐效率提高的提高量。發(fā)電煤耗參照DL/T904-2015中章節(jié)9.4.2計(jì)算，見(jiàn)式（4）。bf=By式中：bf——發(fā)電煤耗，單位為克每千瓦時(shí)（g/kWh）；By——試驗(yàn)期內(nèi)耗用煤量，單位為千克（kg）；α——試驗(yàn)期內(nèi)汽輪機(jī)組向外供出的熱量與汽輪機(jī)組熱耗量的百分比，%；Wf——試驗(yàn)期內(nèi)發(fā)電量，單位為千瓦時(shí)（kWh）。降碳計(jì)算單元接入鍋爐控制系統(tǒng)前后分別計(jì)算發(fā)電煤耗，計(jì)算出接入降碳計(jì)算單元后發(fā)電煤耗的降低量。二氧化碳減排量核算參照GB/T32151.1-2015章節(jié)5.2計(jì)算，計(jì)算方法見(jiàn)式（5）。E式中：E——試驗(yàn)期內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；Nc——試驗(yàn)期內(nèi)燃料的低位發(fā)熱量，單位為吉焦每噸（GJ/t）；Fc——試驗(yàn)期內(nèi)燃料的消耗量，單位為噸（t）；Cc——試驗(yàn)期內(nèi)燃料的單位熱值含碳量，單位為噸碳每吉焦（tC/GJ）；Of——試驗(yàn)期內(nèi)燃料中的碳在燃燒過(guò)程中被完全氧化的百分比，%。降碳計(jì)算單元接入鍋爐控制系統(tǒng)前后應(yīng)分別進(jìn)行二氧化碳排放核算，根據(jù)上述結(jié)果進(jìn)行二氧化碳減排量計(jì)算，計(jì)算方法見(jiàn)式（6）。C=M-NM×100………………式中：C——二氧化碳減排量，%；M——接入降碳計(jì)算單元前統(tǒng)計(jì)期內(nèi)單位電能二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；N——接入降碳計(jì)算單元后統(tǒng)計(jì)期內(nèi)單位電能二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）。3標(biāo)準(zhǔn)解決的主要問(wèn)題《鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元》制定的目的是為了貫徹節(jié)能降碳，規(guī)范燃煤電站鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元的設(shè)計(jì)?！皹?gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”是我國(guó)現(xiàn)階段能源體系的發(fā)展方向。燃煤電站作為電力市場(chǎng)的主力，運(yùn)行過(guò)程中“降碳”是其清潔低碳轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要方向。隨著人工智能（AI）技術(shù)的發(fā)展，為鍋爐燃燒優(yōu)化提供了一種新的方法，在不改動(dòng)現(xiàn)有鍋爐設(shè)備的情況下，通過(guò)鍋爐歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，在線(xiàn)計(jì)算出控制量?jī)?yōu)化值，指導(dǎo)參數(shù)調(diào)節(jié)達(dá)到“降碳”目的。鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元以鍋爐及其輔助設(shè)備為對(duì)象，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、基因遺傳算法等人工智能技術(shù)，結(jié)合鍋爐機(jī)理及模型間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立特征量關(guān)聯(lián)模型及鍋爐燃燒系統(tǒng)整體模型。利用鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐燃燒狀態(tài)與理論計(jì)算的偏差，通過(guò)“在線(xiàn)尋優(yōu)”算法，給出一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、主給水、減溫水等指標(biāo)的調(diào)節(jié)建議，以降低鍋爐燃料消耗，提高鍋爐效率，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中降碳。降碳計(jì)算單元是鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)的核心。當(dāng)前我國(guó)燃煤電站鍋爐智能優(yōu)化系統(tǒng)快速發(fā)展中存在無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依、實(shí)施依據(jù)不足的現(xiàn)狀，制定對(duì)應(yīng)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)可有效填補(bǔ)空白，有利于推動(dòng)鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)的規(guī)范發(fā)展，促進(jìn)燃煤電站鍋爐的清潔低碳轉(zhuǎn)型，也為今后行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)支撐。三、是否有對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)本文件沒(méi)有對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。四、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析1工程應(yīng)用情況鍋爐熱效率提高的多少或發(fā)電煤耗降低的多少是評(píng)價(jià)降碳計(jì)算單元效果的標(biāo)準(zhǔn)，不同燃燒方式、不同機(jī)組規(guī)模、不同運(yùn)行水平，對(duì)鍋爐熱效率和發(fā)電煤耗均有影響。記錄數(shù)據(jù)包含投入降碳計(jì)算單元前2小時(shí)的鍋爐效率、燃料量、燃料低位發(fā)熱量、計(jì)算出的單位電能二氧化碳排放量的平均值，投入降碳計(jì)算單元后2小時(shí)的鍋爐效率、燃料量、燃料低位發(fā)熱量、計(jì)算出的單位電能二氧化碳排放量的平均值。摘選部分實(shí)施案例的數(shù)據(jù)如下表所示：表1湖北A電廠(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)項(xiàng)投入降碳計(jì)算單元前投入降碳計(jì)算單元后優(yōu)化效果機(jī)組概況330MW亞臨界切圓燃燒方式，濕冷機(jī)組試驗(yàn)期間機(jī)組負(fù)荷70%BMCR±2%70%BMCR±2%/鍋爐效率(低位發(fā)熱量，平均值)90.31%91.62%1.31%發(fā)電煤耗(平均值)292.6g/KWh288.5g/KWh4.1g/KWh二氧化碳排放760.71g/KWh750.13g/KWh1.39%表2湖南B電廠(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)項(xiàng)投入降碳計(jì)算單元前投入降碳計(jì)算單元后優(yōu)化效果機(jī)組概況600MW超臨界W火焰燃燒方式，濕冷機(jī)組試驗(yàn)期間機(jī)組負(fù)荷60%BMCR±2%60%BMCR±2%/鍋爐效率(低位發(fā)熱量，平均值)92.10%93.15%1.05%發(fā)電煤耗(平均值)336.2g/KWh332.5g/KWh3.7g/KWh二氧化碳排放874.1g/KWh864.5g/KWh1.10%表3浙江C電廠(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)項(xiàng)投入降碳計(jì)算單元前投入降碳計(jì)算單元后優(yōu)化效果機(jī)組概況1000MW超臨界切圓燃燒方式，濕冷機(jī)組試驗(yàn)期間機(jī)組負(fù)荷80%BMCR±2%80%BMCR±2%/鍋爐效率(低位發(fā)熱量，平均值)93.41%94.42%1.01%發(fā)電煤耗(平均值)286.1g/KWh283.0g/KWh3.1g/KWh二氧化碳排放743.9g/KWh736.3g/KWh1.08%表4陜西D電廠(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)項(xiàng)投入降碳計(jì)算單元前投入降碳計(jì)算單元后優(yōu)化效果機(jī)組概況1000MW超臨界對(duì)沖燃燒方式，濕冷機(jī)組試驗(yàn)期間機(jī)組負(fù)荷90%BMCR±2%90%BMCR±2%/鍋爐效率93.29%94.32%1.03%發(fā)電煤耗288.3g/KWh285.2g/KWh3.1g/KWh二氧化碳排放749.6g/KWh741.5g/KWh1.08%表5甘肅E電廠(chǎng)數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)項(xiàng)投入降碳計(jì)算單元前投入降碳計(jì)算單元后優(yōu)化效果機(jī)組概況660MW超臨界對(duì)沖燃燒方式，直接空冷機(jī)組試驗(yàn)期間機(jī)組負(fù)荷65%BMCR±2%65%BMCR±2%/鍋爐效率89.40%90.53%1.13%發(fā)電煤耗315.6g/KWh311.8g/KWh3.8g/KWh二氧化碳排放820.6g/KWh810.7g/KWh1.20%匯總上述實(shí)施案例的測(cè)試數(shù)據(jù)，如表6所示：表6實(shí)施項(xiàng)目數(shù)據(jù)匯總表案例名稱(chēng)項(xiàng)目規(guī)模鍋爐燃燒方式熱效率提高（%）發(fā)電煤耗降低（g/kwh）二氧化碳減排量（%）備注湖北A電廠(chǎng)330MW四角切圓1.314.11.39湖南B電廠(chǎng)600MWW型火焰1.053.81.10浙江C電廠(chǎng)1000MW四角切圓1.013.11.08陜西D電廠(chǎng)1000MW前后墻對(duì)沖1.033.11.08甘肅E電廠(chǎng)660MW前后墻對(duì)沖1.133.81.20……從測(cè)試結(jié)果看，投入降碳計(jì)算單元后，節(jié)煤降碳效果顯著。結(jié)合運(yùn)行數(shù)據(jù)，工作組認(rèn)為按現(xiàn)階段技術(shù)水平，設(shè)定“在各選定工況條件下，使用鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)后，鍋爐熱效率提高不小于1%或發(fā)電煤耗降低不小于3克/千瓦時(shí)”、“二氧化碳減排量不小于1%”是合理的。2典型案例湖北A電廠(chǎng)330MW亞臨界燃煤機(jī)組鍋爐上投入降碳計(jì)算單元運(yùn)行情況見(jiàn)圖1。圖中給出了降碳計(jì)算單元在電廠(chǎng)DCS系統(tǒng)中的顯示畫(huà)面和控制功能投入情況。圖1DCS畫(huà)面中顯示的鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元安裝鍋爐燃燒智能優(yōu)化系統(tǒng)降碳計(jì)算單元后，經(jīng)過(guò)調(diào)試，于2017年9月進(jìn)行了性能測(cè)試。為測(cè)試運(yùn)行過(guò)程中降碳計(jì)算單元效果，進(jìn)行了3天+3天的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)接入降碳計(jì)算單元前3天發(fā)電量、累計(jì)原煤量及低位發(fā)熱量；接入降碳計(jì)算單元后3天內(nèi)發(fā)電量、累計(jì)原煤量及低位發(fā)熱量。于2017年9月11日-17日進(jìn)行了煤耗對(duì)比測(cè)試。該項(xiàng)目實(shí)施方和應(yīng)用單位，共同完成了3天+3天煤耗對(duì)比，采集了測(cè)試期間的煤量及煤樣數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。未投燃燒優(yōu)化系統(tǒng)時(shí)段：9月11日11時(shí)-14日11時(shí)，投入燃燒優(yōu)化系統(tǒng)時(shí)段：14日14時(shí)-17日14時(shí)。每個(gè)試驗(yàn)時(shí)段開(kāi)始前后，分別上滿(mǎn)煤倉(cāng)，記錄粉倉(cāng)粉位，記錄輸煤皮帶稱(chēng)煤量。煤耗測(cè)試主要采集的數(shù)據(jù)包括：試驗(yàn)期間的發(fā)電量、原煤量及低位發(fā)熱量。測(cè)試期間負(fù)荷曲線(xiàn)如圖2所示。圖2測(cè)試期間負(fù)荷曲線(xiàn)測(cè)試并未對(duì)機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行人為干預(yù)，上圖顯示：投入燃燒優(yōu)化工況整體負(fù)荷水平略低于未投燃燒優(yōu)化工況負(fù)荷水平。未投燃燒優(yōu)化工況下電廠(chǎng)日?；?yàn)煤質(zhì)數(shù)據(jù)及其平均值如表7所示。投燃燒優(yōu)化工況下電廠(chǎng)日?；?yàn)煤質(zhì)數(shù)據(jù)及其平均值如表8所示。表7未投燃燒優(yōu)化工況下電廠(chǎng)日?；?yàn)煤質(zhì)數(shù)據(jù)及其平均值采樣日期化驗(yàn)日期編號(hào)低位發(fā)熱量（Kcal/Kg）收到基低位發(fā)熱量（kJ/kg）9/119/13白班5309222299/119/13中班5401226119/129/14白班5379225219/129/13夜班5329223119/129/14中班5499230239/139/15白班5526231369/139/14夜班5433227469/139/15中班5466228869/149/18白班5287221359/149/15夜班524221947燃燒優(yōu)化投入前后煤質(zhì)平均值538722554表8投燃燒優(yōu)化工況下電廠(chǎng)日?；?yàn)煤質(zhì)數(shù)據(jù)及其平均值采樣日期化驗(yàn)日期編號(hào)低位發(fā)熱量（Kcal/Kg）收到基低位發(fā)熱量（kJ/kg）9/149/18中班5336223429/159/18白班5425227129/159/18夜班5401226119/159/18中班5338223519/169/18白班5246219659/169/18夜班5241219439/169/18中班5259220189/179/18夜班547522923燃燒優(yōu)化投入前后煤質(zhì)平均值534022358測(cè)試過(guò)程中，兩種工況下分別統(tǒng)計(jì)累計(jì)電量和煤量，加權(quán)平均算出發(fā)電煤耗。燃燒優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)未投燃燒優(yōu)化工況與投入燃燒優(yōu)化工況發(fā)電煤耗及其節(jié)煤情況，結(jié)果如表9所示。表9降碳計(jì)算單元接入前后發(fā)電煤耗對(duì)比表數(shù)據(jù)項(xiàng)投入前投入后節(jié)約煤耗(g/KWh)累計(jì)原煤量（單位：噸）6071.495704.534.23平均低位發(fā)熱量（單位：大卡）53875340累計(jì)標(biāo)煤量(單位：噸)4672.444351.74累計(jì)發(fā)電量（單位：KWh）1596978015092100發(fā)電煤耗（單位：g/KWh）292.58288.35結(jié)果顯示，發(fā)電煤耗在運(yùn)行中降低煤耗達(dá)4.23g/KWh，實(shí)現(xiàn)了燃燒優(yōu)化的節(jié)煤。表10降碳計(jì)算單元接入前后二氧化碳排放量對(duì)比表數(shù)據(jù)項(xiàng)投入前投入后減排量百分比累計(jì)原煤量（單位：t）6071.495704.531.28%平均低位發(fā)熱量（單位：GJ/t）22.55422.358累計(jì)發(fā)電量（單位：KWh）1596978015092100單位熱值含碳量（單位：t/TJ）25.4225.41碳氧化率(%)97.9098.10二氧化碳排放量（單位：tCO2）12495.3511657.30單位電能二氧化碳排放量（單位：g/KWh）782.44772.41結(jié)果顯示，發(fā)電煤耗在運(yùn)行中降低煤耗達(dá)1.28%，實(shí)現(xiàn)了燃燒優(yōu)化的降