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1、 項(xiàng)目背景

生活垃圾處理行業(yè)是城市環(huán)境管理的關(guān)鍵領(lǐng)域，被譽(yù)為維持城市“顏面”的幕后英雄。隨著城市化進(jìn)程的加快，提高生活垃圾減量化、資源化、無(wú)害化處理的水平和效率變得尤為重要。

為響應(yīng)這一需求，上海嘉定城市發(fā)展集團(tuán)有限公司與保利協(xié)鑫共同出資成立上海嘉定再生能源有限公司，并以此為主體投資近8.6億元建設(shè)嘉定區(qū)再生能源利用中心。自2017年7月該中心完成竣工調(diào)試后，嘉定大部分地區(qū)的生活垃圾切換至再生能源利用中心焚燒處置。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，上海嘉定再生能源已成為整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。

然而，隨著發(fā)電補(bǔ)貼政策的逐步退出，垃圾焚燒電廠的收益將直接與發(fā)電量掛鉤，這對(duì)包括上海嘉定再生能源在內(nèi)的企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。在環(huán)保方面，這些企業(yè)面臨著更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，鍋爐的自動(dòng)化和智能化控制水平不足，已成為影響電廠經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。此外，操作人員年輕化導(dǎo)致的經(jīng)驗(yàn)不足問(wèn)題，也對(duì)操作穩(wěn)定性構(gòu)成了影響。 

2、 項(xiàng)目目標(biāo)與原則

在節(jié)能減排政策和發(fā)電集約化、高效管理需求的推動(dòng)下，智能化升級(jí)和降本增效成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。上海嘉定再生能源有限公司希望通過(guò)借助施耐德電氣的數(shù)智化解決方案，實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)運(yùn)行和精細(xì)化管理，提升運(yùn)營(yíng)效率和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。 

3、 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用 

針對(duì)上海嘉定再生能源穩(wěn)定運(yùn)行、提質(zhì)增效、綠色發(fā)展的迫切需求，施耐德電氣助力其構(gòu)建了3爐兩機(jī)垃圾焚燒電站“少人值守”解決方案，打造行業(yè)智慧工廠標(biāo)桿。“少人值守”解決方案包含以APC先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)、APS機(jī)組一鍵啟停+事故自愈為核心的解決方案，并配備了AVEVA Predictive Analytics預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)、System Advisor系統(tǒng)顧問(wèn)、Control Advisor控制顧問(wèn)以及智慧報(bào)表等輔助優(yōu)化手段，形成一套全面的“組合拳”。

3.1難點(diǎn)與解決思路

對(duì)垃圾焚燒電廠而言，安全、平穩(wěn)的運(yùn)行是其第一要?jiǎng)?wù)。傳統(tǒng)的垃圾焚燒電廠對(duì)人力依賴較強(qiáng)，不但人員工作強(qiáng)度很大，而且人員的經(jīng)驗(yàn)可能直接影響到操作的穩(wěn)定性。以垃圾焚燒爐的啟停為例，該環(huán)節(jié)需要考慮爐溫、爐壓、風(fēng)量等多種參數(shù)的平衡，執(zhí)行多項(xiàng)操作，同時(shí)控制多臺(tái)設(shè)備，操作十分復(fù)雜，一個(gè)小小的疏忽就有可能造成設(shè)備的損壞或人員的傷害。通過(guò)借助施耐德電氣APC先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)，上海嘉定再生能源能夠根據(jù)機(jī)組啟停曲線、按設(shè)定的程序發(fā)出各個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備的啟停指令，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)或停止。

單位垃圾焚燒發(fā)電量和燃燒的穩(wěn)定性直接掛鉤，但在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于垃圾成分復(fù)雜、熱值不均，焚燒鍋爐經(jīng)常偏離最佳燃燒狀況。具體而言，垃圾焚燒電廠原本在控制上存在“強(qiáng)耦合”和“大滯后”兩大難點(diǎn)，會(huì)對(duì)控制的穩(wěn)定性帶來(lái)挑戰(zhàn)。“強(qiáng)耦合”，即燃燒是較為復(fù)雜的工況，涉及到的變量很多，且變量直接相互關(guān)聯(lián)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，可能剛把某個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)好，另一個(gè)參數(shù)就會(huì)隨之而變；“大滯后”，即焚燒爐內(nèi)的溫度等參數(shù)變化是一個(gè)緩慢的過(guò)程，如果發(fā)現(xiàn)溫度不符合要求后再去調(diào)節(jié)，由于慣性很大，無(wú)法立即實(shí)現(xiàn)想要的調(diào)節(jié)目標(biāo)。施耐德電氣APC先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)讓這些挑戰(zhàn)迎刃而解。

3.2項(xiàng)目創(chuàng)新性

該解決方案通過(guò)APC先進(jìn)過(guò)程控制算法與焚燒爐燃燒參數(shù)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了燃燒參數(shù)的閉環(huán)控制優(yōu)化，以達(dá)到無(wú)人值守/少人值守的目標(biāo)。具體體現(xiàn)在：

· 高精度識(shí)別與精準(zhǔn)APC算法交互：軟硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，全程自動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)行

· 核心控制點(diǎn)數(shù)據(jù)采集：對(duì)火焰圖像識(shí)別等核心控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集和快速?zèng)Q策優(yōu)化

· 適應(yīng)特定復(fù)雜工況：充分適應(yīng)垃圾焚燒各種復(fù)雜工況（熱值波動(dòng)大、季節(jié)波動(dòng)大），顯著提升垃圾噸垃圾發(fā)電量

· 完善的無(wú)人值守解決方案：包括APC、一鍵啟停、報(bào)警管理、控制回路評(píng)估、視覺(jué)識(shí)別、預(yù)測(cè)性維護(hù)、智慧報(bào)表等功能  

4、 效益分析

自動(dòng)化水平提升：自動(dòng)化水平的提升使得操作數(shù)量和報(bào)警數(shù)量減少了90%以上，實(shí)現(xiàn)了燃燒系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、汽機(jī)系統(tǒng)等主要工藝系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行，部分系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益：滿足環(huán)保指標(biāo)和環(huán)保耗材要求，降低環(huán)保耗材20%以上，符合綠色發(fā)展。智能化運(yùn)營(yíng)與精細(xì)化管理顯著提升了電廠發(fā)電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

施耐德電氣的解決方案為上海嘉定再生能源帶來(lái)的收益是全方位的。自動(dòng)化水平的提升使得操作數(shù)量和報(bào)警數(shù)量減少了90%以上，實(shí)現(xiàn)了燃燒系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、汽機(jī)系統(tǒng)等主要工藝系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行，部分系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。滿足環(huán)保指標(biāo)和環(huán)保耗材要求，降低環(huán)保耗材20%以上。從一鍵啟停到智能尋優(yōu)，從設(shè)備運(yùn)行到人員管理，解決方案不僅關(guān)注單個(gè)環(huán)節(jié)、單個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，更希望整合運(yùn)營(yíng)、管理、生產(chǎn)、安全等多維度困境，為行業(yè)客戶帶來(lái)生產(chǎn)少人值守、設(shè)備管理能力提高、生產(chǎn)效率提升、保障人員安全的全面優(yōu)化，助力垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)向綠色、智能化方向轉(zhuǎn)型。由于該項(xiàng)目所帶來(lái)的突出效益提升表現(xiàn)，上海嘉定可再生能源榮獲嘉定區(qū)智能工廠獎(jiǎng)項(xiàng)。