垃圾焚烧电厂“少人值守”解决方案——让城市更有“颜面”！

社会经济的发展和商品消费的增加，使得城市生活垃圾产量骤增。如果不对这些垃圾进行有效处理，将极大地影响人们的生活环境。以上海市嘉定区为例，截至2023年底，嘉定新城常住人口达67.4万人，每年产生的垃圾量数以万吨计。为了进一步提升生活垃圾减量化、资源化、无害化处理水平，上海嘉定城市发展集团有限公司（嘉定城发集团）与保利协鑫共同出资成立上海嘉定再生能源有限公司，并以此为主体投资近8.6亿元建设嘉定区再生能源利用中心，由此承担起嘉定大部分地区生活垃圾焚烧处理的重任。

相比于卫生填埋、高温堆肥等传统处理方式，技术日趋成熟、工艺更为环保的垃圾焚烧发电既能避免甲烷排放，又能替代化石燃料，具有双重减碳效果，已成为城市生活垃圾处理的最主要方式之一。而今，我国垃圾焚烧发电行业已经由规模化扩展转向精细化运营管理阶段，在节能减排政策要求和发电集约化、高效管理需求的驱动下，生活垃圾焚烧电厂的智能化升级和降本增效成为大势所趋。

经过多年发展，上海嘉定再生能源已经成为整个垃圾焚烧发电行业的领军企业，被评为“高效清洁焚烧先进企业”。公司在领导层创新思想的带领下，一直没有停下前进的步伐。2021年，公司了解到施耐德电气基于EcoStruxure的巨化集团热电厂8#机组无人值守解决方案，并前往实地进行考察，由此开启了和施耐德电气携手的契机，双方于2022年正式开始合作。

针对上海嘉定再生能源稳定运行、提质增效、绿色发展的迫切需求，施耐德电气助力其构建了3炉两机垃圾焚烧电站“少人值守”解决方案，包含APC先进过程控制系统、APS机组一键启停、故障自愈为核心的解决方案，并配备了AVEVA Predictive Analytics预测性维护系统、System Advisor系统顾问、Control Advisor控制顾问以及智慧报表等辅助优化手段。迄今为止，项目中的三台锅炉都通过了验收，实施效果超出预期。

目前，该中心日均处理垃圾量1500吨，年处理量50万吨，年发电量2亿千瓦时，构建了行业智慧工厂的标杆。

“少人值守”解决方案助力垃圾焚烧电厂安全、稳定运行

生活垃圾处理行业可以说是维持城市“颜面”的幕后英雄，因此在企业责任之外，上海嘉定再生能源还需要承担更多的社会责任，维持整个垃圾焚烧电厂安全、平稳的运行是其第一要务。

传统的垃圾焚烧电厂对人力依赖较强，不但人员工作强度很大，而且人员的经验可能直接影响到操作的稳定性。以垃圾焚烧炉的启停为例，该环节需要考虑炉温、炉压、风量等多种参数的平衡，执行多项操作，同时控制多台设备，操作十分复杂，一个小小的疏忽就有可能造成设备的损坏或人员的伤害——启机过程中，如果汽轮机的油温过低，可能会造成设备振动偏大，从而存在安全隐患；停炉过程中，则需确保炉内的残留物处理完毕，且灰渣可以安全地排出。

如今，借助施耐德电气APC先进过程控制系统，上海嘉定再生能源能够根据机组启停曲线、按设定的程序发出各个系统、设备的启停指令，实现垃圾焚烧机组的自动启动或停止。由此带来的收益显而易见——一方面，在系统的严格要求之下，如果温度或压力等参数没有达到相应要求，则无法执行后续操作，这就把安全隐患扼杀在了“摇篮”之中，保证了启停的平稳和安全，减少燃油和消耗；另一方面，该系统相当于把熟练工人对大型设备的操作经验进行了沉淀，形成了一套标准化的流程，从而解决了专业人员不足的挑战。

不只是焚烧炉的启停操作，基于施耐德电气APC先进过程控制系统、APS机组一键启停、AVEVA Predictive Analytics预测性维护系统等智能系统，上海嘉定再生能源的垃圾焚烧电厂实现了燃烧系统、烟气系统、汽机系统等主要工艺系统的全自动运行，操作数量减少90%以上，部分系统控制可实现无人值守。

由于“少人值守”项目突出的效益提升，上海嘉定再生能源目前获得嘉定区智能工厂奖项。

更经济、更满足环保要求的垃圾焚烧电厂

2023年初，国家能源局、财政部、国家发改委印发《关于享受中央政府补贴的绿电项目参与绿电交易有关事项的通知》，进一步完善了绿电交易机制和政策，其中明确了绿电溢价收益与国家可再生能源补贴不可兼得，这意味着未来垃圾焚烧发电企业的收益水平将和发电量直接挂钩。当溢价空间远超过补贴金额且收益较稳定，企业可以选择放弃补贴，参与绿电交易的全部收益归其企业所有。与此同时，相关政策也要求整个行业在焚烧炉技术性能、废气排放控制、以及污染物的监测和治理措施等方面遵循严格的环保指标要求，否则可能会受到严厉处罚。

上海嘉定再生能源有限公司对此表示：“随着政策换道和环保要求提标，垃圾焚烧电厂在保证安全、稳定运营的基础上，还需进一步关注运营的经济性和绿色化。”

单位垃圾焚烧发电量和燃烧的稳定性直接挂钩，但在实际运营过程中，由于垃圾成分复杂、热值不均，焚烧锅炉经常偏离最佳燃烧状况。如何保障燃烧稳定性，优化垃圾焚烧工艺过程，提升锅炉的自动化和智能化控制水平，成为影响上海嘉定再生能源电厂经济效益和绿色水平的关键要素。

垃圾焚烧电厂原本在控制上存在“强耦合”和“大滞后”两大难点。燃烧是较为复杂的工况，涉及的变量很多，且变量直接相互关联，“强耦合”意味着控制变量相互之间耦合关联，牵一发而动全身，可能刚把某个参数调节好，另一个参数就会随之而变；“大滞后”意味着焚烧炉内的温度等参数变化是一个缓慢的过程，如果发现温度不符合要求后再去调节，由于惯性很大，无法立即实现想要的调节目标——这都会对控制的稳定性带来挑战。同理，脱硫、脱硝等调节也都存在大滞后的问题，等看到变化后再去调节可能已经导致环保指标超标。

施耐德电气APC先进控制系统则让这些挑战迎刃而解。APC系统中的模型预测控制模块，可以解决控制回路中大滞后及强耦合的控制回路挑战，实现焚烧炉燃烧优化调整（含锅炉氧量优化、主汽温度控制优化、主汽压力控制优化）、脱硝控制优化、脱酸控制优化等控制系统的进一步优化，使其控制指标达到验收标准；同时，APC系统中的最优化模块，还能对燃烧过程中的重要控制单元进行寻优控制，实现焚烧炉的效率最大化，并同时满足NOX、HCL等排放的环保指标。

上海嘉定再生能源有限公司对于该套系统给予了高度评价：“施耐德电气APC先进过程控制系统为我们带来的收益是全方位，多维度的。它既能助力焚烧炉平稳的运营，让各参数偏差下降20%以上；又能对焚烧流程进行全自动控制，优化系统效率，大量减少人员的干预和误操作；还能通过环保耗材的精准投用，降低耗材20%以上。值得一提的是，在环保耗材下降的同时，我们的烟气排放浓度也比原来有所下降，相当于实现了‘双降’。”

精细化的日常运营管理，全面提质增效

《2024中国生物质能产业发展年度报告》显示，截至2023年底，我国生活垃圾焚烧发电累计装机容量达2577万千瓦，同比增长7.5%。经历了几年的高速发展之后，我国垃圾焚烧发电行业由规模化扩张转向精细化运营管理阶段。

精细化运营是一场“持久战”，对上海嘉定再生能源而言，通过深入挖掘日常运营中产生的数据背后蕴藏的价值，可以助力自身在提质、增效、安全、节能方面更上一层楼。

设备运维是日常管理的重要环节，相较于传统的预防性、周期性维护方案，施耐德电气预测性维护解决方案+故障自愈策略，辅以系统顾问+控制顾问，能够让上海嘉定再生能源实现科学诊断和超前预警。

其中，故障自愈能让机组在事故发生时具备自动响应能力，降低监控监盘人员的事故处理负担，避免人员误操作；预测性维护则通过对历史数据进行建模，从而更深入地了解设备状态，超前发现间歇性异常和无明显症状异常，提前做出故障或运维预警，提醒运维人员及时干预，使设备保持最佳状态——双管齐下，使得焚烧电厂的报警数量减少90%以上。

而在日常管理过程中，智慧报表则可以为不同层级的人员提供更有针对性的数据信息。比如一线运营人员可以通过报表及时了解哪些参数和指标是正常的，哪些出现了偏离，从而及时进行调整；管理层则可以基于综合汇总的报表，对一些经济指标进行分析或预判，为关键决策提供有效参考。

一系列的组合拳，让上海嘉定再生能源垃圾焚烧电厂的面貌焕然一新，公司员工表示：“以前，大家对垃圾焚烧厂的印象可能停留在环境恶劣，气味难闻，工人从事重体力劳动。现在来到我们的工厂，呈现的是‘花园式工厂’，只有非常少量的员工在利用全自动系统完成垃圾处理的全流程。得益于施耐德电气的支持，我们正在打造先进的智慧垃圾焚烧电厂，树立行业标杆，为大众提供源源不断的绿色电力。”

未来，双方将在“少人值守”方案的基础上做进一步优化，基于施耐德电气先进控制APC算法结合焚烧炉燃烧参数视觉识别技术，实现燃烧参数闭环控制优化，更有效地达到“无人值守/少人值守”目标，向智能化2.0阶段持续迈进。