相比于衛生填埋、高溫堆肥等傳統處理方式，技術日趨成熟、工藝更為環保的垃圾焚燒發電既能避免甲烷排放，又能替代化石燃料，具有雙重減碳效果，已成為城市生活垃圾處理的最主要方式之一。而今，我國垃圾焚燒發電行業已經由規模化擴展轉向精細化運營管理階段，在節能減排政策要求和發電集約化、高效管理需求的驅動下，生活垃圾焚燒電廠的智能化升級和降本增效成為大勢所趨。
經過多年發展，上海嘉定再生能源已經成為整個垃圾焚燒發電行業的領軍企業，被評為“高效清潔焚燒先進企業”。公司在領導層創新思想的帶領下，一直沒有停下前進的步伐。2021年，公司了解到施耐德電氣基于EcoStruxure的巨化集團熱電廠8#機組無人值守解決方案，并前往實地進行考察，由此開啟了和施耐德電氣攜手的契機，雙方于2022年正式開始合作。
針對上海嘉定再生能源穩定運行、提質增效、綠色發展的迫切需求，施耐德電氣助力其構建了3爐兩機垃圾焚燒電站“少人值守”解決方案，包含APC先進過程控制系統、APS機組一鍵啟停、故障自愈為核心的解決方案，并配備了AVEVA Predictive Analytics預測性維護系統、System Advisor系統顧問、Control Advisor控制顧問以及智慧報表等輔助優化手段。迄今為止，項目中的三臺鍋爐都通過了驗收，實施效果超出預期。
目前，該中心日均處理垃圾量1500噸，年處理量50萬噸，年發電量2億千瓦時，構建了行業智慧工廠的標桿。
“少人值守”解決方案助力垃圾焚燒電廠安全、穩定運行
生活垃圾處理行業可以說是維持城市“顏面”的幕后英雄，因此在企業責任之外，上海嘉定再生能源還需要承擔更多的社會責任，維持整個垃圾焚燒電廠安全、平穩的運行是其第一要務。
傳統的垃圾焚燒電廠對人力依賴較強，不但人員工作強度很大，而且人員的經驗可能直接影響到操作的穩定性。以垃圾焚燒爐的啟停為例，該環節需要考慮爐溫、爐壓、風量等多種參數的平衡，執行多項操作，同時控制多臺設備，操作十分復雜，一個小小的疏忽就有可能造成設備的損壞或人員的傷害——啟機過程中，如果汽輪機的油溫過低，可能會造成設備振動偏大，從而存在安全隱患；停爐過程中，則需確保爐內的殘留物處理完畢，且灰渣可以安全地排出。
如今，借助施耐德電氣APC先進過程控制系統，上海嘉定再生能源能夠根據機組啟停曲線、按設定的程序發出各個系統、設備的啟停指令，實現垃圾焚燒機組的自動啟動或停止。由此帶來的收益顯而易見——一方面，在系統的嚴格要求之下，如果溫度或壓力等參數沒有達到相應要求，則無法執行后續操作，這就把安全隱患扼殺在了“搖籃”之中，保證了啟停的平穩和安全，減少燃油和消耗；另一方面，該系統相當于把熟練工人對大型設備的操作經驗進行了沉淀，形成了一套標準化的流程，從而解決了專業人員不足的挑戰。
不只是焚燒爐的啟停操作，基于施耐德電氣APC先進過程控制系統、APS機組一鍵啟停、AVEVA Predictive Analytics預測性維護系統等智能系統，上海嘉定再生能源的垃圾焚燒電廠實現了燃燒系統、煙氣系統、汽機系統等主要工藝系統的全自動運行，操作數量減少90%以上，部分系統控制可實現無人值守。
由于“少人值守”項目突出的效益提升，上海嘉定再生能源目前獲得嘉定區智能工廠獎項。
更經濟、更滿足環保要求的垃圾焚燒電廠
2023年初，國家能源局、財政部、國家發改委印發《關于享受中央政府補貼的綠電項目參與綠電交易有關事項的通知》，進一步完善了綠電交易機制和政策，其中明確了綠電溢價收益與國家可再生能源補貼不可兼得，這意味著未來垃圾焚燒發電企業的收益水平將和發電量直接掛鉤。當溢價空間遠超過補貼金額且收益較穩定，企業可以選擇放棄補貼，參與綠電交易的全部收益歸其企業所有。與此同時，相關政策也要求整個行業在焚燒爐技術性能、廢氣排放控制、以及污染物的監測和治理措施等方面遵循嚴格的環保指標要求，否則可能會受到嚴厲處罰。
上海嘉定再生能源有限公司對此表示：“隨著政策換道和環保要求提標，垃圾焚燒電廠在保證安全、穩定運營的基礎上，還需進一步關注運營的經濟性和綠色化。”
單位垃圾焚燒發電量和燃燒的穩定性直接掛鉤，但在實際運營過程中，由于垃圾成分復雜、熱值不均，焚燒鍋爐經常偏離最佳燃燒狀況。如何保障燃燒穩定性，優化垃圾焚燒工藝過程，提升鍋爐的自動化和智能化控制水平，成為影響上海嘉定再生能源電廠經濟效益和綠色水平的關鍵要素。
垃圾焚燒電廠原本在控制上存在“強耦合”和“大滯后”兩大難點。燃燒是較為復雜的工況，涉及的變量很多，且變量直接相互關聯，“強耦合”意味著控制變量相互之間耦合關聯，牽一發而動全身，可能剛把某個參數調節好，另一個參數就會隨之而變；“大滯后”意味著焚燒爐內的溫度等參數變化是一個緩慢的過程，如果發現溫度不符合要求后再去調節，由于慣性很大，無法立即實現想要的調節目標——這都會對控制的穩定性帶來挑戰。同理，脫硫、脫硝等調節也都存在大滯后的問題，等看到變化后再去調節可能已經導致環保指標超標。
施耐德電氣APC先進控制系統則讓這些挑戰迎刃而解。APC系統中的模型預測控制模塊，可以解決控制回路中大滯后及強耦合的控制回路挑戰，實現焚燒爐燃燒優化調整（含鍋爐氧量優化、主汽溫度控制優化、主汽壓力控制優化）、脫硝控制優化、脫酸控制優化等控制系統的進一步優化，使其控制指標達到驗收標準；同時，APC系統中的最優化模塊，還能對燃燒過程中的重要控制單元進行尋優控制，實現焚燒爐的效率最大化，并同時滿足NOX、HCL等排放的環保指標。
上海嘉定再生能源有限公司對于該套系統給予了高度評價：“施耐德電氣APC先進過程控制系統為我們帶來的收益是全方位，多維度的。它既能助力焚燒爐平穩的運營，讓各參數偏差下降20%以上；又能對焚燒流程進行全自動控制，優化系統效率，大量減少人員的干預和誤操作；還能通過環保耗材的精準投用，降低耗材20%以上。值得一提的是，在環保耗材下降的同時，我們的煙氣排放濃度也比原來有所下降，相當于實現了‘雙降’。”
精細化的日常運營管理，全面提質增效
《2024中國生物質能產業發展年度報告》顯示，截至2023年底，我國生活垃圾焚燒發電累計裝機容量達2577萬千瓦，同比增長7.5%。經歷了幾年的高速發展之后，我國垃圾焚燒發電行業由規模化擴張轉向精細化運營管理階段。
精細化運營是一場“持久戰”，對上海嘉定再生能源而言，通過深入挖掘日常運營中產生的數據背后蘊藏的價值，可以助力自身在提質、增效、安全、節能方面更上一層樓。
設備運維是日常管理的重要環節，相較于傳統的預防性、周期性維護方案，施耐德電氣預測性維護解決方案+故障自愈策略，輔以系統顧問+控制顧問，能夠讓上海嘉定再生能源實現科學診斷和超前預警。
其中，故障自愈能讓機組在事故發生時具備自動響應能力，降低監控監盤人員的事故處理負擔，避免人員誤操作；預測性維護則通過對歷史數據進行建模，從而更深入地了解設備狀態，超前發現間歇性異常和無明顯癥狀異常，提前做出故障或運維預警，提醒運維人員及時干預，使設備保持最佳狀態——雙管齊下，使得焚燒電廠的報警數量減少90%以上。
而在日常管理過程中，智慧報表則可以為不同層級的人員提供更有針對性的數據信息。比如一線運營人員可以通過報表及時了解哪些參數和指標是正常的，哪些出現了偏離，從而及時進行調整；管理層則可以基于綜合匯總的報表，對一些經濟指標進行分析或預判，為關鍵決策提供有效參考。
一系列的組合拳，讓上海嘉定再生能源垃圾焚燒電廠的面貌煥然一新，公司員工表示：“以前，大家對垃圾焚燒廠的印象可能停留在環境惡劣，氣味難聞，工人從事重體力勞動。現在來到我們的工廠，呈現的是‘花園式工廠’，只有非常少量的員工在利用全自動系統完成垃圾處理的全流程。得益于施耐德電氣的支持，我們正在打造先進的智慧垃圾焚燒電廠，樹立行業標桿，為大眾提供源源不斷的綠色電力。”
未來，雙方將在“少人值守”方案的基礎上做進一步優化，基于施耐德電氣先進控制APC算法結合焚燒爐燃燒參數視覺識別技術，實現燃燒參數閉環控制優化，更有效地達到“無人值守/少人值守”目標，向智能化2.0階段持續邁進。
