人工智能賦能城市固廢焚燒產(chǎn)業(yè)

第十次生活垃圾焚燒處理技術(shù)與設備研討會01數(shù)字時代下城市固廢焚燒01數(shù)字時代下城市固廢焚燒主要內(nèi)容CONTENTSCONTENTS4u數(shù)字時代迎接數(shù)字時代，激活數(shù)據(jù)要素潛能，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動生產(chǎn)力方式、生活方式和治理方式變革。充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應用場景優(yōu)勢，促進——《十四五規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》5u數(shù)字產(chǎn)業(yè)化與產(chǎn)業(yè)數(shù)字化數(shù)字產(chǎn)業(yè)化是指數(shù)據(jù)要素的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化和市場化。產(chǎn)業(yè)數(shù)字化是指利用現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)、先進互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行全方位、全角度、全鏈條改造，使數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟各行各業(yè)深度融合。數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、推動我國產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中u人工智能是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力2023-美國白宮《AI研發(fā)戰(zhàn)略計劃》2018-英國政府《人工智能行業(yè)新政》2017-加拿大政府2019-芬蘭政府《芬蘭的AI時代》2018-德國政府《人工智能戰(zhàn)略》2023-美國白宮《AI研發(fā)戰(zhàn)略計劃》2018-英國政府《人工智能行業(yè)新政》2017-加拿大政府2019-芬蘭政府《芬蘭的AI時代》2018-德國政府《人工智能戰(zhàn)略》2022-日本政府《AI戰(zhàn)略》2017年7月2017年7月，我國將人工智能上升為國家戰(zhàn)略。人工智能已成為數(shù)字時代的重67u世界城市固廢污染狀況城市固體廢棄物是指人類在生產(chǎn)、消費、生活和其他活動中產(chǎn)生的固態(tài)或半固態(tài)廢棄物質(zhì)，即“生活垃圾”。全球各地區(qū)城市固廢產(chǎn)生量及增長預測全球各地區(qū)城市固廢產(chǎn)生量及增長預測2016年2030年2050年700600500400300200100全球固體廢物污染嚴重▌截至2021年，全球城市固廢年產(chǎn)量已超過20.1億噸，隨著世界人口增長、經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程的加快，固廢產(chǎn)生量2030年將達到25.9億噸，預計到2050年將達到34億噸?！澜玢y行《固廢2.0：全球固廢管理2050前瞻》8u我國城市固廢污染狀況中國是世界上城市固廢產(chǎn)生量最大的國家之一，2021年全國城市固廢清運量2.48億噸，10年間增長約45%。目前全國城市固廢累積堆存量高達80億噸，占地約5.5億平方米，“固廢圍城”已成為民心之社會可持續(xù)發(fā)展。9u固廢污染治理是國家急需解決的重大問題設，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，我國制定了《固體廢物污染環(huán)境防治堅持減量化、資源化和無害化的原則。2020年9月1日起施行加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系。深入推進環(huán)境污染防治，堅持精準治污、科學治污，持續(xù)深入打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)?！吨袊伯a(chǎn)黨第二十次全國代表大會報告》2022.10.16焚燒處理l優(yōu)點焚燒處理l優(yōu)點：固廢處理速度快、占地面積小、可實現(xiàn)無害化、減量化和資源化。l缺點：投資大，成本高，過程控制要求高l優(yōu)點：可以將固廢轉(zhuǎn)換為有機肥，同時殺滅有害病菌。l缺點：臭氣泄露、產(chǎn)肥效率低，引進設備成本高、國產(chǎn)技術(shù)不成熟。l優(yōu)點：技術(shù)成熟、操作簡單、處理量大、運行成本較低。l缺點：減容量小、占用土地資源多，資源化程度低、存在污染等隱患u城市固廢焚燒處理城市固廢焚燒可以減少對土地的占用，降低碳排放和二次污染，獲得可利用的能源。環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益顯著，已成為世界各國固體廢棄物處理的主要方式。城市固廢處理類別及比重(%)焚燒，68%填埋，27%其他，5%數(shù)據(jù)來源：中國住建部焚燒，90%填埋，3%其他，7%新加坡(2020年)數(shù)據(jù)來源：新加坡國家環(huán)境局焚燒，53%填埋，11%其他，36%瑞士(2019年)數(shù)據(jù)來源：歐洲環(huán)境署焚燒，70%填埋，20%其他，10%數(shù)據(jù)來源：日本環(huán)境省u城市固廢焚燒處理城市固廢焚燒廠在全國的分布情況行城市固廢焚燒廠數(shù)量共計927座。城市固廢焚燒廠在全國的分布情況38.91201820192020數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局2025年底，全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理能力達到80萬噸/日左右，城市生活垃圾焚燒處理能力占比65%左右?！奈濉背擎?zhèn)生活垃圾分類和處理設施發(fā)展規(guī)劃u城市固廢焚燒行業(yè)發(fā)展面臨的共性問題國際發(fā)展趨勢雙碳目標固體廢物污染防治向全過控制由安全處置上升到循固廢焚燒廠從快速擴張期城市固廢焚燒企業(yè)必將關(guān)國補退坡政策環(huán)保要求如何增加發(fā)電量、減少焚何在提升經(jīng)濟效益的同時實現(xiàn)污染物排放穩(wěn)定達標u城市固廢焚燒過程高效運行挑戰(zhàn)反應機理復雜一液相TS固相<氣相氧化吸熱傳質(zhì)傳熱熱解還原溫度場濃度場壓力場不確定干擾多固廢成分多變環(huán)境復雜反應機理復雜一液相TS固相<氣相氧化吸熱傳質(zhì)傳熱熱解還原溫度場濃度場壓力場不確定干擾多固廢成分多變環(huán)境復雜全流程無法高效穩(wěn)定運行全流程無法高效穩(wěn)定運行u人工智能賦能城市固廢焚燒行業(yè)變量采集智能預測在線校正事件觸發(fā)控制序列實時調(diào)控優(yōu)化設定變量采集智能預測在線校正事件觸發(fā)控制序列實時調(diào)控優(yōu)化設定優(yōu)化運行城市固廢智慧焚燒新技術(shù)人工智能前沿基礎(chǔ)理論特征分析模型建立反饋調(diào)節(jié)反饋調(diào)節(jié)控制策略過程分析最優(yōu)求解最優(yōu)求解指標模型知識挖掘u城市固廢焚燒過程數(shù)據(jù)處理現(xiàn)場設備層執(zhí)行機構(gòu)現(xiàn)場儀表現(xiàn)場控制層終端監(jiān)控顯示實時數(shù)據(jù)通信處理現(xiàn)場設備層執(zhí)行機構(gòu)現(xiàn)場儀表現(xiàn)場控制層終端監(jiān)控顯示實時數(shù)據(jù)通信處理數(shù)據(jù)管理層數(shù)據(jù)管理層加密傳輸數(shù)據(jù)庫服務器加密傳輸數(shù)據(jù)庫服務器 u固廢池智能化管理固廢池是城市固廢焚燒工藝流程的起始端研究固廢發(fā)酵程度識別方法與固廢熱值智能預測方法實現(xiàn)固廢池規(guī)范化、科學化管理u城市固廢焚燒過程智能控制最優(yōu)控制序列uy?yy初始網(wǎng)絡增長階段剪枝階段數(shù)據(jù)預處理神經(jīng)網(wǎng)絡自組織設計A最優(yōu)控制序列uy?yy初始網(wǎng)絡增長階段剪枝階段數(shù)據(jù)預處理神經(jīng)網(wǎng)絡自組織設計A城市固廢焚燒過程城市固廢焚燒過程u城市固廢焚燒全流程協(xié)同優(yōu)化運行CE=w調(diào)控任務分解劃分運行工況品品品確定調(diào)控目標 ρ(CO)ρCE=w調(diào)控任務分解劃分運行工況品品品確定調(diào)控目標 ρ(CO)ρ(CO)+ρ(CO)f2(NOx(t),...,O(t))確定調(diào)控變量T℃V%確定約束條件及可行域glb<gx<gub;hlb<hx<hub;slb<sx<sub;T動態(tài)事件觸發(fā)機制調(diào)控變量精準跟蹤生產(chǎn)過程實時調(diào)控調(diào)控變量優(yōu)化設定運行指標模型運行指標模型y=wjΦj(x)σ=Σ(x?x)/NrEt=E(σt,r(t))最優(yōu)設定值實時表征實時表征u城市固廢焚燒過程數(shù)字孿生系統(tǒng)研究設備、車間、產(chǎn)線3D可視化方法服務平臺服務平臺智能智能預測故障診斷控制優(yōu)化運行數(shù)據(jù)驅(qū)動!服務數(shù)據(jù) 虛實映射層交互反饋交互反饋迭代機制參數(shù)耦合數(shù)感交互反饋交互反饋迭代機制參數(shù)耦合數(shù)感據(jù)驅(qū)仿?lián)?qū)仿真知數(shù)數(shù)據(jù)驅(qū)動數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)物理實體物理實體仿真數(shù)據(jù)虛擬實體仿真數(shù)據(jù)虛擬實體u城市固廢智慧焚燒研究方案數(shù)據(jù)傳輸城市固廢智慧焚燒研究方案數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)存儲加密傳輸數(shù)據(jù)采集u智慧環(huán)保北京實驗室面向國家生態(tài)文明建設重大需求和人工智能世界科技前沿，智慧環(huán)保北京實驗室致力于人工智能與自動控制前沿基礎(chǔ)理論研究，重點研發(fā)智慧環(huán)保新技北京工業(yè)大學北京工商大學北京市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心u主要研究方向環(huán)境感知與智能檢測面向水污染治理與水環(huán)境保護、固廢減量與資源化利用、大氣污染監(jiān)測與治理環(huán)境感知與智能檢測智能建模與數(shù)字孿生智能優(yōu)化與自主控制u基礎(chǔ)設施u主要進展1—城市固廢焚燒過程自適應預測控制ξf(t)i(t)ξf(t)i(t)o(t)ΨξξΨ c(t-1) h(t-1) h(t) c(t) x(t) T模型更新uy事件觸發(fā)策略ZZ?MPC最小化目標函數(shù)數(shù)據(jù)采集與預處理事件發(fā)生器觸發(fā)條件SOLSTM梯度下降ZZyryWxsxsy W ww wwStep(t-1) Step(t) wStep(t+1)獲得的自適應預測控制器能快速準確跟蹤獲得的自適應預測控制器能快速準確跟蹤爐膛溫度和煙氣含氧量設定值，控制u主要進展2—城市固廢焚燒過程智能優(yōu)化控制建立了城市固廢焚燒過程運行指標評價模型，提出了多目標粒子群優(yōu)化u主要進展3—城市固廢焚燒過程智慧運行平臺搭建了集教學、科研、技術(shù)服務等功能為一體的城市固廢焚燒過程智慧運行平臺，為行業(yè)發(fā)展提供人才支撐，為合作企業(yè)量身打造解決方案，以期構(gòu)架起產(chǎn)業(yè)數(shù)字化與數(shù)字產(chǎn)業(yè)化之間的橋