人工智能赋能城市固废焚烧产业

第十次生活垃圾焚烧处理技术与设备研讨会01数字时代下城市固废焚烧01数字时代下城市固废焚烧主要内容CONTENTSCONTENTS4u数字时代迎接数字时代，激活数据要素潜能，以数字化转型整体驱动生产力方式、生活方式和治理方式变革。充分发挥海量数据和丰富应用场景优势，促进——《十四五规划和2035年远景目标纲要》5u数字产业化与产业数字化数字产业化是指数据要素的产业化、商业化和市场化。产业数字化是指利用现代数字信息技术、先进互联网和人工智能技术对传统产业进行全方位、全角度、全链条改造，使数字技术与实体经济各行各业深度融合。数字化转型成为推动产业高质量发展、推动我国产业迈向全球价值链中u人工智能是产业数字化转型的核心驱动力2023-美国白宫《AI研发战略计划》2018-英国政府《人工智能行业新政》2017-加拿大政府2019-芬兰政府《芬兰的AI时代》2018-德国政府《人工智能战略》2023-美国白宫《AI研发战略计划》2018-英国政府《人工智能行业新政》2017-加拿大政府2019-芬兰政府《芬兰的AI时代》2018-德国政府《人工智能战略》2022-日本政府《AI战略》2017年7月2017年7月，我国将人工智能上升为国家战略。人工智能已成为数字时代的重67u世界城市固废污染状况城市固体废弃物是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态或半固态废弃物质，即“生活垃圾”。全球各地区城市固废产生量及增长预测全球各地区城市固废产生量及增长预测2016年2030年2050年700600500400300200100全球固体废物污染严重▌截至2021年，全球城市固废年产量已超过20.1亿吨，随着世界人口增长、经济发展和城市化进程的加快，固废产生量2030年将达到25.9亿吨，预计到2050年将达到34亿吨。——世界银行《固废2.0：全球固废管理2050前瞻》8u我国城市固废污染状况中国是世界上城市固废产生量最大的国家之一，2021年全国城市固废清运量2.48亿吨，10年间增长约45%。目前全国城市固废累积堆存量高达80亿吨，占地约5.5亿平方米，“固废围城”已成为民心之社会可持续发展。9u固废污染治理是国家急需解决的重大问题设，促进经济社会可持续发展，我国制定了《固体废物污染环境防治坚持减量化、资源化和无害化的原则。2020年9月1日起施行加快发展方式绿色转型，加快构建废弃物循环利用体系。深入推进环境污染防治，坚持精准治污、科学治污，持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战。——《中国共产党第二十次全国代表大会报告》2022.10.16焚烧处理l优点焚烧处理l优点：固废处理速度快、占地面积小、可实现无害化、减量化和资源化。l缺点：投资大，成本高，过程控制要求高l优点：可以将固废转换为有机肥，同时杀灭有害病菌。l缺点：臭气泄露、产肥效率低，引进设备成本高、国产技术不成熟。l优点：技术成熟、操作简单、处理量大、运行成本较低。l缺点：减容量小、占用土地资源多，资源化程度低、存在污染等隐患u城市固废焚烧处理城市固废焚烧可以减少对土地的占用，降低碳排放和二次污染，获得可利用的能源。环境效益、经济效益和社会效益显著，已成为世界各国固体废弃物处理的主要方式。城市固废处理类别及比重(%)焚烧，68%填埋，27%其他，5%数据来源：中国住建部焚烧，90%填埋，3%其他，7%新加坡(2020年)数据来源：新加坡国家环境局焚烧，53%填埋，11%其他，36%瑞士(2019年)数据来源：欧洲环境署焚烧，70%填埋，20%其他，10%数据来源：日本环境省u城市固废焚烧处理城市固废焚烧厂在全国的分布情况行城市固废焚烧厂数量共计927座。城市固废焚烧厂在全国的分布情况38.91201820192020数据来源：国家统计局2025年底，全国城镇生活垃圾焚烧处理能力达到80万吨/日左右，城市生活垃圾焚烧处理能力占比65%左右。——十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划u城市固废焚烧行业发展面临的共性问题国际发展趋势双碳目标固体废物污染防治向全过控制由安全处置上升到循固废焚烧厂从快速扩张期城市固废焚烧企业必将关国补退坡政策环保要求如何增加发电量、减少焚何在提升经济效益的同时实现污染物排放稳定达标u城市固废焚烧过程高效运行挑战反应机理复杂一液相TS固相<气相氧化吸热传质传热热解还原温度场浓度场压力场不确定干扰多固废成分多变环境复杂反应机理复杂一液相TS固相<气相氧化吸热传质传热热解还原温度场浓度场压力场不确定干扰多固废成分多变环境复杂全流程无法高效稳定运行全流程无法高效稳定运行u人工智能赋能城市固废焚烧行业变量采集智能预测在线校正事件触发控制序列实时调控优化设定变量采集智能预测在线校正事件触发控制序列实时调控优化设定优化运行城市固废智慧焚烧新技术人工智能前沿基础理论特征分析模型建立反馈调节反馈调节控制策略过程分析最优求解最优求解指标模型知识挖掘u城市固废焚烧过程数据处理现场设备层执行机构现场仪表现场控制层终端监控显示实时数据通信处理现场设备层执行机构现场仪表现场控制层终端监控显示实时数据通信处理数据管理层数据管理层加密传输数据库服务器加密传输数据库服务器 u固废池智能化管理固废池是城市固废焚烧工艺流程的起始端研究固废发酵程度识别方法与固废热值智能预测方法实现固废池规范化、科学化管理u城市固废焚烧过程智能控制最优控制序列uyˆyy初始网络增长阶段剪枝阶段数据预处理神经网络自组织设计A最优控制序列uyˆyy初始网络增长阶段剪枝阶段数据预处理神经网络自组织设计A城市固废焚烧过程城市固废焚烧过程u城市固废焚烧全流程协同优化运行CE=w调控任务分解划分运行工况品品品确定调控目标 ρ(CO)ρCE=w调控任务分解划分运行工况品品品确定调控目标 ρ(CO)ρ(CO)+ρ(CO)f2(NOx(t),...,O(t))确定调控变量T℃V%确定约束条件及可行域glb<gx<gub;hlb<hx<hub;slb<sx<sub;T动态事件触发机制调控变量精准跟踪生产过程实时调控调控变量优化设定运行指标模型运行指标模型y=wjΦj(x)σ=Σ(x−x)/NrEt=E(σt,r(t))最优设定值实时表征实时表征u城市固废焚烧过程数字孪生系统研究设备、车间、产线3D可视化方法服务平台服务平台智能智能预测故障诊断控制优化运行数据驱动!服务数据 虚实映射层交互反馈交互反馈迭代机制参数耦合数感交互反馈交互反馈迭代机制参数耦合数感据驱仿据驱仿真知数数据驱动数据数据物理实体物理实体仿真数据虚拟实体仿真数据虚拟实体u城市固废智慧焚烧研究方案数据传输城市固废智慧焚烧研究方案数据传输数据存储加密传输数据采集u智慧环保北京实验室面向国家生态文明建设重大需求和人工智能世界科技前沿，智慧环保北京实验室致力于人工智能与自动控制前沿基础理论研究，重点研发智慧环保新技北京工业大学北京工商大学北京市生态环境监测中心u主要研究方向环境感知与智能检测面向水污染治理与水环境保护、固废减量与资源化利用、大气污染监测与治理环境感知与智能检测智能建模与数字孪生智能优化与自主控制u基础设施u主要进展1—城市固废焚烧过程自适应预测控制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事件触发策略ZZˆMPC最小化目标函数数据采集与预处理事件发生器触发条件SOLSTM梯度下降ZZyryWxsxsy W ww wwStep(t-1) Step(t) wStep(t+1)获得的自适应预测控制器能快速准确跟踪获得的自适应预测控制器能快速准确跟踪炉膛温度和烟气含氧量设定值，控制u主要进展2—城市固废焚烧过程智能优化控制建立了城市固废焚烧过程运行指标评价模型，提出了多目标粒子群优化u主要进展3—城市固废焚烧过程智慧运行平台搭建了集教学、科研、技术服务等功能为一体的城市固废焚烧过程智慧运行平台，为行业发展提供人才支撑，为合作企业量身打造解决方案，以期构架起产业数字化与数字产业化之间的桥