热电双向宽域调节供热技术研究及工程应用

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热电双向宽域调节供热技术研究及工程应用热、电双向宽域调节供热技术研究及工程应用，本课题针对热电联产领域热电强耦合带来的电、热单向调节问题，深入研究大型热电联产机组电、热负荷耦合特性及制约因素，开发了高灵活、可靠的宽负荷供热技术，削弱传统的以热定电的单向调整约束，保热条件下实现电出力宽幅度可升可降，实现大型燃煤发电机组电、热负荷之间的双向宽域调整。

目录

一、背景

本课题技术原理是根据供热/供汽参数需求及机组电负荷调峰调度情况，综合锅炉出口过热蒸汽、锅炉出口再热蒸汽、汽轮机高压缸排汽、汽轮机中压缸排汽、汽轮机低压排汽（低真空）等多种不同品位的汽源，通过汽轮机高低压旁路、中调门、中低压连通管蝶阀等进行多阀耦合调节抽汽及压力/温度匹配，以满足保热宽负荷调电需求，大幅提升了热、电供应的灵活性。此外，本课题还提出了宽负荷运行下的供热成本评估方法，开发了以全厂经济效益最大为目标的厂级供热优化系统。

二、应用案例

1. 项目概述

本课题的研究成果，有效削弱了传统的以热定电的单向调整约束，保热条件下实现电出力宽幅度可升可降，实现大型燃煤发电机组电、热负荷之间的双向宽域调整；同步开发的宽负荷供热运行节能技术，兼顾热电联产运行经济性。成果已应用于国内100余台机组，显著提升了机组供热灵活性、可靠性与经济性，应用效果良好。

2. 主要效益

直接效益

西安热工研究院有利用研究成果2018、2019、2020年签订相关收入合同分别为1102.3、7353.0、2433.2万元，扣除成本后新增利润分别为330.69、2205.90525、729.96万元。近三年累计新增销售额22750万元，累计新增利润6825万元。累计投入453.7万元，近三年平均新增利润2275万元，静态回收期0.2年。

主要应用单位的经济效益为供热改造后新增供热量的收益，以300MW等级热电联产主力机型为例，实施后单台机组基本可保证宽负荷（30%~90%额定负荷）运行下外供100~200t/h流量的1.0-2.0MPa工业供汽，单台机组改造费用一般在1000万元左右。按改造后机组平均供汽负荷100t/h、供汽运行时长7000h保守估算,单机年供汽量达70万t，并以每t蒸汽净利润20元保守估算，达产后单台机组每年可获得超过1400万元的利润。

对于部分热负荷较大、机组台数多的电厂，年供热经济效益可达到5000万至1亿元以上。保守估算，利用本课题相关技术体系实施改造的电厂年供热直接经济效益总共可达30亿元以上。

社会效益与间接经济效益

目前，课题研究成果已在国内百余台机组推广应用，通过高效热电联产，替代低效小机组，同时减小大型供热机组自身冷源损失，具有显著的节煤效益见减排效果。目前，已利用本课题相关技术成果实施改造的高效热电联产项目每年至少可为国家节省200万吨标煤，相应每年减排二氧化碳500万吨；此外，通过提升热电联产机组调峰能力，大幅提升新能源发电消纳能力，保守估计每年还可因此多消纳新能源发电30亿度，折合间接节省90万吨标煤，减排二氧化碳225万吨。因此，本项目具有十分显著的社会效益和间接经济效益，其推广应用符合我国“碳达峰、碳中和”战略规划，也符合联合国可持续发展的要求。

三、技术要点

1、开发了适应深度调峰运行的高灵活性宽负荷供热技术。削弱传统的以热定电的单向调整约束，保热条件下实现电出力宽幅度可升可降，以及调峰过程“能级匹配”。

2、开发了深度调峰背景下的供热可靠性提升技术。深度调峰背景下，机组主、辅机大幅偏离原设计工况运行，对机组设备可靠性及运行稳定性带来了较大的负面影响，不利于供热安全。为此，本课题开发了深度调峰背景及极端条件下的供热可靠性提升技术体系，诸如停机不停炉应急供热技术、厂内直联混水供热技术等。

3、开发了一种新的供热成本快速评估方法，并构建了厂级供热动态统筹运行优化指导平台。通过将供热生产成本与宽负荷运行紧密联系。构建了厂级供热动态统筹运行优化指导平台，实现工程应用。该平台统筹考虑供电、供热及调峰、调频服务，以全厂实时综合经济效益最大为目标进行高效多变量寻优，提出最佳的运行方式，助力电厂精细化管理。

四、应用前景

（行业前景、商业模式、推广空间、问题挑战等）

本课题研究成果适用于国内所有燃煤发电机组热电联产改造（涵盖纯凝机组供热改造、供热能力提升改造）改造、热电解耦改造、供热可靠性提升、供热生产成本核算、供热优化与精细化管理等项目，尤其在调峰要求高、供热抽汽量大的项目中优势明显。由于该研究成果应用范围广，且无特殊基础条件要求，推广应用前景广阔，市场需求巨大。

通过上述技术开发及集成创新，为多个电厂解决了深度调峰背景下的大规模供热及高效、灵活运行及可靠供热的问题，保证了良好的热、电双向宽域调节特性，促进了我国热电联产产业的高质量发展。目前，课题组将该成果在国内百余台机组推广应用，创造了显著的经济效益及环保效益。 结合本课题的开展，高质量完成了淮阴、汕头、阜康等多个电厂宽负荷供热改造EPC工程，为德州电厂500t/h高参数工业供汽、黄台电厂4400万平米采暖供热工程提供了科学可靠的供热技术方案及高效运行措施，为曲阜电厂量身定制了全国首个基于双工质冷却的部分高背压供热方案，为大唐渭河电厂开发了基于旁路系统的停机不停炉应急供热方案，为阜康电厂开发了部分旁路高、中压缸进汽耦合中联门参调的多元复合宽域调节抽汽方案，针对宽负荷热电联产运行创新地提出了基于工况分析法的供热成本快速评价方法，构建了全国首个厂级统筹供热运行优化系统……

以上诸多技术的开发与推广应用，大幅推进了我国大型火电机组高效热电联产替代低效、高污染热水炉、蒸汽炉、小机组的进程，并兼顾了供热机组深度调峰要求，有利于促进新能源发电的大规模消纳。