熱電雙向寬域調節供熱技術研究及工程應用檢視原始碼討論檢視歷史

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熱電雙向寬域調節供熱技術研究及工程應用熱、電雙向寬域調節供熱技術研究及工程應用，本課題針對熱電聯產領域熱電強耦合帶來的電、熱單向調節問題，深入研究大型熱電聯產機組電、熱負荷耦合特性及制約因素，開發了高靈活、可靠的寬負荷供熱技術，削弱傳統的以熱定電的單向調整約束，保熱條件下實現電出力寬幅度可升可降，實現大型燃煤發電機組電、熱負荷之間的雙向寬域調整。

一、背景

本課題技術原理是根據供熱/供汽參數需求及機組電負荷調峰調度情況，綜合鍋爐出口過熱蒸汽、鍋爐出口再熱蒸汽、汽輪機高壓缸排汽、汽輪機中壓缸排汽、汽輪機低壓排汽（低真空）等多種不同品位的汽源，通過汽輪機高低壓旁路、中調門、中低壓連通管蝶閥等進行多閥耦合調節抽汽及壓力/溫度匹配，以滿足保熱寬負荷調電需求，大幅提升了熱、電供應的靈活性。此外，本課題還提出了寬負荷運行下的供熱成本評估方法，開發了以全廠經濟效益最大為目標的廠級供熱優化系統。

二、應用案例

1. 項目概述

本課題的研究成果，有效削弱了傳統的以熱定電的單向調整約束，保熱條件下實現電出力寬幅度可升可降，實現大型燃煤發電機組電、熱負荷之間的雙向寬域調整；同步開發的寬負荷供熱運行節能技術，兼顧熱電聯產運行經濟性。成果已應用於國內100餘台機組，顯著提升了機組供熱靈活性、可靠性與經濟性，應用效果良好。

2. 主要效益

直接效益

西安熱工研究院有利用研究成果2018、2019、2020年簽訂相關收入合同分別為1102.3、7353.0、2433.2萬元，扣除成本後新增利潤分別為330.69、2205.90525、729.96萬元。近三年累計新增銷售額22750萬元，累計新增利潤6825萬元。累計投入453.7萬元，近三年平均新增利潤2275萬元，靜態回收期0.2年。

主要應用單位的經濟效益為供熱改造後新增供熱量的收益，以300MW等級熱電聯產主力機型為例，實施後單台機組基本可保證寬負荷（30%~90%額定負荷）運行下外供100~200t/h流量的1.0-2.0MPa工業供汽，單台機組改造費用一般在1000萬元左右。按改造後機組平均供汽負荷100t/h、供汽運行時長7000h保守估算,單機年供汽量達70萬t，並以每t蒸汽淨利潤20元保守估算，達產後單台機組每年可獲得超過1400萬元的利潤。

對於部分熱負荷較大、機組台數多的電廠，年供熱經濟效益可達到5000萬至1億元以上。保守估算，利用本課題相關技術體系實施改造的電廠年供熱直接經濟效益總共可達30億元以上。

社會效益與間接經濟效益

目前，課題研究成果已在國內百餘台機組推廣應用，通過高效熱電聯產，替代低效小機組，同時減小大型供熱機組自身冷源損失，具有顯著的節煤效益見減排效果。目前，已利用本課題相關技術成果實施改造的高效熱電聯產項目每年至少可為國家節省200萬噸標煤，相應每年減排二氧化碳500萬噸；此外，通過提升熱電聯產機組調峰能力，大幅提升新能源發電消納能力，保守估計每年還可因此多消納新能源發電30億度，折合間接節省90萬噸標煤，減排二氧化碳225萬噸。因此，本項目具有十分顯著的社會效益和間接經濟效益，其推廣應用符合我國「碳達峰、碳中和」戰略規劃，也符合聯合國可持續發展的要求。

三、技術要點

1、開發了適應深度調峰運行的高靈活性寬負荷供熱技術。削弱傳統的以熱定電的單向調整約束，保熱條件下實現電出力寬幅度可升可降，以及調峰過程「能級匹配」。

2、開發了深度調峰背景下的供熱可靠性提升技術。深度調峰背景下，機組主、輔機大幅偏離原設計工況運行，對機組設備可靠性及運行穩定性帶來了較大的負面影響，不利於供熱安全。為此，本課題開發了深度調峰背景及極端條件下的供熱可靠性提升技術體系，諸如停機不停爐應急供熱技術、廠內直聯混水供熱技術等。

3、開發了一種新的供熱成本快速評估方法，並構建了廠級供熱動態統籌運行優化指導平台。通過將供熱生產成本與寬負荷運行緊密聯繫。構建了廠級供熱動態統籌運行優化指導平台，實現工程應用。該平台統籌考慮供電、供熱及調峰、調頻服務，以全廠實時綜合經濟效益最大為目標進行高效多變量尋優，提出最佳的運行方式，助力電廠精細化管理。

四、應用前景

（行業前景、商業模式、推廣空間、問題挑戰等）

本課題研究成果適用於國內所有燃煤發電機組熱電聯產改造（涵蓋純凝機組供熱改造、供熱能力提升改造）改造、熱電解耦改造、供熱可靠性提升、供熱生產成本核算、供熱優化與精細化管理等項目，尤其在調峰要求高、供熱抽汽量大的項目中優勢明顯。由於該研究成果應用範圍廣，且無特殊基礎條件要求，推廣應用前景廣闊，市場需求巨大。

通過上述技術開發及集成創新，為多個電廠解決了深度調峰背景下的大規模供熱及高效、靈活運行及可靠供熱的問題，保證了良好的熱、電雙向寬域調節特性，促進了我國熱電聯產產業的高質量發展。目前，課題組將該成果在國內百餘台機組推廣應用，創造了顯著的經濟效益及環保效益。 結合本課題的開展，高質量完成了淮陰、汕頭、阜康等多個電廠寬負荷供熱改造EPC工程，為德州電廠500t/h高參數工業供汽、黃台電廠4400萬平米採暖供熱工程提供了科學可靠的供熱技術方案及高效運行措施，為曲阜電廠量身定製了全國首個基於雙工質冷卻的部分高背壓供熱方案，為大唐渭河電廠開發了基於旁路系統的停機不停爐應急供熱方案，為阜康電廠開發了部分旁路高、中壓缸進汽耦合中聯門參調的多元複合寬域調節抽汽方案，針對寬負荷熱電聯產運行創新地提出了基於工況分析法的供熱成本快速評價方法，構建了全國首個廠級統籌供熱運行優化系統……

以上諸多技術的開發與推廣應用，大幅推進了我國大型火電機組高效熱電聯產替代低效、高污染熱水爐、蒸汽爐、小機組的進程，併兼顧了供熱機組深度調峰要求，有利於促進新能源發電的大規模消納。