《大型火电机组节能型协调优化控制关键技术及应用》

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该成果属于发电自动化技术领域。

截至2017年底,全国火电装机占比62.2%,火电发电量占比71.8%。尽管新能源发展迅速,但火电在很长一段时间内还将占据较大比例,且由于风、光等新能源间歇性和不稳定性,需要火电机组根据用电负荷变化及时调整发电出力,承担调峰调频的任务。而火电机组经济运行和调峰调频之间存在矛盾,很多情况下需要通过牺牲机组经济性来换取调峰调频的能力,以维持电网频率稳定,保障电力系统安全可靠运行。

上海明华电力技术工程有限公司(国家电力投资集团所属科技型企业)联合电力高校、科研院所和发电企业,通过十多年产学研合作,开展了火电机组凝结水节流调负荷、锅炉燃烧智能超调、一次调频优化控制等关键技术攻关,在火电机组经济运行和调峰调频方面取得了重要成果,主要技术发明点如下:

(1)基于凝结水节流的节能型协调变负荷控制技术。针对火电机组汽机调门全开滑压经济运行带来的变负荷迟延问题,国内首次提出了通过改变凝结水流量参与机组调节的节能型变负荷控制技术。该技术加快了火电机组变负荷初期的负荷响应,弥补了由于汽机调门全开滑压经济运行造成的变负荷迟延,负荷变化的延迟小于3秒。

(2)基于变负荷特性的电站锅炉燃烧率智能超调控制技术。针对火电机组持续变负荷能力主要取决于锅炉燃烧率的特点,创新发明了自适应热力参数变化的燃烧率智能超调控制方法,开发了实现直流锅炉煤水比动态匹配的智能控制技术,显著提高了机组30-100%负荷段的负荷调节能力,变负荷速率达1.5-2.0%额度负荷/min,实现机组灵活性调节。

(3)基于蓄能利用的火电机组一次调频优化控制技术。针对电网大频差下需要火电机组快速增加较大负荷的难点,在凝结水节流技术的基础上,综合利用汽轮机调门阀限自动控制、加热器切除等技术,有效利用机组的潜在蓄能,创新发明了机组经济运行方式下的一次调频优化控制技术,该技术在1分钟内能快速增加约5-6%额定负荷,满足机组大频差下的一次调频需求。

该成果申请国家发明专利36项(其中已授权17项),发表学术论文38篇,其中EI收录9篇;参与起草国家标准2项、电力行业标准3项;2015-2017连续三年入选国家发改委颁布的《国家重点节能低碳技术推广目录》。科技查新报告结论为该成果具有新颖性,综合技术达到了国际先进水平。

该成果相关技术已在上海漕泾电厂、上海外高桥第二电厂、上海外高桥第三电厂、淮沪田集电厂、淮浙凤台电厂、淮北申皖电厂、国华台山电厂、神华万州电厂等五十多台大型火电机组成功应用,并出口至土耳其等国外发电企业,实现了机组高效节能与经济运行,平均每台机组降低供电煤耗约1.2-1.8g/kWh。近三年直接经济效益2.4亿元(新增产值1.65亿元、节约资金0.75亿元),新增利润0.58亿元,取得了显著的社会和经济效益,推动了大型火电机组的技术进步,具有良好的应用推广价值。

成果说明

2008年,该项目成果首次在上海外高桥第三发电有限责任公司2台1000MW超超临界火电机组上成功应用,实现了基于凝结水节流的节能型协调控制方式,国内首次实现超超临界汽轮机组高压调门全开滑压运行,节能效果显著。 2010年在上海上电漕泾发电有限公司2台1000MW超超临界机组上推广应用,2011年在上海外高桥第二发电有限责任公司2台900MW超临界机组上推广应用,并结合机组特点和设备布置情况对凝结水节流调负荷、智能超调等技术进行优化完善,在满足上海电网对这些机组变负荷性能要求的基础上,实现经济节能运行,

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