基于多边界条件的大型供热机组智慧灵活与高效运行关键技

“基于多边界条件的大型供热机组智慧灵活与高效运行关键技术”公示信息1.项目名称基于多边界条件的大型供热机组智慧灵活与高效运行关键技术2.提名单位张家口市科学技术局3.项目简介技术领域

本项目属于供热机组智慧安全节能运行领域，基于数据驱动的方法开发了热电联产机组智慧安全和节能运行优化平台，研究成果解决了机组长期偏离最佳经济工况运行的难题，提升了供热机组灵活性调峰运行适应能力，助力火电机组更好地发挥“压舱石”作用，确保国家双碳目标的成功实现。中电联鉴定结论：“研究成果整体达到国际先进水平，其中融合多边界条件的机组智慧节能运行达到了国际领先水平”立项背景1.碳中和、碳达峰背景下供热机组节能降耗压力加大2.供热机组普遍存在牺牲经济保安全现象3.当前供热机组缺少安全、经济整体监测系统4.灵活性调峰运行条件下机组智能优化存在提升空间主要技术原理、创新点及研究内容本项采用专家经验、灰色关联度法、K均值法与广义回归神经网络相结合的方法，通过高准度性能试验与热平衡计算建立了热电联产机组安全性与经济性的整体优化模型。首次提出了供热能效象限，提出了抽凝-背压组合双机组的临界切换热电比，并实现指导机组进行纯凝、抽凝与背压工况间的在线切换。建立了一套可为大型供热机组提供智能安全监控与优化运行指导的系统平台。具体的研究内容包括：1.供热系统的关键指标监测与安全性、经济性分析、热电负荷优化、供热设备能效状态评价等。2.汽轮机本体的关键指标监测与安全性、经济性分析、汽轮机本体设备能效状态评价等。3.建立热电联产机组回热系统监测模型。4.冷端系统的关键指标监测。技术经济指标（1）首次提出了供热临界能效象限，建立了融合多边界条件的大型热电联产机组能效监测模型，确定了供热机组在不同供热工况下运行能耗的临界工况，在实现机组供热安全监测的基础上，解决了供热工况下运行参数优化调整目标值不明确的问题。（2）首次提出了抽凝-背压组合机组的临界切换热电比，建立了适用于灵活性调峰环境下的供热机组热电负荷分配模型。确定了供热机组低压缸切除运行在线切换工况点，确保了深度调峰运行环境下供热机组热负荷与电负荷的最优分配。（3）开发了基于数据驱动的热电联产机组智慧安全和节能运行优化平台，攻克了供热机组深度调峰参数匹配的难点。实现了深度调峰工况下汽轮机长期安全运行监测与节能优化管理。应用推广及效益情况本项目成功应用于张家口发电分公司6、7、8号机组，中山粤电1、2、3号机组。张家口发电分公司降低机组煤耗约1.5g/kWh，按2020、2021年全年及2022年前5个月3台机组总发电量计算，节约燃料12272吨，可节约燃料成本约1100.3万元。年减排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘分别为0.59万吨、14.57万吨、17.85万吨和4.93万吨。中山粤电降低机组煤耗约0.5g/kWh，单台机组年平均发电量计算，2020年全年可节约标煤705.75吨，折合人民币约49万元。同时提升了机组整体智能监控与故障诊断水平，降低机组由于安全事故引起的供热民生问题风险。4.主要完成单位及创新推广贡献1：大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司创新推广贡献：大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司作为本项目的主要完成单位，负责本项目的研讨组织。完成了项目的课题策划、技术方案优化，提出了主要创新技术指标，同时负责实施总体组织工作。组织人员参与该项目各技术指标论证，计算。在该项目成果的实际检验中，7号机作为纯凝机组改造成的供热机组，在智能监控与复杂工况下机组优化运行中遇到的安全与经济性问题，基本涵盖了供热机组常见问题，使得该项目在该机组的实验过程中，获得了大量的第一手资料，为该项目的成型，提供了详实的数据。在该项目成果的推广过程中，我公司将6、8号机纳为应用机组，并对研究成果进行了深度应用，更加完善了该项目的技术指标。2：中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院中国大唐集团科学技术研究总院有限华北电力试验研究院针对能效监测模型建立方面，通过理论计算、数值模拟、性能试验以及数据挖掘等多维度方法，开展了耦合供热机组最优主汽、最优供热压力、关键辅机优化运行等多边界条件的能效监测模型研究，首次提出了供热能效象限，在实现机组安全供热监测的基础上，最大程度的提高了运行的经济性。在供热机组热电负荷分配模型建立方面，首次提出了抽凝-背压组合机组的临界切换热电比，确保了深度调峰运行环境下供热机组热负荷与电负荷的最优分配。同时针对供热机组能徐效优化平台，开展了软硬件研究，实现了供热优化调整的精细化。5.应用情况及效益情况应用情况：因本项目研究成果涵盖了供热机组运行安全智能监控与复杂工况下机组优化运行等两大方面，基本覆盖供热机组运行中遇到的安全与经济性问题，具有重要应用价值，本项目可广泛地、迅速地应用于各种类型热电联产机组，可同时满足供热期及纯凝期的使用需求。本项目成果已于2019年12月1日起，成功应用于张家口发电厂6、7、8号机组，广东粤电中山热电厂1、2、3号机组。其中安全监测模块已经应用于大唐盘山电厂3号机组和大唐高井热电厂3号机组，能耗监测模块应用于北方联合电力乌拉特300MW机组。经济效益：

因为热电厂汽机余热是生产工艺决定的必然损失，即便不加以利用，也无法减少热电厂能源消耗量。因此热电联产余热供热节能、节水、减排效果显著。应用该项目成果后，机组在供热经济性及汽轮机运行经济性方面得到了全面的提升，直接经济效益是机组可降低机组煤耗1.5g/kWh，按2020年1-12月、2021全年及2022年1-5月份3台机组总发电量计算，节约燃料分别为4231吨、5738吨和2303吨，可节约燃料成本分别为296.2、573.8及230.3万元，其中2020年煤价按700元/吨，2021至今煤价按1000元/吨。

广东粤电中山热电厂有限公司可降低机组煤耗约0.5g/kWh，全年可节约标煤705.75吨，折合人民币约49万元。

本项目成果保证了供热机组的安全运行，提升了机组整体智能监控水平，避免了设备损坏导致的检修成本增加，以及机组非计划停运产生的电网考核和启停机费用，间接经济效益十分明显。社会效益：

随着国家对灵活性调峰的深度与广度不断加大，供热机组势必需要更大程度的参与灵活性调峰及热电解耦。那么，对于深度调峰下，运行机组所面对的，汽轮机快速启停、变负荷运行、汽缸在小进汽量下长时间运行引起的高压、低压排汽鼓风过热、低压末几级叶片的安全问题将更加严峻。本项目研究成果优化了供热机组智能运行，提升了机组整体智能监控水平，大大降低了机组由于安全事故引起的供热民生问题风险，同时，缓解了机组灵活性调峰带来的设备长期运行安全及检修管理、深度调峰引起的能耗变化以及所在地区的系列辅助调峰政策影响等多方矛盾，具有显著的社会效益。本项目减排效果十分明显，按照2020年张家口发电厂全年单台机组平均发电量计算，全年可节约标煤4231吨，示范单元机组每年可减排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘分别为1.18万吨、29.14吨、35.70吨和9.86吨。为改善当地空气质量做出了一定的贡献。6.主要知识产权和标准规范等目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态实用新型专利一种低压缸效率测算系统中国ZL.20192237373982019-12-2511426894大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂王海峰；刘岩有效专利实用新型专利大小双机背压供热联合运行系统中国ZL.202020884657.x2021.6.813357704中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院刘岩有效专利实用新型专利一种高效节能的低压缸全切供热冷却系统中国ZL.202020398726.62021.1.1512339941中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院刘岩有效专利实用新型专利一种汽轮机低压缸进汽全切后低压缸冷却系统中国ZL.202020962325.92021.312643662中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院王海峰刘岩有效专利实用新型专利一种汽轮机低压缸末段蒸汽湿度测量装置中国202022072753.72021-08-2414007970大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂王海峰刘岩有效专利软件著作权大型火电厂汽轮机热力系统性能优化软件V1.0中国2019SR11482562019.11.13无中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院授权行业标准火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法中国DL/T2169-20202020.10.23无中国大唐集团科学技术研究院有限公司/大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂发布主要完成人情况姓名王海峰性别男完成人排序1出生年月1977.9身份证号国籍中国行政职务总工程师归国人员否归国时间无技术职称高级工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校华北电力大学毕业时间所学专业电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市宣化区朱家庄邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司办公电话完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：项目电厂负责人，负责项目创新点1及创新点2的组织研讨，同时组织完成创新点3的工程实际应用，完成项目的主要创新技术指标，负责现场实施总体组织工作。（不超过200字）曾获奖励及荣誉称号情况：曾获奖励及荣誉称号情况：河北省王海峰创新工作室组织奖、2020年能源协会技术创新奖三等奖；2020年中电联电力科技创新一等奖声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名刘岩性别男完成人排序2出生年月1977.9身份证号国籍中国行政职务主任工程师归国人员否归国时间无技术职称高级工程师最高学历研究生最高学位博士毕业学校华北电力大学毕业时间所学专业热动电子信箱移动电话通讯地址北京市石景山区玉泉西里二区邮政编码工作单位中国大唐集团科学技术研究院有限公司办公电话完成单位中国大唐集团科学技术研究院有限公司参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：项目负责人，负责项目创新点1及创新点2的理论论证分析，并组织开展创新点1及创新点2的实际工程应用全过程，同时组织完成创新点3的工程实际应用，完成项目的主要创新技术指标，攻关项目的主要技术难点。曾获奖励及荣誉称号情况：2018年度中国电力科学技术进步二等奖；2018年度中国电力创新二等奖；2018年度（第十届）全国电力职工技术成果三等奖；2019年度科学研究院优秀党务工作者；2019年度全国电力职工技术成果特等奖。声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名李军录性别男完成人排序3出生年月1972.06身份证号国籍中国行政职务厂长归国人员否归国时间无技术职称高级工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校华北电力大学毕业时间所学专业火力发电厂电气、热动电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电厂邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂办公电话完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：针对创新点1，参与技术方案优化、现场试验组织和技术指标计算。本人在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为30%。曾获奖励及荣誉称号情况：2018年度河北省质量管理小组活动卓越领导者；2019年能源协会技术创新奖三等奖、中电联电力科技创新奖三等奖奖；2020年能源协会技术创新奖三等奖；2020年中电联电力科技创新一等奖；中国电机工程学会电力科学技术三等奖等称号。声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名刘永涛性别男完成人排序4出生年月197.10身份证号国籍中国行政职务归国人员否归国时间无技术职称高级工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校华北电力大学毕业时间1999.07所学专业电气自动化电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电厂邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂办公电话完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：针对创新点2，参与技术方案优化、现场试验组织和技术指标计算。本人在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为30%。曾获奖励及荣誉称号情况：声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名张大伟性别男完成人排序5出生年月1989年7月身份证号国籍中国行政职务无归国人员否归国时间无技术职称助理工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校内蒙古工业大学毕业时间2015年6月所学专业热动电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电分公司邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司办公电话无完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：对本项目的主要技术贡献：本人在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为55%。研究课题的策划、技术创新。针对创新点1、2、3开展热力试验及理论计算，并进行面向灵活性调峰环境下的供热机组热电负荷分配模型研究。曾获奖励及荣誉称号情况：2018年河北省质量科成果优胜奖2020年张家口发电厂科技成果二等奖，三等奖声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名张达勋性别男完成人排序6出生年月1978.8.身份证号国籍中国行政职务安监部主任归国人员否归国时间无技术职称高级工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校华北电力大学毕业时间所学专业汽机电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电厂邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂办公电话完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：针对创新点2，参与技术方案优化、现场试验组织。本人在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为30%。曾获奖励及荣誉称号情况：无声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名董超性别男完成人排序7出生年月1982.08身份证号国籍中国行政职务无归国人员否归国时间无技术职称助理工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校中央党校毕业时间2005年6月所学专业热动电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电分公司邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司办公电话无完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：本人在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为40%。对管道流动时的压力损失情况进行进行数值模拟研究。曾获奖励及荣誉称号情况：声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名司群性别男完成人排序8出生年月1985.07身份证号国籍中国行政职务无归国人员否归国时间无技术职称工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校河北工程大学毕业时间2009年6月所学专业热动电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电分公司邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司办公电话无完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：本人在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为40%。对管道流动时的压力损失情况进行进行数值模拟研究。曾获奖励及荣誉称号情况：2012年河北省质量协会科技成果三等奖2015年大唐集团先进操作法2018年河北省质量科成果优胜奖2020年张家口发电厂科技成果二等奖，三等奖声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名王胜性别男完成人排序9出生年月1976.11身份证号国籍中国行政职务汽机主管归国人员否归国时间无技术职称工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校华北电力大学毕业时间所学专业电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电分公司邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司办公电话完成单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司参加本项目的起止时间自2019-01-01至2019-12-01对本项目技术创造性贡献：针对创新点1，参与技术方案优化、现场试验组织和技术指标计算。本人在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为30%。曾获奖励及荣誉称号情况：无声明本人如实提供了上述材料，不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。本人签名：年月日姓名王海滨性别男完成人排序10出生年月1966.11.身份证号国籍行政职务科技主管归国人员否归国时间无技术职称高级工程师最高学历本科最高学位学士毕业学校北京交通大学毕业时间所学专业节能、科技电子信箱移动电话通讯地址河北省张家口市张家口发电分公司邮政编码075133工作单位大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司办公电话完成单位大唐国际发电股份有