科创中国

发展热电联产是实现国家两个根本性转变，实施可持续发展战略的重要举措，是提高人民生活质量的公益性基础设施。随着新能源发展和社会转型的加速，使得热电机组面临着电力调峰能力严重低下、供热能力日益不足等技术难题。并且，当前国内集中供热系统一次能源消耗水平比欧洲同纬度国家能耗高出一倍以上，主要原因是“首站定流量、换热站分摊”的单向信息流调节方式，致使热源与热网间供热信息孤立，无法按需供热。项目针对热电联产集中供热系统热源侧灵活性运行、供热能力提升和供热系统节能高效等需求开展研究，取得创新成果如下：（1）针对国内集中供热系统热源与热网间信息孤立的问题，从源网一体化的角度，提出了热电联产“热源-储热-热网”协同调节技术，建立了一种耦合热电机组、余热回收系统、蓄热系统、热网系统等一体化智能供热模型，制定了源网一体化经济性调控策略，实现了热源侧和用户侧负荷智能匹配的协同调节和高效节能供热。（2）针对当前换热站单一变量调节曲线引起调节粗放而致使过量供热严重的问题，提出了一种“一站一优化曲线”的智能调节方法，根据在线测量室外温度、太阳辐射、室外风速等参数，制定特定的智能调节曲线，高效调节各换热站的供热量，实现了热网和用户负荷的智能调控。（3）针对热电机组供热能力不足、电力调峰低下等问题，自主研发了热电机组凝、抽、背工况间在线切换的新型凝抽背供热技术和首站疏水换热与吸收式热泵集成的余热回收梯级供热技术，形成了热电机组耦合吸收式热泵、新型凝抽背供热等技术的智能供热系统，实现热电机组的深度余热利用和热电解耦运行。项目申请发明专利24件，已授权发明专利12件；获得12件软件著作权，授权实用新型专利21件，发表核心及以上论文10篇；制定华电集团标准2项，出版书籍著作1项。技术成果被鉴定为整体达到国际先进水平，其中热电联产“热源-储热-热网”协同调节技术达到国际领先水平。项目成果可实现热源侧汽轮机的冷端余热近零损失和极深度电力调峰，以及使得供热单位面积采暖热耗下降15%以上。目前相关技术成果已在丹东金山热电、华电福源热电、包头河西电厂等20余家热电企业完成应用，可实现节煤总量达62万吨/年以上。以丹东金山热电厂应用为例，整体实现节约标煤***万吨/年，可获得年节煤收益达5842万元；2台300MW机组共新增供热面积达670万m2，极大保障了民生采暖需求；一个采暖季完成调峰电量***亿kWh，获得调峰收益达9076万元，有力促进了电网对新能源电力的消纳。项目引领了我国热电联产领域的技术革新，特别是新型凝抽背供热技术，突破了汽轮机设计需保证低压缸最小进汽流量的限制，实现了低压缸不进汽做功的长期稳定运行，为国内汽轮机改造与设计提供了新思路。项目从热电联产源网一体化的角度，以负荷需求为导向，实现供热系统的信息物理融合，达到多能协同优化和调度，推进了集中供热系统的“互联网+”智慧能源建设。
本项目通过在20余家热电企业实施工程应用，实现年节煤总量达***万吨，按煤价780元/吨计算，节能收益总共达***亿元，经济效益显著。另外，本项目还充分挖掘了热电机组的电力调峰能力，调峰收益显著，以东北为例，仅一个采暖期，丹东金山热电厂可获调峰收益达9076万元。本项目通过节约煤炭资源消耗，实现每年减少排放：155万吨CO2、9974吨NOX、9433吨SO2、12091吨粉尘，减排效益十分显著。同时有力提升了机组的对外供热能力，共新增供热面积达4600万m2，极大保障了民生采暖需求。并且通过热电机组的电力调峰挖掘，有力提升了电网中新能源电力的消纳比例，间接产生了良好的减排效益。