科创中国

由于风光发电存在间歇性，高比例清洁能源并网后将会带来较为严重的电网安全稳定运行问题。近年来，火电机组深调、远距离大规模能源输送等清洁能源消纳措施效果显著，弃风、弃光、弃水问题暂时得到了解决，但可开发的能力已经有限。本项目深度梳理各种电极式电锅炉的结构和工作原理，设计了精准锅炉温度预测控制快速全范围功率连续调节的电极式电锅炉，既减小了发电成本，又提高了风电消纳的能力，为我国北方地区电-热综合能源系统的构建提供解决方案；同时，也为电力系统提供大容量备用，减轻传统发电侧发电负担，抑制新能源并网时所引起的发电机出力及频率的波动，通过实际系统应用验证了电极锅炉与热电联产机组参与电力系统调频的有效性，为实现国家能源战略目标和构建清洁能源型社会提供有力的技术支撑。

项目研究成果投入应用以来，各项功能运行稳定、可靠，已成为发电企业、电网公司实现碳达峰和碳中和的重要技术支撑工具之一，在近三年的热电厂灵活性改造和大电网低碳经济运行和调峰调频能力提升等方面发挥了十分重要的支撑作用，为我国电极锅炉设计制造和清洁能源消纳提供了坚实的技术支撑和保障。

自2018至2020年，该项目已经被辽宁电力调度控制中心和国家电投等多家电力企业应用在十几个项目中，仅辽宁省18年到20年电极制热式锅炉投入电量10.61亿kWh ，累计多消纳风电9.27亿kWh，成果显著，通过三年应用，辽宁风电装机容量从7106MW提升至9809MW，风电企业多发电9.27亿kWh。截止2020年底，该项目在国内电锅炉应用容量已达1505MW，为国内之最，其中包括40MW容量智能电供热调峰系统共计36台套。

该项目研发了锅炉功率快速调节控制系统，通过高频转换使金属发热体直接变成热源，增加散热面积，吸收热能更直接，温度更加均匀，没有局部温差，热能利用率较高，可达98%以上。与国内外同类技术比较，具有明显优势。 通过热电联产机组以及电锅炉、储热等电供热设备构成的电热联合系统，可将电力和热力系统进行统一考虑，使两者优势互补，提高热电联产机组的电功率调节能力，为系统消纳风电提供能量空间，保证系统的经济性最优。配置电锅炉和储热系统能够有效提高地区电网消纳风电的能力。与国内外技术比较，具有明显优势。

项目研制的电极锅炉及发明的调控方法自2018年到2020年，仅辽宁电网，电极制热式锅炉总投入电量达10.61亿kWh ，成本为2.95亿元，减少供暖煤耗2.22万吨，收益达3.74亿元，直接经济效益达0.79亿元成果显著。间接经济效益共多消纳清洁能源9.27亿kWh，利润达3.2亿元；获得深调补偿费用5.76亿元，减少二氧化碳排放量44.76万吨，新增利润共计9.07亿元，环保及经济效果显著。

项目研制的三极零电位等距包裹隔离同步快速功率连续调节电锅炉应用到国家电投辽宁省电力公司等相关电力企业，实现了电热双馈电极锅炉与热电联产机组多目标最优互济运行，以及电极锅炉与热电联产机组多频段组合控制。提升了发电企业低碳经济运行和促进了风电等可再生能源的消纳。项目研究成果投入应用以来，各项功能运行稳定、可靠，已成为发电企业、电网公司实现碳达峰和碳中和的重要技术支撑工具之一，在近三年的热电厂灵活性改造和大电网低碳经济运行和调峰调频能力提升等方面发挥了十分重要的支撑作用，为我国电极锅炉设计制造和清洁能源消纳提供了坚实的技术支撑和保障。

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