基于多邊界條件的大型供熱機組智慧靈活與高效運行關鍵技

“基于多邊界條件的大型供熱機組智慧靈活與高效運行關鍵技術”公示信息1.項目名稱基于多邊界條件的大型供熱機組智慧靈活與高效運行關鍵技術2.提名單位張家口市科學技術局3.項目簡介技術領域

本項目屬于供熱機組智慧安全節(jié)能運行領域，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法開發(fā)了熱電聯(lián)產(chǎn)機組智慧安全和節(jié)能運行優(yōu)化平臺，研究成果解決了機組長期偏離最佳經(jīng)濟工況運行的難題，提升了供熱機組靈活性調(diào)峰運行適應能力，助力火電機組更好地發(fā)揮“壓艙石”作用，確保國家雙碳目標的成功實現(xiàn)。中電聯(lián)鑒定結(jié)論：“研究成果整體達到國際先進水平，其中融合多邊界條件的機組智慧節(jié)能運行達到了國際領先水平”立項背景1.碳中和、碳達峰背景下供熱機組節(jié)能降耗壓力加大2.供熱機組普遍存在犧牲經(jīng)濟保安全現(xiàn)象3.當前供熱機組缺少安全、經(jīng)濟整體監(jiān)測系統(tǒng)4.靈活性調(diào)峰運行條件下機組智能優(yōu)化存在提升空間主要技術原理、創(chuàng)新點及研究內(nèi)容本項采用專家經(jīng)驗、灰色關聯(lián)度法、K均值法與廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合的方法，通過高準度性能試驗與熱平衡計算建立了熱電聯(lián)產(chǎn)機組安全性與經(jīng)濟性的整體優(yōu)化模型。首次提出了供熱能效象限，提出了抽凝-背壓組合雙機組的臨界切換熱電比，并實現(xiàn)指導機組進行純凝、抽凝與背壓工況間的在線切換。建立了一套可為大型供熱機組提供智能安全監(jiān)控與優(yōu)化運行指導的系統(tǒng)平臺。具體的研究內(nèi)容包括：1.供熱系統(tǒng)的關鍵指標監(jiān)測與安全性、經(jīng)濟性分析、熱電負荷優(yōu)化、供熱設備能效狀態(tài)評價等。2.汽輪機本體的關鍵指標監(jiān)測與安全性、經(jīng)濟性分析、汽輪機本體設備能效狀態(tài)評價等。3.建立熱電聯(lián)產(chǎn)機組回熱系統(tǒng)監(jiān)測模型。4.冷端系統(tǒng)的關鍵指標監(jiān)測。技術經(jīng)濟指標（1）首次提出了供熱臨界能效象限，建立了融合多邊界條件的大型熱電聯(lián)產(chǎn)機組能效監(jiān)測模型，確定了供熱機組在不同供熱工況下運行能耗的臨界工況，在實現(xiàn)機組供熱安全監(jiān)測的基礎上，解決了供熱工況下運行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整目標值不明確的問題。（2）首次提出了抽凝-背壓組合機組的臨界切換熱電比，建立了適用于靈活性調(diào)峰環(huán)境下的供熱機組熱電負荷分配模型。確定了供熱機組低壓缸切除運行在線切換工況點，確保了深度調(diào)峰運行環(huán)境下供熱機組熱負荷與電負荷的最優(yōu)分配。（3）開發(fā)了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的熱電聯(lián)產(chǎn)機組智慧安全和節(jié)能運行優(yōu)化平臺，攻克了供熱機組深度調(diào)峰參數(shù)匹配的難點。實現(xiàn)了深度調(diào)峰工況下汽輪機長期安全運行監(jiān)測與節(jié)能優(yōu)化管理。應用推廣及效益情況本項目成功應用于張家口發(fā)電分公司6、7、8號機組，中山粵電1、2、3號機組。張家口發(fā)電分公司降低機組煤耗約1.5g/kWh，按2020、2021年全年及2022年前5個月3臺機組總發(fā)電量計算，節(jié)約燃料12272噸，可節(jié)約燃料成本約1100.3萬元。年減排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉塵分別為0.59萬噸、14.57萬噸、17.85萬噸和4.93萬噸。中山粵電降低機組煤耗約0.5g/kWh，單臺機組年平均發(fā)電量計算，2020年全年可節(jié)約標煤705.75噸，折合人民幣約49萬元。同時提升了機組整體智能監(jiān)控與故障診斷水平，降低機組由于安全事故引起的供熱民生問題風險。4.主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻1：大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司創(chuàng)新推廣貢獻：大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司作為本項目的主要完成單位，負責本項目的研討組織。完成了項目的課題策劃、技術方案優(yōu)化，提出了主要創(chuàng)新技術指標，同時負責實施總體組織工作。組織人員參與該項目各技術指標論證，計算。在該項目成果的實際檢驗中，7號機作為純凝機組改造成的供熱機組，在智能監(jiān)控與復雜工況下機組優(yōu)化運行中遇到的安全與經(jīng)濟性問題，基本涵蓋了供熱機組常見問題，使得該項目在該機組的實驗過程中，獲得了大量的第一手資料，為該項目的成型，提供了詳實的數(shù)據(jù)。在該項目成果的推廣過程中，我公司將6、8號機納為應用機組，并對研究成果進行了深度應用，更加完善了該項目的技術指標。2：中國大唐集團科學技術研究院有限公司火力發(fā)電技術研究院中國大唐集團科學技術研究總院有限華北電力試驗研究院針對能效監(jiān)測模型建立方面，通過理論計算、數(shù)值模擬、性能試驗以及數(shù)據(jù)挖掘等多維度方法，開展了耦合供熱機組最優(yōu)主汽、最優(yōu)供熱壓力、關鍵輔機優(yōu)化運行等多邊界條件的能效監(jiān)測模型研究，首次提出了供熱能效象限，在實現(xiàn)機組安全供熱監(jiān)測的基礎上，最大程度的提高了運行的經(jīng)濟性。在供熱機組熱電負荷分配模型建立方面，首次提出了抽凝-背壓組合機組的臨界切換熱電比，確保了深度調(diào)峰運行環(huán)境下供熱機組熱負荷與電負荷的最優(yōu)分配。同時針對供熱機組能徐效優(yōu)化平臺，開展了軟硬件研究，實現(xiàn)了供熱優(yōu)化調(diào)整的精細化。5.應用情況及效益情況應用情況：因本項目研究成果涵蓋了供熱機組運行安全智能監(jiān)控與復雜工況下機組優(yōu)化運行等兩大方面，基本覆蓋供熱機組運行中遇到的安全與經(jīng)濟性問題，具有重要應用價值，本項目可廣泛地、迅速地應用于各種類型熱電聯(lián)產(chǎn)機組，可同時滿足供熱期及純凝期的使用需求。本項目成果已于2019年12月1日起，成功應用于張家口發(fā)電廠6、7、8號機組，廣東粵電中山熱電廠1、2、3號機組。其中安全監(jiān)測模塊已經(jīng)應用于大唐盤山電廠3號機組和大唐高井熱電廠3號機組，能耗監(jiān)測模塊應用于北方聯(lián)合電力烏拉特300MW機組。經(jīng)濟效益：

因為熱電廠汽機余熱是生產(chǎn)工藝決定的必然損失，即便不加以利用，也無法減少熱電廠能源消耗量。因此熱電聯(lián)產(chǎn)余熱供熱節(jié)能、節(jié)水、減排效果顯著。應用該項目成果后，機組在供熱經(jīng)濟性及汽輪機運行經(jīng)濟性方面得到了全面的提升，直接經(jīng)濟效益是機組可降低機組煤耗1.5g/kWh，按2020年1-12月、2021全年及2022年1-5月份3臺機組總發(fā)電量計算，節(jié)約燃料分別為4231噸、5738噸和2303噸，可節(jié)約燃料成本分別為296.2、573.8及230.3萬元，其中2020年煤價按700元/噸，2021至今煤價按1000元/噸。

廣東粵電中山熱電廠有限公司可降低機組煤耗約0.5g/kWh，全年可節(jié)約標煤705.75噸，折合人民幣約49萬元。

本項目成果保證了供熱機組的安全運行，提升了機組整體智能監(jiān)控水平，避免了設備損壞導致的檢修成本增加，以及機組非計劃停運產(chǎn)生的電網(wǎng)考核和啟停機費用，間接經(jīng)濟效益十分明顯。社會效益：

隨著國家對靈活性調(diào)峰的深度與廣度不斷加大，供熱機組勢必需要更大程度的參與靈活性調(diào)峰及熱電解耦。那么，對于深度調(diào)峰下，運行機組所面對的，汽輪機快速啟停、變負荷運行、汽缸在小進汽量下長時間運行引起的高壓、低壓排汽鼓風過熱、低壓末幾級葉片的安全問題將更加嚴峻。本項目研究成果優(yōu)化了供熱機組智能運行，提升了機組整體智能監(jiān)控水平，大大降低了機組由于安全事故引起的供熱民生問題風險，同時，緩解了機組靈活性調(diào)峰帶來的設備長期運行安全及檢修管理、深度調(diào)峰引起的能耗變化以及所在地區(qū)的系列輔助調(diào)峰政策影響等多方矛盾，具有顯著的社會效益。本項目減排效果十分明顯，按照2020年張家口發(fā)電廠全年單臺機組平均發(fā)電量計算，全年可節(jié)約標煤4231噸，示范單元機組每年可減排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉塵分別為1.18萬噸、29.14噸、35.70噸和9.86噸。為改善當?shù)乜諝赓|(zhì)量做出了一定的貢獻。6.主要知識產(chǎn)權和標準規(guī)范等目錄知識產(chǎn)權類別知識產(chǎn)權具體名稱國家（地區(qū)）授權號授權日期證書編號權利人發(fā)明人發(fā)明專利有效狀態(tài)實用新型專利一種低壓缸效率測算系統(tǒng)中國ZL.20192237373982019-12-2511426894大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠王海峰；劉巖有效專利實用新型專利大小雙機背壓供熱聯(lián)合運行系統(tǒng)中國ZL.202020884657.x2021.6.813357704中國大唐集團科學技術研究院有限公司火力發(fā)電技術研究院劉巖有效專利實用新型專利一種高效節(jié)能的低壓缸全切供熱冷卻系統(tǒng)中國ZL.202020398726.62021.1.1512339941中國大唐集團科學技術研究院有限公司火力發(fā)電技術研究院劉巖有效專利實用新型專利一種汽輪機低壓缸進汽全切后低壓缸冷卻系統(tǒng)中國ZL.202020962325.92021.312643662中國大唐集團科學技術研究院有限公司火力發(fā)電技術研究院王海峰劉巖有效專利實用新型專利一種汽輪機低壓缸末段蒸汽濕度測量裝置中國202022072753.72021-08-2414007970大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠王海峰劉巖有效專利軟件著作權大型火電廠汽輪機熱力系統(tǒng)性能優(yōu)化軟件V1.0中國2019SR11482562019.11.13無中國大唐集團科學技術研究院有限公司火力發(fā)電技術研究院授權行業(yè)標準火力發(fā)電廠煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)節(jié)能量計算方法中國DL/T2169-20202020.10.23無中國大唐集團科學技術研究院有限公司/大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠發(fā)布主要完成人情況姓名王海峰性別男完成人排序1出生年月1977.9身份證號國籍中國行政職務總工程師歸國人員否歸國時間無技術職稱高級工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校華北電力大學畢業(yè)時間所學專業(yè)電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市宣化區(qū)朱家莊郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司辦公電話完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：項目電廠負責人，負責項目創(chuàng)新點1及創(chuàng)新點2的組織研討，同時組織完成創(chuàng)新點3的工程實際應用，完成項目的主要創(chuàng)新技術指標，負責現(xiàn)場實施總體組織工作。（不超過200字）曾獲獎勵及榮譽稱號情況：曾獲獎勵及榮譽稱號情況：河北省王海峰創(chuàng)新工作室組織獎、2020年能源協(xié)會技術創(chuàng)新獎三等獎；2020年中電聯(lián)電力科技創(chuàng)新一等獎聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名劉巖性別男完成人排序2出生年月1977.9身份證號國籍中國行政職務主任工程師歸國人員否歸國時間無技術職稱高級工程師最高學歷研究生最高學位博士畢業(yè)學校華北電力大學畢業(yè)時間所學專業(yè)熱動電子信箱移動電話通訊地址北京市石景山區(qū)玉泉西里二區(qū)郵政編碼工作單位中國大唐集團科學技術研究院有限公司辦公電話完成單位中國大唐集團科學技術研究院有限公司參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：項目負責人，負責項目創(chuàng)新點1及創(chuàng)新點2的理論論證分析，并組織開展創(chuàng)新點1及創(chuàng)新點2的實際工程應用全過程，同時組織完成創(chuàng)新點3的工程實際應用，完成項目的主要創(chuàng)新技術指標，攻關項目的主要技術難點。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：2018年度中國電力科學技術進步二等獎；2018年度中國電力創(chuàng)新二等獎；2018年度（第十屆）全國電力職工技術成果三等獎；2019年度科學研究院優(yōu)秀黨務工作者；2019年度全國電力職工技術成果特等獎。聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名李軍錄性別男完成人排序3出生年月1972.06身份證號國籍中國行政職務廠長歸國人員否歸國時間無技術職稱高級工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校華北電力大學畢業(yè)時間所學專業(yè)火力發(fā)電廠電氣、熱動電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電廠郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠辦公電話完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：針對創(chuàng)新點1，參與技術方案優(yōu)化、現(xiàn)場試驗組織和技術指標計算。本人在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人同期工作總量的百分比為30%。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：2018年度河北省質(zhì)量管理小組活動卓越領導者；2019年能源協(xié)會技術創(chuàng)新獎三等獎、中電聯(lián)電力科技創(chuàng)新獎三等獎獎；2020年能源協(xié)會技術創(chuàng)新獎三等獎；2020年中電聯(lián)電力科技創(chuàng)新一等獎；中國電機工程學會電力科學技術三等獎等稱號。聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名劉永濤性別男完成人排序4出生年月197.10身份證號國籍中國行政職務歸國人員否歸國時間無技術職稱高級工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校華北電力大學畢業(yè)時間1999.07所學專業(yè)電氣自動化電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電廠郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠辦公電話完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：針對創(chuàng)新點2，參與技術方案優(yōu)化、現(xiàn)場試驗組織和技術指標計算。本人在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人同期工作總量的百分比為30%。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名張大偉性別男完成人排序5出生年月1989年7月身份證號國籍中國行政職務無歸國人員否歸國時間無技術職稱助理工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校內(nèi)蒙古工業(yè)大學畢業(yè)時間2015年6月所學專業(yè)熱動電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電分公司郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司辦公電話無完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：對本項目的主要技術貢獻：本人在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人同期工作總量的百分比為55%。研究課題的策劃、技術創(chuàng)新。針對創(chuàng)新點1、2、3開展熱力試驗及理論計算，并進行面向靈活性調(diào)峰環(huán)境下的供熱機組熱電負荷分配模型研究。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：2018年河北省質(zhì)量科成果優(yōu)勝獎2020年張家口發(fā)電廠科技成果二等獎，三等獎聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名張達勛性別男完成人排序6出生年月1978.8.身份證號國籍中國行政職務安監(jiān)部主任歸國人員否歸國時間無技術職稱高級工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校華北電力大學畢業(yè)時間所學專業(yè)汽機電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電廠郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠辦公電話完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：針對創(chuàng)新點2，參與技術方案優(yōu)化、現(xiàn)場試驗組織。本人在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人同期工作總量的百分比為30%。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：無聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名董超性別男完成人排序7出生年月1982.08身份證號國籍中國行政職務無歸國人員否歸國時間無技術職稱助理工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校中央黨校畢業(yè)時間2005年6月所學專業(yè)熱動電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電分公司郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司辦公電話無完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：本人在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人同期工作總量的百分比為40%。對管道流動時的壓力損失情況進行進行數(shù)值模擬研究。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名司群性別男完成人排序8出生年月1985.07身份證號國籍中國行政職務無歸國人員否歸國時間無技術職稱工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校河北工程大學畢業(yè)時間2009年6月所學專業(yè)熱動電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電分公司郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司辦公電話無完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：本人在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人同期工作總量的百分比為40%。對管道流動時的壓力損失情況進行進行數(shù)值模擬研究。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：2012年河北省質(zhì)量協(xié)會科技成果三等獎2015年大唐集團先進操作法2018年河北省質(zhì)量科成果優(yōu)勝獎2020年張家口發(fā)電廠科技成果二等獎，三等獎聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名王勝性別男完成人排序9出生年月1976.11身份證號國籍中國行政職務汽機主管歸國人員否歸國時間無技術職稱工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校華北電力大學畢業(yè)時間所學專業(yè)電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電分公司郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司辦公電話完成單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司參加本項目的起止時間自2019-01-01至2019-12-01對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：針對創(chuàng)新點1，參與技術方案優(yōu)化、現(xiàn)場試驗組織和技術指標計算。本人在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人同期工作總量的百分比為30%。曾獲獎勵及榮譽稱號情況：無聲明本人如實提供了上述材料，不存在任何違反《中華人民共和國保守國家秘密法》和《科學技術保密規(guī)定》等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產(chǎn)權的情形。如有不符，本人愿意承擔相關后果并接受相應的處理。本人簽名：年月日姓名王海濱性別男完成人排序10出生年月1966.11.身份證號國籍行政職務科技主管歸國人員否歸國時間無技術職稱高級工程師最高學歷本科最高學位學士畢業(yè)學校北京交通大學畢業(yè)時間所學專業(yè)節(jié)能、科技電子信箱移動電話通訊地址河北省張家口市張家口發(fā)電分公司郵政編碼075133工作單位大唐國際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電分公司辦公電話完成單位大唐國際發(fā)電股份有