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    ​【成果推介】第736期：燃煤机组厚壁承压部件温度场主动调控装置和系统

    16小时前

    阅读(19)

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      华北电力大学正式发布《2025华北电力大学自主知识产权成果名录》，作为全景梳理年度核心技术专利、软件著作权及高质量成果培育的创新年鉴，百余项最新科技成果的前沿披露，数十支新增科研团队的创新矩阵，《名录》全面收集并整理了2024年度华北电力大学及相关机构自主研发的多项核心科技成果与创新技术，同时详细介绍了成果所涉专利的相关情况。“成果推介”将陆续公开发布成果册所收集的重点推介案例，敬请关注！


      燃煤机组厚壁承压部件温度场主动调控装置和系统

      成果背景

      成果参与单位 华北电力大学、北京四方继保有限公司

      成果完成人 庞力平

      知识产权情况 相关发明专利 6 项

      随着我国可再生能源装机的快速增加，截至 2023 年 3 月底，我国非化石能源装机容量达到 13.3 亿千瓦，占总装机容量比重首次超过 50%，达到 50.5%。其中，并网太阳能发电 4.3 亿千瓦，并网风电 3.76 亿千瓦、水电等其他非化石能源 5.24 亿千瓦。燃煤机组作为调节性电源的地位更加明显，其中燃煤机组频繁启停次数也明显增加。某现货试点省份 2023 年第一季度 3 个月中，市场化燃煤机组的启停次数多达 550 次，其中包括约 130 多次的机组日内启停，机组年启停平均次数由 2022 年 5 次，提高到 2022 年的 14次，这说明燃煤机组的快速启停能力变得越来越重要，如何提升燃煤机组快速变负荷和启停能力成为燃煤机组灵活性关键技术之一。燃煤机组灵活性中如果能够提供快速的变负荷和启停能力，也可以降低对燃煤机组最低负荷需求能力，对于降低燃煤机组灵活性改造的整体费用具有重要的意义。通过提高燃煤机组快速变负荷和启停能力，可以降低由于深度调峰引起的交变负荷范围大带来的燃煤机组关键承压部件交变疲劳损害，有效降低机组承压部件的交变负荷次数对厚壁承压部件的损耗。

      燃煤机组快速变负荷和启停能力要求燃煤机组能够进行主动应力调控来降低由于快速变化过程带来的附加热应力，同时进行有效的寿命损耗监测，确保快速变化并不引起附加的寿命损耗过程，随着我国新能源电力系统的建设，目前对于机组负荷的中长期预测变得更加准确，这就从技术上给燃煤机组厚壁承压部件热应力调控带来了技术上的支撑，通过负荷预测，可以提前对于承压部件开展电加热调控来降低由于机组负荷变化带来的热状态变化，从而引起的附加热应力。面对燃煤机组快速启停和深度调峰引起的厚壁承压部件寿命损耗大的问题，提出采用外部加热方法调控厚壁部件温度场和应力场主动调控方法。建立全负荷范围，尤其是深度调峰条件下的燃烧系统、汽水系统、风烟系统和制粉系统动态特性，以及由于这些变化引起的关键厚壁部件疲劳和蠕变寿命变化的定量变化过程和路径，针对运行过程进行动态优化，来减少深度调峰对关键设备的损伤和寿命损耗。

      大量可再生能源的接入导致电网运行安全性和稳定性面临挑战，煤电机组将承担更多的调峰任务，为可再生能源大比例消纳提供灵活调峰服务。通过煤电灵活性深度调峰高效安全运行技术研究，能够提升发电集团煤电能源基地可再生能源的吸纳比例，提高燃煤机组对电网安全性的支撑作用。

      成果介绍

      针对燃煤机组灵活性需求提出的机组快速变负荷和启停技术，能够全面分析提高燃煤机组在冷态、温态、热态和极热态下机组的负荷变化率和快速启停和变负荷能力，通过负荷预测获得的机组负荷变化信息，对主要厚壁承压部件进行温度场调控，从而实现厚壁承压部件的交变应力的调控是本项目的最大创新点，结合机组的热控系统针对影响燃煤机组快速变负荷和启停过程中制约附加热应力。

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      通过电加热技术和有效的寿命损耗监测技术，能够实现对燃煤机组灵活性下快速变负荷和启停能力的全面提升，满足电网对机组的 AGC 响应速率要求。

      应用场景

      该成果可应用于参与现货市场交易的集团燃煤机组，参与快速启停和变负荷的燃煤机组，提高负荷响应速率、减少启停时间，保障机组安全运行。

      市场前景

      提高燃煤机组电网压舱石作用，保证新型电力系统安全运行，提高燃煤机组的收益。

      应用案例

      华电集团新疆五彩湾电厂 2#机组

      效益分析

      在“双碳”目标下，需要消纳更多的“绿电”，煤电机组需要进行灵活性深度调峰运行，运行参数及设备状态会偏离设计，对机组寿命、能耗、安全造成巨大的威胁，通过燃煤机组厚壁部件寿命损耗监测和快速调峰过程的优化与调节，实现比现有机组灵活性运行方式下寿命损耗降低 30%，负荷响应时间降低 25%。


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    初审：祝仕鸿

    复审：刘 晓

    审核：王宏盛



    来源：华电技术转移转化中心公众号

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