燃机

燃气轮机用发电机断路器是燃气电厂的保护用电气设备，是大容量发电机断路器在燃气发电领域的特殊应用，该产品的研发满足火电9F和9H多轴机组等技术需求。 该产品每极有断路器、隔离开关、接地开关、启动开关、以及电容器、电流互感器、电压互感器、避雷器等元件，是集成测量、保护、启动电流接入等功能于一体的成套集成装置。 该产品具有自主知识产权，解决了燃机机组成套关键设备的又一难题。

50MW重型燃机机组主要用于天然气分布式能源、天然气发电领域。ISO额定出力50MW，效率≥36.5%，燃气排气温度超过530℃；联合循环出力达到71.5MW，联合循环效率≥51.7%。采用17级轴流压气机，IGV+2级静叶可调，3级抽气可调，多种手段保证部分负荷运行时的稳定裕度；采用8个环管型逆流式燃烧器，DLN，双级径向旋流，先进的冷却设计能够实现高效冲击冷却；采用4级轴流透平，应用了高效的透平叶片型线设计和先进透平冷却技术。50MW重型燃机机组在设计和试验验证、高温透平叶片制造、燃烧器制造、高温部件功能涂层制备、控制策略、运维服务方面具备自主知识产权。50MW重型燃机机组与功率相当的主流商业燃机GE 6F.01、西门子SGT-800、MHPS H50相比，具有基本相当的运行参数水平。

本项目属于集中供热、市场营销、热力市场开拓等领域。 项目在国家积极发展热电联产的战略背景下，研究了供热精益化运营及市场开拓模式创新实践工作。建立了供热技术经济指标体系，创新能耗分析模型、供热效益评价方法和成本核算方法，综合剖析工业供热成本，分析研究燃机/分布式等不同类型供热新模式，制订供热经营评价标准并开展经营评价，举办首届供热技能大赛，提出华电供热品牌。 该项目最终形成多份技术查评报告，构建了集团公司供热经营精益化管理平台，理顺了供热业务的真实贡献，为供热前期项目管理等提供强有利的支撑，也为集团热力市场开拓模式和创新提出了参考方向，成果在全集团范围内 24 个区域，90 余家供热企业广泛应用，效益显著。 本项目属于华电集团创新软课题，已通过专家评审，项目还荣获了华电集团管理创新奖等多个奖项，项目完成华电集团企业标准 2 项，编写培训教材 1 项，关键技术和创新点属于国内领先水平。

2022年3月11日10时47分，中国华电自主研制的国内首套F级燃气轮机控制系统(TCS)在江苏华电戚墅堰电厂2号机组成功投运。这是继去年成功投运国内首套E级燃机TCS之后，中国华电再次取得燃机控制领域关键核心技术的重大突破，实现了从E级到F级的新跨越。

本项目属于火电厂热工测量与控制领域。 本项目选取典型机组进行燃机机组的特性与控制系统研究，并针对电网调度特点与考核要求优化设计其一次调频、AGC 控制策略；选取典型机组对其控制系统软、硬件进行研究，设计与其控制系统相适应的一次调频在线监视系统的实施方案并加以应用；选取多台燃机进行 AGC、一次调频测试，研究其负荷调节特性，结合政府要求与行业规范，比较燃煤机组的调节特性，研究适合于燃机的考核标准。本项目将广义预测控制算法策略引入燃气蒸汽联合循环机组负荷控制系统使机组实发功率能够尽快地跟踪 AGC 指令。将燃气机组的一次调频指令经过模糊智能计算直接叠加于燃气轮机燃料阀开度之上，解决了传统的一次调频控制带来的燃气轮机组负荷响应时间长、跟踪精确度差、易于振荡的技术问题。采用快速积分控制技术控制 9E 型燃气轮机的负荷变化，配合合理的负荷调节死区，能够有效地弥补上述的缺陷。设计一套新型的联合循环机组的一次调频测试系统，在调度端实现了对 9E 型燃气机组的在线监测功能。 项目获发明专利一项，项目研究阶段，研究成果在华电吴江热电有限公司、华能金陵燃机发电有限公司燃气机组上成功实施，项目完成后推广至全省所有 9E 型燃气机组。目前全省该类型燃机机组的一次调频、AGC、一次调频在线监测系统全部投用，各项运行指标均满足考核要求。项目提出的针对燃气机组的考核推荐指标，已被《江苏电网统调发电机组运行考核办法》（苏经信电力[2016]855 号）采用。后续应用可逐步并推广至 9F 型及 6E 型燃气机组。

近年随着北京市电网用电负荷不断的增长，北京作为特大城市也伴随产生了昼夜间用电负荷峰谷差极大的问题。并且华北电网夜间还要进行新能源风电负荷的消纳，这就更加加重了昼夜间负荷的峰谷差。燃气联合循环机组由于有着启停灵活、负荷响应速度快的优点，承担起了配合电网进行启停调峰，平衡电网昼夜负荷峰谷差的任务。目前国内外联合循环机组多为“一拖一”形式，机组进行启停调峰时只需将整套机组停运即可，无需进行“二拖一”与“一拖一”方式转换。而“二拖一”燃气联合循环机组进行启停调峰时，需进行状态转换。但随着近些年联合循环发电技术的不断进步，状态转换已可全自动完成，耗时在1h内，操作的灵活性、安全性极高，可快速有效的配合电网承担启停调峰任务。 当进入冬季供热期后，联合循环机组由于担负城市供暖的任务，为了保证城市供暖，机组维持基本供热负荷不参与启停调峰任务。因此，当机组冬季供热处于抽凝或背压工况运行时，“二拖一” 机组再进行启停调峰。目前国内外并没有成熟的技术和行业内的其他经验。 目前冬季供热季仍采用原纯凝工况的启停调峰方案: 为防止并退汽过程中热网及汽机跳闸，机组先由背压切为抽凝，再切至纯凝状态后进行机组启停和并、退汽操作，整体需要耗时约6h左右。而且在此期间，机组已基本停止对外供热，对北京市城市供热主管网的影响较大。并且燃机启停调峰操作的灵活性和安全性也较差，无法实现配合电网快速进行启停调峰消纳清洁能源的任务。 因此，针对目前华北电网的调峰需求，以及冬季保供热的民生要求，就迫切的需要开发出一套“二拖一"联合循环机组的供热方式下灵活启停调峰技术，以满足调峰和保证供热要求。

项目研发了国产兆瓦级全径流式小型分布式燃气轮机，并根据其运行特性及影响因素，提出多种设计理念相结合的设计方式：产、学、研、用多方合作，形成了具有自主知识产权的小型燃气轮机的设计体系，并开展了分布式供能示范项目和燃气轮机的长期寿命考核，实现了国产燃机的自主设计、制造、试验测试、示范、验收考核，形成了完整的研究优化及配套集成方法，带动了国内小型燃气轮机完整产业链的健全和发展：通过分布式示范项目的现场集成研究优化、测试和长期寿命考核，提出了一套国产兆瓦级小型燃气轮机冷热电多联供辅机配套集成方案：在示范项目建设过程中，创新性总结出了针对国产兆瓦级小型燃机的全厂冷态启动方法、单体整套一体化的调整试运方法和集成过程中静态、动态及负荷抚动等多工况下的性能测试方法。

立足当地资源禀赋，四川规划建设以大型水风光电基地为基础，以安全稳定可靠的超/特高压网络交直流输电网络和灵活自愈可靠配电网为载体，以大型调节性水电、抽水蓄能、燃机、新型储能等快速动态响应资源为灵活性支撑，以科学高效的市场机制为保障，源网荷储协调发展、互济互利的新型电力系统。

本项目属于信息技术与发电技术的融合应用，经中国电力企业联合会，成果达到国内领先水平。 当前，电力行业对信息新技术与发电技术的融合认识不清晰、探索不系统，电厂大量数据未被深度挖掘、有效的利用，存在较为严重的数据壁垒；燃机数据的集成、分析和管理技术相对落后，燃机机组起停率和故障率较高，影响机组性能与可靠性。针对这些问题，大唐集团同步采用物理模型和数学模型，建立了功能完善、覆盖范围广的燃机机群监测诊断分析平台，并首次实现了设备故障预警和厂级性能优化的有机融合。实现了5家电厂、11台燃气机组200余台设备的集中在线监测诊断，为燃机机群全生命周期提供故障预警与诊断、性能分析与优化，大幅提高燃机机群设备可靠性，优化机组运行经济性，有力地提升了燃机机群的管控能力。

清洁高效的区域综合能源系统是推动能源转型，实现清洁低碳、安全高效供能。按能源品位实现余热高效梯级利用，是区域能源系统灵活、高效运行的重要措施之一。 现系统存在余热品位高质低用，运行调整灵活性差，供需不匹配等技术难题，本项目针对上述难题，根据“按质用能，梯级利用”原理，针对不同温度余热进行回收和利用，经过理论分析、系统集成、优化运行及工程应用等研究工作，形成了低品位热冷负荷动态响应供能集成方法、全温区全时段储能耦合技术、供需一体化匹配设计与灵活高效运行技术等系列成果，解决了供需匹配和余热高效利用难题。 取得系列具有自主知识产权的成果，共申请专利50项（其中已授权发明专利8项，已授权实用新型26项，实质审查发明专利16项），软著3项，发表论文23篇（其中SCI1篇，EI4篇），编制行业标准2项，企业标准4项。成果经中国电力企业联合会鉴定，鉴定委员会认为，项目成果燃机余热锅炉烟气余热高效供能技术、余热梯级转换和分级储能的高效调控技术、燃机余热利用与储能的耦合设计方法达到国际先进水平，研究成果为区域能源系统集成设计、灵活高效运行提供了重要的技术支撑，具有显著的经济效益、社会效益和推广价值。