燃气机组

7月11日，宁波市人民政府发布宁波市能源发展“十四五”规划，规划提出，到2025年，全市电力装机容量达到2700万千瓦以上。建成宁海140万千瓦抽水蓄能电站；全面完成镇海电厂迁建改造工作；启动高效燃气机组建设，提升燃气机组运行时间；推进清洁燃煤机组稳定合理运行，发挥煤电兜底保障功能；启动海岛清洁能源前期工作，实现“十四五”期间开工建设。

当前新能源大量引入至电力系统，为了使其代替传统的水电、燃气机组作为黑启动电源，文中研究了基于光储联合系统的电网分段恢复策略。首先，根据光储系统的结构和控制方式，提出由储能系统建立稳定的并网母线线电压，光伏系统分步并网的启动方式；其次，为了增强光伏发电系统的惯性阻尼支撑，提出在光伏系统逆变器侧加入虚拟同步控制；最后，在待启动机组和系统负荷并网过程中，利用储能系统配置附加阻尼控制器抑制电网黑启动产生的次同步振荡，保证电网稳定恢复。在PSCAD/EMTDC中搭建光储联合系统黑启动的电磁暂态仿真模型并进行分析，结果表明系统恢复过程中母线线电压偏差不超过0.65%、系统频率偏差不超过1%，满足黑启动要求，验证了文中所提启动策略的可行性。

随着燃气机组装机容量的不断提高，电网和气网的耦合愈加紧密，形成了IEGS（电-气互联系统）。在新能源发电占比不断提高和负荷峰谷差日益增大的背景下，IEGS供需失衡问题愈发严重。为此，构建了考虑燃气机组灵活性的两阶段IEGS经济调度模型。首先，针对气网气压对管存的限制，提出了考虑天然气系统影响的燃气机组灵活性评估模型，建立了燃气机组调节域指标，以评估其最大可调空间。然后，将燃气机组最大可调空间纳入电力系统的燃气机组出力约束中，并基于电力系统调度模型实现总运行成本最小化的目标。最后，通过IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统验证了所提模型的有效性。

日前，山东省能源局发布《山东省燃气机组建设工程等八个行动方案的通知》，《海上光伏建设工程行动》是其中一个行动方案，方案指出，按照由近及远、由易到难、示范先行、分步实施总思路，统筹推进海上光伏规模化、集约化、协同化发展，打造技术先进、生态友好、智慧融合的“环渤海、沿黄海”双千万千瓦级海上光伏基地。“环渤海”千万千瓦级海上光伏基地，布局海上光伏场址31个，总装机规模1930万千瓦。其中，光伏场址20个，装机规模1410万千瓦；“风光同场”场址11个，装机规模520万千瓦。

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。

由于国外燃机厂商的技术垄断、燃气-蒸汽联合循环机组各设备之间的相互影响关系复杂，给燃气发电机组设备指标管理和分析的带来了较大的难度。目前，燃机发电厂在对机组的经济性进行评价时，通常是对一些主要的综合性厂级指标进行统计分析，这种分析评价方法只能在一定程度上掌握机组的总体运行经济水平，无法追踪影响机组经济性的因素以及影响程度，难以指导运行人员优化调整机组的运行。本项目首创性建立燃气发电机组耗差分析理论，通过建模和理论计算的方法给出影响机组能耗水平因素的耗差因子，建立多层级的燃气发电机组能耗指标耗差分析体系。以能耗指标耗差分析为基础建立燃气发电机组的技术经济指标体系，将指标逐级分解直至运行小指标，构建机组之间、电厂之间、区域之间、集团之间四个层级的燃气发电机组能耗指标对标管理体系，开展燃气机组能耗指标对标管理活动，并融合信息化等技术，在华电集团内燃气发电企业进行指标分析及对标应用，查找能耗差距，挖掘节能潜力，提高机组能效水平。按照华电集团约 1300万重型燃机装机计算，通过精细化指标管理，提高机组能效水平，机组相对效率提升 0.5%，年利用小时数按照 1000~3500 小时计算，则每年可为集团节省 3000~11000 万元。 本项目完善了燃气发电机组能效指标对标管理工作，填补了国内的空白，通过精细化指标管理，为行业内燃气机组的能耗指标对标管理工作奠定基础。本项目共申报中电联行业标准 1 项，《燃气发电机组能耗指标耗差分析》，目前已征求意见完毕，待评审，申报中电联团体标准 1 项，《燃气-蒸汽联合循环发电机组能耗指标对标管理导则》，目前已通过评审待发布。共申请发明专利 5 项，其中 1 项已授权，授权实用新型专利 1 项，共取得软件著作权 4 项。

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。

随着环保压力增加和技术进步，全球能源消费的低碳化趋势日益明显，天然气将成为全球能源由高碳向低碳转变的重要桥梁，发展速度将明显高于煤炭和石油。特别是在发电领域，天然气作为一次能源，被广泛认可与推广。而燃机核心部件的生产与运行维护等技术均被美国通用电气集团（GE）、德国西门子公司和日本三菱公司等国外公司所垄断，致使燃气机组的生产和运维成本居高不下。同时，燃气发电技术的推广与应用，对高科技人才、“工匠”型人才的需求不断加大，生产企业选择工业化、信息化道路是必然趋势。为了顺应局势的发展，中国大唐积极响应中央号召，以高井燃气热电厂为依托，成立了“北京国际电力数据监测诊断中心”、“北京国际燃机检修中心”以及“北京国际清洁能源发电培训中心”，合称为“燃机三大中心”。通过与美国GE公司合作，引进美国相关先进技术，借鉴其成功案例，同步推进国产化进程，利用云计算、物联网、大数据分析等先进的信息化技术，提升大唐集团集中管控能力，为燃机设备安全生命周期提供预警、故障诊断，提高设备可靠性，优化运行经济性，降低运维成本，增加总体收益，促进节能环保。 数据监测诊断中心，通过对燃机、煤机等发电机组运行数据的采集、监测、分析与诊断，充分释放工业数据的活力，并接入集团公司生产调度中心，以此促进集团公司“互联网+”、云计算、大数据等有效融合。燃机检修中心，致力于实现燃机自主检修，通过对燃机乃至清洁发电检修专业人才的培养，建立世界一流的包括检修、维护、培训一体化的燃机乃至清洁发电检修服务体系，降低企业成本，提高经济效益和社会效益。燃机培训中心，分为运行培训和检修培训两大部分，运行培训中心规划有技能鉴定及技能比武场所、仿真机培训机房、多媒体教室等；检修培训中心首要目标是针对集团公司内燃机电厂的燃机运行、维护和检修工程师、技师等进行培训，并逐步将培训对象扩展到中国的所有燃机用户，并可根据培训中心的要求进行定制化培训，最终申请国家级燃机运行技能鉴定资质。

松山湖能源互联共享平台（以下简称：平台）作为广东电网有限责任公司承接国家《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》（发改能源〔2016〕392号）相关要求，开展的第一批“互联网”+智慧能源项目，其建设内容在国内处于试点探索阶段，因此对于项目组来讲极具挑战。 平台以信息化和智能化为基础，推动能源互联网新技术、新模式和新业态发展，推动能源领域供给侧改革，支撑和推进能源革命。平台“大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能”等技术，结合电网电力供应，分布式能源电源布局、企业用户的供用能需求以及电动汽车运营要求，建立一个集网络化、信息化、智能化一体的能源信息共享平台。 平台建立了全国首个全景数字电网模型，基于时空GIS构建主配用、源网荷储和物联监控一体的实现电网“站线变户”模型全贯通和新能源“源网荷储”模型全衔接，并通过物联网平台将物模型与电网模型挂接，实现了从500kV电压等级到380/220V电压等级的全域能量网络中的全面实时感知，并基于大数据平台实现对全域能量网的调度和优化； 平台基于物联网技术和移动技术实现了设备的纵向物联，服务的横向互联，利用5G、Lora等通信技术实现通信“最后一公里”的搭建，利用云计算、大数据和移动应用为能源生产、运营、监管、服务、消费各方提供“五位一体”的能源应用服务。实现了全域能量网络的全面状态感知和优化调控。平台注册用户可以通过手机APP快速查询被授权的相关能源设施运行信息，使能源消费上下游实现信息即时贯通。 平台还以松山湖区局大楼三联供燃气机组为试点，分层研究了楼宇级、园区级和区域级多能互补综合能源系统能效评估模型和方法，并在平台进行了固化，实现了综合能源与电力网络的优化互补和电能的削峰填谷的需求响应，为区域能源的优化、节能提供了基础支撑。 在平台建设和研究期间，除完成平台建设外，还申请了发明专利20项、已发表和录用论文共14篇（其中SCI检索论文1篇、中文核心期刊4篇、EI检索论文9篇）。 通过平台与物理层的协同，预计到2025年，松山湖高新产业园区清洁能源发电量将占园区总用电量的15%以上，园区单位GDP能耗将降至0.142吨标准煤/万元以内。不仅能为区域节约能源，降低能源使用成本，还能优化区域商业环境，实现区域环境的绿色低碳，支撑粤港澳大湾区的建设和发展。

本项目属于能源生产过程、工艺创新技术领域。对大型燃气-蒸汽联合循环机组运行历史数据进行试验研究和数值建模。通过全方位开展燃气机组控制技术智能化的探索及实施工作，解决了机组大范围协调控制全程投入、自动并退汽、汽轮机 ATC自动控制、动态 AGC 负荷上限等关键技术难点。 实现大型燃气-蒸汽联合循环机组控制技术的智能化，充分利用行业内外的先进技术手段，促进机械制造、自动化、信息化、智能化等上下游及相关产业的发展；实现大型燃气-蒸汽联合循环机组全工况供热灵活性控制，使得大型燃机热电联产集中供热的高效、清洁优点得到充分体现，有利于能源的可持续利用；实现燃气蒸汽联合循环机组的排放水平降低，并且减少氨的使用量和逃逸量，有效改善城市的生态环境；实现西门子燃气轮机控制系统深度解析，有利于提高行业燃机运维水平，培养相关人才，并进一步促进燃机控制系统的自主研发、优化调整。提高国外燃气机组控制系统技术在中国的适应性的同时，实现了提高燃气机组自动化水平、强化设备运行规范性、操作安全性。本项目取得 4 项发明专利、3 项实用新型专利、4 项软件著作权、专著 2 本、论文10 余篇的科技成果。并于两年创造直接经济效益 5880 万元。