再踏层峰辟新天 更扬云帆立潮头

由华电电力科学研究院有限公司（以下简称“华电电科院”）领衔完成的《大型煤电机组多元协同深度节能关键技术研究及应用》研究成果荣获2022年度电力科技创新大奖。

电力科技创新奖由中国电力企业联合组织评审，是中国电力创新奖的最高奖项，旨在推动电力工程技术及行业管理创新，奖励在电力工程技术、电力行业管理等领域有突出创新的单位和个人。奖项申报成果涵盖火电、核电、水电、新能源、输配电、信息化和管理等多个领域。2022年，经过组委会的形式审查、网上初审、现场复审及奖励委员会审定等严格的评审程序，在6000余项申报成果中最终评选出创新大奖成果11项。

砥砺奋进攻坚克难

奋楫十年终结硕果

2022年，我国燃煤发电机组以占比不到五成的装机，生产了约六成的电量，支撑了超七成的高峰负荷需求。我国以煤为主的基本国情，决定了煤电在相当长时期内，仍将承担保障能源电力安全的重要作用。煤炭清洁高效利用是推进能源革命，保障“双碳”目标实现的重要一环。

华电电科院作为中国华电集团有限公司（以下简称“中国华电集团”）唯一直属科研企业，秉持“为能源企业的安全稳定、经济高效、节能环保提供科学技术保障”的企业使命，长期深耕煤电机组共性疑难问题攻关、系统集成设计和应用示范推广，助力发电企业提质增效。2009年针对中国华电集团下属的300MW等级以下的煤电机组开展“机侧优化”和“整体优化”工作，历时5年，完成123台煤电机组节能提效全覆盖，平均降低供电煤耗约13克/千瓦时。随着国家不断对煤电机组的能耗水平提出更高的要求，华电电科院于2020年开展中国华电集团燃煤优胜机组标杆选树工作，针对600MW等级以上机组，一机一策，因机制宜开展能效提升专项行动，并对全集团煤电机组开展精细化分类，深层次研究煤电机组能效提升方案，不断迭代升级煤电机组技术路线，逐渐形成能耗精准评估为基础、装备提效为手段、运行协同优化为保障的华电“三改联动”技术路线。在此期间，累计制定国家及行业标准9项，出版专著2部，授权发明专利25件，发表论文44篇，科研成果由中国工程院院士领衔的专家委员会一致认定整体达到国际领先水平。

潜心诊断理论创新

强化能耗精准评估

在煤质多变、频繁深度调峰和排放标准日趋严格的挑战下，煤电机组的全工况全系统节能诊断技术亟需突破。研究团队一方面采用机理建模和数据挖掘相结合的方法，建立了包含锅炉、汽轮机和热力系统重要辅机的煤电机组变工况计算模型，实现了单元设备、子系统和机组三个层面的煤电机组高精度仿真映射。另一方面将㶲分析用于煤电机组全工况能耗评估，综合应用热力学第一定律和第二定律，揭示了机组多因素耦合能耗规律，揭示机组系统、过程和单元不同层面的能耗的大小和分布，开展综合考虑外部复杂条件的大型燃煤发电机组全工况节能诊断研究，从系统、过程和单元不同层面上，完善大型燃煤发电机组的能耗控制策略和设计、运行优化方法，改变了传统的煤电机组能耗诊断方式，针对各类型机组更加清晰地指明了降低机组能耗主要方向。

精心装备设计改进

提升机组整体效能

基于能耗诊断结果，确定了煤电机组核心装备的优化设计方向及预期成效，开展机组整体能效提升方案的可行性论证评估，团队以汽轮机配汽系统结构优化、通流部分提效改造、低压缸末级设计优化和锅炉尾部烟道提效防堵等为切入点开展的性能提升研究，利用CFD数值仿真工具，对汽轮机、燃烧器和空预器等核心设备开展了全三维黏性流体流动特性分析研究；同时建设了汽轮机级效率检测评价试验台、冷却塔能效检测与评价试验台和多相流模拟试验平台，对仿真优化设计进行了试验验证，最终形成了燃煤机组全工况深度提效技术，有效保障了我国首台百万机组能效专项提升和首台百万直接空冷机组大流量供热示范应用。

专心运行优化协同

深挖系统节能潜力

频繁调度和煤种多变已成为制约机组安全高效运行的主要因素，经过长年的经验积累，设备整体性能的提升，必须要有匹配的运行优化调整做后盾，才能最大程度提高整体效能。研究团队以理论计算分析为依据，以仿真建模为验证，以现场运行结果为反馈，创新建立汽轮机冷端-热端耦合优化调整方法，形成了一套完备的多元参数协同的机组运行优化解决方案，同时提出了基于多变量模型预测的动态自修正优化控制方法，设计了变结构、变参数的优化控制方案，实现了多目标协同，实现风、煤、水的自动协调优化控制。

研究成果成功应用于300MW、600MW和1000MW等100余台煤电机组，降低供电煤耗9—24克/千瓦时，近三年累计为发电企业节省燃煤约823万吨，减少CO2排放约23030万吨，减少NOX排放约8291吨，减少SO2排放约5758吨，减少粉尘排放约829吨，有效推动了燃煤发电机组向清洁高效生产转型，大力促进了电力行业“双碳”目标的实现。