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热电联产源网一体化协同智能供热关键技术开发及应用近年来，随着节能减排的严格要求，分散供热锅炉越来越多的被拆除，以及居民对生活质量要求逐渐提高，使得居民集中供热面积急剧增长，清洁燃煤热电联产作为最佳的供热方式之一，越来越多地被采用。外界热负荷的急剧增长，导致了现有热电机组的存量供热能力严重不足，如何深度挖掘现有热电机组的供热能力，则是当前所需解决的关键问题。

一、背景

当前，传统热力企业仍采用分散控制、人工调网的粗放管理模式。集中供热系统智能化水平低、供热方式粗放、能耗高，同时存在管网跑冒滴漏、水力失衡等严重现象。我国集中供热系统一次能源消耗水平高出欧洲同纬度甚至更高维度国家的一倍，主要是由于集中供热系统中热源、换热站、热用户之间供热信息相对孤立，只能采用传统的“首站定流量、换热站分摊”单向信息流调节方式，供热调节信息关联度差，无法按需供热，过量供热现象十分普遍。

另外，随着国家能源消费结构转型，新能源快速发展，电力产能过剩日益突出，受电网电源分布不均匀及结构限制的影响，新能源弃风、弃光问题十分普遍，此时火电机组作为电网灵活性调峰的主力电源，则至关重要。然而在供热期，热电机组为保证供热，不能深度调峰，调峰能力仅为10%~20%，主要是由于基于传统方法设计，使得热电机组受制于热电比，无法灵活调峰，这限制了纯凝机组供热改造或供热机组供热扩容，也给发展集中供热、寻找稳定热源厂带来了严峻的挑战。

本项目主要针对上述问题，结合国家的战略发展需求，致力于解决热电联产集中供热系统热源侧供热能力不足、火电灵活性调节差以及热源与热网间信息孤立导致无法按需供热等问题，提出了热电联产源网一体化协同智能供热关键技术开发项目。

二、应用案例

项目概述

成果已应用于丹东金山热电、大唐哈尔滨一热、华电福源热电、新疆华电哈密热电等20余家热电企业，年节煤总量达到了62.2万吨，节能效益显著。部分主要工程应用情况如下：

（1）丹东金山热电厂“源-储-网”一体化协同智能供热改造：应用后实现了热源侧汽轮机的冷端余热近零损失和电力零上网，提升了供热系统的智能化水平。一个采暖季节煤7.49万吨，年节煤收益达5842万元；2台300MW机组新增供热面积达670万m2，极大保障了民生采暖需求；上一采暖季完成调峰电量1.87亿KWh，获调峰收益9076万元，有力促进了电网对新能源电力的消纳。

（2）新疆华电哈密热电厂新型凝抽背供热改造：应用后实现了低压缸不进汽做功的长期稳定运行，全年煤耗率下降10.7g/kWh，2台135MW机组新增供热面积达380万m2，新增年售热收益6083万元；在满足外界供热需求的同时，使得机组出力降至30%，实现了机组供热和电力调峰的协同。

（3）华电邹城热力公司智能供热改造：应用后实现单位面积采暖热耗下降15%以上，通过节热、节水、节电，一个采暖季共获经济收益达774.2万元。

（4）沈阳金山热电分公司200MW热电机组新型凝抽背供热改造：应用后实现新增对外供热能力97MW，相比于分散供热锅炉，一个采暖季节煤为5.05万吨，节煤收益达3939万元/年；在保证一定供热负荷时，还可使得机组电负荷率降低至25%，由此获得十分可观的调峰收益（参照丹东金山应用项目）。

（5）华电包头发电分公司600MW热电机组吸收式热泵供热改造：应用后实现新增对外供热能力148MW，满足了新增供热面积300万m2的热负荷需求，回收余热量折算成标煤为一个采暖季节约标煤7.13万吨，节煤收益5561万元。效益十分明显。

本项目通过在20余家热电企业实施工程应用，实现年节煤总量达62.2万吨，按煤价780元/吨计算，节能收益总共达4.85亿元，经济效益显著。另外，本项目还充分挖掘了热电机组的电力调峰能力，调峰收益显著，以东北为例，仅一个采暖期，丹东金山热电厂可获调峰收益达9076万元。

本项目通过节约煤炭资源消耗，实现每年减少排放：155万吨CO2、9974吨NOX、9433吨SO2、12091吨粉尘，减排效益十分显著。同时有力提升了机组的对外供热能力，共新增供热面积达4600万m2，极大保障了民生采暖需求。并且通过热电机组的电力调峰挖掘，有力提升了电网中新能源电力的消纳比例，间接产生了良好的减排效益。

主要效益

直接经济效益

通过在20余家热电企业实施工程应用，实现年节煤总量达62.2万吨，按煤价780元/吨计算，节能收益总共达4.85亿元。另外，本项目还充分挖掘了热电机组的电力调峰能力，以东北为例，仅一个采暖期，丹东金山热电厂可获调峰收益达9076万元。

社会效益与间接经济效益

社会效益情况：

（1）推动行业进步与转型：项目推进了集中供热系统的“互联网+”智慧能源建设，利用互联网思维，改变“首站给定流量、换热站分摊”的传统调节方式，实现集中供热系统的供热方式由“以能量生产为导向”向“以负荷需求为导向”的转变，创新了集中供热系统的能量生产运营模式，推进城市供热产业升级。

（2）提升节能减排效益：将工程应用的整体节煤效果折算成减排效果，得出减排为每年减少：155万吨CO2、9974吨NOX、9433吨SO2、12091吨粉尘，减排效益显著。

（3）保障居民生活基础设施：本项目有力提升了机组供热能力，通过一系列措施共新增供热面积达4600万m2，极大保障了民生采暖需求。

（4）改善居民生活质量：通过智能供热系统，实现了企业对用户反馈信息的及时处理，提升了客服效率与服务质量；解决用户侧过量供热、冷热不均等问题，提升了居民采暖的舒适度。

（5）提升新能源消纳：通过挖掘热电机组的电力调峰，有力提升了电网中新能源电力的消纳比例，提高用电能的清洁效果，间接产生了良好的减排效益。

间接经济效益情况

（1）通过节煤产生的减排效果，间接节省大量的排污成本，根据排污费征收标准及计算方法等指标计算，每年共节省：碳交易成本6414万元，NOX排污成本651万元，SO2排污成本616万元。

（2）本项目不仅极大地减少环保设备设施的成本投入，还节省可观的环保设备运营成本，参照单位运营成本指标计算，每年共节省：脱硝运营成本5075万元、脱硫运营成本3056万元、除尘运营成本102万元。

三、技术要点

1、针对国内集中供热系统热源与热网间信息孤立的问题，从源网一体化的角度，提出了热电联产“热源-储热-热网”协同调节技术，建立了一种耦合热电机组、余热回收系统、蓄热系统、热网系统等一体化智能供热模型，制定了源网一体化经济性调控策略，实现了热源侧和用户侧负荷智能匹配的协同调节和高效节能供热。

2、针对当前换热站单一变量调节曲线引起调节粗放而致使过量供热严重的问题，提出了一种“一站一优化曲线”的智能调节方法，根据在线测量室外温度、太阳辐射、室外风速等参数，制定特定的智能调节曲线，高效调节各换热站的供热量，实现了热网和用户负荷的智能调控。

3、针对热电机组供热能力不足、电力调峰低下等问题，自主研发了低压缸不进汽做功及凝抽背工况间在线切换的新型凝抽背供热技术和首站疏水换热与吸收式热泵集成的余热回收梯级供热技术，形成了热电机组耦合吸收式热泵、新型凝抽背供热等技术的智能供热系统，实现热电机组的深度余热利用和热电解耦运行。

四、应用前景

依据“十三五”规划，“十三五”期间，3.5亿千瓦火电装机将改造为热电机组，至2020年，热电机组装机比重将增为40%。依据《热电联产管理办法》，力争实现北方大中型以上城市热电联产集中供热率达到60%以上，20万人口以上县城热电联产全覆盖。依据《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2020）》，要求大力发展清洁燃煤集中供暖等清洁供供热方式，到2021年，北方地区清洁取暖率达到70%，替代散烧煤1.5亿吨，供热系统能耗降至15 kg标煤/平方米以下、能耗指标下降30%以上。“十三五”期间，我刚刚提出了热电机组和常规煤电灵活性改造规模分别达到1.33亿千瓦和8600万千瓦左右。由此可见，热电联产集中供热在未来将会得到快速的发展，本项目技术成果具有着十分广阔的应用市场。

本项目在借鉴国外先进经验的基础上，结合国内基本情况，以当前社会进一步向前发展所面临的技术问题，进行自主开发，形成了热电联产“源-储-网”一体化协同智能供热技术体系，取得了重大技术创新，符合国家政策导向与市场发展需求。