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350MW超临界直接空冷机组点对点直供电解铝关键技术的研究与实践

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成果主要完成人

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项目概况

宁夏能源铝业宁东区域电解铝企业为宁东分公司,年产57万吨电解铝;自备发电企业为临河发电分公司,拥有3×35万千瓦超临界直接空冷机组,两个企业仅相距5公里。临河发电1号、2号机组2011年7月投入商运,作为电网统调的自备机组,所发电力以“自发自用,全上全下”方式接入宁夏电网。3号机组2016年4月投入商运,同年9月2日被电网调停,一直未能形成有效的发电能力。宁东铝业电解铝用电价格一直为市场价,未能享受到低成本的自备电价,难以与其他已形成产业链的电解铝企业竞争。因此,宁夏能源铝业提出了打通宁东铝电产业链,实现临河发电3号机组直连直供宁东铝业的思路。 针对350MW超临界直接空冷燃煤机组“点对点”直供电解铝系统自平衡能力差、频率不稳定、系统谐波超标、控制对象复杂等问题进行建模仿真分析,攻克了“点对点”模式下的控制技术难题,创新性地形成了在“点对点”供电模式下的整体解决方案。首次提出了“点对点”特殊供电方式下电液调节系统(DEH)新型控制策略,通过增加一次调频无差调节回路、模拟AGC信号生成及OPC逻辑优化等方式,确保了机组安全稳定运行。针对“点对点”特殊供电方式下并网瞬间无初负荷的特点,优化了DEH控制系统中的调门管理策略,提出了在汽轮机2000r/min到3000r/min冲转过程中,将高调门、中调门的开启比例由1:1平滑过渡到1:3的控制方式,解决了转速飞升的问题。提出了“点对点”特殊供电方式下整流机组最佳移相角组合运行方式,有效地抑制了谐波含量,保证了电气设备安全运行。 在安全措施、技术措施、组织措施完备的基础上,3号机组启动首先验证技术改造完全满足 “点对点”直供运行要求后正式投运。2017年3月投运至今整个系统安全稳定运行。2018年4月组织控制、电网方面的国内知名专家进行了科技成果鉴定,专家一致认为该项目的关键技术弥补了国内空白,实现了风、煤、水调节自动投入,谐波控制在合格范围内,整个“点对点”系统运行可靠。不仅对宁夏能源铝业具有重要意义,同样对其他的局域网电厂具有一定的指导和借鉴作用。相关关键技术为DCS系统控制厂、汽轮机厂及局域网运行的电厂/铝业积累了宝贵经验。 以此为契机,2018年3月宁夏能源铝业与宁夏电力公司签署了《关于电解铝供电模式及解决相关问题的框架协议》,明确了临河发电和青铝发电两个自备电厂供电模式和对应主体,释放出了自备电厂的最大发电产能;协商备用容量费按照最大需量的40%执行,大幅降低了青铝股份电解铝用电的备用容量费;青铝股份获得宁夏直接交易电量用户资质;铝电两侧运行人员操作技能、事故判断及应急处置能力得到了提高,岗位也得到了提升。 年收益近3个亿,大幅降低了生产成本,2017年宁夏能源铝业实现了控亏减亏、扭亏为盈,使企业重获新生,企业效益有了新的增长方式。