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突破“卡脖子”技术 自主可控TCS进入推广应用阶段
信息来源:  作者:  发布时间:2024-05-27 14:37:03 【字体大小: 】 『 返回
近日,国务院国资委发布《中央企业科技创新成果产品手册(2023年版)》,在“高端装备”领域,中国华电研制的自主可控重型燃气轮机控制系统(TCS)成功入选。目前,该套TCS已进入推广应用阶段。


  当前,我国在运的重型燃气轮机主要依赖进口,重型燃气轮机的控制系统与燃气轮机本体密切相关,是一项极其复杂、难度极高的控制技术,也一直由国外燃气轮机厂家提供,“卡脖子”现象突出。


  近年来,中国华电围绕国家重大战略需求,对重型燃气轮机的保护原理、控制策略、功能算法、控制系统软硬件设计以及涉网安全运行等方面进行了深入研究,成功研制出了自主可控的TCS,为打破国外技术垄断、夯实国家能源安全基础、实现“双碳”目标贡献了重要力量。


  TCS作为控制系统,决定着燃气轮机的性能和安全。长期以来,TCS的设计、组态、调试等相关核心工作一直由国外燃气轮机厂家提供,燃气发电领域的“卡脖子”现象突出。


  2020年以来,中国华电从防范重大技术装备“卡脖子”风险、保障国家能源安全和促进产业链健康发展的全局出发,在火电机组核心控制系统自主创新取得突破的基础上,组织开展了TCS攻关,成功研制出自主可控的TCS,多项技术填补了国内空白。


应用初见成效


  在研发团队夜以继日地攻关之下,中国华电TCS的自主创新和应用取得了实质性突破。


  2021年5月25日,国内首套自主可控TCS在华电龙游电厂E级重型燃气轮机成功投运。这标志着中国华电在国内率先完整掌握了重型燃气轮机控制系统的自主设计、生产、调试、改造等全过程关键技术,推动了我国重型燃气轮机控制系统的国产化发展。经中国电机工程学会专家鉴定,该套TCS燃烧运行状态诊断及调整等技术处于国际领先水平。


  在上述突破基础上,中国华电再接再厉,不断取得新突破。


  2022年3月11日,中国华电在江苏戚墅堰电厂成功投运国内首套F级重型燃气轮机TCS,实现了从E级到F级的新跨越。系统投运以来,运行情况优良,机组启动时间、启动成本、负荷稳态调节误差等多项重要指标优于原系统。


  2023年3月8日,被誉为“中国争气机”的国内首台全国产化50兆瓦F级重型燃气轮机(G50)在华电清远电厂正式投入商业运行。G50相较于进口机型,整体设计更为完善,控制功能更加全面,对控制系统的要求也相应更高。中国华电TCS为G50进行全工况性能匹配、燃烧调整及优化、热部件寿命评估等关键技术的工程验证提供全方位支持,助推国产重大装备实现了商业化应用


  2023年12月15日,适用于又一进口型号重型燃气轮机的TCS在华电戚墅堰电厂投运,中国华电再次取得该领域关键核心技术重大突破。


  “上述项目的成功投运,表明中国华电已具备控制国内外不同品牌、各类型重型燃气轮机的能力。”研发单位有关负责人说。


  TCS的自主创新和应用具有多方面的意义。首先是实现了控制系统软硬件平台国产化。中国华电自主可控TCS基于国产先进元器件和操作系统开发,在软硬件层面摆脱了进口依赖,避免了断供风险。


  其次是掌握了重型燃气轮机控制关键技术。中国华电对重型燃气轮机的热力学理论、控制策略、保护原理等内容进行了深入研究,成功突破了重型燃气轮机本体控制原理研究与逻辑设计、燃烧压力脉动监测与燃烧调整等关键技术,具备了对各类型重型燃气轮机进行安全、稳定、精准控制的能力。


  第三是具备了自主调试和运维能力。由于原装TCS核心模块层层加密,修改权限处处设限,系统调试和运维工作只能求助原TCS厂家,存在运维成本高、服务保障不够充分等问题。中国华电自主可控TCS对重型燃气轮机所有控制逻辑、控制回路均可开放权限,为后续开展自主维护提供了广阔空间。


再立新功


  创新过程中,中国华电在统筹谋划方面把关键核心技术攻关摆在了突出位置,并举全集团之力推动落实,所属企业加强协同,无条件支持,形成“上下一盘棋”的攻关合力。


  对此研发团队资深专家感受很深。“我们把TCS的研发梳理出了多项关键技术,每个点都很难,在研发过程中,我们由点到线到面,逐步串了起来,这就是一个群策群力的过程。”


  同时,中国华电开展有效激励,充分激发创新活力动力。研发单位用好“激励工具包”,优先考虑攻关有功人员评优评先,并给予专项奖励、股权激励、岗位分红,3名研发骨干被推荐并入选中国华电科技创新领军人才和青年领军人才,兑现岗位分红40余人,给予股权激励10余人。中国华电还通过开展联合攻关,广泛凝聚产业链合力。


  中国华电依托央企产业链优势,通过创新联合体,与中国电子所属公司开展联合创新,联合开发了多任务并行执行的高稳定性、高实时性过程控制站,满足更复杂应用场景下对性能和安全可信的需求。


  各方按照“持续优化、迭代升级”的工作思路,不断深化创新联合的合作。依托中国华电与中国电子共同成立的联合实验室,从最初的研发到最终的并网运行,始终保持高效合作,打破了产品属性壁垒,对过程中的问题共同集中解决,在同目标共奋斗的基础上,保质按时运行并网和顺利运行,并进行了专项鉴定。


  中国华电将进一步加快科技创新成果的应用和推广。“下一步,我们将把研究成果继续拓展到更多机型应用,尽快实现重型燃气轮机机组全覆盖及提供成套解决方案的目标。”研发单位负责人说。