CN101484665B - 电站设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电站设备(2，4)，具有多个与供电网(1)相连的电站部件，为这些电站部件分别配备一个调节装置，用于调节特定于部件的至供电网(1)的功率输出，利用该电站设备在电网孤岛化情况下相对频率波动的形成可实现特别高的运行稳定性。为此，根据本发明对于不同的控制技术上的反应时间构造至少两个调节装置。

Description

电站设备

技术领域

本发明涉及一种电站设备，具有多个与供电网相连的电站部件，为这些电站部件分别配备一个调整装置，用于调整特定于部件的至供电网的功率输出。

背景技术

电站设备、特别是燃气轮机设备、蒸汽发电设备或组合的设备例如GuD设备，在许多领域被用来产生电能。为此，电站设备通常包括多个为产生电能而设置的电站部件，例如燃气轮机或蒸汽轮机，其在能量一侧以合适的方式、例如经过由发电机和变压器组成的系统，与供电网相连。在此，供电网在正常情况下由多个耗电器和多个这样的电站设备形成，其中，每个电站设备或每个发电机组功率调节地将特定的额定或者标称功率馈入到供电网中。

在此，在正常运行或者在所谓的并网联合运行中，通常对所有的电站设备频率同步化，从而在整个供电网中可以保持共同的电网频率或额定频率。在这样的无故障的并网联合运行中对每个电站设备或每个发电机组进行瞬时负荷-功率-均衡到预定的额定频率水平例如为50Hz，其中在秒范围中借助于初级调节器进行负荷-功率-均衡，该初级调节器通常在频率偏差情况下正比于该频率偏差提供相应的初级调节功率。通过在单个电站设备或者发电机组中的合适的调节作用，由此可以在这样的供电网或者联合电网中通常一般地保持共同的电网频率。

但是，例如由于较大的电网干扰也会出现单个或少数几个电站设备或发电机组的所谓的孤岛化或单机运行。也就是，较大的电网干扰会导致相关电网运行参数(例如电网频率)或者电气设备负荷(例如电流负荷)的边界值破坏。然后，这样的边界值破坏会导致供电网的同步的并网联合运行分裂为总共多个相对彼此不同步运行的独立电网或部分电网或者也导致供电范围与并网联合运行的想要的分离。在这种情况下，产生所谓的独立电网，这些独立电网可以局部经过调节区域的一部分或也可以经过多个调节区域或多个调节块延伸。特别地这样的独立电网特征是，在这些独立电网中必须不依赖于其它电网环境或其余的联合电网来调节并且保持电网功率和电网频率，因为不再有至其它电网环境的相应的连接。

在电网中产生这样的独立电网情况下，由于对连接到供电网的耗电器的供电安全性和可靠性的原因通常要求，重要大小(例如大于100MW)的每个能量产生单元在当前功率消耗不大于在独立电网中现有的初级调节储备的前提条件下，必须能够调节电网频率并且保持稳定。此外，通过各个电站设备的这样的独立电网运行通常必须被保持超过数小时。因此，通常一般地考虑这样的要求来构造电站设备或发电机组，以便能够合适地总体耦合到供电网。

但是，在这样的电网孤岛化中的问题是，产生的独立电网的大小和控制技术上的特性或动态性原则上是不可预测的，特别是因为通常情况下(除了通过有针对地从整个供电网将单个设备或设备范围去耦合而形成受监控的和想要的独立电网的情况)例如电网干扰等在独立电网形成时的影响不能立即确定。由此原则上不可能将单个电站设备或发电机组的独特的调节特性(例如控制技术上的反应时间等)与形成的独立电网产生的特性相匹配。因此，特别是在相对较小的电网的形成或运行时导致激励出取决于耗电器及其时间常数的频率依赖性的频率波动，该频率波动会严重影响形成的独立电网的可靠运行和稳定性以及特别是其电网频率的稳定。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种上述类型的电站设备，利用该电站设备，相对于在电网孤岛化情况下产生这样的频率波动来说，可以实现特别高的运行稳定性。

按照本发明，上述技术问题是如下解决的：对于不同的控制技术上的反应时间构造至少两个配备给电站部件的用于调节特定于部件的至供电网的功率输出的调节装置。

在此，将“控制技术上的反应时间”特别理解为独特的时间常数，电站部件用该时间常数对需求的变化或者调节或控制作用作出反应。在此，在需求的时刻和提供或减小功率的时刻之间的反应特性是特别重要的。

在此，本发明从以下思路出发：为了特别高的运行可靠性，要持续抑制或衰减在独立电网运行时对运行稳定性来说被视为问题的频率波动。为此，要有针对性地排除那些会保持或者放大这样的频率波动的部分。特别是因为由于其不可预见性原则上不可能有针对地与形成的独立电网的频率特性相协调，所以至少要这样来构造电站设备及其电站部件，使得电站部件不会相加地和同步地对形成这样的频率波动起作用。这一点特别通过如下合适地构造电站部件可以实现：互相不同地来选择各个电站部件的独特的固有频率，使得互相由于构造而排除电站部件的同步化的和相互放大的份额。

以通常的方式电站设备或发电机组特别可以包括一个或多个燃气轮机和/或一个或多个蒸汽轮机作为电站部件。优选地这样构成这些部件，使得其控制技术上的反应时间互相不同。例如在具有两个或多个燃气轮机的这样的设备中优选地用不同的调谐相对彼此构造燃气轮机，从而其特定的控制技术上的响应或频率响应互相不同并且由此不会相互地放大。按照类似的方式例如对组合的燃气和蒸汽轮机设备或GuD设备，针对与燃气轮机设备不同的控制技术上的反应时间来构造蒸汽轮机，使得一方面通过蒸汽发电设备另一方面通过燃气轮机设备的控制技术上的系统响应也不会发生频率响应的交替的放大。

用本发明实现的优点特别是，通过设置的电站部件的不同的调节响应，明显减小在孤岛化时与独立电网谐振的可能性。由此在独立电网形成时，不期望的频率波动的交替放大和保持被维持为特别小。

附图说明

下面对照附图对本发明的实施例对作进一步说明。附图中：

图1示意性示出了联合电网的控制技术上的构造的框图，

图2示意性示出了GuD电站设备的控制技术上的构造的框图，以及

图3示意性示出了蒸汽发电设备的控制技术上的构造的框图。

相同的部件在所有附图中用相同的附图标记表示。

具体实施方式

如在图1的框图中可以看出的，供电网1由经过汇流排12合适地互相连接的多个电站设备2、4和多个能量消耗器6、8、10组成。此外，经过汇流排12还连接了经过仅示意性的其它电网14的多个其它没有详细示出的电站设备以及耗电器，从而形成相对宽分布的联合电网。在此，在实施例中设置GuD设备作为第一电站设备2以及蒸汽电站作为第二电站设备4。从控制技术上的角度，耗电器6通过由电网规定的额定负载表示，而耗电器8表示不依赖于频率的以及耗电器10表示依赖于频率的负载要求。

在正常运行中，所示部件与在其它电网14中包含的部件同步地工作并且连接在一起，从而总体上形成联合电网。电网频率的保持和由整个电网要求的功率的馈入，通过对电站设备2、4的特殊的和相应的控制和调节进行，其中，每个电站设备2、4配备有相应的调节单元16、18。

但是，在电网干扰情况下或由于对电网运行的有意影响会导致在图1中所示的部件与其余的电网14去耦合。这一点通过线20表示。在这样的情况下，部件与其余的电网14的同步的运行方式被取消并且产生所谓的独立运行，在该独立运行中关于电网频率、运行功率和/或功率储备的所有要求仅仅要通过在相应的部分电网22中存在的部件来提供。这一点在图1中通过画出的边框标出。

在图2以及图3中示出了电站设备2和电站设备4的控制技术上的结构。构造为GuD的电站设备2包括第一燃气轮机30、第二燃气轮机32和蒸汽轮机34。这些部件分别经过对应的分区变压器36、38、40与内部汇流排42相连并且通过该汇流排经过导线44与实际的电网汇流排相连。此外，每个燃气轮机30、32分别配备一个变压器46、48用于满足自用电量。

被构造为蒸汽发电设备的电站设备4包括蒸汽轮机50，其经过分区变压器52与汇流排42相连。此外，蒸汽轮机50还配备有变压器54用于其自用电量。

电站设备2、4被构造为即使在出现孤岛化的情况下也具有特别高的可靠性和运行的稳定性。在此，为了能够特别合适地衰减和最小化谐振效应的出现和频率波动的形成，针对各个不同的控制技术上的反应时间来构造电站设备2、4的电站部件，特别是燃气轮机30、32和蒸汽轮机34、50连同其配备的调节单元。由此保证了，由于不同的反应时间不会导致各个电站部件对出现的负载要求等发生同步的响应，而是产生分别不同的系统响应。由此，系统关于各个部件的总的调节方面的特性被去耦合，从而可以特别有针对地采用合适的衰减措施等。

Claims (4)

1.一种电站设备(2，4)，具有多个与供电网(1)相连的电站部件，为这些电站部件分别配备一个调节装置，用于调节特定于部件的至所述供电网(1)的功率输出，其特征在于，对于不同的控制技术上的反应时间如下构造至少两个调节装置：使得互相由于构造而排除电站部件对电网频率波动的同步化的和相互放大的份额，从而可以实现独立电网运行中的高的运行稳定性。

2.根据权利要求1所述的电站设备(2，4)，其电站部件至少包括一个燃气轮机(30，32)。

3.根据权利要求1或2所述的电站设备(2，4)，其电站部件至少包括一个蒸汽轮机(34，50)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电站设备(2，4)，其电站部件至少包括一个燃气轮机和至少一个蒸汽轮机。

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