CN108506056B - 一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统及其控制方法，通过在压缩空气储能电站系统中增加过负荷阀，在电网频率突降且超过频率死区时，将压缩空气储气罐中的压缩空气引至下一级膨胀机的入口，达到短时提高下级膨胀机入口压力，短时提高膨胀机系统功率输出的目的，使电网频率尽快恢复至额定频率，为维持电网稳定安全运行提供支撑。

Description

一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及压缩空气储能领域，尤其涉及一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统及其控制方法。
背景技术
压缩空气储能目前储能技术中较为先进的一种储能方式，其主要特点是在用电低谷时消耗电力储存能力，用电高峰时通过膨胀机做功带动发电机发电，具有储能规模大、存储周期长、对环境污染小等优点，被认为是最有发展前景的大规模电力储能技术之一。
压缩空气储能电站在发电阶段，电网处于用电高峰期，为给电网提供足够多的电能，同时为提高压缩空气储能电站的电—电转化效率，压缩空气储能电站进气门会全开，减少节流损失，因此压缩空气储能电站一般会维持当前压缩空气压力下的最大负荷运行，这种运行方式不能响应电网频率突降一次调频动作时增加负荷的要求，压缩空气储能电站不能在这种工况下为电网提供有效的支撑作用。如电网正常运行时与压缩空气储能电站同意区域内某一电源点突然甩负荷，电网频率将会降低而不能及时恢复，给电网造成一定的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明针对压缩空气储能电站在某压缩空气压力下的最大负荷运行时，不能响应电网频率突降一次调频动作时负荷增加或负荷减少的要求，不能在这种工况下为电网提供有效的支撑作用的问题。
本发明的技术方案是：
一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统，包括换热器和膨胀机，膨胀机之间传动轴连接，发电机和左起第一个膨胀机传动轴连接，换热器的冷侧出口连接蓄冷罐，蓄热罐连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口连接膨胀机入口，除右起第一个换热器外其它换热器的冷侧入口连接膨胀机出口，压缩空气储气罐连接关断阀，还包括过负荷阀，所述过负荷阀与所述关断阀连接，所述过负荷阀与右起第二个换热器的冷侧入口连接，调节阀与所述关断阀连接，所述调节阀连接右起第一个换热器的冷侧入口。
所述膨胀机之间的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接，发电机和左起第一个膨胀机的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接；
所述膨胀机的数量大于等于两个，所述换热器的数量等于所述膨胀机的数量；
所述过负荷阀为手动、电动、气动或液动操纵控制方式；
所述过负荷阀为调节阀类型，可以在任意开度运行和保持；
用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，包括以下过程：
正常运行阶段：电网频率稳定，压缩空气储能电站在工频方式下稳定运行，关断阀、调节阀全开，过负荷阀全关，压缩空气储能电站带全负荷运行，此种方式为压缩空气储能电站机组日常运行方式；
一次调频升负荷运行阶段：当电网频率fg＜50-fd时，fd为压缩空气储能电站设置的死区频率，此时关断阀、调节阀全开，过负荷阀逐渐开启，电网频率fg越低，过负荷阀开度lg越大，过负荷阀开度lg与电网频率fg的关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，此时过负荷阀逐渐关小，直至全关，即lg＝0；
一次调频作用下降负荷运行阶段：当电网频率fg＞50+fd时，此时关断阀全开，过负荷阀全关，即lg＝0，调节阀逐渐关闭，电网频率fg越高，调节阀开度lt越小，电网频率fg与调节阀的开度lt关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，调节阀逐渐开大，直至全开，即lt＝100。
本发明的有益效果是：通过本发明的实施，在电网一次调频动作时，压缩空气储能电站能及时响应电网一次调频负荷增加或负荷减少的要求，从而使得电网更加安全稳定运行。通过本发明的实施，实现压缩空气储能电站运行过程中响应电网一次调频的增减负荷的要求，使得电网更加安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图一；
图2为本发明装置的结构示意图二；
图中：1、关断阀，2、调节阀，3、过负荷阀。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
实施例1
参考图1，本发明一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统，包括换热器和膨胀机，膨胀机之间传动轴连接，发电机和左起第一个膨胀机传动轴连接，换热器的冷侧出口连接蓄冷罐，蓄热罐连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口连接膨胀机入口，除右起第一个换热器外其它换热器的冷侧入口连接膨胀机出口，压缩空气储气罐连接关断阀1，还包括过负荷阀3，所述过负荷阀3与所述关断阀1连接，所述过负荷阀3与右起第二个换热器的冷侧入口连接，调节阀2与所述关断阀1连接，所述调节阀2连接右起第一个换热器的冷侧入口。
所述膨胀机之间的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接，发电机和左起第一个膨胀机的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接；
所述膨胀机的数量等于两个，所述换热器的数量等于所述膨胀机的数量；
所述过负荷阀3为手动、电动、气动或液动操纵控制方式；
所述过负荷阀3为调节阀类型，可以在任意开度运行和保持；
用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，包括以下过程：
正常运行阶段：电网频率稳定，压缩空气储能电站在工频方式下稳定运行，关断阀1、调节阀2全开，过负荷阀3全关，压缩空气储能电站带全负荷运行，此种方式为压缩空气储能电站机组日常运行方式；
一次调频升负荷运行阶段：当电网频率fg＜50-fd时，fd为压缩空气储能电站设置的死区频率，此时关断阀1、调节阀2全开，过负荷阀3逐渐开启，电网频率fg越低，过负荷阀开度lg越大，过负荷阀3开度lg与电网频率fg的关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，此时过负荷阀3逐渐关小，直至全关，即lg＝0；
一次调频作用下降负荷运行阶段：当电网频率fg＞50+fd时，此时关断阀1全开，过负荷阀3全关，即lg＝0，调节阀2逐渐关闭，电网频率fg越高，调节阀2开度lt越小，电网频率fg与调节阀2的开度lt关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，调节阀2逐渐开大，直至全开，即lt＝100。
实施例2
参考图2，本发明一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统，包括换热器和膨胀机，膨胀机之间传动轴连接，发电机和左起第一个膨胀机传动轴连接，换热器的冷侧出口连接蓄冷罐，蓄热罐连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口连接膨胀机入口，除右起第一个换热器外其它换热器的冷侧入口连接膨胀机出口，压缩空气储气罐连接关断阀1，还包括过负荷阀3，所述过负荷阀3与所述关断阀1连接，所述过负荷阀3与右起第二个换热器的冷侧入口连接，调节阀2与所述关断阀1连接，所述调节阀2连接右起第一个换热器的冷侧入口。
所述膨胀机之间的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接，发电机和左起第一个膨胀机的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接；
所述膨胀机的数量等于三个，所述换热器的数量等于所述膨胀机的数量；
所述过负荷阀3为手动、电动、气动或液动操纵控制方式；
所述过负荷阀3为调节阀类型，可以在任意开度运行和保持；
用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，包括以下过程：
正常运行阶段：电网频率稳定，压缩空气储能电站在工频方式下稳定运行，关断阀1、调节阀2全开，过负荷阀3全关，压缩空气储能电站带全负荷运行，此种方式为压缩空气储能电站机组日常运行方式；
一次调频升负荷运行阶段：当电网频率fg＜50-fd时，fd为压缩空气储能电站设置的死区频率，此时关断阀1、调节阀2全开，过负荷阀3逐渐开启，电网频率fg越低，过负荷阀开度lg越大，过负荷阀3开度lg与电网频率fg的关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，此时过负荷阀3逐渐关小，直至全关，即lg＝0；
一次调频作用下降负荷运行阶段：当电网频率fg＞50+fd时，此时关断阀1全开，过负荷阀3全关，即lg＝0，调节阀2逐渐关闭，电网频率fg越高，调节阀2开度lt越小，电网频率fg与调节阀2的开度lt关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，调节阀2逐渐开大，直至全开，即lt＝100。

Claims (5)

1.一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，包括换热器和膨胀机，膨胀机之间传动轴连接，发电机和左起第一个膨胀机传动轴连接，换热器的冷侧出口连接蓄冷罐，蓄热罐连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口连接膨胀机入口，除右起第一个换热器外其它换热器的冷侧入口连接膨胀机出口，压缩空气储气罐连接关断阀(1)，其特征在于：还包括过负荷阀(3)，所述过负荷阀(3)与所述关断阀(1)连接，所述过负荷阀(3)与右起第二个换热器的冷侧入口连接，调节阀(2)与所述关断阀(1)连接，所述调节阀(2)连接右起第一个换热器的冷侧入口；所述控制方法包括以下过程：
正常运行阶段：电网频率稳定，压缩空气储能电站在工频方式下稳定运行，关断阀(1)、调节阀(2)全开，过负荷阀(3)全关，压缩空气储能电站带全负荷运行，此种方式为压缩空气储能电站机组日常运行方式；
一次调频升负荷运行阶段：当电网频率fg＜50-fd时，fd为压缩空气储能电站设置的死区频率，此时关断阀(1)、调节阀(2)全开，过负荷阀(3)逐渐开启，过负荷阀(3)的开度lg与电网频率fg的关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，此时过负荷阀(3)逐渐关小，直至全关，即lg＝0；
一次调频作用下降负荷运行阶段：当电网频率fg＞50+fd时，此时关断阀(1)全开，过负荷阀(3)全关，即lg＝0，调节阀(2)逐渐关闭，电网频率fg与调节阀(2)的开度lt关系如下：
当电网频率恢复正常后，即50-fd≤fg≤50+fd时，调节阀(2)逐渐开大，直至全开，即lt＝100。
2.根据权利要求1所述的一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，其特征在于：所述膨胀机之间的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接，发电机和左起第一个膨胀机的传动轴连接是同轴连接或非同轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，其特征在于：所述膨胀机的数量大于等于两个，所述换热器的数量等于所述膨胀机的数量。
4.根据权利要求1所述的一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，其特征在于：所述过负荷阀(3)为手动、电动、气动或液动操纵控制方式。
5.根据权利要求1所述的一种用于一次调频的压缩空气储能电站系统的控制方法，其特征在于：所述过负荷阀(3)为调节阀类型，可以在任意开度运行和保持。
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