CN109681278A - 一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组及运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机组，特别是一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，属于汽轮机发电装置技术领域包括太阳能光热汽轮机以及连接太阳能光热汽轮机的具有调相功能的同步发电机；所述太阳能光热汽轮机包括集热场、蒸汽发生装置、汽轮机以及连接汽轮机的冷凝器；该汽轮发电机组采用这种发电‑调相运行模式，既可保证机组原有的发电功能，又能使机组在需停机或空负荷暖机运行时，维持机组空载运行，避免频繁启停并能为电网继续输送无功功率。

Description

一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组及运行方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机组，特别是一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，属于汽轮机发电装置技术领域。
背景技术
我国能源资源与负荷呈逆向分布，传统能源与新能源多分布于西部，电力能源使用多在东部，有效的解决途径是采用高电压等级直流进行大容量输电以满足东西部能源产需平衡。由于特高压直流输电在正常工况下直流换流站与系统无功交换为零，直流本身不向电网系统提供动态无功，随着特高压直流输电比例大幅增加，电网的无功功率比例下降，电网稳定性问题愈显突出。另外，特高压直流送端多建设在风电、光伏等大规模新能源集中开发的边远地区，网架薄弱、短路容量不足，直流故障严重情况下容易导致新能源大面积脱网。为满足电网稳定，电网必须装备大量的无功补偿设备用来提供无功功率。目前用于无功补偿的设备有调相机和基于电力电子技术的无功补偿装置，为运用这些设备需建立专门的变流站。
太阳能光热发电在国内开始大规模发展，并且随着新能源政策的出台，其开发规模将进一步增加。现代大规模太阳能光热发电电站均采用储热设备以便尽可能多发电并减少机组待机时间，但因成本造价原因，机组仍需每天启停，在夜间储热耗尽时，机组需停机或空负荷暖机运行。太阳能光热发电投资成本高、对关键发电设备-汽轮机的响应速度、运行寿命均大大高于传统火力发电设备。
目前汽轮机领域中，提出了太阳能光热汽轮机组的设计，并得到应用，例如专利申请号为201721588231.4的“一种太阳能光热发电用50MW等级汽轮机”提供了一种太阳能光热汽轮机组，而在实际应用中，对于太阳能光热汽轮机组设计仍需每天启停，在夜间储热耗尽时，机组需停机或空负荷暖机运行。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组及运行方法，根据需要运行于发电模式或调相模式，为电网提供无功支撑的同时，也能减少光热发电机频繁启停从而提高机组寿命。
本发明采用的技术方案如下：
一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，包括太阳能光热汽轮机以及连接太阳能光热汽轮机的具有调相功能的同步发电机；
所述太阳能光热汽轮机包括集热场、蒸汽发生装置、汽轮机以及连接汽轮机的冷凝器；
该集热场将太阳光转换为热能并用于蒸汽发生器加热液体产生蒸汽，该蒸汽方发生器将蒸汽送入汽轮机驱动汽轮机转动并用于发电。
本发明的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组通过将太阳能光热汽轮机与具备调相功能的发电机进行连接，主要目的是将太阳能光热汽轮机组充分利用起来，使该机组在不发电的状态下从电网输入少量有功功率，使发电机向电网输送无功功率，充分利用汽轮机组。
进一步的，该集热场为塔式集热场或熔盐集热场或槽式集热场。
进一步的，该太阳能光热汽轮机与同步发电机之间还设置有同步离合器，通过同步离合器控制太阳能光热汽轮机和同步发电机的连接/断开。借助该同步离合器能够有效的保证
进一步的，该冷凝器将汽轮机与蒸汽发生装置串联连通以使液体循环使用。
一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组的运行方法，包括以下步骤：
a、将汽轮机连接蒸汽发生装置使蒸汽进入到汽轮机驱动汽轮机转动，并使该汽轮机连接同步发电机实现发电，其中，同步发电机为具备调相功能的同步发电机；
b、该蒸汽发生器连接有集热场，该集热装置为光热集热场，以实现采用太阳能对蒸汽发生装置提供热量并加热液体产生蒸汽；
c、当具备提供太阳能条件的情况下，调整具备调相功能的同步发电机为发电模式，并通过汽轮机的转动驱动同步发电机进行发电，为电网输送有功功率；
d、当不具备提供太阳能条件的情况下调整具备调相功能的同步发电机为调相模式，从电网输入少量有功功率，使同步发电机向电网输送无功功率。
进一步的，所述步骤a中，所述汽轮机与同步发电机之间还连接有同步离合器以使机组处于调相运行时，通过控制自同步离合器可使汽轮机与同步发电机脱开。
进一步的，所述汽轮机出于调相功能时，过控制自同步离合器可使汽轮机与同步发电机脱开，该汽轮机通过盘车进行空转。
进一步的，所述汽轮机连接有冷凝器，该冷凝器连通蒸汽发生装置以使液体能够循环使用。
进一步的，所述集热场为塔式集热场或熔盐集热场或槽式集热场。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、该汽轮发电机组采用这种发电-调相运行模式，既可保证机组原有的发电功能，又能使机组在需停机或空负荷暖机运行时，维持机组空载运行，避免频繁启停并能为电网继续输送无功功率；
2、该机组既可作发电机设备使用也可作调相设备使用，减少了不必要的重复投资，节约了社会资源；
3、该机组可用于新能源集中的光热、光伏能源区域，提高设备所在地电网的稳定性；
4、该机组可用于发电机解列时控制自同步离合器保证汽轮机仍可继续运行。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中标记：1为太阳能光热汽轮机，2为同步离合器，3为同步发电机。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，如图1所示，包括太阳能光热汽轮机1以及连接太阳能光热汽轮机的具有调相功能的同步发电机3；
所述太阳能光热汽轮机1包括集热场、蒸汽发生装置、汽轮机以及连接汽轮机的冷凝器；
该集热场将太阳光转换为热能并用于蒸汽发生器加热液体产生蒸汽，该蒸汽方发生器将蒸汽送入汽轮机驱动汽轮机转动并用于发电。
本发明的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组通过将太阳能光热汽轮机与具备调相功能的发电机进行连接，主要目的是将太阳能光热汽轮机组充分利用起来，使该机组在不发电的状态下从电网输入少量有功功率，使发电机向电网输送无功功率，充分利用汽轮机组。
在作为目前太阳能光热汽轮机组中，根据太阳能光热汽轮机组的应用环境不同，以及太阳光照的不同，在具体的实施方式中，该集热场为塔式集热场或熔盐集热场或槽式集热场。
当然，出于对汽轮机叶片的使用寿命考虑，尤其是同步发电机出于调相模式的状态下，而作为太阳能光热汽轮机组的成本造价较高，为了进一步的保证汽轮机的使用寿命，在其中一具体实施方式中，该太阳能光热汽轮机1与同步发电机3之间还设置有同步离合器2，通过同步离合器控制太阳能光热汽轮机1和同步发电机3的连接/断开。通过该方式的设计能够使汽轮机与同步发电机组独立运行，汽轮机可保持盘车的驱动转动，同步发电机作为调相使用，充分的利用太阳能光热汽轮机组资源。
作为蒸汽驱动，为了节省水资源，在另一具体实施方式中，该冷凝器将汽轮机与蒸汽发生装置串联连通以使液体循环使用。通过该方式能够有效的将液体充分利用，当然，本实施例中，所涉及到的液体均为水。
一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组的运行方法，包括以下步骤：
a、将汽轮机连接蒸汽发生装置使蒸汽进入到汽轮机驱动汽轮机转动，并使该汽轮机连接同步发电机实现发电，其中，同步发电机为具备调相功能的同步发电机；
b、该蒸汽发生器连接有集热场，该集热装置为光热集热场，以实现采用太阳能对蒸汽发生装置提供热量并加热液体产生蒸汽；
c、当具备提供太阳能条件的情况下，调整具备调相功能的同步发电机为发电模式，并通过汽轮机的转动驱动同步发电机进行发电，为电网输送有功功率；
d、当不具备提供太阳能条件的情况下调整具备调相功能的同步发电机为调相模式，从电网输入少量有功功率，使同步发电机向电网输送无功功率。
基于具体的结构设计，充分的利用太阳能光热汽轮机组，在另一具体实施方式中，所述步骤a中，所述汽轮机与同步发电机之间还连接有同步离合器以使机组处于调相运行时，通过控制自同步离合器可使汽轮机与同步发电机脱开。
基于上述的具体操作中，作为更加具体的，所述汽轮机出于调相功能时，过控制自同步离合器可使汽轮机与同步发电机脱开，该汽轮机通过盘车进行空转。主要目的是为了汽轮机暖机运转。
为了保证液体（水）的充分利用，具体的应用中，所述汽轮机连接有冷凝器，该冷凝器连通蒸汽发生装置以使液体能够循环使用。
本操作中，所述集热场为塔式集热场或熔盐集热场或槽式集热场。
上述的具体的实施方式中，同步离合器以及具备调相功能的同步发电机均为本领域常规结构，而在太阳能光热汽轮机组设计中，目前针对该技术问题进行处理，为了解决太阳能光热汽轮机组的应用以及在成一定规模的情况，该设计方式能够有效的保证太阳能光热汽轮机组的使用寿命，充分解决了目前太阳能光热汽轮机组在此块领域当中的空白。
综上所述，该汽轮发电机组采用这种发电-调相运行模式，既可保证机组原有的发电功能，又能使机组在需停机或空负荷暖机运行时，维持机组空载运行，避免频繁启停并能为电网继续输送无功功率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，其特征在于：包括太阳能光热汽轮机（1）以及连接太阳能光热汽轮机的具有调相功能的同步发电机（3）；
所述太阳能光热汽轮机（1）包括集热场、蒸汽发生装置、汽轮机以及连接汽轮机的冷凝器；
该集热场将太阳光转换为热能并用于蒸汽发生器加热液体产生蒸汽，该蒸汽方发生器将蒸汽送入汽轮机驱动汽轮机转动并用于发电。
2.如权利要求1所述的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，其特征在于：该集热场为塔式集热场或熔盐集热场或槽式集热场。
3.如权利要求1所述的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，其特征在于：该太阳能光热汽轮机（1）与同步发电机（3）之间还设置有同步离合器（2），通过同步离合器控制太阳能光热汽轮机（1）和同步发电机（3）的连接/断开。
4.如权利要求1所述的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组，其特征在于：该冷凝器将汽轮机与蒸汽发生装置串联连通以使液体循环使用。
5.一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将汽轮机连接蒸汽发生装置使蒸汽进入到汽轮机驱动汽轮机转动，并使该汽轮机连接同步发电机实现发电，其中，同步发电机为具备调相功能的同步发电机；
b、该蒸汽发生器连接有集热场，该集热装置为光热集热场，以实现采用太阳能对蒸汽发生装置提供热量并加热液体产生蒸汽；
c、当具备提供太阳能条件的情况下，调整具备调相功能的同步发电机为发电模式，并通过汽轮机的转动驱动同步发电机进行发电，为电网输送有功功率；
d、当不具备提供太阳能条件的情况下调整具备调相功能的同步发电机为调相模式，从电网输入少量有功功率，使同步发电机向电网输送无功功率。
6.如权利要求5所述的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组的运行方法，其特征在于：所述步骤a中，所述汽轮机与同步发电机之间还连接有同步离合器以使机组处于调相运行时，通过控制自同步离合器可使汽轮机与同步发电机脱开。
7.如权利要求6所述的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组的运行方法，其特征在于：所述汽轮机出于调相功能时，过控制自同步离合器可使汽轮机与同步发电机脱开，该汽轮机通过盘车进行空转。
8.如权利要求5所述的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组的运行方法，其特征在于：所述汽轮机连接有冷凝器，该冷凝器连通蒸汽发生装置以使液体能够循环使用。
9.如权利要求5所述的一种具备调相功能的太阳能光热汽轮机组的运行方法，其特征在于：所述集热场为塔式集热场或熔盐集热场或槽式集热场。
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