CN109931117B - 一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统，包括电厂集控调峰调频控制模块，获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；旁路喷水减温减压装置，根据电厂集控调峰调频控制模块下达机组增减负荷操作指令，通过旁路调节阀开度调节机组负荷；外部调峰调频设备，根据电厂集控调峰调频控制模块下达机组增减负荷操作指令，通过调节外部调峰调频设备的耗电功率调节机组负荷，实现电厂调峰调频。此系统不但可增强锅炉本身的减负荷能力，可以使得机组一年四季可以随时进行深度调峰调频操作，从而极大地增加火电机组的灵活性，广泛适用于热电联产机组或纯凝机组。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域，特别涉及一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统。
背景技术
众所周知电能是不能被储存的，因此用户需要多少电量，电厂就需要同步发出多少电量，这样才不会造成能源的浪费。但是通常在电力系统中各个电厂的需求电负荷是在不断发生变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，就需要发电部门相应改变发电机的发电量以适应用电负荷的变化，这就叫做调峰调频。
在中国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽水蓄能等可调峰调频电源稀缺，电网调峰调频与火电机组灵活性之间矛盾突出，电网消纳风电、光电、水电及核电等新能源的能力不足，弃风、弃光、弃水和弃核现象严重。
现有技术中热电联产机组包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、除氧器、电网，“以热定电”方式运行，冬季由于热电耦合造成供热机组调峰调频能力仅为10％左右。随着能源局在2016年开展的22个火电灵活性示范项目的实施，未来冬季调峰调频可以得到一定程度的缓解。但是在夏季除了机组降负荷或停机之外如何调峰调频，特别是增加夏季调峰调频的同时保证火电厂的经济性，是摆在众多火电厂面前的一个难题。
发明内容
本发明通过电厂集控调峰调频控制模块获取当前电网对电厂的需求负荷数据，并与电厂的实时发电量进行比对，基于比对结果对旁路喷水减温减压装置或/和外部调峰调频设备下达增减负荷指令，达到不通过机组降负荷(机组内的汽轮机等设备)或停机即可实现电厂的调峰调频，并且机组调峰调频幅度大。利用本发明的系统可以最低成本地实现机组深度调峰调频，而且可以达到任意时间进行电力调峰调频的效果。
为达到本发明的所述的目的，采用以下技术方案：
一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统，所述系统包括：
电厂集控调峰调频控制模块，用于获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；
旁路喷水减温减压装置，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于根据电厂集控调峰调频控制模块下达机组增减负荷操作指令，通过调节旁路调节阀开度调节机组负荷；
外部调峰调频设备，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于根据电厂集控调峰调频控制模块下达机组增减负荷操作指令，通过调节外部调峰调频设备的耗电功率调节机组负荷，实现电厂调峰调频。
进一步，在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷指令时，通过调节旁路喷水减温减压装置或外部调峰调频设备调整机组负荷，来达到机组增减负荷的目的。
根据本发明的一些实施例，在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷指令时，通过调节旁路喷水减温减压装置和调节外部调峰调频设备调整机组负荷，来达到机组增减负荷的目的。
根据本发明的一些实施例，根据电网对电厂响应调峰调频时间、幅度、深度的要求，在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷指令时，首先调节外部调峰调频设备，再调节旁路喷水减温减压装置；或者首先调节旁路喷水减温减压装置，再投入外部调峰调频设备，达到调峰调频的目的。
进一步，所述的旁路喷水减温减压装置还包括高压调峰调频旁路或/和低压调峰调频旁路；高压调峰调频旁路，通过2号旁路调节阀直接连接再热热段管路，或再经过喷水减温减压器后连接再热冷段；低压调峰调频旁路，通过4号旁路调节阀和喷水减温减压器连接中压缸进汽管路和凝汽器，或者连接中压缸进汽管路和除氧器。
进一步，所述的外部调峰调频设备包括蓄电池、电锅炉、电蓄热锅炉、电压缩热泵、电压缩制冷机组、电解制氢槽或蓄电储能设施中的任意一种或几种组合。
进一步，所述电锅炉为固体蓄热电锅炉、电极锅炉、电加热管锅炉、高温导热油电锅炉、相变材料电蓄热锅炉、电磁锅炉中的任意一种或多种组合。
进一步，所述的电锅炉生产的热水或蒸汽，用于供热管网进行供热，或是用于电厂热力系统进行热量回收，或者供工业蒸汽使用。
所述电解制氢槽为碱性水溶液电解槽、固体聚合物电解制氢槽或高温固体氧化物电解槽中的任意一种。
本发明的调峰调频系统，通过电厂集控调峰调频控制模块获取当前电网对电厂的需求负荷数据，并与电厂的实时发电量进行比对，基于比对结果对旁路喷水减温减压装置或/和外部调峰调频设备下达增减负荷指令，达到不通过机组降负荷(机组内的汽轮机等设备)或停机即可实现电厂的调峰调频，并且机组调峰调频幅度大。使得整个机组在满足厂用电和外部电锅炉供电的前提下，对外上网电量为零，做到最大深度调峰调频幅度。此系统不但可增强锅炉本身的减负荷能力，而且利用旁路喷水减温减压装置和外部调峰调频设备，可以使得机组一年四季可以随时进行深度调峰调频操作，从而极大地增加火电机组的灵活性，广泛适用于热电联产机组或纯凝机组。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的一种电厂集控调峰调频控制模块的结构示意图；
图3是本发明第一实施例提供的一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统的调峰调频方法的流程图；
图4是本发明第二实施例提供的一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统的结构示意图；
图5是本发明第三实施例提供的一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统的结构示意图；
图6是本发明第四实施例提供的一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统的结构示意图；
附图标记：
1为锅炉、2为汽轮机、3为发电机、4为电网、5为凝汽器、6为除氧器、7为外部调峰调频设备、8为电厂热力系统、9为蓄热罐或供热管网输出、10为氢能输出与储存、11为冷水输出与储存、12为电能储存上网、13为电厂集控调峰调频控制模块、14为旁路喷水减温减压装置、15为喷水减温减压器、131为获取模块、132为判断模块、133为控制模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例一
如图1所示，一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统，所述系统包括：
电厂集控调峰调频控制模块13，用于获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；
旁路喷水减温减压装置14，与电厂集控调峰调频控制模块13连接，用于根据电厂集控调峰调频控制模块13下达机组增减负荷操作指令，通过调节旁路调节阀开度调节机组负荷；
外部调峰调频设备7，与电厂集控调峰调频控制模块13连接，用于根据电厂集控调峰调频控制模块13下达机组增减负荷操作指令，通过调节外部调峰调频设备的耗电功率调节机组负荷，实现电厂调峰调频。
其中，如图2所示，所述的电厂集控调峰调频控制模块13包括
获取模块131，用于获取电网的当前需求负荷；
判断模块132，用于将当前电网对电厂的需求电负荷数据与电厂的实时发电量进行比对，判断需要机组增减负荷；
控制模块133，根据所述判断模块的判定结果调节旁路喷水减温减压装置14和/或外部调峰调频7设备。
具体的，在电厂集控调峰调频控制模块13下达增减负荷指令时，通过调节旁路喷水减温减压装置和/或外部调峰调频设备调整机组负荷，来达到机组增减负荷的目的。
如图3所示，一种机组旁路结合外部调峰调频设备系统的调峰调频的方法包括：
步骤S101：电厂集控调峰调频模块13获取当前电网对电厂的需求负荷数据；
步骤S102：电厂集控调峰调频模块13将当前电网对电厂的需求负荷数据与电厂的实时发电量进行比对；
步骤S103：判断电厂是否需要减少发电负荷；如果是，则执行步骤S104，如果否，则执行步骤S105；
步骤S104：通过调大旁路调节阀，增加机组旁路流量；增加电锅炉、电热泵、电解槽外部调峰调频设备7耗电设施的耗电量；对外部调峰调频设备7中的蓄电池进行充电；
步骤S105：通过调小旁路调节阀，减少机组旁路流量；减少电锅炉、电热泵、电解槽外部调峰调频设置7的耗电量；对外部调峰调频设备7中的蓄电池对外放电。
具体的，以减负荷为例，在电网用电量较低时，需要机组进行减负荷调整。在电厂集控调峰调频控制模块13下达减负荷指令时，通过调节旁路喷水减温减压装置14和外部调峰调频设备7两者结合深入调峰调频，调峰调频的深度更广。其中，所述的调节旁路喷水减温减压装置14和外部调峰调频设备7的投入没有先后顺序。根据电网对电厂响应调峰调频时间、幅度、深度的要求，在电厂集控调峰调频控制模块下达减负荷指令时，首先增加电锅炉、电热泵、电解槽等外部调峰调频设备7的耗电设施的耗电量或者对外部调峰调频设备7中的蓄电池进行充电，将机组发电量供给外部调峰调频设备使机组负荷降低到M，再通过调大旁路调节阀，增加机组旁路流量；或者首先通过调大旁路调节阀，增加机组旁路流量，使机组负荷降低到N，再增加电锅炉、电热泵、电解槽等外部调峰调频设备7的耗电设施的耗电量或者对外部调峰调频设备7中的蓄电池进行充电，达到调峰调频的目的。
其中预设值M、N根据实际需要进行设定，例如可以取机组负荷的30％-60％,上述数值仅列举一定的范围，但本发明不限于上述范围。
类似的，在电厂需要进行增负荷时，在电厂集控调峰调频控制模块13下达增负荷指令时，通过调节旁路喷水减温减压装置14和外部调峰调频设备7两者结合深入调峰调频。
具体的，其中，所述的旁路喷水减温减压装置14包括再热热段以及再热冷锻，所述的旁路喷水减温减压装置14还包括高压调峰调频旁路(2号调峰调频旁路)和低压调峰调频旁路(4号调峰调频旁路)中至少一种；其中，
高压调峰调频旁路(2号调峰调频旁路)通过2号旁路调节阀直接连接再热热段管路，或再经过喷水减温减压器后连接再热冷段，也可以将高压调峰调频旁路的经过减温减压的蒸汽送入热网加热器对外供热；
低压调峰调频旁路(4号调峰调频旁路)通过4号旁路调节阀和喷水减温减压器连接中压缸进汽管路和凝汽器，或者连接中压缸进汽管路和除氧器；也可以将低压调峰调频旁路的蒸汽送入热网加热器对外供热。
需要说明的是，在旁路喷水减温减压装置响应电厂调峰调频指令时，可以通过单一调节高压调峰调频旁路中的调节阀，或者单一调节低压调峰调频旁路中的调节阀，或者两者结合。
进一步，所述的外部调峰调频设备包括蓄电池、电锅炉、电蓄热锅炉、电压缩热泵、电压缩制冷机组、电解制氢槽或蓄电储能设施中的任意一种或几种组合。
所述的电蓄热锅炉为固体蓄热电锅炉、电极锅炉和蓄热设施、电加热管锅炉和蓄热设施、高温导热油蓄热电锅炉、相变材料电蓄热锅炉中的任意一种或多种组合。
本实施例中，所述电解制氢槽可以是碱性水溶液电解槽、固体聚合物电解制氢槽或高温固体氧化物电解槽中的任意一种，进而进行氢能的输出与储存10。
本实施例中，所述电压缩热泵可以是电厂循环水余热利用的电压缩热泵，也可以是空气源的电压缩热泵，还可以是河水源或江水源电压缩热泵，可以用于冷水输出储存11。
本实施例中，所述的电蓄热锅炉或电压缩热泵生产的热水或蒸汽，既可以用于蓄热罐或供热管网9进行供热，也可以用于电厂热力系统8进行热量回收，如果蒸汽参数负荷工业蒸汽要求，也可以用于对外供工业蒸汽。
具体的，电厂集控调峰调频控制模块13控制所述的电锅炉设备始终投运在一个中间耗电负荷值，当电网要求电厂减小上网发电负荷时，电厂集控调峰调频控制模块控制所述的电锅炉设施增加耗电负荷值；当电网要求电厂增加上网发电负荷时，电厂集控调峰调频控制模块控制所述电锅炉设施减小耗电负荷值，以满足增减负荷的双向调峰调频需求。
本发明的调峰调频系统，通过电厂集控调峰调频控制模块获取当前电网对电厂的需求负荷数据，并与电厂的实时发电量进行比对，基于比对结果对旁路喷水减温减压装置或/和外部调峰调频设备下达增减负荷指令，达到不通过机组降负荷(机组内的汽轮机等设备)或停机即可实现电厂的调峰调频，并且机组调峰调频幅度大。使得整个机组在满足电厂用电和外部电锅炉等设备供电的前提下，对外上网电量为零，做到最大深度调峰调频幅度。此系统不但可增强锅炉本身的减负荷能力，而且利用旁路喷水减温减压装置14和外部调峰调频设备，可以使得机组一年四季可以随时进行深度调峰调频操作，从而极大地增加火电机组的灵活性，广泛适用于热电联产机组或纯凝机组。
实施例二
与实施例一不同的是，如图4所示，在电厂调峰调频幅度较小的情况下，电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷指令时，仅通过旁路喷水减温减压装置14进行调节。
实施例三
与实施例一不同的是，如图5所示，在电厂调峰调频幅度较小的情况下，电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷指令时，仅通过外部调峰调频设备7进行调节。
实施例四
如图6所示，与实施例二基本系统构成完全相同，不同点在于,所述的旁路喷水减温减压装置14不仅包括为随时满足电厂调峰调频需求而投入的新增的高压调峰调频旁路(2号调峰调频旁路)或/和低压调峰调频旁路(4号调峰调频旁路)；也可以包括现有高压旁路喷水减温减压管路(I级旁路)和低压旁路喷水减温减压管路(II级旁路)；
其中，高压旁路喷水减温减压管路(I级旁路)通过1号旁路调节阀和喷水减温减压器15连接主蒸汽管道和再热冷段管道，低压旁路喷水减温减压管路(II级旁路)通过3号旁路调节阀和喷水减温减压器15连接高压缸进汽管路和凝汽器；
高压调峰调频旁路(2号调峰调频旁路)通过2号旁路调节阀直接连接再热热段管路，或再经过喷水减温减压器15后连接再热冷段，也可以将高压调峰调频旁路的经过减温减压的蒸汽送入热网加热器对外供热；
低压调峰调频旁路(4号调峰调频旁路)通过4号旁路调节阀和喷水减温减压器15连接中压缸进汽管路、凝汽器以及除氧器；也可以将低压调峰调频旁路的蒸汽送入热网加热器对外供热。
需要说明的时，在旁路喷水减温减压装置14响应电厂调峰调频指令时，可以通过调节高压旁路喷水减温减压管路中的调节阀，低压旁路喷水减温减压管路中的调节阀，高压调峰调频旁路中的调节阀、低压调峰调频旁路中的调节阀司者中任一种或者结合，来调节机组负荷。
通过多个旁路喷水减温减压装置14中多个调节阀以及喷水减温减压器15的不同位置的设置以及配合使用，实现电网的深度调峰调频。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1.一种机组旁路结合外部调峰调频设备的系统，其特征在于，所述系统包括：
电厂集控调峰调频控制模块，用于获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；
旁路喷水减温减压装置，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于根据电厂集控调峰调频控制模块下达机组增减负荷操作指令，通过调节旁路调节阀开度调节机组负荷；
所述的旁路喷水减温减压装置包括高压调峰调频旁路或/和低压调峰调频旁路；所述高压调峰调频旁路，通过2号旁路调节阀直接连接再热热段管路，或再经过喷水减温减压器后连接再热冷段；所述低压调峰调频旁路，通过4号旁路调节阀和喷水减温减压器连接中压缸进汽管路和凝汽器，或者连接中压缸进汽管路和除氧器；
以及外部调峰调频设备，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于根据电厂集控调峰调频控制模块下达机组增减负荷操作指令，通过调节外部调峰调频设备的耗电功率调节机组负荷，实现电厂调峰调频；
在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷指令时，通过调节旁路喷水减温减压装置和外部调峰调频设备调整机组负荷，来达到机组增减负荷的目的。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：根据电网对电厂响应调峰调频时间、幅度、深度的要求，在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷指令时，首先调节外部调峰调频设备，再调节旁路喷水减温减压装置；或者首先调节旁路喷水减温减压装置，再投入外部调峰调频设备，达到调峰调频的目的。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的外部调峰调频设备包括蓄电池、电锅炉、电蓄热锅炉、电压缩热泵、电压缩制冷机组、电解制氢槽或蓄电储能设施中的任意一种或几种组合。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述电锅炉为固体蓄热电锅炉、电极锅炉、电加热管锅炉、高温导热油电锅炉、相变材料电蓄热锅炉、电磁锅炉中的任意一种或多种组合。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的电锅炉生产的热水或蒸汽，用于供热管网进行供热，或是用于电厂热力系统进行热量回收，或者供工业蒸汽使用。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述电解制氢槽为碱性水溶液电解槽、固体聚合物电解制氢槽或高温固体氧化物电解槽中的任意一种。
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