CN113090539A - 一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,包括空冷岛、电动给水泵、电网等。本发明是增设电动给水泵驱动小汽轮机,并把给水泵的驱动电机改为双馈电机,小汽轮机参与电网一次调频。小机进汽调门始终全开,小汽轮机首先满足给水泵驱动功耗需求,其次由双馈发电机输送工频电能至电网参与一次调频,最后输送至厂用电网供给厂用电用户。当小汽轮机难以完全胜任电网一次调频,此时汽轮机辅助参与一次调频。通过基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统实施,可以由小汽轮机参与电网一次调频,增加了空冷机组一次调频的手段,有效缓解了空冷机组经济运行和一次调频能力之间的矛盾,提高空冷机组运行的安全性和经济性。
Description
技术领域
本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域,具体涉及一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统。
背景技术
随着经济社会的发展,用电峰谷差不断加大,且特高压输电、可再生能源系统等外部电源的接入给局部电网带了较大的负荷波动,加之源侧本身的负荷抗干扰能力较差,使得整个电网具有较大的频率不稳定性。这给我国从当年以煤电为主的能源结构,顺利过渡到以可再生能源为主、传统能源为辅的能源结构带来了巨大的挑战。开发汽轮机测蓄能,提高火电机组运行灵活性运行成为火电机组发展的必由之路。灵活性运行研究主要包括两个方向,机组深度调峰和快速负荷响应。一次调频指电网的频率偏离额定值时,电网中机组的控制系统就自动的控制机组有功功率的增减,限制电网频率变化,使电网频率维持稳定的自动控制过程。一次调频是控制系统的自发性动作,自动调节汽轮机主汽门开度的增减,以暂时性的改变机组出力,这种调节方法与机组的经济运行是矛盾的。虽然各台机组在技术上基本投入了一次调频功能,但是由于各方面的影响,实际投运中,在大频差的扰动下有些机组一次调频效果不如预期。空冷系统以节水性能优良和系统调节灵活等优势,近年来已成为我国北方火电机组汽轮机排汽冷却的主流技术之一。因此,增加空冷机组一次调频的手段对未来高频次宽负荷场景下空冷机组优化运行经济性和安全性有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,可以通过空冷机组电动给水泵增设的驱动小汽轮机参与电网一次调频,增加了空冷机组一次调频的手段,有效缓解了机组经济运行和一次调频能力之间的矛盾,提高了空冷机组在未来高频次宽负荷应用场景下一次调频的调节效率和调节的安全性,具有巨大节能潜力。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,包括汽轮机、发电机、电网、空冷凝汽器、小汽轮机、双馈电机、液力偶合器、电动给水泵和风机;
汽轮机和发电机同轴连接,发电机的输出端连接至电网的输入端,电网的输出端连接至用户,双馈电机的一端和小汽轮机同轴连接,另一端通过液力偶合器与电动给水泵同轴连接;
汽轮机的第一抽汽出口连接至小汽轮机的蒸汽进口,小汽轮机的乏汽出口和汽轮机的乏汽出口连接至空冷凝汽器的蒸汽进口,空冷凝汽器的凝结水出口通过电动给水泵连接至锅炉,风机设置在空冷凝汽器内的底部。
本发明进一步的改进在于,汽轮机的蒸汽进口处设置有主汽调门。
本发明进一步的改进在于,小汽轮机的蒸汽进口处设置有小机进汽调门。
本发明进一步的改进在于,小机进汽调门始终全开,小汽轮机首先满足给水泵驱动功耗需求,给水泵采用液力偶合器调速。
本发明进一步的改进在于,双馈电机作发电机运行时能够输出变频电流,作电动机运行时能够输出不同转速。
本发明进一步的改进在于,小汽轮机能够参与电网一次调频,此时双馈电机当发电机用,输送工频电能至电网。
本发明进一步的改进在于,小汽轮机在满足给水泵的驱动功耗后,能够参与电网一次调频,此时双馈电机当发电机用,输送工频电能至电网。
本发明进一步的改进在于,小汽轮机在满足给水泵的驱动功耗和电网的一次调频后,如果还有富裕能量则由双馈电机输送至厂用电网供给厂用电用户。
本发明进一步的改进在于,当小汽轮机故障时,双馈电机做电动机用驱动给水泵,并直接调节给水泵的转速;
当汽轮机负荷较高时,小汽轮机难以完全胜任电网一次调频,此时汽轮机辅助参与一次调频。
本发明进一步的改进在于,汽轮机和小汽轮机的乏汽排至空冷凝汽器与空气直接换热冷却凝结后,经给水泵升压后去锅炉加热。
与现有技术相比,本发明是增设电动给水泵驱动小汽轮机,并把给水泵的驱动电机改为双馈电机,小汽轮机参与电网一次调频。小机进汽调门始终全开,小汽轮机首先满足给水泵驱动功耗需求,其次由双馈发电机输送至电网参与一次调频,最后输送至厂用电网供给厂用电用户。当汽轮机负荷较高时,小汽轮机难以完全胜任电网一次调频,此时汽轮机辅助参与一次调频。本发明的有益效果在于:
(1)通过空冷机组电动给水泵增设的小汽轮机参与电网一次调频,增加了空冷机组一次调频的手段,减少空冷汽轮机主汽调门的波动频率。
(2)有效缓解了空冷机组经济运行和一次调频能力之间的矛盾,提高了空冷机组在未来高频次宽负荷应用场景下的一次调频的调节效率和调节的安全性,具有巨大节能潜力。
(3)该空冷机组一次调频系统的可靠性高,运行灵活,操作简单,可用性强,造价低。
附图说明
图1是本发明一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统示意图。
附图标记说明:
1、汽轮机,2、发电机,3、电网,4、用户,5、空冷凝汽器,6、小机进汽调门,7、小汽轮机,8、双馈电机,9、液力偶合器,10、电动给水泵,11、主汽调门,12、风机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施示例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施示例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明通过的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,包括汽轮机1、发电机2、电网3、空冷凝汽器5、小汽轮机7、双馈电机8、液力偶合器9、电动给水泵10和风机12;汽轮机1和发电机2同轴连接,发电机2的输出端连接至电网3的输入端,电网3的输出端连接至用户4,双馈电机8的一端和小汽轮机7同轴连接,另一端通过液力偶合器9与电动给水泵10同轴连接;汽轮机1的第一抽汽出口连接至小汽轮机7的蒸汽进口,小汽轮机7的乏汽出口和汽轮机1的乏汽出口连接至空冷凝汽器5的乏汽进口,空冷凝汽器5的凝结水出口通过电动给水泵10连接至锅炉,风机12设置在空冷凝汽器5内的底部。此外,汽轮机1的蒸汽进口处设置有主汽调门11,小汽轮机7的蒸汽进口处设置有小机进汽调门6。
实施示例1
某配置有电动给水泵的空冷机组,正常情况下,汽轮发电机组的一次调频方式是控制系统的自发性动作,自动调节汽轮机主汽门开度的增减,以暂时性的改变机组出力。实际运行中,在大频差的扰动下空冷机组的一次调频效果不如预期,主要原因如下:(1)系统控制逻辑冲突。由于阀门增大的短时间内蒸汽压力会下降,当下降程度达到一个阈值时,会触发主蒸汽压力调节回路的保护逻辑,从而降低阀门开度以减少主蒸汽压力的波动,使得机组蓄热释放不足。(2)设备本身问题。部分机组由于设备老化和线路问题导致一次调频性能较差,甚至于切除了一次调频回路。
现增设电动给水泵驱动小汽轮机,并把给水泵的驱动电机改为双馈电机,小汽轮机参与电网一次调频。小机进汽调门始终全开,小汽轮机首先满足给水泵驱动功耗需求,其次由双馈发电机输送至电网参与一次调频,最后输送至厂用电网供给厂用电用户。当汽轮机负荷较高时,小汽轮机难以完全胜任电网一次调频,此时汽轮机辅助参与一次调频。
通过空冷机组电动给水泵增设的小汽轮机参与电网一次调频,增加了空冷机组一次调频的手段,减少空冷汽轮机主汽调门的波动频率。有效缓解了空冷机组经济运行和一次调频能力之间的矛盾,提高了空冷机组在未来高频次宽负荷应用场景下的一次调频的调节效率和调节的安全性,具有巨大节能潜力。该空冷机组一次调频系统的可靠性高,运行灵活,操作简单,可用性强,造价低。
基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统的运行方式。
1、当电网3需要一次调频时,小汽轮机7参与一次调频,双馈电机8作发电机运行,由小汽轮机7驱动双馈电机8和给水泵10运行,双馈电机8输出电能至电网3响应一次调频指令。
2、如果小汽轮机7在满足给水泵10的驱动功率需求以后,难以满足电网3的一次调频需求,则汽轮机1辅助一次调频。
3、如果小汽轮机7在满足给水泵10的驱动功率需求以后,不仅能满足电网3的一次调频需求,而且还有剩余能量,则通过双馈电机8输送至厂用电网供给厂用电用户。
通过基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统实施,可以由小汽轮机参与电网的一次调频,增加了空冷机组一次调频的手段,以尽量减少汽轮机进汽调门的波动,有效缓解了机组经济运行和一次调频能力之间的矛盾,提高机组运行的安全性和经济性,节能潜力巨大。
Claims (10)
1.一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,包括汽轮机(1)、发电机(2)、电网(3)、空冷凝汽器(5)、小汽轮机(7)、双馈电机(8)、液力偶合器(9)、电动给水泵(10)和风机(12);
汽轮机(1)和发电机(2)同轴连接,发电机(2)的输出端连接至电网(3)的输入端,电网(3)的输出端连接至用户(4),双馈电机(8)的一端和小汽轮机(7)同轴连接,另一端通过液力偶合器(9)与电动给水泵(10)同轴连接;
汽轮机(1)的第一抽汽出口连接至小汽轮机(7)的蒸汽进口,小汽轮机(7)的乏汽出口和汽轮机(1)的乏汽出口连接至空冷凝汽器(5)的蒸汽进口,空冷凝汽器(5)的凝结水出口通过电动给水泵(10)连接至锅炉,风机(12)设置在空冷凝汽器(5)内的底部。
2.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,汽轮机(1)的蒸汽进口处设置有主汽调门(11)。
3.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,小汽轮机(7)的蒸汽进口处设置有小机进汽调门(6)。
4.根据权利要求3所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,小机进汽调门(6)始终全开,小汽轮机(7)首先满足给水泵(10)驱动功耗需求,给水泵(10)采用液力偶合器(9)调速。
5.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,双馈电机(8)作发电机运行时能够输出变频电流,作电动机运行时能够输出不同转速。
6.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,小汽轮机(7)能够参与电网一次调频,此时双馈电机(8)当发电机用,输送工频电能至电网(3)。
7.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,小汽轮机(7)在满足给水泵(10)的驱动功耗后,能够参与电网(3)一次调频,此时双馈电机(8)当发电机用,输送工频电能至电网(3)。
8.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,小汽轮机(7)在满足给水泵(10)的驱动功耗和电网(3)的一次调频后,如果还有富裕能量则由双馈电机(8)输送至厂用电网供给厂用电用户。
9.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,当小汽轮机(7)故障时,双馈电机(8)做电动机用驱动给水泵(10),并直接调节给水泵(10)的转速;
当汽轮机(1)负荷较高时,小汽轮机(7)难以完全胜任电网一次调频,此时汽轮机(1)辅助参与一次调频。
10.根据权利要求1所述的一种基于双馈系统的空冷机组一次调频电动给水系统,其特征在于,汽轮机(1)和小汽轮机(7)的乏汽排至空冷凝汽器(5)与空气直接换热冷却凝结后,经给水泵(10)升压后去锅炉加热。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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