CN116191573B - 一种基于数据处理的电力调峰系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据处理的电力调峰系统，包括发电系统、数据处理中心与调峰系统，所述发电系统包括锅炉，所述锅炉连接有汽轮机，所述汽轮机连接有发电机，所述调峰系统包括初级调峰系统与二级调峰系统。本发明通过设置蒸汽管道与相变材料填充层，可以达到对波谷期燃料燃烧的热量进行储存并在波峰期释放，储存的能量与此时锅炉中的燃料燃烧的能量共同作用，以获取更多的电能，满足用电波峰的供电需求；通过设置电压传感器，可以达到获取供电电压实时浮动趋势，在电压下降时经过加大发电厂出力、启动初级调峰系统、启动二级调峰系统进行电力三挡精准调峰，避免传统调峰机组供电全开造成电量过多、燃料浪费的情况。

Description

一种基于数据处理的电力调峰系统

技术领域

本发明涉及电力调峰技术领域，具体为用于基于数据处理的电力调峰系统。

背景技术

调峰是指发电部门根据用电负荷变化相应改变发电机的出力，来弥补电网超负荷、电量供应不足的电力技术，目前的调峰操作大多是采用在正常运行以外的其他发电机组进行发电，以维持用功功率平衡、用电电压平衡、系统频率稳定，调峰过程中所使用的发电机组称为调峰机组。

目前调峰机组有燃气轮机机组与抽水蓄能机组两种，其中燃气轮机机组与火电发电厂发电原理一致，需将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，机械能再转化为电能，但在调峰过程中另外采用发电机组进行供电，调峰机组只在用电高峰期工作，存在调峰机组利用率不高的问题；且调峰机组根据用电波峰波谷规定的时间段进行定时启动，而无法针对实时供电需求量进行精准调峰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数据处理的电力调峰系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数据处理的电力调峰系统，包括发电系统、数据处理中心与调峰系统，所述发电系统包括锅炉，所述锅炉连接有汽轮机，所述汽轮机连接有发电机，所述调峰系统包括初级调峰系统与二级调峰系统，所述初级调峰系统与汽轮机蒸汽出口连接，所述二级调峰系统与汽轮机蒸汽入口连接。

优选的，所述数据处理中心电性连接有电压传感器与存储器，所述电压传感器安装于发电机电能输出端，所述数据处理中心与调峰系统电性连接。

优选的，所述初级调峰系统与二级调峰系统均包括壳体，所述壳体内部设置有蒸汽管道，所述壳体内部处于蒸汽管道的下方设置有空气管道，所述蒸汽管道与空气管道周围均设置有相变材料填充层，所述壳体底部开设有储水腔，所述壳体底部连接有出水管，所述出水管上安装有加热器。

优选的，所述蒸汽管道一端连接有蒸汽进管，所述蒸汽管道另一端连接有通水管，所述蒸汽管道在壳体内部呈水平S形曲折排布，处于所述二级调峰系统上的蒸汽管道上安装有蓄热阀，该所述蒸汽管道连接汽轮机蒸汽入口，处于所述初级调峰系统上的蒸汽管道连接汽轮机蒸汽出口。

优选的，所述储水腔通过通水管与蒸汽管道连通，所述储水腔与出水管连通。

优选的，所述空气管道一端连接有空气进管，所述空气进管上安装有通气阀，所述空气管道另一端连接有空气出管，所述空气出管上安装有风机，所述空气进管与外部环境连通，所述空气管道在壳体内部呈水平S形曲折排布。

优选的，所述初级调峰系统与二级调峰系统上的空气出管汇合后连接锅炉，所述初级调峰系统与二级调峰系统上的出水管汇合后经加热器连接锅炉。

优选的，所述相变材料填充层采用相变材料填充而成，所述相变材料填充层填充于壳体内腔与空气管道、蒸汽管道外侧壁相接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本基于数据处理的电力调峰系统，通过设置蒸汽管道与相变材料填充层，初级调峰系统连接汽轮机蒸汽出口，二级调峰系统连接汽轮机蒸汽入口，在用电波谷期，汽轮机排出的蒸汽由初级调峰系统接收，锅炉输出的蒸汽部分分流进入二级调峰系统，蒸汽在蒸汽管道中流通，由相变材料吸收蒸汽中的热量进行蓄热，在用电波峰期，初级调峰系统与二级调峰系统中的相变材料放热，热量经空气出管进入锅炉中，对波谷期燃料燃烧的热量进行储存并在波峰期释放，储存的能量与此时锅炉中的燃料燃烧的能量共同作用，以获取更多的电能，在使用同一组发电机组的情况下进行调峰，满足用电波峰的供电需求。

本基于数据处理的电力调峰系统，通过设置电压传感器，通过电压传感器监测发电机供电端的用电电压，电压传感器传输数据至数据处理中心，数据处理中心将该数据与存储器中存储的稳定数据进行比对，以获取电压浮动趋势，在电压下降时经过加大发电厂出力、启动初级调峰系统、启动二级调峰系统进行电力三挡精准调峰，避免传统调峰机组供电全开造成电量过多、燃料浪费的情况。

本基于数据处理的电力调峰系统，通过设置空气管道、空气出管与风机，通过风机驱动空气出管中空气流通，使外部空气从空气进管进入空气管道中，空气流通过程中吸收相变材料放出的热量形成热空气，在初级调峰系统中热空气通入锅炉中进行热能回收，在二级调峰系统热空气通入锅炉进行能量释放。

本基于数据处理的电力调峰系统，通过设置通水管、储水腔、与出水管，蒸汽进入调峰系统后，蒸汽在蒸汽管道中流通，随着相变材料吸收蒸汽中的热量，蒸汽冷却液化形成水流，水流从通水管流入储水腔中，最后从出水管经加热器通入锅炉中，实现水流的回收利用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的调峰系统正面结构示意图；

图3为本发明的调峰系统俯视结构示意图；

图4为本发明的整体逻辑连接框图；

图5为本发明的调峰系统结构示意图；

图6为本发明的波峰用电调峰流程图。

图中：1、发电系统；11、锅炉；12、汽轮机；13、发电机；2、数据处理中心；21、电压传感器；22、存储模块；3、调峰系统；31、初级调峰系统；32、二级调峰系统；33、壳体；34、蒸汽管道；35、空气管道；36、相变材料填充层；37、储水腔；38、蒸汽进管；39、通水管；310、空气进管；311、通气阀；312、空气出管；313、风机；314、出水管；315、加热器；316、蓄热阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图6所示，本实施例基于数据处理的电力调峰系统，包括发电系统1、数据处理中心2与调峰系统3，发电系统1包括锅炉11，锅炉11连接有汽轮机12，汽轮机12连接有发电机13，发电系统1作为供电与调峰的唯一机组，通过锅炉11内燃料燃烧发热，加热水形成高温高压过热蒸汽，推动气轮机旋转，带动发电机13的转子旋转定子线圈切割磁力线，发出电能，再利用升压变压器，升到系统电压与系统并网，向外输送电能，调峰系统3包括初级调峰系统31与二级调峰系统32，调峰系统3分为初级调峰与二级调峰，将波峰期用电负荷分为两级，进行分档调峰，初级调峰系统31与汽轮机12蒸汽出口连接，借用初级调峰系统31对汽轮机12排出的蒸汽中的热量进行存储，在波峰期放热实现热量回收，二级调峰系统32与汽轮机12蒸汽入口连接，借用二级调峰系统32在波谷期进行蓄热，在波峰期放热调峰。

具体的，数据处理中心2电性连接有电压传感器21与存储器，电压传感器21安装于发电机13电能输出端，电压传感器21用于监测发电机13供电端的电压数据，存储器用于存储用电端稳定的电压数据与往期调峰数据，稳定电压数据用于为电压传感器21检测的数据做参考，数据处理中心2与调峰系统3电性连接数据处理中心2，包括数据接收单元、数据发送单元以及执行单元，用于对电压传感器21检测的数据进行接收、变换、比对、统计以及传输，通过电压传感器21监测发电机13供电端的用电电压，电压传感器21传输数据至数据处理中心2，数据处理中心2将该数据与存储器中存储的稳定数据进行比对，以获取电压浮动趋势，在确定电压下降时依次经过加大发电厂出力、启动初级调峰系统31、启动二级调峰系统32进行电力三挡精准调峰，避免传统调峰机组供电全开造成电量过多、燃料浪费的情况。

进一步的，初级调峰系统31与二级调峰系统32均包括壳体33，壳体33呈内部中空的矩形盒状，壳体33侧壁采用保温材料制成，壳体33内部设置有蒸汽管道34，壳体33内部处于蒸汽管道34的下方设置有空气管道35，蒸汽管道34与空气管道35均采用铜管制成，具备良好导热性，方便与相变材料之间进行热量传递，蒸汽管道34与空气管道35周围均设置有相变材料填充层36，壳体33底部开设有储水腔37，壳体33底部连接有出水管314，出水管314上安装有加热器315，初级调峰系统31与二级调峰系统32内部组成结构一致，均直接安装在发电系统1内，使发电系统1作为供电与调峰的唯一机组，在使用同一组发电机13组的情况下进行调峰，满足用电波峰的供电需求的同时降低调峰所耗成本。

进一步的，蒸汽管道34一端连接有蒸汽进管38，蒸汽管道34另一端连接有通水管39，通水管39用于连通蒸汽管道34与储水腔37，蒸汽管道34内的蒸汽冷却后液化受重力流入储水腔37中，蒸汽管道34在壳体33内部呈水平S形曲折排布，蒸汽在曲折排布的蒸汽管道34内流通，使相变材料均匀吸收蒸汽上的热量，处于二级调峰系统32上的蒸汽管道34上安装有蓄热阀316，蓄热阀316用于二级调峰系统32上的蒸汽进管38截流，在波峰期蓄热阀316关闭，二级调峰系统32不启用蓄热操作，该蒸汽管道34连接汽轮机12蒸汽入口，处于初级调峰系统31上的蒸汽管道34连接汽轮机12蒸汽出口，在用电波谷期，汽轮机12排出的蒸汽由初级调峰系统31接收，锅炉11输出的蒸汽部分分流进入二级调峰系统32进行蓄热。

进一步的，储水腔37通过通水管39与蒸汽管道34连通，储水腔37与出水管314连通，蒸汽进入调峰系统3后，蒸汽在蒸汽管道34中流通，随着相变材料吸收蒸汽中的热量，蒸汽冷却液化形成水流，水流从通水管39流入储水腔37中，对水流进行存储，而出水管314则用于储水腔37内水流导出。

进一步的，空气管道35一端连接有空气进管310，空气进管310上安装有通气阀311，通气阀311用于空气进管310截流，在蓄热过程中通气阀311关闭，确保通气管道中空气不流通，避免热量散失，空气管道35另一端连接有空气出管312，空气出管312上安装有风机313，实际的风机313的型号根据调峰系统3、空气出管312的尺寸进行选用，空气进管310与外部环境连通，空气管道35在壳体33内部呈水平S形曲折排布，使空气在空气管道35内流通的过程中均匀受热，通过风机313驱动空气出管312中空气流通，使外部空气从空气进管310进入空气管道35中，空气流通过程中吸收相变材料放出的热量形成热空气，在初级调峰系统31中热空气通入锅炉11中进行热能回收，在二级调峰系统32热空气通入锅炉11进行能量释放。

进一步的，初级调峰系统31与二级调峰系统32上的空气出管312汇合后连接锅炉11，初级调峰系统31与二级调峰系统32释放的能量合并后一同同步锅炉11中，初级调峰系统31与二级调峰系统32上的出水管314汇合后经加热器315连接锅炉11，初级调峰系统31与二级调峰系统32蓄热过程中产生的水流一同通入锅炉11中回收利用。

更进一步的，相变材料填充层36采用相变材料填充而成，相变材料可选用结晶水合盐、金属及合金类、石蜡类、非石蜡有机类、陶瓷基复合材料，相变材料填充层36填充于壳体33内腔与空气管道35、蒸汽管道34外侧壁相接触，在用电波谷期，蒸汽在蒸汽管道34中流通，由相变材料吸收蒸汽中的热量进行蓄热，在用电波峰期，相变材料放热，热量经空气出管312进入锅炉11中，对波谷期燃料燃烧的热量进行储存并在波峰期释放，储存的能量与此时锅炉11中的燃料燃烧的能量共同作用，以获取更多的电能。

本实施例的使用方法为：发电系统1在波谷期发电时，锅炉11内燃料燃烧产生热量将水加热为蒸汽，蒸汽作用于汽轮机12驱动其转动，带动发电机13的转子旋转定子线圈切割磁力线，发出电能，再利用升压变压器，升到系统电压与系统并网，向外输送电能为负载供电，同时汽轮机12排出的蒸汽由初级调峰系统31接收，并开启蓄热阀316，锅炉11中燃料燃烧产生的热量部分进入二级调峰系统32中，蒸汽在蒸汽管道34中流通，由相变材料吸收蒸汽中的热量进行蓄热，随着相变材料吸收蒸汽中的热量，蒸汽冷却液化形成水流，水流从通水管39流入储水腔37中，最后从出水管314经加热器315回流通入锅炉11中，在波峰期，用户负载逐渐增加导致用电负荷增大，用电电压急剧下降，此时电压传感器21检测用电电压数据，并传输数据至数据处理中心2，数据处理中心2将该数据与存储器中存储的稳定电压数据进行比对，获取电压下降趋势，数据处理中心2传输信号至发电系统1主控中心，控制发电系统1加大出力，若电压还是低于稳定电压数据，数据处理中心2传输信号至调峰系统3，启动初级调峰系统31，空气进管310上的通气阀311与风机313开启，外部空气从空气进管310进入空气管道35中，空气流通过程中吸收相变材料放出的热量形成热空气，将从汽轮机12排出蒸汽上收集的热量通入锅炉11中，进行热能回收，若电压还是低于稳定电压数据，数据处理中心2传输信号至调峰系统3，启动二级调峰系统32，空气进管310上的通气阀311与风机313开启，外部空气从空气进管310进入空气管道35中，空气流通过程中吸收相变材料放出的热量形成热空气，对波谷期燃料燃烧的热量进行储存并在波峰期释放，通入锅炉11中与此时锅炉11中的燃料燃烧的能量共同作用，以获取更多的电能，进而稳定供电电压、满足用电波峰期供电所需。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于数据处理的电力调峰系统，包括发电系统（1）、数据处理中心（2）与调峰系统（3），其特征在于：所述发电系统（1）包括锅炉（11），所述锅炉（11）连接有汽轮机（12），所述汽轮机（12）连接有发电机（13），所述调峰系统（3）包括初级调峰系统（31）与二级调峰系统（32），所述初级调峰系统（31）与汽轮机（12）蒸汽出口连接，所述二级调峰系统（32）与汽轮机（12）蒸汽入口连接；

所述初级调峰系统（31）与二级调峰系统（32）均包括壳体（33），所述壳体（33）内部设置有蒸汽管道（34），所述壳体（33）内部处于蒸汽管道（34）的下方设置有空气管道（35），所述蒸汽管道（34）与空气管道（35）周围均设置有相变材料填充层（36），所述壳体（33）底部开设有储水腔（37），所述壳体（33）底部连接有出水管（314），所述出水管（314）上安装有加热器（315）；

所述空气管道（35）一端连接有空气进管（310），所述空气进管（310）上安装有通气阀（311），所述空气管道（35）另一端连接有空气出管（312），所述空气出管（312）上安装有风机（313），所述空气进管（310）与外部环境连通，所述空气管道（35）在壳体（33）内部呈水平S形曲折排布；

所述数据处理中心（2）电性连接有电压传感器（21）与存储器，所述电压传感器（21）安装于发电机（13）电能输出端，所述数据处理中心（2）与调峰系统（3）电性连接；

所述电压传感器（21）检测用电电压数据，并传输数据至数据处理中心（2），数据处理中心（2）将该数据与存储器中存储的稳定电压数据进行比对，获取电压下降趋势，数据处理中心（2）传输信号至发电系统（1）主控中心，控制发电系统（1）加大出力，若电压还是低于稳定电压数据，数据处理中心（2）传输信号至调峰系统（3），启动初级调峰系统（31），空气进管（310）上的通气阀（311）与风机（313）开启，外部空气从空气进管（310）进入空气管道（35）中，空气流通过程中吸收相变材料放出的热量形成热空气，将从汽轮机（12）排出蒸汽上收集的热量通入锅炉（11）中，进行热能回收，若电压还是低于稳定电压数据，数据处理中心（2）传输信号至调峰系统（3），启动二级调峰系统（32），空气进管（310）上的通气阀（311）与风机（313）开启，外部空气从空气进管（310）进入空气管道（35）中，空气流通过程中吸收相变材料放出的热量形成热空气，对波谷期燃料燃烧的热量进行储存并在波峰期释放，通入锅炉（11）中与此时锅炉（11）中的燃料燃烧的能量共同作用，以获取更多的电能，进而稳定供电电压、满足用电波峰期供电所需。

2.根据权利要求1所述的基于数据处理的电力调峰系统，其特征在于：所述蒸汽管道（34）一端连接有蒸汽进管（38），所述蒸汽管道（34）另一端连接有通水管（39），所述蒸汽管道（34）在壳体（33）内部呈水平S形曲折排布，处于所述二级调峰系统（32）上的蒸汽管道（34）上安装有蓄热阀（316），该所述蒸汽管道（34）连接汽轮机（12）蒸汽入口，处于所述初级调峰系统（31）上的蒸汽管道（34）连接汽轮机（12）蒸汽出口。

3.根据权利要求2所述的基于数据处理的电力调峰系统，其特征在于：所述储水腔（37）通过通水管（39）与蒸汽管道（34）连通，所述储水腔（37）与出水管（314）连通。

4.根据权利要求1所述的基于数据处理的电力调峰系统，其特征在于：所述初级调峰系统（31）与二级调峰系统（32）上的空气出管（312）汇合后连接锅炉（11），所述初级调峰系统（31）与二级调峰系统（32）上的出水管（314）汇合后经加热器（315）连接锅炉（11）。

5.根据权利要求1所述的基于数据处理的电力调峰系统，其特征在于：所述相变材料填充层（36）采用相变材料填充而成，所述相变材料填充层（36）填充于壳体（33）内腔与空气管道（35）、蒸汽管道（34）外侧壁相接触。

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