CN206195360U - 一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统 - Google Patents

一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统 Download PDF

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王顺森
张俊杰
颜晓江
程上方
张磊
徐亚涛
乔加飞
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西安交通大学
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Abstract

本实用新型公开一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,所述调频系统包括汽轮发电机系统,所述汽轮发电机系统分别连接厂用电系统和电网系统;蓄能系统,分别连接所述汽轮发电机系统和所述厂用电系统,用于在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,所述汽轮发电机系统为所述蓄能系统充电,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量减少;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述蓄能系统放电给所述厂用电系统,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量增加。本实用新型用于火力发电厂的蓄电一次调频系统通过设置蓄能系统,可降低汽轮发电机系统一次调频时对高压调节阀的依赖性,减少汽轮发电机系统进汽节流损失。

Description

一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及火力发电技术领域,特别是涉及一种用于火力发电厂的蓄电一次 调频系统。
背景技术
[0002]大功率汽轮机的高压进汽压损增加2%,将引起高压缸效率降低约1%,机组供电 煤耗增大约1 • Og/kWh。但为了满足机组一次调频的响应速度,大多数机组在额定工况时仍 将高压调节阀的开度控制在40%〜25%以下;与全开阀相比,进汽压损将增加4.5%〜18% 以上,高压缸效率将下降约2%〜9%,引起机组热耗率和煤耗率的显著增加。
[0003] 为了减少汽轮发电机系统一次调频对高压调节阀的依赖性,国内外相关研宄机构 和发电企业提出了各种各样的替代方案;如凝结水一次调频,即利用凝汽器热井和除氧器 水箱的储水功能,通过增减凝结水流量来改变汽轮机低压缸回热抽汽量和功率,满足机组 瞬间的负荷升降要求,使高压调节阀处于全开状态,大大降低其节流损失;还有零号高加调 频,即设置一套抽汽量可调的高压加热器,通过增减其抽汽量来改变汽轮机高压缸的功率, 满足机组瞬间的负荷升降要求。但这些方案都是通过热力系统间接调频,响应速度较慢;另 夕卜,受凝汽器热井、除氧器水箱容量和零号高加抽汽量的限制,调节范围较窄。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,可降低汽轮 发电机系统一次调频时对高压调节阀的依赖性,减少汽轮发电机系统进汽节流损失。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型提供了如下方案:
[0006] 一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,所述调频系统包括汽轮发电机系统, 所述汽轮发电机系统分别连接厂用电系统和电网系统;蓄能系统,分别连接所述汽轮发电 机系统和所述厂用电系统,用于在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,所述汽轮发电机系 统为所述蓄能系统充电,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量减少; 在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述蓄能系统放电给所述厂用电系统,使得所述汽 轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量增加。
[0007] 可选的,所述汽轮发电机系统包括:主汽轮机中压缸、主汽轮机低压缸、主发电机、 主变压器以及厂用变压器;其中,所述主汽轮机中压缸与所述主汽轮机低压缸连通,用于在 水蒸气依次流入所述主汽轮机中压缸和所述主汽轮机低压缸后,所述主汽轮机低压缸将所 述水蒸气的热能转化为机械能;所述主发电机与所述主汽轮机低压缸连接,用于将所述主 汽轮机低压缸输出的机械能转化为电能;所述主发电机通过厂用变压器与所述厂用电系统 连接,形成第一支路,用于为所述厂用电系统提供负荷电量;所述主发电机通过主变压器与 所述电网系统连接,形成第二支路,为电网系统提供上网电量。 、
[0008] 可选的,所述蓄能系统包括:蓄电装置、第一开关和第二开关,其中,所述蓄电装置 的输入端连接所述第一开关,所述蓄电装置的输出端连接所述第二开关,所述蓄电装置通 过所述第一开关和所述第二开关并联连接在所述第一支路中;在所述汽轮发电机系统减负 荷运行时,所述第一开关闭合、第二开关断开,所述主发电机为所述蓄电装置充电;在所述 汽轮发电机系统升负荷运行时,所述第一开关断开、第二开关闭合,所述蓄电装置放电给所 述厂用电系统。
[0009] 可选的,所述第一开关连接所述厂用变压器,所述第二开关连接所述厂用电系统。
[0010] 可选的,所述第一开关连接所述主发电机,所述第二开关连接所述厂用变压器。
[0011] 可选的,所述汽轮发电机系统还包括:主凝汽器,与所述主汽轮机低压缸连通,用 于接收所述主汽轮机低压缸排出的乏汽。
[0012] 可选的,所述蓄能系统包括:旁路透平装置、辅助发电机、蓄电装置、第一开关以及 第二开关;其中,所述旁路透平装置与所述主汽轮机中压缸连通,用于将所述主汽轮机中压 缸流出的水蒸气的热能转化为机械能;所述辅助发电机分别连接所述旁路透平装置和所述 厂用电系统,用于将所述旁路透平装置输出的机械能转化为电能,并输入至所述厂用电系 统;所述蓄电装置通过第一开关与所述辅助发电机连接,通过第二开关与所述厂用电系统 连接;用于在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,第一开关闭合、第二开关断开,所述辅助 发电机为所述蓄电装置充电;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,第一开关断开、第二开 关闭合,所述蓄电装置放电给所述厂用电系统。
[0013] 可选的,所述蓄能系统包括:进汽阀,设置在所述主汽轮机中压缸和所述旁路透平 装置之间,用于控制所述进汽阀的开度调整从所述主汽轮机中压缸进入到所述旁路透平装 置的水蒸气的流量。
[0014] 可选的,所述汽轮发电机系统还包括:主凝汽器,连通所述主汽轮机低压缸和/或 所述旁路透平装置,用于接收所述主汽轮机低压缸和/或所述旁路透平装置排出的乏汽。
[0015] 根据本实用新型提供的具体实施例,本实用新型公开了以下技术效果:
[0016] 本实用新型用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,通过设置蓄能系统,可在所述 汽轮发电机系统减负荷运行时,所述汽轮发电机系统为所述蓄能系统充电,主发电机承担 厂用电系统负荷电量,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量减少;在 所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述蓄能系统放电给所述厂用电系统,主发电机承担 的厂用系统负荷电量减少,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量增 力口,从而可降低汽轮发电机系统一次调频时对高压调节阀的依赖性,减少汽轮发电机系统 进汽节流损失。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的 一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据 这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本实用新型用于火力发电厂的蓄电一次调频系统的结构实施例一;
[0019] 图2为本实用新型用于火力发电厂的蓄电一次调频系统的结构实施例二;
[0020] 图3为本实用新型用于火力发电厂的蓄电一次调频系统的结构实施例三。
[0021] 符号说明:
[0022]王汽轮机中压缸 1 主汽轮机低压缸 2
[0023]主发电机 3 主凝汽器 4
[0024]进汽阀 5 旁路透平装置 6
[0025] 辅助发电机 7 蓄电装置 8
[0026] 第一开关 9 第二开关 1〇
[0027] 主变压器 n 配电装置 12
[0028]厂用变压器 13 低压配电装置 14。
具体实施方式
[0029]下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
[0030]本实用新型的目的是提供一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,通过设置蓄 能系统,可在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,所述汽轮发电机系统为所述蓄能系统充 电,主发电机承担厂用电系统负荷电量,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的 上网电量减少;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述蓄能系统放电给所述厂用电系 统,主发电机承担的厂用系统负荷电量减少,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提 供的上网电量增加,从而可降低汽轮发电机系统一次调频时对高压调节阀的依赖性,减少 汽轮发电机系统进汽节流损失。
[0031] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0032] 本实用新型用于火力发电厂的蓄电一次调频系统包括汽轮发电机系统和蓄能系 统,所述汽轮发电机系统分别连接厂用电系统和电网系统;所述蓄能系统分别连接所述汽 轮发电机系统和所述厂用电系统,用于在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,所述汽轮发 电机系统为所述蓄能系统充电,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量 减少;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述蓄能系统放电给所述厂用电系统,使得所 述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量增加。
[0033] 如图1-图3所示,所述汽轮发电机系统包括主汽轮机中压缸1、主汽轮机低压缸2、 主发电机3、主变压器11以及厂用变压器13;其中,所述主汽轮机中压缸1与所述主汽轮机低 压缸2连通,用于在水蒸气依次流入所述主汽轮机中压缸1和所述主汽轮机低压缸2后,所述 主汽轮机低压缸2将所述水蒸气的热能转化为机械能;所述主发电机3与所述主汽轮机低压 缸2连接,用于将所述主汽轮机低压缸2输出的机械能转化为电能;所述主发电机3通过厂用 变压器13与所述厂用电系统连接,形成第一支路,用于为所述厂用电系统提供负荷电量;所 述主发电机3通过主变压器11与所述电网系统连接,形成第二支路,为电网系统提供上网电 量。
[0034] 所述电网系统包括配电装置12及电网设备(图中未示出),所述主发电机3输出的 电能通过主变压器11及配电装置12,输送至对应的电网设备。所述厂用电系统包括低压配 电装置及厂用电设备,所述主发电机3输出的电能通过厂用电变压器13及低压配电装置14, 输送至对应的厂用电设备。 _
[0035] 如图1和图2所示,所述蓄能系统包括:蓄电装置8、第一开关9和第一开关10二、中’ 所述蓄电装置8的输入端连接所述第一开关9,所述蓄电装置8的输出端连接所述第二开关 10,所述蓄电装置8通过所述第一开关9和所述第二开关1〇并联连接在所述第一支路中;在 所述汽轮发电机系统减负荷运行时,所述第一开关9闭合、第二开关10断开,、所述主发电机3 为所述蓄电装置8充电;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述第一开关9断开、第二开 关10闭合,所述蓄电装置8放电给所述厂用电系统。
[0036] 可选的,所述第一开关9连接所述厂用变压器13,所述第二开关1〇连接所述厂用电 系统(如图1所示);或者,所述第一开关9连接所述主发电机3,所述第二开关10连接所述厂 用变压器13 (如图2所示)。进一步地,所述汽轮发电机系统还包括主凝汽器4,与所述主汽轮 机低压缸2连通,所述主凝汽器4可接收所述主汽轮机低压缸2排出的乏汽。
[0037] 此外,本实用新型用于火力发电厂的蓄电一次调频系统还提供一种蓄能系统的结 构实施例。如图3所示,所述蓄能系统包括旁路透平装置6、辅助发电机7、蓄电装置8、第一开 关9以及第二开关10;其中,所述旁路透平装置6与所述主汽轮机中压缸2连通,用于将所述 主汽轮机中压缸2流出的水蒸气的热能转化为机械能;所述辅助发电机7分别连接所述旁路 透平装置6和所述厂用电系统,将所述旁路透平装置6输出的机械能转化为电能,并输入至 所述厂用电系统。
[0038] 所述蓄电装置8通过第一开关9与所述辅助发电机7连接,通过第二开关10与所述 厂用电系统连接;用于在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,第一开关9闭合、第二开关10 断开,所述辅助发电机7为所述蓄电装置8充电;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,第一 开关9断开、第二开关10闭合,所述蓄电装置8放电给所述厂用电系统。
[0039] 进一步地,所述蓄能系统还包括进汽阀5,所述进汽阀5设置在所述主汽轮机中压 缸1和所述旁路透平装置6之间,用于控制所述进汽阀5的开度调整从所述主汽轮机中压缸2 进入到所述旁路透平装置6的水蒸气的流量。
[0040] 优选方案,所述汽轮发电机系统还包括主凝汽器4,所述主凝汽器4连通所述主汽 轮机低压缸2和/或所述旁路透平装置6,用于接收所述主汽轮机低压缸2和/或所述旁路透 平装置6排出的乏汽。
[0041] 下面以具体实施例进行详细介绍:
[0042] 实施例一
[0043] 如图1所示,蓄能系统包括蓄电装置8、开关9和10,利用减负荷时蓄电装置充电、升 负荷时蓄电装置放电实现电厂机组的快速一次调频。
[0044] 所述蓄电装置8的输入端经由第一开关9接入厂用变压器13和输出端第二开关10 接入低压配电装置14。负荷稳定时,蓄电装置8的电量处于半充满状态;减负荷时,第一开关 9闭合、第二开关10断开,主发电机3通过厂用变压器13为蓄电装置8充电,使得主发电机3承 担的第一支路的电量增加,从而减少对第二支路提供的电量(即上网电量减少);在升负荷 时,第一开关9断开、第二开关10闭合,蓄电装置8对厂用电系统放电,使主发电机3承担的第 一支路电量减少,从而增加对第二支路提供的电量。
[0045]由于采用蓄电一次调频,响应速度快、调节范围宽、高压调节阀节流损失小。
[G046] 实施例二
[0047] 如图2所示,所述蓄电装置8的输入端经由第一开关9与主发电机3连接和输出端分 别经由第二开关1〇连接厂用变压器13之间。负荷稳定时,蓄电装置8的电量处于半充满状 态;减负荷时,第一开关9闭合、第二开关1〇断开,主发电机3为蓄电装置8充电,使主发电机3 承担第一支路的电量增加,从而减少第二支路的上网电量;升负荷时,第一开关9分离、第二 开关10闭合,蓄电装置8对厂用电系统放电,使主发电机3承担的第一支路的电量减少,从而 增加第二支路的上网电量。
[0048] 与实施例一相比,实施例二更适用于主发电机3电压较低或蓄电装置电压较高的 电厂。由于采用蓄电一次调频,响应速度快、调节范围宽、高压调节阀节流损失小。
[0049] 实施例三:
[0050] 如图3所示,所述蓄能系统包括进汽阀5、旁路透平装置6、辅助发电机7、蓄电装置 8、第一开关9和第二开关10,利用减负荷时蓄电装置充电、升负荷时蓄电装置放电实现电厂 机组的快速一次调频。所述蓄电装置8的输出端经第一开关9直连辅助发电机7,由辅助发电 机7为其充电,而输出端经第二开关1〇与低压配电装置14之间。
[0051] 所述旁路透平装置6的进汽来自于中压缸到低压缸的导汽管,乏汽排入主凝汽器 4,产生的机械能驱动辅助发电机7发电。负荷稳定时,进汽阀5全开,由旁路透平装置6驱动 的辅助发电机7承担厂用电系统的负荷电量,不足部分由厂用变压器13补充,蓄电装置的电 量处于半充满状态;减负荷时,进汽阀5全开、第一开关9闭合、第二开关1〇闭合,辅助发电机 7为蓄电装置8充电,使主发电机3承担更多的第一支路的电量,从而减少第二支路的上网电 量;升负荷时,进汽阀5关小、第一开关9断开、第二开关10闭合,使更多的蒸汽进入主汽轮机 低压缸2,增大上网电量,厂用电不足部分由蓄电装置8补充。 ^
[0052] 所述旁路透平在正常运行时因进汽节流损失小、无中间抽汽、各级叶片高度处于 理想状态等特征,使其效率接近甚至超过主汽轮机低压缸;由于辅助发电机直接接入厂用 电系统,无厂用变压器损失,并且减少了主发电机的厂用电量;因此,与无旁路透平的系统 相比,本实施例三运行灵活,总体经济性较好。
[0053] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0054] 本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例 的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术 人员,依据本实用新型的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述, 本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1. 一种用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,所述调频系统包括汽轮发电机系统,所 述汽轮发电机系统分别连接厂用电系统和电网系统;其特征在于,所述调频系统还包括: 蓄能系统,分别连接所述汽轮发电机系统和所述厂用电系统,用于在所述汽轮发电机 系统减负荷运行时,所述汽轮发电机系统为所述蓄能系统充电,使得所述汽轮发电机系统 为所述电网系统提供的上网电量减少;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述蓄能系 统放电给所述厂用电系统,使得所述汽轮发电机系统为所述电网系统提供的上网电量增 加。
2. 根据权利要求1所述的用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,其特征在于,所述汽轮 发电机系统包括:主汽轮机中压缸、主汽轮机低压缸、主发电机、主变压器以及厂用变压器; 其中, 所述主汽轮机中压缸与所述主汽轮机低压缸连通,用于在水蒸气依次流入所述主汽轮 机中压缸和所述主汽轮机低压缸后,所述主汽轮机低压缸将所述水蒸气的热能转化为机械 能;所述主发电机与所述主汽轮机低压缸连接,用于将所述主汽轮机低压缸输出的机械能 转化为电能; ^ 所述主发电机通过厂用变压器与所述厂用电系统连接,形成第一支路,用于为所述厂 用电系统提供负荷电量; 所述主发电机通过主变压器与所述电网系统连接,形成弟一支路,为电网系统供上 网电量。
3. 根据权利要求2所述的用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,其特征在于,所述蓄能 系统包括:蓄电装置、第一开关和第二开关,其中,所述蓄电装置的输入端连接所述第一开 关,所述蓄电装置的输出端连接所述第二开关,所述蓄电装置通过所述第一开关和所述第 二开关并联连接在所述第一支路中; 在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,所述第一开关闭合、第二开关断开,所述,发电 机为所述蓄电装置充电;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,所述第一开关断开、第二开 关闭合,所述蓄电装置放电给所述厂用电系统。 +
4. 根据权利要求3所述的用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,其特征在于,所述第一 开关连接所述厂用变压器,所述第二开关连接所述厂用电系统。
5. 根据权利要求3所述的用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,其特征在于,所述第一 开关连接所述主发电机,所述第二开关连接所述厂用变压器。
6. 根据权利要求2-5中任一项所述的用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,其特征在 于,所述汽轮发电机系统还包括: 主凝汽器,与所述主汽轮机低压缸连通,用于接收所述主汽轮机低压缸排出的乏汽。△
7.根据权利要求2所述的用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,其特征在于,所述蓄能 系统包括:旁路透平装置、辅助发电机、蓄电装置、第一开关以及第二开关;其中,、 所述旁路透平装置与所述主汽轮机中压缸连通,用于将所述主汽轮机中压缸流出的水 蒸气的热能转化为机械能; ^ 、 所述辅助发电机分别连接所述旁路透平装置和所述厂用电系统,用于将所述旁路透平 装置输出的机械能转化为电能,并输入至所述厂用电系统; 所述蓄电装置通过第一开关与所述辅助发电机连接,通过第二开关与所述厂用电系统 连接;用于在所述汽轮发电机系统减负荷运行时,第一开关闭o、弟二71*大^1兀’切 发电机为所述蓄电装置充电;在所述汽轮发电机系统升负荷运行时,第一开关断开、弟一开 关闭合,所述蓄电装置放电给所述厂用电系统。 A
8. 根据权利要求7所述的用于火力发电厂的蓄电一次调频系统,其特征在于,所述蓄能 系统包括: 进汽阀,设置在所述主汽轮机中压缸和所述旁路透平装置之间,用于控制所述进汽阀 的开度调整从所述主汽轮机中压缸进入到所述旁路透平装置的水蒸气的流量。
9. 根据权利要求7或8所述的用于火力发电厂的蓄电—次调频系统,其特征在于,所述 汽轮发电机系统还包括: 低压或所述旁路透平装置,用于接收所述主汽轮机
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