CN206816442U - 一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发电装置，特别涉及一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置。其结构包括压缩气体储能罐，所述的压缩气体储能罐内设置热电偶测温计，所述的压缩气体储能罐上设置有冷介质流体入口管道和冷介质流体出口管道，压缩气体储能罐连接表面式换热器，所述的表面式换热器设置有表面式换热器高温侧介质入口管道和表面式换热器高温侧介质出口管道，所述的表面式换热器分别连接磨煤机，引风机，送风机和循环水泵。本实用新型的一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置，其可同时实现增大风能消纳和煤电调峰能力。

Description

一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，特别涉及一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置。

背景技术

风电、光伏发电、季节性水电等发电方式具有随机性和不稳定性，从安全性考虑核电主要发基荷电量，调节能力有限。必须要由系统提供调峰支持。同时，随着产业结构调整，二产用电量增长缓慢，三产及居民用电等不稳定用电负荷增加较快，负荷特性发生变化，各地电力负荷增速明显高于用电量增速，导致电力负荷峰谷差持续加大，进一步加重了系统的调峰压力。抽水蓄能电站建设规模和其他储能等调峰设施的建设跟不上系统调峰需求，造成电网运行方式僵化，调节能力不足，一些地区弃风、弃光严重，给电网安全运行带来较大的压力。预测“十三五”期间，“三北”地区共缺少调峰容量4500万千瓦，解决调峰能力不足是《电力发展“十三五”规划》的重要任务。

环保约束加强，资源不断受限。《巴黎协定》在2016年提前生效，显示出各国政府广泛认同全球气候治理需要强有力的国际合作。《电力发展“十三五”规划》把2020年实现非化石能源在一次能源消费中占比15％的目标作为硬约束，务必完成。煤电发展的外部环境越来越严峻，公众的生态环保意识越来越强。特别是超低排放改造后，碳排放将成为煤电与可再生能源公平竞争的掣肘，2020年大型发电集团单位供电二氧化碳排放控制在550克/千瓦以内的目标给发电企业带来了巨大的压力。与此同时，随着电力建设速度的加快和国民经济产业结构的调整，电网的用电负荷峰谷差日益增大。同时，风电具有反调峰特性和频率不稳定性，经过系统优化表明，煤电仍是现阶段我国经济的调峰电源。为促进可再生能源消纳，控制弃风、弃光率在合理范围，保障非化石能源发电比例不断提高以及电力供应安全，需要更多的煤电参与系统调峰、旋转备用等辅助服务。

燃煤发电机组运行时自身需要消耗一定比例的电能，通常占机组额定输出功率的5％—7％。燃煤发电机组正常运行期间，自身能耗大户主要是循环水泵、磨煤机、送风机和引风机。约占全部用能的90％以上。因此，在燃煤发电机组调峰期间，降低燃煤发电机组自身能耗，才能在更大程度上增大调峰能力。

总体来看，各大电网的峰谷差日趋增大，电网的调峰能力和客观上的调峰需要之间的矛盾十分尖锐。随着这两年开建的电站陆续投产发电及国家对宏观经济的调控和高耗能企业的限制，低谷时缺乏调峰手段的问题更为突出。因此，电网调峰需求对于应对日趋严重的调峰问题具有极其重大的意义。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置，其可同时实现增大风能消纳和煤电调峰能力。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置，包括压缩气体储能罐，所述的压缩气体储能罐内设置热电偶测温计，所述的压缩气体储能罐上设置有冷介质流体入口管道和冷介质流体出口管道，压缩气体储能罐连接表面式换热器，所述的表面式换热器设置有表面式换热器高温侧介质入口管道和表面式换热器高温侧介质出口管道，所述的表面式换热器分别连接磨煤机，引风机，送风机和循环水泵：

所述的磨煤机设置有第一磨煤机煤粉出口、磨煤机进料口和第二磨煤机煤粉出口，所述的磨煤机连接第一风煤电耦合转换器，所述的第一风煤电耦合转换器分别连接第一电动机和第一气动涡轮机，所述的第一风煤电耦合转换器通过带有第一进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器；

所述的循环水泵设置有循环水泵出口和循环水泵入口，所述的循环水泵连接有第二风煤电耦合转换器，所述的第二风煤电耦合转换器分别连接第二电动机和第二气动涡轮机，所述的第二气动涡轮机设置有第二气动涡轮机排气管道，所述的第二气动涡轮机通过带有第二进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器；

所述的引风机设置有引风机入口和引风机出口，所述的引风机连接有第三风煤电耦合转换器，所述的第三风煤电耦合转换器分别连接第三电动机和第三气动涡轮机，所述的第三气动涡轮机设置有第三气动涡轮机排气管道，所述的第三气动涡轮机通过带有第三进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器；

所述的送风机设置有送风机入口和送风机出口，所述的送风机连接有第四风煤电耦合转换器，所述的第四风煤电耦合转换器分别连接第四电动机和第四气动涡轮机，所述的第四气动涡轮机设置有第四气动涡轮机排气管道，所述的第四气动涡轮机通过带有第四进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器。

冷介质流体入口管道设置有控制线路连接的电动控制阀门。

压缩气体储能罐连接有空气压缩机，所述的空气压缩机一侧连接涡轮压缩机入口管道，一侧连接第五风煤电耦合转换器，所述的第五风煤电耦合转换器分别连接第五电动机和风力机的变速齿轮箱。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型的一种可增大风煤电调峰能力的风煤电耦合发电装置，与常规燃煤发电装置和风力发电装置相比，具有以下三方面优点：

1、提高机组额定功率。因常规燃煤发电装置中，自身存在用电设备，耗电率大约消耗机组出力的5％—6％，采用本发电装置后，在机组负荷高峰期间，燃煤发电装置中的转机设备，由用电能改为用气动储能装置提供动能，因此很少消耗，甚至不消耗机组功率。因此，可使机组输出功率提高5％—6％；

2、加大负荷调节范围。采用气动储能装置后，提高机组输出功率的同时，也增大了机组的负荷调节范围，如同样单台功率1000MW燃煤发电装置和50MW风力发电装置，其调峰范围可由原来的500MW—1000MW扩大到450MW—1050MW。

3、煤电和风电装置整体经济性提高。由于压缩空气罐具有储能作用，在同一比较周期内，燃煤发电装置平均负荷率会相应提升，从而提高燃煤发电装置整体经济性，同时，调高了风电的消纳，降低了风电弃风率，另外，煤电与风电联合调峰功能的实现，也相应降低了风电频率频繁波动而对电网整体稳定性的影响，并可减少投资建设调峰机组的所需费用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置的装置组成原理图。

图中：

1：第一磨煤机煤粉出口 2：磨煤机进料口

3：第二磨煤机煤粉出口 4：磨煤机

5：第一气动涡轮机 6：第一风煤电耦合转换器

7：第一电动机 8：第一进气调节阀

9：循环水泵出口 10：循环水泵

11：循环水泵入口 12：第二电动机

13：第二风煤电耦合转换器 14：第二气动涡轮机

15：第二进气调节阀 16：表面式换热器高温侧介质入口管道

17：压缩气体储能罐 18：引风机入口

19：引风机 20：引风机出口

21：第三进气调节阀 22：第三气动涡轮机

23：第三风煤电耦合转换器 24：第三电动机

25：送风机入口 26：送风机

27：送风机出口 28：第四进气调节阀

29：第四气动涡轮机 30：第四风煤电耦合转换器

31：第四电动机 32：表面式换热器

33：表面式换热器高温侧介质出口管道 34：空气压缩机

35：第五电动机 36：低温气体管道

37：高温气体管道 38：第一气动涡轮机排气管道

39：第二气动涡轮机排气管道 40：第三气动涡轮机排气管道

41：第四气动涡轮机排气口管道 42：涡轮压缩机入口管道

43：冷介质流体入口管路 44：控制线路

45：电动控制阀门 46：冷介质流体出口管路

47：热电偶测温计 48：第五风煤电耦合转换器

49：风力机 50：变速齿轮箱

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图1所示，本实用新型的一种可提高风煤电调峰能力的耦合储能装置，包括压缩气体储能罐17，所述的压缩气体储能罐17内设置热电偶测温计47，所述的压缩气体储能罐17上设置有冷介质流体入口管道43和冷介质流体出口管道46，压缩气体储能罐17连接表面式换热器32，所述的表面式换热器32设置有表面式换热器高温侧介质入口管道16和表面式换热器高温侧介质出口管道33，所述的表面式换热器32分别连接磨煤机4，引风机19，送风机26和循环水泵10：

所述的磨煤机4设置有第一磨煤机煤粉出口1、磨煤机进料口2和第二磨煤机煤粉出口3，所述的磨煤机4连接第一风煤电耦合转换器6，所述的第一风煤电耦合转换器6分别连接第一电动机7和第一气动涡轮机5，所述的第一风煤电耦合转换器6通过带有第一进气调节阀8的管路连接所述的表面式换热器32；

所述的循环水泵10设置有循环水泵出口9和循环水泵入口11，所述的循环水泵10连接有第二风煤电耦合转换器13，所述的第二风煤电耦合转换器13分别连接第二电动机12和第二气动涡轮机14，所述的第二气动涡轮机14设置有第二气动涡轮机排气管道39，所述的第二气动涡轮机14通过带有第二进气调节阀15的管路连接所述的表面式换热器32；

所述的引风机19设置有引风机入口18和引风机出口20，所述的引风机19连接有第三风煤电耦合转换器23，所述的第三风煤电耦合转换器23分别连接第三电动机24和第三气动涡轮机22，所述的第三气动涡轮机22设置有第三气动涡轮机排气管道40，所述的第三气动涡轮机22通过带有第三进气调节阀21的管路连接所述的表面式换热器32；

所述的送风机26设置有送风机入口25和送风机出口27，所述的送风机26连接有第四风煤电耦合转换器30，所述的第四风煤电耦合转换器30分别连接第四电动机31和第四气动涡轮机29，所述的第四气动涡轮机29设置有第四气动涡轮机排气管道41，所述的第四气动涡轮机29通过带有第四进气调节阀28的管路连接所述的表面式换热器32。

冷介质流体入口管道43设置有控制线路44连接的电动控制阀门45。

压缩气体储能罐17连接有空气压缩机34，所述的空气压缩机34一侧连接涡轮压缩机入口管道42，一侧连接第五风煤电耦合转换器48，所述的第五风煤电耦合转换器48分别连接第五电动机35和风力机49的变速齿轮箱50。

本实用新型的一种可提高风煤电调峰能力的耦合储能装置的工作原理为：运行方式分为高峰负荷运行方式和低谷负荷运行方式。高峰负荷运行方式为：首先液态空气通过一个温度较高的表面式换热器32，液态空气遇热气化，推动第一—第四气动涡轮机工作。当压缩空气罐内的压缩空气不足时，再依次将气动切换至电动；低谷负荷运行方式为：首先，采用风力机经变速齿轮箱驱动空气压缩机工作，不断向压缩气体储能罐存储压缩空气；其次，在电网需要煤电机组进一步降低出力时，燃煤发电机组利用部分输出的电能驱动第五电动机，由第五电动机35驱动空气压缩机34向压缩气体储能罐17存储压缩空气。压缩气体储能罐17内压缩空气与冷介质流体入口管路43由控制模块电路不断进行热交换，进而利用低谷电力将空气变成液态，存储在相对绝热的储能容器中，为下一个高峰负荷提供所需的压缩空气，从而发挥出深度削峰填谷的功能。

以上所述，本实用新型中提及的采用风力机49、变速齿轮箱50、第五风煤电耦合转换器48及第五电动机为压缩空气罐储气动力源。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置，包括压缩气体储能罐，所述的压缩气体储能罐内设置热电偶测温计，所述的压缩气体储能罐上设置有冷介质流体入口管道和冷介质流体出口管道，其特征在于，所述的压缩气体储能罐连接表面式换热器，所述的表面式换热器设置有表面式换热器高温侧介质入口管道和表面式换热器高温侧介质出口管道，所述的表面式换热器分别连接磨煤机，引风机，送风机和循环水泵：

所述的磨煤机设置有第一磨煤机煤粉出口、磨煤机进料口和第二磨煤机煤粉出口，所述的磨煤机连接第一风煤电耦合转换器，所述的第一风煤电耦合转换器分别连接第一电动机和第一气动涡轮机，所述的第一风煤电耦合转换器通过带有第一进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器；

所述的循环水泵设置有循环水泵出口和循环水泵入口，所述的循环水泵连接有第二风煤电耦合转换器，所述的第二风煤电耦合转换器分别连接第二电动机和第二气动涡轮机，所述的第二气动涡轮机设置有第二气动涡轮机排气管道，所述的第二气动涡轮机通过带有第二进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器；

所述的引风机设置有引风机入口和引风机出口，所述的引风机连接有第三风煤电耦合转换器，所述的第三风煤电耦合转换器分别连接第三电动机和第三气动涡轮机，所述的第三气动涡轮机设置有第三气动涡轮机排气管道，所述的第三气动涡轮机通过带有第三进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器；

所述的送风机设置有送风机入口和送风机出口，所述的送风机连接有第四风煤电耦合转换器，所述的第四风煤电耦合转换器分别连接第四电动机和第四气动涡轮机，所述的第四气动涡轮机设置有第四气动涡轮机排气管道，所述的第四气动涡轮机通过带有第四进气调节阀的管路连接所述的表面式换热器。

2.根据权利要求1所述的一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置，其特征在于，所述的冷介质流体入口管道设置有控制线路连接的电动控制阀门。

3.根据权利要求1所述的一种可增大火电调峰能力的风火耦合发电装置，其特征在于，所述的压缩气体储能罐连接有空气压缩机，所述的空气压缩机一侧连接涡轮压缩机入口管道，一侧连接第五风煤电耦合转换器，所述的第五风煤电耦合转换器分别连接第五电动机和风力机的变速齿轮箱。