DE102016212634A1 - Method for secondary frequency control of a fossil-fired power plant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sekundärfrequenzregelung mit einer Gas- und Dampfturbinenanlage (1) im Netzbetrieb, mit einer Gasturbine (2), einer Dampfturbine (3) und einem Abhitzedampferzeuger (4), in dem im Wärmetausch mit Abgas aus der Gasturbine (2) Dampf für die Dampfturbine (3) erzeugt wird, wobei als Vorbereitung zur Leistungsanpassung im Rahmen der Sekundärfrequenzregelung im Stromnetz der Abhitzedampferzeuger (4) mit einem angedrosselten Stellventil (5, 6, 7) gefahren wird, wobei der Abhitzedampferzeuger (4) dauerhaft bei einem Druck oberhalb 80% eines Nenndrucks gefahren wird.The invention relates to a method for secondary frequency control with a gas and steam turbine plant (1) in network operation, with a gas turbine (2), a steam turbine (3) and a heat recovery steam generator (4), in which in heat exchange with exhaust gas from the gas turbine (2). Steam for the steam turbine (3) is generated, being driven as a preparation for power adjustment in the context of secondary frequency control in the power grid of the heat recovery steam generator (4) with a throttled control valve (5, 6, 7), wherein the heat recovery steam generator (4) permanently at a pressure above 80% of a nominal pressure is driven.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sekundärfrequenzregelung mit einer Gas- und Dampfturbinenanlage im Netzbetrieb. The invention relates to a method for secondary frequency control with a gas and steam turbine plant in network operation.
Bei Gleitdruckfahrweise wird bei steigenden Lastrampen ein Teil der dem Dampferzeuger mit den Verbrennungsgasen zugeführten Energie dazu verwendet, die Temperatur/Druckniveaus im Dampferzeuger auf den neuen stationären Betriebspunkt einzustellen. Dadurch steht nur der verbleibende Teil der zugeführten Energie für die Steigerung der Dampfproduktion und der Dampfturbinenleistung zur Verfügung. Damit setzt die Änderung der Kesseldampfleistung/Dampfturbinenleistung zeitlich verzögert ein und schränkt somit den mit hoher Leistungsdynamik nutzbaren Bereich (z.B. für Sekundärregelleistung) ein. In Gleitdruckfahrweise with increasing load ramps a portion of the steam generator with the combustion gases supplied energy is used to adjust the temperature / pressure levels in the steam generator to the new steady-state operating point. As a result, only the remaining part of the energy supplied is available for increasing the steam production and the steam turbine output. Thus, the change of the boiler steam power / steam turbine power is delayed in time and thus restricts the high power dynamic usable range (e.g., for secondary control power).
Die genannten Einschränkungen wurden bisher nicht gelöst bzw. mussten akzeptiert werden. Nur durch Erhöhung der Gasturbinen-Lastrampen bzw. Überfeuerung konnte eine Teilkompensation erreicht werden. The mentioned restrictions were not solved or had to be accepted. Only by increasing the gas turbine load ramps or overfiring partial compensation could be achieved.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Sekundärfrequenzregelung mit einer Gas- und Dampfturbinenanlage im Netzbetrieb bereitzustellen, mit dem schneller als bisher die Leistung der Anlage an die Erfordernisse im Netz angepasst werden kann. The object of the invention is therefore to provide a method for secondary frequency control with a gas and steam turbine plant in network operation, with the faster than before, the performance of the system can be adapted to the requirements in the network.
Die Erfindung löst die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einem derartigen Verfahren zur Sekundärfrequenzregelung mit einer Gas- und Dampfturbinenanlage im Netzbetrieb, mit einer Gasturbine, einer Dampfturbine und einem Abhitzedampferzeuger, in dem im Wärmetausch mit Abgas aus der Gasturbine Dampf für die Dampfturbine erzeugt wird, wobei als Vorbereitung zur Leistungsanpassung im Rahmen der Sekundärfrequenzregelung im Stromnetz der Abhitzedampferzeuger mit einem angedrosselten Stellventil gefahren wird, der Abhitzedampferzeuger dauerhaft bei einem Druck oberhalb 80% eines Nenndrucks, also dem höchstzulässigen Druck in den entsprechenden Rohrleitungen, gefahren wird. Dauerhaft bedeutet, dass die Gas- und Dampfturbinenanlage, wenn sie für die Sekundärfrequenzregelung eingesetzt werden soll, in einen Bereich zwischen 80% und 100% des Nennbetriebs fährt und dort verbleibt, bis die Anlage nicht mehr für die Sekundärfrequenzregelung eingesetzt werden soll. The invention solves the problem directed to a method by providing that in such a method for secondary frequency control with a gas and steam turbine plant in network operation, with a gas turbine, a steam turbine and a heat recovery steam generator in which in heat exchange with exhaust gas from the gas turbine steam is generated for the steam turbine, being driven as a preparation for power adjustment in the power grid of the waste heat steam generator with a throttled control valve, the heat recovery steam generator permanently at a pressure above 80% of a nominal pressure, ie the maximum pressure in the corresponding piping, is driven. Permanent means that the gas and steam turbine system, if it is to be used for the secondary frequency control, runs in a range between 80% and 100% of the nominal operation and remains there until the system is no longer to be used for the secondary frequency control.
Durch eine Anpassung der Druckfahrweise auf einen über dem natürlichen Gleitdruck liegenden Druck wird die aufzuwendende Energie für die Anpassung des Temperatur/Druckniveaus im Dampferzeuger auf den neuen stationären Betriebspunkt reduziert. Die zugeführte Energie wird direkt zur Steigerung der Dampfproduktion und damit zur Leistungssteigerung der Dampfturbine verwendet und die Reaktion der Dampfturbinenleistung auf eine Änderung der eingebrachten Energie weniger verzögert. Durch ein Anheben der Kesseldrücke über den Normalbetriebsdruck (Nutzung vorhandener Auslegungsreserven) kann durch Kesselspeichernutzung der Dampfturbinen-Leistungsanteil weiter gesteigert werden. Damit kann die natürliche Verzögerung zwischen Befeuerungsleistungssteigerung und Dampfturbinenleistungserhöhung kompensiert werden. By adapting the pressure mode to a pressure above the natural sliding pressure, the energy to be expended for the adaptation of the temperature / pressure level in the steam generator is reduced to the new stationary operating point. The supplied energy is used directly to increase the steam production and thus to increase the efficiency of the steam turbine and the reaction of the steam turbine power to a change in the introduced energy less delayed. By raising the boiler pressures above the normal operating pressure (use of existing design reserves), boiler steam utilization can further increase the proportion of steam turbine output. Thus, the natural delay between firing power increase and steam turbine power increase can be compensated.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Abhitzedampferzeuger dauerhaft bei Nenndruck gefahren wird. It may be advantageous if the heat recovery steam generator is driven permanently at nominal pressure.
Vorteilhafter Weise wird im Sekundärregelungsfall zuerst eine Leistung der Gasturbine geändert. Das kann bedeuten, dass die Leistung erhöht oder verringert wird. Jedenfalls wird die Leistungsanpassung zuerst über die Gasturbine veranlasst. Advantageously, a power of the gas turbine is first changed in the secondary control case. This can mean that the power is increased or decreased. In any case, the power adjustment is initiated first via the gas turbine.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn, nachdem die Leistung der Gasturbine geändert wurde, das Stellventil zum Halten des Nenndrucks im Abhitzedampferzeuger geöffnet oder gedrosselt wird. Mit diesem zweiten Schritt wird, anders als bei einer Fahrweise mit modifiziertem Gleitdruck, bei dem eine Leistungsänderung zuerst durch aktives Öffnen des Stellventils und Ausspeichern der Energiereserven aus dem Abhitzedampferzeuger erzielt wird, lediglich der Druck im Abhitzedampferzeuger selbst auf einen Druck im Bereich von 80% bis 100% des Nenndrucks geregelt. Die Leistungsänderung der Anlage ist bereits durch den vorhergehenden Schritt, die Änderung der Gasturbinenleistung, erfolgt. It is further advantageous if, after the power of the gas turbine has been changed, the control valve is opened or throttled to maintain the nominal pressure in the heat recovery steam generator. With this second step, unlike a modified sliding pressure mode in which a power change is achieved first by actively opening the control valve and discharging the energy reserves from the heat recovery steam generator, only the pressure in the heat recovery steam generator itself is at a pressure in the range of 80% to 100% of the nominal pressure regulated. The change in performance of the plant has already occurred through the previous step, the gas turbine power change.
Durch die erfinderische Festdruckfahrweise erfolgt eine Leistungssteigerung der Dampfturbine schneller als bei Gleitdruckfahrweise. Due to the inventive Festdruckfahrweise a power increase of the steam turbine is faster than in Gleitdruckfahrweise.
Mit dieser Fahrweise zur Verringerung der Verzögerung der Dampfturbinenleistung kann z.B. eine zugesicherte Sekundärregelleistungsreserve mit der erforderlichen Dynamik bis zur Maximalleistung einer Gas- und Dampfturbinenanlage erreicht werden. Der Vorteil für den Anlagenbetreiber ergibt sich hieraus durch ein höheres Leistungsniveau und gleichzeitige Vermarktbarkeit der Sekundärregelfähigkeit, so dass insgesamt höhere Einkünfte erzielt werden können. In Kauf zu nehmen ist ein geringerer Wirkungsgrad aufgrund der angedrosselten Fahrweise. With this mode of operation for reducing the delay of the steam turbine power, e.g. a guaranteed secondary reserve reserve can be achieved with the required dynamics up to the maximum output of a gas and steam turbine plant. The advantage for the plant operator results from a higher level of performance and simultaneous marketability of the secondary regulatory capability, so that overall higher income can be achieved. To accept a lower efficiency due to the throttled driving style.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich: The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings. Shown schematically and not to scale:
In dem schematischen Blockdiagramm der
Der Dampfturbine
Zum Zuführen von in der Gasturbine
Der Abhitzedampferzeuger
Die Hochdruckspeisepumpe
Der Dampfauslass
Von der Hochdruckspeisepumpe
Die Kondensatleitung
Die Dampfturbinenleistung wird durch Änderung des Dampfstroms geregelt: entweder wird bei konstantem Druck der Querschnitt der Stellventile
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, dessen Flussdiagramm in
Im Falle einer Leistungsanpassung kann in Schritt B eine aus der Gasturbine
In Schritt C wird dann das Stellventil
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DE102016212634.2A DE102016212634A1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Method for secondary frequency control of a fossil-fired power plant |
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DE102016212634.2A Ceased DE102016212634A1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Method for secondary frequency control of a fossil-fired power plant |
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DE (1) | DE102016212634A1 (en) |
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CN110778368A (en) * | 2019-11-11 | 2020-02-11 | 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 | Frequency modulation method and device for steam turbine generator unit |
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2016
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CN110778368B (en) * | 2019-11-11 | 2022-04-12 | 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 | Frequency modulation method and device for steam turbine generator unit |
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