RU2672559C1 - Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС - Google Patents

Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС Download PDF

Info

Publication number
RU2672559C1
RU2672559C1 RU2017126653A RU2017126653A RU2672559C1 RU 2672559 C1 RU2672559 C1 RU 2672559C1 RU 2017126653 A RU2017126653 A RU 2017126653A RU 2017126653 A RU2017126653 A RU 2017126653A RU 2672559 C1 RU2672559 C1 RU 2672559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
power
network
steam generator
participation
Prior art date
Application number
RU2017126653A
Other languages
English (en)
Inventor
Владислав Васильевич Бажанов
Анатолий Николаевич Коваленко
Виталий Владимирович Сергеев
Алексей Павлович Щуклинов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority to RU2017126653A priority Critical patent/RU2672559C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2672559C1 publication Critical patent/RU2672559C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/08—Regulation of any parameters in the plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области энергетических систем и комплексов, в состав которых входят атомные электрические станции. Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС, функционально связанная с парогенератором и турбиной, содержит регулятор изменения мощности турбины, включающий в себя регулирующий клапан, размещенный на регенеративном отборе пара турбины к регенеративному подогревателю; регулятор температуры питательной воды на входе в парогенератор, включающий в себя регулирующий клапан, размещенный на трубопроводе перед масляным теплообменником дополнительно введенной системы аккумулирования тепловой энергии, датчик температуры питательной воды, размещенный в питательном трубопроводе на входе в парогенератор, и задатчик температуры питательной воды. Изобретение позволяет обеспечить возможность участия АЭС в регулировании частоты тока в сети. 2 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области энергетические системы и комплексы, в состав которых входят атомные электрические станции (АЭС) с реакторами типа ВВЭР и системами аккумулирования тепловой энергии (САТЭ).
Изменение мощности энергоблоков АЭС с ВВЭР, работающих в настоящее время при постоянном расходе теплоносителя, ведет к изменению температуры теплоносителя независимо от программы регулирования (см., например, Шальман М.П, Плютинский В.И. Контроль и управление на атомных электростанциях. - М: Энергия, 1979. - 272 с., стр. 146), что в случае работы с частыми изменениями мощности отрицательно сказывается на ресурсе реактора, особенно его активной зоны.
Известно решение, где изменение мощности энергоблока тепловой электростанции(ТЭС) в случае необходимости резкого ее увеличения выше номинального значения выполняется путем закрытия запорной арматуры на регенеративных отборах турбины к подогревателям высокого давления. Это ведет к увеличению расхода пара через проточную часть турбины и, следовательно, к увеличению мощности турбины (см., например, Иванов В.А. Стационарные и переходные режимы мощных паротурбинных установок. - Л.: Энергия. 1971. - 280 с., стр. 206). Недостатком данного способа является то, что на отборах турбины используется запорная арматура, имеющая всего два положения - открыто и закрыто, не обеспечивая промежуточных значений и, в силу этого, возможности плавного изменения мощности паротурбинной установки.
Прототипом предлагаемого изобретения является вариант изменения мощности энергоблока АЭС с ВВЭР в режиме, когда турбина ведет реактор за счет использования присущего данному типу реакторов температурного эффекта реактивности при изменении температуры теплоносителя в активной зоне реактора. Изменение температуры теплоносителя происходит при изменении давления генерируемого пара в парогенераторе вследствие изменения расхода пара на турбину (см. Патент RU №2291503). Недостатком является то, что данный вариант не удовлетворяет требованиям по скорости изменения мощности энергоблока вследствие присущего конструкции ВВЭР транспортного запаздывания теплоносителя первого контура и, как следствие, приводит к низким маневренным характеристикам реакторных установок.
Техническая проблема - неучастие АЭС в регулировании частоты тока в сети по причине низких маневренных характеристик активных зон ядерных реакторов.
Решение проблемы достигается использованием системы автоматического регулирования частоты тока в сети с участием атомной электростанции с реактором типа ВВЭР, функционально связанной с парогенератором и турбиной, отличающейся тем, что содержит регулирующий клапан, размещенный на одном из отборов пара турбины к регенеративному подогревателю и изменяющий величину расхода пара отбора и тем самым мощность турбины по сигналу требуемого ее изменения, и регулятор температуры питательной воды с датчиком температуры на входе в парогенератор и регулирующим клапаном, размещенным на трубопроводе греющей среды и изменяющий ее расход по сигналу отклонения температуры питательной воды от значения, заданного ее задатчиком.
Увеличение доли АЭС в общем производстве электроэнергии и большой износ оборудования ТЭС, привлекаемых к работе в переменных режимах работы, ставит вопрос о привлечении АЭС к регулированию мощности и частоты тока электросети. В настоящее время АЭС работают в основном в стационарном базовом режиме.
Наличие регулятора изменения мощности турбины и регулятора температуры питательной воды предлагаемых конструкций позволяет исключить участие низкоманевренной реакторной установки и обеспечить участие энергоблока АЭС в регулировании частоты тока сети только за счет работы второго контура с системой аккумулирования тепловой энергии. Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить участие энергоблока АЭС с системой аккумулирования тепловой энергии (САТЭ) в регулировании частоты тока сети без изменения мощности реакторной установки.
На фигуре 1 представлена функциональная схема системы.
На фигуре 2 представлены графики изменения основных параметров турбины в режиме регулирования частоты тока при мощности энергоблока 115% NНОМ в режиме разрядки САТЭ.
Функциональная схема предлагаемой системы автоматического регулирования частоты тока сети состоит из следующих элементов:
1- турбина;
2 - групповой регулятор частоты тока в сети;
3 - ПИ-регулятор изменения мощности турбины;
4 - регулирующий клапан мощности турбины;
5 - регенеративный подогреватель низкого давления;
6 - система аккумулирования тепловой энергии;
7 - задатчик температуры питательной воды;
8 - сумматор заданной и текущей температуры питательной воды;
9 - ПИ-регулятор температуры питательной воды;
10 - парогенератор;
11 - деаэратор;
12 - датчик температуры питательной воды;
13 - регулирующий клапан температуры питательной воды;
14 - масляный теплообменник;
15 - стопорно-регулирующий клапан турбины;
16 - текущая мощность турбогенератора, где элементы под номерами:
(3, 4, 7, 8, 9, 12, 13, 16) - являются элементами системы автоматического изменения мощности турбины при регулировании частоты тока сети в режиме разрядки;
(1, 2, 5, 6, 10, 11, 14, 15) - являются элементами рассматриваемого энергоблока АЭС.
Действие системы осуществляется следующим образом.
Изменение нагрузки сети приводит к изменению частоты тока в энергосистеме. Групповой регулятор сети (2) распределяет требуемые изменения мощности между всеми энергоблоками, участвующими в первичном регулировании частоты тока в энергосистеме, в соответствии с их номинальными мощностями и статическими характеристиками турбин «частота-мощность». Сигнал требуемого изменения мощности (ΔN) для рассматриваемого энергоблока АЭС (далее энергоблока) в режиме разрядки САТЭ (6) подается на ПИ-регулятор изменения мощности турбины (3), изменяющий положение штока регулирующего клапана (4), расположенного на регенеративном отборе пара турбины (1) к выбранному регенеративному подогревателю низкого давления (5). Это приводит к изменению расхода пара в отборе и, соответственно, изменению расхода пара через проточную часть турбины (1), что ведет к изменению мощности турбины (1).Тем самым обеспечивается участие энергоблока в регулировании частоты тока в сети с широким диапазоном значений мощности и требуемой нормативными документами скоростью ее изменения.
В свою очередь изменение расхода пара на регенеративный подогреватель низкого давления (5) приводит к изменению температуры основного конденсата на выходе из него (на входе в деаэратор (11), в котором поддерживается постоянное давление пара). В сумматор заданной и текущей температуры питательной воды (8) подаются значения текущей температуры питательной воды на входе в парогенератор (10) от датчика температуры питательной воды (12) и заданной (номинальной) температуры от задатчика температуры питательной воды (7). Сигнал рассогласования (ΔT) от сумматора (8) подается на ПИ-регулятор температуры питательной воды (9), изменяющий положение штока регулирующего клапана (13) на масляном трубопроводе САТЭ (6), что влечет за собой изменение расхода греющего масла через теплообменник (14) САТЭ (6).Это приводит к изменению температуры питательной воды на выходе из масляного теплообменника (14) (на входе в парогенератор (10)) до номинального значения.
Изменение мощности реактора в связи с температурным эффектом реактивности исключается путем поддержания постоянных значений расхода и давления пара перед турбиной (1). Поддержание постоянного значения давления пара в парогенераторе (10) обеспечивается поддержанием постоянной температуры питательной воды на входе в парогенератор (10) за счет использования аккумулированной тепловой энергии САТЭ (6). Постоянное значение расхода пара в турбину обеспечивает стопорно-регулирующий клапан (15) турбины (1).
Работоспособность предлагаемой системы автоматического изменения мощности турбины при участии энергоблока АЭС в регулировании частоты тока в сети подтверждена расчетами по созданной математической модели динамики паротурбиной установки в режиме разрядки САТЭ, приведенными в статье "Исследование работы АЭС с аккумуляторами тепловой энергии при регулировании мощности турбины в режиме разрядки"// В.В. Бажанов, И.И. Лощаков, А.П. Щуклинов // НТВСПбГПУ: сб. статей. - СПб., 2015. - №4(231). - С.47-58.
На фигуре 2 представлены в качестве примера результаты расчета изменения мощности турбины при регулировании частоты тока сети для начальной мощности турбины 11 5%Nhom, где Nтек - текущая мощность турбины, МВт, Nceти - мощность сети, МВт, w - частота вращения ротора турбины, рад/с, G4отб - расход пара через 4 регенеративный отбор, кг/с. Изменение мощности турбины (как для АЭС, так и для ТЭС) при регулировании частоты тока в любую сторону независимо от величины этого изменения должно по нормативным требованиям (см. ГОСТ 55890-2013 Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования. - М.: Стандартинформ, 2014. - С.42) производиться не более чем за 30 с, причем 50% изменения этой мощности должно производиться за первые 15 с. В качестве возмущения в проведенном расчете принималось скачкообразное изменение частоты тока в сети на величину±0,05 Гц (на графиках представлена эквивалентная частота вращения ротора турбины w [рад/с]). Как следует из представленных графиков, предлагаемая система полностью обеспечивает изменение мощности турбины с требуемой по нормативам скоростью при постоянной мощности реактора во всем диапазоне разрядки САТЭ.
Совокупность регуляторов и их связь с основным оборудованием энергоблока АЭС с САТЭ дают возможность участия АЭС в регулировании частоты тока сети без задействования низкоманевренных реакторных установок.

Claims (1)

  1. Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС, функционально связанная с парогенератором и турбиной, отличающаяся тем, что содержит регулятор изменения мощности турбины, включающий в себя регулирующий клапан, размещенный на регенеративном отборе пара турбины к регенеративному подогревателю; регулятор температуры питательной воды на входе в парогенератор, включающий в себя регулирующий клапан, размещенный на трубопроводе перед масляным теплообменником дополнительно введенной системы аккумулирования тепловой энергии, датчик температуры питательной воды, размещенный в питательном трубопроводе на входе в парогенератор, и задатчик температуры питательной воды.
RU2017126653A 2016-11-30 2016-11-30 Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС RU2672559C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126653A RU2672559C1 (ru) 2016-11-30 2016-11-30 Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126653A RU2672559C1 (ru) 2016-11-30 2016-11-30 Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672559C1 true RU2672559C1 (ru) 2018-11-16

Family

ID=64327629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017126653A RU2672559C1 (ru) 2016-11-30 2016-11-30 Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2672559C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716644C1 (ru) * 2019-08-13 2020-03-13 Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" Энергетическая теплоутилизационная установка

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2326012A1 (fr) * 1975-09-25 1977-04-22 Babcock & Wilcox Co Commande de centrale nucleaire par reglage en parallele de la chaleur degagee et du debit d'eau d'alimentation a la chaudiere en fontion de la puissance demandee
RU2291503C1 (ru) * 2005-06-02 2007-01-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ВНИИАЭС) Способ первичного регулирования частоты переменного электрического тока в энергосистеме с участием энергоблоков аэс
RU2604095C1 (ru) * 2015-07-08 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Способ управления теплосиловой установкой и устройство для его реализации

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2326012A1 (fr) * 1975-09-25 1977-04-22 Babcock & Wilcox Co Commande de centrale nucleaire par reglage en parallele de la chaleur degagee et du debit d'eau d'alimentation a la chaudiere en fontion de la puissance demandee
RU2291503C1 (ru) * 2005-06-02 2007-01-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ВНИИАЭС) Способ первичного регулирования частоты переменного электрического тока в энергосистеме с участием энергоблоков аэс
RU2604095C1 (ru) * 2015-07-08 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Способ управления теплосиловой установкой и устройство для его реализации

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАЖАНОВ В.В. и др. Исследование возможности использования на АЭС аккумуляторов тепловой энергии при регулировании частоты тока в сети, Известия вызов, Ядерная энергетика, 4, г. Санкт-Петербург, 2013, с. 29-36. *
БАЖАНОВ В.В. и др. Исследование возможности использования на АЭС аккумуляторов тепловой энергии при регулировании частоты тока в сети, Известия вызов, Ядерная энергетика, 4, г. Санкт-Петербург, 2013, с. 29-36. БАЖАНОВ В.В. и др. Исследование работы АЭС с аккумуляторами тепловой энергии при регулировании мощности турбины в режиме разрядки, Энергетика, Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского политехнического университета, 4(231), 2015, с. 47-57. *
БАЖАНОВ В.В. и др. Исследование работы АЭС с аккумуляторами тепловой энергии при регулировании мощности турбины в режиме разрядки, Энергетика, Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского политехнического университета, 4(231), 2015, с. 47-57. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716644C1 (ru) * 2019-08-13 2020-03-13 Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие "Турбокон" Энергетическая теплоутилизационная установка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2661753B1 (en) System of controlling steam generator level during main feed-water control valve transfer for nuclear power plant
Wang et al. Modeling and flexible load control of combined heat and power units
CN108035777B (zh) 一种火电机组中低压缸联合零出力供热系统及方法
CN102787870B (zh) 一种提高供热机组一次调频能力的方法
CN101769180A (zh) 一种双轴燃气-蒸汽联合循环机组控制方法及其系统
Wu et al. A load following control strategy for Chinese modular high-temperature gas-cooled reactor HTR-PM
CN110259522A (zh) 一种快速提升汽轮机组负荷响应速度的方法
CN109915216A (zh) 一种供热机组控制抽汽短时调频系统与调节方法
CN209978005U (zh) 用于二次再热机组的一次调频控制系统
RU2672559C1 (ru) Система автоматического регулирования частоты тока в сети с участием АЭС
Prakash et al. LQR based PI controller for load frequency control with distributed generations
Khrustalev et al. On the efficiency of variable frequency drives of the main circulating pumps of nuclear power plants with water-cooled (VVER) and fast neutron reactors (BN)
US9535409B1 (en) Advanced control of a multiple receiver concentrated solar power plant
CN208982123U (zh) 一种实现热电机组三种状态切换运行的系统
Zaccaria et al. Adaptive control of micro gas turbine for engine degradation compensation
CN111412453B (zh) 蓄热调峰系统储热放热工况下的功率控制方法
CN212227002U (zh) 蓄热调峰系统
CN212204487U (zh) 储热放热工况下的蓄热调峰系统
CN208073572U (zh) 一种基于调频旁路的电网调频系统
Zheng et al. Application study on zero output technology of low pressure cylinder of 350MW supercritical unit
RU2291503C1 (ru) Способ первичного регулирования частоты переменного электрического тока в энергосистеме с участием энергоблоков аэс
Shapiro et al. Improving the maneuverability of combined-cycle power plants through the use of hydrogen-oxygen steam generators
CN113864021B (zh) 锅炉连续排污余热余压综合利用系统及方法
CN115898576B (zh) 热电厂供热系统的控制方法、装置、设备及存储介质
Ilyushin et al. Maintaining Improving Control Response of Generators at Conventional Power Plants for Power Systems with Integrated Wind and Solar Power Plants