CN110067603B - 余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法 - Google Patents

余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110067603B
CN110067603B CN201910273311.8A CN201910273311A CN110067603B CN 110067603 B CN110067603 B CN 110067603B CN 201910273311 A CN201910273311 A CN 201910273311A CN 110067603 B CN110067603 B CN 110067603B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
waste heat
generator
power
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN201910273311.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110067603A (zh
Inventor
劳新力
崔嵘
熊永功
李卫团
宁有智
邓传志
张龙
李雄
陈康成
梁建友
王涛
尉言磊
张家健
高传连
莫吉汉
黄礼祥
郝富强
康勇
谢鑫涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Wellreach Automation Co ltd
CNOOC China Ltd Zhanjiang Branch
Original Assignee
Shenzhen Wellreach Automation Co ltd
CNOOC China Ltd Zhanjiang Branch
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 Shenzhen Wellreach Automation Co ltd, CNOOC China Ltd Zhanjiang Branch filed Critical Shenzhen Wellreach Automation Co ltd
Priority to CN201910273311.8A priority Critical patent/CN110067603B/zh
Publication of CN110067603A publication Critical patent/CN110067603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110067603B publication Critical patent/CN110067603B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/60—Application making use of surplus or waste energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/06—Purpose of the control system to match engine to driven device
    • F05D2270/061—Purpose of the control system to match engine to driven device in particular the electrical frequency of driven generator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

一种余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法，涉及余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制技术。该方法，包括：S1、余热发电机按照余热发电机的最大输出电力能力进行并网发电，与余热发电机处于同一电站的燃气透平发电机采用恒有功出力的方式进行并网运行，其余电站的燃气透平发电机采用有功功率等比例运行模式进行并网发电；S2、确定电网基准频率采样点，通过燃气透平发电机的升频、降频调节，实现整个电网的频率稳定。本发明可顺利地将电站的余热汽轮发电机纳入电网并稳定安全的运行，并取得了良好的节能减排效果和经济效益。

Description

余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法
技术领域
本发明涉及余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制技术。
背景技术
目前的海上电网发电机并网运行的控制策略普遍为，通过控制每台发电机的有功出力、无功出力，来达到电网发电机的总出力与电网总负荷之间的平衡，都是针对燃气或者燃油发电机。而新能源发电机特别是余热汽轮发电机属于首次应用在海上电网，它是由其它燃气透平燃烧可燃气产生的废热驱动汽轮发电机来发电。从提高能源利用率的角度来说，不应通过控制或限制余热汽轮发电机的出力大小来达到电网稳定。另外，余热汽轮发电机的装机容量一般是燃气透平发电机的几倍，它的调节响应慢，不像燃气透平发电机那样调节响应速度极快。最后，目前海上电网尚无有效针对余热发电机这种能源循环利用的发电机的电网安稳策略，目前的优先脱扣计算方式无法适用于余热汽轮机和产生余热的燃气透平发电机上。因此，目前的海上电网控制策略和安稳策略已经无法沿用在有余热汽轮发电机的电网中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可稳定安全运行的余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法。
本发明的目的可以这样实现，设计一种余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法，包括：
S1、余热发电机按照余热发电机的最大输出电力能力进行并网发电，与余热发电机处于同一电站的燃气透平发电机采用恒有功出力的方式进行并网运行，其余电站的燃气透平发电机采用有功功率等比例运行模式进行并网发电；
S2、确定电网基准频率采样点，通过燃气透平发电机的升频、降频调节，实现整个电网的频率稳定。
进一步地，电网基准频率采样点为50Hz。
进一步地，余热汽轮机在线时的发电机跳机后的有功热备计算方法：
余热汽轮机跳机后的有功热备：余热发电机跳机热备值＝其它在网机组总最大出力-在网总负荷-Δ修正值；
与余热汽轮机同一电站的燃气透平发电机跳机后的有功热备：热备＝在网发电机总最大出力–跳机发电机最大出力–总负载–Δ修正值–余热贡献值；
式中，Δ修正值为计算误差估计值，通常范围在0～1500kW以内；余热贡献值为燃气透平带载运行时产生的余热量对应换算成余热汽机提升的有功功率；
其余电站的燃气透平发电机跳机热备：
热备＝在网发电机总最大出力–跳机发电机最大出力–总负载-Δ修正值。
进一步地，单台燃气透平发电机的余热贡献值为y＝x+k·P，
式中，y：此透平机组的余热贡献值，x：此透平机组空载时的余热贡献值，k：此透平机组带载时的有功出力占比，P：此透平机组带载时的实时有功出力
本发明可顺利地将电站的余热汽轮发电机纳入电网并稳定安全的运行，并取得了良好的节能减排效果和经济效益。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的示意图；
图2是本发明较佳实施例之电站一的示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
一种余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法，包括：
S1、余热发电机按照余热发电机的最大输出电力能力进行并网发电，与余热发电机处于同一电站的燃气透平发电机采用恒有功出力的方式进行并网运行，其余电站的燃气透平发电机采用有功功率等比例运行模式进行并网发电；
S2、确定电网基准频率采样点，通过燃气透平发电机的升频、降频调节，实现整个电网的频率稳定。本实施例中，电网基准频率采样点为50Hz。
如图1所示，当海上电网中存在余热汽轮发电机并网运行发电时，电站一至电站四各发电机的控制策略。由于余热汽轮发电机装机容量大，调节响应速度较慢，因此，对余热发电机实行不调节原则，即按照余热发电机的最大输出电力能力进行并网发电。而对于跟余热汽轮发电机属于同一电站的燃气透平发电机，由于它们不仅要为海上电网送电，而且还承担着给余热汽轮机提供余热的任务。所以，为保证输送余热气量的稳定，对电站一的六台燃气透平发电机采用恒有功出力的方式进行并网运行，从而间接上保证了余热汽轮发电机的输出有功功率不至于有大的波动。
由于余热汽轮发电机装机容量大，承担了电网用电的主要负荷。因此，剩下的电站二、电站三、电站四中的燃气透平发电机可采用有功功率等比例运行模式进行并网发电。同时，以50Hz为电网基准频率采样点，通过燃气透平发电机的升频、降频调节功能，实现整个电网的频率稳定。
本发明根据余热汽轮发电机和原有燃气透平发电机的控制特性和电气特性的差异，重新制定海上电网电功率管理策略和电网安稳策略，通过控制海上电网燃气透平发电机的频率来稳定整个电网的频率，而不是通过控制余热汽轮发电机的频率和电压来保持电网的稳定。并通过计算燃气透平发电机的余热贡献值，来较为准确的得出燃气透平发电机发生跳机时对海上电网的影响，从而相应的卸载部分用电负荷来保证海上电网发电机组出力与用电负荷的平衡。本发明对新能源发电机特别是余热汽轮发电机如何与原有燃气透平发电机一起并网运行提供了良好的解决方案，并为保障海上电网的稳定运行提供了新的思路，具有非常大的推广意义。
如图2所示，余热汽轮发电机的存在使海上电网安稳策略出现了改变。余热汽轮发电机的余热，来源于电站一的六台燃气透平发电机，通过将燃气透平机燃烧的余热通过管道输送至余热锅炉，进而驱动余热汽轮机发电。因此，电站一的每一台运行中的透平发电机对余热汽轮发电机都是至关重要的。一旦减少一台燃气透平发电机，就相当于减少了余热汽轮发电机的有功出力，所以，有必要分析出电站一的每台燃气透平发电机对余热汽轮发电机有功出力的贡献值。同时，一旦余热汽轮发电机在网运行，整个海上电网的安稳策略不能像以前的安稳策略那样简单的计算单台燃气透平跳机热备。
余热汽轮机在线时的发电机跳机后的有功热备计算方法：
余热汽轮机跳机后的有功热备：余热发电机跳机热备值＝其它在网机组总最大出力-在网总负荷-Δ修正值；
电站一燃气透平发电机跳机后的有功热备：热备＝在网发电机总最大出力–跳机发电机最大出力–总负载–Δ修正值–余热贡献值；
式中，Δ修正值为计算误差估计值，通常范围在0～1500kW以内；余热贡献值为燃气透平带载运行时产生的余热量对应换算成余热汽机提升的有功功率；
电站二、三、四燃气透平发电机跳机热备：
热备＝在网发电机总最大出力–跳机发电机最大出力–总负载-Δ修正值
由于电站一内的燃气透平发电机跳机后，会损失部分余热，导致余热汽轮发电机有功出力减小，因此，单台燃气透平发电机的余热贡献值有必要通过以下方法计算出来。
单台燃气透平发电机的余热贡献值为y＝x+k·P，
式中，y：此透平机组的余热贡献值，x：此透平机组空载时的余热贡献值，k：此透平机组带载时的有功出力占比，P：此透平机组带载时的实时有功出力。
由于实际运行时，k、P均已知，并且可通过实际带载测试，测出空载时燃气透平发电机的余热贡献值x。因此，电站一的六台燃气透平发电机对余热汽轮机有功出力的余热贡献值分别为：
电站一燃气透平发电机1的余热贡献值：y1＝x1+k1·P1
电站一燃气透平发电机2的余热贡献值：y2＝x2+k2·P2
电站一燃气透平发电机3的余热贡献值：y3＝x3+k3·P3
电站一燃气透平发电机4的余热贡献值：y4＝x4+k4·P4
电站一燃气透平发电机5的余热贡献值：y5＝x5+k5·P5
电站一燃气透平发电机6的余热贡献值：y6＝x6+k6·P6
实施例：某电网位于中国南海海域，由终端电站、12-1电站、12-1PUQB电站、11-1电站组成，总计15台燃气透平发电机、1台余热汽轮发电机，为各电站自身及其余15个海上平台供电，总装机容量88MW。
终端电站共有6台燃气透平发电机和1台余热汽轮发电机，其中4台西门子燃气透平发电机单台发电机最大有功出力3200kW；2台乌克兰燃气透平发电机，单台发电机最大有功出力3500kW。这6台燃气透平发电机运行时产生的废热为余热汽轮发电机提供余热来源，余热汽轮发电机最大有功出力10000kW。12-1电站共有3台西门子燃气透平发电机，单台发电机最大有功出力3500kW。12-1PUQB电站共有4台索拉燃气透平发电机，单台发电机最大有功出力6400kW。涠洲11-1电站共有2台索拉燃气透平发电机，单台发电机最大有功出力2300kW。
利用本发明的构建方法，顺利的将终端电站余热汽轮发电机纳入电网，并稳定安全的运行，取得了良好的节能减排效果和经济效益。
本发明使新能源发电机特别是余热汽轮发电机应用在海上电网时，在以往的发电机控制模式上进行优化，在使余热发电机达到最大出力效果的前提下，达到电网频率稳定，保证电网各燃气透平机组、余热汽轮发电机组的稳定运行。同时，通过提出燃气透平发电机余热贡献值的概念，在以往的基础上，优化了电网有功热备的算法，为保障电网运行的安稳，提供了可靠的手段。

Claims (4)

1.一种余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法，其特征在于，包括：
S1、余热发电机按照余热发电机的最大输出电力能力进行并网发电，与余热发电机处于同一电站的燃气透平发电机采用恒有功出力的方式进行并网运行，其余电站的燃气透平发电机采用有功功率等比例运行模式进行并网发电；
S2、确定电网基准频率采样点，通过燃气透平发电机的升频、降频调节，实现整个电网的频率稳定。
2.根据权利要求1所述的余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法，其特征在于：电网基准频率采样点为50Hz。
3.根据权利要求1所述的余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法，其特征在于，余热汽轮机在线时的发电机跳机后的有功热备计算方法：
余热汽轮机跳机后的有功热备：余热发电机跳机热备值＝其它在网机组总最大出力-在网总负荷-Δ修正值；
与余热汽轮机同一电站的燃气透平发电机跳机后的有功热备：热备＝在网发电机总最大出力–跳机发电机最大出力–总负载–Δ修正值–余热贡献值；
式中，Δ修正值为计算误差估计值，通常范围在0～1500kW以内；余热贡献值为燃气透平带载运行时产生的余热量对应换算成余热汽机提升的有功功率；
其余电站的燃气透平发电机跳机热备：
热备＝在网发电机总最大出力–跳机发电机最大出力–总负载-Δ修正值。
4.根据权利要求1所述的余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法，其特征在于：单台燃气透平发电机的余热贡献值为y＝x+k·P，
式中，y：此透平机组的余热贡献值，x：此透平机组空载时的余热贡献值，k：此透平机组带载时的有功出力占比，P：此透平机组带载时的实时有功出力。
CN201910273311.8A 2019-04-04 2019-04-04 余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法 Active CN110067603B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910273311.8A CN110067603B (zh) 2019-04-04 2019-04-04 余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910273311.8A CN110067603B (zh) 2019-04-04 2019-04-04 余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110067603A CN110067603A (zh) 2019-07-30
CN110067603B true CN110067603B (zh) 2021-11-12

Family

ID=67367217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910273311.8A Active CN110067603B (zh) 2019-04-04 2019-04-04 余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110067603B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202026098U (zh) * 2011-01-26 2011-11-02 江西华电电力有限责任公司 螺杆膨胀发电机组的并网控制***
CN202050253U (zh) * 2011-04-26 2011-11-23 广东康菱动力科技有限公司 多台大马力高速全自动一体化并联及与市电并网***
CN103346562A (zh) * 2013-07-11 2013-10-09 江苏省电力设计院 计及需求响应的多时间尺度微网能量控制方法
CN103982256A (zh) * 2013-12-31 2014-08-13 湖南齐力达电气科技有限公司 一种并网型低温余热发电***的控制装置与方法
CN104037796A (zh) * 2013-12-31 2014-09-10 湖南齐力达电气科技有限公司 并网型多回路低温余热发电***
CN104854313A (zh) * 2012-12-28 2015-08-19 三菱重工业株式会社 发电***
CN107220427A (zh) * 2017-05-22 2017-09-29 贵州大学 一种光伏冷热电联产***建模方法
CN107725127A (zh) * 2017-11-13 2018-02-23 东南大学 一种多能源耦合分布式能源***
CN109173723A (zh) * 2018-10-30 2019-01-11 中国海洋石油集团有限公司 用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化scr脱硝***
CN109542025A (zh) * 2018-12-31 2019-03-29 无锡西区燃气热电有限公司 一种燃气联合循环机组全程自动启停控制分析***
EP2738362B1 (de) * 2012-12-03 2019-04-17 easyOptimize GmbH Kraftwärmekopplungssystem

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202026098U (zh) * 2011-01-26 2011-11-02 江西华电电力有限责任公司 螺杆膨胀发电机组的并网控制***
CN202050253U (zh) * 2011-04-26 2011-11-23 广东康菱动力科技有限公司 多台大马力高速全自动一体化并联及与市电并网***
EP2738362B1 (de) * 2012-12-03 2019-04-17 easyOptimize GmbH Kraftwärmekopplungssystem
CN104854313A (zh) * 2012-12-28 2015-08-19 三菱重工业株式会社 发电***
CN103346562A (zh) * 2013-07-11 2013-10-09 江苏省电力设计院 计及需求响应的多时间尺度微网能量控制方法
CN103982256A (zh) * 2013-12-31 2014-08-13 湖南齐力达电气科技有限公司 一种并网型低温余热发电***的控制装置与方法
CN104037796A (zh) * 2013-12-31 2014-09-10 湖南齐力达电气科技有限公司 并网型多回路低温余热发电***
CN107220427A (zh) * 2017-05-22 2017-09-29 贵州大学 一种光伏冷热电联产***建模方法
CN107725127A (zh) * 2017-11-13 2018-02-23 东南大学 一种多能源耦合分布式能源***
CN109173723A (zh) * 2018-10-30 2019-01-11 中国海洋石油集团有限公司 用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化scr脱硝***
CN109542025A (zh) * 2018-12-31 2019-03-29 无锡西区燃气热电有限公司 一种燃气联合循环机组全程自动启停控制分析***

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
分布式发电微网***暂态时域仿真方法研究——(三)算例实现与仿真验证;李鹏等;《电力自动化设备》;20130410;第33卷(第4期);全文 *
分布式发电技术及其并网运行研究综述;余昆等;《河海大学学报(自然科学版)》;20091125;第37卷(第6期);全文 *
微能源网多能源耦合枢纽的模型搭建与优化;刘方泽等;《电力***自动化》;20180612;第42卷(第14期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110067603A (zh) 2019-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kashani et al. Smart inverter volt-watt control design in high PV-penetrated distribution systems
Wang et al. Online overvoltage prevention control of photovoltaic generators in microgrids
JP4680102B2 (ja) 電力変換装置
CN102822508B (zh) 采用微分极控制算法的风力涡轮机控制器
US20120283888A1 (en) Seamless Transition Method and Apparatus for Micro-grid Connect/Disconnect from Grid
JP2008278700A (ja) 分散型発電装置及び電力品質維持制御方法
Lee et al. Electric spring and smart load: Technology, system-level impact, and opportunities
Xiao et al. Flat tie-line power scheduling control of grid-connected hybrid microgrids
Su et al. Modeling, control and testing of a voltage-source-inverter-based microgrid
Li et al. Research on capacity planning of renewable energy grid integration based on effective short circuit ratio
Keshavarzi et al. Disturbance resilience enhancement of islanded hybrid microgrid under high penetration of renewable energy resources by BESS
Liu et al. Model predictive control based voltage regulation strategy using wind farm as black-start source
Zhang et al. A novel method for simultaneous power compensation and ground fault elimination in distribution networks
Liang et al. Control strategy for improving the frequency response characteristics of photovoltaic and energy storage systems based on VSG control
KR20170021606A (ko) 배터리 에너지 저장 시스템 및 이를 이용한 무효 전력 보상 방법
CN110067603B (zh) 余热汽轮发电机在海上电网并网运行的控制及安稳方法
Lee et al. Inertia-free stand-alone microgrid—Part I: Analysis on synchronized GPS time-based control and operation
TWI505597B (zh) 智慧型微電網電力品質管理的操作系統
Dinkhah et al. Optimal power and frequency control of microgrid cluster with mixed loads
KR20200108553A (ko) 발전기 제어장치, ess 제어장치 및 이를 포함하는 협조 제어 시스템
Sun et al. Stability control method for hybrid AC-DC transmission systems considering cross-region multi-energy coordination
Barsali et al. Use of HVDC links for power system restoration
Gong et al. Fast coordinated power control for improving inertial and voltage support capability of battery energy storage systems
Song et al. A novel adaptive observer-based DC-link voltage control for grid-connected power converters
Pokrovskyi et al. Analysis of modes of asynchronized generator in extra-high voltage power grid

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant