CN110112744A - 一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频*** - Google Patents
一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，该***应用于火电厂深度调峰和调频场合，通过控制器a通过对电极直热控制单元的控制可以实现无极调峰，同时由于其直热特点，可快速将蒸汽供给热网加热器供暖或直接提供高品质蒸汽给热用户端，此过程为不可逆调峰过程；其中控制器c通过对飞轮电池控制单元的控制可以实现调峰和调频，同时由于其蓄电能的特点，可将多余的电能储存起来用于电网波峰时段的电能补充，此过程为可逆调峰和调频过程。该***通过对电极直热控制单元和飞轮电池控制单元的联合同步使用达到深度调峰和调频的目的。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂调峰和调频技术领域，尤其涉及一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***。
背景技术
近年以来，随着电网负荷结构的显著变化以及电网装机容量迅速增长，电网日常运行中负荷的峰谷差日益增大，同时电网弃风消纳的能力不足。热电联产机组“以热定电”方式运行，调峰能力有限。调峰困难已成为电网运行中最为突出的问题。电网调峰与火电机组供热之间的矛盾处理不好，可能影响居民冬季供暖安全，关系民生。为了满足电网调峰需求，以及电厂在激烈竞争中的生存需要，深度调峰势在必行。
目前电厂内部调峰主要依靠机组减负荷调峰和电蓄热锅炉辅助调峰技术等来实现，此类技术虽然能达到调峰的目的，但是受区域大面积供热负荷和技术本身限制，存在设备占地面积大、建造维护成本高和严重能源浪费等缺点，无法达到最优的深度调峰效果，并且无法实现调峰、调频、直热和供电有机的结合。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，包括：火电厂发电机组、发电机、用于监控国家电网需求状态并控制联合单元的主控制终端、国家电网、除氧水装置、给水泵、热网均压器、热网加热器、热用户端、电极直热控制单元和飞轮电池控制单元；所述火电厂发电机组与发电机相连接，并发出指令给主控制终端，分别与电极直热控制单元、飞轮电池控制单元和国家电网相连接，软化除氧水装置、给水泵、热网均压器、热网加热器和需热用户端与电极直热控制单元；
所述电极直热控制单元包括控制器a，所述控制器a通过三相交流电与电极锅炉相连接，所述电极锅炉进水口与控制阀a相连通，所述控制阀a与除氧水装置、给水泵相连通，所述电极锅炉蒸汽出口与热网均压器或热用户端相连通，所述均压器与用于为用户端提供热源的热网加热器相连通；
所述飞轮电池控制单元包括控制器c、AC滤波器、AC/DC/AC双向变流器和飞轮电池，所述AC滤波器通过三相交流电与发电机和国家电网相连接，所述AC滤波器的另一端与AC/DC/AC双向变流器相连接，所述AC/DC/AC双向变流器的另一端与飞轮电池相连接。
所述主控制终端与控制器a、控制器c通过控制电路相连接，所述控制器a与控制阀a通过控制电路相连接。
工作状态下：所述主控制终端接收到电厂调度指令调控控制器a和控制器c，其中控制器a通过对电极直热控制单元的控制可以实现无极调峰，同时由于其直热特点，可快速将蒸汽供给热网加热器供暖或直接提供高品质蒸汽给热用户端，此过程为不可逆调峰过程；其中控制器c通过对飞轮电池控制单元的控制可以实现调峰和调频，同时由于其蓄电能的特点，可将多余的电能储存起来用于电网波峰时段的电能补充，此过程为可逆调峰和调频过程。
所述电极锅炉包括高压电极锅炉，电压范围6KV-66KV。
所述飞轮电池包括高压飞轮电池，电压范围1KV-10KV。
所述飞轮电池包括电池壳体、电机主轴、蓄能飞轮、转子、定子、磁悬浮轴承和真空泵部件。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，该***应用于火电厂机组深度调峰和调频场合，通过主控制终端对控制器a、控制器c的智能控制，分别控制电极直热控制单元实现无极调峰和快速将蒸汽供给热网加热器供暖或直接提供高品质蒸汽给热用户端过程，为不可逆能源转化过程；控制飞轮电池控制单元实现调峰和调频，并将多余的电能储存起来用于电网波峰时段的电能补充，为可逆能源转化过程。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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为本发明中公开的***的结构示意图；
图2为本发明电极直热控制单元的结构示意图；
图3为本发明飞轮电池控制单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-图3所示的一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，运用直热技术和飞轮电池技术，采用了电极直热锅炉方案，进行电厂调峰的快速响应，达到无极调峰的目的，同时电极加热产生的高品质蒸汽用于供暖或需求蒸汽场合使用；同时采用飞轮电池储能技术，将一部分多余的电能储存在飞轮电池中，在电网峰值需求电能时再将电能补充给电网供电，达到电能可逆的峰谷调整，此外通过飞轮电池的快速充放电可以达到调频的目的。此方案优化改进了火电厂供热机组深度调峰单一结构，提高了电网消纳风电、光电及核电等新能源的能力，并运用控制***使整个过程实现上网的智能控制，不仅节约了维护成本，更提高了控制精度。具体该***包括火电厂发电机组1、发电机2、用于监控国家电网需求状态并控制联合单元的主控制终端3、国家电网14、除氧水装置8、给水泵9、热网均压器15、热网加热器16、热用户端17、电极直热控制单元18和飞轮电池控制单元20；所述火电厂发电机组1与发电机2相连接，并发出指令给主控制终端3，分别与电极直热控制单元18、飞轮电池控制单元20和国家电网14相连接，软化除氧水装置8、给水泵9、热网均压器15、热网加热器16和热用户端17与电极直热控制单元18相连接；所述主控制终端3、电厂发电机组1分别与电极直热控制单元18和飞轮电池控制单元20相连接实现联动。其中电厂发电机组1和发电机2负责火电机组正常运转发电，并通过接收国家电网14反馈调峰和调频指令给主控制终端3；电极直热控制单元18和飞轮电池控制单元20负责消耗机组发出的电能，降低电能上网流量，达到调峰目的，同时飞轮电池控制单元20通过快速充放电，达到调频目的，电极直热控制单元18负责消耗多余的电能，使更多的热量用于供热而不去发电。
进一步的，电极直热控制单元18包括控制器a4，所述控制器a4通过三相交流电与电极锅炉5相连接，所述电极锅炉5进水口与控制阀a21相连通，所述控制阀a21与除氧水装置8、给水泵9相连通，所述电极锅炉5蒸汽出口与热网均压器15或热用户端17相连通，所述均压器15与用于为用户端提供热源的热网加热器16相连通，所述控制器a4接收主控制终端3的控制指令和热用户端17的需求指令，控制电极锅炉5的通电加热和控制阀a21流量调整，产生的高品质蒸汽供给热网供暖或供给热用户端直接使用。
进一步的，控制阀a21与软化除氧水装置8和给水泵9相连通，提供产生蒸汽所必须的软化水和除氧水。
进一步的，飞轮电池控制单元20包括控制器c10、AC滤波器11、AC/DC/AC双向变流器12和飞轮电池13，所述AC滤波器11通过三相交流电与发电机2和国家电网14相连接，另一端与AC/DC/AC双向变流器12相连接，所述AC/DC/AC双向变流器12的另一端与飞轮电池13相连接，通过所述控制器c10与AC/DC/AC双向变流器12、飞轮电池13通过控制电路相连接，所述控制器c10接收主控制终端3的控制指令、控制AC/DC/AC双向变流器12，使电能通过AC滤波器11过滤杂波后经过AC/DC/AC双向变流器12实现由三相电转化成单相电再转化为与飞轮电池13反馈给控制器c10频率相同的三相电，将电能储存起来，此过程为可逆过程，所以可以实现随时快速充放电。其特点包括快速充放电、能源变化为可逆过程、充放电通过控制***实现、随时根据电网的峰谷变化做出调整，实现调峰和调频目的。
进一步的，主控制终端3接到调峰和调频指令，首先根据热用户端17的需求情况调配电极直热控制单元18消耗电能产生热能，满足热用户端对热水或蒸汽的需求达到调峰目的，同时会通过对飞轮电池控制单元20的调控将多余的电能储存起来，在电能需求时释放出来，可调峰值范围进一步增加，达到深度调峰的目的，同时飞轮电池的快速充放电可实现调频功能。在此过程中，国家电网给控制***指令需要控制***控制机组可以上网的电量，也就是调峰，调峰是指电网的波峰、波谷的意思，所有发出的电能都需要上网，但是由于用户端需求少而用不了那么多的电，就需要调峰，控制一部分上网电量使其不上网，通过主控制终端、电极直热控制单元18和飞轮电池控制单元20进行***控制，最终实现深度调峰目的，同样的飞轮电池控制单元20可以使载波频率按照调制信号发生改变，也叫调频。通过上述技术方案本发明公开的***将电极直热控制单元18和飞轮电池控制单元20之间实时进行联动控制，不仅可以达到供热机组供热需求，而且实现了任意时间的无极调峰和深度调峰，同时实现了调频功能，显著提升热电机组的上网调峰能力，并有效缓解可再生能源的消纳困境，实现了良好的经济效益。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，其特征在于包括：火电厂发电机组(1)，所述火电厂发电机组(1)将控制指令信息传送至主控制终端(3)，所述主控制终端(3)将控制指令信息传送至电极直热控制单元(18)和飞轮电池控制单元(20)；
所述电极直热控制单元(18)包括控制器a(4)，所述控制器a(4)通过三相交流电与电极锅炉(5)相连接，所述电极锅炉(5)的进水口与控制阀a(21)相连通，所述控制阀a(21)与除氧水装置(8)相连通，所述除氧水装置(8)与水泵(9)相连通，所述电极锅炉(5)的蒸汽出口与热网均压器(15)或热用户端(17)相连通，所述均压器(15)与用于为用户端提供热源的热网加热器(16)相连通；
所述飞轮电池控制单元(20)包括控制器c(10)、AC滤波器(11)、AC/DC/AC双向变流器(12)和飞轮电池(13)，所述AC滤波器(11)通过三相交流电与发电机(2)和国家电网(14)相连接，所述AC滤波器(11)的另一端与AC/DC/AC双向变流器(12)相连接，所述AC/DC/AC双向变流器(12)的另一端与飞轮电池(13)相连接；
工作状态下：所述主控制终端(3)接收到电厂调度指令后对控制器a(4)和控制器c(10)的工作进行调控：其中控制器a(4)对电极直热控制单元(18)进行无极调峰控制、将蒸汽供给热网加热器(16)供暖或直接提供蒸汽给热用户端(17)；其中控制器c(10)对飞轮电池控制单元(20)进行调峰和调频控制、将多余的电能储存用于电网波峰时段的电能补充。
2.根据权利要求1所述的一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，其特征还在于：所述电极锅炉(5)包括高压电极锅炉，所述高压电极锅炉的电压范围为6KV-66KV。
3.根据权利要求1所述的一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，其特征还在于：所述飞轮电池(13)包括高压飞轮电池,该高压飞轮电池的电压范围1KV-10KV。
4.根据权利要求1所述的一种利用飞轮电池和电极锅炉联合参与火电厂深度调峰和调频***，其特征还在于：所述飞轮电池(13)包括电池壳体、电机主轴、蓄能飞轮、转子、定子、磁悬浮轴承和真空泵部件。
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