CN117976275B - 具备负荷调节功能的发电***及自适应负荷调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具备负荷调节功能的发电***及自适应负荷调节方法，发电***包括反应堆、透平、回热器、冷却器、压缩机，发电工质从压缩机出口通过回热器返回反应堆形成在发电***中的循环；连接压缩机出口、冷却器进口并设置有第一阀组的压缩机旁路；连接透平进口、出口并设置有第二阀组的透平旁路；***还包括储罐；储罐进口、出口分别与冷却器进口和压缩机出口连接形成储罐第一、第二旁路，分别设置第三阀组和第四阀组。本发明通过压缩机旁路、透平旁路、回热器旁路和储罐旁路及相关阀组设置可调节发电***中进入各单元的工质量从而调整透平连接的发电机的发电量，有效实现利用发电***自身设计进行自适应负荷调节、温度控制和工质再循环。

Description

具备负荷调节功能的发电***及自适应负荷调节方法

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种具备负荷调节功能的发电***及自适应负荷调节方法。

背景技术

布雷顿循环***是一种热力循环形式，循环工质包括空气、蒸汽以及新型超临界气体介质(如二氧化碳、氦气和氧化二氮等)。超临界二氧化碳布雷顿循环是以超临界二氧化碳作为发电工质，将工质特性、热力过程、***设备进行科学设计与合理匹配形成的新型动力转换发电***，具有效率高、紧凑性好、适用性广、环境友好等优点，已成为极具潜力的新型能量转换***之一。新型超临界二氧化碳发电***是一种小型、清洁、高效、快速响应的闭式发电***，***内存在多处回路反馈，临界点附近物性变化剧烈，具有强非线性特征，***运行过程对物性变化敏感，***行为分析和控制复杂，其***运行方式和控制方法不同于传统水蒸气发电***，需结合工质特点、***构型和需求背景改进和研发新的***循环及控制运行方法，业内对此尚无全面性和***性的研究。因此需要根据该类循环***特点进行设计改进并提出全工况负荷调节方法，在保证***安全前提下，提高部分负荷下***效率和响应速率，保证***安全可靠经济运行。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具备负荷调节功能的发电***及自适应负荷调节方法，以解决现有技术中发电***负荷调节效率不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备负荷调节功能的发电***，其特征在于，所述发电***包括发电工质依次流经的反应堆、透平、回热器、冷却器和压缩机，所述发电工质从所述压缩机的出口通过所述回热器返回所述反应堆以形成在所述发电***中的循环；所述透平的输出端与发电机连接，所述压缩机、所述透平和所述发电机同轴布置；以及，

压缩机旁路，所述压缩机旁路连接所述压缩机的出口和所述冷却器的进口，所述压缩机旁路设置有第一阀组；

透平旁路，所述透平旁路连接所述透平的进口和所述透平的出口，所述透平旁路设置有第二阀组；

所述发电***还包括储罐；

所述储罐的出口与所述冷却器的进口连接形成储罐第一旁路，所述储罐第一旁路设置有第三阀组；

所述储罐进口与所述压缩机出口连接形成储罐第二旁路，所述储罐第二旁路设置有第四阀组。

可选地，所述发电***还包括：

回热器第一旁路，所述回热器第一旁路连接所述压缩机的出口和所述反应堆的进口，所述回热器第一旁路设置有第五阀组；

回热器第二旁路，所述回热器第二旁路连接所述透平的出口和所述反应堆的进口，所述回热器第二旁路设置有第六阀组。

可选地，所述反应堆与所述透平之间的连接干路上设置有第七阀组。

可选地，所述第一阀组、所述第二阀组、所述第三阀组、所述第四阀组、所述第五阀组、所述第六阀组以及所述第七阀组均包括调节阀和截止阀。

可选地，所述发电***还包括PID控制模块，所述PID控制模块与每个阀组电连接，所述PID控制模块用于根据所述透平的转速信号以及所述发电机的负荷信号、温度、压力、流量，发出相应的调节信号，以分别控制每个阀组的开度和启闭。

另一方面，本发明还提供一种自适应负荷调节方法，所述负荷调节方法应用于如前所述的具备负荷调节功能的发电***，所述负荷调节方法包括：

基于目标负荷与当前负荷的差值生成调节信号；

根据所述调节信号对所述第一阀组至所述第七阀组进行控制，以调节所述发电***的负荷。

可选地，所述根据所述调节信号对所述第一阀组至所述第七阀组进行控制，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷90%~100%区段内，通过所述调节信号控制所述第三阀组、所述第四阀组启闭和开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷40%~90%区段内，通过所述调节信号控制所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷20%~40%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷0%~20%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第二阀组的开度，以调节所述发电***的负荷。

可选地，所述根据所述调节信号对所述第一阀组至所述第七阀组进行控制，以调节所述发电***的负荷的步骤之后，包括：

判断所述反应堆的进口温度与出口温度是否都在预设范围内；

若所述反应堆的进口温度与出口温度都不在预设范围内，通过所述第五阀组和第六阀组调节所述反应堆的进口温度和出口温度。

可选地，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷0%~20%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第二阀组的开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号打开所述第二阀组或增大所述第二阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷；

判断所述压缩机是否出现喘振；

若是，则打开所述第一阀组或增大所述第一阀组的开度。

可选地，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷20%~40%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号关闭所述第七阀组或减小所述第七阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷；

判断所述压缩机是否出现喘振；

若是，则打开所述第一阀组或增大所述第一阀组的开度。

可选地，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷40%~90%区段内，通过所述调节信号控制所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号减小所述第七阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷。

可选地，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷90%~100%区段内，通过所述调节信号控制所述第三阀组、所述第四阀组启闭和开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号关闭所述第三阀组，打开所述第四阀组或增大所述第四阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷。

与现有的布雷顿循环发电***相比，本申请的发电***至少具有以下有益效果：通过支路形式连接形成的压缩机旁路、透平旁路、在***中增加的储罐单元以及建立储罐单元与压缩机、回热器之间的储罐旁路，结合旁路中设置的阀组，可对流经各单元的工质体量控制，从而在对发电***调节负荷时，避免单一负荷调节手段的缺点和限制，结合不同调节手段的特点，进而提出在全工况范围内的负荷调节手段，各旁路相互配合并形成根据不同功率调节范围自适应匹配调节手段的负荷调节方法，从而达到提高***发电效率、稳定***参数、快速调节负荷的效果。

附图说明

图1为本申请发电***的一个实施例的结构原理示意图；

图2为本申请自适应负荷调节方法的流程示意图；

图3为本申请发电***通过容积控制实现负荷调节的控制逻辑原理图；

图4为本申请发电***通过转速控制实现负荷调节的控制逻辑原理图；

图5为本申请发电***通过节流控制实现负荷调节的控制逻辑原理图；

图6为本申请发电***通过旁流控制实现负荷调节的控制逻辑原理图；

图7为本申请发电***通过温度控制实现负荷调节的控制逻辑原理图；

序号说明：1、反应堆；2、透平；3、发电机；4、回热器；5、冷却器；6、压缩机；7、储罐；11、压缩机旁路；12、透平旁路；13、储罐第一旁路；14、储罐第二旁路；15、回热器第一旁路；16、回热器第二旁路；21、第一阀组；22、第二阀组；23、第三阀组；24、第四阀组；25、第五阀组；26、第六阀组；27、第七阀组。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

布雷顿循环发电***是目前较为成熟的热力循环形式，被广泛应用于发电热电转换领域，循环工质包括以空气、蒸汽以及超临界气体等多态介质，目前以超临界二氧化碳作为循环工质的发电***最为普遍，本申请的发电***以超临界二氧化碳为工质进行解释说明，但需声明并不以此为限定，任何目前或未来可能的新型工质应用于本申请的发电***且未做实质性改变而达到与本申请相同的技术效果，应当涵盖在本申请所要求的保护范围内。

超临界二氧化碳布雷顿循环***中，由于***对工质临界点附近的物性变化敏感及布雷顿循环***本身特点，导致***在不同工况下的负荷调节成为难题，因此，

本申请一个实施例提供了一种具备负荷调节功能的发电***，所述发电***包括发电工质依次流经的反应堆1、透平2、回热器4、冷却器5、压缩机6，所述发电工质从所述压缩机6的出口通过所述回热器4返回所述反应堆1以形成在所述发电***中的循环；所述透平2的输出端与发电机3连接，所述压缩机6、所述透平2、所述发电机3同轴布置；以及，压缩机旁路11，所述压缩机旁路11连接所述压缩机6出口和所述冷却器5进口并设置有第一阀组21；透平旁路12，所述透平旁路12连接所述透平2进口和所述透平2出口并设置有第二阀组22；所述发电***还包括储罐7；所述储罐7出口与所述冷却器5进口连接形成储罐第一旁路13并设置有第三阀组23；所述储罐7进口与所述压缩机6出口连接形成储罐第二旁路14并设置有第四阀组24。

参见图1，在本实施例的发电***中，循环工质如超临界二氧化碳在反应堆1处反应蓄能，并通过管路流向透平2、使透平2以旋转或其他形式做机械功，与透平2共轴连接的发电机3随透平2的机械运动而运动实现发电。

进一步地，发电***的循环回路如下：回热器4有冷侧和热侧，回热器4的热侧进口与透平2的出口连接供循环工质在发电***中循环，沿循环工质的流经方向，回热器4的热侧出口与冷却器5的进口连接，冷却器5的出口与压缩机6的进口连接，压缩机6的出口与回热器4的冷侧进口连接且压缩机6与透平2、发电机3共轴实现同步转动的做功形式，回热器4的冷侧出口与反应堆1的进口连接，从而形成一个完整的闭环回路。

在本实施例中，还将压缩机6出口与冷却器5进口连接形成压缩机旁路11并在该旁路上设置第一阀组21、将透平2进口与透平2出口连接形成透平旁路12并在该旁路上设置第二阀组22；见图1，压缩机旁路11及透平旁路12所连接的冷却器5进口与透平2进口分别可与回热器4热侧出口、反应堆1出口等效；或者，旁路以支路接入的形式连接在循环干路的对应位置；同时本实施例中增设一储罐7，并将储罐7的出口与冷却器5的进口连接形成储罐第一旁路13并在该旁路上设置第三阀组23、储罐7的进口与压缩机6的出口连接形成储罐第二旁路14并在该旁路上设置第四阀组24；由此形成了本申请所提供的具备负荷调节功能的发电***，其负荷调节方式及原理将结合后续的实施方式具体介绍。

上述实施例为本申请提供的最简技术方案，通过该方案可调节的负荷有限且效果欠佳，因此在一些实施方式中，本申请进一步对上述发电***改进，可选地，所述发电***还包括：

设置在所述反应堆1与所述透平2之间连接干路上的第七阀组27。

通过第七阀组27的设置可以实现对发电***的透平2进口节流控制。当第七阀组27调节阀的开度下降，阀门两端的压降增加，一方面，透平2的膨胀比和输出功下降；另一方面，整个***的阻力增加，流量减少，压缩机6压比增加，压缩机6出口压力增加。此时需要避免压缩机6进入喘振区，需要配合前述实施例中的压缩机旁路11控制共同调节，增加降负荷深度，使得节流降负荷得以继续。

进一步地，发电***还包括：回热器第一旁路15，所述回热器第一旁路15连接所述压缩机6出口和所述反应堆1进口并设置有第五阀组25；回热器第二旁路16，所述回热器第二旁路16连接所述反应堆1进口和所述透平2出口并设置有第六阀组26。

回热器第一旁路15、回热器第二旁路16的作用在于：在整个负荷调节过程中，每次负荷调整都需要判断堆芯进出口温度是否均在预设范围，若均不在预设范围内通过调节回热器第一旁路15、回热器第二旁路16上的阀门开度来实现温度的调节。

可选地，所述第一阀组21、所述第二阀组22、所述第三阀组23、所述第四阀组24、所述第五阀组25、所述第六阀组26以及所述第七阀组27中每个阀组包括调节阀和截止阀。

本实施例中，通过在反应堆1与透平2之间的连接干路上设置第七阀组27可以直接控制透平2的转速负荷，将第一阀组21至第七阀组27均以调节阀和截止阀的形式设置，调节阀可以通过开度大小控制管路中流经的工质质量从而实现负荷的线性调节或控制调节度，而截止阀则用全开或全闭的使用场景，方便调节操作；此外，在各调节阀的相互配合下，可形成不同循环通路以应对发电***在不同工况下的调节需求。

在一些实施方式中，为实现发电***负荷调节的自动化，可选地，所述发电***还包括PID控制模块，所述PID控制模块与每个阀组电连接并用于根据所述透平2的转速信号、所述发电机3的负荷信号、温度、压力、流量发出相应的调节信号分别控制每个阀组的开度和启闭。

PID控制模块是写入PID算法程序的集成单元模块，至少包括转速PID控制子模块和负荷PID控制子模块，且可以以发电***核心控制单元为载体而应用在本申请的发电***中，且作为较成熟的现有技术，此处不再对其原理和实现控制的方式赘述，本实施例意在指明通过PID控制模块应用于本申请的发电***中可实现自动化、便捷且高精度的负荷控制。

综合前述实施例，本申请的发电***通过压缩机旁路11、透平旁路12以及储罐7单元形成的支路，可对***循环的工质通过分流合流形式实现质量控制，进而调整作用于透平2的循环工质质量而调节发电***负荷。并进一步地，通过回热器第一旁路15、回热器第二旁路16的设置，可以对反应堆1进出口的工质温度进行调整以辅助负荷调节。第一阀组21至第七阀组27在各循环干路及支路上的设置及其形式（截止阀和调节阀）有助于发电***通路的控制并配合PID控制模块的使用，使发电***的负荷调节工作实现自动化和高效化。

下面具体介绍本发明自适应负荷调节***可实现的负荷调节控制方式及其原理：

一、容积控制。容积控制的工作原理是通过增加或减少回路中的工质质量，以调节***负荷。控制逻辑流程示意图见图3。超临界二氧化碳循环的压缩机6运行在临界点附近，此处工质密度对压力和温度的影响较为敏感。当***需要降负荷时，保持第三阀组23关闭，打开第四阀组24的截止阀，通过管道上的调节阀调节流量，从而实现从回路中移出一部分工质进入储罐7储存，实现降负荷运行；当***需要升负荷时，保持第四阀组24关闭，打开第三阀组23的截止阀，通过管道上的调节阀调节流量，从而使储罐7补充一部分工质进入回路，实现升负荷运行。此种控制方式的优点是在变负荷过程中不存在工质能量的浪费，可以保持***效率，且调节速率快。

二、转速控制。转速控制是通过改变涡轮机械转速，从而改变***流量和压力，达到变负荷的目的。控制逻辑流程示意图见图4。对于压缩机6和透平2同轴布置的循环***，转速控制只能是压缩机6和透平2转速同百分比变化，即压缩机6和透平2同转速、共调节，无法单独改变转速运行。本发明中通过转速控制调节负荷主要是通过第七阀组27实现的。考虑到设备寿命及转速调节精度，该种调节方式不适合应用在频繁变负荷的应用场景。本发明基于设备同轴布置的形式提出转速分档位调节的方式，即在一定负荷区间内保持定转速运行，通过第七阀组27实现负荷二次调节，负荷超出该负荷区间则改变转速档位。当***目标负荷变化，并且越过负荷区间对应的转速台阶时，执行变转速控制，此时转速反馈通道与负荷反馈通道同时投入，一方面转速反馈通道通过负荷区间－转速台阶曲线生成目标转速，通过与转速测量值对比生成转速差值，利用转速PID控制子模块产生转速相关的阀位控制信号。另一方面负荷反馈通道通过目标负荷与功率测量值对比生成负荷差值，利用负荷PID控制子模块产生负荷相关的阀位控制信号，并与转速相关的阀位控制信号叠加，共同作用于第七阀组27调节阀，实现涡轮转速档位的切换并跟踪目标负荷的变化。其中执行降负荷控制时，当降负荷到一定深度，压缩机6会由于进口流量减小而发生喘振现象，此时可开大压缩机旁路11第一阀组21的调节阀开度，增大压缩机6进口流量，使***能够正常稳定运行。

三、节流控制。节流控制是通过改变回路压降实现负荷调节的手段。控制逻辑流程示意图见图5。本发明的发电***采用透平2进口节流控制，即通过本发明的第七阀组27节流实现。当第七阀组27调节阀的开度下降，阀门两端的压降增加，一方面，透平2的膨胀比和输出功下降；另一方面，整个***的阻力增加，流量减少，压缩机6压比增加，压缩机6出口压力增加，此时需要避免压缩机6进入喘振区，需要配合旁流控制法，共同调节，增加降负荷深度，使得节流降负荷得以继续。当***需要降负荷时，减小透平2进口第七阀组27中调节阀的开度，使透平2进气量减少从而减小输出功，达到降负荷的目的，反之，则增加透平2进口第七阀组27中调节阀的开度；当降负荷到一定深度，压缩机6会由于进口流量减小而发生喘振现象，此时应开大压缩机旁路11第一阀组21的调节阀开度，增大压缩机6进口流量，使***能够正常稳定运行。

四、旁流控制。旁流控制是通过改变进入压缩机6或透平2的质量流量实现负荷调节的手段。控制逻辑流程示意图见图6。本发明的发电***设置了压缩机旁路11和透平旁路12，实现负荷调节。当***需要降负荷时，增加透平旁路12第二阀组22的调节阀开度，使进入透平2做功的工质减少，从而达到降负荷的目的，反之，则减小透平旁路12第二阀组22的调节阀开度，当降负荷到一定深度，压缩机6会由于进口流量减小而发生喘振现象，此时应开大压缩机旁路11第一阀组21的调节阀开度，增大压缩机6进口流量，使***能够正常稳定运行。

此外，本发明的发电***还设置了回热器第一旁路15和回热器第二旁路16，参见图7，通过调节管路上的第五阀组25和第六阀组26上的阀门开度，实现反应堆1进出口工质温度的调节，从而改变透平2进口工质的温度，改变透平2做功而实现负荷调节的目的。本发明的发电***设置回热器第一旁路15和回热器第二旁路16主要是为了稳定反应堆1进口温度，避免快速变负荷过程中反应堆1进出口温度波动太大，影响堆芯材料寿命。

以上所述本发明的发电***可实现的任一负荷调节方式，均存在各自优缺点和局限性，且采用一种负荷调节方法无法实现全工况范围内的负荷调节。容积控制在实现过程中，需要改变装置内二氧化碳工质的装量。负荷调整的范围越宽，装置内二氧化碳工质装量变化也越大，对于储罐7的容积要求也越大。高压、大容积储罐7涉及大型锻件的加工制造，不仅加工难度极大，而且加工成本很高，故适合用在高负荷区间、小范围变负荷的条件，通过转速控制的方式，实现变负荷，转速控制在整个变负荷过程中的效率都是最高的，但考虑设备寿命及转速调节精度，该种调节手段不适合应用在频繁变负荷的应用场景中。节流控制法和旁流控制法调节效率较低，不适合在高负荷区间使用，在启动时或低负荷区间使用，具有简单、快速的优点。

因此本发明另提供一种自适应负荷调节方法，以将上述各种负荷调节方式综合应用于本发明前述实施例的发电***中，参见图2，所述负荷调节方法包括：

步骤S1，基于目标负荷与当前负荷的差值生成所述调节信号；

步骤S2，根据所述调节信号对所述第一阀组21至所述第七阀组27进行控制，以调节所述发电***的负荷。

进一步地，所述根据所述调节信号对所述第一阀组21至所述第七阀组27进行控制，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷90%~100%区段内，通过所述调节信号控制所述第三阀组23、所述第四阀组24启闭和开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷40%~90%区段内，通过所述调节信号控制所述第七阀组27的开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷20%~40%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组21、所述第七阀组27的开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷0%~20%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组21、所述第二阀组22的开度，以调节所述发电***的负荷。

具体地，结合图3至图7的逻辑原理示意图，在应用本方法对发电***进行负荷调节的过程中，需获得目标负荷后，反馈至发电***核心控制部分并与当前负荷比较，计算得到负荷差值后由PID控制模块根据负荷差值生成相应的调节信号，调节信号是通过分区段、正负向的形式表达，且每种调节信号可以对应控制第一阀组21至第七阀组27的启闭及开度以实现综合性的负荷调节；

在全工况的负荷调节中，本发明针对所提出的发电***，将负荷调节方式与调节区段做如下调配：

全负荷90%~100%区段（含90%）内，采用容积控制法，此区段可以通过储罐7及其形成的旁路实现快速调节且无需大体积的储罐7设计，有利于发电***的整体设计优化；

全负荷40%~90%区段（含40%）内，采用转速控制法，此区段无需频繁进行负荷调节，可通过控制透平2机械转速以及利用第七阀组27控制反应堆1与透平2之间的工质转移量实现分档位和二次调节的方式延长设备寿命且具有高效调节的优势；

全负荷20%~40%区段（含20%）内，采用节流＋旁流控制法，此区段发电***的负荷处于较低状态，对负荷的调节度更小或精度要求更高，因此借助第七阀组27和第一阀组21的配合调节负荷，并在降负荷到一定程度压缩机6因进口流量减小而发生喘振现象时，通过打开压缩机旁路11第一阀组21的调节阀，增大压缩机6进口流量，使***能够正常稳定运行。

因此，在一些实施方式中，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷20%~40%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组21、所述第七阀组27的开度调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

关闭所述第七阀组27或减小所述第七阀组27的开度；

判断所述压缩机6是否出现喘振；

若是，则打开所述第一阀组21或增大所述第一阀组21的开度。

全负荷0%~20%区段内，采用旁流控制法，此区段发电***的负荷处于很低状态，对负荷调节的精度要求更高，因此借助压缩机旁路11和透平旁路12对循环干路中的工质进行微量调整，也即借助第二阀组22调节负荷，并在降负荷到一定程度压缩机6因进口流量减小而发生喘振现象时，通过打开压缩机旁路11第一阀组21的调节阀，增大压缩机6进口流量，使***能够正常稳定运行。

因此，在一些实施方式中，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷0%~20%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组21、所述第二阀组22的开度调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

打开所述第二阀组22或增大所述第二阀组22的开度；

判断所述压缩机6是否出现喘振；

若是，则打开所述第一阀组21或增大所述第一阀组21的开度。

在另外一些实施方式中，所述根据所述调节信号对所述第一阀组21至所述第七阀组27的控制调节所述发电***的负荷的步骤之后，包括：

判断所述反应堆1的进口温度与出口温度是否在预设范围内；

若否，通过所述第五阀组25和第六阀组26调节所述反应堆1的进口温度和出口温度。

本实施例即通过回热器第一旁路15和回热器第二旁路16对发电***负荷调节过程中实现温度控制，PID控制模块还可以包括温度PID控制子模块以实现温度当前工况下发电***的温度反馈和调节信号生成，从而通过第五阀组25和第六阀组26调节反应堆1进口和出口的温度。

本发明提供的自适应负荷调节方法应用在具备负荷调节功能的发电***中，在充分考虑工作介质的特点并结合了发电***的结构的基础上，能够避免单一负荷调节手段的缺点和限制，结合不同调节手段的特点，进而提出在全工况范围内的负荷调节手段，各旁路相互配合并形成根据不同功率调节范围自适应匹配调节手段的负荷调节方法，从而达到提高***发电效率、稳定***参数、快速调节负荷的效果。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种具备负荷调节功能的发电***，其特征在于，所述发电***包括发电工质依次流经的反应堆、透平、回热器、冷却器和压缩机，所述发电工质从所述压缩机的出口通过所述回热器返回所述反应堆以形成在所述发电***中的循环；所述透平的输出端与发电机连接，所述压缩机、所述透平和所述发电机同轴布置；以及，

压缩机旁路，所述压缩机旁路连接所述压缩机的出口和所述冷却器的进口，所述压缩机旁路设置有第一阀组；

透平旁路，所述透平旁路连接所述透平的进口和所述透平的出口，所述透平旁路设置有第二阀组；

所述发电***还包括储罐；

所述储罐的出口与所述冷却器的进口连接形成储罐第一旁路，所述储罐第一旁路设置有第三阀组；

所述储罐进口与所述压缩机出口连接形成储罐第二旁路，所述储罐第二旁路设置有第四阀组；

回热器第一旁路，所述回热器第一旁路连接所述压缩机的出口和所述反应堆的进口，所述回热器第一旁路设置有第五阀组；

回热器第二旁路，所述回热器第二旁路连接所述透平的出口和所述反应堆的进口，所述回热器第二旁路设置有第六阀组；

所述反应堆与所述透平之间的连接干路上设置有第七阀组；

所述第一阀组、所述第二阀组、所述第三阀组、所述第四阀组、所述第五阀组、所述第六阀组以及所述第七阀组均包括调节阀和截止阀。

2.根据权利要求1所述的具备负荷调节功能的发电***，其特征在于，所述发电***还包括PID控制模块，所述PID控制模块与每个阀组电连接，所述PID控制模块用于根据所述透平的转速信号以及所述发电机的负荷信号、温度、压力、流量，发出相应的调节信号，以分别控制每个阀组的开度和启闭。

3.一种自适应负荷调节方法，其特征在于，所述负荷调节方法应用于如权利要求2所述的具备负荷调节功能的发电***，所述负荷调节方法包括：

基于目标负荷与当前负荷的差值生成调节信号；

根据所述调节信号对所述第一阀组至所述第七阀组进行控制，以调节所述发电***的负荷。

4.根据权利要求3所述的自适应负荷调节方法，其特征在于，所述根据所述调节信号对所述第一阀组至所述第七阀组进行控制，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷90%~100%区段内，通过所述调节信号控制所述第三阀组、所述第四阀组启闭和开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷40%~90%区段内，通过所述调节信号控制所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷20%~40%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷；

在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷0%~20%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第二阀组的开度，以调节所述发电***的负荷。

5.根据权利要求4所述的自适应负荷调节方法，其特征在于，所述根据所述调节信号对所述第一阀组至所述第七阀组进行控制，以调节所述发电***的负荷的步骤之后，包括：

判断所述反应堆的进口温度与出口温度是否都在预设范围内；

若所述反应堆的进口温度与出口温度都不在预设范围内，通过所述第五阀组和第六阀组调节所述反应堆的进口温度和出口温度。

6.根据权利要求4所述的自适应负荷调节方法，其特征在于，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷0%~20%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第二阀组的开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号打开所述第二阀组或增大所述第二阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷；

判断所述压缩机是否出现喘振；

若是，则打开所述第一阀组或增大所述第一阀组的开度。

7.根据权利要求4所述的自适应负荷调节方法，其特征在于，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷20%~40%区段内，通过所述调节信号控制所述第一阀组、所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号关闭所述第七阀组或减小所述第七阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷；

判断所述压缩机是否出现喘振；

若是，则打开所述第一阀组或增大所述第一阀组的开度。

8.根据权利要求4所述的自适应负荷调节方法，其特征在于，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷40%~90%区段内，通过所述调节信号控制所述第七阀组的开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号减小所述第七阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷。

9.根据权利要求4所述的自适应负荷调节方法，其特征在于，所述在所述当前负荷处于所述发电***的全负荷90%~100%区段内，通过所述调节信号控制所述第三阀组、所述第四阀组启闭和开度，以调节所述发电***的负荷的步骤，包括：

根据所述调节信号关闭所述第三阀组，打开所述第四阀组或增大所述第四阀组的开度；其中，所述调节信号的调节指令为降低***工作负荷。