本實用新型涉及火力發電技術領域，特別是涉及一種用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統。

背景技術：

大功率汽輪機的高壓進汽壓損增加2％，將引起高壓缸效率降低約1％，機組供電煤耗增大約1.0g/kWh。但為了滿足機組一次調頻的響應速度，大多數機組在額定工況時仍將高壓調節閥的開度控制在40％～25％以下；與全開閥相比，進汽壓損將增加4.5％～18％以上，高壓缸效率將下降約2％～9％，引起機組熱耗率和煤耗率的顯著增加。

為了減少汽輪發電機系統一次調頻對高壓調節閥的依賴性，國內外相關研究機構和發電企業提出了各種各樣的替代方案；如凝結水一次調頻，即利用凝汽器熱井和除氧器水箱的儲水功能，通過增減凝結水流量來改變汽輪機低壓缸回熱抽汽量和功率，滿足機組瞬間的負荷升降要求，使高壓調節閥處于全開狀態，大大降低其節流損失；還有零號高加調頻，即設置一套抽汽量可調的高壓加熱器，通過增減其抽汽量來改變汽輪機高壓缸的功率，滿足機組瞬間的負荷升降要求。但這些方案都是通過熱力系統間接調頻，響應速度較慢；另外，受凝汽器熱井、除氧器水箱容量和零號高加抽汽量的限制，調節范圍較窄。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統，可降低汽輪發電機系統一次調頻時對高壓調節閥的依賴性，減少汽輪發電機系統進汽節流損失。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下方案：

一種用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統，所述調頻系統包括汽輪發電機系統，所述汽輪發電機系統分別連接廠用電系統和電網系統；蓄能系統，分別連接所述汽輪發電機系統和所述廠用電系統，用于在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，所述汽輪發電機系統為所述蓄能系統充電，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量減少；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，所述蓄能系統放電給所述廠用電系統，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量增加。

可選的，所述汽輪發電機系統包括：主汽輪機中壓缸、主汽輪機低壓缸、主發電機、主變壓器以及廠用變壓器；其中，所述主汽輪機中壓缸與所述主汽輪機低壓缸連通，用于在水蒸氣依次流入所述主汽輪機中壓缸和所述主汽輪機低壓缸后，所述主汽輪機低壓缸將所述水蒸氣的熱能轉化為機械能；所述主發電機與所述主汽輪機低壓缸連接，用于將所述主汽輪機低壓缸輸出的機械能轉化為電能；所述主發電機通過廠用變壓器與所述廠用電系統連接，形成第一支路，用于為所述廠用電系統提供負荷電量；所述主發電機通過主變壓器與所述電網系統連接，形成第二支路，為電網系統提供上網電量。

可選的，所述蓄能系統包括：蓄電裝置、第一開關和第二開關，其中，所述蓄電裝置的輸入端連接所述第一開關，所述蓄電裝置的輸出端連接所述第二開關，所述蓄電裝置通過所述第一開關和所述第二開關并聯連接在所述第一支路中；在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，所述第一開關閉合、第二開關斷開，所述主發電機為所述蓄電裝置充電；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，所述第一開關斷開、第二開關閉合，所述蓄電裝置放電給所述廠用電系統。

可選的，所述第一開關連接所述廠用變壓器，所述第二開關連接所述廠用電系統。

可選的，所述第一開關連接所述主發電機，所述第二開關連接所述廠用變壓器。

可選的，所述汽輪發電機系統還包括：主凝汽器，與所述主汽輪機低壓缸連通，用于接收所述主汽輪機低壓缸排出的乏汽。

可選的，所述蓄能系統包括：旁路透平裝置、輔助發電機、蓄電裝置、第一開關以及第二開關；其中，所述旁路透平裝置與所述主汽輪機中壓缸連通，用于將所述主汽輪機中壓缸流出的水蒸氣的熱能轉化為機械能；所述輔助發電機分別連接所述旁路透平裝置和所述廠用電系統，用于將所述旁路透平裝置輸出的機械能轉化為電能，并輸入至所述廠用電系統；所述蓄電裝置通過第一開關與所述輔助發電機連接，通過第二開關與所述廠用電系統連接；用于在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，第一開關閉合、第二開關斷開，所述輔助發電機為所述蓄電裝置充電；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，第一開關斷開、第二開關閉合，所述蓄電裝置放電給所述廠用電系統。

可選的，所述蓄能系統包括：進汽閥，設置在所述主汽輪機中壓缸和所述旁路透平裝置之間，用于控制所述進汽閥的開度調整從所述主汽輪機中壓缸進入到所述旁路透平裝置的水蒸氣的流量。

可選的，所述汽輪發電機系統還包括：主凝汽器，連通所述主汽輪機低壓缸和/或所述旁路透平裝置，用于接收所述主汽輪機低壓缸和/或所述旁路透平裝置排出的乏汽。

根據本實用新型提供的具體實施例，本實用新型公開了以下技術效果：

本實用新型用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統，通過設置蓄能系統，可在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，所述汽輪發電機系統為所述蓄能系統充電，主發電機承擔廠用電系統負荷電量，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量減少；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，所述蓄能系統放電給所述廠用電系統，主發電機承擔的廠用系統負荷電量減少，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量增加，從而可降低汽輪發電機系統一次調頻時對高壓調節閥的依賴性，減少汽輪發電機系統進汽節流損失。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統的結構實施例一；

圖2為本實用新型用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統的結構實施例二；

圖3為本實用新型用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統的結構實施例三。

符號說明：

主汽輪機中壓缸 1 主汽輪機低壓缸 2

主發電機 3 主凝汽器 4

進汽閥 5 旁路透平裝置 6

輔助發電機 7 蓄電裝置 8

第一開關 9 第二開關 10

主變壓器 11 配電裝置 12

廠用變壓器 13 低壓配電裝置 14。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本實用新型的目的是提供一種用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統，通過設置蓄能系統，可在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，所述汽輪發電機系統為所述蓄能系統充電，主發電機承擔廠用電系統負荷電量，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量減少；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，所述蓄能系統放電給所述廠用電系統，主發電機承擔的廠用系統負荷電量減少，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量增加，從而可降低汽輪發電機系統一次調頻時對高壓調節閥的依賴性，減少汽輪發電機系統進汽節流損失。

為使本實用新型的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

本實用新型用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統包括汽輪發電機系統和蓄能系統，所述汽輪發電機系統分別連接廠用電系統和電網系統；所述蓄能系統分別連接所述汽輪發電機系統和所述廠用電系統，用于在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，所述汽輪發電機系統為所述蓄能系統充電，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量減少；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，所述蓄能系統放電給所述廠用電系統，使得所述汽輪發電機系統為所述電網系統提供的上網電量增加。

如圖1-圖3所示，所述汽輪發電機系統包括主汽輪機中壓缸1、主汽輪機低壓缸2、主發電機3、主變壓器11以及廠用變壓器13；其中，所述主汽輪機中壓缸1與所述主汽輪機低壓缸2連通，用于在水蒸氣依次流入所述主汽輪機中壓缸1和所述主汽輪機低壓缸2后，所述主汽輪機低壓缸2將所述水蒸氣的熱能轉化為機械能；所述主發電機3與所述主汽輪機低壓缸2連接，用于將所述主汽輪機低壓缸2輸出的機械能轉化為電能；所述主發電機3通過廠用變壓器13與所述廠用電系統連接，形成第一支路，用于為所述廠用電系統提供負荷電量；所述主發電機3通過主變壓器11與所述電網系統連接，形成第二支路，為電網系統提供上網電量。

所述電網系統包括配電裝置12及電網設備(圖中未示出)，所述主發電機3輸出的電能通過主變壓器11及配電裝置12，輸送至對應的電網設備。所述廠用電系統包括低壓配電裝置及廠用電設備，所述主發電機3輸出的電能通過廠用電變壓器13及低壓配電裝置14，輸送至對應的廠用電設備。

如圖1和圖2所示，所述蓄能系統包括：蓄電裝置8、第一開關9和第二開關10，其中，所述蓄電裝置8的輸入端連接所述第一開關9，所述蓄電裝置8的輸出端連接所述第二開關10，所述蓄電裝置8通過所述第一開關9和所述第二開關10并聯連接在所述第一支路中；在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，所述第一開關9閉合、第二開關10斷開，所述主發電機3為所述蓄電裝置8充電；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，所述第一開關9斷開、第二開關10閉合，所述蓄電裝置8放電給所述廠用電系統。

可選的，所述第一開關9連接所述廠用變壓器13，所述第二開關10連接所述廠用電系統(如圖1所示)；或者，所述第一開關9連接所述主發電機3，所述第二開關10連接所述廠用變壓器13(如圖2所示)。進一步地，所述汽輪發電機系統還包括主凝汽器4，與所述主汽輪機低壓缸2連通，所述主凝汽器4可接收所述主汽輪機低壓缸2排出的乏汽。

此外，本實用新型用于火力發電廠的蓄電一次調頻系統還提供一種蓄能系統的結構實施例。如圖3所示，所述蓄能系統包括旁路透平裝置6、輔助發電機7、蓄電裝置8、第一開關9以及第二開關10；其中，所述旁路透平裝置6與所述主汽輪機中壓缸2連通，用于將所述主汽輪機中壓缸2流出的水蒸氣的熱能轉化為機械能；所述輔助發電機7分別連接所述旁路透平裝置6和所述廠用電系統，將所述旁路透平裝置6輸出的機械能轉化為電能，并輸入至所述廠用電系統。

所述蓄電裝置8通過第一開關9與所述輔助發電機7連接，通過第二開關10與所述廠用電系統連接；用于在所述汽輪發電機系統減負荷運行時，第一開關9閉合、第二開關10斷開，所述輔助發電機7為所述蓄電裝置8充電；在所述汽輪發電機系統升負荷運行時，第一開關9斷開、第二開關10閉合，所述蓄電裝置8放電給所述廠用電系統。

進一步地，所述蓄能系統還包括進汽閥5，所述進汽閥5設置在所述主汽輪機中壓缸1和所述旁路透平裝置6之間，用于控制所述進汽閥5的開度調整從所述主汽輪機中壓缸2進入到所述旁路透平裝置6的水蒸氣的流量。

優選方案，所述汽輪發電機系統還包括主凝汽器4，所述主凝汽器4連通所述主汽輪機低壓缸2和/或所述旁路透平裝置6，用于接收所述主汽輪機低壓缸2和/或所述旁路透平裝置6排出的乏汽。

下面以具體實施例進行詳細介紹：

實施例一

如圖1所示，蓄能系統包括蓄電裝置8、開關9和10，利用減負荷時蓄電裝置充電、升負荷時蓄電裝置放電實現電廠機組的快速一次調頻。

所述蓄電裝置8的輸入端經由第一開關9接入廠用變壓器13和輸出端第二開關10接入低壓配電裝置14。負荷穩定時，蓄電裝置8的電量處于半充滿狀態；減負荷時，第一開關9閉合、第二開關10斷開，主發電機3通過廠用變壓器13為蓄電裝置8充電，使得主發電機3承擔的第一支路的電量增加，從而減少對第二支路提供的電量(即上網電量減少)；在升負荷時，第一開關9斷開、第二開關10閉合，蓄電裝置8對廠用電系統放電，使主發電機3承擔的第一支路電量減少，從而增加對第二支路提供的電量。

由于采用蓄電一次調頻，響應速度快、調節范圍寬、高壓調節閥節流損失小。

實施例二

如圖2所示，所述蓄電裝置8的輸入端經由第一開關9與主發電機3連接和輸出端分別經由第二開關10連接廠用變壓器13之間。負荷穩定時，蓄電裝置8的電量處于半充滿狀態；減負荷時，第一開關9閉合、第二開關10斷開，主發電機3為蓄電裝置8充電，使主發電機3承擔第一支路的電量增加，從而減少第二支路的上網電量；升負荷時，第一開關9分離、第二開關10閉合，蓄電裝置8對廠用電系統放電，使主發電機3承擔的第一支路的電量減少，從而增加第二支路的上網電量。

與實施例一相比，實施例二更適用于主發電機3電壓較低或蓄電裝置電壓較高的電廠。由于采用蓄電一次調頻，響應速度快、調節范圍寬、高壓調節閥節流損失小。

實施例三：

如圖3所示，所述蓄能系統包括進汽閥5、旁路透平裝置6、輔助發電機7、蓄電裝置8、第一開關9和第二開關10，利用減負荷時蓄電裝置充電、升負荷時蓄電裝置放電實現電廠機組的快速一次調頻。所述蓄電裝置8的輸出端經第一開關9直連輔助發電機7，由輔助發電機7為其充電，而輸出端經第二開關10與低壓配電裝置14之間。

所述旁路透平裝置6的進汽來自于中壓缸到低壓缸的導汽管，乏汽排入主凝汽器4，產生的機械能驅動輔助發電機7發電。負荷穩定時，進汽閥5全開，由旁路透平裝置6驅動的輔助發電機7承擔廠用電系統的負荷電量，不足部分由廠用變壓器13補充，蓄電裝置的電量處于半充滿狀態；減負荷時，進汽閥5全開、第一開關9閉合、第二開關10閉合，輔助發電機7為蓄電裝置8充電，使主發電機3承擔更多的第一支路的電量，從而減少第二支路的上網電量；升負荷時，進汽閥5關小、第一開關9斷開、第二開關10閉合，使更多的蒸汽進入主汽輪機低壓缸2，增大上網電量，廠用電不足部分由蓄電裝置8補充。

所述旁路透平在正常運行時因進汽節流損失小、無中間抽汽、各級葉片高度處于理想狀態等特征，使其效率接近甚至超過主汽輪機低壓缸；由于輔助發電機直接接入廠用電系統，無廠用變壓器損失，并且減少了主發電機的廠用電量；因此，與無旁路透平的系統相比，本實施例三運行靈活，總體經濟性較好。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。