[發明專利]用于穩定電力網的網絡頻率的方法

有效

• 申請號: 200980150682.1
• 申請日: 2009-12-02
• 公開（公告）號: CN102257247A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: U.尤雷策克
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F02C9/00;F02C3/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;盧江

技術領域

本發明涉及一種用于穩定電力網的網絡頻率的方法,在該電力網中至少雙軸的燃氣渦輪機具有動力渦輪機和燃氣發生器，其中借助第一軸將動力渦輪機以傳輸轉矩的方式與第一發電機相連接。除此之外，一種用于執行本方法的裝置是本發明的對象。

背景技術

為了在聯合網絡內進行頻率支持，對于所有發電站運營商都存在提供可以在預定時間內調用的特定功率儲備的義務，在此原則上區分初級調節和次級調節。附加的功率輸出用于將由于未覆蓋的功率需求（網絡中的電力需求大于供應）而低于額定值的頻率重新還原到額定值上。

在此，要求從一個電網到另一個電網發生變化。按照UCTE（Union?for?the?coordination?of?transmission?of?electricity，電力輸送協調聯盟）規則，在30秒內要求例如2%的附加功率輸出（初級調節，一般稱為10至30秒范圍內的初級調節，或一般稱為秒范圍內的頻率調節）。在此，用已經位于網絡上的能量生產設備內的不同措施來提供該功率儲備，這些措施導致能量生產設備的性能的惡化并導致反映在成本中的提高了的技術花費。

除此之外也還存在與網絡有關的規則，所述規則用于提供在大于30秒直至30分鐘范圍內的附加的功率（次級調節，或一般地分鐘范圍內的頻率調節），該附加的功率除了已經位于網絡處的設備之外，例如還可以由處于待機的尖峰負荷設備來提供。

在蒸汽發電站（DKW）的情況下，利用當今的現有技術、尤其是通過渦輪機閥門的節流——即將能量存儲在鍋爐中——來實現秒范圍內的儲備預留，使得在需要時簡單地通過進一步打開渦輪機閥門就可以提供秒范圍內的附加功率。同時也提高燃燒功率，以便通過取消節流而短時提高的功率也可以持續地提供。

但是閥門的節流具有副效應，即在正常運行中總是負面地影響設備效率和絕對功率。因為提高的燃燒功率必須是可能的，所以這也導致鍋爐與其輔助設備和附屬設備的過大尺寸，并導致惡化的成本平衡。

短時提供所要求的功率儲備的另一目前使用的可能性（常常與渦輪機閥門節流相組合）是所謂的冷凝液積聚。在此，降低通向低壓預熱器的分接蒸汽（必要時直至0?kg/s）。該蒸汽質量流相應地提供用于蒸汽渦輪機組中的發電。由此在冷凝器中積累的提高的冷凝液量首先被暫存在所謂的Hotwell（熱井）中，并且在已相應地提高鍋爐的燃燒功率之后，熱井水平被重新還原到正常度量上。同時必要時也降低由冷凝液泵所輸送的冷凝液量，以便盡管分接蒸汽被降低也仍然維持冷凝液溫度。為了可以在總體上確保這點，必須相應較大地確定燃燒的鍋爐及其輔助設備和附屬設備的尺寸（即附加的成本）。與此相對應地，在正常運行中在部分負荷范圍中來運行設備，這導致相應的效率損失。

發明內容

從現有技術的問題和缺點出發，本發明的任務在于如此改進開始時所述方式的方法，使得對網絡頻率的穩定一方面特別有效地實現并且另一方面是成本有利的。

為了解決本發明的任務提出，動力渦輪機和第一發電機的第一軸永久地與電力網同步旋轉，并且發電機驅動作為電動機的旋轉，并且燃氣發生器的第二軸永久地以點火轉速旋轉，其中在有負荷要求時將燃氣對發生器點火并且由燃氣發生器所產生的燃氣來驅動動力渦輪機,使得發電機產生電流。

這里將燃氣渦輪機的可用于產生可利用的技術功、尤其是用于產生電流的渦輪機部分稱作為動力渦輪機。在此，涉及不被用于驅動燃氣渦輪機的壓縮機的渦輪機部分。

本發明的決定性優點在于，為了達到快速起動能力所需要的自身需求——一方面用于雙軸燃氣渦輪機，由于將燃氣發生器維持在點火轉速上的啟動電動機，并且另一方面發電機以與網絡頻率同步的電動機模式運行——基本上小于例如在蒸汽發電站中由于取消或降低可能的渦輪機閥門節流而相同的初級能量使用時附加地獲得的功率。還通過如下方式得出成本節省：在發電站中，可以相應較小地確定鍋爐及其輔助設備和附屬設備的尺寸，因為不必在燃燒的鍋爐中輸入附加需要的熱量，例如通過冷凝液積聚得出該需求，這導致成本節省和功率改善。以此方式例如可以在正常運行中更經濟地運行蒸汽發電站。

如果一種方法在后續裝備的范圍內在運行方式方面使已有設備具有靈活性，從而也可以對于變化的市場迅速做出反應，則產生特別的優點。根據本發明的方法能夠實現整體上作為“Booster（升壓器）”的燃氣渦輪機的安裝，該升壓器可以比較成本有利地覆蓋尖峰負荷需求，而不負面影響儲備功率。根據本發明方法的升壓器功能也可以有利地平行于例如蒸汽發電站的常規儲備機制來使用，使得例如除了借助轉換來提供功率儲備的渦輪機閥門節流之外也可以根據本發明提供功率儲備。