一种基于机组自蓄能的超级电容辅助调频系统的制作方法

本实用新型属于火力发电技术调峰领域，涉及一种基于机组自蓄能的超级电容辅助调频系统。

背景技术：

近年来，我国风电、光伏、水电等新能源电力装机容量持续快速增长，新能源在为我们提供大量清洁电力同时，也给电网的安全运行和电力供应保障带来了巨大挑战。部分地区出现了严重的弃风、弃光和弃水问题。受常规火电机组低负荷稳定燃烧、干湿态转换等问题和供热机组“以热定电”运行方式等因素影响，国内火电机组深度调峰能力不足，与国外机组存在较大差距，国家能源局通知要求，挖掘火电机组调峰潜力，提升我国火电运行灵活性，提高新能源消纳能力。常规火电机组的调峰能力主要受到变负荷能力的限制，因此，快速变负荷能力成为目前灵活性改造的重点。

目前机组调频大都采用高压调门大幅度节流的方式完成的，该方式对于机组的经济性影响较大。利用凝结水变流量调节是目前提升机组变负荷速率的有效措施之一，利用短时间改变凝结水流量的方式可以减少低压加热器的抽汽量，从而短时增加机组的输出功率，实现提升机组变负荷速率的目的，但其前期动作较慢，存在一定程度延时，无法满足机组一次调频需求，且变负荷量相对较小。蓄电池可以有效提高机组的一次调频能力，但是其使用寿命短，安全性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于机组自蓄能的超级电容辅助调频系统，该系统能够实现机组的快速变负荷，且机组运行的经济性、安全性及稳定性较高。

为达到上述目的，本实用新型所述的基于机组自蓄能的超级电容辅助调频系统包括锅炉、高压调门、高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器、低压加热器、除氧器、发电机、超级电容及电网；

锅炉的出口经高压调门与高压缸的入口相连通，高压缸的出口经锅炉的再热侧与中压缸的入口相连通，中压缸的出口与低压缸的入口相连通，低压缸的出口依次经凝汽器、低压加热器与除氧器的入口相连通，除氧器的汽侧与中压缸的出口相连通，低压缸的中间抽汽口与低压加热器的汽侧相连通；

发电机与高压缸、中压缸及低压缸相连接，发电机与超级电容并联连接后与电网相连接。

发电机、高压缸、中压缸及低压缸同轴布置。

低压加热器与除氧器之间设置有上水调门。

凝汽器与低压加热器之间设置有凝结水泵。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的基于机组自蓄能的超级电容辅助调频系统在具体操作时，当机组需要调整负荷时，则通过调节高压调门、进入到低压加热器及除氧器中凝结水的量，调整中压缸及低压缸的抽气量，进而调整机组负荷，另外，通过超级电容从发电机的输出端释放电量或者吸收电量，调整上网的电负荷，从而快速响应电网需求。需要说明的是，本实用新型综合利用高压调门的少量节流、凝结水系统的储能及超级电容的电量调节，三者相互补充结合，以实现机组快速变负荷的目的，结构简单，操作方便，经济性好，投资较小，实用性极强，安全性及稳定性较高，发电机组的变负荷速率快，满足机组对调频和调峰的需要。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1为高压缸、2为高压调门、3为中压缸、4为低压缸、5为发电机、6为超级电容、7为电网、8为除氧器、9为上水调门、10为低压加热器、11为凝结水泵、12为凝汽器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的基于机组自蓄能的超级电容辅助调频系统包括锅炉、高压调门2、高压缸1、中压缸3、低压缸4、凝汽器12、低压加热器10、除氧器8、发电机5、超级电容6及电网7；锅炉的出口经高压调门2与高压缸1的入口相连通，高压缸1的出口经锅炉的再热侧与中压缸3的入口相连通，中压缸3的出口与低压缸4的入口相连通，低压缸4的出口依次经凝汽器12、低压加热器10与除氧器8的入口相连通，除氧器8的汽侧与中压缸3的出口相连通，低压缸4的中间抽汽口与低压加热器10的汽侧相连通；发电机5与高压缸1、中压缸3及低压缸4相连接，发电机5与超级电容6并联连接后与电网7相连接。

发电机5、高压缸1、中压缸3及低压缸4同轴布置；低压加热器10与除氧器8之间设置有上水调门9；凝汽器12与低压加热器10之间设置有凝结水泵11。

本实用新型的具体工作过程为：

在机组正常运行期间，超级电容6存在设定的电量；高压调门2保持设定开度，以控制高压缸1的进汽量；凝结水泵11输出的水依次经低压加热器10及上水调门9进入到除氧器8中，其中，通过低压缸4抽汽实现对低压加热器10中水的加热；

当机组需要快速降低负荷时，为满足一次调频指令，高压调门2快速关小，减少进入到高压缸1中的蒸汽量，以降低机组出力；增大凝结水泵11的转速或上水调门9的开度，增加进入到低压加热器10中的凝结水流量，同步增加低压缸4的抽汽量，降低低压缸4的出力；超级电容6从发电机5的输出端吸收电量进行存储，减少进入电网7的电负荷，以迅速响应电网7的需求，实现快速降低机组负荷的目的，同时保证高压调门2处于较大开度，维持除氧器8及凝汽器12的水位变化在安全范围内。

当机组需要快速提高负荷时，为满足一次调频指令，高压调门2快速开大，增加进入到高压缸1中的蒸汽量，以提高机组出力；减小凝结水泵11的转速或上水调门9的开度，减少进入到低压加热器10中的凝结水流量，同步减少低压缸4的抽汽量，提高低压缸4的出力；超级电容6向电网7释放电量，增加进入电网7的电负荷，以迅速响应电网7需求，实现快速增加机组负荷的目的，同时保证高压调门2处于较大开度，维持除氧器8及凝汽器12的水位变化在安全范围内。

本实用新型综合利用高压调门2的少量节流，以及凝结水系统的蓄能，同时在此基础上增加较小容量的超级电容6，三种手段相互补充结合，结构简单，操作方便，经济性好，投资较小，实用性极强，机组的变负荷速率快，满足机组对调频和调峰的需要。