产生电能的发电设备及方法技术

本发明专利技术涉及用于产生电能的发电设备，其具有：燃烧器单元，其中，可通过燃烧燃料产生热能；涡轮机组，其中，热能可引起旋转运动；以及发电机组，其由旋转运动驱使以生成电能。根据本发明专利技术的发电设备的特征在于：为了产生热能，除燃烧器单元之外，还配置有电加热单元，通过该电加热单元电能可转变为热能从而驱动涡轮机组。此外，本发明专利技术涉及产生电能的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于产生电能的发电设备，其具有：燃烧器单元，其中，可通过燃烧燃料产生热能；涡轮机组，其中，热能可引起旋转运动；以及发电机组，其由旋转运动驱使以生成电能。根据本专利技术的发电设备的特征在于：为了产生热能，除燃烧器单元之外，还配置有电加热单元，通过该电加热单元电能可转变为热能从而驱动涡轮机组。此外，本专利技术涉及产生电能的方法。【专利说明】
本专利技术一方面涉及根据权利要求1前序所述的产生电能的发电设备。本专利技术另一方面涉及根据权利要求14前序所述的产生电能的方法。
技术介绍
通用的发电设备具有:燃烧器单元(燃烧装置)，在其中可通过燃烧燃料产生热能；涡轮机组，在其中热能可引起旋转运动；以及发电机组，其由旋转运动驱使生成电能。根据生成电能的通用方法，燃料在燃烧器单元中燃烧从而生成热能，然后热能在涡轮机组中转化为旋转运动。发电机组由该旋转运动驱动并以此产生电能。在多数国家，电能主要通过上述类型的发电设备产生。根据发电设备，所使用的发电设备可包含不同的能量载体，特别是化石。举例来说，煤、天然气或石油均可作为燃料。在生成电能的总量中，可再生能源所占的比例不断增加。具体而言，太阳能和风能越来越多地用于发电。然而，以此方式产生的电量会随时间剧烈波动。几乎没有可能大量储存以此方式产生的过剩电能。这导致的严重问题是如何使用过剩的电能。即使在增加的发电量用于电能消费的时代，该问题也并不罕见。通常可以想到，在通过太阳能或风能增加发电量的过程中可中断上述发电设备的电源。然而，中断和重启发电设备会带来高额的原料负担，并且该过程在已知的发电设备中只能缓慢地实行。这些速度不足以有效地响应风量或太阳辐射量的波动。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标可当作为指出一种用于生成电能的方法以及一种帮助有效适应可用电量的波动的发电设备。通过具有权利要求1中所述特征的发电设备和权利要求14所述特征的方法，该目标得以实现。根据本专利技术的发电设备和方法的有益变型是从属权利要求的主题，并在下面的描述中进行说明。为生成热能，在根据本专利技术的上述类型的发电设备中，假使要生产热能，则除了配置燃烧器单元外，还配置有电加热单元。该电加热单元可将电能转变为驱动涡轮机组的热倉泛。根据上述类型的方法，按照本专利技术，不只是通过燃烧器单元生成热能，也通过电加热单元生成热能，在电加热单元中电能转变为驱动涡轮机组的热能。使用电能驱动涡轮机组和相关的发电机组可当作本专利技术的基本理念。为了这个目的，电能被转化为热能。因此调整来自燃烧器单元以及来自电加热单元用于驱动涡轮机组的热能的比例成为可能。因此，改变供应至燃烧器单元的供应量而不会对涡轮机组和发电机组造成大幅影响可能会成为独有的优势。从而有可能在给定时刻快速地改变燃料燃烧的量。因此，在电能过量供给的情况下，有可能快速地调整当前燃烧的燃料量。有利地，在风能或太阳能不断增加发电量的时期，可利用的能量也可被有意义地使用。相较于常规的发电设备，可以确保在这些情况下，结果是剩余的燃料数量会更高。根据本专利技术的发电设备因此可被描述为能量储存单元。在电能过量供给的情况下，可通过消耗较少燃料来储存能量。相较于常规的发电设备，所排放的CO2的总量也会减少。在电能过量供给的情况下，尤其倾向于提供控制单元以增加电加热单元的加热功率并减少燃烧器单元的加热功率。过量供给的存在既可以手动地输入控制单元也可采用一定标准由控制单元主动判断，例如，借助于电能的短期价格。转换损耗确实与电能转换为热能、进一步转换为旋转运动以及最终通过发电机组再次转换为电能的过程必然相关。然而，由于大部分可利用电能仍然被有意义地使用，因此有可能节约有效的燃料。相应地，如果电能的过量供给不再存在或者电价上涨，控制单元会减少电加热单元的加热功率或者关闭电加热单元。在电加热单元降低加热功率的情况下，燃烧器单元的加热功率可再次上升。控制单元优选地允许电加热单元和燃烧器单元的加热功率以彼此依赖的方式控制，以便涡轮机组可以恒定或基本恒定的总功率运转。特别是总功率可在控制单元预先确定的范围内保持恒定。此外，加热功率可依赖贮存容器的填充水平来控制，贮存容器将在下文中详细描述。作为恒定总功率的一种替代，也可由控制单元以涡轮机组的总功率不超过预定的变化率这种方式控制电加热单元和燃烧器单元的加热功率。燃烧器单元可有效地具有用于燃烧燃料的燃烧室。燃烧室因此能够具有多个入口，其中，燃料的供料管线与至少一个入口相连接。根据按照本专利技术的发电设备的优选实施例，由电加热单元加热的介质的供给至少依靠其他的一个入口促进。因此，燃烧室中由燃料供给减少所造成的热能下降可通过从电加热单元引入越来越多的热能来部分地或全部地进行补偿。因此，燃烧室中的温度普遍不受燃料供给量的变化的影响。有利地是，由于温度波动所引起的燃烧室应力会因此减小。从而能够实现在给定时刻更快速地改变燃烧的燃料数量。为了这个目的，燃料的供给量和电加热单元加热的介质量可由控制单元以彼此依赖的方式控制，以便燃烧室的温度基本上保持恒定。特别是燃料供给减少的情况下，控制单元可使温度保持在预先限定的范围内和/或确保不超过预定的温度变化率，该目标凭借电加热单元增加加热功率而实现。原则上讲，倘若介质由电能加热，电加热单元可以任何期望的方式构成。介质可是液体或气体。电加热单元优选地具有等离子体喷枪来加热介质，通过该介质涡轮机组可被驱动。在具有等离子体喷枪的情形中，气体转变为等离子体，并且等离子体在电场的帮助下加速，以此增加等离子体中的热能。此方式的优势在于温度可以快速达到接近于燃烧室的温度。另外，等离子体喷枪具有紧凑结构，因此适合于随后与常规发电设备的配合。等离子体喷枪优选地布置在燃烧室的一个入口上。从而使由等离子体喷枪加热的介质可直接输出至燃烧室。因此，相较于等离子体喷枪与燃烧室空间上彼此远离的情形，这种布置可避免热损失。原则上讲，其他电加热单元的设计同样可布置在其中一个入口上。如果燃料供给线路的入口和连接电加热单元的入口以相同方式形成，将会实现更多可变的应用可能性。有利地，据此以简单的方法随后升级常规发电设备成为可能。尤其是为了这个目的，常规发电设备可连接等离子体喷枪或另一电加热单元到燃烧室的一个入口而不是连接燃料供给线路。此外，此结构允许燃料供给量和由电加热单元提供的热量更大程度的可变。为了这个目的，入口的连接可随着燃料供给线路或等离子体喷枪不定地改变。如果提供多个电加热单元，本结构具有特定的优势。除了并联布置电加热单元，也可提供串联布置。可能的温度范围因此会增大，在此范围中待加热的介质可以被加热。如果电加热单元具有串联形式的发热元件且每个发热元件可由控制单元单独控制，那么电加热单元的加热功率和/或将要被电加热单元加热的介质的温度能够进行特别灵活地调节。串联排列可被理解为相应发热元件一个排列在另一个的旁边或一个元件在另一个元件后面。由于它们是单独可控的，也就是说可以被打开或关闭，所以加热功率能够以简单的方式变化。替代地或可选地，对于等离子体喷枪而言，电加热单元可具有感应装置来加热介质。感应装置优选地可由控制单元通过改变感应装置的磁阻来控制。举例来说，感应装置包含线圈。如此会产生磁场，该磁场经由导电材料提供给待加热的介质。控制单元可改变导电材料上的气隙，凭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成电能的发电设备，包含：燃烧器单元（10），可通过燃烧燃料在所述燃烧器单元（10）中生成热能；涡轮机组（50），可利用所述热能在所述涡轮机组（50）中引起旋转运动；以及发电机组（60），由所述旋转运动驱使以产生电能；其特征在于：为产生所述热能，除所述燃烧器单元（10）之外，还配置有电加热单元（20），通过所述电加热单元（20），电能可转化为热能以驱动所述涡轮机组（50）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·祖英科尔斯，
申请(专利权)人：卢迈尼恩股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH