电力发电系统优化控制方法技术方案

一种发电系统控制方法，通过第一发电循环的中压涡轮机以及相应的控制阀门的设置，在中低温热源的热源热量大幅变化时，优先通过第一发电循环中的涡轮机的开关，调节发电系统的工作功率，从而减小了对于第二发电循环的开关需求，提高了系统的适应性能，并且增加了可调节的功率范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电系统，尤其是涉及利用不稳定热源例如地热或者余热作为供热来源的发电系统。
技术介绍
随着化石能源日益枯竭、地球环境不断恶化，能源安全越来越受到人们的重视。能源的利用关系到一个国家的经济命脉与社会安全，早已上升为国家的基本发展战略.世界各国都非常重视能源的有效利用，我国能源利用率仅为33％左右，比发达国家低约10％。我国能源利用率低的一个重要原因是能源没有达到梯级利用，大量的中低温能源没有得到充分利用，因此提高中低温能源的利用是提高能源利用效率的关键措施。中低温热源主要包括两大部分：第一是工业生产中排放的余热， 比如冶金、化工、建材、机械、电力等行业中的各种冶炼炉、加热炉、内 燃机和锅炉的排气排烟，由于我国工业能耗约占全国总能耗的三分之二， 而50％以上以中低温废热的形式排放掉，因此回收利用这部分热量具有巨 大的节能潜力；第二部分是太阳能、地热等中低温可再生能源，随着我国 能源结构的调整，可再生能源所占的比例将会越来越大。加强对这些中低温热源的利用，将减少对化石能源的消耗，达到节能减排的效果。利用中低温热能发电的技术主要是基于朗肯循环的热力发电系统。双工质循环发电系统是一种主要的中低温热发电系统。双工质循环发电技术的特点是热水与发电系统不直接接触，采用一种低沸点的介质，如正丁烷、异丁烷、氯乙烷、氨和二氧化碳等作为循环工质将热水的热量传给某种低沸点介质，由低沸点介质推动汽轮机来发电。在双工质循环发电中，热水仅作为热源使用，本身并不直接参与到热力循环中去。首先，来自中低温热源的热水流过表面式蒸发器．以加热蒸发器中的低沸点介质。低沸点介质在蒸发器中吸热，变为具有一定压力的蒸汽，推动汽轮机并带动发电机发电。从汽轮机排出的气体，在冷凝器中凝结成液体，用泵将液体送入换热器，重新吸热蒸发变成气体，如此周而复始，热水的热量不断地传给低沸点介质进行连续发电。采用地热或者余热作为中低温热源的发电系统的缺点在于热源的不稳定性，由于热源的不稳定，需要对发电装置做出特定的设计，例如采用多个发电循环，使其能够适应大幅变化的热源热量。CN102691541B的专利技术专利，提出了一种具有多个发电循环，在其中一个发电循环上设置加热介质截断阀以及冷却介质截断阀，从而能够进行根据热源的变动而将热量恰当地分配至多个热循环的发电。但是，对于特定的发电循环，将其启动或者停止需要一定的时间，并且频繁启动和停止发电循环回影响其工作效率和系统性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种优化的发电系统及其控制方法，在热源热量变动的情况下，能够减小CN102691541B专利技术的技术方案中特定发电循环的开关频率，从而提高系统性能。作为本专利技术的一个方面，提供一种发电系统，包括第一发电循环、第二发电循环以及控制器；所述第一发电循环、第二发电循环使用并联的加热介质供给管路、加热介质输出管路、冷却介质供给管路以及冷却介质输出管路；所述控制器用于根据加热介质以及第一发电循环和第二发电循环的工作状态，控制所述第一发电循环以及第二发电循环的运行，所述第一发电循环为主发电系统，其具有高压涡轮机以及中压涡轮机；第二发电循环为从发电系统，其具有高压涡轮机；所述控制器根据加热介质以及第一发电循环和第二发电循环的工作状态，控制所述第一发电循环中高压涡轮机以及中压涡轮机中的至少一个启动，并且控制所述第二发电循环的高压涡轮机启动或者关闭。优选的，所述加热介质供给管路将加热介质从干路分别通过支路输送到第一发电循环以及第二发电循环的蒸发器，从而加热第一发电循环以及第二发电循环中的工作介质，所述工作介质驱动第一发电循环以及第二发电循环的涡轮机运动，从而驱动第一发电循环以及第二发电循环的发电机进行发电；从第一发电循环以及第二发电循环输出的加热介质，汇合到加热介质输出管路的干路排出。优选的，所述冷却介质供给管路将冷却介质从干路分别通过支路输送到第一发电循环以及第二发电循环的冷凝器，冷却从第一发电循环以及第二发电循环涡轮机排出的工作介质；从第一发电环以及第二发电循环输出的冷却介质，汇合到冷却介质输出管路的干路排出。优选的，所述第一发电循环的高压涡轮机以及中压涡轮机通过转轴与发电机耦合，从而驱动发电机进行发电。优选的，所述第一发电循环蒸发器工作介质的出口管路分为两路，其中一路通过第一阀门与所述高压涡轮机的工作介质入口相通，另外一路通过第二阀门与所述中压涡轮机的工作介质入口相通；所述高压涡轮机的工作介质出口管路分为两路，其中一路通过第三阀门与所述中压涡轮机的工作介质入口相通，另外一路通过第四阀门与冷凝器的入口相通；所述中压涡轮机的工作介质出口与所述冷凝器的入口相通。优选的，所述第二发电循环的加热介质入口管路设置加热介质截断阀，冷却介质入口管路设置冷却介质截断阀，所述控制器根据加热介质以及第一发电循环和第二发电循环的工作状态控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、加热介质截断阀以及冷却介质截断阀的开关。优选的，所述第一发电循环以及第二发电循环具有检测各自发电机的发电量的电力检测器，所述第一发电循环在其蒸发器的加热介质的入口和出口设置加热介质供给温度检测器和加热介质排出温度检测器。优选的，当供给加热介质的温度从低向高增加，所述控制器依次启动所述第一发电循环的高压涡轮机、所述第一发电循环的中压涡轮机以及所述第二发电循环的高压涡轮机。优选的，当供给加热介质的温度从高向低，所述控制器依次关闭第一发电循环的中压涡轮机、第二发电循环的高压涡轮机；然后，启动第一发电循环的中压涡轮机，关闭第一发电循环的高压涡轮机。作为本专利技术的另外一个方面，提供上述发电系统的控制方法，其中，当供给加热介质的温度从低向高增加时，涡轮机的控制步骤包括：1）启动高压涡轮机；2）比较加热介质供给温度检测器的检测值与加热介质排出温度检测器的检测值的差值△Th与温度差阈值Sth的大小，如果△Th<=Sth，进入步骤21；如果△Th>Sth，进入步骤22；21）比较第一发电循环发电机输出功率W1与Sp1的大小，其中Sp1为第一发电循环高压涡轮机对应的优化功率阈值，如果W1>=Sp1,进入步骤2）；如果W1<Sp1，进入步骤211）；211）关闭第一发电循环的高压涡轮机，启动第一发电循环的中压涡轮机，进入步骤212）；212）比较加热介质供给温度检测器的检测值与加热介质排出温度检测器的检测值的差值△Th与温度差阈值Sth的大小，当△Th>Sth时，进入步骤213）；213）启动第二发电循环，进入步骤214）；214）比较加热介质供给温度检测器的检测值与加热介质排出温度检测器的检测值的差值△Th与温度差阈值Sth的大小，当△Th>Sth时，进入步骤215）；215）启动第一发电循环的高压涡轮机；22）启动中压涡轮机，进入步骤221）；221）比较加热介质供给温度检测器的检测值与加热介质排出温度检测器的检测值的差值△Th与温度差阈值Sth的大小，当△Th>Sth时，进入步骤222）；222）启动第二发电循环。优选的，当第一发电循环和第二发电循环的涡轮机都处于启动，并且供给加热介质的温度从高向低降低时，控制步骤包括：a）比较第一发电循环发电机输出功率W1以及第二发电循环发电机输出功率W2之和W本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电系统的控制方法，当第一发电循环和第二发电循环的涡轮机都处于启动，并且供给加热介质的温度从高向低降低时，控制步骤包括： a）比较第一发电循环发电机输出功率W1以及第二发电循环发电机输出功率W2之和W1+W2与Sp1+Sp2+Sp3的大小，其中Sp2为第一发电循环中压涡轮机对应的优化功率阈值，Sp3为第二发电循环高压涡轮机对应的优化功率阈值；如果W1+W2<Sp1+Sp2+Sp3，则进入步骤b）；b）关闭中压涡轮机，进入步骤c）；c）比较W1+W2与Sp1+Sp3的大小，如果W1＋W2< Sp1+Sp3，进入步骤d）；d）关闭第一发电循环的高压涡轮机，开启中压涡轮机；进入步骤e）e）比较W1+W2与Sp1的大小，如果W1+W2<=Sp2,进入步骤f）；如果Sp2<W1+W2<Sp1;进入步骤h；f）关闭第二发电循环；h）关闭第二发电循环以及中压涡轮机，开启第一发电循环的高压涡轮机。

【技术特征摘要】
1. 一种发电系统的控制方法，当第一发电循环和第二发电循环的涡轮机都处于启动，并且供给加热介质的温度从高向低降低时，控制步骤包括：a）比较第一发电循环发电机输出功率W1以及第二发电循环发电机输出功率W2之和W1+W2与Sp1+Sp2+Sp3的大小，其中Sp2为第一发电循环中压涡轮机对应的优化功率阈值，Sp3为第二发电循环高压涡轮机对应的优化功率阈值；如果W1+W2<Sp1+Sp2+Sp3，则进入步骤b）；...

【专利技术属性】
技术研发人员：江曼，
申请(专利权)人：江曼，
类型：发明
国别省市：河北;13