一种基于电极锅炉的电网调频系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电极锅炉参与电网调频的系统，包括电网和发电厂调频控制模块、电极锅炉功率控制柜和电极锅炉及热量输出模块，利用电极锅炉功率调节响应速度快的特点，与机组联动，通过快速升降电极锅炉的耗电负荷功率，实现机组上网电量的快速负荷响应，从而避免机组由于调频AGC调节和DEH调节造成的机组汽机调门、汽机转速的快速变化、高低加投切等机组本身的调频措施造成的运行难度增加和机组寿命降低。电极锅炉加热的热水或蒸汽在冬季可用于对外供热，对纯凝机组或夏季热电联产机组，电极锅炉加热的热水或蒸汽根据其温度和压力可以打入相应的电厂热力系统中，从而实现一年四季地利用电极锅炉联动机组发电机，实现机组快速响应电网调频需求。

A power grid frequency modulation system based on electrode boiler

The present invention provides a system of electrode boiler in the gridfrequency, including power and frequency control module, power plant boiler power control cabinet electrode and electrode boiler and heat output module, response speed is adjusted by the electrode boiler power unit and power load power through linkage, fast lifting electrode boiler, quick response realize the unit grid electricity load, so as to avoid the unit because of FM AGC adjustment and DEH adjustment caused by the turbine valve, the turbine speed of rapid change, the level and switching unit itself caused by the operation to increase the difficulty of FM measures and reduce the service life of the machine. The electrode boiler heating hot water or steam can be used for external heating in winter or summer, the pure condensing turbine cogeneration units, electrode boiler heating hot water or steam according to the temperature and pressure into the corresponding power plant thermodynamic system, so as to realize the seasons of the year by the electrode boiler turbine generator units to achieve linkage, rapid response grid frequency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电极锅炉的电网调频系统
本专利技术涉及电网调频领域，尤其涉及火力发电机组利用电极锅炉参与电网调频辅助服务。
技术介绍
近年来随着中国国民经济的飞速发展，人们对电力的需求也急剧增加，峰谷差日益增大。中国电力供应峰谷比约为10/0.7，远高于一般发展中国家的平均水平1/0.63，比美国1/0.25的峰谷比高得多，因此中国发电机组的调峰任务艰巨。发电机组的调频能力是维护电网功率平衡和安全稳定的第一道重要屏障，其调节能力和性能对电网的动态稳定性显得尤为重要；此外，风能、核能等电源的飞速发展，相对降低了电网的自调节能力，大规模接入的风电机组甚至引入了额外的随机功率扰动，使电网稳定性进一步恶化。合理规范并监测机组调频参数和性能，保障机组良好的调频能力，对电网的安全稳定运行和未来智能电网环境下的优化调度具有重要的意义。目前火力发电机组的自动发电控制(AGC)、调频性能是统调机组涉网性能中的2个重要指标，电网调度对机组的AGC、调频性能有严格的要求，这2个指标也是电网“二个细则”考核的重要内容，尤其是AGC品质直接体现机组的性能。目前机组主要通过锅炉、汽轮机的协调控制，依靠增、减燃料量，开大或关小汽轮机调门来响应电网的需求，由于锅炉存在迟延，机组负荷响应始终存在局限性；汽轮机为确保有调节裕量，调门也无法保持全开状态，限制了调节的深度。另外，目前大多数发电厂采用DEH(数字式电液)控制系统，为了负荷的稳定和考核的需要，避免机组随频率变动而频繁进行调节，影响负荷的稳定，将汽轮机转速调节系统的一次调频死区设置的比较大，一次调频作用几乎被切除，使得电网的频率主要靠二次调频来维持。研究表明，在突发性事故和大的负荷(功率)扰动时，很多机组尽管具有调节负荷的能力，但对频率偏差的调频响应几乎为零，此时就会出现频率大幅度波动甚至发生系统崩溃的恶性事故。
技术实现思路
本专利技术利用了高压电极锅炉负荷功率可以进行快速调节响应和无级调节的特点，创新性地将电极锅炉负荷控制与发电厂AGC和电网调频控制进行联动，通过电极锅炉的快速增减负荷，实现机组响应电网的AGC和调频对机组负荷的变动要求。本专利技术解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种基于电极锅炉的电网调频系统，包括：调频控制模块，包括电网电力调度中心和电厂机组集中控制系统，其连接到供电控制模块和功率控制柜以控制二者；供电控制模块，其输入端连接到电厂输出，输出端连接到电极锅炉的功率控制柜，用于将电厂输出的电能进行转换后输送给功率控制柜；功率控制柜，用于将接收的电压直接输送，或经过变压后输送给电极锅炉并控制电极锅炉的功率；电极锅炉，用于将输入的电能转换成热能。优选的是，所述供电控制模块包括：第一变压器，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜；和第一开关，并联连接到所述第一变压器的两端，其闭合后将输入的电压直接输送给功率控制柜。优选的是，所述供电控制模块包括：第二变压器，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜；和第二开关，串联连接到所述第二变压器，其闭合后将输入的电压经由第二变压器输送给功率控制柜。优选的是，所述供电控制模块包括：第三变压器，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜；和第三开关，并联连接到所述第三变压器的两端，其闭合后将输入的厂电压直接输送给功率控制柜。优选的是，所述热量输出模块，其一端接收电极锅炉一次换热器的输出热量，另一端将热量输出到供热管网或电厂热力系统。优选的是，所述调频控制模块用于执行至少一种下述调频操作：发电机组一次调频控制、发电机组二次调频控制、发电机组DEH调节和自动发电控制(AGC)。优选的是，所述的电网和发电厂调频服务控制模块中的一次调频、二次调频、自动发电控制(AGC)、控制指令可以直接作用在电极锅炉功率控制柜上。优选的是，所述的电网和发电厂调频服务控制模块中控制指令直接作用在电极锅炉功率控制柜上，通过电极锅炉的功率的快速增加和减少，实现机组发电机出口负荷保持不变的情况下，整个发电厂的上网电量跟随电网调频控制信号做出快速响应和负荷变化。优选的是，所述的电极锅炉的功率的快速增加和减少，可以通过电极锅炉本身的功率控制柜调节功率实现，也可以通过调节第一变压器、第二变压器、第三变压器供给电极锅炉的供电电压实现。优选的是，所述的电极锅炉的功率的快速增加和减少，最快的响应时间可以达毫秒级别，一般的响应时间在30S到1分钟，电极锅炉的功率调整范围从0％负荷到100％负荷。优选的是，所述的电极锅炉的类型可以是浸入式的，也可以是喷射式的，或者是浸入式和喷射式结合的类型。优选的是，所述的电极锅炉的供电电压范围为380V到110kV。优选的是，所述的电极锅炉的功率范围为3MW到100MW。优选的是，所述的电极锅炉可以是电极热水锅炉或电极蒸汽锅炉中的一种。优选的是，所述的电极锅炉及热量输出模块在冬季供热季与集中供热管网连接，对外供热或供蒸汽。优选的是，所述的电极锅炉及热量输出模块对于热电厂在非供热季和对于纯凝机组均采用将输出的热水或蒸汽根据参数打入电厂热力系统中。优选的是，所述的发电厂每台机组的调频功率调节范围在±1％～±6％MCR，机组设置为按额定功率满发，通过设置±1％～±6％MCR对应的功率范围的电极锅炉与机组联动进行调频响应，此时，机组AGC响应调频控制是依靠电极锅炉功率的增加或减少实现。优选的是，所述的电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA大于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合电极锅炉功率控制柜减小电极锅炉的耗电功率△PB等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△PB＝PA-PG；当电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA小于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合电极锅炉功率控制柜增加电极锅炉的耗电功率△PB等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△PB＝PG–PA。优选的是，所述的发电厂每台机组的调频功率调节范围在±1％～±6％MCR，对于要求发电厂快速降负荷的电网调频指令，通过投入电极锅炉并增加其电功率实现向下的负荷调节指令。对于要求发电厂快速增加负荷的指令，通过AGC联合DEH增加调节气门开度、切除某级高压加热器、切除某级低压加热器或凝结水节流等机组本身的一次调频升负荷手段中的至少一种来实现。优选的是，所述的电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA大于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合DEH增加调节气门开度、切除某级高压加热器、切除某级低压加热器或凝结水节流等机组本身的一次调频升负荷手段增加机组发电量△P等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△P＝PA-PG；当电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA小于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合电极锅炉功率控制柜投入电极锅炉的耗电功率△PB等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△PB＝PG–PA。优选的是，所述的发电厂每一台机组都可以联动一台或多台电极锅炉响应电网调频。优选的是，所述的发电厂内的多台机组也可以通过供电线路切换共用一台或多台电极锅炉响应电网调频。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术利用电极锅炉快速响应和无级调节的特点，通过电极锅炉负荷功率的快速增减满足电网对发电厂调频的考核要求；2)本专利技术摒弃了常规机组为满足电网调频要求，通过D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电极锅炉的电网调频系统，包括：调频控制模块，包括电网电力调度中心和电厂机组集中控制系统，其连接到供电控制模块和功率控制柜（6）以控制二者；供电控制模块，其输入端连接到电厂输出，输出端连接到电极锅炉（5）的功率控制柜（6），用于将电厂输出的电能进行转换后输送给功率控制柜（6）；功率控制柜（6），用于将接收的电压直接输送，或经过变压后输送给电极锅炉（5）并控制电极锅炉（5）的功率；电极锅炉（5），用于将输入的电能转换成热能。

【技术特征摘要】
1.一种基于电极锅炉的电网调频系统，包括：调频控制模块，包括电网电力调度中心和电厂机组集中控制系统，其连接到供电控制模块和功率控制柜（6）以控制二者；供电控制模块，其输入端连接到电厂输出，输出端连接到电极锅炉（5）的功率控制柜（6），用于将电厂输出的电能进行转换后输送给功率控制柜（6）；功率控制柜（6），用于将接收的电压直接输送，或经过变压后输送给电极锅炉（5）并控制电极锅炉（5）的功率；电极锅炉（5），用于将输入的电能转换成热能。2.根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述供电控制模块包括：第一变压器（3），用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜（6）；和第一开关（3-1），并联连接到所述第一变压器（3）的两端，其闭合后将输入的电压直接输送给功率控制柜（6）。3.根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，所述电厂输出电压通过升压变压器（1）升压到220kV~500kV后输出到电网，其特征在于，所述供电控制模块包括：第二变压器（2），用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜（6）；和第二开关（2-1），串联连接到所述第二变压器（2），其闭合后将输入的电压经由第二变压器（2）输送给功率控制柜（6）。4.根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述供电控制模块包括：第三变压器（4），用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜（6）；和第三开关（4-1），并联连接到所述第三变压器（4）的两端，其闭合后将输入的厂电压直接输送给功率控制柜（6）。5.根据权利要求1-4中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔华，杨豫森，谭智，陈辉，展望，陈超，朱明志，
申请(专利权)人：赫普科技发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11