燃气轮机系统及基于其与新能源发电系统的耦合电力系统技术方案

本公开提供一种燃气轮机系统，包括：压气机，包括压气机气缸及压气机转子，用于使工作介质在压气机气缸和压气机转子之间流动，并被压缩；燃烧室，与所述压气机的工作介质输出端连接；透平，包括透平气缸及透平转子，与所述燃烧室的工作介质输出端连接；加热装置，布置于所述压气机气缸及所述透平气缸的外表面，用于保持所述压气机气缸及所述透平气缸的平均温度不低于其稳定工作状态下所述压气机气缸及所述透平气缸的平均温度的50％，以提高燃气轮机系统的启动速度。本公开还提供一种耦合电力系统，利用如上任一项所述的燃气轮机系统和新能源发电系统；所述新能源发电系统，具有新能源机组，控制系统，负荷，电网。电网。电网。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机系统及基于其与新能源发电系统的耦合电力系统


[0001]本公开涉及新能源
的耦合电力系统
，尤其涉及一种利用提高燃气轮机响应速度的方法来提高新能源系统稳定性的耦合电力系统。

技术介绍

[0002]随着清洁能源在电力系统中的比重不断提高，包括风电、光伏和水电等，由于新能源具有间歇和波动的特点，其大规模的接入电网对电力系统安全运行和稳定运行带来了隐患。由于储能技术成本过高，采用储能系统的新能源系统经济性往往较差，而燃气轮机由于其技术成熟，响应速度快，其与新能源系统组成的耦合电力系统具有较好的竞争力，是提高新能源系统稳定性，提高新能源安全消纳的一个重要的技术途径。
[0003]传统重型燃气轮机从启动到全负荷，往往需要30分钟左右，无法满足新能源系统快速响应要求。因此，随着电力系统发展需求，对燃气轮机快速响应能力的要求进一步提高。但是由于压气机和透平气缸热容量的影响，升温需要一个过程；而转子和气缸系统热容量不匹配导致二者变形协调不一致，转子系统转速提高带来的离心力的即刻加载，加上环境因素的影响等，导致燃气轮机启动速度不能超过某个极限值，否则会发生转静碰摩，危害燃气轮机安全运行。
[0004]因此，提高气缸和转子变形协调能力，可以提高启动阶段转静间隙，从而提高转子系统转速提高的速率，提高燃气轮机快速响应能力。从而进一步提高燃气-新能源电力耦合系统的稳定性。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]基于上述问题，本公开提供了一种燃气轮机系统及基于其与新能源发电系统的耦合电力系统，以缓解现有技术中上述技术问题中的至少之一。
[0007](二)技术方案
[0008]本公开的一个方面，提供一种燃气轮机系统，包括：
[0009]压气机，包括压气机气缸及压气机转子，用于使工作介质在压气机气缸和压气机转子之间流动，并被压缩；
[0010]燃烧室，与所述压气机的工作介质输出端连接，用于从所述压气机接收所述工作介质并在其内部燃烧，形成高温高压工作介质；
[0011]透平，包括透平气缸及透平转子，与所述燃烧室的工作介质输出端连接，用于从所述燃烧室接收所述高温高压工作介质，所述高温高压工作介质在透平气缸和透平转子之间流动，使所述高温高压工作介质的温度及压力降低后通过透平出口排出；
[0012]加热装置，布置于所述压气机气缸及所述透平气缸的外表面，用于保持所述压气机气缸及所述透平气缸的平均温度不低于其稳定工作状态下所述压气机气缸及所述透平气缸的平均温度的50％，以提高燃气轮机系统的启动速度。
[0013]在本公开实施例中，所述压气机包括轴流式压气机、离心式压气机、混流式压气机中的任意一种或其组合。
[0014]在本公开实施例中，所述燃烧室包括单管燃烧室、环管燃烧室、环形燃烧室中的任意一种或者为通过换热器对工质进行加热。
[0015]在本公开实施例中，所述气缸外表面布置的分布式可控的加热装置包括电加热装置、高温气体加热、高温液体加热、液态金属加热中的任意一种。
[0016]在本公开实施例中，所述各加热方式均包括热传导、对流、辐射、感应加热中的任意一种。
[0017]在本公开的另一方面，提供一种耦合电力系统，利用如上任一项所述的燃气轮机系统和新能源发电系统；
[0018]所述新能源发电系统，具有新能源机组，控制系统，负荷，电网；
[0019]在本公开实施例中，所述控制系统可以接受调度指令并结合系统内负荷情况，控制新能源机组运行。
[0020]在本公开实施例中，所述新能源发电系统包括风电系统、水电系统、光伏系统中的任意一种。
[0021]在本公开实施例中，所述新能源发电系统为所述的燃气轮机系统的所述加热装置提供电能。
[0022]在本公开实施例中，所述加热装置提所需电能包括新能源发电系统的弃风、弃光、弃水中的任意一种的电能。
[0023](三)有益效果
[0024]从上述技术方案可以看出，本公开燃气轮机系统及基于其与新能源发电系统的耦合电力系统至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0025](1)提高了燃气轮机响应速度，缩短启动时间；
[0026](2)提高了新能源系统频率和相位的稳定性，减小新能源系统对电网的冲击；以及
[0027](3)提高了新能源发电系统的稳定性，减小弃风、弃光等，提高新能源消纳比例。
附图说明
[0028]图1为本公开实施例中燃气轮机系统示意图；
[0029]图2为图1的B——B截面示意图；
[0030]图3为本公开实施例中加热装置的结构示意图。
[0031]图4为本公开实施例中加热装置工作前后燃气轮机系统转静间隙变化对比及启动时间对比。
[0032]图5为传统新能源系统示意图；以及
[0033]图6为本公开实施例中燃气轮机系统与新能源发电系统的耦合系统示意图；
[0034]【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
[0035]1ꢀꢀꢀꢀ
压气机
[0036]2ꢀꢀꢀꢀ
燃烧室
[0037]3ꢀꢀꢀꢀ
透平
[0038]4ꢀꢀꢀꢀ
压气机气缸
[0039]5ꢀꢀꢀꢀ
压气机转子
[0040]6ꢀꢀꢀꢀ
透平气缸
[0041]7ꢀꢀꢀꢀ
透平转子
[0042]8ꢀꢀꢀꢀ
加热装置
[0043]9ꢀꢀꢀꢀ
电源
[0044]10
ꢀꢀꢀ
功率调节装置
[0045]11
ꢀꢀꢀ
电加热丝
[0046]12
ꢀꢀꢀ
导线
[0047]13
ꢀꢀꢀ
新能源机组
[0048]14
ꢀꢀꢀ
带有加热装置的燃气轮机系统
[0049]15
ꢀꢀꢀ
控制系统
[0050]16
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负荷
[0051]17
ꢀꢀꢀ
电网
具体实施方式
[0052]本公开提供了一种燃气轮机系统及基于其与新能源发电系统的耦合电力系统，所述系统提高燃气轮机响应速度，缩短启动时间，提高新能源系统频率和相位的稳定性，减小新能源系统对电网的冲击，从而进一步提高燃气-新能源电力耦合系统的稳定性。
[0053]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0054]本公开提供一种燃气轮机系统，如图1所示，包括：压气机气缸4及压气机转子5的压气机1，用于使工作介质在压气机气缸4和压气机转子5之间流动，并被压缩；与所述压气机1工作介质输出端连接的燃烧室2，用于从所述压气机1接收所述工作介质，并在其内部燃烧，形成高温高压工作介质；具有透平气缸6及透平转子7的透平3，与所述燃烧室2工作介质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机系统，包括：压气机，包括压气机气缸及压气机转子，用于使工作介质在压气机气缸和压气机转子之间流动，并被压缩；燃烧室，与所述压气机的工作介质输出端连接，用于从所述压气机接收所述工作介质并在其内部燃烧，形成高温高压工作介质；透平，包括透平气缸及透平转子，与所述燃烧室的工作介质输出端连接，用于从所述燃烧室接收所述高温高压工作介质，所述高温高压工作介质在透平气缸和透平转子之间流动，使所述高温高压工作介质的温度及压力降低后通过透平出口排出；加热装置，布置于所述压气机气缸及所述透平气缸的外表面，用于保持所述压气机气缸及所述透平气缸的平均温度不低于其稳定工作状态下所述压气机气缸及所述透平气缸的平均温度的50％，以提高燃气轮机系统的启动速度。2.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，所述压气机包括轴流式压气机、离心式压气机、混流式压气机中的任意一种或其组合。3.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，所述燃烧室包括单管燃烧室、环管燃烧室、环形燃烧室中的任意一种或者为通过换...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正秋，徐克鹏，陈春峰，王文三，蒋旭旭，陈江龙，杨珑，张磊，
申请(专利权)人：北京全四维动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：