一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法，它包括：确定蓄热罐最低运行液位；实时采集蓄热罐液位、蓄热罐温度、加热介质压力、热泵出口温度、换热器加热介质出口温度、加热介质密度、加热介质质量流量；根据加热介质类型，计算热泵出口加热介质的热值；根据加热介质类型，计算换热器出口加热介质对应的热值；根据蓄热罐加热介质质量流量、热值及换热器换热效率，计算蓄热罐当前发电功率；据当前液位和最低液位，通过蓄热罐形状，计算可用加热介质体积容量；根据蓄热罐可发电加热介质质量容量、热值及换热器换热效率计算蓄热罐剩余发电电量；解决了无法开展蓄热罐加热做功发电节能评估、优化控制、发电预测、问题查找等问题。等问题。等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法


[0001]本专利技术属于压缩空气储能
，尤其涉及一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法。

技术介绍

[0002]随着电力事业的迅速发展，在传统能源的基础上大规模的新能源并入电网，而新能源发电的间隙性和波动性需要配备大量储能进行平抑，保证新能源的消纳。压缩空气储能有着容量大、污染小、寿命长等特点，是最具有发展空间的储能类型之一。包含储能耗电系统和释能发电系统，储能耗电系统在用电的低谷利用压缩机把空气加压到较高的压力后，经过冷却存储到空气储罐中消耗电能，释能发电系统在用电高峰把储气罐中的空气加热到一定温度后，送入空气膨胀机带动发电机向电网提供电能。
[0003]压缩空气储能系统中的加热工艺是蓄热罐在储能阶段通过加热介质储存热量，在膨胀发电阶段加热介质由热泵加压后，通过换热器对压缩空气进行加热，提升压缩空气发电能力。现有技术仅监视蓄热罐的温度、加热介质液位和膨胀发电机发电功率，不能监测加热工艺带来的发电功率值，且忽视了蓄热罐的热量是有限的，当蓄热罐液位过低时热泵无法运行，不能对压缩空气进行加热，膨胀发电系统将因压缩空气温度下降到限制值后紧急停机，对电网造成冲击等影响，因此需要一种技术，对压缩空气储能蓄热罐加热做功发电的参数进行测量、计算，掌握压缩空气储能蓄热罐加热做功的发电功率、剩余发电电量、剩余发电时间，以便开展蓄热罐加热做功发电节能评估、优化控制、发电预测、问题查找等相关技术问题中的定量分析，提前安排相应的停机等运行操作和电网运行方式。
专利技术内容
[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法，以解决现有技术仅监视蓄热罐的温度、加热介质液位和膨胀发电机发电功率，不能监测加热工艺带来的发电功率值，且忽视了蓄热罐的热量是有限的，当蓄热罐液位过低时热泵无法运行，不能对压缩空气进行加热，膨胀发电系统将因压缩空气温度下降到限制值后紧急停机，对电网造成冲击等影响。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法，它包括：
[0007]步骤1、确定蓄热罐最低运行液位Hl；
[0008]步骤2、实时采集蓄热罐液位Hg、蓄热罐温度Tg、加热介质压力Pe、热泵出口温度Te、n级换热器加热介质出口温度Te1.....Ten、加热介质密度ρ、加热介质质量流量Qn；
[0009]步骤3、根据加热介质类型，计算热泵出口加热介质的热值he0；
[0010]步骤4、根据加热介质类型，计算n级换热器出口加热介质对应的热值he1.......hen；
[0011]步骤5、根据蓄热罐加热介质质量流量、热值及换热器换热效率，计算蓄热罐当前
发电功率；
[0012]步骤6、据当前液位Hg和最低液位Hl，通过蓄热罐形状，计算可用加热介质体积容量Vu；
[0013]步骤7、根据蓄热罐可发电加热介质质量容量、热值及换热器换热效率，计算蓄热罐剩余发电电量A
pu
；当Apu≤Aphu时，发出报警；Aphu为蓄热罐剩余发电电量报警值。
[0014]它还包括：
[0015]步骤8、根据蓄热罐可发电加热介质质量容量和实时加热介质质量流量计算蓄热罐剩余发电时间tu；当tu≤thu时，发出报警；thu为蓄热罐剩余发电时间报警值。
[0016]步骤1所述确定蓄热罐最低运行液位Hl的方法为：限制条件为热泵不因蓄热罐液位下降造成入口压力低发生汽蚀，确定最低运行液位等于热泵最低汽蚀余量；即当蓄热罐液位在运行中逐渐下降，当等于最低运行液位Hl时，停止系统运行。
[0017]蓄热罐温度的测量方法为：如蓄热罐为1个，则空气温度测量不少于3个点，测量覆盖蓄热罐的底部、中部和上部温度取数学平均值进行计算得到蓄热罐温度；采用接触式PT100热电阻温度传感器作为温度测量元件；蓄热罐加热介质密度测量方法为：如蓄热罐为1个，则测量点在蓄热罐管道出口处；如蓄热罐大于1个则每个蓄热罐都有测量点，最终取数学平均值进行计算；密度测量元件采用谐振式音叉在线密度计；加热介质质量流量元件采用插入式涡街气体流量传感器，安装在管道的直管段。
[0018]蓄热罐当前发电功率的计算方法为：
[0019][0020]为蓄热罐当前发电功率；η
i
为i级换热器换热效率。
[0021]加热介质体积容量Vu的确定方法为：
[0022]Qu＝Vu*ρ
[0023]Qu为蓄热罐可发电加热介质质量容量；加热介质密度ρ。
[0024]蓄热罐剩余发电电量A
pu
的计算方法为：
[0025][0026]Apu为蓄热罐剩余发电电量。
[0027]蓄热罐剩余发电时间tu的计算方法为：
[0028]tu＝Qu/Qn
[0029]tu为蓄热罐剩余发电时间。
[0030]蓄热罐加热介质为水、导热油或熔盐。
[0031]本专利技术有益效果：
[0032]本专利技术在现有技术只能监测膨胀发电系统总发电功率的基础上，通过蓄热罐参数监测和设置边界条件，实时计算蓄热罐加热做功部分提供的发电功率、剩余发电电量，根据蓄热罐可发电加热介质质量容量和实时加热介质质量流量计算蓄热罐剩余发电时间，
[0033]本专利技术的优点：
[0034]通过蓄热罐液位、温度等运行参数监测，实时计算蓄热罐加热做功部分提供的发
电功率，揭示了蓄热罐做功发电与膨胀发电总发电功率的关系。
[0035]设置边界条件，通过蓄热罐参数监测，实时计算蓄热罐加热做功部分提供的剩余发电电量、剩余发电时间，解决了现有技术无法开展蓄热罐加热做功发电节能评估、优化控制、发电预测、问题查找等相关技术的定量分析问题。
[0036]根据机组发电剩余出力情况和运行时间，提前有序安排机组运行操作。
[0037]提供充足的电网运行方式处理时间，防止突减负荷对电网冲击的影响。
[0038]通过剩余发电能力情况和运行时间报警，达到提前有序安排机组运行操作的目的。
[0039]通过剩余发电能力情况和运行时间报警，提供充足的电网运行方式处理时间，防止突减负荷对电网冲击的影响。
[0040]根据压缩空气储能系统发电出力预测及新能源发电出力预测，能够更好的加强储能发电系统与新能源间的协调控制，提升新能源消纳能力。
[0041]解决了现有技术仅能监视蓄热罐的温度、加热介质液位、总发电功率等参数，无法掌握蓄热罐加热做功部分的发电功率、剩余发电电量、剩余发电时间，无法开展蓄热罐加热做功发电节能评估、优化控制、发电预测、问题查找等相关技术的定量分析问题。
附图说明
[0042]图1为本专利技术流程示意图；
[0043]图2为本专利技术硬件系统组成示意图。
具体实施方式
[0044]本专利技术压缩空气储能系统硬件组成见图2，包括：储气罐1，进气调节阀2，多级膨胀机3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法，它包括：步骤1、确定蓄热罐最低运行液位Hl；步骤2、实时采集蓄热罐液位Hg、蓄热罐温度Tg、加热介质压力Pe、热泵出口温度Te、n级换热器加热介质出口温度Te1.....Ten、加热介质密度ρ、加热介质质量流量Qn；步骤3、根据加热介质类型，计算热泵出口加热介质的热值he0；步骤4、根据加热介质类型，计算n级换热器出口加热介质对应的热值he1.......hen；步骤5、根据蓄热罐加热介质质量流量、热值及换热器换热效率，计算蓄热罐当前发电功率；步骤6、据当前液位Hg和最低液位Hl，通过蓄热罐形状，计算可用加热介质体积容量Vu；步骤7、根据蓄热罐可发电加热介质质量容量、热值及换热器换热效率，计算蓄热罐剩余发电电量A
pu
；当Apu≤Aphu时，发出报警；Aphu为蓄热罐剩余发电电量报警值。2.根据权利要求1所述的一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法，其特征在于：它还包括：步骤8、根据蓄热罐可发电加热介质质量容量和实时加热介质质量流量计算蓄热罐剩余发电时间tu；当tu≤thu时，发出报警；thu为蓄热罐剩余发电时间报警值。3.根据权利要求1所述的一种膨胀发电系统蓄热罐加热发电能力监测方法，其特征在于：步骤1所述确定蓄热罐最低运行液位Hl的方法为：限制条件为热泵不因蓄热罐液位下降造成入口压力低发生汽蚀，确定最低运行液位等于热泵最低汽蚀余量；即当蓄热罐液位在运行中逐渐下降，当等于最低运行液位Hl时，停止系统运行。4.根据权利要求1所述的一种膨胀...

【专利技术属性】
技术研发人员：文贤馗，钟晶亮，杨大慧，冯庭勇，邓彤天，周科，张世海，李翔，王文强，王锁斌，姜延灿，李枝林，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：