一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统技术方案

本发明专利技术涉及一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，包括：飞轮储能调频系统、熔盐储能调频系统和火电灵活性“有功平衡”工艺监测控制系统；飞轮储能调频系统与机组厂用6kV母线连接；熔盐储能调频系统包括熔盐电加热装置、熔盐储能装置和水

【技术实现步骤摘要】
一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统


[0001]本专利技术涉及一种“有功平衡”工艺系统，尤其是关于一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，属于飞轮储能、熔盐储能、火电灵活性改造制造、调节型电源、电力系统“转动惯量、调频、调峰、爬坡有功平衡服务”


技术介绍

[0002]根据中国电力发展规划，到2030年，可再生能源的风电和太阳能发电的总装机容量将达到12亿千瓦以上，2035年将达13.5亿千瓦，以风光电为代表的新能源将逐歩成为我国的主体电源，新能源电力的快速发展需要有巨大容量的有功平衡调节电源，预计2025年全国电力系统调节能力的缺口将达到2亿千瓦。但电力系统调节能力随着新能源比例的增加不断下降，火电机组随着发电负荷率的逐年下降，电力系统有功平衡调节能力同时亦在不断下降、凸显不足。
[0003]国家发展改革委国家能源局，发改运行2021年1519号文件《全国火电机组改造升级实施方案》要求：开展火电机组供热改造，优化已投产热电联产机组运行。鼓励对热电联产机组实施技术改造，进一步提高供热能力，满足新增热负荷需求。继续实施火电机组灵活性制造和灵活性改造，综合考虑技术可行性、经济性和运行安全性，现役火电机组灵活性改造后，最小发电出力达到30％左右额定负荷；加快实施火电机组灵活性制造和灵活性改造，现役火电机组灵活性改造应改尽改。纯凝工况调峰能力的一般要求为最小发电出力达到35％额定负荷，采暖热电机组在供热期运行时要通过热电解耦力争实现单日6h最小发电出力达到40％额定负荷的调峰能力。
[0004]目前火电机组灵活性制造和灵活性改造尚未见有规模化、安全可靠、经济适用的成熟方案报道。
[0005]电网频率本质上反映了电力系统中发电和负荷的平衡度，是电力系统运行质量和安全的重要指标之一。火电机组参与主动调频主要依赖火电机组自身一次调频性能和二次调频的自动发电控制(AGC)，通过AGC对火电机组有功进行调节达到电网调频调度的目标。但由于煤电机组热惯性大的特点让传统火电机组对AGC调频指令均存在调节延迟、爬坡速度慢、调节精度低的问题，且在锅炉负荷＜稳燃负荷出力时不能达到电网AGC调节指标标准要求。并且，火电机组最小发电出力低于锅炉稳燃负荷时一次调频能力趋于零，有功平衡能力难于满足电网安全稳定运行相关规范要求。
[0006]据北极星储能网报道，截至2020年7月，我国投运、在建、中标的火电储能联合机组调频项目总数已达58个，近三年辅助火电机组AGC调频的储能项目基本都是采用磷酸铁锂电池储能工艺。然而，该工艺辅助火电机组AGC调频存在着下述主要问题：
[0007]a)热失控：锂离子电池的电解液大多为有机溶剂，主要成分为碳酸酯类，闪点、沸点低，易于发生氧化反应；一旦有泄漏等情况发生，极易导致电池着火等危险事故；锂离子电池在制造过程中，不可避免地会有少许粉尘等杂质，杂质易破坏隔膜，造成内短路，引发安全事故；事实上，大规模、长周期运行的锂电池储能系统都存在无法完全杜绝的热失控以
及热失控后燃爆的安全风险；锂电池储能系统目前采取的燃爆控制消防措施，尚无法有效阻止爆燃发生后的深入恶化；截至目前因锂离子电池的自身特点，辅助火电机组联合调频的锂电储能系统仍不具有本质安全性，锂离子电池热安全性问题在火电储能联合机组调频应用中尚未得到根本性解决；
[0008]b)不参与电网一次调频；
[0009]c)调频能量不足：锂电储能虽可进行快速充电放电辅助火电机组AGC调频，但缺乏AGC调节功率大范围变化连续跟踪AGC调频指令的能力；
[0010]d)不参与火电机组AGC调频精度调节；
[0011]e)运行寿命短；
[0012]f)难于实现无人值守。

技术实现思路

[0013]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，可以实现多源协调“有功平衡”服务。
[0014]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0015]一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，其包括：
[0016]飞轮储能调频系统、熔盐储能调频系统和火电灵活性“有功平衡”工艺监测控制系统；
[0017]所述飞轮储能调频系统与火电机组厂用6kV母线(11)连接；
[0018]所述熔盐储能调频系统包括熔盐电加热装置、熔盐储能装置以及含有“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)的水
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熔盐
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蒸汽逆变换热系统；
[0019]所述熔盐电加热装置的电源取自电厂开关厂母线(3)，所述熔盐电加热装置通过熔盐电加热装置冷盐给盐管路(38)和熔盐电加热装置热盐回盐管路(46)与所述熔盐储能装置连接；
[0020]所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)的盐侧管路通过“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”冷盐供盐管路(39)和“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”冷盐回盐管路(40)与所述熔盐储能装置连接，通过熔盐电加热装置热盐给盐管路(49)与所述熔盐电加热装置连接，经所述熔盐电加热装置二次加热后通过熔盐电加热装置热盐给盐管路(50)与所述熔盐储能装置连接；
[0021]所述火电灵活性“有功平衡”工艺监测控制系统用于对所述飞轮储能调频系统和熔盐储能调频系统进行监测控制，实现对机组或电网的“有功平衡”。
[0022]进一步，所述飞轮储能调频系统包括若干并联连接的飞轮储能调频单元，各所述飞轮储能调频单元经飞轮储能调频单元变压器(16)并联连接接入飞轮储能调频系统母线(14)，并经飞轮储能调频系统母线隔离开关(15)接入火电机组厂用6kV母线(11)；
[0023]每一所述飞轮储能调频单元含有至少一组飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)，各所述飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)通过飞轮储能装置阵列逆变器交流隔离开关接入飞轮储能调频单元母线(21)，所述飞轮储能调频单元母线(21)经所述飞轮储能调频单元隔离开关(20)接入所述飞轮储能调频单元变压器(16)。
[0024]进一步，每一所述飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)还通过飞轮储能装置阵列母
线(22)连接至少一个飞轮储能装置模组；每个所述飞轮储能装置模组由一个飞轮储能阵列管理系统FMS(24)和若干个飞轮储能装置模块组成，每个所述飞轮储能装置模块经飞轮储能装置变流器直流开关接入所述飞轮储能装置阵列母线(22)，所述飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)控制相应所述飞轮储能阵列管理系统FMS(24)，所述飞轮储能阵列管理系统FMS(24)控制相应飞轮储能装置变流器FCS(25)，每个所述飞轮储能装置变流器FCS(25)控制一个飞轮储能装置(26)。
[0025]进一步，所述熔盐电加热装置设置有熔盐电加热装置电源系统和熔盐电加热器(27)；
[0026]所述熔盐电加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，其特征在于，包括：飞轮储能调频系统、熔盐储能调频系统和火电灵活性“有功平衡”工艺监测控制系统；所述飞轮储能调频系统与火电机组厂用6kV母线(11)连接；所述熔盐储能调频系统包括熔盐电加热装置、熔盐储能装置以及含有“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)的水
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熔盐
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蒸汽逆变换热系统；所述熔盐电加热装置的电源取自电厂开关厂母线(3)，所述熔盐电加热装置通过熔盐电加热装置冷盐给盐管路(38)和熔盐电加热装置热盐回盐管路(46)与所述熔盐储能装置连接；所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)的盐侧管路通过“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”冷盐供盐管路(39)和“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”冷盐回盐管路(40)与所述熔盐储能装置连接，通过熔盐电加热装置热盐给盐管路(49)与所述熔盐电加热装置连接，经所述熔盐电加热装置二次加热后通过熔盐电加热装置热盐给盐管路(50)与所述熔盐储能装置连接；所述火电灵活性“有功平衡”工艺监测控制系统用于对所述飞轮储能调频系统和熔盐储能调频系统进行监测控制，实现对机组或电网的“有功平衡”。2.如权利要求1所述的一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，其特征在于，所述飞轮储能调频系统包括若干并联连接的飞轮储能调频单元，各所述飞轮储能调频单元经飞轮储能调频单元变压器(16)并联连接接入飞轮储能调频系统母线(14)，并经飞轮储能调频系统母线隔离开关(15)接入火电机组厂用6kV母线(11)；每一所述飞轮储能调频单元含有至少一组飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)，各所述飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)通过飞轮储能装置阵列逆变器交流隔离开关接入飞轮储能调频单元母线(21)，所述飞轮储能调频单元母线(21)经所述飞轮储能调频单元隔离开关(20)接入所述飞轮储能调频单元变压器(16)。3.如权利要求2所述的一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，其特征在于，每一所述飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)还通过飞轮储能装置阵列母线(22)连接至少一个飞轮储能装置模组；每个所述飞轮储能装置模组由一个飞轮储能阵列管理系统FMS(24)和若干个飞轮储能装置模块组成，每个所述飞轮储能装置模块经飞轮储能装置变流器直流开关接入所述飞轮储能装置阵列母线(22)，所述飞轮储能装置阵列逆变器PCS(23)控制相应所述飞轮储能阵列管理系统FMS(24)，所述飞轮储能阵列管理系统FMS(24)控制相应飞轮储能装置变流器FCS(25)，每个所述飞轮储能装置变流器FCS(25)控制一个飞轮储能装置(26)。4.如权利要求1所述的一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，其特征在于，所述熔盐电加热装置设置有熔盐电加热装置电源系统和熔盐电加热器(27)；所述熔盐电加热装置电源系统包括依次连接的电厂开关厂母线供电隔离开关(28)、熔盐电加热装置供电变压器(7)、熔盐电加热装置供电变压器供电隔离开关(29)、熔盐电加热器供电隔离开关(30)，且所述熔盐电加热器供电隔离开关(30)另一侧连接所述熔盐电加热器(27)；所述熔盐电加热器(27)经所述熔盐电加热装置冷盐供盐管路(38)与所述熔盐储能装置连接，且所述熔盐电加热装置冷盐供盐管路(38)上设置有冷盐给盐隔离门(35)；所述所
述熔盐电加热器(27)经所述熔盐电加热装置热盐给盐管路(49)与所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)连接，且所述熔盐电加热装置热盐给盐管路(49)上设置有“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”热盐给盐隔离门(51)和“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”热盐出口隔离门(48)；所述熔盐电加热器(27)经所述熔盐电加热装置热盐回盐管路(46)与所述熔盐储能装置连接，且所述熔盐电加热装置热盐回盐管路(46)上设置有热盐罐回盐门(45)。5.如权利要求4所述的一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，其特征在于，所述熔盐储能装置包括冷盐罐(31)和热盐罐(32)；所述冷盐罐(31)通过冷盐罐供盐管路(42)连接所述熔盐电加热装置冷盐给盐管路(38)和“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”冷盐供盐管路(39)，且所述冷盐罐供盐管路(42)上设置有冷盐泵(33)和冷盐泵给盐门(34)；所述冷盐罐(31)还通过所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”回盐管路(40)与所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)连接，且所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”回盐管路(40)上设置“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”冷盐回盐隔离门(37)；所述热盐罐(32)经热盐泵(43)、热盐泵出口给盐门(44)连接所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”热盐给盐管路(50)和“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)，经所述熔盐电加热装置热盐回盐管路(46)和熔盐电加热器(27)连接。6.如权利要求1所述的一种火电灵活性多源协调“有功平衡”工艺系统，其特征在于，所述水
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熔盐
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蒸汽逆变换热系统还包括熔盐储热辅助调峰系统、熔盐释热辅助调峰系统；所述熔盐储热辅助调峰系统包括旁路汽轮机主蒸汽减压供汽系统、旁路汽轮机再热热段蒸汽供汽系统、蒸汽减温供厂用/工业蒸汽系统、“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”疏水系统；所述熔盐释热辅助调峰系统包括“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”高压给水系统、熔盐释热供主蒸汽系统、“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”低压给水系统、熔盐释热供厂用/工业蒸汽系统；所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)的汽侧管路分别与所述旁路汽轮机主蒸汽减压供汽系统、旁路汽轮机再热热段蒸汽抽汽系统、蒸汽减温供厂用/工业蒸汽系统、熔盐释热供主蒸汽系统、熔盐释热供厂用/工业蒸汽系统连接；所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”(47)的水侧管路分别与所述“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”高压给水系统、“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装置”低压给水系统、“水
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熔盐
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蒸汽逆变换热装...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡礼东，蔡祯祺，
申请(专利权)人：吉林省众鑫能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：