具有扩展的调节范围的能源系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种扩展电力调节范围的方法和能源系统，其中，在连接至电网之处提供由产生电力或产生电力和热量的源头生产的电力，其中，该源头的调节范围上限受最大装机功率限制，下限受仍可使该源头以稳定方式运行的最小电输出功率限制，在连接至电网的部位之前，将电气设备安装至所述源头，如果需要，该电气设备可通过其自身的消耗将连接至电网的部位处的电输出功率减小到所述源头的最小电输出功率之下，与仅有源头的调节范围相比，扩展了连接部位处供应到电网的电输出功率的调节范围。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种扩展供应到电网的电力的调节范围的方法和具有扩展调节 范围的能源系统。
技术介绍
使用电力的最大问题之一是无法将其以能量的原始形式储存。因此，任何时刻都 必须维持电力生产和消耗之间的平衡。在每个电网中，这是从电厂和热设备(heat plants) 获得支持服务的系统运行者的职责。支持服务是指电源能非常快地响应系统运行者的需求 改变输出的能力。对于这种应用，在本专利申请的全文中发电厂和热设备也被称之为“源头 (source)，，。只有某些类型的源头可提供支持服务。例如，核电站通常不能提供支持服务，或者 在最小范围内提供支持服务。借助由煤或可燃气体产生电力和热量的发电厂和热设备可提 供支持服务的范围较大。但是，提供支持服务的范围的上限受源头的装机功率(installed output)限制，而下限受最小技术输出限制。最小技术输出是指源头仍可按稳定方式运行的 输出。在某些源头的情况下，该范围还因为必须提供热量而受到限制。不能只通过减小汽轮机输出而降低用于产生电力的热源输出的原因是，在可操作 汽轮机和蒸汽发生器之处只能在一定范围内对所述汽轮机和蒸汽发生器的运行进行调节。 此外，在来自抽汽-凝汽式汽轮机(extractioncondensation turbines)的热量消耗较大 的情况下，借助必须获得的高流量使抽汽之前汽轮机高压部分中极度加压而生产电力，以 便通过汽轮机的高压部分供热和通过消耗装置提取热量。可使蒸汽涡轮机停机而利用减少 蒸汽发生器中产生的蒸汽(以高的参数-压力和温度-节流和冷却)实现供热。然而，在 汽轮机停机的情况下，使其重新起动既耗时又缩短机器寿命，并导致相当可观的损失，这种 损失与从停机状态到要求的输出的起动有关。在大多数产生热量和电力的源头中通过在蒸汽发生器中燃烧燃料和产生蒸汽可 以确保传送到终端消耗装置的热量。借助蒸汽涡轮机的具有高的压力和温度参数的蒸汽在 蒸汽作功和发电后离开该涡轮机并可用于在热交换器中产生用于终端消耗装置的热量。抽 取来自汽轮机的蒸汽用于产生热量时的水平取决于热设备的具体位置和工艺流程。原则 上，的确可抽取部分蒸汽而其余部分可继续行进到例如冷凝部分(抽汽式汽轮机)，或者可 抽取通过汽轮机的全部蒸汽(背压式汽轮机)。被用来作为终端消耗装置的热能介质的热 水或温水通常离开热交换器。来自消耗装置的被冷却的水返回并在热交换器中被蒸汽再次 加热到输出温度而流到终端消耗装置。在汽轮机生产电力的过程中，具有可维持恒定输出 的某一最小限值，汽轮机输出的此最小限值主要根据汽轮机出口的供热需求而增加。在需 要减小汽轮机输出以适应电力调节需求的情况下，这种减小可能达到汽轮机最小输出之下 的水平；然而，这就可利用由汽轮机技术能力导致的汽轮机运行范围，该范围又受因供热导 致的增强电力生产(组合生产模式产量的强制增加)的影响。近年来对加大电网调节范围的需求越来越大。其中一个原因是风力发电机的装机 功率的增加，风力发电机的运行取决于气候条件，且对它们运行的预测可能性很小。由于 以上提到的事实，现有的生产电力的源头的缺点在于，它们在保持源头稳定运行且不抵消 (destroy)被生产的电力的一部分的同时改变供给电网的电力范围的能力不足。本技术的目的是提供一种方法，其可扩展供给电网的电力的调节范围，本实 用新型还提供一种具有扩展的调节范围的能源系统。
技术实现思路
本技术的目的可通过这样一种扩展电力调节范围的方法来实现，其中，在连 接至电网之处提供由电源或生产电力和热量的源头产生的电力，在此，源头的调节范围上 限被最大装机输出功率限制，下限受仍可使源头以稳定方式运行的最小电输出功率限制， 其中，本方法的实质在于，在连接至电网的部位之前，将电气设备连接至源头，如果需要，该 电气设备通过其自身的消耗将在连接至电网的部位处的电输出功率减小到源头的最小电 输出功率之下，与单独源头的调节范围相比，可扩展在连接部位处供应到电网的电输出功 率的调节范围。优选安装载热介质的电加热器作为所述电气设备。有利的是，可将电热水器连接至蒸汽热交换器，热交换器被设计为用蒸汽加热热 水，需要将连接至电网的部位处的电输出功率减小到源头的最小电输出功率之下时，可加 热电热水器中的热水。在电热水器中，从该消耗装置或多个消耗装置返回的被冷却水的至少一部分可在 进入蒸汽交换器之前被加热。另一解决方案是，在电加热器中，从蒸汽热交换器流到该消耗 装置或多个消耗装置的至少一部分水被附加地加热。还可将这两种替换方式组合。本技术的所述目的还可通过具有扩展的电力调节范围的能源系统实现，其 中，在连接至电网之处提供由产生电力或电力和热量的源头产生的电力，在此，该源头的调 节范围上限受最大装机输出功率限制，下限受仍可使源头以稳定方式运行的最小电输出功 率限制，其中，本能源系统的实质在于，其包括在连接至电网的部位之前被连接至源头的电 气设备。优选采用载热介质的电加热器作为电气设备。根据另一有益实施例，可将电热水器连接至源头的热交换器，可将该热交换器设 计成通过蒸汽加热热水，如果需要将连接至电网之处的电输出功率减小到源头的最小输出 之下，电热水器可加热水。可将电热水器设计为对从热消耗装置(一或多个)返回的水的至少一部分在其进 入蒸汽热交换器之前进行加热，或附加地加热从热交换器流到热消耗装置(一或多个)的 水的至少一部分，然而也可将这两种替换方式组合。附图说明以下将描述本技术的一些优选实施例，通过参考附图1对其中一个实施例进 行描述，该附图为形成本技术的能源系统一部分的电气设备的可行布局之一的示意 图。具体实施方式在需要减小输出时，电网本身往往处于电力过剩状态。没有生产电力的等效部分 是电力消耗或其抵消部分(destruction)。产生电力或者电力和热量的源头的调节范围可 以通过在该电力系统中并入电气设备而加大，于是，电力系统除源头外还包括电气设备。期 望的是，电输出功率不被抵消，而可将其用于产生需要的热量。本技术在能量未被抵消的同时，在用于产生电力或者电力和热量的热源(此 后同样只称为“源头”)中利用产生热量和增加耗电的组合可高效利用能量。例如可通过开始电加热供应到消耗装置或源头内部所需的水或其它载热介质来 增大内部消耗。以这种方式，部分电力被消耗用于产生热量，同时，汽轮机可在更宽的范围 内运行，因为其不低于最小功率输出。在增加内部消耗并由此使从汽轮机端部开始的能源 系统的总输出减小到低于可维持水平的技术方案中，将电热水器连接到用于加热热水的现 有蒸汽或热水热交换器(此后同样只称为“热交换器”)。热水器的布局和具体设计取决于 每种具体的源头。还存在一些限制性因素，例如，源头的布局、加热介质的参数、当地热量的 市况行情(local heat market)的特点等。如果需要在特定时刻突然将来自能源系统的电输出功率降低到汽轮机的调节范 围之下(该调节范围源自当前热供应)，可在电热锅炉中或用加热线圈加热从消耗装置返 回的被冷却水，可将该加热线圈直接安装在管线中或安装在进入热交换器前的另外的流动 部位处。流到消耗装置的水还可以类似方式附加被加热。保持通过热交换器的流动，可根 据用于供给终端消耗装置的高质量热量本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种扩展电力调节范围的方法，在连接至电网之处提供由产生电力或产生电力和热量的源头生产的电力，其中，该源头的调节范围上限受最大装机功率限制，下限受仍可使该源头以稳定方式运行的最小电输出功率限制，其特征在于，在连接至电网的部位之前，将电气设备安装至所述源头，如果需要，该电气设备可通过其自身的消耗将连接至电网的部位处的电输出功率减小到所述源头的最小电输出功率之下，与仅有源头的调节范围相比，扩展了连接部位处供应到电网的电输出功率的调节范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：兹登尼克·芬达，
申请(专利权)人：奥克西利恩公司，
类型：实用新型
国别省市：CZ