一种发电机组调峰系统及控制方法与流程

本发明涉及一种煤电，尤其涉及一种发电机组调峰系统及控制方法。

背景技术：

1、随着新能源大规模并网，电力系统峰谷差增大，对调峰能力的需求日益迫切。传统火电机组调峰能力有限，且频繁调峰易导致设备损耗和煤耗增加，难以满足电网深度调峰需求。单一机组调峰能力受限，多机组耦合可通过协同控制优化整体调峰效果。通过多机组耦合快速响应特性弥补火电机组响应慢的不足，同时通过多机组负荷分配优化，提升全厂调峰能力。

2、新能源发电装机容量快速增长，已成为电力系统的重要组成部分。然而，新能源发电具有间歇性、波动性和不确定性等特点，其大规模并网导致电力系统峰谷差持续增大，电网对调峰能力的需求日益迫切。

3、目前，传统火电机组承担着重要的调峰任务。但这种现有技术中存在以下不足：单一机组调峰能力受限、调峰响应速度慢、频繁调峰导致设备损耗和能耗增加、多机组耦合方式缺乏深度协同。

4、综上，如何在确保机组安全运行的前提下，实现煤电机组的快速启动、深度调峰和高效运行，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种发电机组调峰系统，其通过多机组耦合快速响应特性弥补火电机组响应慢的不足，同时通过多机组负荷分配优化，提升全厂调峰能力。

2、本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

3、一种发电机组调峰系统，包括：

4、汽轮发电机组子系统，包括大锅炉、高压缸、中压缸和大给水泵汽轮机；所述大锅炉与所述高压缸连接，所述高压缸的排汽口连接高压排汽管道，所述高压排汽管道具有至少一条分支管路，通过给水泵汽轮机管道连接至所述第一给水泵汽轮机和/或所述第二给水泵汽轮机的进汽口，所述中压缸的五段抽汽口通过五段抽汽管道连接至蒸汽联箱；

5、联合循环机组子系统，包括燃气轮机、余热锅炉、第一汽轮机、第二汽轮机、第一给水泵汽轮机和第二给水泵汽轮机；所述燃气轮机与所述余热锅炉连接，所述余热锅炉的主蒸汽出口通过主蒸汽管道分别连接至所述第一汽轮机、所述第二汽轮机和所述蒸汽联箱；所述第一汽轮机的高压抽汽口通过第一高压抽汽管道连接至所述第一给水泵汽轮机的进汽口，所述第二汽轮机的高压抽汽口通过第二高压抽汽管道连接至所述第二给水泵汽轮机进汽口；

6、所述蒸汽联箱，其进汽端分别连接所述五段抽汽管道和所述主蒸汽管道，其出汽端通过第七管道连接至所述第一给水泵汽轮机的进汽口、通过第八管道连接至所述第二给水泵汽轮机的进汽口、通过第九管道连接至所述大给水泵汽轮机的进汽口；

7、给水耦合管路，包括：所述第一给水泵汽轮机的第一出水管道和所述第二给水泵汽轮机的第二出水管道，所述第一出水管道和所述第二出水管道分别连接至所述余热锅炉的给水入口和所述大锅炉的给水入口；以及所述大给水泵汽轮机的第三出水管道，所述第三出水管道连接至所述余热锅炉的给水入口。

8、通过“蒸汽联箱+给水耦合”的双重设计，为后续的无外源启动、给水互备、多汽源切换提供了结构基础。

9、进一步地，所述第一汽轮机的低压抽汽口通过第一低压抽汽管道连接至所述蒸汽联箱；所述第二汽轮机的低压抽汽口通过第二低压抽汽管道连接至所述蒸汽联箱。

10、低压抽汽可作为低品位热源用于供热或辅助驱动，实现蒸汽的梯级利用。

11、为了实现两台汽轮机之间的蒸汽互通，避免系统停运，提高联合循环侧的运行可靠性和灵活性，所述第一汽轮机与所述第二汽轮机之间设有联通管，所述联通管上设有联通阀，用于控制所述第一汽轮机与所述第二汽轮机之间的蒸汽流通。

12、进一步地为了避免蒸汽排空浪费，实现热能回收利用，提升综合热效率，还包括供热蒸汽箱，所述供热蒸汽箱的进汽端连接所述蒸汽联箱的出汽端，用于接收蒸汽并对外供热。

13、为了使得系统具备“无外源蒸汽启动”能力，使系统具备全工况自启动能力，所述系统能够在无外源蒸汽的条件下，利用所述蒸汽联箱内的蒸汽驱动所述第一给水泵汽轮机和/或所述第二给水泵汽轮机向所述余热锅炉供水，启动所述燃气轮机，并利用所述余热锅炉产生的蒸汽经所述蒸汽联箱驱动所述大给水泵汽轮机向所述大锅炉供水，以启动汽轮发电机组。

14、本发明的目的之二在于提供一种发电机组调峰系统的控制方法，先利用蒸汽联箱残汽驱动燃机侧给水泵启动燃气轮机，再利用燃机产汽驱动煤机侧给水泵启动汽轮发电机组的无外源递推式启动控制。

15、本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

16、一种发电机组调峰系统的控制方法，包括启动控制：

17、s1：利用蒸汽联箱内的蒸汽驱动第一给水泵汽轮机和/或第二给水泵汽轮机，将给水沿第一出水管道和/或第二出水管道送入余热锅炉；

18、s2：启动燃气轮机，所述燃气轮机的排烟进入所述余热锅炉加热给水，产生的高温蒸汽经主蒸汽管道进入所述蒸汽联箱；

19、s3：利用所述蒸汽联箱内的蒸汽驱动大给水泵汽轮机，将给水沿第三出水管道送入大锅炉；

20、s4：当所述大锅炉的给水满足运行条件时，启动汽轮发电机组；

21、s5：当中压缸的五段抽汽参数满足设定条件时，将所述大给水泵汽轮机的汽源切换至所述五段抽汽，并停止所述第一给水泵汽轮机、所述第二给水泵汽轮机和所述燃气轮机。

22、为实现了负荷平稳过渡，避免大幅扰动，提升电厂的整体爬坡速率，还包括升负荷控制：

23、当负荷需求升高时，启动所述燃气轮机，所述余热锅炉产生的蒸汽经所述主蒸汽管道进入所述蒸汽联箱，驱动所述第一给水泵汽轮机和/或所述第二给水泵汽轮机向所述余热锅炉供水；

24、当负荷需求继续升高时，启动第一汽轮机，所述余热锅炉产生的蒸汽驱动所述第一汽轮机做功发电；当所述第一汽轮机的高压抽汽参数满足设定条件时，将所述第一给水泵汽轮机的汽源切换至所述第一高压抽汽管道，所述蒸汽联箱通过所述第七管道向所述第一给水泵汽轮机供汽作为备用汽源；

25、当负荷需求持续升高时，启动第二汽轮机，所述余热锅炉产生的蒸汽驱动所述第二汽轮机做功发电；当所述第二汽轮机的高压抽汽参数满足设定条件时，将所述第二给水泵汽轮机的汽源切换至所述第二高压抽汽管道，所述蒸汽联箱通过所述第八管道向所述第二给水泵汽轮机供汽作为备用汽源。

26、进一步地，为了实现给水系统的跨类型双向互备，防止因给水泵汽轮机故障导致锅炉断水停机，还包括给水互备控制：

27、当所述大给水泵汽轮机故障时，启动所述第一给水泵汽轮机和/或所述第二给水泵汽轮机，通过所述第一出水管道和/或所述第二出水管道向所述大锅炉供水；

28、当所述第一给水泵汽轮机和/或所述第二给水泵汽轮机故障时，启动所述大给水泵汽轮机，通过所述第三出水管道向所述余热锅炉供水。

29、为了保证给水泵汽轮机持续运行，提升全工况运行可靠性，还包括汽源切换控制：

30、当所述大给水泵汽轮机的汽源不足或故障时，通过所述蒸汽联箱经所述第九管道向所述大给水泵汽轮机补充蒸汽，或通过所述余热锅炉经分支蒸汽管道向所述大给水泵汽轮机补充蒸汽；

31、当所述第一给水泵汽轮机的汽源故障时，通过所述蒸汽联箱经所述第七管道向所述第一给水泵汽轮机补充蒸汽，或通过所述高压排汽管道经所述给水泵汽轮机管道向所述第一给水泵汽轮机补充蒸汽，或通过联通管经联通阀向所述第一给水泵汽轮机补充蒸汽；

32、当所述第二给水泵汽轮机的汽源故障时，通过所述蒸汽联箱经所述第八管道向所述第二给水泵汽轮机补充蒸汽，或通过所述高压排汽管道经所述给水泵汽轮机管道向所述第二给水泵汽轮机补充蒸汽。

33、进一步地，当所述余热锅炉产生的蒸汽过剩或蒸汽压力超过设定阈值时，将过剩蒸汽经所述蒸汽联箱引入供热蒸汽箱对外供热。

34、既防止了系统超压跳机，又避免了高品质蒸汽排空浪费，提升了能源利用效率。

35、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

36、本发明通过蒸汽联箱将大型煤电机组与燃气-蒸汽联合循环机组耦合，利用燃气轮机启动快、调节灵活的特性弥补煤电机组调峰响应慢的不足，实现两类机组优势互补，显著提升全厂调峰能力；蒸汽联箱汇集煤机五段抽汽和余热锅炉主蒸汽，可向两侧给水泵汽轮机灵活分配蒸汽，当一侧汽源参数波动或不足时，另一侧汽源可及时补充，解决了深度调峰工况下给水泵汽轮机汽源不稳的难题，第一/第二给水泵汽轮机可向大锅炉供水，大给水泵汽轮机可向余热锅炉供水，当任意一侧给水泵汽轮机故障时，另一侧可跨系统为其锅炉补水，防止因给水中断导致机组非计划停机。