一种结合风电的燃气蒸汽发电系统及其发电方法与流程

1.本发明涉及发电技术领域，具体是涉及一种结合风电的燃气蒸汽发电系统及其发电方法。


背景技术：

2.随着工业4.0的到来及发电行业技术的不断发展，建设“智慧型能源站”是发展大趋势，所谓智慧型能源站就是是指以物理电厂为基础，将智能控制技术，现场总线控制技术，现代先进传感测量技术、信息技术与物理电厂高度集成而形成的，具有智能化、信息化、经济、环保等特征的新型能源站，智能化不完全等同于数字化，数字化是电厂智能化的一部分，是智能化的基础，而智能化是数字化的进一步发展和提升。
3.风力发电机组受当地风力变化影响，发电极不稳定，对电网系统冲击非常大。大规模风电并入电网后，对电网调峰能力提出了更高的要求，因此建设具有灵活调峰功能的分布式智慧能源站，来解决电网调峰问题是当前电网调峰其中的一个发展方向。总结近20年来电网的现状，指出其峰谷差呈现逐年增长的趋势，且火电机组占据了绝对高的比例，对电网调峰运行不利。而燃气－蒸汽联合循环具有效率高、启停快的特点，适于大城市的电网调峰。在发电效率、启停速度、负荷允许变化率等方面与燃煤机组进行了比较，可以看到，联合循环机组启停机的时间远低于燃煤机组，即使在中低负荷运行时仍可保持较高的效率，且允许的负荷升降速度也远较燃煤机组快，非常适于调峰运行。
4.但是，如何连接风电发电机组和燃气蒸汽联合循环机组，使燃气蒸汽联合循环机组可以根据风力发电机组的功率变化调整自身的发电功率，使整体设备具有较强的调峰能力，保证稳定的供电能力的同时达到更加高效、环保和经济的条件。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，提供一种结合风电的燃气蒸汽发电系统及其发电方法。本技术方案解决了如何通过更高效、环保、经济的方式解决风力发电机组的出力效率受各种环境因素影响导致风电消纳水平变化不稳定的技术问题。
6.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种结合风电的燃气蒸汽发电系统，包括，风力发电机组和燃气蒸汽联合循环机组，风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组之间通过通讯连接系统进行连接，通讯连接系统用于控制燃气蒸汽联合循环机组的发电功率，燃气蒸汽联合循环机组可以根据风力发电机组的发电情况可选择地提升或者降低自身的发电功率。
8.优选的，风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组之间的通讯连接系统包括，电源监测模块和变电检测模块，电源监测模块设置在风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组上，电源监测模块用于监测风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的运行状态，设置在燃气蒸汽联合循环机组上的电源监测模块还包括有电源控制模块，电源控制模块用于对燃气蒸汽联合循环机组的工作状态进行调节，所述变电检测模块设置在风力发电机组与燃气蒸
汽联合循环机组与变电站的连接端，变电检测模块包括有输入电压监测组件和输出电压监测组件，变电检测模块用于监测变电站设备的进线电压以及出线电压。
9.优选的，风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组之间的通讯连接系统还包括有云计算模块，云计算模块包括有电源数据获取模块、电压基准储存模块和逻辑判断模块，电源数据获取模块用于获取风力发电机组和燃气蒸汽联合循环机组的电压、电流信号，并且，所述电源数据获取模块将所获取到的数据信号传递至逻辑判断模块，电压基准储存模块用于保存风力发电机组的基准电压信息，逻辑判断模块用于将电源数据获取模块的信号数据与电压基准储存模块内所存储的风力发电机组基准电压信息进行对比，并将对比结果通过网络传输的形式传递至云计算模块，云计算模块以远端控制的形式通过设置在燃气蒸汽联合循环机组上的电源监测模块的电源控制模块对燃气蒸汽联合循环机组进行适应性调整。
10.优选的，燃气蒸汽联合循环机组包括有燃气轮机发电机构和蒸汽轮机发电机构，燃气轮机发电机构的输出端连接有用于收集燃气轮机发电机构产生的热气的余热锅炉，余热锅炉利用燃气轮机发电机构产生的热量使余热锅炉内的水进行汽化并去驱动蒸汽轮机发电机构进行发电，余热锅炉连接有烟囱，所述燃气轮机发电机构与余热锅炉的连接部位设置有空气过滤机构，空气过滤机构用于提供除尘除湿的空气保证燃气轮机发电机构的燃烧质量，余热锅炉上还设置有利用烟囱的温度对余热锅炉内水进行预热的预热机构。
11.优选的，所述空气过滤机构包括有设置在燃气轮机发电机构与余热锅炉的连接部位的连接管，连接管的一侧设置有进气滤孔，设置有进气滤孔的一侧设置有安装槽，安装槽用于固定安装硅胶放置盒，硅胶放置盒用于对空气进行过滤。
12.优选的，所述的硅胶放置盒上方设置有滤气面，滤气面上设有细密的气孔，滤气面用于对进入硅胶放置盒的空气进行除尘。
13.优选的，预热机构包括有储水箱，储水箱设置在贴合烟囱的表面，储水箱的上方设置有用于对储水箱进行加水的进水管，储水箱的下端设置有总出水管，总出水管通过分水管连接余热锅炉的高压汽包、中压汽包和低压汽包。
14.优选的，所述预热机构的储水箱与烟囱的贴合面设置有导热面，导热面采用导热性强的金属材料制成。
15.优选的，所述预热机构的总出水管设置有磁力阀，磁力阀用于控制预热机构中的水进入余热锅炉中。
16.一种结合风电的燃气蒸汽发电系统及其发电方法，其发电方式为；
17.步骤一、设定风力发电机组的相关参数值；
18.步骤二、组装燃气蒸汽联合循环机组并与风力发电机组通讯连接；
19.步骤三、获取电网的历史风电出力数据和对应的历史弃风数据；
20.步骤四、根据历史数据进行模糊建模，得到模糊模型和所述模糊模型的隶属度函数；
21.步骤五、设置燃气蒸汽联合循环机组与风力发电机组的相应数值，保证燃气蒸汽联合循环机组在风力发电机组为达到额定出力时加大功率实现供能的稳定。
22.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
23.1.本发明通过与风力发电机组通讯连接的燃气蒸汽联合循环机组在0％
‑
100％的额定出力进行变化配合风力发电机组的供电能力实现整个发电系统的供电能力的稳定性，
同时更加环保、经济、高效、启停灵活，启停时间短，也减轻了对环境的压力，提高了工作的效率。
24.2.本发明通过电源监测模块来获取风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的运行状态，通过变电检测模块对风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的电压进行监测，实现对风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的电路安全的保障。
25.3.本发明通过云计算模块配合电源数据获取模块、电压基准储存模块和逻辑判断模块采用云计算的形式获取最佳配电方案，从而让风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组可以处于最佳工作状态，由此就有效提高了配电的稳定性。
26.4.本发明通过空气过滤机构可以为燃气轮机发电机构提供除尘除湿的空气，保证燃气轮机发电机构的燃烧效果更好，通过预热机构可以有效的利用余热锅炉内由烟囱排出的剩余无法利用的热量，对进入余热锅炉中的水进行预热，加快水在余热锅炉中的汽化效率，从而提升蒸汽轮机发电机构的启动速度。
27.5.本发明通过硅胶放置盒内填充的颗粒状硅胶物质使空气经过硅胶放置盒时被硅胶放置盒中的硅胶颗粒吸附湿气，保证空气的干燥性，从而提高燃气轮机发电机构的燃烧效率。
28.6.本发明通过硅胶放置盒表面的设有的细密的气孔的滤气面过滤空气中的杂质，保证进入硅胶放置盒的空气不含有大量灰尘杂质影响燃气轮机发电机构的燃烧质量。
29.7.本发明通过储水箱为余热锅炉中预存定量预热的水，当需要时可以快速将储水箱中的水输送至余热锅炉中进行汽化，进入余热锅炉后汽化效率更快，从而提高了蒸汽轮机发电机构启动的效率。
30.8.本发明通过导热面可以有效的将烟囱的热量传导至储水箱中，从而对储水箱中的水进行一定程度的加热。
31.9.本发明通过连接在总出水管上的磁力阀控制储水箱内的水向余热锅炉中流动，当余热锅炉需要补充水时，磁力阀打开使储水箱中的水流向分水管中进入不同的汽包进行汽化。
附图说明
32.图1为本发明的发电系统的结构图；
33.图2为本发明的发电系统的云计算模块的结构图；
34.图3为本发明的立体图；
35.图4为本发明的俯视图；
36.图5为本发明的燃气蒸汽联合循环机组的立体图；
37.图6为图5的e处局部放大图；
38.图7为图5的f处局部放大图；
39.图8为本发明的空气过滤机构和预热机构的立体图；
40.图9为本发明的空气过滤机构和预热机构的主视图；
41.图10为图9的g
‑
g处截面剖视图；
42.图11为本发明的空气过滤机构和预热机构的侧视图；
43.图12为图11的h
‑
h处截面剖视图；
44.图13为图12的i处局部放大图；
45.图14为本发明的空气过滤机构的立体图；
46.图15为本发明的预热机构的立体图；
47.图中标号为：
[0048]1‑
电源监测模块；1a
‑
电源控制模块；
[0049]2‑
变电检测模块；2a
‑
输入电压监测组件；2b
‑
输出电压监测组件；
[0050]3‑
云计算模块；3a
‑
电源数据获取模块；3b
‑
电压基准储存模块；3c
‑
逻辑判断模块；
[0051]
a
‑
燃气轮机发电机构；b
‑
蒸汽轮机发电机构；c
‑
余热锅炉；d
‑
烟囱；
[0052]4‑
空气过滤机构；4a
‑
连接管；4a1
‑
进气滤孔；4b
‑
安装槽；4c
‑
硅胶放置盒；4c1
‑
滤气面；
[0053]5‑
预热机构；5a
‑
储水箱；5a1
‑
导热面；5b
‑
进水管；5c
‑
总出水管；5c1
‑
磁力阀；5d
‑
分水管。
具体实施方式
[0054]
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0055]
为了解决如何通过更高效、环保、经济的方式解决风力发电机组的出力效率受各种环境因素影响导致风电消纳水平变化不稳定的技术问题，如图1和2所示，提供以下技术方案：
[0056]
一种结合风电的燃气蒸汽发电系统，包括，风力发电机组和燃气蒸汽联合循环机组，风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组之间通过通讯连接系统进行连接，通讯连接系统用于控制燃气蒸汽联合循环机组的发电功率，燃气蒸汽联合循环机组可以根据风力发电机组的发电情况可选择地提升或者降低自身的发电功率。
[0057]
具体的，该实例中通过风电发电机组作为发电的主要机组，通过与风力发电机组通讯连接的燃气蒸汽联合循环机组在0％
‑
100％的额定出力进行变化配合风力发电机组的供电能力实现整个发电系统的供电能力的稳定性，同时，风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的具有环保、经济、高效、启停灵活，启停时间短等优点，满足了供电需求的同时也减轻了对环境的压力，提高了工作的效率。
[0058]
进一步的：
[0059]
为了解决如何针对两组不同形式的发电机组的功率进行检测的技术问题，如图1和2所示，提供以下技术方案：风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组之间的通讯连接系统包括，电源监测模块1和变电检测模块2，电源监测模块1设置在风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组上，电源监测模块1用于监测风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的运行状态，设置在燃气蒸汽联合循环机组上的电源监测模块1还包括有电源控制模块1a，电源控制模块1a用于对燃气蒸汽联合循环机组的工作状态进行调节，所述变电检测模块2设置在风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组与变电站的连接端，变电检测模块2包括有输入电压监测组件2a和输出电压监测组件2b，变电检测模块2用于监测变电站设备的进线电压以及出线电压。
[0060]
具体的，通过本实施例所提供的一种用于结合风电的燃气蒸汽发电系统，可以利
用电源监测模块1来获取风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的运行状态，通过设置在燃气蒸汽联合循环机组上的电源控制模块1a对燃气蒸汽联合循环机组的功率进行精准的调整和控制，通过变电检测模块2对风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的电压进行监测，实现对风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的电路安全的保障。
[0061]
进一步的：
[0062]
为了解决如何控制风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组功率调节的技术问题，如图1和2所示，提供以下技术方案：风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组之间的通讯连接系统还包括有云计算模块3，云计算模块3包括有电源数据获取模块3a、电压基准储存模块3b和逻辑判断模块3c，电源数据获取模块3a用于获取风力发电机组和燃气蒸汽联合循环机组的电压、电流信号，并且，所述电源数据获取模块3a将所获取到的数据信号传递至逻辑判断模块3c，电压基准储存模块3b用于保存风力发电机组的基准电压信息，逻辑判断模块3c用于将电源数据获取模块3a的信号数据与电压基准储存模块3b内所存储的风力发电机组基准电压信息进行对比，并将对比结果通过网络传输的形式传递至云计算模块3，云计算模块3以远端控制的形式通过设置在燃气蒸汽联合循环机组上的电源监测模块1的电源控制模块1a对燃气蒸汽联合循环机组进行适应性调整。
[0063]
具体的，通过云计算模块3配合电源数据获取模块3a、电压基准储存模块3b和逻辑判断模块3c采用云计算的形式获取最佳配电方案，根据风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组的运行状态，并判断其是否处于最佳工作状态，并基于此对各个电源进行均衡性调节，从而让风力发电机组与燃气蒸汽联合循环机组可以处于最佳工作状态，由此就有效提高了配电的稳定性。
[0064]
进一步的：
[0065]
为了解决人如何提高燃气蒸汽联合循环机组的启动效率的技术问题，如图3至图5所示，提供以下技术方案：燃气蒸汽联合循环机组包括有燃气轮机发电机构a和蒸汽轮机发电机构b，燃气轮机发电机构a的输出端连接有用于收集燃气轮机发电机构a产生的热气的余热锅炉c，余热锅炉c利用燃气轮机发电机构a产生的热量使余热锅炉c内的水进行汽化并去驱动蒸汽轮机发电机构b进行发电，余热锅炉c连接有烟囱d，所述燃气轮机发电机构a与余热锅炉c的连接部位设置有空气过滤机构4，空气过滤机构4用于提供除尘除湿的空气保证燃气轮机发电机构a的燃烧质量，余热锅炉c上还设置有利用烟囱d的温度对余热锅炉c内水进行预热的预热机构5。
[0066]
具体的，该实例展示的结合风电的燃气蒸汽发电系统，通过燃气轮机发电机构a燃烧燃气进行发电，通过余热锅炉c对燃气轮机发电机构a燃烧后产生的热量进行利用驱动蒸汽轮机发电机构b进行发电实现对能量的合理利用，通过空气过滤机构4可以为燃气轮机发电机构a提供除尘除湿的空气，保证燃气轮机发电机构a的燃烧效果更好，通过预热机构5可以有效的利用余热锅炉c内由烟囱d排出的剩余无法利用的热量，对进入余热锅炉c中的水进行预热，加快水在余热锅炉c中的汽化效率，从而提升蒸汽轮机发电机构b的启动速度。
[0067]
进一步的：
[0068]
为了解决空气过滤机构4如何针对进入燃气轮机发电机构a的空气进行除湿的技术问题，如图6至图15所示，提供以下技术方案：所述空气过滤机构4包括有设置在燃气轮机发电机构a与余热锅炉c的连接部位的连接管4a，连接管4a的一侧设置有进气滤孔4a1，设置
有进气滤孔4a1的一侧设置有安装槽4b，安装槽4b用于固定安装硅胶放置盒4c，硅胶放置盒4c用于对空气进行过滤。
[0069]
具体的，工作人员在使用时，将硅胶放置盒4c内填充颗粒状硅胶物质，硅胶放置盒4c稳定安装在安装槽4b内，空气经过硅胶放置盒4c时被硅胶放置盒4c中的硅胶颗粒吸附湿气，保证空气的干燥性，从而提高燃气轮机发电机构a的燃烧效率，除湿后的空气通过连接管4a一侧的进气滤孔4a1进入燃气轮机发电机构a内部与燃气混合进行燃烧。
[0070]
进一步的：
[0071]
为了解决空气过滤机构4如何对空气进行除尘的技术问题，如图6至图15所示，提供以下技术方案：所述的硅胶放置盒4c上方设置有滤气面4c1，滤气面4c1上设有细密的气孔，滤气面4c1用于对进入硅胶放置盒4c的空气进行除尘。
[0072]
具体的，空气进入硅胶放置盒4c前需经过硅胶放置盒4c表面的滤气面4c1，滤气面4c1设有的细密的气孔可以过滤空气中的杂质，保证进入硅胶放置盒4c的空气不含有大量灰尘杂质影响燃气轮机发电机构a的燃烧质量。
[0073]
进一步的：
[0074]
为了解决预热机构5如何提高蒸汽轮机发电机构b的启动速率的技术问题，如图6至图15所示，提供以下技术方案：预热机构5包括有储水箱5a，储水箱5a设置在贴合烟囱d的表面，储水箱5a的上方设置有用于对储水箱5a进行加水的进水管5b，储水箱5a的下端设置有总出水管5c，总出水管5c通过分水管5d连接余热锅炉c的高压汽包、中压汽包和低压汽包。
[0075]
具体的，该实例通过储水箱5a为余热锅炉c中预存定量的水，通过余热锅炉c排出无法利用的热量的烟囱d对储水箱5a内的水分进行预热，使储水箱5a内的水具有一定的温度，当燃气蒸汽联合循环机组启动时，可以快速将储水箱5a中的水输送至余热锅炉c中进行汽化，由于水本身具有一定的温度，进入余热锅炉c后汽化效率更快，从而提高了蒸汽轮机发电机构b启动的效率。
[0076]
进一步的：
[0077]
为了解决预热机构5如何针对烟囱d上的热量进行利用的技术问题，如图6至图15所示，提供以下技术方案：所述预热机构5的储水箱5a与烟囱d的贴合面设置有导热面5a1，导热面5a1采用导热性强的金属材料制成。
[0078]
具体的，导热面5a1与烟囱d的外表面紧密贴合，贴合处为导热性强的金属材料制成，可以有效的将烟囱d的热量传导至储水箱5a中，从而对储水箱5a中的水进行一定程度的加热。
[0079]
进一步的：
[0080]
为了解决如何控制储水箱5a的水进入余热锅炉c的不同汽包中进行汽化的技术问题，如图6至图15所示，提供以下技术方案：所述预热机构5的总出水管5c设置有磁力阀5c1，磁力阀5c1用于控制预热机构5中的水进入余热锅炉c中。
[0081]
具体的，通过连接在总出水管5c上的磁力阀5c1控制储水箱5a内的水向余热锅炉c中流动，当燃气蒸汽联合循环机组启动时，燃气轮机发电机构a燃烧产生一定的热量向余热锅炉c内提供热量，烟囱d表面逐渐升温对预热机构5内的水进行加热，当余热锅炉c需要补充水时，磁力阀5c1打开使储水箱5a中的水流向分水管5d中进入不同的汽包进行汽化。
[0082]
一种结合风电的燃气蒸汽发电系统及其发电方法，其发电方式为；
[0083]
步骤一、设定风力发电机组的相关参数值；
[0084]
步骤二、组装燃气蒸汽联合循环机组并与风力发电机组通讯连接；
[0085]
步骤三、获取电网的历史风电出力数据和对应的历史弃风数据；
[0086]
步骤四、根据历史数据进行模糊建模，得到模糊模型和所述模糊模型的隶属度函数；
[0087]
步骤五、设置燃气蒸汽联合循环机组与风力发电机组的相应数值，保证燃气蒸汽联合循环机组在风力发电机组为达到额定出力时加大功率实现供能的稳定。
[0088]
本发明的工作原理：
[0089]
本发明通过风电发电机组作为发电的主要机组，通过与风力发电机组通讯连接的燃气蒸汽联合循环机组在0％
‑
100％的额定出力进行变化配合风力发电机组的供电能力实现整个发电系统的供电能力的稳定性，同时，燃气蒸汽联合循环机组设置有为燃气轮机发电机构a提供除湿除尘的空气过滤机构4与提高蒸汽轮机发电机构b启动效率的预热机构5，提高了燃气蒸汽联合循环机组的工作效率，实现了整体的提升。
[0090]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。