Паротурбінна електростанція, спосіб її експлуатації, об`єднана електромережа та спосіб її експлуатації

Номер патенту: 27823

Опубліковано: 16.10.2000

Автори: Кюртен Герберт, Таубе Вольфганг, Волмар Хорст, Радтке Уве

Є ще 14 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Текст

1 Паротурбинная электростанция, содержа щая паровую турбину, приводящую в действие ге нератор, подключенный к паровой турбине трубо провод пара промежуточного отбора с регулируе мым в зависимости от нагрузки вентилем, под ключенную параллельно к генератору установку для сверхпроводящего электромагнитного накоп ления энергии и контрольный блок, отличающая ся тем, что для урегулирования возникающего в секундном диапазоне дефицита мощности в под ключенной к генератору энергосети контрольный блок выполнен с возможностью управления непо средственной отдачей электрической мощности из установки для сверхпроводящего электромагнит ного накопления энергии, а вентиль выполнен с возможностью регулирования подачи пара в па ровую турбину посредством контрольного блока 2 Паротурбинная электростанция по п 2, отли чающаяся тем, что контрольный блок выполнен с возможностью ввода в накопитель энергии элек трической энергии генератора, полученной вслед ствие увеличения подачи пара в турбину непо средственно после выравнивания дефицита мощ ности 3 Паротурбинная электростанция по любому из пп 1 или 2, отличающаяся тем, что установка для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии содержит сверхпроводящую электромаг нитную катушку, которая через регулируемый в зависимости от состояния сети преобразователь и трансформатор подключена к электрической сети 4 Паротурбинная электростанция по п 3, отли чающаяся тем, что установка для сверхпроводя щего электромагнитного накопления энергии со держит контрольный блок, выполненный с воз можностью управления преобразователем в зависимости от нагрузки в электрической сети в смысле положительных и отрицательных дефицитов мощности, то есть нагрузочных пиков и спадов на стороне сети 5 Паротурбинная электростанция по любому из ип 1-4, отличающаяся тем, что вентиль в трубо проводе пара промежуточного отбора выполнен регулируемым в зависимости от нагрузочных пи ков на стороне сети 6 Паротурбинная электростанция по любому из пп 1-5, отличающаяся тем, что сверхпроводящая электромагнитная катушка установки для сверх проводящего накопления энергии выполнена из металлического сверхпроводящего материала, например, ниобий-титанового сплава, и по средством проводников из высокотемператур ного сверхпроводящего материала подключена к ведущим дальше электрическим проводникам с нормальной проводимостью 7 Паротурбинная электростанция по любому из пп 1-6, отличающаяся тем, что установка для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии установлена независимо от электростан ции в узловой точке электрической сети, а вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора электростанции выполнен дистанционно управ ляемым посредством контрольного блока уста новки 8 Паротурбинная электростанция по любому из пп 1-7, отличающаяся тем, что установка для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии установлена независимо от электростан ции в узловой точке электрической сети, а вентиль э трубопроводе пара промежуточного отбора электростанции выполнен управляемым посред ством собственного контрольного блока на элек тростанции 9 Способ эксплуатации паротурбинной электро станции, содержащей паровую турбину, приводя щую в действие подключенный к электрической сети генератор, согласно которому при изменении нагрузки генератора изменяют режим работы тур бины, отличающийся тем, что возникающий в се кундном диапазоне дефицит мощности в сети компенсируют посредством контрольного блока в зависимости от состояния сети, выражающегося'в обнаруживаемом в сети дефиците мощности, пу тем непосредственной см о со CV со CN < Z) 27823 отдачи в сеть энергии, накопленной в сверхпроводящей электромагнитной катушке, при этом одновременно посредством контрольного блока для увеличения подачи пара в паровую турбину регулируют вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора. 10. Способ по пункту 9, отличающийся тем, что при отборе пара уменьшают нагрузку на стороне сети, при этом регулируют вентиль а трубопрово де пара промежуточного отбора, а сверхпроводя щую электромагнитную катушку заряжают с по мощью регулируемого в зависимости от состояния сети преобразователя. 11. Способ по любому из лп.9 или 10, отличаю щийся тем, что при избыточной мощности элек тростанции максимально заряжают сверхпрово дящую электромагнитную катушку, управляемую контрольным блоком. 12. Способ по любому из пп 9-11, отличающийся тем, что сверхпроводящую электромагнитную ка тушку, управляемую контрольным блоком, заря жают при избыточной мощности электростанции и разряжают в сеть при недостаточной мощности электростанции. 13. Объединенная энергосеть, состоящая из, по меньшей мере, двух паротурбинных электростан ций, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из этих паротурбинных электростанций со держит регулируемый посредством контрольного блока вентиль, встроенный в трубопровод пара промежуточного отбора, причем, по меньшей мере, одна из этих паротурбинных электростанций содержит установку для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии, причем для компенсации возникающего в секундном диапазоне дефицита мощности в сети контрольный блок выполнен с возможностью управления непосредственной отдачей электрической мощности из установки для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии, а вентиль выполнен с возможностью регулирования посредством контрольного блока для увеличения подачи пара в паровую турбину. 14. Способ эксплуатации объединенной энергосети, состоящей из, по меньшей мере, двух паротурбинных электростанций, согласно которому при возникновении дефицита мощности в сети изменяют режим работы, по меньшей мере, одной электростанции, отличающийся тем, что при возникновении дефицита мощности, например, вследствие выхода из строя одной из паротурбинных электростанций, для отдачи энергии в объединенную энергосеть активируют сверхпроводящую электромагнитную катушку и одновременно, по меньшей мере, в одной из паротурбинных электростанций увеличивают подачу пара в паровую турбину, например, путем отключения подогревателя. Изобретение относится к энергетике, в частности, к объединенной энергосети, к которой подключено множество паротурбинных электростанций. Далее изобретение относится к способу эксплуатации объединенной энергосети. Изобретение также относится к паротурбинной электростанции с приводящей в действие генератор паровой турбиной и подключенным к паровой турбине трубопроводом пара промежуточного отбора. В качестве прототипа предлагаемого изобретения принята паротурбинная электро-станция, содержащая паровую турбину, приводящую в действие генератор, подключенный к паровой турбине трубопровод пара промежуточного отбора с регулируемым в зависимости от нагрузки вентилем, подключенную параллельно к генератору установку для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии и контрольный блок. За прототип заявляемого изобретения принят также способ эксплуатации паротурбинной электростанции, содержащей паровую турбину, приводящую в действие подключенный к электрической сети генератор, согласно которому при изменении нагрузки генератора изменяют режим работы турбины. В качестве прототипа предлагаемого изобретения принята объединенная энергосеть, состоящая из, по меньшей мере, двух паро-турбинных электростанций. Согласно этому изобретению для компенсации дефицитов мощности в диапазоне длительности от 30 секунд до 5 минут и более кратковременно прерывают пароснабжение нагреваемого паром промежуточного отбора устройства для подогрева питательной воды, то есть производят от ключение подогревателя. С помощью этой меры в распоряжении паровой турбины сразу же имеется увеличенное количество тепла. Выигранное таким образом время тогда в большинстве случаев является достаточным, чтобы вывести мощность нагрева в парогенераторе до допустимой граничной мощности, если рассчитывают на длительные нагрузочные пики или чтобы активировать гидроаккумулирующие электро-станции или газотурбинные электростанции. Регулирование нагрузочных пиков за счет кратковременного закрывания вентиля в трубопроводе пара промежуточного отбора не приводит к повышению эксплуатационных затрат. Однако, особенность этого вида регулирования заключается в том, что оно срабатывает с временем задержки, которое в зависимости от вида электростанции лежит в области от 20 до 40 секунд. Он поэтому не является пригодным для того, чтобы компенсировать пиковые нагрузки настолько быстро, чтобы не наступал провал мощности или даже частотный спад. Под нагрузочными пиками здесь понимаются, в частности, внезапные, непредвидимые дефициты мощности на стороне производителя энергии, как это, например, возникает при выходах из строя электростанций. Нагрузочные пики, которые возникают при внезапном подключении крупных потребителей, имеют - в противоположность к локальным сетям с небольшим числом электростанций - в больших объединенных энергосетях, как Европейская объединенная энергосеть, только второстепенное значение. За прототип заявляемого изобретения принят также способ эксплуатации объединенной энергосети, состоящей из, по меньшей мере, двух паро 27823 турбинных электростанций, согласно которому при возникновении дефицита мощности в сети изменяют режим работы, по меньшей мере, одной электростанции [1]. Недостатком известной паротурбинной электростанции является то, что срабатывание установки для сверхпроводящего накопления электромагнитной энергии и связанной с генератором электрического тока турбины недостаточно согласовано, поэтому предо-ставление резервной мощности, необходимой для компенсации пиков в сети, связано с существенными затруднениями. Недостаток известного способа эксплуатации паротурбинной электростанции заключается в том, что отдача энергии накапливающей ее установкой, и энергии генератора, регулируемого паровой турбиной, происходит несогласованно, поэтому компенсация дефицита мощности в потребительской сети происходит неэффективно. Недостатком известной объединенной энергосети есть ее инерционность, выража-ющаяся в том, что компенсация пиковых нагрузок не стороне потребительской сета происходит не мгновенно, а с некоторой задержкой. Поэтому предоставление высокой кратковременной (секундной) мощности такой энергосетью существенно затруднено и связано с большими энергетическими затратами. Причиной этого является отсутствие в системе согласованности функционирования установки, накапливающей магнитную энергию, и трубопровода пара промежуточного отбора. Недостаток известного способа эксплуатации объединенной энергосети заключается в том, что время покрытия пиков нагрузки в сети превышает установленные нормы, при которых предоставляемая секундная резервная мощность должна полностью выровнять работу энергосети. Это происходит по причине недостаточно эффективной согласованности моментов передачи энергии в сеть со стороны установки для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии и стороны паровой турбины. В основу изобретения поставлена задача улучшения эксплуатационных характеристик паротурбинной электростанции путем выполнения контрольного блока с электромагнитного накопления энергии и возможностью регу-лирования работой связанного с паровой турбиной вентиля, что обеспечивает возможность одновременного воздействия на потребительскую сеть двух видов энергии, накладывающихся друг на друга, и предоставляющих в короткий промежуток времени требуемую для сети резервную мощность: энергии устройства для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии и энергии паровой турбины, регулирующей работу генератора электрического тока. В основу изобретения поставлена также задача обеспечения оптимальных условий урегулирования дефицита мощности в энергосети в способе эксплуатации паротурбинной электростанции путем использования контрольного блока, регулирующего отдачу накопленной сверхпроводящей электромагнитной катушкой энергии в сеть, и работу связанного с трубопроводом пара промежуточного отбора вентиля, что обеспечивает возможность одновременного воздействия на потребительскую сеть двух видов энергии, накладывающихся друг на друга, и предоставляющих в короткий промежуток времени требуемую для сети резервную мощность: энергии устройства для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии и энергии паровой турбины, регулирующей работу генератора электрического тока. В основу изобретения поставлена также задача усовершенствования конструктивного исполнения объединенной энергосети путем оснащения ее паротурбинных электростанций контрольным блоком, регулирующим как работу вентиля трубопровода пара промежуточного отбора, так и работу установки для сверхпроводящего электромагнитного накоп-ления энергии, что обеспечивает возможность одновременного воздействия на потребительскую сеть двух видов энергии, накладывающихся друг на друга, и предоставляющих в короткий промежуток времени требуемую для сети резервную мощность: энергии устройства для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии и энергии паровой турбины, регулирующей работу генератора электрического тока. В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности способа эксплуатации объединенной энергосети путем активизации сверхпроводящей электромагнитной катушки установки для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии одновременно с повышением подачи пара в паровую турбину, что обеспечивает возможность одновременного воздействия на потребительскую сеть двух видов энергии, накладывающихся друг на друга, и предоставляющих в короткий промежуток времени требуемую для сети резервную мощность: энергии устройства для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии и энергии паровой турбины, регулирующей работу генератора электрического тока. Поставленная задача достигается за счет того, что в паротурбинной электростанции, содержащей паровую турбину, приводящую в действие генератор, подключенный к паровой турбине трубопровод пара промежуточного отбора с регулируемым в зависимости от нагрузки вентилем, подключенную параллельно к генератору установку для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии и контрольный блок, согласно изобретению, для урегулирования возникающего в секундном диапазоне дефицита мощности в подключенной к генератору энергосети контрольный блок выполнен с возможностью управления непосредственной отдачей электрической мощности из установки для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии, а вентиль выполнен с возможностью регулирования подачи пара в паровую турбину посредством контрольного блока. Контрольный блок может быть выполнен также с возможностью ввода в накопитель энергии электрической энергии генератора, полученной вследствие увеличения подачи пара в турбину непосредственно после выравнивания дефицита мощности. Установка для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии содержит сверхпроводящую электромагнитную катушку, которая че 27823 рез регулируемый в зависимости от состояния сети преобразователь и транс-форматор подключена к электрической сети, а также содержит контрольный блок, выполненный с возможностью управления преобразователем в зависимости от нагрузки в электрической сети в смысле положительных и отрицательных дефицитов мощности, то есть нагрузочных пиков и спадов на стороне сети. Вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора выполнен регулируемым в зависимости от нагрузочных пиков на стороне сети, а сверхпроводящая электромагнитная катушка установки для сверхпроводящего накопления энергии выполнена из металлического сверхпроводящего материала, например, ниобийтитанового сплава, и посредством проводников из высокотемпературного сверхпроводящего материала подключена к ведущим дальше электрическим проводникам с нормальной проводимостью. Установка для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии установлена независимо от электростанции в узловой точке электрической сети, а вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора электростанции может быть выполнен с дистанционно упра-вляемым посредством контрольного блока установки, либо управляемым посредством собственного контрольного блока на электростанции. Поставленная задача достигается также за счет того, что в способе эксплуатации паротурбинной электростанции, содержащем паровую турбину, приводящую в действие подключенный к электрической сети генератор, согласно которому при изменении нагрузки генератора изменяют режим работы турбины, согласно изобретению, возникающий в секундном диапазоне дефицит мощности в сети компенсируют посредством контрольного блока в зависимости от состояния сети, выражающемся в обнаруживаемом в сети дефиците мощности, путем непосредственной отдачи в сеть энергии, накопленной в сверхпроводящей электро-магнитной катушке, при этом одновременно посредством контрольного блока для увеличений подачи пара в паровую турбину регулируют вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора. Кроме того, при отборе пара уменьшают нагрузку на стороне сети, при этом регулируют вентипь в трубопроводе пара промежуточного отбора, а сверхпроводящую электромагнитную катушку заряжают с помощью регулируемого в зависимости от состояния сети преобразователя, а при избыточной мощности электростанции максимально заряжают сверхпроводящую электромагнитную катушку, управляемую контрольным блоком, причем сверхпроводящую электромагнитную катушку, управляемую контрольным блоком, заряжают при избыточной мощности электростанции и разряжают в сеть при недостаточной мощности электростанции. Поставленная задача достигается также за счет того, что в объединенной энергосети, состоящей из, по меньшей мере, двух паротурбинных электростанций, согласно изобретению, по меньшей мере, одна из этих паротурбинных электростанций содержит регу-лируемый посредством контрольного блока вентиль, встроенный в трубопровод пара промежуточного отбора, причем, по меньшей мере, одна из этих паротурбинных электро-станций содержит установку для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии, причем для компенсации возникающего в секундном диапазоне дефицита мощности в сети контрольный блок выполнен с возможностью управления непосредственной отдачей электрической мощности из установки для сверхпроводящего электромагнитного накопления энергии, а вентиль выполнен с возможностью регулирования посредством контрольного блока для увеличения подачи пара в паровую турбину. Поставленная задача достигается, кроме того, тем, что в способе эксплуатации объединенной энергосети, состоящем из, по меньшей мере, двух паротурбинных электростанций, согласно которому при возникновении дефицита мощности в сети изменяют режим работы, по меньшей мере, одной электростанции, согласно изобретению, при возникновении дефицита мощности, например, вследствие выхода из строя одной из паротурбинных электростанций, для отдачи энергии в объединенную энергосеть активируют сверхпроводящую электромагнитную катушку, и одновременно, по меньшей мере, в одной из паротурбинных электростанций увеличивают подачу пара в паровую турбину, например, путем отключения подогревателя. Как было сказано, для регулирования быстро и неожиданно появляющихся нагрузочных пиков или дефицитов мощности установка со сверхпроводящим магнитным накопителем энергии подключена а сети параллельно к генератору, а в трубопроводе пара проме-жуточного отбора встроен управляемый в зави-симости от нагрузки вентиль. За счет этого создается возможность выравнивания кратко-временного дефицита мощности (нагрузочного пика) в объединенной энергосети в секундном диапазоне через сверхпроводящий магнитный накопитель энергии. Кроме того, с помощью одновременного закрывания вентиля в трубопроводе пара промежуточного отбора можно повысить мощность паровой турбины, чтобы при более длительном дефиците мощности (нагрузочном пике) предложить несколько повышенную мощность генератора и снова зарядить сверхпроводящий магнитный накопитель энергии после окончания дефицита мощности (нагрузочного пика). За счет такого рода регулирования можно компенсировать большую часть дефицита мощности (нагрузочных пиков) в электрической сети без достойного упоминания уменьшения коэффициента полезного действия и только с незначительным повышением эксплуатационных затрат. Существенной является таким образом комбинация из разрядки сверхпроводящего магнитного накопителя энергии с усилением предложения пара паровой турбине, например, с отключением подогревателя через регулируемый вентиль. Как было далее сказано, кратковременные нагрузочные пики в секундном диапазоне компенсируют посредством регулируемого в зависимости от сети преобразователя путем автоматического предоставления энергии, накопленной в сверхпроводящем магнитном накопителе энергии, и на 27823 ряду с этим для усиления предложения пара закрывают вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора на паровой турбине. За счет этого достигается автоматическое регулирование нагрузочных пиков в секундном диапазоне, которое связано лишь с незначительным повышением эксплуатационных затрат. Следствием этого является также то, что в случае локальных сетей можно в значительной степени отказаться от выбора повышенных параметров эпектростанции для регулирования пиковых нагрузок. За счет этого существенно уменьшаются инвестиционные затраты Кроме того, также облегчается частотное регулирование и компенсация реактивной мощности. Таким образом может быть достигнута также стабилизация электрической сети, а также регулирование импульсных нагрузок любого вида при внезапном включении крупных потребителей. В особенно целесообразной форме выполнения изобретения установка для сверхпроводящего магнитного накопления энергии для обеспечения готовности секундной резервной мощности может содержать регулятор, который управляет преобразователем в зависимости от нагрузки в электрической сети в смысле регулирования положительных или отрицательных дефицитов мощности, то есть нагрузочных пиков и нагрузочных спадов. За счет этого становится возможной выравнивание нагрузочных пиков и спадов, лежащее в диапазоне десятых долей секунды. В особенно целесообразной форме дальнейшего развития изобретения вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора выполнен с возможностью закрытия в зависимости от нагрузочных пиков на стороне сети. Таким образом за счет самого нагрузочного пика непосредственно запускается в ход предоставление резервной мощности также в паровой турбине. Следствием этого является то, что при большей длительности нагрузочных пиков в распоряжении имеется несколько повышенная мощность генератора. Оказалось особенно предпочтительным, если в установке для сверхпроводящего магнитного накопления энергии предусмотрена магнитная катушка, которая содержит металлический сверхпроводящий материал, например, ниобийтитановый сплав или Nb3Sn-c сплав и которая по пинии из высокотемпературного сверхпроводящего материала, например, УіВагСи3Ох, подключена к ведущей далее нормально проводящей электрической линии. За счет этой меры уменьшается рабочее сопротивление установки для сверхпроводящего магнитного накопления энергии. Кроме того, также уменьшается перенос омических тепловых потерь при эксплуатации из несверхпроводящей области в область с низкотемпературной сверхпроводящей линией, поскольку нормально проводящая область больше не граничит непосредственно с низкотемпературным сверхпроводящим участком, а в области высокотемпературной сверхпроводящей линии не возникают никакие омические потери. Дальнейшие формы выполнения изобретения поясняются более подробно на трех фигурах, на которых показано: Фиг. 1 - пример выполнения паротурбинной электростанции с предоставлением требуемой секундной резервной мощности, Фиг. 2 - временная диаграмма Фиг. 3 - объединенная энергосеть с множеством паротурбинных электростанций. Фиг. 1 показывает схематическое представление паротурбинной электростанции 1 согласно изобретения с включенной параллельно генератору 2 установкой 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии. Паротурбинная электростанция 1 содержит в примере выполнения нагреваемый ископаемым топливом парогенератор 4 с расположенной в нижней области парогенератора 4 горелкой 5, которая через трубопровод для топлива 6 соединена с топливным насосом 7, и с подключенным к парогенератору 4 трубопроводом для дымовых газов 8, который ведет в дымовую трубу. В парогенераторе 4 намечены нагревательные поверхности экономайзера 9, нагревательные поверхности испарителя 10 и нагревательные поверхности перегревателя 11. К покидающему парогенератор 4 трубопроводу пара высокого давления 12 подключена паровая турбина высокого давления 13 и последовательно с ней двухпоточная паровая турбина низкого давления 14. Обе ступени низкого давления 15, 16 паровой турбины низкого давления 14 подключены через трубопровод отработавшего пара 17 к конденсатору 18. Конденсатор 18 на стороне выхода соединен с трубопроводом для конденсата 19, в котором последовательно включены конденсатный насос 20, подогреватель конденсата 21 и резервуар питательной воды 22. Резервуар питательной воды 22 со своей стороны подключен на стороне выхода к трубопроводу питательной воды 23. в котором последовательно включены насос питательной воды 24, подогреватель питательной воды 25, нагревательные поверхности экономайзера 9 и нагревательные поверхности испарителя 10 парогенератора 4. Нагревательные поверхности испарителя 10 парогенератора 4 на стороне выхода впадают в нагревательные поверхности перегревателя 11, а они, в свою очередь, в трубопровод пара высокого давления 12 парогенератора 4. В правой на фигуре ступени низкого давления 15 паровой турбины низкого давления 14 подключен трубопровод пара промежуточного отбора 26, который через дроссельную заслонку или регулировочный вентиль 27 ведет в нагревательные поверхности подогревателя конденсата 21 и оттуда к входу конденсатора 18. От трубопровода пара низкого давления 28, ведущего от паровой турбины высокого давления 13 к паровой турбине низкого давления 14, в примере выполнения ответвляется другой трубопровод пара промежуточного отбора 29, который со своей стороны опять-таки через последующую дроссельную заслонку или последующий регулировочный вентиль 30 ведет в нагревательные поверхности подогревателя питательной воды 25 и оттуда в резервуар питательной воды 22. Устройства 26, 27, 29 и 30, как это следует позднее, могут быть обозначены соответственно как устройство для отключения подогревателя. 27823 Установка 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии подключена параллельно генератору 2 паротурбинной электростанции 1 в электрической сети переменного тока 31. Она содержит сверхпроводящуюмагнитную катушку 32, охлаждающую магнитную катушку 32 холодильную установку 33, подключенный к магнитной катушке 32 выпрямитель тока или преобразователь 34, например, на тиристорах, соединяющий преобразователь 34 с сетью переменного тока трансформатор 35 и выполненный в виде контрольного блока регулятор 36, который управляет преобразователем 34, холодильной установкой 33, конденсатным насосом 20 и регулировочными вентилями 30, 27 паротурбинной электростанции 1. Регулятор 36 в примере выполнения снабжен двумя измерительными линиями 37, 38, которые измеряют электрический ток и/или зависящие от него параметры, как, например, частоту, напряжение и мощность по обе стороны от трансформатора 35. При эксплуатации паротурбинной электростанции 1 топливо топливным насосом 7 подается в горелку 5 парогенератора 4 и там сжигается Горячие газы горения покидают парогенератор 4 после того, как они предварительно нагрели нагревательные поверхности перегревателя 11, нагревательные поверхности испарителя 10 и нагревательные поверхности экономайзера 9, через трубопровод для дымовых газов 8 и дымовую трубу 39. Выходящий из нагревательных поверхностей перегревателя 11 пар высокого давления приводит в действие паровую турбину высокого давления 13; через трубопровод пара низкого давления 28 он попадает в паровую турбину низкого давления 14 и оттуда по трубопроводу отработавшего пара 17 в конденсатор 18. Там пар конденсируется, и конденсат с помощью конденсатного насоса 20 по трубопроводу для конденсата 19 через по догреватель конденсата 21 подается в резервуар питательной воды 22. Вода резервуара питатель ной воды 22 насосом питательной воды 24 нагне тается по трубопроводу питательной воды 23 в подогреватель питательной воды 25 и оттуда в нагревательные поверхности экономайзера 9 и нагревательные поверхности испарителя 10. В нормальном режиме эксплуатации, когда резервная мощность не требуется, для улучшения коэффициента полезного действия пар промежуточного отбора от ступени низкого давления 16 паровой турбины низкого давления 14 через регулировочный вентиль 27 направляется в нагревательные поверхности подогревателя конденсата 21 и оттуда в конденсатор 18. За счет этого подог ревают втекающий в резервуар питательной воды 22 конденсат. Дальнейший подогрев питательная вода получает через пар низкого давления, кото рый ответвляют после паровой турбины высокого давления 13 от трубопровода пара низкого давле ния 28 и через ответвляющий трубопровод пара промежуточного отбора 29 и второй регулировоч ный вентиль 30 направляют в нагревательные по верхности подогревателя питательной воды 25 и оттуда в резервуар питательной воды 22. Там пар промежуточного отбора вытекает из находящихся ниже поверхности воды выходных сопел пара 40. За счет этого общее теплосодержание отобранно го из трубопровода пара низкого давления 28 пара промежуточного отбора используется для нагревания питательной воды перед ее вводом в нагревательные поверхности экономайзера 9. Дальнейший нагрев, испарение и перегревание берут на себя затем дымовые газы в парогенераторе 4. Через приводимый в действие паровой турбиной низкого давления 14 и паровой турбиной высокого давления 13 генератор 2 электрический ток вводится в сеть переменного тока 31 При этом речь идет, в частности, об объединенной энергосети. Установка 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии, как упоминалось, подключена параллельно генератору 2 паротурбинной электростанции 1 в сети переменного тока 31. По измерительной линии 37 регулятор 36 регистрирует дефициты мощности или превышения нагрузки в сети 31. При этом может идти речь о выходе из строя следующей электростанции, которая вводила энергию в сеть 31. В этом случае регулятор 36 может известным по себе образом так управлять преобразователем 34, что нагрузочные пики сразу же компенсируются или регулируются за счет энергии, накопленной в сверхпроводящей магнитной катушке 32. При этом это регулирование может быть таким быстрым, что изменения нагрузки урегулируются в течение 0,1 секунды. При не полностью загруженной сети 31 регулятор 36 может управлять преобразователем 34 так, что энергия из сети переменного тока 31 до тех пор вводится в сверхпроводящую магнитную катушку 32, пока она не будет снова полностью заряжена. При этом подведенная к электрической сети 31 или отведенная от электрической сети 31 мощность определяется через измерительную линию 38. В примере выполнения, при котором установка 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии встроена в паротурбинную электростанцию 1, регулятор 36 при перегрузке или появлении дефицита мощности в сети 31 управляет одновременно также обоими регулировочными вентилями 27, ЗО в обоих трубопроводах промежуточного отбора 26, 29 паротурбинной электростанции 1 в направлении закрывания; он отключает также конденсатный насос 20. Следствием этого является то, что на паровой турбине низкого давления 14, в зависимости от вида паротурбинной электростанции 1, в течение 20 - 40 секунд в распоряжении имеется больше пара, так что генератор 2 может отдавать больше энергии в электрическую сеть переменного тока 31. При уменьшении спроса на мощность в электрической сети 31 оба вентиля 27, 30 в обоих трубопроводах пара промежуточного отбора 26, 29 управляются снова в направлении открывания; конденсатный насос 20 снова включается и через трансформатор 35 и преобразователь 34 в сверхпроводящую магнитную катушку 31 снова вводится электрическая энергия. Большим преимуществом такой комбинации прерывания подвода пара промежуточного отбора для обогревания подогревателя парогенератора 4 со служащей в качестве накопителя энергии установкой 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии является то, что в секундном диапазоне отсутствующая электрическая мощность 27823 может быть подана, и за счет этого может быть перекрыто время, до которого оба регулировочных вентиля 27, 30 в обоих трубопроводах пара промежуточного отбора 26, 29 закрывают, и необходимая дополнительная электрическая мощность может быть введена в электрическую сеть 31 через паровую турбину низкого давления 14. Прерывание подвода пара промежуточного отбо ра и отключение конденсатного насоса 20 может продолжаться без достойных упоминания недос татков примерно 5 минут. Прерывание, однако, становится эффективным только с временной за держкой, которая в зависимости от электростан ции 1 лежит между 20 и 40 секундами, так что она сама по себе не может предотвратить кратковре менного провала напряжения при нагрузочных пи ках. Путем соответствующей изобретению комби нации прерывания подвода пара промежуточного отбора для нагревания питательной воды с уста новкой 3 для сверхпроводящего магнитного нако пления энергии, однако, могут компенсироваться нагрузочные пики с длительностью в диапазоне от 0,1 секунды до 5 минут. Этот временной интервал является достаточным, чтобы при более длитель ной перегрузке запустить другие принадлежащие к минутному резерву носители энергии, такие, как гидроаккумулирующие электростанции или газо турбинные электростанции. Другим большим преимуществом соответствующей изобретению комбинации прерывания подвода пара промежуточного отбора с установкой 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии является то, что также нестабильности в сети 31, которые возникают за счет импульсной нагрузки, например, при запуске больших машин, как, например, прокатных станов, можно улавливать и компенсировать. До сих пор исходили из принципа эксплуатации, при котором сверхпроводящую магнитную катушку 32 во времена достаточной мощности электростанции по возможности максимально заряжают, чтобы во времена недостаточной мощности электростанции располагать достаточным количеством энергии, чтобы можно было компенсировать дефициты мощности. Однако, является также возможным устанавливать регулятор 36 таким образом, что сверхпроводящая магнитная катушка 32 во времена избыточной мощности электро станции отбирает энергию из сети 31 и при этом заряжается только примерно наполовину, и что она во времена недостаточной мощности элек тростанции вводит энергию в сеть 31. При этом происходит как прием энергии, так и отдача энер гии в диапазоне нескольких секунд. Они служат для того, чтобы без провала мощности или откло нения мощности перекрыть время, до тех пор, ко гда проявятся другие регулировочные механизмы, как, например, под- или отключение обогреваемо го паром промежуточного отбора подогревателя конденсата 21, резервуара питательной воды 22, подогревателя питательной воды 25. Способ экс плуатации объединенной энергосети, - каким бы выгодным он не был - требует сравнительно вдвое большей накопительной емкости, поскольку сверхпроводящая магнитная катушка 32 в сред нем загружена только наполовину. Не является обязательно необходимым, чтобы установка 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии была встроена непосредственно в паротурбинную электро-станцию 1, как это показано в примере выполнения. Также можно представить себе, что установка 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии установлена на некотором удалении от электростанции 1, например, вблизи узловой точки сети или вблизи потребителя, который создает кратковременные импульсные нагрузки. Но в этом случае вентили 27, ЗО для трубопроводов пара промежуточного отбора 27, 29 паротурбинной электростанции 1 должны управляться дистанционно или отдельным контрольным блоком или регулятором 36 расположенной на удалении установки 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии. Предпочтительное накопление мощности установки 3 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии зависит в основном от вида сети 31 и от величины появляющихся в ней нагрузочных пиков. В случае Европейской объединенной энергосистемы преимущественными являются диапазоны мощности от 7 до 700 Мвт и энергоресурсы сверхпроводящего накопителя энергии 62 от 60 квт до 10 Мвт. Типичный парой значений является, например, пиковая мощность порядка 125 Мвт и энергоресурс порядка 2 мегаватт-час для предприятия энергоснабжения в Европейской объединенной энергосети, которое хочет удовлетворять требованиям относительно предоставления секундной резервной мощности. Согласно фигуре 2 электростанция 1 с фигуры 1 может эксплуатироваться согласно кривой 41 таким образом, что она удовлетворяет названным в начале требованиям, а именно отдача ДР= 1,25% сетевой нагрузки в течение 5 секунд и ДР = 2,5% в течение 30 секунд. Заштрихованная область при этом вносится установкой 3. Кривая 42 показывает увеличивающийся со временем t вклад отключения подогревателя посредством вентилей 27, 30. На практике от установки 3 можно получать значительно больший вклад, что наглядно представлено с помощью кривой 43. В соответствии с этим в течение доли секунды одной только установкой 3 может быть поставлен полный вклад в 2,5 %. Согласно фигур е 3 к объ един енной энергосети 31 подключено множество электростанций 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50. Электростанции 44 - 50 (исключение: 50) снабжены устройством для отключения подогревателя, то есть, например, вентилями 51 56 в трубопроводе отработавшего пара, как подробно пояснялось в связи с фигурой 1. Только двум электростанциям 44 и 49 приданы установки 57 и 58 со сверхпроводящими магнитными катушками 59 и 60. Два больших накопителя могут изготавливаться более выгодно с точки зрения расходов, чем множество малых. При появлении дефицита мощности, например, при дефекте 61 или при отключении электростанции 48 обе катушки 59, 60 активируются так, что мощность отдается в объединенную энергосеть 31. Одновременно активируют устройства для отключения подогревателя, так что с 27823 единственной задержкой (например, от 20 до 40 секунд) из исправных электростанций 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 вводится дополнительная мощность Согласно фиг.З электростанции 44 - 50 подключены к генераторам 62 - 68. Фиг. 1 27823 О 10 20 ЗО 40 50 60 300 t [сек] 90 Фиг 2 14 / 5 2 51 53 44 I 45 49 Фиг З 56 50 27823 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-Э7 Підписано до друку //$& 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг {jdidобл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам._£о££. УкрІНТЕІ Бул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 10

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: H02J 15/00, F01K 7/00

Мітки: об'єднана, експлуатації, паротурбінна, електромережа, спосіб, електростанція

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/22-27823-paroturbinna-elektrostanciya-sposib-ekspluataci-obehdnana-elektromerezha-ta-sposib-ekspluataci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Паротурбінна електростанція, спосіб її експлуатації, об`єднана електромережа та спосіб її експлуатації</a>

Подібні патенти