[发明专利]发电站设备及其运行方法

说明书

本发明涉及发电站设备及其运行方法，发电站设备具有：至少一个轴系，该轴系由蒸汽涡轮机和由蒸汽涡轮机直接驱动的、产生交流电的第二发电机组成，该第二发电机的输出端与带有给定的电网频率的电网连接；和至少一个涡轮机系，该涡轮机系由燃气涡轮机和由燃气涡轮机直接驱动的、产生带有工作频率的交流电的第一发电机组成，该第一发电机的输出端与带有预设的电网频率的电网连接，其中在第一发电机与电网之间布置了电子去耦装置或可变化的电子变速器，该电子去耦装置使工作频率从电网频率中去耦。这样的设备不仅允许高的总效率的灵活的稳定运行，而且也允许灵活的瞬时运行。

本申请是申请号为200980120178.7、申请日为2009年3月25日、发明名称为“发电站设备及其运行方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及发电站技术的领域。本发明涉及一种组合式发电站设备，该设备具有：燃气涡轮机与电网之间的电子去耦装置或电子的变频装置，以及直接通过发电机连接到电网上的蒸汽涡轮机，本发明还涉及一种用于运行这种发电站的方法。

背景技术

大型发电站设备的功率范围大于100MW，在这些发电站设备中，产生电流的发电机由燃气涡轮机和/或蒸汽涡轮机驱动并且产生的电功率被馈送到具有预设的电网频率(例如50或60Hz)的电网中，这些发电站设备通常具有在涡轮机的(机械的)转速与电网频率之间的固定耦合。发电机的输出端通过电网连接部与电网频率固定地(frequenzstarr)连接，而其由涡轮机或者直接地(1-轴设备)或者通过机械变速器(Getriebe)转速耦合地驱动。发电站设备的这种配置在图2和3中极其简化地表示。借助于变速器，仅仅可在电网频率与涡轮机之间实现固定的变换比。但也可以考虑如下的解决办法，其中发电机由动力涡轮机驱动，该涡轮机可以以一种与原本的燃气涡轮机不同的转速运行。

图2以极其简化的示图示出已知类型的发电站设备10′，该发电站设备借助于燃气涡轮机12以及借助于蒸汽涡轮机24产生电流并且将电流馈送至电网21中，燃气涡轮机12带有耦合的第一发电机18而蒸汽涡轮机24带有耦合的第二发电机8。燃气涡轮机12和发电机18通过共同的轴19相连接并且构成了涡轮机系(Turbinenstrang)11。燃气涡轮机在最简单的情况下包括压缩机13，该压缩机通过空气入口16吸入并且压缩燃烧用空气。压缩机13可以由多个相继连接的分压缩机组成，这些分压缩机在升高的压力水平上工作并且在需要时能够实现压缩空气的中间冷却。在压缩机13中压缩的燃烧用空气到达燃烧室15中，通过燃料供给17将液态的(例如油)或气态的(例如天然气)燃料喷入该燃烧室中并且在消耗燃烧用空气的情况下燃烧。

从燃烧室15中逸出的热气体在后面的涡轮机14中在做功的情况下膨胀并且因此驱动压缩机13和耦合的第一发电机18。当从涡轮机中排出时还是相对较热的排气被输送经过后面的余热蒸汽发生器23，以便在单独的水-蒸汽-循环25中产生用于驱动蒸汽涡轮机24的蒸汽。冷凝器、给水泵和水-蒸汽-循环25的另外的系统出于简化视图的原因未示出。这种燃气涡轮机-和蒸汽发电站的组合被称为组合式发电站。燃气涡轮机24可以与第一发电机18在与涡轮机14相对的侧上耦合；燃气涡轮机12、第一发电机18和蒸汽涡轮机24随后构成了所谓的“单轴传动系”。蒸汽涡轮机24但也可以，如图2中所示地，在单独的轴系60上驱动自身的第二发电机8。对于多轴设备来说，不同的组合是已知的。例如，广泛流行的是所谓的2合1装置，在该装置中，通过两个连接在燃气涡轮机12后方的锅炉(Kesseln)23为具有第二发电机8的轴系60上的蒸汽涡轮机24供给蒸汽。燃气涡轮机12分别布置在具有自身的第一发电机18的涡轮机系11上。类似地，也存在如下的装置，在该装置中，蒸汽被三个或更多的连接在燃气涡轮机12后方的锅炉23利用，以用于驱动蒸汽涡轮机24。