[发明专利]一种输出功率优化调节的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电系统，尤其是涉及利用不稳定热源例如地热或者余热作为供热来源的发电系统以及该发电系统的控制方法。

背景技术

随着化石能源日益枯竭、地球环境不断恶化，能源安全越来越受到人们的重视。能源的利用关系到一个国家的经济命脉与社会安全，早已上升为国家的基本发展战略.世界各国都非常重视能源的有效利用，我国能源利用率仅为33％左右，比发达国家低约10％。

我国能源利用率低的一个重要原因是能源没有达到梯级利用，大量的中低温能源没有得到充分利用，因此提高中低温能源的利用是提高能源利用效率的关键措施。中低温热源主要包括两大部分：第一是工业生产中排放的余热， 比如冶金、化工、建材、机械、电力等行业中的各种冶炼炉、加热炉、内燃机和锅炉的排气排烟，由于我国工业能耗约占全国总能耗的三分之二， 而50％以上以中低温废热的形式排放掉，因此回收利用这部分热量具有巨 大的节能潜力；第二部分是太阳能、地热等中低温可再生能源，随着我国 能源结构的调整，可再生能源所占的比例将会越来越大。加强对这些中低温热源的利用，将减少对化石能源的消耗，达到节能减排的效果。

利用中低温热能发电的技术主要是基于朗肯循环的热力发电系统。双工质循环发电系统是一种主要的中低温热发电系统。双工质循环发电技术的特点是热水与发电系统不直接接触，采用一种低沸点的介质，如正丁烷、异丁烷、氯乙烷、氨和二氧化碳等作为循环工质将热水的热量传给某种低沸点介质，由低沸点介质推动汽轮机来发电。

在双工质循环发电中，热水仅作为热源使用，本身并不直接参与到热力循环中去。首先，来自中低温热源的热水流过表面式蒸发器．以加热蒸发器中的低沸点介质。低沸点介质在蒸发器中吸热，变为具有一定压力的蒸汽，推动汽轮机并带动发电机发电。从汽轮机排出的气体，在冷凝器中凝结成液体，用泵将液体送入换热器，重新吸热蒸发变成气体，如此周而复始，热水的热量不断地传给低沸点介质进行连续发电。

采用地热或者余热作为中低温热源的发电系统的缺点在于热源的不稳定性，由于热源的不稳定，需要对发电装置做出特定的设计，例如采用多个发电循环，使其能够适应大幅变化的热源热量。CN102691541B的发明专利，提出了一种具有多个发电循环，在其中一个发电循环上设置加热介质截断阀以及冷却介质截断阀，从而能够进行根据热源的变动而将热量恰当地分配至多个发电循环的发电。

但是，CN102691541B的发明还存在着不足之处，一方面，对于每个发电循环，都需要设置特定的加热介质以及冷却介质的输入输出管道，同时每个发电循环还需要设置蒸发器以及冷凝器，导致发电系统的成本以及费用上升；另一方面，对于特定的发电循环，将其启动或者停止需要一定的时间，并且频繁启动和停止发电循环回影响其工作效率和系统性能。

发明内容

本发明提供了一种优化的发电系统及其控制方法，在热源热量变动的情况下，能够减小CN102691541B发明的技术方案中特定发电循环的开关频率，从而提高系统性能。

一种发电系统，包括第一发电循环、第二发电循环、加热介质管道、冷却介质管道以及控制装置；所述控制装置用于根据加热介质以及第一发电循环和第二发电循环的工作状态，控制所述第一发电循环以及第二发电循环的运行，其特征在于：第一发电循环、第二发电循环共用蒸发器以及冷凝器；所述加热介质通过加热介质管道进入蒸发器加热工作介质后，从蒸发器中排出；冷却介质通过冷却介质管道对第一发电循环以及第二发电循环的乏气进行冷凝后，从冷凝器中排出；所述蒸发器的工作介质出口分为两路，其中一路通过第一通道流向第一发电循环，所述控制装置通过流量阀控制另外一路是否通过第二通道流向第二发电循环，从而控制是否启动第二发电循环。

优选的，所述第一发电循环为主发电系统，其具有高压涡轮机以及中压涡轮机；第二发电循环为从发电系统，其具有高压涡轮机；所述控制装置根据加热介质以及第一发电循环和第二发电循环的工作状态，控制所述第一发电循环中高压涡轮机以及中压涡轮机中的至少一个启动，并且控制所述第二发电循环的高压涡轮机启动或者关闭。

优选的，所述第一发电循环的高压涡轮机以及中压涡轮机通过转轴与发电机耦合，从而驱动发电机进行发电。