[实用新型]一种基于电极锅炉的电网调频系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电网调频领域，尤其涉及火力发电机组利用电极锅炉参与电网调频辅助服务。

背景技术

近年来随着中国国民经济的飞速发展，人们对电力的需求也急剧增加，峰谷差日益增大。中国电力供应峰谷比约为10/0.7，远高于一般发展中国家的平均水平1/0.63，比美国1/0.25的峰谷比高得多，因此中国发电机组的调峰任务艰巨。发电机组的调频能力是维护电网功率平衡和安全稳定的第一道重要屏障，其调节能力和性能对电网的动态稳定性显得尤为重要；此外，风能、核能等电源的飞速发展，相对降低了电网的自调节能力，大规模接入的风电机组甚至引入了额外的随机功率扰动，使电网稳定性进一步恶化。合理规范并监测机组调频参数和性能，保障机组良好的调频能力，对电网的安全稳定运行和未来智能电网环境下的优化调度具有重要的意义。

目前火力发电机组的自动发电控制(AGC)、调频性能是统调机组涉网性能中的2个重要指标，电网调度对机组的AGC、调频性能有严格的要求，这2个指标也是电网“二个细则”考核的重要内容，尤其是AGC品质直接体现机组的性能。目前机组主要通过锅炉、汽轮机的协调控制，依靠增、减燃料量，开大或关小汽轮机调门来响应电网的需求，由于锅炉存在迟延，机组负荷响应始终存在局限性；汽轮机为确保有调节裕量，调门也无法保持全开状态，限制了调节的深度。

另外，目前大多数发电厂采用DEH(数字式电液)控制系统，为了负荷的稳定和考核的需要，避免机组随频率变动而频繁进行调节，影响负荷的稳定，将汽轮机转速调节系统的一次调频死区设置的比较大，一次调频作用几乎被切除，使得电网的频率主要靠二次调频来维持。研究表明，在突发性事故和大的负荷(功率)扰动时，很多机组尽管具有调节负荷的能力，但对频率偏差的调频响应几乎为零，此时就会出现频率大幅度波动甚至发生系统崩溃的恶性事故。

实用新型内容

本实用新型利用了高压电极锅炉负荷功率可以进行快速调节响应和无级调节的特点，创新性地将电极锅炉负荷控制与发电厂AGC和电网调频控制进行联动，通过电极锅炉的快速增减负荷，实现机组响应电网的AGC和调频对机组负荷的变动要求。

本实用新型解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种基于电极锅炉的电网调频系统，包括：

调频控制模块，包括电网电力调度中心和电厂机组集中控制系统，其连接到供电控制模块和功率控制柜以控制二者；

供电控制模块，其输入端连接到电厂输出，输出端连接到电极锅炉的功率控制柜，用于将电厂输出的电能进行转换后输送给功率控制柜；

功率控制柜，用于将接收的电压直接输送，或经过变压后输送给电极锅炉并控制电极锅炉的功率；

电极锅炉，用于将输入的电能转换成热能。

优选的是，所述供电控制模块包括：

第一变压器，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜；和

第一开关，并联连接到所述第一变压器的两端，其闭合后将输入的电压直接输送给功率控制柜。

优选的是，所述供电控制模块包括：

第二变压器，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜；和

第二开关，串联连接到所述第二变压器，其闭合后将输入的电压经由第二变压器输送给功率控制柜。

优选的是，所述供电控制模块包括：

第三变压器，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜；和

第三开关，并联连接到所述第三变压器的两端，其闭合后将输入的厂电压直接输送给功率控制柜。

优选的是，所述热量输出模块，其一端接收电极锅炉一次换热器的输出热量，另一端将热量输出到供热管网或电厂热力系统。

优选的是，所述调频控制模块用于执行至少一种下述调频操作：发电机组一次调频控制、发电机组二次调频控制、发电机组DEH调节和自动发电控制(AGC)。

优选的是，所述的电网和发电厂调频服务控制模块中的一次调频、二次调频、自动发电控制(AGC)、控制指令可以直接作用在电极锅炉功率控制柜上。

优选的是，所述的电网和发电厂调频服务控制模块中控制指令直接作用在电极锅炉功率控制柜上，通过电极锅炉的功率的快速增加和减少，实现机组发电机出口负荷保持不变的情况下，整个发电厂的上网电量跟随电网调频控制信号做出快速响应和负荷变化。

优选的是，所述的电极锅炉的功率的快速增加和减少，可以通过电极锅炉本身的功率控制柜调节功率实现，也可以通过调节第一变压器、第二变压器、第三变压器供给电极锅炉的供电电压实现。