專利名稱:具有擴(kuò)展的調(diào)節(jié)范圍的能源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種擴(kuò)展供應(yīng)到電網(wǎng)的電力的調(diào)節(jié)范圍的方法和具有擴(kuò)展調(diào)節(jié) 范圍的能源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用電力的最大問(wèn)題之一是無(wú)法將其以能量的原始形式儲(chǔ)存。因此，任何時(shí)刻都 必須維持電力生產(chǎn)和消耗之間的平衡。在每個(gè)電網(wǎng)中，這是從電廠和熱設(shè)備(heat plants) 獲得支持服務(wù)的系統(tǒng)運(yùn)行者的職責(zé)。支持服務(wù)是指電源能非?？斓仨憫?yīng)系統(tǒng)運(yùn)行者的需求 改變輸出的能力。
對(duì)于這種應(yīng)用，在本專利申請(qǐng)的全文中發(fā)電廠和熱設(shè)備也被稱之為“源頭 (source)，，。
只有某些類型的源頭可提供支持服務(wù)。例如，核電站通常不能提供支持服務(wù)，或者 在最小范圍內(nèi)提供支持服務(wù)。借助由煤或可燃?xì)怏w產(chǎn)生電力和熱量的發(fā)電廠和熱設(shè)備可提 供支持服務(wù)的范圍較大。但是，提供支持服務(wù)的范圍的上限受源頭的裝機(jī)功率(installed output)限制，而下限受最小技術(shù)輸出限制。最小技術(shù)輸出是指源頭仍可按穩(wěn)定方式運(yùn)行的 輸出。在某些源頭的情況下，該范圍還因?yàn)楸仨毺峁崃慷艿较拗啤?br>不能只通過(guò)減小汽輪機(jī)輸出而降低用于產(chǎn)生電力的熱源輸出的原因是，在可操作 汽輪機(jī)和蒸汽發(fā)生器之處只能在一定范圍內(nèi)對(duì)所述汽輪機(jī)和蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)。 此外，在來(lái)自抽汽-凝汽式汽輪機(jī)(extractioncondensation turbines)的熱量消耗較大 的情況下，借助必須獲得的高流量使抽汽之前汽輪機(jī)高壓部分中極度加壓而生產(chǎn)電力，以 便通過(guò)汽輪機(jī)的高壓部分供熱和通過(guò)消耗裝置提取熱量?？墒拐羝麥u輪機(jī)停機(jī)而利用減少 蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽(以高的參數(shù)-壓力和溫度-節(jié)流和冷卻)實(shí)現(xiàn)供熱。然而，在 汽輪機(jī)停機(jī)的情況下，使其重新起動(dòng)既耗時(shí)又縮短機(jī)器壽命，并導(dǎo)致相當(dāng)可觀的損失，這種 損失與從停機(jī)狀態(tài)到要求的輸出的起動(dòng)有關(guān)。
在大多數(shù)產(chǎn)生熱量和電力的源頭中通過(guò)在蒸汽發(fā)生器中燃燒燃料和產(chǎn)生蒸汽可 以確保傳送到終端消耗裝置的熱量。借助蒸汽渦輪機(jī)的具有高的壓力和溫度參數(shù)的蒸汽在 蒸汽作功和發(fā)電后離開(kāi)該渦輪機(jī)并可用于在熱交換器中產(chǎn)生用于終端消耗裝置的熱量。抽 取來(lái)自汽輪機(jī)的蒸汽用于產(chǎn)生熱量時(shí)的水平取決于熱設(shè)備的具體位置和工藝流程。原則 上，的確可抽取部分蒸汽而其余部分可繼續(xù)行進(jìn)到例如冷凝部分(抽汽式汽輪機(jī))，或者可 抽取通過(guò)汽輪機(jī)的全部蒸汽(背壓式汽輪機(jī))。被用來(lái)作為終端消耗裝置的熱能介質(zhì)的熱 水或溫水通常離開(kāi)熱交換器。來(lái)自消耗裝置的被冷卻的水返回并在熱交換器中被蒸汽再次 加熱到輸出溫度而流到終端消耗裝置。在汽輪機(jī)生產(chǎn)電力的過(guò)程中，具有可維持恒定輸出 的某一最小限值，汽輪機(jī)輸出的此最小限值主要根據(jù)汽輪機(jī)出口的供熱需求而增加。在需 要減小汽輪機(jī)輸出以適應(yīng)電力調(diào)節(jié)需求的情況下，這種減小可能達(dá)到汽輪機(jī)最小輸出之下 的水平；然而，這就可利用由汽輪機(jī)技術(shù)能力導(dǎo)致的汽輪機(jī)運(yùn)行范圍，該范圍又受因供熱導(dǎo) 致的增強(qiáng)電力生產(chǎn)(組合生產(chǎn)模式產(chǎn)量的強(qiáng)制增加)的影響。[0007]近年來(lái)對(duì)加大電網(wǎng)調(diào)節(jié)范圍的需求越來(lái)越大。其中一個(gè)原因是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī) 功率的增加，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行取決于氣候條件，且對(duì)它們運(yùn)行的預(yù)測(cè)可能性很小。由于 以上提到的事實(shí)，現(xiàn)有的生產(chǎn)電力的源頭的缺點(diǎn)在于，它們?cè)诒３衷搭^穩(wěn)定運(yùn)行且不抵消 (destroy)被生產(chǎn)的電力的一部分的同時(shí)改變供給電網(wǎng)的電力范圍的能力不足。
本實(shí)用新型的目的是提供一種方法，其可擴(kuò)展供給電網(wǎng)的電力的調(diào)節(jié)范圍，本實(shí) 用新型還提供一種具有擴(kuò)展的調(diào)節(jié)范圍的能源系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的可通過(guò)這樣一種擴(kuò)展電力調(diào)節(jié)范圍的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，在連 接至電網(wǎng)之處提供由電源或生產(chǎn)電力和熱量的源頭產(chǎn)生的電力，在此，源頭的調(diào)節(jié)范圍上 限被最大裝機(jī)輸出功率限制，下限受仍可使源頭以穩(wěn)定方式運(yùn)行的最小電輸出功率限制， 其中，本方法的實(shí)質(zhì)在于，在連接至電網(wǎng)的部位之前，將電氣設(shè)備連接至源頭，如果需要，該 電氣設(shè)備通過(guò)其自身的消耗將在連接至電網(wǎng)的部位處的電輸出功率減小到源頭的最小電 輸出功率之下，與單獨(dú)源頭的調(diào)節(jié)范圍相比，可擴(kuò)展在連接部位處供應(yīng)到電網(wǎng)的電輸出功 率的調(diào)節(jié)范圍。
優(yōu)選安裝載熱介質(zhì)的電加熱器作為所述電氣設(shè)備。
有利的是，可將電熱水器連接至蒸汽熱交換器，熱交換器被設(shè)計(jì)為用蒸汽加熱熱 水，需要將連接至電網(wǎng)的部位處的電輸出功率減小到源頭的最小電輸出功率之下時(shí)，可加 熱電熱水器中的熱水。
在電熱水器中，從該消耗裝置或多個(gè)消耗裝置返回的被冷卻水的至少一部分可在 進(jìn)入蒸汽交換器之前被加熱。另一解決方案是，在電加熱器中，從蒸汽熱交換器流到該消耗 裝置或多個(gè)消耗裝置的至少一部分水被附加地加熱。還可將這兩種替換方式組合。
本實(shí)用新型的所述目的還可通過(guò)具有擴(kuò)展的電力調(diào)節(jié)范圍的能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其 中，在連接至電網(wǎng)之處提供由產(chǎn)生電力或電力和熱量的源頭產(chǎn)生的電力，在此，該源頭的調(diào) 節(jié)范圍上限受最大裝機(jī)輸出功率限制，下限受仍可使源頭以穩(wěn)定方式運(yùn)行的最小電輸出功 率限制，其中，本能源系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)在于，其包括在連接至電網(wǎng)的部位之前被連接至源頭的電 氣設(shè)備。
優(yōu)選采用載熱介質(zhì)的電加熱器作為電氣設(shè)備。
根據(jù)另一有益實(shí)施例，可將電熱水器連接至源頭的熱交換器，可將該熱交換器設(shè) 計(jì)成通過(guò)蒸汽加熱熱水，如果需要將連接至電網(wǎng)之處的電輸出功率減小到源頭的最小輸出 之下，電熱水器可加熱水。
可將電熱水器設(shè)計(jì)為對(duì)從熱消耗裝置(一或多個(gè))返回的水的至少一部分在其進(jìn) 入蒸汽熱交換器之前進(jìn)行加熱，或附加地加熱從熱交換器流到熱消耗裝置(一或多個(gè))的 水的至少一部分，然而也可將這兩種替換方式組合。


以下將描述本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)參考附圖1對(duì)其中一個(gè)實(shí)施例進(jìn) 行描述，該附圖為形成本實(shí)用新型的能源系統(tǒng)一部分的電氣設(shè)備的可行布局之一的示意 圖。
具體實(shí)施方式
在需要減小輸出時(shí)，電網(wǎng)本身往往處于電力過(guò)剩狀態(tài)。沒(méi)有生產(chǎn)電力的等效部分 是電力消耗或其抵消部分(destruction)。產(chǎn)生電力或者電力和熱量的源頭的調(diào)節(jié)范圍可 以通過(guò)在該電力系統(tǒng)中并入電氣設(shè)備而加大，于是，電力系統(tǒng)除源頭外還包括電氣設(shè)備。期 望的是，電輸出功率不被抵消，而可將其用于產(chǎn)生需要的熱量。
本實(shí)用新型在能量未被抵消的同時(shí)，在用于產(chǎn)生電力或者電力和熱量的熱源(此 后同樣只稱為“源頭”)中利用產(chǎn)生熱量和增加耗電的組合可高效利用能量。
例如可通過(guò)開(kāi)始電加熱供應(yīng)到消耗裝置或源頭內(nèi)部所需的水或其它載熱介質(zhì)來(lái) 增大內(nèi)部消耗。以這種方式，部分電力被消耗用于產(chǎn)生熱量，同時(shí)，汽輪機(jī)可在更寬的范圍 內(nèi)運(yùn)行，因?yàn)槠洳坏陀谧钚」β瘦敵?。在增加?nèi)部消耗并由此使從汽輪機(jī)端部開(kāi)始的能源 系統(tǒng)的總輸出減小到低于可維持水平的技術(shù)方案中，將電熱水器連接到用于加熱熱水的現(xiàn) 有蒸汽或熱水熱交換器(此后同樣只稱為“熱交換器”)。熱水器的布局和具體設(shè)計(jì)取決于 每種具體的源頭。還存在一些限制性因素，例如，源頭的布局、加熱介質(zhì)的參數(shù)、當(dāng)?shù)責(zé)崃康?市況行情(local heat market)的特點(diǎn)等。
如果需要在特定時(shí)刻突然將來(lái)自能源系統(tǒng)的電輸出功率降低到汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)范 圍之下(該調(diào)節(jié)范圍源自當(dāng)前熱供應(yīng))，可在電熱鍋爐中或用加熱線圈加熱從消耗裝置返 回的被冷卻水，可將該加熱線圈直接安裝在管線中或安裝在進(jìn)入熱交換器前的另外的流動(dòng) 部位處。流到消耗裝置的水還可以類似方式附加被加熱。保持通過(guò)熱交換器的流動(dòng)，可根 據(jù)用于供給終端消耗裝置的高質(zhì)量熱量的需求的附加加熱對(duì)用于加熱水的蒸汽消耗進(jìn)行 控制。圖1為其中一種可行連接方式的示意圖。
可將電熱鍋爐設(shè)計(jì)為貫流式鍋爐(through-flow boiler)，其具有大的加熱表面 且被連接至作為能源系統(tǒng)一部分的源頭。在僅利用交換器運(yùn)行期間(不需要增加內(nèi)部電力 消耗)，電熱鍋爐將與生產(chǎn)工藝分開(kāi)，而對(duì)源頭的運(yùn)行沒(méi)有任何影響。為了消除在使用情況 下由于水流過(guò)電熱鍋爐引起的水的壓力損失，可增大加熱水的循環(huán)泵的輸出。為了調(diào)節(jié)通 過(guò)電熱鍋爐的流量，可安裝節(jié)制閥，該節(jié)制閥通過(guò)設(shè)定壓力比可影響通過(guò)電熱鍋爐的流量。 電熱鍋爐還可配備有用于防止加熱表面在沒(méi)有冷卻介質(zhì)時(shí)運(yùn)行的工藝流程。
并非來(lái)自消耗裝置的全部返回的水、而是其的部分流量的配置以相同的方式工 作。在這樣的情況下，還存在閉合的系統(tǒng)以分開(kāi)新安裝的設(shè)備。
電熱鍋爐的上述設(shè)計(jì)是增加電力的內(nèi)部消耗以影響能源系統(tǒng)的總輸出并由此影 響支持服務(wù)的范圍的多種技術(shù)可行方案中的一個(gè)。
如上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的方法和能源系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)和特征在 于，與僅由源頭提供的電輸出功率相比，所提出的能源系統(tǒng)(和方法)允許任何人在連接 至電網(wǎng)之處通過(guò)增加耗電減小電輸出功率，同時(shí)電力被高效地用于供熱目的。與簡(jiǎn)單地抵 消能量或切斷總電源相比，本技術(shù)方案除了增大調(diào)節(jié)范圍外，還能確保燃料中能量的高效 使用，且對(duì)環(huán)境更有利。
附圖標(biāo)記
1熱交換器
蒸汽，水[0029]2電加熱
3用于加熱水的電力
4用于加熱水的蒸汽
5被冷卻的水
6被加熱的水
7熱消耗裝置
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)展電力調(diào)節(jié)范圍的方法，在連接至電網(wǎng)之處提供由產(chǎn)生電力或產(chǎn)生電力和熱 量的源頭生產(chǎn)的電力，其中，該源頭的調(diào)節(jié)范圍上限受最大裝機(jī)功率限制，下限受仍可使該 源頭以穩(wěn)定方式運(yùn)行的最小電輸出功率限制，其特征在于，在連接至電網(wǎng)的部位之前，將電 氣設(shè)備安裝至所述源頭，如果需要，該電氣設(shè)備可通過(guò)其自身的消耗將連接至電網(wǎng)的部位 處的電輸出功率減小到所述源頭的最小電輸出功率之下，與僅有源頭的調(diào)節(jié)范圍相比，擴(kuò) 展了連接部位處供應(yīng)到電網(wǎng)的電輸出功率的調(diào)節(jié)范圍。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，安裝載熱介質(zhì)的電加熱器作為所述電氣設(shè)備。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，將電熱水器(2)連接至源頭的蒸汽或熱水熱 交換器(1)，該熱交換器被布局為用蒸汽加熱水，其中，在需要將連接至電網(wǎng)的部位處的電 輸出功率減小到源頭的最小電輸出功率之下時(shí)，在電熱水器O)中對(duì)水進(jìn)行加熱。
4.如權(quán)利要求
3所述的方法，其特征在于，在所述電熱水器O)中，從一或多個(gè)熱消耗 裝置返回的被冷卻水的至少一部分在進(jìn)入熱交換器(1)之前被加熱。
5.如權(quán)利要求
3或4所述的方法，其特征在于，在所述電熱水器(2)中，從熱交換器(1) 流到所述一或多個(gè)熱消耗裝置的至少一部分水被附加加熱。
6.一種具有擴(kuò)展的電調(diào)節(jié)范圍的能源系統(tǒng)，其特征在于，在連接至電網(wǎng)之處提供由產(chǎn) 生電力或產(chǎn)生電力和熱量的源頭生產(chǎn)的電力，其中，該源頭的調(diào)節(jié)范圍的上限受最大裝機(jī) 功率限制，而下限受仍可使該源頭以穩(wěn)定方式運(yùn)行的最小電輸出功率限制，其中，所述系統(tǒng) 包括在連接至電網(wǎng)的部位之前被安裝至所述源頭的電氣設(shè)備。
7.如權(quán)利要求
6所述的能源系統(tǒng)，其特征在于，所述電氣設(shè)備是載熱介質(zhì)的電加熱器。
8.如權(quán)利要求
7所述的能源系統(tǒng)，其特征在于，電熱水器(2)被連接至所述源頭的被布 局成用于加熱水的蒸汽或熱水熱交換器(1)，以便在需要時(shí)，將連接至電網(wǎng)之處的電輸出功 率減小到所述源頭的最小電輸出功率之下。
9.如權(quán)利要求
8所述的能源系統(tǒng)，其特征在于，所述電熱水器(2)被布局為對(duì)從一或多 個(gè)熱消耗裝置返回的水的至少一部分進(jìn)入熱交換器(1)之前進(jìn)行加熱。
10.如權(quán)利要求
8或9所述的能源系統(tǒng)，其特征在于，所述電熱水器(2)被布局為附加 地加熱從熱交換器(1)流到所述一或多個(gè)熱消耗裝置的水的至少一部分。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種擴(kuò)展電力調(diào)節(jié)范圍的方法和能源系統(tǒng)，其中，在連接至電網(wǎng)之處提供由產(chǎn)生電力或產(chǎn)生電力和熱量的源頭生產(chǎn)的電力，其中，該源頭的調(diào)節(jié)范圍上限受最大裝機(jī)功率限制，下限受仍可使該源頭以穩(wěn)定方式運(yùn)行的最小電輸出功率限制，在連接至電網(wǎng)的部位之前，將電氣設(shè)備安裝至所述源頭，如果需要，該電氣設(shè)備可通過(guò)其自身的消耗將連接至電網(wǎng)的部位處的電輸出功率減小到所述源頭的最小電輸出功率之下，與僅有源頭的調(diào)節(jié)范圍相比，擴(kuò)展了連接部位處供應(yīng)到電網(wǎng)的電輸出功率的調(diào)節(jié)范圍。
文檔編號(hào)F02G5/00GKCN201898332 U發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200890100236
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2008年9月24日
發(fā)明者茲登尼克·芬達(dá) 申請(qǐng)人:奧克西利恩公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan