1.本发明涉及发电领域，特别是涉及一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行系统及方法。


背景技术：

2.为了提升火电机组的供热能力和深度调峰能力的灵活性，目前存在多种改造技术，其中低压缸切缸技术由于改造范围小、运行简单、解耦灵活等特点，得到广泛应用。
3.供热机组在切缸运行工况下，低压缸末级叶片处于小流量工况，因鼓风效应产生大量的热，使叶片的温度和动应力都偏离安全运行范围。为了保证低压缸末级的安全运行需要通入冷却蒸汽，并严格控制其温度和流量。低压缸冷却蒸汽的流量过大会削弱机组供热能力且会使末级叶片动应力增加，而进汽流量过小则容易使末级叶片温度升高。低压缸冷却蒸汽的流量需要在一定范围内，过大过小都会产生不利影响。
4.当前低压缸冷却蒸汽的来源主要有两种：一是中压缸排汽，通过中低压缸联通管或者冷却蒸汽旁路进入低压缸；二是给水泵汽轮机排汽，通过冷却蒸汽旁路进入低压缸。利用中压缸排汽会减少供热抽汽流量，削弱机组供热能力和深度调峰效果，利用给水泵汽轮机排汽则系统复杂现场管道布置困难，对仅有电动给水泵的机组就无法使用给水泵汽轮机排汽。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行系统及方法，可以有效提高汽轮机运行的经济性和灵活性。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
7.一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行系统，包括：新能源发电装置、电加热器，所述新能源发电装置用于给所述电加热器供电，所述电加热器的入口通过取水管与低压加热器组连接，所述电加热器的出口通过蒸汽输出管与冷却蒸汽旁路连接，所述冷却蒸汽旁路与低压缸连接，所述电加热器用以对所述取水管输送来的水进行加热以形成蒸汽，所述冷却蒸汽旁路用以将蒸汽输送至所述低压缸。
8.优选地，还包括与所述蒸汽输出管并联的储热装置，所述储热装置用于储存所述电加热器产生的多余蒸汽。
9.优选地，所述冷却蒸汽旁路上设有用以调整温度和压力的减温减压阀、以及用于调整流量的电动调节阀。
10.优选地，所述新能源发电装置与高压厂用变压器连接，所述高压厂用变压器与所述电加热器连接，所述高压厂用变压器还与供热机组的发电机连接。
11.优选地，所述新能源发电装置通过主变压器与电网连接。
12.优选地，所述新能源发电装置包括风力发电机和光伏发电装置。
13.一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行方法，包括：
14.通过新能源发电装置给电加热器供电；
15.将从低压加热器组取出的水通过所述电加热器进行加热，以形成蒸汽；
16.将蒸汽通过冷却蒸汽旁路输送至低压缸。
17.优选地，当电网负荷需求平稳时，将冷却蒸汽流量调至保证所述低压缸的末级叶片的安全运行流量范围的中间值；
18.当所述新能源发电装置的发电量高于预设阈值，而使所述电加热器产生的冷却蒸汽流量大于所述低压缸的需求流量时，将多余的冷却蒸汽储存在储热装置中；
19.当所述新能源发电装置的发电功率超出所述电加热器的最大功率时，将超出的电量输送至高压厂用变压器；
20.当所述新能源发电装置的发电量低于预设阈值时，通过储热装置释放冷却蒸汽；
21.当所述储热装置的热量不能满足冷却蒸汽需求时，将供热机组的发电机产生的电能作为应急电源，以给所述电加热器供电。
22.优选地，当电网负荷需求低于预设负荷需求时，将冷却蒸汽流量调至保证所述低压缸的末级叶片的安全运行流量范围的最大值，所述电加热器以最大功率运行，所述储热装置以最大功率蓄热。
23.优选地，当电网负荷需求高于预设负荷需求时，将冷却蒸汽流量调至保证所述低压缸的末级叶片的安全运行流量范围的最小值，所述储热装置以最大功率放热，将所述新能源发电装置多余的电量通过主变压器接入电网。
24.与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
25.本发明所提供的一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行系统及方法，由于电加热器所加热的水来自于低压加热器组，低压缸需要的冷却蒸汽由电加热器加热凝结水所提供，相对于传统中压缸排汽作为低压缸冷却蒸汽，可以增加供热抽汽的流量，即提高了系统的供热能力，实现热电深度解耦，同时也减少了燃料消耗，实现了经济效益和环保效益的双赢。此外可以在三种运行模式中灵活选择，以满足电网负荷的不同需求，进而提升机组运行的灵活性，并且通过降低厂用电率或进行深度调峰取得补贴，以提升经济性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行系统的结构示意图；
28.图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行方法的流程示意图。
29.附图标记如下：
30.1为风力发电机，2为光伏发电装置，3为高压厂用变压器，4为发电机，5为低压缸，6为中低压缸连通管，7为冷却蒸汽旁路，8为中压缸，9为蒸汽输出管，10为电加热器，11为取水管，12为储热装置，13为低压加热器组，14为凝结水泵，15为凝汽器，16为主变压器。
具体实施方式
31.为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
32.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
33.请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行系统的结构示意图。
34.本发明的一种具体实施方式提供了一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行系统，包括：新能源发电装置、电加热器10，新能源发电装置用于给电加热器10供电，新能源发电装置优选包括风力发电机1和光伏发电装置2，通过将两者结合，可以增加电力输出的稳定性。电加热器10的入口通过取水管11与低压加热器组13连接，其中低压加热器组13通过凝结水泵14与凝汽器15连接，凝汽器15通过低压缸5排汽管道与低压缸5连接。电加热器10可以对取水管11输送来的水加热形成蒸汽，电加热器10的出口通过蒸汽输出管9与冷却蒸汽旁路7连接，冷却蒸汽旁路7与低压缸5连接，其中冷却蒸汽旁路7上设有用以调整温度和压力的减温减压阀、以及用于调整流量的电动调节阀。在供热机组切缸运行时，中压缸8和低压缸5之间的中低压缸连通管6的蝶阀完全关闭，冷却蒸汽通过冷却蒸汽旁路7进入低压缸5，以对低压缸5内的转子和末级叶片进行冷却，此时供热机组相当于背压式汽轮机，机组的经济性最好，发电功率也最小。由于通过电加热器10产生的蒸汽代替传统中压缸8排汽作为低压缸5冷却蒸汽，可以增加供热抽汽的流量，即提高了系统的供热能力，实现热电深度解耦，同时也减少了燃料消耗，实现了经济效益和环保效益的双赢。
35.进一步地，还包括与蒸汽输出管9并联的储热装置12。当新能源发电装置的发电量过多，使电加热器10产生的蒸汽流量大于低压缸5所需流量时，多余的蒸汽可以储存在储热装置12中；当新能源发电装置发电量不足时，冷却低压缸5所不足的蒸汽优先使用储热装置12中的热量来产生冷却蒸汽；当储热装置12的热量不能满足冷却蒸汽需求时，再将供热机组的发电机4出口产生的电能作为应急电源，以给电加热器10供电，以保证低压缸5冷却蒸汽的稳定供应。
36.为了灵活运用新能源发电装置所产生的电能，新能源发电装置与高压厂用变压器3连接，高压厂用变压器3与电加热器10连接，高压厂用变压器3还与供热机组的发电机4连接。此外，新能源发电装置还通过主变压器16与电网连接。当新能源发电装置的发电功率已经超出电加热器10的最大功率，则可以将这部分超出的电量输送给高压产用变压器，以供部分厂用电使用，从而达到减小供电煤耗、节约燃煤的目的。当电网负荷需求较高时，可以减少电加热器10的用电，尽可能将储热装置12产生的蒸汽作为冷却蒸汽使用，进而使得多余的新能源电量进入主变压器16后再接入电网，以增加整个电厂的供电功率。
37.请参考图2，图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行方法的流程示意图。
38.本发明实施例所提供的一种汽轮机切缸耦合新能源发电制热的运行方法，包括以下步骤：
39.通过新能源发电装置给电加热器10供电，其中新能源发电装置优选包括风力发电
机1和光伏发电装置2，可以降低火电机组的供电煤耗，从而达到节能减排的目的。
40.将从低压加热器组13取出的水通过电加热器10进行加热，以形成蒸汽。其中电加热器10会将多余的蒸汽储存在储热装置12中以备用。
41.将蒸汽通过冷却蒸汽旁路7输送至低压缸5，以冷却低压缸5内的转子和末级叶片。即用于冷却低压缸5的蒸汽来自于电加热器10加热低压加热器组13出口的凝结水产生，相对于传统通过中压缸8提供冷却蒸汽的方式，可以增加供热抽汽流量，提高供热机组的供热能力。
42.在具体的运行过程中，系统会根据电网负荷变化指令运行，运行模式有三种，分为自平衡模式、深度调峰模式、迎峰模式。
43.自平衡模式：当电网负荷需求平稳时，不需要削峰填谷，系统以自平衡模式运行，此时将冷却蒸汽流量调至保证低压缸5的末级叶片的安全运行流量范围的中间值，电加热器10优先使用新能源发电装置产生的电能；当新能源发电装置的发电量高于预设阈值，而使电加热器10产生的冷却蒸汽流量大于低压缸5的需求流量时，将多余的冷却蒸汽储存在储热装置12中；当新能源发电装置的发电功率超出电加热器10的最大功率时，将超出的电量输送至高压厂用变压器3，以供部分厂用电使用，从而达到减小供电煤耗、节约燃煤的目的；当新能源发电装置的发电量低于预设阈值时，通过储热装置12释放冷却蒸汽，以补充冷却蒸汽流量；当储热装置12的热量不能满足冷却蒸汽需求时，将供热机组的发电机4产生的电能作为应急电源，以给电加热器10供电，进而保证低压缸5冷却蒸汽的供应稳定。
44.深度调峰模式：当电网负荷需求低于预设负荷需求时，处于负荷低谷，此时系统以深度调峰模式运行，将冷却蒸汽流量调至保证低压缸5的末级叶片的安全运行流量范围的最大值，电加热器10以最大功率运行，储热装置12以最大功率蓄热，以尽可能消耗风电和光电，若风电和光电总功率小于电加热器10最大功率，则可以将机组发电机4出口的电能通过输电线路接入高压厂用变压器3后输送给电加热器10，从而减小机组供电功率进行深度调峰。
45.迎峰模式：当电网负荷需求高于预设负荷需求时，处于负荷高峰期，此时系统以迎峰模式运行，将冷却蒸汽流量调至保证低压缸5的末级叶片的安全运行流量范围的最小值，储热装置12以最大功率放热，不足的冷却蒸汽再由电加热器10提供，以尽可能地减少电加热器10用电，如此就可以将新能源发电装置多余的电量通过主变压器16接入电网，以增加整个电厂的供电功率。
46.综上所述，通过控制冷却蒸汽流量和改变储热装置12的运行方式，可以使得系统拥有自平衡模式、深度调峰模式和迎峰模式这三种运行模式，其中自平衡模式可以在保证机组运行安全稳定的基础上，减小机组的厂用电率，通过深度调峰模式可以增加机组调峰深度，通过迎峰模式可以增加机组上网电量，而且三种运行模式都可以提升机组运行的灵活性和经济性。
47.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。