本發(fā)明屬于發(fā)電站，具體涉及一種兼具調(diào)相功能的發(fā)電系統(tǒng)軸系及工況切換方法。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源發(fā)電的快速發(fā)展，高比例新能源的低慣量、過(guò)電壓、寬頻振蕩等問(wèn)題突出，阻礙了新能源發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大。光熱電站作為基礎(chǔ)性調(diào)節(jié)性電源，兼具調(diào)峰電源和儲(chǔ)能的雙重功能，可以為電力系統(tǒng)提供更好的長(zhǎng)周期調(diào)峰能力，同步電機(jī)和汽輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也為電網(wǎng)提供了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但是由于光熱電站的汽輪機(jī)和同步電機(jī)的軸系無(wú)法分離，使的光熱電站不具備無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪芰?，造成光熱電站的功能無(wú)法進(jìn)一步發(fā)揮。

2、我國(guó)的太陽(yáng)能光熱電站或卡諾電池熔鹽儲(chǔ)能電站通常采用50mw等級(jí)汽輪機(jī)作為發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，由于光熱電站或卡諾電池熔鹽儲(chǔ)能電站產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)低，按照現(xiàn)有火力發(fā)電設(shè)計(jì)50mw等級(jí)汽輪機(jī)，其發(fā)電效率低，因此目前光熱電站普遍采用雙軸、雙轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)方法，雖然采用這種軸系設(shè)計(jì)可以顯著提高汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率，但是造成光熱電站不具備調(diào)相的功能。

3、公開(kāi)號(hào)cn117811108a和公開(kāi)號(hào)cn109681278a均提出使用sss離合器使發(fā)電系統(tǒng)具備調(diào)相功能，但是，一方面，其發(fā)電系統(tǒng)均為單軸、單轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，對(duì)于50mw機(jī)組的應(yīng)用會(huì)造成發(fā)電效率偏低的問(wèn)題；另一方面，現(xiàn)有技術(shù)在工況切換的過(guò)程中需要停機(jī)和更換軸承，造成調(diào)相困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種兼具調(diào)相功能的發(fā)電系統(tǒng)軸系及工況切換方法，第一方面用以解決現(xiàn)有技術(shù)使光熱電站不具備調(diào)相功能的技術(shù)缺陷；第二方面用以解決現(xiàn)有技術(shù)在工況切換的過(guò)程中需要停機(jī)和更換軸承，造成調(diào)相困難的技術(shù)缺陷。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，提供了一種兼具調(diào)相功能的發(fā)電系統(tǒng)軸系，包括：高壓缸、同步電機(jī)、第二sss離合器以及中低壓缸，所述高壓缸的軸系與齒輪箱一端的軸系連接，所述齒輪箱另一端的軸系與第一sss離合器軸系連接；

4、所述第一sss離合器、同步電機(jī)、第二sss離合器和中低壓缸之間依次同軸連接；

5、其中，所述第一sss離合器與所述高壓缸連接的一端為輸入端，與所述同步電機(jī)連接的一端為輸出端；

6、所述第二sss離合器與所述中低壓缸連接的一端為輸入端，與所述同步電機(jī)連接的一端為輸出端。

7、第二方面，提供了一種兼具調(diào)相功能的發(fā)電系統(tǒng)軸系工況切換方法，當(dāng)從發(fā)電工況切換至調(diào)相工況時(shí)，包括：

8、將高壓缸和中低壓缸的負(fù)荷降低，并從功率控制切換至轉(zhuǎn)速控制，使所述高壓缸和所述中低壓缸分別維持7255和3000r/min的轉(zhuǎn)速；

9、同步電機(jī)通過(guò)勵(lì)磁控制，從發(fā)電機(jī)工況切換至電動(dòng)機(jī)工況，并使所述同步電機(jī)維持3000r/min的轉(zhuǎn)速不變；

10、將高壓缸的轉(zhuǎn)速降低至7200～7250r/min，將中低壓缸的轉(zhuǎn)速降低至2950～2980r/min，使第一sss離合器和第二sss離合器開(kāi)始分離，同步電機(jī)分別與高壓缸和中低壓缸分離；

11、將同步電機(jī)分離后，切換至調(diào)相運(yùn)行，使高壓缸和中低壓缸降低轉(zhuǎn)速至盤車轉(zhuǎn)速，少汽無(wú)功并處于熱備用狀態(tài)。

12、進(jìn)一步地，當(dāng)從調(diào)相工況切換至發(fā)電工況時(shí)，包括：

13、將同步電機(jī)通過(guò)勵(lì)磁控制，使同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在3000r/min；

14、使高壓缸的轉(zhuǎn)速上升至7260～7300r/min，并與第一sss離合器嚙合，然后將高壓缸與同步電機(jī)連接，在第一sss離合器嚙合過(guò)程中，同步電機(jī)從電網(wǎng)吸收的有功功率逐漸降低，以使同步電機(jī)轉(zhuǎn)速不變；

15、將高壓缸與同步電機(jī)連接后，將同步電機(jī)從電動(dòng)機(jī)工況切換至發(fā)電機(jī)工況，并將高壓缸的轉(zhuǎn)速恢復(fù)至7255r/min，同步電機(jī)繼續(xù)維持3000r/min不變，并從電動(dòng)機(jī)工況切換至發(fā)電機(jī)工況；

16、使中低壓缸的轉(zhuǎn)速上升至3005～3010r/min，并與第二sss離合器嚙合，在中低壓缸與同步電機(jī)嚙合過(guò)程中，逐漸減少中低壓缸與同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速差，中低壓缸與同步電機(jī)完全嚙合后，，以使中低壓缸的轉(zhuǎn)速恢復(fù)至3000r/min。

17、進(jìn)一步地，當(dāng)從停機(jī)切換至發(fā)電工況時(shí)，高壓缸和中低壓缸聯(lián)合啟動(dòng)，降低啟動(dòng)時(shí)間，以使軸向推力平衡。

18、進(jìn)一步地，當(dāng)從停機(jī)切換至發(fā)電工況時(shí)，具體為：

19、在高壓缸和中低壓缸工作在盤車轉(zhuǎn)速的過(guò)程中，將第一sss離合器和第二sss離合器嚙合，同步電機(jī)同時(shí)與高壓缸和中低壓缸連接；

20、高壓缸和中低壓缸的轉(zhuǎn)速上升至暖機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行暖機(jī)，暖機(jī)完成后，將高壓缸和中低壓缸同時(shí)上升轉(zhuǎn)速進(jìn)行并網(wǎng)。

21、進(jìn)一步地，將高壓缸和中低壓缸同時(shí)上升轉(zhuǎn)速進(jìn)行并網(wǎng)時(shí)，高壓缸的上升轉(zhuǎn)速的速率為中低壓缸上升轉(zhuǎn)速的2.4倍。

22、進(jìn)一步地，高壓缸和中低壓缸的暖機(jī)時(shí)間一致。

23、進(jìn)一步地，當(dāng)停機(jī)時(shí)，高壓缸和中低壓缸聯(lián)合停機(jī)。

24、進(jìn)一步地，當(dāng)停機(jī)時(shí)，高壓缸和中低壓缸聯(lián)合停機(jī)，具體為：

25、將高壓缸和中低壓缸的負(fù)荷分別降低，僅維持7255和3000r/min的轉(zhuǎn)速，并使同步電機(jī)離網(wǎng)；

26、使高壓缸和中低壓缸按照停機(jī)曲線運(yùn)行，并降低轉(zhuǎn)速直至停機(jī)。

27、進(jìn)一步地，其特征在于，在降低轉(zhuǎn)速直至停機(jī)的過(guò)程中，高壓缸的降速速率為中低壓缸降速速率的2.4倍。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

29、1、通過(guò)引入兩個(gè)sss離合器，該系統(tǒng)能夠在不同工況下靈活調(diào)整動(dòng)力傳輸路徑，通過(guò)控制sss離合器的接合與分離，使同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)光熱電站或卡諾電池熔巖儲(chǔ)能電站調(diào)相的支持，解決了現(xiàn)有光熱電站不具備調(diào)相功能的問(wèn)題；其次，在同步電機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程中，無(wú)需使用sfc，減少了投資。

30、2、本發(fā)明提供的工況切換方法，無(wú)論是從發(fā)電機(jī)工況切換至調(diào)相工況、從調(diào)相工況切換至發(fā)電工況以及從停機(jī)切換至發(fā)電工況時(shí)，無(wú)需進(jìn)行停機(jī)和軸承的更換，提升了調(diào)相的靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種兼具調(diào)相功能的發(fā)電系統(tǒng)軸系，其特征在于，包括：高壓缸(1)、同步電機(jī)(4)、第二sss離合器(5)以及中低壓缸(6)，所述高壓缸(1)的軸系與齒輪箱(2)一端的軸系連接，所述齒輪箱(2)另一端的軸系與第一sss離合器(3)軸系連接；

2.一種兼具調(diào)相功能的發(fā)電系統(tǒng)軸系工況切換方法，其特征在于，當(dāng)從發(fā)電工況切換至調(diào)相工況時(shí)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工況切換方法，其特征在于，當(dāng)從調(diào)相工況切換至發(fā)電工況時(shí)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工況切換方法，其特征在于，當(dāng)從停機(jī)切換至發(fā)電工況時(shí)，高壓缸和中低壓缸聯(lián)合啟動(dòng)，降低啟動(dòng)時(shí)間，以使軸向推力平衡。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工況切換方法，其特征在于，當(dāng)從停機(jī)切換至發(fā)電工況時(shí)，具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工況切換方法，其特征在于，將高壓缸和中低壓缸同時(shí)上升轉(zhuǎn)速進(jìn)行并網(wǎng)時(shí)，高壓缸的上升轉(zhuǎn)速的速率為中低壓缸上升轉(zhuǎn)速的2.4倍。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工況切換方法，其特征在于，高壓缸和中低壓缸的暖機(jī)時(shí)間一致。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工況切換方法，其特征在于，當(dāng)停機(jī)時(shí)，高壓缸和中低壓缸聯(lián)合停機(jī)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工況切換方法，其特征在于，當(dāng)停機(jī)時(shí)，高壓缸和中低壓缸聯(lián)合停機(jī)，具體為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工況切換方法，其特征在于，在降低轉(zhuǎn)速直至停機(jī)的過(guò)程中，高壓缸的降速速率為中低壓缸降速速率的2.4倍。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種兼具調(diào)相功能的發(fā)電系統(tǒng)軸系及工況切換方法，軸系包括高壓缸、同步電機(jī)、第二SSS離合器以及中低壓缸，高壓缸的軸系與齒輪箱一端的軸系連接，齒輪箱另一端的軸系與第一SSS離合器軸系連接；第一SSS離合器、同步電機(jī)、第二SSS離合器和中低壓缸之間依次同軸連接；其中，第一SSS離合器與高壓缸連接的一端為輸入端，與同步電機(jī)連接的一端為輸出端；第二SSS離合器與所述中低壓缸連接的一端為輸入端，與同步電機(jī)連接的一端為輸出端。該系統(tǒng)能夠在不同工況下靈活調(diào)整動(dòng)力傳輸路徑，通過(guò)控制SSS離合器的接合與分離，使同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)光熱電站或卡諾電池熔鹽儲(chǔ)能電站調(diào)相的支持，解決現(xiàn)有光熱電站不具備調(diào)相功能的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：宋曉輝,張順奇,寇攀高,韓偉,藺奕存,趙瀚辰,姚明宇,張可臻,楊曉,楊成龍,左芳菲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30