通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)提供負(fù)控制功率的制作方法
【專利說(shuō)明】通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)提供負(fù)控制功率
[0001]本發(fā)明涉及用于通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)的操作向電源或者供電網(wǎng)提供負(fù)控制功率的方法，并且涉及適用于這樣的方法的對(duì)應(yīng)的燃?xì)廨啓C(jī)。
[0002]由于從可再生能源發(fā)電(太陽(yáng)能、風(fēng)能等)增加的饋入電力，維持電力傳輸或者供電網(wǎng)的電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題已成為能源行業(yè)日益突出的焦點(diǎn)。為了能夠確保這些電網(wǎng)的穩(wěn)定性，饋入這些電網(wǎng)的電功率必須在所有時(shí)間均與功率消耗匹配，該功率消耗與饋入的量可比較。供給和消耗的平衡并不總是得以確保，尤其是因?yàn)閺目稍偕茉答伻氲哪芰康母卟▌?dòng)。因而，例如，在電力傳輸或供電網(wǎng)中的頻率或者電壓行為的波動(dòng)表現(xiàn)為也隨時(shí)間變化的相對(duì)于有功和無(wú)功功率的比率的偏差。
[0003]如果在從可再生能源的電能源饋入發(fā)生增加，例如因?yàn)楹线m的天氣條件，電網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)過(guò)量的功率，這與在電網(wǎng)中存在低負(fù)載時(shí)的情況相似。為了隨后維持電網(wǎng)穩(wěn)定性，該過(guò)量的電能需要以恰當(dāng)?shù)姆绞奖灰瞥?br>[0004]在能源行業(yè)中用于降低電源和/或輸電網(wǎng)中的過(guò)量功率的常規(guī)方法基于減小來(lái)自發(fā)電廠的功率輸出，這些發(fā)電廠例如是正在運(yùn)行的石化燃料發(fā)電廠，其被切換至部分負(fù)載或者甚至是運(yùn)行在待機(jī)模式。被供給到電網(wǎng)的功率可以憑借限制該功率輸出而被適配功率需求。
[0005]然而，從現(xiàn)有技術(shù)已知的這些方案的缺點(diǎn)在于考慮到電功率主要是過(guò)供應(yīng)，直接使用可用能量是不可能的。其結(jié)果是，電網(wǎng)以僅僅一定的時(shí)延被穩(wěn)定。然而，該時(shí)延有時(shí)可持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間，使得安全且穩(wěn)定的電網(wǎng)運(yùn)行不再充分地可能。
[0006]本文提出的方案旨在有助于克服從現(xiàn)有技術(shù)已知的這些缺點(diǎn)。特別地，旨在提出使得在輸電網(wǎng)中可用的電能的充分快速使用成為可能的技術(shù)方案。其意圖在于，當(dāng)在電源和/或輸電網(wǎng)中出現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)，對(duì)于該使用可能的是持續(xù)相對(duì)較短的時(shí)間段(短于一分鐘)。此外，其意圖在于，該電能應(yīng)當(dāng)基于已經(jīng)存在的能源基礎(chǔ)設(shè)施和控制技術(shù)而被使用。這在一方面減小了相對(duì)大的投資成本，并且在另一方面減小了耗時(shí)的技術(shù)發(fā)展階段。此外，其意圖在于，提出的技術(shù)方案還使得發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)者能夠?qū)σ栽摲绞绞褂玫碾姎饽茉醋龀黾夹g(shù)使用以及因此經(jīng)濟(jì)可行的使用，并且例如能夠在再轉(zhuǎn)換過(guò)程中再次作為電能源輸出它。
[0007]本發(fā)明基于的這些目的通過(guò)如在權(quán)利要求1中要求保護(hù)的用于提供負(fù)控制功率的方法以及通過(guò)被設(shè)計(jì)以便于實(shí)施下述的這種方法的燃?xì)廨啓C(jī)而被實(shí)現(xiàn)。
[0008]特別是，本發(fā)明基于的這些目的通過(guò)用于由燃?xì)廨啓C(jī)的操作向電源和/或輸電網(wǎng)提供負(fù)控制功率的方法而被實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟:
[0009]-從電源和/或輸電網(wǎng)向燃?xì)廨啓C(jī)的電動(dòng)機(jī)器(dynamoelectricmachine)供應(yīng)電能以用于作為電動(dòng)機(jī)的操作；
[0010]-通過(guò)取決于電源和/或輸電網(wǎng)的電網(wǎng)信號(hào)的作為電動(dòng)機(jī)的操作控制消耗的電功率，該燃?xì)廨啓C(jī)被連接到電源和/或輸電網(wǎng)；
[0011]-作為控制的結(jié)果，改變用于作為電動(dòng)機(jī)的操作的燃?xì)廨啓C(jī)的操作參數(shù)，以便于有目的地從電源和/或輸電網(wǎng)增加消耗的電功率。
[0012]本發(fā)明基于以下構(gòu)思，當(dāng)在電源和/或輸電網(wǎng)中存在過(guò)量的電力供應(yīng)時(shí)，通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)被機(jī)械耦接到的電動(dòng)機(jī)器的逆電功率的消耗提供的負(fù)控制功率而使用該電力。在同一時(shí)間，輸電網(wǎng)通過(guò)使用從電源和/或輸電網(wǎng)移除的電能的過(guò)度供應(yīng)而被穩(wěn)定。
[0013]在本發(fā)明的意義內(nèi)，電動(dòng)機(jī)器可以采取電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩者的形式。然而，必要的是電動(dòng)機(jī)器適用于燃?xì)廨啓C(jī)作為電動(dòng)機(jī)的操作。特別是，電動(dòng)機(jī)器采取發(fā)電機(jī)的形式在同一時(shí)間也可以被操作為電動(dòng)機(jī)以用于燃?xì)廨啓C(jī)作為電動(dòng)機(jī)的操作。
[0014]憑借作為電動(dòng)機(jī)操作電動(dòng)機(jī)器，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)而被操作，其中特別是燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)進(jìn)而壓縮空氣質(zhì)量流并且要求壓縮功率。該壓縮功率由從電源和/或輸電網(wǎng)移除的電能所覆蓋。因而所需的壓縮功率因此促進(jìn)從電網(wǎng)移除電能。換言之，從電源和/或輸電網(wǎng)移除的該逆功率可以提供適當(dāng)?shù)呢?fù)控制功率以便于穩(wěn)定電網(wǎng)。此外，因?yàn)樾枰谌細(xì)廨啓C(jī)(其被電動(dòng)機(jī)的操作保持旋轉(zhuǎn))中被旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量相對(duì)較大，也從電網(wǎng)中移除充分量的電能以便于使得電網(wǎng)能夠被穩(wěn)定。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的該逆功率可以基于能源行業(yè)中預(yù)先存在的基礎(chǔ)設(shè)施而被提供。例如，因而預(yù)先存在的燃?xì)廨啓C(jī)可以以適當(dāng)?shù)那页杀靖咝У母脑靸烧弑怀Ｒ?guī)地操作以便于發(fā)電并且根據(jù)本發(fā)明以便于通過(guò)作為電動(dòng)機(jī)操作電動(dòng)機(jī)器而提供負(fù)控制功率。
[0016]本發(fā)明進(jìn)而證明是有利的，因?yàn)榭梢允褂门R時(shí)儲(chǔ)備，由于燃?xì)廨啓C(jī)中的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的高慣性，其可附加地有助于穩(wěn)定電網(wǎng)。特別是，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的高慣性(膨脹機(jī)和壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子)抵消以穩(wěn)定方式的輸電網(wǎng)的頻率變化。該動(dòng)作基本上可以即時(shí)發(fā)生。
[0017]本發(fā)明進(jìn)而開(kāi)放針對(duì)未來(lái)目的的重新使用被拒絕的能量(對(duì)應(yīng)于被作為電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)器的操作所轉(zhuǎn)換的能量)的可能性，其在來(lái)自電源和/或輸電網(wǎng)的負(fù)控制功率被使用時(shí)發(fā)生并且其并不以電形式建立而是例如以熱量或物理形式建立。能量的該附加使用允許特別是相對(duì)于燃?xì)鉁u輪操作的效率和收益率而言是有利的使用選項(xiàng)。特別的是，作為所消耗的電消耗功率的結(jié)果的、部分作為壓縮熱量產(chǎn)生的能量可以被用來(lái)充滿熱能存儲(chǔ)器。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的方法的用于提供負(fù)控制功率的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)而證明是特別有利的，因?yàn)槿缫韵聦⒃敿?xì)討論的，在用來(lái)發(fā)電的常規(guī)操作期間部件上的熱應(yīng)力很高，而根據(jù)本發(fā)明的方法的在部件上的熱應(yīng)力較低或根本不存在。在該方面，例如，相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的操作待被報(bào)告的等效工作小時(shí)(EOH)包括逆負(fù)載模式中的工作小時(shí)數(shù)。因此，這使得沒(méi)有部件壽命上的減少以及沒(méi)有維護(hù)間隔上的縮短。這繼而確保了燃?xì)廨啓C(jī)以特別有利的經(jīng)濟(jì)方式操作。例如，燃?xì)廨啓C(jī)可以被用于未擊發(fā)的逆功率操作超過(guò)10萬(wàn)工作小時(shí)而不需要采取任何措施來(lái)延長(zhǎng)它們的壽命或者更換受到熱應(yīng)力的部件。
[0019]因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)器作為電動(dòng)機(jī)操作與為了在相對(duì)短的時(shí)間段(通常少于一分鐘并且優(yōu)選少于20秒)以內(nèi)生成電力所提供的常規(guī)操作之間切換是可能的，根據(jù)本發(fā)明的方法可以在電網(wǎng)不穩(wěn)定的第一跡象處迅速地使得負(fù)控制功率可用。因此，免除常規(guī)操作發(fā)電廠的功率輸出的耗時(shí)且有時(shí)不充分快速的降低是可能的。此外，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)營(yíng)者而言可產(chǎn)生強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)刺激，在于他可以提供他的燃?xì)廨啓C(jī)以用于能源使用，而在輸電網(wǎng)中存在過(guò)量的電能時(shí)其不再被需要。該能源有時(shí)被電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者償還。燃?xì)鉁u輪運(yùn)營(yíng)者因而被允許既通過(guò)饋送功率到輸電網(wǎng)中(在常規(guī)操作期間)又在存在電能的過(guò)量供應(yīng)時(shí)使用功率而經(jīng)濟(jì)地工作。在兩個(gè)操作模式之間的切換間隔可以在此被保持得相對(duì)較短，例如短于一分鐘，特別是短于20秒。
[0020]在該點(diǎn)處，應(yīng)當(dāng)指出的是根據(jù)本發(fā)明的電網(wǎng)信號(hào)可以從例如能被技術(shù)地檢測(cè)到(例如，使用傳感