Паротурбинная электростанция, способ ее эксплуатации, объединенная энергосеть и способ ее эксплуатации

Паротурбинная электростанция, способ ее эксплуатации, объединенная энергосеть и способ ее эксплуатации

Реферат

 

В паротурбинной электростанции с парогенератором, паровой турбиной. конденсатором, трубопроводом для конденсата, резервуаром питательной воды и трубопроводом питательной воды в трубопроводе для конденсата и/или в трубопроводе питательной воды предусмотрены теплообменники для нагревания питательной воды. Эти теплообменники частично нагреваются паром промежуточного отбора. При кратковременных нагрузочных пиках или дефицитах мощности в сети путем запирания отбора пара промежуточного отбора с помощью управляемого в зависимости от нагрузки вентиля в трубопроводе пара промежуточного отбора повышают мощность турбины в течение 20 - 40 с. За счет этого могут частично компенсироваться кратковременные нагрузочные пики. Однако в течение первых 30 с до тех пор, пока не запустится этот вид регулирования мощности. неизбежными являются провалы напряжения в сети. Чтобы избежать их, изобретение предусматривает, что установка со сверхпроводящим магнитным накопителем энергии подключена к сети параллельно генератору. Таким образом при дефиците мощности в сети эффективным становится вначале сверхпроводящий накопитель энергии, а затем во все большей степени накопитель тепла или пара. Это является техническим результатом. Изобретение применимо в паротурбинных электростанциях всех видов. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к паротурбинной электростанции с приводящей в действие генератор паровой турбиной и подключенным к паровой турбине трубопроводом пара промежуточного отбора. Изобретение относится также к способу эксплуатации паротурбинной электростанции и к объединенной энергосети, к которой подключено множество паротурбинных электростанций. Далее изобретение относится к способу эксплуатации объединенной энергосети.

Паротурбинные электростанции названного вначале вида являются общеизвестным уровнем техники.

В более крупных системах токоснабжения встает задача накопления известных количеств энергии для поддержания так называемой секундной резервной мощности. Эта задача соответствует необходимости постоянно держать в готовности в этой системе квази спонтанно активируемую электрическую мощность на тот случай, если возникают вдруг непредвидимые дефициты мощности, например, в результате выхода из строя электростанции.

В Европейской объединенной энергосети (UCPTE) каждое предприятие должно удерживать 2,5% мгновенной нагрузки сети в качестве "секундной резервной мощности". В Федеративной республике Германии эта секундная резервная мощность" должна быть активируемой наполовину в течение 5 секунд и остаток в последующие 25 секунд, чтобы иметь возможность компенсации дефицита мощности в общественной сети. Удержание "секундной резервной мощности" происходит сегодня в большинстве случаев путем связанного с потерями дросселирования регулировочных вентилей турбин в паротурбинных электростанциях, которые питают энергией объединенную энергосеть. Такие паротурбинные электростанции эксплуатируются таким образом с дросселированием. При нагрузочном пике на стороне сети или иначе выражаясь при дефиците общей введенной мощности электростанций это дросселирование снимается, так что мощность паротурбинных электростанций соответственно повышается. Особенностью дросселирования является то, что вследствие несколько уменьшенного коэффициента полезного действия соответственно возрастают эксплуатационные затраты на отдельной электростанции. Кроме того, этот вид компенсации дефицита мощности имеет следствием то, что отдельные паротурбинные электростанции должны строиться несколько более мощными, чем это имело бы место иначе. За счет этого повышаются также инвестиционные затраты. Было бы желательным, если бы можно было избежать дросселирования с тем, чтобы поддерживать небольшими также эксплуатационные и инвестиционные затраты. Для компенсации дефицитов мощности в диапазоне длительности от 30 секунд до 5 минут и более уже известно кратковременно прерывать пароснабжение нагреваемого паром промежуточного отбора устройства для подогрева питательной воды, то есть производить отключение подогревателя (VGB Kraftwerktechnik 60, номер 1, январь 1980, страницы 18 - 23). С помощью этой меры в распоряжении паровой турбины сразу же имеется увеличенное количество тепла. Выигранное таким образом время тогда в большинстве случаев является достаточным, чтобы вывести мощность нагрева в парогенераторе до допустимой граничной мощности, если рассчитывать на длительные нагрузочные пики или чтобы активировать гироаккумулирующие электростанции или газотурбинные электростанции. Регулирование нагрузочных пиков за счет кратковременного закрывания вентиля в трубопроводе пара промежуточного отбора не приводит к повышению эксплуатационных затрат. Однако особенность этого вида регулирования заключается в том, что оно срабатывает с временем задержки, которое в зависимости от вида электростанции лежит в области от 20 до 40 секунд. Он поэтому не является пригодным для того, чтобы компенсировать пиковые нагрузки настолько быстро, чтобы не наступал провал мощности или даже частотный спад. Под нагрузочными пиками здесь понимаются, в частности, внезапные, непредвидимые дефициты мощности на стороне производителя энергии, как это, например, возникает при выходах из строя электростанций. Нагрузочные пики, которые возникают при внезапном подключении крупных потребителей, имеют - в противоположность к островковым сетям с небольшим числом - электростанций - в больших объединенных энергосетях, как Европейская объединенная энергосеть, только второстепенное значение.

Из патента США 3523421 известна паротурбинная электростанция с приводящей в действие генератор паровой турбиной и с подключенным к паровой турбине трубопроводом пара промежуточного отбора с вентилем, регулируемым контрольным блоком в зависимости от нагрузки. Далее из него известен также способ для эксплуатации паротурбинной электростанции с паровой турбиной, приводящей в действие электрически подключенный к сети генератор, при котором для увеличения предложения пара паровой турбиной регулируют посредством контрольного блока вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора.

Далее из авторского свидетельства СССР N. 498687 известна объединенная энергосеть, которая содержит множество паротурбинных электростанций, из которых, по меньшей мере, одна имеет контрольный блок для увеличения предложения пара своих паровых турбин. Отсюда также является известным способ эксплуатации объединенной энергосети, при котором вследствие выхода из строя одной из паротурбинных электростанций регулируют увеличение предложения пара в паровые турбины одной из паротурбинных электростанций.

Далее известно применение в электрическом энергоснабжении сверхпроводящих магнитных накопителей энергии (SMES). (BWK, том 40 (1988), Nr. 9, стр. 353 - 360, в частности, рис. 10 и "Elektrizitatswirtschaft", год выпуска 89(1990), номер 3, стр. 111-115). Таким образом могут компенсироваться колебания мощности в электрической сети. Таким же образом могут покрываться пики спроса в сети, а именно в течение многих часов. Такие SMES до сих пор однако не принимались во внимание для предоставления в распоряжение секундной резервной мощности, где речь идет о том, чтобы в относительно короткий промежуток времени иметь в распоряжении для объединенной энергосети высокие мощности.

В основе изобретения лежит задача указания пути, каким образом могут регулироваться или компенсироваться такие нагрузочные пики или дефициты мощности без необходимости прибегать к связанному с потерями дросселированию. При этом регулирование пиков нагрузки должно производиться только с малыми эксплуатационными затратами и малыми дополнительными инвестиционными затратами. Для этого должны быть указаны подходящая паротурбинная электростанция и подходящий для этого способ. В частности, в распоряжение должна быть предоставлена секундная резервная мощность с доступными расходами. Кроме того, должна быть указана подходящая объединенная энергосеть и способ ее эксплуатации, которые удовлетворяют названному требованию.

Относительно паротурбинной электростанции названная задача согласно изобретения решается тем, что предусмотрена паротурбинная электростанция с а) приводящей в действие генератор паровой турбиной, b) подключенным к паровой турбине трубопроводом пара промежуточного отбора с регулируемым в зависимости от нагрузки вентилем, с) установкой с подключенным параллельно к генератору сверхпроводящим магнитным накопителем энергии и d) контрольным блоком, в которой для регулирования появляющихся в секундном диапазоне дефицитов мощности подключенной к генератору сети контрольный блок выполнен с возможностью непосредственного предоставления электрической мощности из сверхпроводящего магнитного накопителя энергии и, кроме того, вентиль выполнен с возможностью регулирования контрольным блоком для увеличения предложения пара на паровой турбине.

Относительно способа названная задача согласно изобретению решается тем, что возникающие в секундном диапазоне дефициты мощности компенсируют посредством контрольного блока в зависимости от сети, то есть в зависимости от регистрируемого дефицита мощности путем непосредственного предоставления энергии, накопленной в сверхпроводящем магнитном накопителе энергии, и наряду с этим для усиления предложения пара регулируют посредством контрольного блока вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора на паровой турбине.

Относительно объединенной энергосети с множеством паротурбинных электростанций названая задача согласно изобретению решается тем, что объединенная энергосеть содержит, по меньшей мере, одну паротурбинную электростанцию с регулируемым посредством контрольного блока и встроенным в трубопровод пара промежуточного отбора вентилем, и, по меньшей мере, одной паротурбинной электростанции придан сверхпроводящий магнитный накопитель энергии, в которой контрольный блок для урегулирования возникающих в секундном диапазоне дефицитов мощности выполнен с возможностью непосредственного предоставления электрической мощности из сверхпроводящего магнитного накопителя энергии и кроме того вентиль выполнен с возможностью регулирования посредством контрольного блока для увеличения предложения пара на паровой турбине.

Относительно способа эксплуатации объединенной энергосети названная задача согласно изобретению решается тем, что при появлении дефицита мощности, например при выходе из строя одной из паротурбинных электростанций, активируют сверхпроводящий магнитный накопитель энергии с целью ввода энергии в объединенную энергосеть, а в остальных паротурбинных электростанциях регулируют увеличение предложения пара в паровых турбинах, например, путем устройства отключения подогревателя.

Дальнейшие предпочтительные формы выполнения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Как было сказано, для регулирования быстро и неожиданно появляющихся нагрузочных пиков или дефицитов мощности установка со сверхпроводящим магнитным накопителем энергии подключена в сети параллельно к генератору, а в трубопроводе пара промежуточного отбора встроен управляемый в зависимости от нагрузки вентиль. За счет этого создается возможность выравнивания кратковременного дефицита мощности (нагрузочного пика) в объединенной энергосети в секундном диапазоне через сверхпроводящий магнитный накопитель энергии. Кроме того, с помощью одновременного закрывания вентиля в трубопроводе пара промежуточного отбора можно повысить мощность паровой турбины, чтобы при более длительном дефиците мощности (нагрузочном пике) предложить несколько повышенную мощность генератора и снова зарядить сверхпроводящий магнитный накопитель энергии после окончания дефицита мощности (нагрузочного пика). За счет такого рода регулирования можно компенсировать большую часть дефицита мощности (нагрузочных пиков) в электрической сети без достойного упоминания уменьшения коэффициента полезного действия и только с незначительным повышением эксплуатационных затрат. Существенной является таким образом комбинация из разрядки сверхпроводящего магнитного накопителя энергии с усилением предложения пара паровой турбине, например, с отключением подогревателя через регулируемый вентиль.

Как было далее сказано, кратковременные нагрузочные пики в секундном диапазоне компенсируют посредством регулируемого в зависимости от сети преобразователя путем автоматического предоставления энергии, накопленной в сверхпроводящем магнитном накопителе энергии, и наряду с этим для усиления предложения пара закрывают вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора на паровой турбине. За счет этого достигается автоматическое регулирование нагрузочных пиков в секундном диапазоне, которое связано лишь с незначительным повышением эксплуатационных затрат. Следствием этого является также то, что в случае островковых сетей можно в значительной степени отказаться от выбора повышенных параметров электростанции для регулирования пиковых нагрузок. За счет этого существенно уменьшаются инвестиционные затраты. Кроме того, также облегчается частотное регулирование и компенсация реактивной мощности. Таким образом может быть достигнута также стабилизация электрической сети, а также регулирование импульсных нагрузок любого вида при внезапном включении крупных потребителей.

В особенно целесообразной форме выполнения изобретения установка для сверхпроводящего магнитного накопления энергии для обеспечения готовности секундной резервной мощности может содержать регулятор, который управляет преобразователем в зависимости от нагрузки в электрической сети в смысле регулирования положительных или отрицательных дефицитов мощности, то есть нагрузочных пиков и нагрузочных спадов. За счет этого становится возможной выравнивание нагрузочных пиков и спадов, лежащее в диапазоне десятых долей секунды.

В особенно целесообразной форме дальнейшего развития изобретения вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора выполнен с возможностью закрытия в зависимости от нагрузочных пиков на стороне сети. Таким образом за счет самого нагрузочного пика непосредственно запускается в ход предоставление резервной мощности также в паровой турбине. Следствием этого является то, что при большей длительности нагрузочных пиков в распоряжении имеется несколько повышенная мощность генератора.

Оказалось особенно предпочтительным, если в установке для сверхпроводящего магнитного накопления энергии предусмотрена магнитная катушка, которая содержит металлический сверхпроводящий материал, например, ниобий-титановый сплав или Nb₃Sn-сплав и которая по линии из высокотемпературного сверхпроводящего материала, например, Y₁Ba₂Cu₃O_x подключена к ведущей далее нормально проводящей электрической линии. За счет этой меры уменьшается рабочее сопротивление установки для сверхпроводящего магнитного накопления энергии. Кроме того также уменьшается перенос омических тепловых потерь при эксплуатации из несверхпроводящей области с низкотемпературной сверхпроводящей линией, поскольку нормально проводящая область больше не граничит непосредственно с низкотемпературным сверхпроводящим участком, а в области высокотемпературной сверхпроводящей линии не возникают никакие омические потери.

Дальнейшие формы выполнения изобретения поясняются более подробно на трех фигурах, на которых показано: Фигура 1 - пример выполнения паротурбинной электростанции с предоставлением требуемой секундной резервной мощности.

Фигура 2 - временная диаграмма.

Фигура 3 - объединенная энергосеть с множеством паротурбинных электростанций.

Фиг. 1 показывает схематическое представление паротурбинной электростанции 1 согласно изобретению с включенной параллельно генератору 2 установкой 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии. Паротурбинная электростанция 1 содержит в примере выполнения нагреваемый ископаемым топливом парогенератор 6 с расположенной в нижней области парогенератора 6 горелкой 8, которая через трубопровод для топлива 10 соединена с топливным насосом 12, и с подключенным к парогенератору 6 трубопроводом для дымовых газов 14, который ведет в дымовую трубу. В парогенераторе 6 намечены нагревательные поверхности экономайзера 18, нагревательные поверхности испарителя 20 и нагревательные поверхности перегревателя 22. К покидающему парогенератор 6 трубопроводу пара высокого давления 24 подключена паровая турбина высокого давления 26 и последовательно с ней двухпоточная паровая турбина низкого давления 28. Обе ступени низкого давления 30, 32 паровой турбины низкого давления 28 подключены через трубопровод отработавшего пара 34 к конденсатору 36. Конденсатор 36 на стороны выхода соединен с трубопроводом для конденсата 38, в котором последовательно включены конденсатный насос 40, подогреватель конденсата 42 и резервуар питательной воды 44. Резервуар питательной воды 44 со своей стороны подключен на стороне выхода к трубопроводу питательной воды 46, в котором последовательно включены насос питательной воды 48, подогреватель питательной воды 50, нагревательные поверхности экономайзера 18 и нагревательные поверхности испарителя 20 парогенератора 6. Нагревательные поверхности испарителя 20 парогенератора 6 на стороне выхода впадают в нагревательные поверхности перегревателя 22, а они в свою очередь в трубопровод пара высокого давления 24 парогенератора 6.

В правой на фигуре ступени низкого давления 32 паровой турбины низкого давления 28 подключен трубопровод пара промежуточного отбора 52, который через дроссельную заслонку или регулировочный вентиль 54 ведет в нагревательные поверхности подогревателя конденсата 42 и оттуда к входу конденсатора 36. От трубопровода пара низкого давления 56, ведущего от паровой турбины высокого давления 26 к паровой турбине низкого давления 28, в примере выполнения ответвляется другой трубопровод пара промежуточного отбора 58, который со своей стороны опять- таки через последующую дроссельную заслонку или последующий регулировочный вентиль 60 ведет в нагревательные поверхности подогревателя питательной воды 50 и оттуда в резервуар питательной воды 44. Устройства 52, 54 и 58, 60, как это следует позднее, могут быть обозначены соответственно как устройство для отключения подогревателя.

Установка 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии подключена параллельно генератору 2 паротурбинной электростанции 1 в электрической сети переменного тока 68. Она содержит сверхпроводящую магнитную катушку 62, охлаждающую магнитную катушку 63, холодильную установку 64, подключенный к магнитной катушке 62 выпрямитель тока или преобразователь 66, например, на тиристорах, соединяющий преобразователь 66 с сетью переменного тока трансформатор 70 и выполненный в виде контрольного блока регулятор 72, который управляет преобразователем 66, холодильной установкой 64, конденсатным насосом 40 и регулировочными вентилями 60, 54 паротурбинной электростанции 1. Регулятор 72 в примере выполнения снабжен двумя измерительными линиями 74, 76, которые измеряют электрический ток и/или зависящие от него параметры, как например частоту, напряжение и мощность, по обе стороны от трансформатора 70.

При эксплуатации паротурбинной электростанции 1 топливо топливным насосом 12 подается в горелку 8 парогенератора 6 и там сжигается. Горячие газы горения покидают парогенератор 6 после того, как они предварительно нагрели нагревательные поверхности перегревателя 22, нагревательные поверхности испарителя 20 и нагревательные поверхности экономайзера 18, через трубопровод для дымовых газов 14 и дымовую трубу 16. Выходящий из нагревательных поверхностей перегревателя 22 пар высокого давления приводит в действие паровую турбину высокого давления 26; через трубопровод пара низкого давления 56 он попадает в паровую турбину низкого давления 28 и оттуда по трубопроводу отработавшего пара 34 в конденсатор 36. Там пар конденсируется, и конденсат с помощью конденсатного насоса 40 по трубопроводу до конденсата 38 через подогреватель конденсата 42 подается в резервуар питательной воды 44. Вода резервуара питательной воды 44 насосом питательной воды 48 нагнетается по трубопроводу питательной воды 46 в подогреватель питательной воды 50 и оттуда в нагревательные поверхности экономайзера 18 и нагревательные поверхности испарителя 20.

В нормальном режиме эксплуатации, когда резервная мощность не требуется, для улучшения коэффициента полезного действия пар промежуточного отбора от ступени низкого давления 32 паровой турбины низкого давления 28 через регулировочный вентиль 54 направляется в нагревательные поверхности подогревателя конденсата 42 и оттуда в конденсатор 36. За счет этого подогревают втекающий в резервуар питательной воды 44 конденсат. Дальнейший подогрев питательная вода получает через пар низкого давления, который ответвляют сзади паровой турбины высокого давления 26 от трубопровода пара низкого давления 56 и через ответвляющий трубопровод 58 и второй регулировочный вентиль 60 направляют в нагревательные поверхности подогревателя питательной воды 50 и оттуда в резервуар питательной воды 44. Там пар промежуточного отбора вытекает из находящихся ниже поверхности воды выходных сопел пара 78. За счет этого общее теплосодержание отобранного из трубопровода пара низкого давления 56 пара промежуточного отбора используется для нагревания питательной воды перед ее вводом в нагревательные поверхности экономайзера 18. Дальнейший нагрев, испарение и перегревание берут на себя затем дымовые газы в парогенераторе 6.

Через приводимый в действие паровой турбиной низкого давления и паровой турбиной высокого давления 26, 28 генератор 2 электрический ток вводится в сеть переменного тока 68. При этом речь идет, в частности, об объединенной энергосети. Установка 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии, как упоминалось, подключена параллельно генератору 2 паротурбинной электростанции 1 в сети переменного тока 68.

По измерительной линии 74 регулятор 72 устанавливает дефициты мощности или превышения нагрузки в сети 68. При этом может идти речь о выходе из строя следующей электростанции, которая вводила энергию в сеть 68. В этом случае регулятор 72 может известным по себе образом так управлять преобразователем 66, что нагрузочные пики сразу же компенсируются или регулируются за счет энергии, накопленной в сверхпроводящей катушке 62. При этом это регулирование может быть таким быстрым, что изменения нагрузки урегулируются в течение 0,1 секунды. При неполностью загруженной сети 68 регулятор 72 может управлять преобразователем 66 так, что энергия из сети переменного тока 68 до тех пор вводится в сверхпроводящую катушку 62, пока сверхпроводящий электрический накопитель энергии 62 не будет снова полностью заряжен. При этом подведенная к электрической сети 68 или отведенная от электрической сети 68 мощность определяется через измерительную линию 76.

В примере выполнения, при котором установка 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии встроена в паротурбинную электростанцию 1, регулятор 72 при перегрузке или появлении дефицита мощности в сети 68 управляет одновременно также обоими регулировочными вентилями 54, 60 в обоих трубопроводах промежуточного отбора 52, 58 паротурбинной электростанции 1 в направлении закрывания; он отключает также конденсатный насос 40. Следствием этого является то, что на паровой турбине низкого давления 28, в зависимости от вида паротурбинной электростанции 1, в течение 20 - 40 секунд в распоряжении имеется больше пара, так что генератор 2 может отдавать больше энергии в электрическую сеть переменного тока 68. При уменьшении спроса на мощность в электрической сети 68 оба вентиля 54, 60 в обоих трубопроводах пара промежуточного отбора 52, 58 управляются снова в направлении открывания; конденсатный насос 40 снова включается и через трансформатор 70 и преобразователь 66 в сверхпроводящий магнитный накопитель энергии 62 снова вводится электрическая энергия.

Большим преимуществом такой комбинации прерывания подвода пара промежуточного отбора для обогревания подогревателя питательной воды 6 со служащей в качестве накопителя энергии установкой 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии является то, что в секундном диапазоне отсутствующая электрическая мощность может быть подана и за счет этого может быть перекрыто время, до которого оба регулировочных вентиля 54, 60 в обоих трубопроводах пара промежуточного отбора 52, 58 закрывают и необходимая дополнительная электрическая мощность может быть введена в электрическую сеть 68 через паровую турбину низкого давления 28. Прерывание подвода пара промежуточного отбора и отключение конденсатного насоса 40 может продолжаться без достойных упоминания недостатков примерно 5 минут. Прерывание, однако, становится эффективным только с временной задержкой, которая в зависимости от электростанции 1 лежит между 20 и 40 секундами, так что она сама по себе не может предотвратить кратковременного провала напряжения при нагрузочных пиках. Путем соответствующей изобретению комбинации прерывания подвода пара промежуточного отбора для нагревания питательной воды с установкой 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии, однако, могут компенсироваться нагрузочные пики с длительностью в диапазоне от 0,1 секунды до 5 минут. Этот временной интервал является достаточным, чтобы при более длительной перегрузке запустить другие принадлежащие к минутному резерву носители энергии такие, как гидроаккумулирующие электростанции или газотурбинные электростанции.

Другим большим преимуществом соответствующей изобретению комбинации прерывания подвода пара промежуточного отбора с установкой 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии является то, что также нестабильности в сети 68, которые возникают за счет импульсной нагрузки, например, при запуске больших машин, как, например, прокатных станов, можно улавливать и компенсировать.

До сих пор исходили из принципа эксплуатации, при котором сверхпроводящий магнитный накопитель энергии 62 во времена достаточной мощности электростанции по возможности максимально заряжают, чтобы во времена недостаточной мощности электростанции располагать достаточным количеством энергии, чтобы можно было компенсировать дефициты мощности. Однако является также возможным устанавливать регулятор 72 таким образом, что сверхпроводящий магнитный накопитель энергии 62 во времена избыточной мощности электростанции отбирает энергию из сети 68 и при этом заряжается только примерно наполовину, и что он во времена недостаточной мощности электростанции вводит энергию в сеть 68. При этом происходит как прием энергии, так и отдача энергии в диапазоне нескольких секунд. Они служат для того, чтобы без провала мощности или отклонения мощности перекрыть время до тех пор, когда проявятся другие регулировочные механизмы, как, например, под- или отключение обогреваемого паром промежуточного отбора подогревателя питательной воды 42, 44, 50. Названный последним способ эксплуатации - каким бы выгодным он ни был - требует сравнительно вдвое большей накопительной емкости, поскольку накопитель энергии 62 в среднем загружен только наполовину.

Не является обязательно необходимым, чтобы установка 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии была встроена непосредственно в паротурбинную электростанцию 1, как это показано в примере выполнения. Также можно представить себе, что установка 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии установлена на некотором удалении от электростанции 1, например вблизи узловой точки сети или вблизи потребителя, который создает кратковременные импульсные нагрузки. Но в этом случае вентили 54, 60 для трубопроводов пара промежуточного отбора 52, 58 паротурбинной электростанции 1 должны управляться дистанционно или отдельным контрольным блоком или регулятором 72 расположенной на удалении установки 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии.

Предпочтительное накопление мощности установки 4 для сверхпроводящего магнитного накопления энергии зависит в основном от вида сети 68 и от величины появляющихся в ней нагрузочных пиков. В случае Европейской объединенной энергосистемы преимущественными являются диапазоны мощности от 7 до 700 МВт и энергоресурсы сверхпроводящего накопителя энергии 62 от 60 кВт до 10 МВт. Типичной парой значений является, например, пиковая мощность порядка 125 МВт и энергоресурс порядка 2 МВ ч для предприятия энергоснабжения в Европейской объединенной энергосети, которое хочет удовлетворять требованиям относительно предоставления секундной резервной мощности.

Согласно фигуре 2, электростанции 1 может эксплуатироваться согласно кривой 80 таким образом, что она удовлетворяет названным в начале требованиям, а именно отдача P = 1,25% сетевой нагрузки в течение 5 секунд и P = 2,5% в течение 30 секунд. Заштрихованная область при этом вносится установкой 4. Кривая 82 показывает увеличивающийся со временем t вклад отключения подогревателя посредством вентилей 54, 60. На практике от установки 4 можно получать значительно больший вклад, что наглядно представлено с помощью кривой 84. В соответствии с этим в течение доли секунды одной только установкой 4 может быть поставлен полный вклад в 2,5%.

Согласно фигуре 3, к объединенной энергосети 68 подключено множество электростанций 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g. Электростанции 1a - 1g (исключение: 1d) снабжены устройством для отключения подогревателя, то есть, например, вентилем 54a - 54g в трубопроводе отработавшего пара, как подробно пояснялось в связи с фигурой 1. Только двум электростанциям 1a и 1f приданы установки 4a, 4f со сверхпроводящими магнитными накопителями 62a, 62f. Два больших накопителя могут изготовляться более выгодно с точки зрения расходов, чем множество малых. При появлении дефицита мощности, например при дефекте 90 или при отключении электростанции 1e, оба накопителя 62a, 62f активируются так, что мощность отдается в объединенную энергосеть 68. Одновременно активируют устройства для отключения подогревателя, так что с единственной задержкой (например, от 20 до 40 секунд) из исправных электростанций 1a, 1b, 1c, 1d, 1f, 1g вводится дополнительная мощность.

Формула изобретения

1. Паротурбинная электростанция с приводящей в действие генератор паровой турбиной и с подключенным к паровой турбине трубопроводом пара промежуточного отбора с вентилем, регулируемым контрольным блоком в зависимости от нагрузки в электрической сети для увеличения предложения пара на паровой турбине, отличающаяся тем, что она связана с установкой для сверхпроводящего магнитного накопления энергии с подключенным параллельно генератору сверхпроводящим магнитным накопителем энергии, а контрольный блок обеспечивает возможность непосредственного предоставления электрической мощности из сверхпроводящего магнитного накопителя для регулирования возникающих в секундном диапазоне дефицитов мощности подключенной к генератору электрической сети.

2. Электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что контрольный блок дополнительно выполнен с возможностью ввода в сверхпроводящий магнитный накопитель электрической энергии генератора, предоставленной вследствие увеличения отбора пара непосредственно после выравнивания дефицита мощности.

3. Электростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что сверхпроводящий магнитный накопитель электрической энергии выполнен в виде сверхпроводящей магнитной катушки, которая через регулируемый в зависимости от электрической сети преобразователь и трансформатор подключена к электрической сети.

4. Электростанция по п. 3, отличающаяся тем, что контрольный блок выполнен дополнительно с возможностью регулирования преобразователя в зависимости от нагрузки в электрической сети за счет регулирования положительных и отрицательных дефицитов мощности - нагрузочных пиков и спадов на стороне электрической сети.

5. Электростанция по п.4, отличающаяся тем, что вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора выполнен с возможностью закрывания в зависимости от нагрузочных пиков на стороне электрической сети.

6. Электростанция по любому из пп.3 - 5, отличающаяся тем, что сверхпроводящая магнитная катушка сверхпроводящего магнитного накопителя энергии содержит металлический сверхпроводящий материал, например ниобий-титановый сплав, и подключена посредством линии из высокотемпературного сверхпроводящего материала к нормально проводящей электрической линии.

7. Электростанция по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что установка для сверхпроводящего магнитного накопления энергии установлена в узловой точке электрической сети, а вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора выполнен с возможностью дистанционного управления контрольным блоком установки.

8. Способ эксплуатации паротурбинной электростанции с паровой турбиной, приводящей в действие электрически подключенный к сети генератор, заключающийся в том, что для усиления предложения пара паровой турбине регулируют посредством контрольного блока вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора мощности, отличающийся тем, что появляющийся в секундном диапазоне дефицит электрической мощности в электрической сети компенсируют посредством контрольного блока в зависимости от сети, т.е в зависимости от обнаруживаемого в электрической сети дефицита мощности, путем непосредственного предоставления электрической энергии, накопленной в сверхпроводящем магнитном накопителе энергии.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что при уменьшающейся нагрузке на стороне электрической сети регулируют с целью отбора пара вентиль в трубопроводе пара промежуточного отбора мощности, а сверхпроводящий магнитный накопитель электрической энергии заряжают с помощью регулируемого в зависимости от электрической сети преобразователя.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что при избыточной мощности электрической мощности паротурбинной электростанции максимально заряжают сверхпроводящий магнитный накопитель энергии, управляемый контрольным блоком.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что сверхпроводящий магнитный накопитель энергии, управляемый контрольным блоком, заряжают при избыточной электрической мощности паротурбинной электростанции и разряжают в электрическую сеть при недостаточной мощности паротурбинной электростанции.

12. Объединенная энергосеть, к которой подключено множество паротурбинных электростанций, причем по меньшей мере в одной из них обеспечено регулирование контрольным блоком увеличения предложения пара паровым турбинам, отличающаяся тем, что указанное регулирование по меньшей мере в одной из этих паротурбинных электростанций осуществляется вентилем, встроенным в трубопровод промежуточного отбора мощности, и что она снабжена по меньшей мере одним сверхпроводящим магнитным накопителем энергии, регулируемым контрольным блоком, причем непосредственно предоставляемая электрическая мощность из сверхпроводящего магнитного накопителя энергии посредством контрольного блока компенсирует появляющийся в секундном диапазоне дефицит мощности в электрической сети.

13. Способ эксплуатации объединенной энергосети, к которой подключено множество паротурбинных электростанций, отличающийся тем, что при появлении дефицита мощности, например, вследствие выхода из строя одной из паротурбинных электростанций для ввода энергии в объединенную энергосеть активируют сверхпроводящий магнитный накопитель энергии и по меньшей мере практически одновременно в одной из паротурбинных электростанций регулируют увеличение предложения пара в паровых турбинах, например, путем отключения подогревателя.

РИСУНКИ