包括应急供电系统的燃气涡轮发电系统 |
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| 申请号 | CN201410041598.9 | 申请日 | 2014-01-28 | 公开(公告)号 | CN103967619A | 公开(公告)日 | 2014-08-06 |
| 申请人 | 阿尔斯通技术有限公司; | 发明人 | A.哈尔姆斯; W.朗; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及包括应急供电系统的燃气 涡轮 发电系统。一种燃气涡轮发电系统，包括具有作为冷却剂的氢的氢冷却发 电机 (3)、设备氢储存器(4)、发电机辅机(5)和包括将氢用作 燃料 的 燃料 电池 (2)的应急供电系统(1)。其特征在于， 燃料电池 (2)在来自于燃气涡轮发电系统的供电故障或中断的情况下经由管线(20)而供有来自于氢冷却发电机(3)的氢填充的氢燃料。在优选 实施例 中，燃料电池(2)在来自于燃气涡轮发电系统的供电故障或中断的情况下经由出自设备氢储存器(4)的管线(40)而供有附加的氢且/或经由出自发电机辅机(5)的管线(50)而供有附加的氢。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种燃气涡轮发电系统，包括具有作为冷却剂的氢的氢冷却发电机(3)、设备氢储存器(4)、发电机辅机(5)和应急供电系统(1)，该应急供电系统(1)包括将氢用作燃料的燃料电池(2)，其特征在于，所述燃料电池(2)在来自于所述燃气涡轮发电系统的供电故障或中断的情况下经由管线(20)而供有来自于所述氢冷却发电机(3)的氢填充的氢燃料。 |
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| 说明书全文 | 包括应急供电系统的燃气涡轮发电系统技术领域[0001] 本发明涉及一种包括应急供电系统的燃气涡轮发电系统，更确切地说是一种在燃气涡轮发电系统中提供不间断供电的应急供电系统。 背景技术[0002] 在用于大规模发电应用的发电系统中，燃气涡轮通常用于驱动同步发电机，其提供系统的电力输出。由于电输出不间断是最重要的，尤其是在可导致完全停电或局部停电的暂时状况和应急状况中，故这些发电系统通常配备有应急供电系统，其为独立发电系统，确保了在故障或中断的情况下的不间断供电。 [0003] 不间断供电(UPS)系统是现有技术中的已知应急供电系统，其在由发电系统提供的主供应间断或不可接受的状态的情况下自动地提供应急电力至关键应用而没有延迟或瞬变。通常，基本的UPS系统包括电池、充电器和逆变器，使得电池提供补充来自于发电系统的主供电所需的供电，因此保持了提到的供电的安全性。 [0004] 然而，在所需的供电超过典型UPS系统中包括的一个或多个电池的容量的情况下，需要安装另外的独立发电系统。通常，该独立发电系统包括称为备用柴油发电机的柴油发电机，其为柴油发动机与发电机(通常交流发电机)的组合来生成电能。因此，在此情况下，应急供电系统包括UPS和备用柴油发电机两者。然而，这些应急系统的问题在于它们复杂、昂贵且需要发电系统布置中的较大空间。此外，在故障或中断出现之后，仅如果UPS系统再次可用，则允许发电系统的重启，意味着UPS中的电池需要充电，导致高成本和耗时的过程。 [0005] 在现有技术中已知的是使用用于提供不间断供电的燃料电池，提供了小空间中的较长运行时间。燃料电池将化学能从燃料通过化学反应转换成电。燃料电池与电池的差别在于，它们需要恒定的燃料和氧的来源来运行，但只要供应这些输入，它们就可连续地产生电。用于不间断供电的燃料电池是现有技术中已知的，如按照JP 2004129337(A)、JP8236134(A)、CN 202034819(U)或WO 01/71885A1。 [0006] US 6,992,401 B1公开了一种用于电信设施的不间断应急供电系统，其包括质子交换膜燃料电池，其供有氢作为燃料，该燃料储存在现场用于在来自于外部源的供电和来自于微型燃气涡轮的供电的故障的情况下立即使用。 [0008] 包括燃料电池和燃气涡轮的组合发电系统从文献US 5,482,791中获知：燃料电池生成电力，其与由燃气涡轮驱动的发电机生成的电力一起发送至电力系统。然而，这些电力的一部分由驱动空气压缩机的电动机消耗，空气压缩机是供给燃料电池所需的，故该发电系统的效率降低，且在操作燃气涡轮的较大需求的情况下需要其它燃料电池，这是昂贵的且使得系统更复杂。 [0009] 本发明旨在解决现有技术中的上文提到的缺点和局限性，这将进一步详细阐述。 发明内容[0010] 本发明涉及一种燃气涡轮发电系统，其包括具有作为冷却剂的气态氢的氢冷却发电机、设备氢储存器、发电机辅机和提供不间断供电的应急供电系统。根据本发明的应急供电系统包括将氢用作燃料的燃料电池，其中燃料电池在来自于燃气涡轮发电系统的供电故障或中断的情况下经由单独的管线而供有来自于氢冷却发电机的氢填充的氢燃料。 [0011] 根据本发明的实施例，在来自于燃气涡轮发电系统的供电故障或中断的情况下，燃料电池经由出自设备氢储存器的管线而供有附加的氢且/或经由出自发电机辅机的管线而供有附加的氢。 [0012] 利用本发明的系统，获得了设备要求和空间要求两者的降低。此外，在供电中出现故障或中断之后，提高了燃气涡轮发电系统的可用性。 [0013] 根据本发明的应急供电系统可构造为在燃气涡轮发电系统中提供应急电力的不间断供电(UPS)。 [0014] 本发明的应急供电系统还可构造为供给燃气涡轮发电系统的独立发电系统。 [0016] 本发明的前述目的和许多伴随的优点将变得更容易认识到，因为在连同附图参照以下详细描述时，其将变得更好理解，在附图中：图1示意性地示出了根据本发明的燃气涡轮发电系统。 [0017] 符号列表1 应急供电系统 2 燃料电池 3 氢冷却发电机 4 设备氢储存器 5 用于氢供应(气体单元)的发电机辅机 10 应急供应网 20 出自氢冷却发电机3的氢供应管线 40 出自设备氢储存器4的氢供应管线 50 出自发电机辅机5的氢供应管线 60 独立供电。 具体实施方式[0018] 本发明涉及一种提供不间断供电的燃气涡轮发电系统。燃气涡轮发电系统包括氢冷却发电机3，其包括作为冷却剂的气态氢。在设备的正常发电操作期间，用于氢冷却发电机3的氢从设备氢储存器4供应至发电机辅机5。在发电机辅机5(气体单元)中，氢被供应、调节、清洁并冷却用于其在氢冷却发电机3中的应用。 [0019] 本发明的应急供电系统1包括氢类型(使用氢作为燃料)的燃料电池2，使得在燃气涡轮发电系统中的供电故障或中断期间，氢冷却发电机3的氢填充转移至燃料电池2(见图1中的供氧管线20)，因此由应急供应网10(见图1)来提供不间断供电。 [0020] 大型燃气涡轮发电设备配备有氢冷却发电机3：在供电故障或中断期间，填充该氢冷却发电机3的氢必须通过用惰性气体和CO2冲洗随后由环境空气替换来排放至环境。从氢、惰性气体和CO2来冲洗氢冷却发电机3通常为需要最长的时间来使燃气涡轮发电设备进入安全状态的过程。因此，利用本发明的系统，该耗时的过程转移且用于借助于供应管线20而提供针对燃料电池2的电力，因此提供了更有效的系统。 [0022] 出于以下若干原因，氢而非空气优选在发电机3中使用：-固有的更好热传递特征(比空气好14倍)； -在更高氢压力下的更好热传递； -比空气更少的阻力和摩擦损失； -以增大的氢压力抑制局部放电； -发电机构件的击穿电压的显著增大。 [0023] 根据本发明的实施例，应急供电系统1中的燃料电池2在供电故障或中断的情况下供有填充氢冷却发电机3(供应管线20)的转移的氢，且还供有来自于设备氢储存器4(供应管线40)的氢或供有来自于发电机辅机5(供应管线50)的氢。应急供电系统1可构造为在燃气涡轮发电系统(应急供应网10)中提供应急电力的不间断供电(UPS)系统。 [0024] 应急供电系统1还可构造成借助于独立供电60(图1)而供给燃气涡轮发电系统的独立发电系统(图1)。 [0025] 此外，应急供电系统1可构造为不间断供电(UPS)系统(应急供应网10)和独立发电系统(独立供电60)，两者构造成一个系统，且在燃气涡轮发电系统内使用(这是实际上在所附的附图1所示的构造)。 |
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