技术领域
[0001] 本实用新型涉及火
力发电应用领域，具体的涉及一种储能调峰调频系统。
背景技术
[0002] 众所周知
电能是不能被储存的，因此用户需要多少电量，电厂就需要同步发出多少电量，这样才不会造成
能源的浪费。但是通常在电力系统中各个电厂的需求电负荷是在不断发生变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统
频率稳定，就需要发电部
门相应改变发
电机的发电量以适应用电负荷的变化，这就叫做调峰。
[0003] 在中国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽
水蓄能等可调峰电源稀缺，
电网调峰与火电机组灵活性之间矛盾突出，电网消纳
风电、光电、
水电及核电等新能源的能力不足，弃风、弃光、弃水和弃核现象严重。
[0004]
现有技术中
热电联产机组“以热定电”方式运行，冬季由于热电耦合造成供
热机组调峰能力仅为10％左右。随着能源局在2016年开展的22个火电灵活性示范项目的实施，未来冬季调峰可以得到一定程度的缓解。但是在夏季除了机组降负荷或停机之外如何调峰，特别是增加夏季调峰的同时保证火电厂的经济性，是摆在众多火电厂面前的一个难题。
[0005] 近年来随着中国国民经济的飞速发展，人们对电力的需求也急剧增加，峰谷差日益增大。此外，
风能、核能等电源的飞速发展，相对降低了电网的自调节能力，大规模接入的风电机组甚至引入了额外的随机功率扰动，使电网
稳定性进一步恶化。因此，我国目前在调峰和调频方面，未来在机组黑启动等方面，这几个方面的辅助服务市场缺口必然随着
可再生能源发电的进一步发展将越来越大。
[0006] 目前国内很多电厂开展了大型蓄热调峰的火电灵活性改造项目，但这些项目仅在冬季才能应用，而且一般无法满足电网调频需求。实用新型内容
[0007] 本实用新型的一个目的在于提供一种储能调峰调频系统，使得能够避免电厂集控AGC控制系统因为调峰调频而频繁控制汽机调节汽门动作或
锅炉的快速增减负荷，从而给锅炉、汽机带来的安全隐患和寿命降低问题。
[0008] 具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
[0009] 一种储能调峰调频系统，包括电网调度中心、控
制模块、火力发电系统、
飞轮储能装置和电网，所述
控制模块与电网调度中心通信连接；所述控制模块还与飞轮储能装置连接，所述飞轮储能装置设置在火力发电系统上，所述火力发电系统与电网连接，用于将产生的电力输向电网。
[0010] 较佳的，所述火力发电系统包括
汽轮机、发电机、锅炉、除
氧器、凝汽器和第一给水
泵，所述汽轮机一方面与发电机，所述发电机与电网连接；所述汽轮机另一方面还分别与除氧器和凝汽器，所述凝汽器与除氧器连接，所述除氧器输出端与第一给水泵连接，所述第一给水泵与锅炉连接，所述锅炉与汽轮机的
蒸汽输出端连接。
[0011] 较佳的，所述飞轮储能装置包括第一飞轮储能发电装置，所述第一飞轮储能发电装置包括第一小汽机、第一传动变速飞轮储能机构和第一飞轮小发电机，所述第一小汽机、第一传动变速飞轮储能机构和第一飞轮小发电机依次连接，所述第一飞轮储能发电装置与驱动第一给水泵的第一小汽轮机同轴连接，所述第一小汽机还与第一给水泵同轴传动连接。
[0012] 较佳的，所述第一传动变速飞轮储能机构能够将第一小汽机的转动机械能在第一传动变速飞轮储能机构中的飞轮储能机构中进行储存。
[0013] 较佳的，所述第一传动变速飞轮储能机构连接第一飞轮小发电机，将存储在第一传动变速飞轮储能机构中的飞轮储能机构内的
能量转化为电能，所述第一飞轮小发电机也与电网连接。
[0014] 较佳的，所述火力发电系统还包括第二给水泵，所述第二给水泵出口端与锅炉连接，入口端与凝汽器的出口端连接，所述飞轮储能装置包括第二飞轮储能发电装置，所述第二飞轮储能发电装置包括第二给水泵驱动
电动机、第二传动变速飞轮储能机构和第二飞轮小发电机，所述第二给水泵驱动电动机、第二传动变速飞轮储能机构和第二飞轮小发电机依次连接，所述第二飞轮储能发电装置与第二给水泵驱动电动机通过传动装置连接，所述第二给水泵驱动电动机还与第二给水泵同轴传动连接。
[0015] 较佳的，所述第二飞轮储能发电装置中的第二传动变速飞轮储能机构能够将第二给水泵驱动电动机的转动机械能在第二传动变速飞轮储能机构中的飞轮储能机构中进行储存。
[0016] 较佳的，所述第二传动变速飞轮储能机构连接第二飞轮小发电机，将存储在第二传动变速飞轮储能机构中的飞轮储能机构内的能量转化为电能，所述第二飞轮小发电机也与电网连接。
[0017] 较佳的，所述储能调峰调频系统包括第三飞轮储能发电装置，所述第三飞轮储能发电装置包括第三飞轮储能机构、变速传动装置和第三飞轮小发电机，所述第三飞轮储能机构还连接汽轮机
传动轴和第三飞轮小发电机，将汽轮机的转动机械能通过变速传动装置在第三飞轮储能机构内进行储存，还能够通过第三飞轮小发电机将储存在第三飞轮储能机构中的飞轮
动能转化为电能，所述第三飞轮小发电机也与电网连接。
[0018] 较佳的，所述飞轮储能装置包括第四飞轮储能发电装置，所述第四飞轮储能发电装置包括高速飞轮、磁
轴承系统、永磁电动/发电机、能量转换控制系统以及附加设备。
[0019] 本实用新型的有益效果是：(1)能够避免电厂集控AGC控制系统因为调峰调频而频繁控制汽机调节汽门动作或锅炉的快速增减负荷，从而给锅炉、汽机带来的安全隐患和寿命降低问题；(2)电网通过电厂集控调峰调频模块直接调用厂内的飞轮储能装置(4)，可以做到快速负荷响应；(3)飞轮储能比起其他辅助调峰调频设施例如大型蓄热水罐或大型
电解制氢槽，具有占地小、增减负荷灵活和负荷响应速度快的特点。
附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本实用新型
实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
[0021] 图1为本实用新型第一实施例提供的一种储能调峰调频系统结构示意图；
[0022] 图2为本实用新型中火力发电系统结构示意图；
[0023] 图3为本实用新型第二实施例提供的一种储能调峰调频系统结构示意图；
[0024] 图4为本实用新型第三实施例提供的一种储能调峰调频系统结构示意图；
[0025] 图5为本实用新型第四实施例提供的一种储能调峰调频系统结构示意图；
[0026] 图6为本实用新型第五实施例提供的一种储能调峰调频系统结构示意图。
[0027] 附图标记说明
[0028] 为进一步清楚的说明本实用新型的结构和各部件之间的连接关系，给出了以下附图标记，并加以说明。
[0029] 电网调度中心1；控制模块2；火力发电系统3；汽轮机31；发电机32；锅炉33；除氧器34；凝汽器35；第一给水泵36；第二给水泵37；飞轮储能装置4；第一飞轮储能发电装置41；第一小汽机 411；第一传动变速飞轮储能机构412；第一飞轮小发电机413；第二飞轮储能发电装置42；第二给水泵
驱动电机421；第二传动变速飞轮储能机构422；第二飞轮小发电机423；
第三飞轮储能发电装置43；第三飞轮储能机构431；变速传动装置432；第四飞轮储能发电装置 44；电网5。
[0030] 通过上述附图标记说明，结合本实用新型的实施例，可以更加清楚的理解和说明本实用新型的技术方案。
具体实施方式
[0031] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附
权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0032] 在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0033] 应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
[0034] 以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。
[0035] 一种储能调峰调频系统，如图1所示，包括电网调度中心1、控制模块2、火力发电系统3、飞轮储能装置4和电网5，所述控制模块2，与电网调度中心1通信连接；所述控制模块2还与飞轮储能装置4连接，所述飞轮储能装置4设置在火力发电系统 3上，所述火力发电系统3与电网5连接，用于将产生的电力输向电网5。
[0036] 控制模块2从电网调度中心1获得电厂调峰调频指令，利用控制模块2控制电厂内的飞轮储能装置4，响应电网调峰调频的需求。
[0037] 所述飞轮储能装置4接受所述控制模块2的控制指令，通过飞轮储能装置4的充放能或充放电，实现增加或减小电厂的发电量，从而实现对电网的调峰调频。
[0038] 具体的，如图2所示，所述火力发电系统3包括汽轮机31、发电机32、锅炉33、除氧器34、凝汽器35和第一给水泵36，所述汽轮机31一方面与发电机32，所述发电机32与电网5连接；所述汽轮机31另一方面还分别与除氧器34和凝汽器35，所述凝汽器35与除氧器34连接，所述除氧器34输出端与第一给水泵36连接，所述第一给水泵36与锅炉33连接，所述锅炉 33与汽轮机31的蒸汽输出端连接。所述火力发电系统3的工作流程为：锅炉33将水加热，生成蒸汽，输入到汽轮机31中，驱动汽轮机31运转，汽轮机31驱动发电机32工作，发电机32产生的电能输入到电网5中；汽轮机31中残存的蒸汽经过凝汽器 35冷凝为水，输入到除氧器34中，汽轮机31中由于蒸汽放热产生的水也输入到除氧器34中，除氧器34将流入的水进行除氧，将除氧后的水经过第一给水泵36排入到锅炉33中再次加热成为蒸汽，实现水蒸气的循环使用。
[0039] 具体的，如图3所示，所述飞轮储能装置4包括第一飞轮储能发电装置41，所述第一飞轮储能发电装置41设置在第一给水泵36的入口处，所述第一飞轮储能发电装置41包括第一小汽机 411、第一传动变速飞轮储能机构412和第一飞轮小发电机413，所述第一小汽机411、第一传动变速飞轮储能机构412和第一飞轮小发电机413依次连接，所述第一飞轮储能发电装置41与驱动第一给水泵36的第一小汽轮机411同轴连接，所述第一小汽机411还与第一给水泵36同轴传动连接。所述第一小汽机411 还与第一给水泵36的入口连接，其中，所述第一传动变速飞轮储能机构412为带
离合器的传动变速机构，由于水流被第一给水泵36排入锅炉33的过程中会产生水流动能，第一小汽机411被水流动能驱动运转，第一小汽机411转动的机械能保存在第一传动变速飞轮储能机构412中用于储能的飞轮储能机构中。因为给水泵分小汽机驱动和电动机驱动两种，一般大型火电厂都同时设置这两种驱动方式的两台给水泵，飞轮储能系统分别对应小汽机或电动机驱动的给水泵，所以第一给水泵36切换为电动给水泵本身会增加电厂用电消耗，从而实现调峰调频的电厂减小发电量的响应。
[0040] 具体的，所述第一传动变速飞轮储能机构412中用于储能的飞轮储能机构能够将自身存储的能量通过第一传动变速飞轮储能机构412，转化为第一给水泵36转动的机械能，从而实现将第一传动变速飞轮储能机构412中用于储能的飞轮储能机构中存储的能量转化为电能，增加电厂发电量的目的。所述飞轮储能机构驱动通过传动变速机构带动第一给水泵转动为现有技术，此处不再赘述。
[0041] 进一步的，所述第一传动变速飞轮储能机构412中用于储能的飞轮储能机构连接第一飞轮小发电机413，所述第一飞轮小发电机413也与电网5连接，这样，通过第一传动变速飞轮储能机构412中用于储能的飞轮储能机构拖动的第一飞轮小发电机413 就能够将第一传动变速飞轮储能机构412中用于储能的飞轮储能机构中存储的能量转化为电能，实现增加电厂发电量的目的。所述飞轮储能机构驱动
交流发电机发电为现有技术，此处不再赘述。
[0042] 具体的，如图4所示，所述火力发电系统3还包括第二给水泵37，所述第二给水泵37出口端与锅炉33连接，入口端与凝汽器35的出口端连接，所述飞轮储能装置4包括第二飞轮储能发电装置42，所述第二飞轮储能发电装置42设置在第二给水泵 37的入口处，所述第二飞轮储能发电装置42包括第二给水泵驱动电机421、第二传动变速飞轮储能机构422和第二飞轮小发电机423，所述第二给水泵驱动电机421、第二传动变速飞轮储能机构422和第二飞轮小发电机423依次连接，所述第二给水泵驱动电机421还与第二给水泵37的入口连接，所述第二飞轮储能发电装置42与第二给水泵驱动电动机421通过传动装置连接，所述第二给水泵驱动电动机421还与第二给水泵37同轴传动连接。其中，所述第二传动变速飞轮储能机构422为带离合器的传动变速机构，由于水流被第二给水泵37排入锅炉33的过程中会产生水流动能，第二给水泵驱动电机421被水流动能驱动运转，第二给水泵驱动电机421转动的机械能能够经过第二传动变速飞轮储能机构422传递给第二传动变速飞轮储能机构422中用于储能的飞轮储能机构。给水泵切换为汽动给水泵增加小汽机抽汽量，从而实现调峰调频的电厂减小发电量响应，此时小汽机驱动的蒸汽来自与
发电机组汽轮机的抽汽，汽轮机抽汽量增加，减少了进入汽轮机驱动发电的蒸汽量，可以实现火电机组发电量减少的效果。
[0043] 所述第二飞轮储能发电装置42中的第二传动变速飞轮储能机构422中用于储能的飞轮储能机构将自身存储的能量通过第二传动变速飞轮储能机构422，转化为带动第二给水泵37转动的机械能，此时第二给水泵由第二飞轮小发电机423的转动机械能驱动，从而减小电动给水泵耗电或汽动给水泵的小汽机抽汽量，从而实现调峰调频的电厂增加发电量的响应；
[0044] 进一步的，所述第二传动变速飞轮储能机构422中用于储能的飞轮储能机构连接第二飞轮小发电机423，所述第二飞轮小发电机423也与电网5连接，这样，通过第二传动变速飞轮储能机构422中用于储能的飞轮储能机构拖动的第二飞轮小发电机423 就能够将第二传动变速飞轮储能机构422中用于储能的飞轮储能机构中存储的能量转化为电能，实现增加电厂发电量的目的。
[0045] 具体的，如图5所示，所述储能调峰调频系统包括第三飞轮储能发电装置43，所述第三飞轮储能发电装置43包括第三飞轮储能机构431、变速传动装置432和第三飞轮小发电机，第三飞轮储能机构431能够通过变速传动装置432连接汽轮机传动轴和第三飞轮小发电机，所述第三飞轮小发电机也与电网5连接，所述变速传动装置432能够将汽轮机31转动产生的机械能传递给第三飞轮储能机构431进行存储，从而减小汽轮机31的低压缸
转子传递给发电机转子的机械能，进而响应电网调峰调频的机组减负荷指令；反之，第三飞轮储能机构431能够将自身存储的能量传递给汽轮机31大轴，辅助汽轮机31大轴的转动，实现响应电网调峰调频的机组增负荷指令。第三飞轮储能机构431还能够通过第三飞轮小发电机将储存在第三飞轮储能机构431中的飞轮动能转化为电能，所述第三飞轮小发电机也与电网5连接。
[0046] 具体的，如图6所示，所述飞轮储能装置4包括第四飞轮储能发电装置44，所述第四飞轮储能发电装置44包括高速飞轮、
磁轴承系统、永磁电动/发电机、能量转换控制系统以及附加设备。
[0047] 本实用新型中的储能调峰调频系统，可以具有前述第一飞轮储能发电装置41、第二飞轮储能发电装置42、第三飞轮储能发电装置43和第四飞轮储能发电装置44中任一一个，或者具有其任意的组合。
[0048] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
