非补燃式压缩空气储能发电机组的APS断点设置方案研究.pdf
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1、20234创新企业增刊75机组自启停控制系统(Automatic Power Plant Start Up And Shutdown,APS)也称一键启停,是电厂控制系统中最高级别的机组级顺序控制系统,是机组自动启动和停运的信息控制中心,是整个机组启停控制的中枢。该系统按规定好的程序发出至各个设备/系统的启动或停运命令,并由分散控制系统的各个子系统及其他控制系统(如ECS电气控制系统、AVR电压自动调节系统等)协调完成相关的工作,以最终实现发电机组在少量人工干预的情况下自动完成整台机组的自动启动或自动停运。目前,国内已有不少成功实施火电机组自启停功能的经验1。压缩空气储能(CAES)是一种新型
2、的高效大容量物理储能技术2。“3060”双碳目标背景下,我国能源转型的任务已经非常明确,即能源结构要进一步调整并向清洁化发展,可再生能源将成为能源主力。新型压缩空气储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、支撑应对气候变化目标实现具有重要意义,可成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。国内大容量压缩空气储能发电项目的开展,对机组控制策略和控制水平提出了更高的要求,研究压缩空气储能发电机组的一键启停方案有着迫切的现实需求。非补燃式压缩空气储能发电APS方案概述非补燃式压缩空气储能作为物理储能的一种方式,摒弃燃料补燃,实现整个过
3、程的无燃烧、无排放,从而发挥良好的社会效益、环境效益和综合经济效益3。压缩过程中,利用低谷电连续压缩空气,储存于地下盐穴中;发电过程中,高压空气推动透平膨胀做功发电。压缩空气储能系统可以在用电低谷时吸纳电网“弃能”,在用电高峰时释放高压空气进行膨胀做功发电,从而改善发电、用电的时空结构,起到削峰填谷的作用。非补燃式压缩空气储能发电系统主要包括压缩子系统、储热子系统、储气子系统和发电子系统,主要设备有压缩机、换热器、储热罐、透平发电机组等。压缩空气储能发电总体工艺系统原理如图1所示。非补燃式压缩空气储能发电机组的APS断点设置方案研究 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 王新超 王海涛 唐
4、炜洁主系统的APS方案根据工艺流程,非补燃式压缩空气储能发电项目的APS设计可分为储能和发电两个独立部分。两部分程序流程互相闭锁。APS储能部分和APS发电部分各分为数个APS断点。APS模式选择后,可选择APS模式下的各断点程序。各断点选中逻辑有互相闭锁的功能,即某各断点选中后,自动复位之前已选中的断点,另若判断某断点已完成,则该断点之前的断点不允许被选中。APS发电断点启动前,需先设置启动方式,分为冷态启动、温态启动、热态启动。APS发电启动方式可选择手动设置及自动选择,自动选择时由透平给出。APS发电启动主画面中,相关运行人员操作按钮为启动方式自动选择、启动方式选择冷态、启动方式选择温态
5、、启动方式选择热态,并自动选择合理的升压率及升负荷率,在保证机组最佳寿命情况下合理的启动4。APS储能断点的设置主要根据压缩机系统的启动顺序要求,对于多级压缩系统,一般是按压力等级顺序启动5,各个辅助系统相应配合。辅助系统的APS方案压缩空气储能发电项目的辅助系统一般主要包括循环水系统、仪用空压机系统及消防水系统、化学水处理系统等。这一部分的内容与传统火电机组内容类似,本文不再赘述。APS断点设计原则压缩空气储能机组APS断点设置需根据新型储能发电机组的特点配置6。在APS储能过程中,若选中的断点程序满足启动条件,则自动执行该断点。某断点在执行中对该断点的执行时间计时,并在APS主画面显示。某
6、断点执行完毕后,自动复位APS储能过程,但需人工或自动选择下一断点后,再置位APS储能过程。退出APS模式自动复位APS储能过程,APS储能过程复位时自动复位已选中的断点程序。76方案创新20234断点程序下的各执行步骤按模块化设计,即断点下的各执行步骤均为APS的子模块。各子模块功能有可能是启动某功能组,也可能是对某些设备直接操作,或对某一控制子组联锁逻辑投入自动执行。APS断点程序下,各步骤的模块化设计增加了APS逻辑的灵活性。各子模块的启动条件可灵活设计,可实现顺序执行的串行逻辑,也可实现分别执行的并行逻辑。断点选择后,可手动选择该断点下的各子模块。断点复位后,自动复位该断点下的各子模块
7、,运行人员也可对选中的子模块手动复位。某断点在执行中,若该断点某子模块已被选中,则当该子模块启动条件满足时自动执行该子模块。APS过程启动时,可手动暂停,暂停后对当前运行的模块闭锁指令发出,但对已到设备或程控的脉冲指令不做限制(即不会自动暂停已触发启动的底层程控)。APS过程暂停后,可手动再次启动,即让运行的模块指令再次发出。在APS断点功能的调试初期,建议对断点程序下各子模块的选择操作时,可一次选择一个子模块,待该子模块完成后,再选择下一个子模块(类似程控逻辑的单步执行操作),可避免由于某子模块的启动条件设计不完备,不该同时执行的子模块同时执行的问题。待APS程序调整完备后,可设计APS自动
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