1.本实用新型涉及一种透平/电力双驱动与储能一体化系统；适用于燃煤电厂储能。属于电厂设备技术领域。
背景技术：2.目前，风机、水泵等大型机械设备是电厂的常用设备，其驱动方式一般有两种，一是电动机驱动，二是蒸汽透平驱动。
3.采用电动机驱动，具体有简单方便、启动迅速等特点，但存在电机启动电流对供电系统有冲击、运行费用较高及机械设备不能调速、低负荷运行设备的内效率较低等问题。
4.蒸汽透平，是指采用流体工质(气、汽、液体等)驱动的旋转机械的统称。采用蒸汽透平驱动，可以利用工艺生产中的多余蒸汽、不需要进行热
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电转换直接利用蒸汽的热量做功，具有蒸汽驱动力矩和功率大、可变速运行及使机械设备处于最佳运行工况等特点，但存在启动时间长、使用成本高等问题；因为其需要热源、要进行暖缸及疏水等操作和启动时间较长等。
5.现有技术中，大型设备主要采用电动驱动；由于石化、钢铁、电力等行业在生产过程中有大量富余蒸汽，因此也会采用蒸汽透平驱动方式。无论是电动机驱动还是蒸汽透平驱动，都无法兼顾两种方式的优点，也不能避免两种方式的缺点。虽然近年出现了“汽电双驱”专利方案，即采用蒸汽透平驱动和电动机联合驱动方式，在一定程度吸纳了两种驱动方式的优点，但存在如下问题：(1)结构不合理、容易造成限制蒸汽透平驱动进汽量、影响蒸汽透平驱动内效率，“电”虽然是采用发电
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电动双功能电机，但是电机发出的富裕电量只能送至厂用电母线，如果厂用电消纳能力不足，容易造成小汽机限制蒸汽进汽量、影响蒸汽透平驱动内效率。(2)需要增加储汽设备、成本较高，当燃煤电厂启动前，如果没有存储富余蒸汽，即需要启动锅炉向蒸汽透平驱动供汽。
6.另外，大型燃煤电厂近年流行配置大容量蓄电池协助机组调峰调频，但投资较大的蓄电池仅作为调频设备，作用单一且产生的效益有限。
技术实现要素：7.本实用新型的目的，是为了解决现有技术的“汽电双驱”存在结构不合理、容易造成限制蒸汽透平进汽量、影响蒸汽透平内效率及需要增加储汽设备、成本较高等问题，提供一种透平/电力双驱动与储能一体化系统，具有结构简单合理、无需限制蒸汽透平进汽量、蒸汽透平内效率高及无需增加储汽设备、成本较低等实质性特点和技术进步。
8.本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
9.一种透平/电力双驱动与储能一体化系统，其结构特点在于：包括蒸汽透平、包括蒸汽透平、动力机械、发电与电动双用电机、整流器、蓄电池和逆变器，蒸汽透平的进汽端通过透平进汽控制阀连接蒸汽输送管道，蒸汽透平的排汽端连通排汽管道；蒸汽透平的动力输出端连接动力机械的输入端之一，形成蒸汽透平驱动回路；发电与电动双用电机的动力
输出端连接动力机械的输入端之二，形成电力驱动回路；蒸汽透平驱动回路和电力驱动回路形成双驱动结构；发电与电动双用电机供电输入/输出端连接三相交流供电电缆，整流器的输入端通过发电三相交流电缆连接三相交流供电电缆，形成交-直流变换结构；整流器的直流输出端通过直流电电缆连接蓄电池的充电输入端，形成电能储存结构；蓄电池的直流电输出端连接逆变器的输入端，逆变器的输出端通过逆变三相交流电缆连接三相交流供电电缆，形成自供电回路结构；由自供电回路结构、交-直流变换结构和双驱动结构连接构成透平/电力双驱动与储能一体化结构。
10.本实用新型的目的还可以通过采取如下技术方案达到：
11.进一步地，在逆变器的输出端与三相交流供电输入端连接处设置断路器开关，形成由外接交流供电与蓄电池供电的切换结构。
12.进一步地，所述蒸汽透平为采用流体工质做功驱动的旋转机械，包括气、汽或液体驱动的旋转机械。
13.进一步地，动力机械可以由风机或水泵构成。
14.本实用新型具有如下实质性特点和技术进步：
15.1、本实用新型由于包括蒸汽透平、包括蒸汽透平、动力机械、发电与电动双用电机、整流器、蓄电池和逆变器，蒸汽透平的进汽端通过透平进汽控制阀连接蒸汽输送管道，蒸汽透平的排汽端连通排汽管道；蒸汽透平的动力输出端连接动力机械的输入端之一，形成蒸汽透平驱动回路；发电与电动双用电机的动力输出端连接动力机械的输入端之二，形成电力驱动回路；蒸汽透平驱动回路和电力驱动回路形成双驱动结构；发电与电动双用电机供电输入/输出端连接三相交流供电电缆，整流器的输入端通过发电三相交流电缆连接三相交流供电电缆，形成交-直流变换结构；整流器的直流输出端通过直流电电缆连接蓄电池的充电输入端，形成电能储存结构；蓄电池的直流电输出端连接逆变器的输入端，逆变器的输出端通过逆变三相交流电缆连接三相交流供电电缆，形成自供电回路结构；由自供电回路结构、交-直流变换结构和双驱动结构连接构成透平/电力双驱动与储能一体化结构。因此能够解决现有技术的“汽电双驱”存在结构不合理、容易造成限制蒸汽透平进汽量、影响小汽机内效率及需要增加储汽设备、成本较高等问题，具有结构简单合理、无需限制小汽机进汽量、小汽机内效率高及无需增加储汽设备、成本较低等实质性特点和技术进步。
16.2、本实用新型由蒸汽透平、发电与电动双用电机连接动力机械，构成紧凑式双驱动结构，由整流器和蓄电池连接构成储能结构，由蓄电池连接逆变器构成自供电回路，构成自动启动式汽动风机驱动与储能结构；由小汽机驱动风机后剩余能量(热能)，通过发电与电动双用电机转化为电能，作为电厂调峰调频的储备能量；具有电路结构简单、成本低、储能效果好、节约能源、启动快速、效率高和使用及维护方便等特点。
17.3、本发明采用蒸汽透平
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电动双驱动方案，并且为驱动设备配置储能系统，使大型设备同时具备电力消纳和供应能力，兼顾电用户和电源生产两种角色，并且启动时供电方式自成体系，不会对供电网络造成电流冲击等干扰。
附图说明
18.图1是本实用新型具体实施例1的结构示意图。
具体实施方式
19.具体实施例1：
20.参照图1，本具体实施例1包括蒸汽透平1、包括蒸汽透平1、动力机械2、发电与电动双用电机3、整流器4、蓄电池5和逆变器6，蒸汽透平1的进汽端通过透平进汽控制阀1-1连接蒸汽输送管道1-2，蒸汽透平的排汽端连通排汽管道1-3；蒸汽透平1的动力输出端连接动力机械2的输入端之一，形成蒸汽透平驱动回路；发电与电动双用电机3的动力输出端连接动力机械2的输入端之二，形成电力驱动回路；蒸汽透平驱动回路和电力驱动回路形成双驱动结构；发电与电动双用电机3供电输入/输出端连接三相交流供电电缆7-1，整流器4的输入端通过发电三相交流电缆3-1连接三相交流供电电缆7-1，形成交-直流变换结构；整流器4的直流输出端通过直流电电缆4-1连接蓄电池5的充电输入端，形成电能储存结构；蓄电池5的直流电输出端连接逆变器6的输入端，逆变器6的输出端通过逆变三相交流电缆6-1连接三相交流供电电缆7-1，形成自供电回路结构；由自供电回路结构、交-直流变换结构和双驱动结构连接构成透平/电力双驱动与储能一体化结构。
21.本实施例中：
22.在逆变器的输出端与三相交流供电输入端连接处设置断路器开关8，形成由外接交流供电与蓄电池供电的切换结构。所述蒸汽透平1为采用流体工质做功驱动的旋转机械，包括常规技术的气、汽或液体驱动的旋转机械。动力机械2可以由常规技术的风机或水泵构成。发电与电动双用电机3可以采用常规技术的发电机及电动机双重结构的发电及电动双用电机，其功能及对外连接方式为常规技术。所述风机可以采用常规技术的风机，所涉及的水泵可以采用常规技术的水泵。所述整流器4可以采用常规技术的整流器。所述蓄电池5可以采用常规技术的中型或小型蓄电池。所述逆变器6可以采用常规技术的逆变器。
23.下面详细描述本实施例的工作原理：
24.参照图1，本实施例的工作过程包括如下：
25.一、正常充电运行
26.由蒸汽输送管道1-2向蒸汽透平1提供蒸汽，蒸汽推动蒸汽透平1产生动力，通过传动轴驱动动力机械2。蒸汽透平1的透平进汽控制阀1-1可以全开以降低蒸汽节流损失，蒸汽透平1的输出功率由输入的蒸汽量决定。通常输入功率大于动力机械2所需，因此发电与电动双用电机3在蒸汽透平1驱动下向外发电，电量通过发电三相交流电电缆3-1向整流器4输送，变成直流电后，通过直流电电缆4-1把直流电送入蓄电池5储存。
27.二、联合驱动运行
28.当蒸汽量不足，要保证动力机械2出力不变，就需要发电与电动双用电机3作为电动机，与蒸汽透平联合驱动，向动力机械2提供动力。发电与电动双用电机3可以由外部三相交流供电电缆7-1供电，此时断路器开关8应合上以接通外部供电系统；也可以通过蓄电池5供电。当蓄电池5供电时，之前储存的电能通过逆变器6和逆变三相交流电电缆6-1，送至发电与电动双用电机3，驱动发电与电动双用电机3产生动力。
29.三、系统启动
30.如果启动时间要求无限制，可以采用蒸汽透平1启动。但蒸汽透平1需要暖机，通常不能满足启动时间要求，因此可以采用发电与电动双用电机3启动，在启动同时对蒸汽透平1进行暖机。
31.发电与电动双用电机3启动能源可以来自蓄电池5，启动期间断路器开关8断开，供电自成闭路回路，启动电流不影响外部供电系统。
32.四、输入功率限制
33.在蓄电池5储存电量已满，为控制动力机械2出力，可以通过透平进汽控制阀1-1限制驱动系统的出力，维持输入(驱动)与输出的能量平衡。
34.五、蓄电池外供电
35.无论蒸汽透平1、发电与电动双用电机3是否处于工作状态，蓄电池5有较高储电量时，都可以通过逆变器6和逆变三相交流电电缆6-1，输出电量至三相交流供电电缆7-1，为其它设备或用户供电，此时断路器开关8应合上以接通外部供电系统。
36.综上所述，动力机械2(风机或水泵)由蒸汽透平1和发电与电动双用电机3联合驱动，蒸汽透平1的输入能量高于风机输出所需，一部分电能通过厂用电主接线7-1和发电三相交流电电缆3-1送至整流器4，转化为直流电，由直流电缆4-1把直流电能送入蓄电池5。
37.当燃煤机组停机后，开始下一次启动前，可以利用蓄电池5向发电与电动双用电机3供电，驱动风机或水泵启动，不需要设置启动锅炉向风机供汽的系统，节约投资和运行成本(启动锅炉一般用柴油做燃料，运行成本远高于燃煤)。
38.调整蒸汽透平1、风机(或水泵)2、发电与电动双用电机3的联接位置，无论采用同轴驱动或者采用变速机(偶合器、齿轮箱等)传动，不影响系统的功能。
39.蒸汽透平1可以有多种型式(轴流、离心、向心径流、螺杆等)和多种容量，型式和容量不改变工作原理。
40.蒸汽透平1驱动风机后剩余能量(热能)，通过发电与电动双用电机转化为电能，作为电厂调峰调频的储备能量。
41.本实施例可以利用蓄电池的能量，作为风机启动电源，不需要设置启动锅炉提供启动汽源。
42.本实用新型采用蒸汽透平
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电动双驱动方案，并且与燃煤电厂的储能系统(蓄电池)结合，使大型风机同时具备电力消纳和供应能力。
43.具体实施例2：
44.参照图1，本实用新型具体实施例2的特点是：图中设备联接方式为示意，调整蒸汽透平1、动力机械2、发电与电动双用电机3的联接位置，无论采用同轴驱动或者采用变速机(偶合器、齿轮箱等)传动，不影响系统的功能。蒸汽透平1有多种型式(轴流、离心、向心径流、螺杆等)和多种容量，型式和容量不改变工作原理。
45.配套的动力机械2可以为风机或水泵，也可以是其它型式的机械设备，与不同设备的联接，不改变工作原理。
46.其余同具体实施例1。
47.综上所述，本实用新型关键点是：
48.1、本实用新型利用蓄电池与发电与电动双用电机配套，在系统工作的时候可以利用富余的能量向蓄电池充电，在运行中完成储能。
49.2、利用蓄电池的能量，作为设备启动能源，以电驱动以提高启动速度(与蒸汽启动方式相比)。
50.3、启动期间断开与外部电源的关联，可以避免电机启动对外部供电系统产生电流
冲击。
技术特征：1.一种透平/电力双驱动与储能一体化系统，其特征在于：包括蒸汽透平(1)、包括蒸汽透平(1)、动力机械(2)、发电与电动双用电机(3)、整流器(4)、蓄电池(5)和逆变器(6)，蒸汽透平(1)的进汽端通过透平进汽控制阀(1-1)连接蒸汽输送管道(1-2)，蒸汽透平的排汽端连通排汽管道(1-3)；蒸汽透平(1)的动力输出端连接动力机械(2)的输入端之一，形成蒸汽透平驱动回路；发电与电动双用电机(3)的动力输出端连接动力机械(2)的输入端之二，形成电力驱动回路；蒸汽透平驱动回路和电力驱动回路形成双驱动结构；发电与电动双用电机(3)供电输入/输出端连接三相交流供电电缆(7-1)，整流器(4)的输入端通过发电三相交流电缆(3-1)连接三相交流供电电缆(7-1)，形成交-直流变换结构；整流器(4)的直流输出端通过直流电电缆(4-1)连接蓄电池(5)的充电输入端，形成电能储存结构；蓄电池(5)的直流电输出端连接逆变器(6)的输入端，逆变器(6)的输出端通过逆变三相交流电缆(6-1)连接三相交流供电电缆(7-1)，形成自供电回路结构；由自供电回路结构、交-直流变换结构和双驱动结构连接构成透平/电力双驱动与储能一体化结构。2.根据权利要求1所述的一种透平/电力双驱动与储能一体化系统，其特征在于：在逆变器的输出端与三相交流供电输入端连接处设置断路器开关(8)，形成由外接交流供电与蓄电池供电的切换结构。3.根据权利要求1所述的一种透平/电力双驱动与储能一体化系统，其特征在于：所述蒸汽透平(1)为采用流体工质做功驱动的旋转机械，包括气、汽或液体驱动的旋转机械。4.根据权利要求1所述的一种透平/电力双驱动与储能一体化系统，其特征在于：动力机械(2)由风机或水泵构成。
技术总结本实用新型涉及一种透平/电力双驱动与储能一体化系统，其特征在于：包括蒸汽透平、包括蒸汽透平、动力机械、发电与电动双用电机、整流器、蓄电池和逆变器，蒸汽透平的进汽端通过透平进汽控制阀连接蒸汽输送管道，蒸汽透平的排汽端连通排汽管道；蒸汽透平的动力输出端连接动力机械的输入端之一，形成蒸汽透平驱动回路；发电与电动双用电机的动力输出端连接动力机械的输入端之二，形成电力驱动回路；整流器的直流输出端通过直流电电缆连接蓄电池的充电输入端，形成电能储存结构；蓄电池的直流电输出端连接逆变器的输入端，逆变器的输出端通过逆变三相交流电缆连接三相交流供电电缆，形成自供电回路结构；具有结构简单、内效率高及成本较低等特点。成本较低等特点。成本较低等特点。
技术研发人员：霍沛强 樊晓茹 彭艳 吴阿峰 薛榕
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/7/5
