一种新型高压液体余压发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种高压液体余压发电系统，该发电系统包括依次相连的液力透平、发电机、滤波器Ⅰ、变流器、滤波器Ⅱ和电量感应器，所述液力透平的液体入口端连通高压液体管道的出口端；所述液力透平的液体出口端连通低压液体管道的入口端；所述液力透平、发电机、滤波器Ⅰ、变流器、滤波器Ⅱ和电量感应器的工作过程受自动控制器控制。高压液体蕴含了巨大的压力能，本实用新型根据高压液体管网的实际情况，设计了一种新颖可靠、性价比高的新型高压液体余压发电系统，彻底解决了液体流量、压力差大幅波动情况下稳定发电的难题。
【专利说明】一种新型高压液体余压发电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于发电领域，具体涉及一种新型高压液体余压发电系统。
【背景技术】
[0002]高压液体余压能发电的基本原理是利用液体压力差，由液力透平泵驱动发电机产生电能，同时高压液体被减压为低压液体，也就是利用液体的位能转为液力透平泵的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电能。
[0003]其发电功率计算为:
[0004]P = QX ΔΡΧ Ii1X n2X ns/3600(Kw)
[0005]其中:P-功率，Kw ；
[0006]Q-流量；m3/h
[0007]ΔΡ——液体阀前阀后压力差；KPa
[0008]Il1——液力透平效率
[0009]n2——发电机效率
[0010]n3——变配电效率
[0011]以液力透平发电系统代替传统的调压阀系统来回收高压液体的余压能，利用液力透平把余压能转化为机械能，进而驱动防爆型永磁同步发电机发电，其产生的电能采用最新的分布式发电并网技术，发电供自身生产、生活使用，余电上网。
[0012]现阶段利用高压液体余压发电受流量、末端余压的波动影响，在上述工艺条件发生大幅波动的情况下，确保发电的电压、频率、相位等参数的稳定且符合电网并网要求，并且在设备国产化降低了成本提高了性价比的情况下才具有实际的可行性。
实用新型内容
[0013]本实用新型的目的在于提供一种新型高压液体余压发电系统。
[0014]本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现:
[0015]一种高压液体余压发电系统，其在于该发电系统包括依次相连的液力透平、发电机、滤波器1、变流器、滤波器II和电量感应器，所述液力透平的液体入口端连通高压液体管道的出口端；所述液力透平的液体出口端连通低压液体管道的入口端；所述液力透平、发电机、滤波器1、变流器、滤波器II和电量感应器的工作过程受自动控制器控制。
[0016]所述的自动控制器为PLC、DCS或ARM，或者DCS与PLC、DCS与ARM的组合。
[0017]采用上述高压液体余压发电方法:该高压液体经液力透平降压并输出机械功，降压后的液体进入低压液体管道，液力透平输出的机械功带动发电机发电，发电机发出的电能经滤波器I滤掉高次谐波后进入变流器；在变流器内，电压与频率均不稳定的电能先被转换成直流电，随后直流电再次被转换成电压、频率和相位均与电网完全同步的交流电?’交流电经滤波器II 二次滤波后，通过电量感应器采集发电量，然后进入电量匹配单元与电网和自用电负载进行自动匹配。
[0018]本实用新型的有益效果:
[0019]本实用新型开发出一套适合中国国情，性价比高的新型高压液体余压发电系统，该系统不仅解决了目前长期阻碍高压液体余压发电发展的工艺难题，还大幅降低了设备造价，使得高压液体余压发电的推广成为可能。该实用新型彻底解决了液体流量、压力大幅波动情况下稳定发电的难题，能够做到发电大幅波动时，网电实时调整，负载平稳；当不发电时，负载用电全部来自网电；当发电时，负载用电来自发电和网电，负载发生变化，网电实时自动调整；发电自用多余电量可以并网。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为高压液体余压发电系统的结构图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示的一种新型高压液体余压发电系统，该发电系统包括依次相连的液力透平1、发电机2、滤波器I 3、变流器4、滤波器II 5和电量感应器6，所述液力透平I的液体入口端连通高压液体管道7的出口端；所述液力透平I的液体出口端连通低压液体管道8的入口端；所述液力透平1、发电机2、滤波器I 3、变流器4、滤波器II 5和电量感应器6的工作过程受自动控制器9控制。
[0022]所述的自动控制器9为PLC、DCS或ARM，或者DCS与PLC、DCS与ARM的组合。本实用新型为DCS与PLC的组合。
[0023]采用上述系统进行高压液体余压发电的过程为:高压液体经液力透平I降压并输出功，降压后的液体进入低压液体管道8 ;液力透平输出的机械功带动发电机2发电，发电机2发出的电能经滤波器I 3滤掉高次谐波后进入变流器4 ;在变流器4内，电压与频率均不稳定的电能先被转换成直流电，随后直流电再次被转换成电压、频率和相位均与电网完全同步的交流电；交流电经滤波器II 5 二次滤波后，通过电量感应器6采集发电量，然后进入电量匹配单元与电网和自用电负载进行自动匹配。能够做到发电大幅波动时，网电实时调整，负载平稳；当不发电时，负载用电全部来自网电；当发电时，负载用电来自发电和网电，负载发生变化，网电实时自动调整；发电自用多余电量可以并网。
[0024]采用本实用新型高压液体余压发电系统发电的经济效益分析:某高压液体输送管网目前采用进站减压阀系统进行降压，管网余压能没有回收利用，因此损失了大量的余压能，根据输送数据进行统计:
[0025]原油平均流量为1500m3/h，油温10°C，节流阀前压力为8MPa，阀后压力为0.1MPa ；
[0026]成品油平均流量为1200m3/h，油温10°C，节流阀前压力为5MPa，阀后压力为
0.23MPa。
[0027]以工艺条件计算依据，我们按年工作时间7500小时分别计算了原油、成品油余压能发电的经济性。
[0028]理论上液力透平发电做功与流体压力能之间的关系如下:
[0029]P = QX ΔΡΧ H1X n2X n s/3600 (Kw)
[0030]其中:Ρ-发电功率，Kw ；
[0031 ] Q——油品流量，m3/h
[0032]ΔΡ——油品节流阀阀前阀后压力差，KPa
[0033]η !——液力透平效率取0.8
[0034]η 2——发电机效率取0.94
[0035]η 3——变配电效率取0.98
[0036]代入上式后可得原油，成品油余压能发电结果如下表:
[0037]表I采用本实用新型系统进行成品油余压能发电结果
[0038]
I发电功率(Kw) I年发电量(万Kw/h) I年发电收益(万
MS 242618191110
成品油~Τ?72879536
合计 359826981646
[0039]上网电价按国家发改委《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》的规定，入网电价按0.61元/KWh计价。
[0040]采用本实用新型高压液体余压发电系统发电的环境效益分析:
[0041 ] 表2折标系数和排碳系数表
[0042]
丨折标准煤系数_排碳系数
种类—符号数值单位符号数值单位煤__el__I__tce/tcel__Cl__0.7106__t-c/tce
电 e2 0.399 tce/MWh C2 0.2268 t-c/MWh
油__e3__1.429__tce/toe2__C3__0.8809__t-c/toe
天然气 e4 0.00133 tce/m3 C4 0.0005908 t-c/m3 其他__e5__I__tce/tce__CS__0.7106__t-c/tce
[0043]注:I) tee—吨标准煤；2) toe—吨标准油；3) t_c—吨碳。
[0044]根据上表计算
[0045]余压发电量可折标准煤=26980MWh/aX0.399 = 10765吨/年；
[0046]相当于年碳减排(吨碳)=26980MWh/aX0.2268 = 6119吨/年。
[0047]结论:高压液体的压力越高，焓值也越高，如果压力差越大，可利用的压力能就越大，简单调压过程会造成巨大能源浪费。高压液体余压发电装置能有效地回收高压液体的压力能。
[0048]本实用新型充分利用高压液体的压力差发电，几乎无需消耗其他能源，运行费用低。对于液体流量及压力差的变化，采用变流控制技术将发电机所发的电压与频率均不稳定的交流电转换成直流电，再将直流电转换成电压，频率与相位均与电网同步的交流电，消除了由于流量及压力差的大幅度变化对发电装置发电效率、运行稳定性及并网控制的影响。
【权利要求】
1.一种高压液体余压发电系统，其特征在于该发电系统包括依次相连的液力透平、发电机、滤波器1、变流器、滤波器II和电量感应器，所述液力透平的液体入口端连通高压液体管道的出口端；所述液力透平的液体出口端连通低压液体管道的入口端；所述液力透平、发电机、滤波器1、变流器、滤波器II和电量感应器的工作过程受自动控制器控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的自动控制器为PLC、DCS或ARM，或者DCS与PLC、DCS与ARM的组合。
【文档编号】F03B13/00GK204003247SQ201420447159
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】赵新, 韩穗奇 申请人:南京天膜科技股份有限公司