电网黑启动系统的制作方法

1.本技术涉及电网黑启动技术领域，尤其涉及一种电网黑启动系统。


背景技术：

2.电网黑启动是指电力系统因故障停运或瓦解后,通过系统内具备自启动能力的机组或外部输入的电力,启动系统内无自启动能力的机组,逐步使系统恢复正常运行的过程。在电网发生大面积停电情况下，要求能够快速恢复电源，如果不能够在短时间之内恢复供电，将使国民经济遭受巨大损失。如何在系统大面积停电之后安全并快速地完成系统重建，一直以来都是电力工业亟待解决的关键问题。
3.电网黑启动系统中有采用空气储罐作为空气来源供给空气发动机进行发电，然而，空气储罐有液体空气储罐和压缩空气储罐，现有的电网黑启动系统要么只适用于液体空气储罐，要么只适用于压缩空气储罐，这无疑电网给启动系统的使用受到了限制。


技术实现要素：

4.本技术提供一种电网黑启动系统，以兼容使用液体空气储罐和压缩空气储罐。
5.一种电网黑启动系统，包括空气发电机，还包括：
6.第一阀门，用于择一地连接液态空气储罐或压缩空气储罐；
7.第一三通阀，所述第一三通阀的进口与所述第一阀门连接；
8.第二三通阀，深冷泵，压力调节阀；
9.所述深冷泵及所述压力调节阀的一端分别与所述第一三通阀的两个出口连接，另一端分别与所述第二三通阀的两个进口连接；
10.第三三通阀，所述第三三通阀的进口与第二三通阀的出口连接；
11.液态空气处理单元，与所述第三三通阀的其中一个出口连接；
12.第二阀门，与所述液态空气处理单元连接；
13.空气发动机，用于发电以供电给电网中的用户；
14.加热器，与所述第三三通阀的另一个出口及所述液态空气处理单元连接，用于加热空气以供所述空气发动机发电，其中，所述第三三通阀的两个出口择一地与所述加热器或所述液态空气处理单元连通；
15.备用电池供电单元，与所述第一阀门、所述深冷泵、所述压力调节阀、所述第三三通阀、所述第二阀门连接，用于在第一阀门与液态空气储罐连接时放电控制所述第一阀门、所述深冷泵、所述第二阀门开启及所述压力调节阀关闭，且控制第三三通阀与液态空气处理单元连通，及用于在第一阀门在与压缩空气储罐连接时放电控制所述第一阀门、所述压力调节阀开启及所述深冷泵、所述第二阀门关闭，且控制第三三通阀与加热器连通。
16.在一实施方式中，所述备用电池供电单元包括若干电池及与电池连接的第一开关，所述第一开关与所述第一阀门、所述深冷泵、所述压力调节阀、所述第三三通阀、所述第二阀门连接，用于控制所述第一阀门、所述深冷泵、所述压力调节阀、所述第三三通阀、所述
33.第一三通阀
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ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ536.第二三通阀
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ637.第三三通阀
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ738.液态空气处理单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ839.热电发电机
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81
40.常温换热器
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82
41.冷能存储单元
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83
42.第二阀门
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10
44.空气发动机
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11
45.备用电池供电单元
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12
46.电池
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121
47.第一开关
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122
48.用户
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13
49.第四三通阀
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14
50.第三阀门
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15
51.第二开关
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16
52.分布式发电单元
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17
53.第三开关
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18
54.第四开关
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19
55.太阳能收集储能单元
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20
56.太阳能集热器
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201
57.热能存储单元
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202
58.第四阀门
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21
59.第五阀门
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60.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
61.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
62.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产
品或设备固有的其它步骤或模块。
63.请参阅图1，本技术提供一种电网黑启动系统100，用于在电力系统因故障停运或瓦解后为电网供电，恢复电网的运行。
64.电网黑启动系统100包括用于与空气储罐1连接的第一阀门2、第一三通阀3、深冷泵4、压力调节阀5、第二三通阀6、第三三通阀7、液态空气处理单元8、第二阀门9、加热器10、空气发动机11、备用电池供电单元12。
65.空气储罐1可为液态空气储罐或压缩空气储罐。液态空气储罐存储液态空气。压缩空气储罐存储压缩空气。第一阀门2用于择一地连接液态空气储罐或压缩空气储罐。
66.第一三通阀3的进口与第一阀门2连接。深冷泵4及压力调节阀5的一端分别与第一三通阀3的两个出口连接，另一端分别与第二三通阀6的两个进口连接。
67.第三三通阀7的进口与第二三通阀6的出口连接。液态空气处理单元8与第三三通阀7的其中一个出口连接。第二阀门9与液态空气处理单元8连接。空气发动机11用于发电以供电给电网中的用户13。加热器10与第三三通阀7的另一个出口及液态空气处理单元8连接，用于加热空气以供空气发动机11发电。其中，第三三通阀7的两个出口择一地与加热器10或液态空气处理单元8连通。
68.备用电池供电单元12与第一阀门2、深冷泵4、压力调节阀5、第三三通阀7、第二阀门9连接，用于在第一阀门2与液态空气储罐连接时放电控制第一阀门2、深冷泵4、第二阀门9开启及压力调节阀5关闭，且控制第三三通阀7与液态空气处理单元8连通，及用于在第一阀门2在与压缩空气储罐连接时放电控制第一阀门2、压力调节阀5开启及深冷泵4、第二阀门9关闭，且控制第三三通阀7与加热器10连通。在一实施方式中，备用电池供电单元12包括若干电池121及与电池121连接的第一开关122，第一开关122与第一阀门2、深冷泵4、压力调节阀5、第三三通阀7、第二阀门9连接，控制第一阀门2、深冷泵4、压力调节阀5、第三三通阀7、第二阀门9的状态，实现第一三通阀33通过压力调节阀5或深冷泵4连通第二三通阀6，及第三三通阀7与加热器10或液态空气处理单元8之间的连通。可以理解，第一开关122的数量也可为多个，多个第一开关122分别与第一阀门2、深冷泵4、压力调节阀5、第三三通阀7、第二阀门9连接，分别控制第一阀门2、深冷泵4、压力调节阀5、第三三通阀7、第二阀门9的状态。其中，第一阀门2及第二阀门9可为两通电磁阀，第一三通阀3、第二三通阀6、第三三通阀7可为三通电磁阀。
69.如上述电网黑启动系统100，在电网黑启动且与第一阀门2连接的为液态空气储罐时，通过操作第一开关122使备用电池供电单元12放电控制第一阀门2、深冷泵4、第二阀门9开启及压力调节阀5关闭，且控制第三三通阀7与液态空气处理单元8连通，使深冷泵4及液态空气处理单元8对液体空气储罐中的液态空气进行处理后进入加热器10，加热器10对空气进行加热后进入空气发动机11进行发电，以供电网中的用户13使用。在电网黑启动且与第一阀门2连接的为压缩空气储罐时，通过操作第一开关122使备用电池供电单元12放电控制第一阀门2、压力调节阀5开启及深冷泵4、第二阀门9关闭，且控制第三三通阀7与加热器10连通，使压力调节阀5对压缩空气储罐中的液态空气进行压力调节处理后进入加热器10，加热器10对空气进行加热后进入空气发动机11进行发电，以供电网中的用户13使用。如此，无论是使用液态空气储罐还是压缩空气储罐，上述电网黑启动系统100都可完成电网黑启动。
70.电网黑启动系统100还包括第四三通阀14。第四三通阀14的两个进口分别与第三三通阀7的一出口及液态空气处理单元8连接，第四三通阀14的出口与加热器10连接。如此，通过第四三通阀实现加热器10与第三三通阀7及液态空气处理单元8。
71.液态空气处理单元8包括热电发电机81、常温换热器82及冷能存储单元83。热电发电机与第三三通阀7的一出口、常温换热器82、电网及第二阀门9连接。常温换热器82还与第四三通阀14的一进口及冷能存储单元83连接。备用电池供电单元12放电给第二阀门9使热电发电机81工作，来自液态空气储罐的液态空气经深冷泵4后形成带压液态空气进入热电发电机81中释放冷能实现温差发电供电给电网中的用户13使用，从热电发电机81中流出的空气温度仍然较低，低温空气进入常温换热器82释放剩余的冷量，而后带压常温空气通过第四三通阀14进入加热器10中加热后，进入空气发动机11中膨胀发电以供电给电网中的用户13。
72.电网黑启动系统100还包括第三阀门15，第三阀门15连接于冷能存储单元83与电网之间，备用电池供电单元12还与第三阀门15连接，用于控制冷能存储单元83是否提供冷能至电网中的用户13。如此，可将冷能存储并在需要时将冷能提供给用户13使用，如在夏季为用户13进行室内制冷。
73.电网黑启动系统100还包括第二开关16，第二开关16设置于热电发电机81与电网之间，还设置于空气发动机11与电网之间。如此，通过第二开关16控制是否将空气发动机11及热电发电机81发电的电能提供给电网。
74.电网黑启动系统100还包括分布式发电单元17及第三开关18，分布式发电单元17与空气发动机11、热电发电机81及电网连接。第三开关18设置于热电发电机81与分布式发电单元17之间，还设置于空气发动机11与分布式发电单元17之间。如此，通过第三开关18控制是否将空气发动机11及热电发电机81发电的电能提供给分布式发电单元17。由于分布式发电单元17进行发电提供电能至电网，在电网黑启动时，可提高供电效率。
75.电网黑启动系统100还包括第四开关19，第四开关19设置于第三开关18与分布式发电单元17之间，第四开关19用于在电网处于正常运行且为用电高峰时，控制分布式发电单元17是否供电给第一阀门2、深冷泵4、压力调节阀5、第三三通阀7、第二阀门9、第三阀门15。如此，电网处于非黑启动时，通过分布式发电单元17供电而非备用电池供电单元12供电，可延长备用电池供电单元12的使用时间。
76.电网黑启动系统100还包括太阳能收集储能单元20，用于收集并存储太阳能。第二阀门9还连接于太阳能收集储能单元20与热电发电机81之间。电网黑启动系统100还包括第四阀门21。第四阀门21连接于太阳能收集储能单元20与加热器10之间。备用电池供电单元12不仅与第二阀门9连接，还与第四阀门21连接，用于控制太阳能收集储能单元20是否提供热能至热电发电机81及(或)加热器10。如此，在太阳能收集储能单元20收集热能提供给热电发电机81及(或)加热器10，可提高热电发电机81及(或)空气发动机11的发电量。
77.在一实施方式中，太阳能收集储能单元20包括太阳能集热器201及连接于太阳能集热器201与第二阀门9、第四阀门21之间的热能存储单元202。太阳能集热器201用于收集太阳能并存储太阳能于热能存储单元202，热能存储单元202用于将存储的太阳能提供给热电发电机81、加热器10。太阳能集热器201连接于电网中的用户13，热能存储单元202通过第五阀门22连接于电网中的用户13，均用于给用户13提供热能。备用电池供电单元12还与第
五阀门22连接，用于控制热能存储单元202是否提供热能至用户13。
78.在电网正常运行时段，太阳能集热器201可收集热量供给用户13，并将热量储存在热能存储单元202，热能存储单元202中的热量可通过第二阀门9为热电发电机81提供高温热源，也可通过第四阀门21为加热器10提供热量用于加热空气，以提高空气膨胀的发电量。
79.请参阅图2，在电网发生大面积停电后，即需要电网黑启动时，在第一阀门2与液态空气储罐连接时，上述电网黑启动系统100运行中的部件不包括图1中的压力调节阀5。使用液态空气储罐作为空气发电来源时，第一开关122、第二开关16、第三开关18及第四开关19闭合，备用电池供电单元12供电给第一阀门2、第二阀门9、第三阀门15、第四阀门21、第五阀门22和深冷泵4，此种状态下，第三三通阀7与热电发电机81连通，而不与第四三通阀14连通。液态空气从液态空气储罐中流出，通过第一阀门2和第一三通阀3后进入深冷泵4加压，经过第二三通阀6与第三三通阀7后，带压液态空气进入热电发电机81中释放冷能实现温差发电，从热电发电机81中流出的空气温度仍然较低，低温空气进入常温换热器82释放剩余的冷量，并将其储存在冷能存储单元83中，在有需求时供给用户13，而后带压常温空气通过第四三通阀14进入加热器10中加热后，进入空气发动机11中膨胀发电。由热电发电机81和空气发动机11所产生的电能可通过第三开关18、第四开关19供给分布式发电单元17，同时通过第二开关16供给用户13。
80.当电网正常运行且处在用电高峰时，第三开关18、第四开关19闭合，分布式发电单元17的一部分电力通过第四开关19控制第一阀门2、所述深冷泵4、所述第二阀门9开启及所述压力调节阀5关闭，且控制第三三通阀7与液态空气处理单元8连通使热电发电机81及空气发动机11发电以供高峰供电。
81.请参阅图3，在电网发生大面积停电后，即需要电网黑启动时，在第一阀门2与压缩空气储罐连接时，上述电网黑启动系统100运行中的部件不包括图1中的深冷泵4和液态空气处理单元8。使用压缩空气储罐作为空气发电来源时，第一开关122、第二开关16、第三开关18、第四开关19闭合，备用电池供电单元12供电给第一阀门2、压力调节阀5、第四阀门21和第五阀门22，此种状态下，第三三通阀7与第四三通阀14连通，而不与热电发电机81连通。压缩空气从压缩空气储罐中流出，通过第一阀门2和第一三通阀3后进入压力调节阀5调节压力，经过第二三通阀6、第三三通阀7和第四三通阀14后，带压空气进入加热器10中加热，随后进入空气发动机11中膨胀发电，且空气发动机11所产生的电力可通过第三开关18、第四开关19供给分布式发电单元17，同时通过第二开关16供给用户13。
82.当电网正常运行且处在用电高峰时，第三开关18、第四开关19闭合，分布式发电单元17的一部分电力通过第四开关19控制第一阀门2、压力调节阀5开启及深冷泵4、第二阀门9关闭，且控制第三三通阀7与加热器10连通使空气发动机11发电以供高峰供电。
83.上述电网黑启动系统100通过控制第一阀门2、深冷泵4、压力调节阀5、第三三通阀7、第二阀门9的状态，无论第一阀门2是连接液态空气储罐还是压缩空气储罐都可实现电网黑启动，是一种兼容使用液体空气储罐和压缩空气储罐的电网黑启动系统100。
84.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。