DE10348522A1

DE10348522A1 - Power plant comprises a common network connection transformer with power generating units and compressor units alternately connected to each other

Info

Publication number: DE10348522A1
Application number: DE10348522A
Authority: DE
Inventors: Karl Wiederhold
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2003-10-18
Filing date: 2003-10-18
Publication date: 2005-05-19

Abstract

Power plant comprises a common network connection transformer (23) with power generating units (12, 18) and compressor units (26) alternately connected to each other. The power plant is divided into a power generation area (I) containing the power generating units, a connection and transformation area (II) containing the network connection transformer, and a compressor area (III) containing the compressor units. Preferred Features: The connection and transformation area is arranged between the power generation area and the compressor area.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Kraftwerkszentrale, welche wenigstens zwei erfindungsgemässe Kraftwerksanlagen umfasst.The The present invention relates to a power plant according to the preamble of claim 1, as well as a power plant central, which at least two inventive Power plants includes.

Stand der TechnikState of technology

Zum Ausgleich des höchst ungleichförmigen Tagesgangs der Leistungsanforderungen an Elektrizitätsnetze werden unter anderem Speicheranlagen verwendet. Eine Bauart von Speicheranlagen nutzt billigen Strom aus Grundlastkraftwerken, der in Zeiten niedriger Nachfrage nicht von anderen Verbrauchern aufgenommen werden kann, dazu, Verdichter anzutreiben und Druckspeicher mit Druckluft zu füllen. Bei Nachfragespitzen wird die Druckluft über Expansionsturbinen entspannt, welche Generatoren antreiben und auf diese Weise Spitzenlaststrom erzeugen.To the Compensation of the highest non-uniform daily routine The power requirements of electricity grids will be among others Storage facilities used. One type of storage uses cheap Electricity from base load power plants, in times of low demand can not be absorbed by other consumers, to drive compressors and pressure accumulator to fill with compressed air. At peak demand the compressed air is over Expansion turbines relax which generators power and on this way generate peak load current.

Derartige Kraftwerke umfassen demnach Leistungserzeugungseinheiten und Kompressoreinheiten. Dabei umfasst eine Leistungserzeugungseinheit wenigstens eine Expansionsturbine und einen von dieser antreibbaren Generator. Optional kann die Leistungserzeugungseinheit auch eine Gasturbogruppe umfassen, welche mit ihren Abgasen primärseitig einen Wärmetauscherapparat durchströmt, welcher sekundärseitig von dem vom Speichervolumen zur Entspannungsturbine strömenden Speicherfluid durchströmt wird, derart, dass das Speicherfluid vorgängig der Entspannung in der Expansionsturbine erwärmt wird.such Power plants therefore comprise power generation units and compressor units. In this case, a power generation unit comprises at least one expansion turbine and one of these drivable generator. Optionally, the power generation unit Also include a gas turbine group, which primary side with their exhaust gases a heat exchanger apparatus flows through which secondary side from the storage fluid flowing from the storage volume to the expansion turbine flows through is such that the storage fluid prior to the relaxation in the Expansion turbine heated becomes.

Sowohl die Leistungserzeugungseinheit als auch die Kompressionseinheit weisen elektrische Maschinen mit Leistungen in der Grössenordnung von einigen 10 bis einigen 100 MW auf, welche mit dem Hochspannungsnetz verbunden werden müssen. Diese Verbindung erfordert entsprechend leistungsstarke Transformatoren, welche kapital- und resourcenintensiv sind.Either the power generation unit as well as the compression unit have electrical machines with powers of the order of some 10 to a few 100 MW, which with the high-voltage network need to be connected. This connection requires correspondingly powerful transformers, which are capital and resource intensive.

Aus US 5,537,822 ist eine gattungsgemässe Kraftwerksanlage bekanntgeworden, bei welcher die Expansionsturbine und die Verdichter eine gemeinsame elektrische Maschine aufweisen, auf welche sie mittels Kupplungen aufschaltbar sind. Dies vereinfacht zwar die elektrische Ausrüstung der Kraftwerksanlage erheblich, verursacht jedoch eine bauliche Verflechtung der Leistungserzeugungseinheit und der Kompressoreinheit. Aus der in US 5,537,822 vorgeschlagenen Anordnung resultiert eine geringe Flexibilität bei der Dimensionierung der Anlage. So erfordert eine Änderung der Verhältnisses von Kompressorleistung zu Stromerzeugungsleistung an sich eine vollständige Neuauslegung der Kraftwerksanlage, und einen erheblichen baulichen Aufwand. Wartungs- oder auch Umbauarbeiten an der Leistungserzeugungseinheit oder an der Kompressoreinheit erfordern im Allgemeinen eine vollständige Ausserbetriebsetzung auch der jeweils anderen Einheit; selbst wenn rein technisch ein Betrieb weiterhin Möglich wäre, ist die vollständige Ausserbetriebsetzung aus Gründen der rein physischen Zugänglichkeit und auch des Arbeitsschutzes bei einer derart stark verflochtenen Anordnung unumgänglich. Ein stufenweiser Ausbau der Kraftwerksanlage ist aufgrund der funktionellen Verflechtung nur sehr aufwändig bis unmöglich zu realisieren; Aus Gründen der Zugänglichkeit und der Platzverhältnisse kann bereits die Planungs- und Bauphase nicht parallel und unabhängig voneinander an unterschiedlichen Komponenten vorangetrieben werden; gleiches gilt für Reparatur- und Wartungsarbeiten daraus resultiert eine geringe Flexibilität bei der Planung und beim Ausbau, ebenso wie lange Bau- und Wartungszeiten, was in einer verminderten Verfügbarkeit und einer verspäteten Rückzahlung von eingesetzem Kapital und technischen Resourcen resultiert.Out US 5,537,822 a generic power plant has become known, in which the expansion turbine and the compressor have a common electric machine to which they are aufschaltbar by means of couplings. Although this simplifies the electrical equipment of the power plant considerably, but causes a structural integration of the power generation unit and the compressor unit. From the in US 5,537,822 proposed arrangement results in a low flexibility in the dimensioning of the system. Thus, a change in the ratio of compressor power to power generation per se requires a complete redesign of the power plant, and a considerable construction effort. Maintenance or conversion work on the power generation unit or on the compressor unit generally requires a complete shutdown of the other unit; even if a purely technical operation would continue to be possible, the complete decommissioning for reasons of purely physical accessibility and also of occupational safety in such a strongly intertwined arrangement is unavoidable. A gradual expansion of the power plant is due to the functional interconnectedness only very complex to impossible to realize; For reasons of accessibility and space, the planning and construction phase can not be advanced in parallel and independently of each other on different components; the same applies to repair and maintenance work resulting in low flexibility in planning and expansion, as well as long construction and maintenance times, resulting in a reduced availability and a late repayment of capital and technical resources.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftwerksanlage der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden vermag. Insbesondere soll die Verfügbarkeit der Luftspeicher-Kraftwerksanlage erhöht werden. Weiterhin soll die Flexibilität der Planung, der Auf- und Ausbauphase, der Wartung und des Betriebs erhöht werden, woraus eine signifikant erhöhte Verfügbarkeit und damit Nutzung aller eingesetzten Resourcen resultiert. Zu einem weiteren Ziel hat sich die Erfindung gesetzt, den Resourceneinsatz zu minimieren, ohne funktionelle Einschränkungen in kauf nehmen zu müssen.Here The invention aims to remedy this. The marked in the claims Invention is based on the object, a power plant of the beginning specify the type mentioned, which the disadvantages of the prior art to avoid. In particular, the availability of the air storage power plant elevated become. Furthermore, the flexibility of planning, the up and down Expansion phase, maintenance and operation are increased, resulting in a significant increased Availability and thus use of all resources used results. To a another goal, the invention has set, the resource use minimize without having to accept functional limitations.

Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe unter Verwendung der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe unter Verwendung der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.According to one The first aspect of the invention achieves this object using the entirety of the features of claim 1 solved. According to a second aspect of the Invention accomplishes this task using the entirety of Characteristics of claim 2 solved.

Kern der Erfindung ist es also zum einen, die funktionellen Einheiten der Kraftwerksanlage zu entflechten und einen konsequent modularen Aufbau der Kraftwerksanlage zu umzusetzen. Dabei werden die funktionellen Einheiten sowohl was ihre verwendeten Komponenten angeht, als auch räumlich, bezüglich ihrer Anordnung auf dem Kraftwerksareal, vollständig entflochten und modular angeordnet. Die Verbindung zwischen den modular aufgebauten Funktionseinheiten erfolgt mittels einfacher, und funktionell eindeutiger Schnittstellen. Ein funktionell wie baulich gering komplexer und übersichtlicher Aufbau erleichtert die Wartung und die Fehlersuche im Versagensfall, ebenso wie den Austausch einzelner Elemente, was die Verfügbarkeit weiter signifikant verbessert. Im weiteren macht die Erfindung von der Erkenntnis vorteilhaften Gebrauch, dass zwar die Leistungserzeugungseinheit wie auch die Kompressoreneinheit unabhängig voneinander betreibbar sein müssen, aber jeweils nur begrenzte Zeit pro Tag und zu unterschiedlichen Zeiten betrieben werden. Während aus ersteren die Forderung resultiert, möglichst viele Komponenten unabhängig voneinander anzuordnen um die Verfügbarkeit und Betriebsflexibilität zu verbessern, eröffnet die letztere Erkenntnis die Möglichkeit, Komponenten zu teilen, und so den Resourceneinsatz zu minimieren.The core of the invention is thus on the one hand to unbundle the functional units of the power plant and to implement a consistently modular design of the power plant. The functional units are both in terms of their components used, as well as spatially, with respect to their arrangement on the power plant area, completely unbundled and arranged modular. The Connection between the modular functional units takes place by means of simple, and functionally unambiguous interfaces. A structurally and structurally complex and clear design facilitates maintenance and troubleshooting in the event of a failure, as well as the replacement of individual elements, which further significantly improves availability. Furthermore, the invention makes advantageous use of the fact that, although the power generation unit as well as the compressor unit must be operable independently of each other, but only limited time per day and operated at different times. While the former results in the requirement to dispose of as many components independently as possible to improve availability and operational flexibility, the latter insight opens up the possibility of sharing components and thus minimizing resource usage.

Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung teilen sich die Energieerzeugungseinheit und die Kompressoreneinheit einen gemeinsamen Netzanbindungstransformator.According to one Another aspect of the invention is shared by the power generation unit and the compressor unit a common grid connection transformer.

Bei den Komponenten, welche geteilt werden können, sind insbesondere solche gefragt, deren räumliche Anordnung in Bezug auf andere funktionelle Einheiten sehr flexibel ist, eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisen, welche innerhalb einer kraftwerkszentrale leicht austauschbar sind, und welche gleichwohl einen hohen Resourceneinsatz erfordern. Erfindungsgemäss weisen in der Kraftwerksanlage die Leistungserzeugungseinheit und die Kompressoreneinheit einen gemeinsamen Transformator zur Verbindung mit dem Hochspannungs-Elektrizitätsnetz auf. Der auch sogenannte Schritt-Transformator koppelt eine Netz-Hochspannungsschiene mit beispielsweise 380 kV mit einer Kraftwerks-Mittelspannungsschiene mit typischerweise 21 kV. Der Netzanbindungstransformator ist eine vergleichsweise teure und resourcenaufwändige Komponente des Kraftwerks. Auf der anderen Seite ist die Versagenswahrscheinlichkeit und der Wartungsbedarf geringer, als bei der rotierenden elektrischen Maschine, welche sich die Energieerzeugungseinheit und die Kompressoreneinheit gemäss dem aus US 5,537,822 bekannten Stand der Technik teilen. Zudem kann die Anordnung in weiten Grenzen frei gewählt werden, derart, dass eine leichte Zugänglichkeit und damit verbunden ein schneller Austausch einer defekten Komponente gewährleistet ist.The components which can be split, in particular those are in demand, the spatial arrangement with respect to other functional units is very flexible, have a low probability of failure, which are easily replaceable within a power plant central, and which nevertheless require a high resource use. According to the invention, in the power plant, the power generation unit and the compressor unit have a common transformer for connection to the high-voltage electricity network. The so-called step-transformer couples a mains high-voltage rail with, for example, 380 kV with a power plant medium-voltage rail with typically 21 kV. The grid connection transformer is a relatively expensive and resource-consuming component of the power plant. On the other hand, the probability of failure and the maintenance requirement is lower than in the rotary electric machine, which is the power generation unit and the compressor unit according to the US 5,537,822 share known prior art. In addition, the arrangement can be freely chosen within wide limits, such that easy accessibility and, associated therewith, rapid replacement of a defective component is ensured.

Gemäss der Erfindung weist also eine Kraftwerksanlage einen Leistungserzeugungsbereich auf, in dem alle Leistungserzeugungseinheiten angeordnet sind, und räumlich getrennt davon einen Kompressorenbereich, in dem alle Kompressoreinheiten angeordnet sind, sowie einen Schalt- und Umspannbereich, in dem insbesondere die Hochspannungselektrik angeordnet ist. Die räumlich getrennte Anordnung des Schalt- und Umspannbereiches ermöglicht dabei die Durchführung von Arbeiten in den anderen Bereichen, ohne aus Gründen der Arbeitssicherheit die Hochspannungselektrik und damit die gesamte Kraftwerksanlage stilllegen zu müssen. Besonders vorteilhaft ist der Schalt- und Umspannbereich zwischen dem Leistungserzeugungsbereich und dem Kompressorenbereich angeordnet, was eine besonders einfache und geradlinige Realisierung der elektrischen Schnittstellen ermöglicht.According to the invention Thus, a power plant has a power generation area on, in which all power generation units are arranged, and spatial separated therefrom a compressor area in which all the compressor units are arranged are, as well as a switching and transformer area, in particular the high-voltage electrical system is arranged. The spatially separated arrangement the switching and transformer area allows the implementation of Working in other areas, without for reasons of safety at work High voltage electrical system and thus shut down the entire power plant to have to. Particularly advantageous is the switching and transformer area between the power generation area and the compressor area, what a particularly simple and straightforward realization of the electric Interfaces allows.

Aus dem gleichen Grunde werden gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Leistungserzeugungseinheiten im Leistungserzeugungsbereich und die Kompressoreneinheiten im Kompressorenbereich so angeordnet, dass deren elektrische Maschinen, also die Generatoren und die Antriebsmotoren, benachbart zum Schalt- und Umspannbereich angeordnet sind.Out For the same reason, according to a preferred embodiment of the invention, the power generation units in the power generation area and the compressor units are arranged in the compressor area so that their electrical machines, ie the generators and the drive motors, are arranged adjacent to the switching and transformer area.

Aus den erfindungsgemässen modularen Kraftwerksanlagen lassen sich auf besonders einfache Weise Kraftwerkszentralen zusammensetzten. Dabei weist eine Kraftwerkszentrale wenigstens zwei erfindungsgemässe Kraftwerksanlagen auf, deren jeweilige funktionelle Bereiche jeweils benachbart zueinander angeordnet sind. Auf besonders einfache Weise kann so insbesondere eine gemeinsame Hochspannungsschiene angeordnet werden, welche die Schalt- und Umspannbereiche der einzelnen Kraftwerksanlagen miteinander verbindet, und an der die jeweiligen Netzanbindungstransformatoren angeschlossen respektive aufschaltbar sind.Out the inventive Modular power plants can be in a particularly simple manner Composed of power plant centers. This shows a power plant headquarters at least two inventive Power plants on whose respective functional areas each are arranged adjacent to each other. In a particularly simple way can thus arranged in particular a common high-voltage rail which are the switching and transformer stations of the individual power plants connects to each other, and at the respective grid connection transformers connected respectively aufschaltbar are.

Ebenso ermöglicht diese Anordnung der Kraftwerksanlagen in einer Kraftwerkszentrale die höchst einfache Anordnung gemeinsamer Spannungsschienen und elektrischer Versorgungschienen für die Leistungserzeugungs- und Kompressoreneinheiten, wodurch eine hohe Redundanz zwischen den Komponenten der einzelnen Kraftwerksanlagen aufgebaut wird.As well allows this arrangement of power plants in a power plant headquarters the highest simple arrangement of common voltage rails and electrical Supply rails for the power generation and compressor units, whereby a high redundancy between the components of the individual power plants is built.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemässe Kraftwerkszentrale.The Invention will be described below with reference to an illustrated in the drawing embodiment explained in more detail. The the only figure shows a power plant center according to the invention.

Für das Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar notwendige Elemente sind weggelassen. Das Ausführungsbeispiel ist rein instruktiv zu verstehen, und soll nicht zu einer Einschränkung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung herangezogen werden.For the understanding of Invention not immediately necessary elements are omitted. The embodiment is purely instructive to understand, and is not intended to be limiting in the claims marked invention be used.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay to execute the invention

Die einzige Figur zeigt eine Kraftwerkszentrale, welche drei Erfindungsgemässe an sich autarke Kraftwerksanlagen umfasst. Drei erfindungsgemässe Kraftwerksanlagen 1, 2 und 3 sind nebeneinander angeordnet, in einer Weise, dass die Leistungserzeugungsbereiche, Schalt- und Umspannbereiche, sowie Kompressorenbereiche jeweils zweier Kraftwerksanlagen benachbart angeordnet sind. Die gesamte Kraftwerkszentrale ist daher funktionell in einen Leistungserzeugungsbereich 1, einen Schalt- und Umspannbereich II, sowie einen Kompressorenbereich III zu unterteilen. Der Leistungserzeugungsbereich 1 umfasst eine Expansionsturbine 11, welche komprimierte Luft aus einem nicht dargestellten Druckspeicher entspannt, und dabei einen Generator 12 zur Leistungserzeugung antreibt. Die Druckluft wird über eine Druckluftschiene 13 herangeführt. Die Druckluftschiene 13 besteht beispielhaft aus einer Rohrleitung 13. Diese ist im Beispiel zur Unterstützung der modularen Bauweise derart ausgeführt, dass je Kraftwerksanalge ein Rohr mit zwei angedeuteten stirnseitigen Verbindungsflanschen vorhanden ist. Damit sind die einzelnen Rohre der Kraftwerkseinheiten untereinander verflanscht, weiterhin ist eine Stirnseite des Rohres der Kraftwerksanlage 1 mit einer Zuführleitung verflanscht, während das Rohrstück der Anlage 3 mit einem Blindflansch verschlossen ist. Weiterhin zweigen Abzweigstücke ab, über welche die Zuführleitungen für die Expansionsturbinen ebenfalls mittels Flanschen angeschlossen werden können; selbstverständlich wären statt Flanschverbindungen auch andere Verbindungen, wie beispielsweise Schweissverbindungen, möglich. Ausgehend von der Luft-Zuführleitung 13 schliesst sich je Kraftwerksanlage ein Absperr- und Stellorgan 14 an, mit dem der der Expansionsturbine zugeführte Luftmassenstrom gesteuert werden kann. Die das Stellorgan 14 überströmende Luft wird durch einen im Rauchgaspfad oder Kamin 15 einer Gasturbogruppe 16 angeordneten Rekuperator, Wärmetauscher, geleitet, wobei sie im Wärmetausch mit den Abgasen der Gasturbogruppe erhitzt wird, bevor es in die Expansionsturbine 11 einströmt, dort entspannt wird, und schliesslich über einen Abluftkamin 17 abströmt. Die Anordnung der Gasturbogruppe 16 ist optional. Die Gasturbogruppe 16 treibt einen weiteren Generator 18 an. Die Generatoren 12 und 18 sind mittels getrennter Generatorschalter 19 auf eine Spannungsschiene 20 aufschaltbar. Eine Anschlussleitung 21 verbindet die Spannungsschiene 20 mit dem Schalt- und Umspannbereich II der Kraftwerksanlage. Mittels einem Verbindungsschalter 22 ist die Anschlussleitung 21 auf die Sekundärseite des Netzanbindungstransformators 23 aufschaltbar. Dessen Primärseite wiederum ist mittels eines Netzschalters 24 mit dem Hochspannungsnetz 25 verbindbar. Im Leistungsbetrieb ist der Netzschalter 24 wenigstens einer Anlage 1, 2, oder 3 geschlossen. Der Verbindungsschalter 22 ist geschlossen, und wenigstens einer der Generatorschalter 19 ist geschlossen. Wenigsten ein Generator 12 oder 18 speist dann elektrische Leistung in die Spannungsschiene 20 ein, welche im Netzanbindungtransformator 23 auf die Netz-Hochspannung transformiert wird und in das Hochspannungsnetz 25 abgegeben wird. Vom Leistungserzeugungsbereich 1 aus jenseits des Schalt- und Umspannbereiches II ist ein Kompressorenbereich III angeordnet. Im Kompressorenbereich sind Kompressoreneinheiten angeordnet. Gemäss der dargestellten Ausführung sind jeweils zwei Kompressoren 26 auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und strömungsmässig in Serie geschaltet. Je zwei in Serie geschaltete Kompressoren werden über einen Antriebsmotor 27 angetrieben, und komprimieren und fördern Luft über Ladeluftkühler 28 und Rückschlagorgane 29 in eine Ladeschiene 30. Diese ist analog zur Druckluftschiene 13 im Baukastensystem aus standardisierten Rohrleitungsstücken aufgebaut. Durch einen Pfeil angedeutet, wird die komprimierte Luft in ein nicht dargestelltes, dem Fachmann aber ohne Weiteres geläufiges Speichervolumen geleitet. Die Antriebsmotoren 27 sind elektrisch über Motorschalter 31 auf eine Spannungsschiene 32 aufschaltbar. Die Verbindungsleitung 33 stellt die Schnittstelle zwischen dem Kompressorbereich III und dem Schalt- und Umspannbereich II dar. Mittels des Verbindungsschalters 34 sind die Kompressoreneinheiten auf die Sekundärseite des Netzanbindungstransformators 23 aufschaltbar. Im oben beschriebenen Leistungsbetrieb ist der Schalter 34 geöffnet, und der Schalter 22 geschlossen. Im Ladebetrieb ist der Verbindungsschalter 22 der Leistungserzeugungseinheit geöffnet, und der Verbindungsschalter 34 der Kompressoreneinheit ist geschlossen; weiterhin ist wenigstens einer der Motorschalter 31 geschlossen. Elektrische Leistung fliesst dann über den Netzschalter 24 zur Primärseite des Netzanbindungstransformators 23, wird von diesem heruntergespannt, und treibt wenigstens einen der Motoren 27 an. Dieser wiederum treibt die mit ihm auf einer Welle angeordneten Kompressoren 26 an, welche Luft komprimieren, und über die Ladeschiene 30 in das Speichervolumen 30 fördern. Die dort gespeicherte Luft steht dann auf an sich bekannte Weise im Leistungsbetrieb zur Wellenleistung generierenden Entspannung in der Expansionsturbine 11 und damit zum Antrieb des Generators 12 zur Verfügung.The sole FIGURE shows a power plant control center, which comprises three independent power plants according to the invention. Three power plants according to the invention 1 . 2 and 3 are arranged side by side, in a manner that the power generation areas, switching and Umspannbereiche, and compressor sections of each of two power plants are arranged adjacent. The entire power plant control center is therefore functionally in a power generation area 1 to divide a switching and transformer area II, and a compressor area III. The power generation area 1 includes an expansion turbine 11 , which relaxes compressed air from a pressure accumulator, not shown, while a generator 12 power generation. The compressed air is supplied via a compressed air rail 13 introduced. The compressed air rail 13 is an example of a pipeline 13 , This is designed in the example to support the modular design such that each power plant a pipe with two indicated frontal connecting flanges is present. Thus, the individual tubes of the power plant units are flanged together, continue to be an end face of the pipe of the power plant 1 flanged with a supply line while the pipe section of the plant 3 is closed with a blind flange. Furthermore branch off branch pieces, via which the supply lines for the expansion turbines can also be connected by means of flanges; Of course, instead of flange connections, other connections, such as welding connections, would be possible. Starting from the air supply line 13 closes each power plant a shut-off and actuator 14 on, with which the expansion turbine supplied air mass flow can be controlled. The actuator 14 overflowing air is through a in the flue gas path or chimney 15 a gas turbo group 16 arranged recuperator, heat exchanger, passed, wherein it is heated in heat exchange with the exhaust gases of the gas turbine group, before entering the expansion turbine 11 flows in, there is relaxed, and finally on an exhaust chimney 17 flows. The arrangement of the gas turbine group 16 is optional. The gas turbo group 16 drives another generator 18 at. The generators 12 and 18 are by means of separate generator switches 19 on a voltage rail 20 connectable. A connection cable 21 connects the voltage rail 20 with the switching and transformer area II of the power plant. By means of a connection switch 22 is the connection cable 21 on the secondary side of the grid connection transformer 23 connectable. Its primary side in turn is by means of a power switch 24 with the high voltage network 25 connectable. In power mode is the power switch 24 at least one attachment 1 . 2 , or 3 closed. The connection switch 22 is closed, and at least one of the generator switch 19 is closed. At least one generator 12 or 18 then feeds electrical power into the voltage rail 20 which is in the grid connection transformer 23 is transformed to the mains high voltage and into the high voltage network 25 is delivered. From the power generation area 1 from beyond the switching and Umspannbereiches II a compressor area III is arranged. Compressor units are arranged in the compressor area. According to the illustrated embodiment are each two compressors 26 arranged on a common shaft and connected in series in terms of flow. Two compressors in series are each driven by a drive motor 27 powered, and compress and convey air via intercooler 28 and check valves 29 in a charging rail 30 , This is analogous to the compressed air rail 13 built in the modular system of standardized pipe pieces. Indicated by an arrow, the compressed air is passed into a storage volume, not shown, but readily familiar to the person skilled in the art. The drive motors 27 are electrically via motor switch 31 on a voltage rail 32 connectable. The connection line 33 represents the interface between the compressor area III and the switching and transformer area II. By means of the connection switch 34 are the compressor units on the secondary side of the grid connection transformer 23 connectable. In the power mode described above, the switch 34 opened, and the switch 22 closed. In charging mode is the connection switch 22 the power generation unit open, and the connection switch 34 the compressor unit is closed; Furthermore, at least one of the engine switches 31 closed. Electric power then flows through the power switch 24 to the primary side of the grid connection transformer 23 , is strained by this, and drives at least one of the engines 27 at. This in turn drives the compressors arranged with it on a shaft 26 on which compress air and on the charging rail 30 in the storage volume 30 promote. The air stored there is then known per se in power mode for wave power generating relaxation in the expansion turbine 11 and thus to drive the generator 12 to disposal.

Es zeigt sich somit auf herausragende weise, wie effizient der Netzanbindungstransformator 23 wahlweise für den Ladebetrieb und den Leistungsbetrieb genutzt werden kann. Ein gemeinsamer Netzanbindungstransformator genügt vollauf für die Leistungserzeugungseinheit und die Kompressoreneinheit. Dabei kann ein gemeinsamer Transformator im Gegensatz beispielsweise zu einer aus dem Stand der Technik bekannten gemeinsamen Motor-Generatoreinheit an an sich beliebiger Stelle angeordnet werden. Da der Transformator an sich keine bewegten Teile aufweist, ist der Wartungsaufwand und die Defektwahrscheinlichkeit ebenfalls gering, so, dass eine hohe Verfügbarkeit der gemeinsam genutzten Komponente gewährleistet ist. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die Darstellung auch einer beispielhaften Anordnung auf einem Kraftwerksgelände entspricht. Dabei sind der Transformator und die Schalteinrichtungen gut zugänglich angeordnet, so, dass im Schadensfalle eine Reparatur oder Ersatzstellung schnell und ohne Einfluss auf den sonstigen Betrieb möglich ist. Weiterhin zeigt sich die vollständige Entflechtung der drei Bereiche als höchst vorteilhaft. Die als Schnittstellen angeordneten Verbindungsleitungen 21 und 33 weisen eine geringen Komplexität auf, was die Fehlersuche erleichtert. Weiterhin können reparatur- und Wartungsarbeiten im Kompressor- oder Leistungserzeugungsbereich aufgrund der Entflechtung und räumlichen Trennung der Bereiche vorgenommen werden, ohne den Schalt- und Umspannbereich aus Gründen der Arbeitssicherheit vollständig ausser Betrieb nehmen zu müssen. Das heisst, bei Arbeiten im Kompressorenbereich kann der Leistungserzeugungsbereich ohne weiteres weiterbetrieben werden. die Verfügbarkeit ist daher signifikant erhöht. Ebenso ist eine herausragende Zugänglichkeit des Leistungserzeugungsbereichs wie auch des Kompressorenbereichs gewährleistet, wodurch Stillstandszeiten weiter verkürzt werden.It is thus an outstanding example of how efficient the grid connection transformer is 23 can be optionally used for the charging operation and the power operation. A common grid connection transformer is sufficient for the power generation unit and the compressor unit. In this case, a common transformer arranged in contrast, for example, to a known from the prior art common motor-generator unit at any arbitrary point become. Since the transformer itself has no moving parts, the maintenance and the probability of failure is also low, so that a high availability of the shared component is guaranteed. It should also be pointed out that the illustration also corresponds to an exemplary arrangement on a power plant site. In this case, the transformer and the switching devices are arranged easily accessible, so that in case of damage, a repair or replacement position is possible quickly and without influence on the other operation. Furthermore, the complete unbundling of the three areas is highly advantageous. The connection lines arranged as interfaces 21 and 33 have a low complexity, which facilitates troubleshooting. Furthermore, repair and maintenance work in the compressor or power generation area due to the unbundling and spatial separation of the areas can be made without having to take the switching and transformer area for reasons of safety at work completely out of service. This means that when working in the compressor area, the power generation area can easily be continued. the availability is therefore significantly increased. Likewise, excellent accessibility of the power generation area as well as the compressor area is ensured, which further shortens downtime.

Ein weiterer grosser Vorteil ist in der Möglichkeit zu sehen, die Leistungserzeugungseinheiten und die Kompressoreneinheiten vollkommen unabhängig voneinander zu planen und zu errichten, oder auch zu erweitern. Als einziges Kriterium ist hierbei zu beachten, dass die kumulierte Leistung aller Motoren oder Generatoren einer Kraftwerksanlage die Leistung des Netzanbindungstransformators nicht übersteigen sollte; idealerweise werden hier alle Leistungsgrössen in der selben Grössenordnung gewählt.One Another big advantage is the possibility to see the power generation units and to plan the compressor units completely independently of each other and to build, or to expand. As the only criterion It should be noted here that the cumulative power of all engines or Generators of a power plant the power of the grid connection transformer do not exceed should; ideally, here all performance variables in of the same order of magnitude selected.

Das dargestellte Ausführung der Erfindung illustriert weiterhin die exzellenten Möglichkeiten, mehrere erfindungsgemässe Kraftwerksanlagen modular zu einer Kraftwerkszentrale zu kombinieren. Die dargestellte Kraftwerkszentrale weist drei Kraftwerksanlagen 1, 2 und 3 auf, welche in einer Flucht angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht es einerseits, die Leistungserzeugungsbereiche und Kompressorenbereich der einzelnen Anlagen zu kombinieren, beispielsweise alle Leistungserzeugungseinheiten und alle Kompressoreneinheiten in je einem Gebäude zusammenzufassen. Weiterhin können, wie dargestellt, alle Anlagen an eine modular aufgebeute Druckluft-Entladeschiene 13 und eine gemeinsame Druckluftladeschiene 30 angeschlossen werden. Weiterhin sind gemäss der Erfindung alle Schalt- und Umspannbereiche durch eine gemeinsame Hochspannungsschiene miteinander verbunden, auf welche die Primärseiten der einzelnen Netzanbindungstransformatoren über die jeweiligen Netzschalter aufschaltbar sind. Die gemeinsame Hochspannungschiene sowie die modularen Lade- und Entladeschiene ermöglichen eine sehr leichte Erweiterbarkeit der Kraftwerkszentrale; so können die einzelnen dargestellten Kraftwerksanlagen nacheinander gebaut worden sein. Eine Erweiterung ist ebenfalls sehr leicht möglich: Es kann ohne Weiteres ein vierter Schalt- und Umspannbereich an die Hochspannungsschiene 35 angehängt werden, ohne den sonstigen Betrieb im geringsten zu beeinflussen. Je nach Erfordernissen kann dann zunächst eine weitere Leistungserzeugungseinheit angeordnet werden, und erst später eine weitere Kompressoreinheit, oder auch umgekehrt, je nachdem, ob vorrangig die Lade- oder die Leistungserzeugungskapazität. Vorhandene finanzielle Resourcen wie auch technische Resourcen können somit bestmöglich zielorientiert eingesetzt werden.The illustrated embodiment of the invention further illustrates the excellent possibilities to combine several inventive power plants modular to a power plant central. The illustrated power plant has three power plants 1 . 2 and 3 on which are arranged in an escape. This arrangement makes it possible, on the one hand, to combine the power generation areas and the compressor area of the individual installations, for example to combine all power generation units and all compressor units in one building. Furthermore, as shown, all systems to a modular compressed air discharge rail 13 and a common compressed air charging rail 30 be connected. Furthermore, according to the invention, all switching and Umspannbereiche are interconnected by a common high-voltage rail to which the primary sides of the individual Netzanbindungstransformatoren on the respective power switch are aufschaltbar. The common high-voltage rail as well as the modular loading and unloading rail allow a very easy expandability of the power plant center; Thus, the individual power plants shown may have been built successively. An extension is also very easy: It can easily a fourth switching and transformer area to the high-voltage rail 35 be attached without affecting the other operations in the least. Depending on the requirements, a further power generation unit can then first be arranged, and only later, a further compressor unit, or vice versa, depending on whether primarily the charging or the power generation capacity. Existing financial resources as well as technical resources can thus be used in the best possible way in a goal-oriented manner.

Weiterhin ist zu erkennen, dass die Kraftwerksanlage 3 drei Kompressoreinheiten aufweist, auch hierin zeigt sich die grosse Flexibilität, welche das erfindungsgemässe räumlich wie funktionell und schaltungstechnisch modulare Konzept bietet.Furthermore, it can be seen that the power plant 3 has three compressor units, also here shows the great flexibility, which offers the inventive spatial, functional and circuitry modular concept.

Gemäss dem Ausführungsbeispiel weist die Kraftwerkszentrale weiterhin eine gemeinsame elektrische Kompressoren-Spannungsschiene 36 sowie eine gemeinsame Leistungserzeugungs-Spannungsschiene 37 auf. Verbindungsschalter 38 und 39 ermöglichen es, die Anlagen-Spannungsschienen 20 beziehungsweise 32 auf die gemeinsamen Spannungsschienen 37 beziehungsweise 26 aufzuschalten. Dies ermöglicht es, den Netzanbindungstransformator einer Kraftwerksanlage auf die Motoren oder Generatoren einer anderen Kraftwerksanlage aufzuschalten. diese Redundanz erhöht die Verfügbarkeit nochmals signifikant. Ein Ausfall der gesamten Kraftwerkszentrale ist daher sehr unwahrscheinlich.According to the embodiment, the power plant center further comprises a common electric compressor voltage rail 36 and a common power generation voltage rail 37 on. connecting switches 38 and 39 allow it, the plant voltage rails 20 respectively 32 on the common voltage rails 37 respectively 26 intrude. This makes it possible to connect the grid connection transformer of a power plant to the motors or generators of another power plant. This redundancy significantly increases availability again. A failure of the entire power plant headquarters is therefore very unlikely.

Weiterhin ist es auch durch eine nicht dargestellte, dem Fachmann aber im Sinne der oben gemachten Ausführungen auch möglich, eine einzige Startvorrichtung, beispielsweise einen statischen Frequenzwandler, für die Kompressoreneinheiten und die Leistungserzeugungseinheiten einer Kraftwerksanlage gemeinsam zu verwenden. Selbstverständlich können auch diese so ausgeführt sein, dass sie auf eine gemeinsame Starterschiene der Kraftwerkszentrale aufschaltbar sind und zum Starten einer jeweils anderen Kraftwerksanlage verwendet werden können.Farther It is also by a not shown, the expert but im Meaning of the above statements also possible, a single starting device, for example a static frequency converter, for the Compressor units and the power generation units of a Power plant to use together. Of course you can too this is how it is done be that they are on a common starter rail of the power plant headquarters can be turned on and to start a different power plant can be used.

Selbstverständlich sind im Rahmen der beanspruchten Erfindung auch Abänderungen des Ausführungsbeispiels möglich; so können die Krafterzeugungseinheiten eine andere Prozessführung aufweisen, oder die Kompressoreinheiten können eine andere Anzahl an Verdichtern aufweisen oder anders angeordnet sein, ohne dass das wesen der Erfindung berührt würde.Of course, within the scope of the claimed invention, modifications of the embodiment are possible; so can the Krafterzeu tion units have a different process control, or the compressor units may have a different number of compressors or be arranged differently, without affecting the essence of the invention would be affected.

11: KraftwerksanlagePower plant
22: KraftwerksanlagePower plant
33: KraftwerksanlagePower plant
1111: Expansionsturbineexpansion turbine
1212: Generatorgenerator
1313: Druckluftschiene, EntladeschieneCompressed air rail, Entladeschiene
1414: Absperr- und StellorganShut-off and actuator
1515: Rauchgaspfad, KaminFlue gas path fireplace
1616: GasturbogruppeGas turbine group
1717: Abluftkaminexhaust chimney
1818: Generatorgenerator
1919: Generatorschaltergenerator switch
2020: Spannungsschienevoltage rail
2121: Anschlussleitungconnecting cable
2222: Verbindungsschalterconnecting switches
2323: NetzanbindungstransformatorGrid connection transformer
2424: Netzschalterpower switch
2525: HochspannungsnetzHigh Voltage Power
2626: Kompressorcompressor
2727: Antriebsmotordrive motor
2828: LadeluftkühlerIntercooler
2929: Rückschlagorganreturn unit
3030: Druckluftschiene, LadeschieneCompressed air rail, charging rail
3131: Motorschaltermotor switch
3232: Spannungsschienevoltage rail
3333: Verbindungsleitungconnecting line
3434: Verbindungsschalterconnecting switches
3535: gemeinsame Hochspannungsschienecommon High voltage rail
3636: gemeinsame Kompressoren-Spannungsschienecommon Compressors power rail
3737: gemeinsame Leistungserzeugungs-Spannungsschiene common Power generation voltage rail
3838: Verbindungsschalterconnecting switches
3939: Verbindungsschalterconnecting switches
II: LeistungserzeugungsbereichPower generation region
IIII: Schalt- und Umspannbereichswitching and transformer area
IIIIII: Kompressorenbereich compressor section

Claims

Power plant ( 1 . 2 . 3 ) comprising a power generation unit having an engine ( 11 . 16 ) and a generator ( 12 . 18 ), and a compressor unit with at least one compressor ( 26 ) and a motor ( 27 ), characterized in that for coupling in each case at least one motor ( 27 ) and at least one generator ( 12 . 18 ) to a high-voltage electricity grid ( 25 ) a single common grid connection transformer ( 23 ) is arranged, which is aufschaltbar with its primary side to the high-voltage electricity network, and on its secondary side via switching devices ( 22 . 34 ) optionally a power generating unit or a compressor unit is aufschaltbar.

Power plant ( 1 . 2 . 3 ) comprising a power generation unit having an engine ( 11 . 16 ) and a generator ( 12 . 18 ), and a compressor unit with at least one compressor ( 26 ) and a motor ( 27 ) characterized by the division into the following separately arranged areas: a power generation area ( 1 ), in which all power generation units are arranged, a compressor area (III), in which all the compressor units are arranged, as well as a switching and Umspannbereich (II), in which a grid connection transformer is arranged.

Power plant according to claim 2, characterized that the switching and Umspannbereich (II) between the power generation area (I) and the compressor area (III) is arranged.

Power plant according to claim 1, characterized by the features of the claims 2 or 3.

Power plant according to one of the preceding claims, which an accumulator volume comprising the compressor unit is rechargeable, and wherein the engine is an expansion turbine is, which can be acted upon with fluid from the accumulator volume is.

Power plant according to one of claims 2 to 5, characterized in that all power generation units are arranged such that their generators ( 12 . 18 ) are arranged adjacent to the switching and Umspannbereich (II), and all the compressor units are arranged such that their motors ( 27 ) are arranged adjacent to the switching and transformer area (II).

Power plant control center comprising at least two power generation plants ( 1 . 2 . 3 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the force generating systems are arranged in alignment, such that in each case the power generation areas, the switching and Umspannbereiche, as well as the compressor areas of two systems directly adjoin one another.

Power plant center according to claim 7, characterized by a common high-voltage rail ( 35 ), which connects all switching and transformer areas and which with the high-voltage network ( 25 ) and to which all grid connection transformers ( 23 ) are aufschaltbar primary side.

Power station according to one of claims 7 or 8, characterized by a common electric compressor voltage rail ( 36 ), to which all compressor units can be connected.

Power plant center according to one of claims 7 to 9, characterized by a common electric power generation voltage rail ( 37 ), to which all power generation units can be connected.