发明创造名称：一种基于电极锅炉的电网调频系统
外观设计名称：
决定号：191691
决定日：2019-09-27
委内编号：1F279060
优先权日：
申请（专利）号：201710737861.1
申请日：2017-08-24
复审请求人：赫普科技发展（北京）有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：林静
合议组组长：傅玉
参审员：王思睿
国际分类号：H02J3/06
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，其他现有技术没有给出可得到该技术特征的教导，该区别特征也不是本领域的公知常识，同时因该区别特征的存在使得该项权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710737861.1，名称为“一种基于电极锅炉的电网调频系统”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为赫普科技发展（北京）有限公司。本申请的申请日为2017年08月24日，公开日为2017年11月21日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年01月07日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请权利要求1-19相对于对比文件2（公开号为CN106786693A，公开日为2017年05月31日）、对比文件3（公开号为CN107069786A，公开日为2017年08月18日）以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日提交的说明书摘要、说明书第1-90段、说明书附图、摘要附图；2018年11月21日提交的权利要求第1-19项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种基于电极锅炉的电网调频系统，包括：
调频控制模块，包括电网电力调度中心和电厂机组集中控制系统，其连接到供电控制模块和功率控制柜(6)以控制二者；
供电控制模块，其输入端连接到电厂输出，输出端连接到电极锅炉(5)的功率控制柜(6)，用于将电厂输出的电能进行转换后输送给功率控制柜(6)；
功率控制柜(6)，用于将接收的电压直接输送，或经过变压后输送给电极锅炉(5)并控制电极锅炉(5)的功率；
电极锅炉(5)，用于将输入的电能转换成热能。
热量输出模块，其一端接收电极锅炉一次换热器(7)输出热量，另一端将热量输出到供热管网或电厂热力系统。
所述的电网和发电厂调频控制模块中的一次调频、二次调频、自动发电控制(AGC)、控制指令可以直接作用在电极锅炉功率控制柜(6)上。
所述的电网和发电厂调频服务控制模块中控制指令直接作用在电极锅炉功率控制柜(6)上，通过电极锅炉(5)的功率的快速增加和减少，实现机组发电机出口负荷保持不变的情况下，整个发电厂的上网电量跟随电网调频控制信号做出快速响应和负荷变化。
2. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述供电控制模块包括：
第一变压器(3)，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜(6)；和
第一开关(3-1)，并联连接到所述第一变压器(3)的两端，其闭合后将输入的电压直接输送给功率控制柜(6)。
3. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，所述电厂输出电压通过升压变压器(1)升压到220kV～500kV后输出到电网，其特征在于，所述供电控制模块包括：
第二变压器(2)，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜(6)；和
第二开关(2-1)，串联连接到所述第二变压器(2)，其闭合后将输入的电压经由第二变压器(2)输送给功率控制柜(6)。
4. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述供电控制模块包括：
第三变压器(4)，用于将输入的电压变压后输送给功率控制柜(6)；和
第三开关(4-1)，并联连接到所述第三变压器(4)的两端，其闭合后将输入的厂电压直接输送给功率控制柜(6)。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于还包括：
所述调频控制模块用于执行至少一种下述调频操作：发电机组一次调频控制、发电机组二次调频控制、发电机组DEH调节和自动发电控制(AGC)。
6. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉(5)的功率的快速增加和减少，可以通过电极锅炉(5)本身的功率控制柜(6)调节功率实现，也可以通过调节第一变压器(3)、第二变压器(2)、第三变压器(4)供给电极锅炉(5)的供电电压实现。
7. 根据权利要求6所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉(5)的功率的快速增加和减少，最快的响应时间可以达毫秒级别，一般的响应时间在30S到1分钟，电极锅炉的功率调整范围从0％负荷到100％负荷。
8. 根据权利要求7所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉(5)的类型可以是浸入式的，也可以是喷射式的，或者是浸入式和喷射式结合的类型。
9. 根据权利要求8所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉(5)的供电电压范围为380V到110kV。
10. 根据权利要求9所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉(5)的功率范围为3MW到100MW。
11. 根据权利要求10所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉(5)可以是电极热水锅炉或电极蒸汽锅炉中的一种。
12. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉(5)及热量输出模块在冬季供热季与集中供热管网连接，对外供热或供蒸汽。
13. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，所述的电极锅炉及热量输出模块对于热电厂在非供热季和对于纯凝机组均采用将输出的热水或蒸汽根据参数打入电厂热力系统中。
14. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，发电厂每台机组的调频功率调节范围在±1％～±6％MCR，机组设置为按额定功率满发，通过设置±1％～±6％MCR对应的功率范围的电极锅炉(5)与机组联动进行调频响应，此时，机组AGC响应调频控制是依靠电极锅炉(5)功率的增加或减少实现。
15. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，
所述的发电厂每台机组的调频功率调节范围在±1％～±6％MCR，对于要求发电厂快速降负荷的电网调频指令，通过投入电极锅炉(5)并增加其电功率实现向下的负荷调节指令；
对于要求发电厂快速增加负荷的指令，通过AGC联合DEH增加调节气门开度、切除某级高压加热器、切除某级低压加热器或凝结水节流等机组本身的一次调频升负荷手段中的至少一种来实现。
16. 根据权利要求1或15所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，当电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA大于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合电极锅炉功率控制柜(6)减小电极锅炉(5)的耗电功率△PB等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△PB＝PA-PG；当电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA小于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合电极锅炉功率控制柜(6)增加电极锅炉(5)的耗电功率△PB等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△PB＝PG-PA。
17. 根据权利要求1或16所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，当电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA大于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合DEH增加调节气门开度、切除某级高压加热器、切除某级低压加热器或凝结水节流等机组本身的一次调频升负荷手段增加机组发电量△P等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△P＝PA-PG；当电网给发电厂的AGC控制指令发电量PA小于发电厂的实际发电量PG时，调频控制模块联合电极锅炉功率控制柜(6)投入电极锅炉的耗电功率△PB等于AGC指令发电量PA与发电厂实际发电量PG差值，即△PB＝PG–PA。
18. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，发电厂每一台机组都可以联动一台或多台电极锅炉(5)响应电网调频。
19. 根据权利要求1所述的基于电极锅炉的电网调频系统，其特征在于，发电厂内的多台机组也可以通过供电线路切换共用一台或多台电极锅炉(5)响应电网调频。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2019年04月10日向国家知识产权局提出了复审请求，未对权利要求书进行修改。复审请求人认为：本申请与对比文件2、3在技术手段、实现的技术功能和达到的技术效果，以及要解决的技术问题上都存在实质上的显著区别，本申请权利要求1-19相对于对比文件2、对比文件3以及本领域公知常识的结合具备专利法第22条第3款规定的创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月26日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：基于本申请与对比文件2的区别特征，本申请要解决的技术问题为通过电极锅炉实现系统的调频问题。对比文件3公开了一种通过电极锅炉对系统功率进行调节的技术方案，其同样通过电极锅炉蓄热进行相应的功率调节，然而，在所属领域，相应的调频通过机组的蓄能承担电网负荷变化，最终使电网频率形成一个稳定的频率偏差，而在热电厂中，通过电极锅炉蓄热对电极锅炉进行相应的功率控制从而进行调频为所属领域的惯用技术手段；而且，在所属领域，要解决的技术问题首先要看该特征所处于的实际工况环境，对比文件3中要解决的技术问题是风功率的快速波动，在该情况下，电锅炉本身具有相应的局限性，然而本申请火电厂对相应功率以及负荷进行调节，从而进行调频，并不涉及该技术问题。其次，对比文件2中能量管理系统的功能，其一管理储能装置的充放电，其二为向交流母线提供功率或者接收负荷分配指令即吸收系统的功率，则其必然对储能系统的充电功率或者放电功率进行控制。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时未对权利要求书进行修改，因此，本决定与驳回决定所针对的审查文本相同，均为：申请日提交的说明书摘要、说明书第1-90段、说明书附图、摘要附图；2018年11月21日提交的权利要求第1-19项。
具体理由的阐述
专利法第22条第3款规定：发明的创造性，是指与现有技术相比，该发明有突出的实质性特点和显著的进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，其他现有技术没有给出可得到该技术特征的教导，该区别特征也不是本领域的公知常识，同时因该区别特征的存在使得该项权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
本复审决定本复审通知书使用与实质审查过程中相同，即：
对比文件2（公开号为CN1O6786693A，公开日为2017年05月31日）；
对比文件3（公开号为CN1O7069786A，公开日为2017年08月18日）。
权利要求1要求保护一种基于电极锅炉的电网调频系统。对比文件2公开了一种用于一次调频与AGC辅助调节技术的储能装置系统，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第[0030]-[0036]段以及附图1）：如图1为本发明的系统图，它采用复合储能多端接入系统，通过负荷分配系统来辅助机组的一次调频及AGC，提高机组对“两个细则”的响应能力。图1中的1、2、3为不同的储能装置实现复合储能，利用不同储能之间的互补特性满足机组的一次调频、AGC响应能力。其中，1是储存电池组1，2是储能电池组2，3是超级电容。4为多端口直流-直流变换器，即多端口DC－DC变换器，其内部电路为DC－AC，AC-DC，它实现多种储能的接入和能量控制，再利用某端口通过DC－AC变换器即直流-交流变换器12连接交流母线8。DC－AC(AC－DC)变换器采用高频开关电源电路，转换中的交流为高频电源，输送电能的效率高，故变压器的体积很小。
5为能量管理系统，它有下述两个功能：(A)管理储能装置中储存电池组1、储存电池组2、超级电容3的充电与放电；(B)接受来自负荷分配系统的负荷指令，向交流母线8提供系统负荷或吸收系统负荷。负荷分配系统11接收调度的AGC指令或根据电网频率形成负荷指令，逻辑中一次调频优先于AGC指令，同方向时两负荷指令叠加，反方向时一次调频闭锁AGC反向调节。11把负荷指令形成两路：一路去储能装置，另一路进机组的DCS(机组分布式控制)、DEH(汽轮机数字电液控制)控制系统。由于储能装置的响应时间为毫秒级，而机组的响应为秒级，故瞬间负荷响应就达到电网需求。
由此可知，对比文件2中虽然公开了负荷分配系统11通过储能装置实现对电网调频的功能，同时还公开了将交流母线上的电能转换后供给能量管理系统5，即该系统具备相应的供电控制功能。但是，权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件2所公开的内容相比，区别特征为：功率控制柜经过变压后输送给电极锅炉(5)并控制电极锅炉(5)的功率；电极锅炉(5)，用于将输入的电能转换成热能；热量输出模块，其一端接收电极锅炉一次换热器(7)输出热量，另一端将热量输出到供热管网或电厂热力系统；所述的电网和发电厂调频控制模块中的一次调频、二次调频、自动发电控制(AGC)、控制指令可以直接作用在电极锅炉功率控制柜(6)上；所述的电网和发电厂调频服务控制模块中控制指令直接作用在电极锅炉功率控制柜(6)上，通过电极锅炉(5)的功率的快速增加和减少，实现机组发电机出口负荷保持不变的情况下，整个发电厂的上网电量跟随电网调频控制信号做出快速响应和负荷变化。
基于该区别特征，可以确定权利要求1所请求保护的技术方案实际解决的技术问题是：通过电极锅炉的快速增减负荷，实现机组响应电网的 AGC和调频对机组负荷的变动要求。
对比文件3公开了一种能减小电解电容的并网逆变器，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第[0062]段以及附图1）：本发明提供的一种提升风电消纳的系统，如图1所示，其中，风电机组输出通过风电系统交流母线汇流，再经过风电系统变压器升压通过输电线路接入电网。电池组分别先后通过储能DC/AC变流器、储能变压器汇流至储能及供热系统交流母线，再经过储能及供热系统变压器调节电压通过输电线路接入电网。电锅炉将从储能及供热系统交流母线获取的电能转化为热能，通过换热装置将热能供给热负荷或蓄热罐存储，蓄热罐存储的热能也可通过换热装置供给热负荷。
由此可见，对比文件2中虽然公开了电网调频的技术方案，但其技术手段是采用不同的储能装置实现复合储能，利用不同储能之间的互补特性满足机组的一次调频、AGC响应能力。其中，1是储存电池组1，2是储能电池组2，3是超级电容。本领域技术人员在对比文件2已经完整公开电网调频方法的情况下没有动机去寻找其他电网调频的技术手段。对比文件3虽然公开了电锅炉的技术特征，但对比文件3中采用电锅炉用于将其获取的电能转化为热能，通过换热装置将热能供给热负荷或蓄热罐存储，从而提升风电消纳。因此，对比文件3中电锅炉所要解决的技术问题与权利要求1实际所要解决的技术问题不同，对比文件3没有给出将其结合到对比文件2的技术启示。
也就是说，对比文件3未公开上述区别特征，也没有给出相应的技术启示，上述区别特征也不属于本领域的公知常识。本领域技术人员在对比文件2和3的基础上必须付出创造性劳动才能获得权利要求1请求保护的技术方案，即在对比文件2的基础上结合对比文件3和公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案并非显而易见的，权利要求1相对于对比文件2、3和公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
在权利要求1相对于对比文件2、3和公知常识的结合具备专利法第22条第3款规定创造性的基础上，引用权利要求1的权利要求2-19相对于对比文件2、3和公知常识的结合也具备专利法第22条第3款规定的创造性。至于本申请中是否存在其它不符合专利法和专利法实施细则规定的问题，由后续程序继续审查。
关于前置审查意见
针对前置审查意见，合议组认为：
本申请中利用电极锅炉用于调频，对比文件2公开的技术内容是在现有技术一组储能电池组调频存在电量不足无冗余备用等缺陷的基础上进行改进的，对比文件2已经完整公开一种电网调频的方法，没有采用电锅炉进行调频的技术需求。而对比文件3中采用电锅炉用于提升风电消纳，其解决的技术问题与本申请有本质区别，无法给出将其结合到对比文件2的技术启示。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年01月07日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在申请日提交的说明书摘要、说明书第1-90段、说明书附图、摘要附图；2018年11月21日提交的权利要求第1-19项的基础上对本发明专利申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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