專利名稱：用于調(diào)度組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的啟動的系統(tǒng)和方法
用于調(diào)度組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的啟動的系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明主要涉及組合循環(huán)(CC)發(fā)電系統(tǒng)，并且具體涉及調(diào)度CC發(fā)電系統(tǒng)(在本 文中也稱為“電廠(plant)”)的啟動。
背景技術(shù)：
電廠一般由電力公用事業(yè)公司(power utility)來操作或為其操作，電力公用 事業(yè)公司生成最終經(jīng)中心批發(fā)市場(central wholesalemarket)或穩(wěn)壓電力系統(tǒng)運營商 (operator)所調(diào)遣(dispatch)的電力。電力公用事業(yè)公司可從一個或多個CC發(fā)電系統(tǒng)和 其它發(fā)電系統(tǒng)來生成電力。
公用事業(yè)公司上的電力需求往往逐小時、逐天、逐季度以及逐年地變化。來自其客 戶的電力需求由例如電網(wǎng)運營商基于有關(guān)電力需求的歷史數(shù)據(jù)和例如預期天氣、客戶對將 來電力的請求以及調(diào)度發(fā)生的影響電力需求的事件來預計。電網(wǎng)運營商向例如公用事業(yè)公 司的發(fā)電運營商建議預計的電力需求。由于電力需求變化，電力公用事業(yè)公司為每個電廠 準備的調(diào)度經(jīng)常在要發(fā)電前很短時間最終確定，例如在要發(fā)電前的那天。一旦調(diào)度最終確 定，發(fā)電系統(tǒng)的運營商就確定何時開動CC發(fā)電系統(tǒng)(電廠)以在調(diào)度指示對電力的需求將 發(fā)生時提供在可調(diào)遣負載水平的電力。
確定何時開動電廠提出了一個復雜且困難的調(diào)度問題。啟動序列將電廠從關(guān)閉狀 況帶到電廠產(chǎn)生在可調(diào)遣負載水平的電力所在的狀況。啟動序列一般是復雜的調(diào)度，涉及 各種燃氣渦輪、蒸汽渦輪、蒸發(fā)器(boiler)和生成蒸汽的其它系統(tǒng)及燃氣渦輪和蒸汽渦輪 驅(qū)動的發(fā)電機。當停止電廠時，不向燃氣渦輪提供燃料，并且不向蒸汽渦輪提供蒸汽。當停 止電廠時，燃氣渦輪和蒸汽渦輪從其最后的操作狀況冷卻。當電廠重新開動時，啟動序列的 持續(xù)時間或完成啟動序列的時間很大程度上取決于開始啟動序列時蒸汽渦輪的溫度。
對電廠的運營商將有幫助的是具有精確地計算啟動序列的持續(xù)時間的工具。運營 商一般知道何時使其電廠致力于產(chǎn)生在可調(diào)遣負載水平的電力。知道精確的啟動持續(xù)時間 將使運營商能夠在最遲的可能時間開動電廠和使用最少量的燃料，以便正好在使電廠致力 于產(chǎn)生電力之前達到可調(diào)遣負載。
確定何時開始啟動序列要求系統(tǒng)運營商估計對于該序列所要求的時間長度。由于 難以精確預計啟動序列的持續(xù)時間，為CC發(fā)電系統(tǒng)計算精確的基于狀況的啟動調(diào)度能夠 是一項費力又復雜的任務，通常由系統(tǒng)運營商手動執(zhí)行。不是計算精確的基于狀況的啟動 序列，而是電廠運營商一般使用以前準備的用于少數(shù)幾個啟動狀況的啟動時期的模板來預 計啟動調(diào)度。準備的啟動模板保守地預測長啟動時期以確保預測的啟動時期絕不短于估計 的時期應用到的啟動序列的任何變化。由于它們是保守的，因此，啟動時期的準備模板一般 可應用到廣范圍的初始狀況，例如在啟動序列開動時蒸汽轉(zhuǎn)子的溫度。準備的模板可規(guī)定 比大多數(shù)實際啟動時期顯著更長的啟動時期。
雖然再使用現(xiàn)有調(diào)度模板加快了對新操作日期或時間時期的新啟動調(diào)度的準備， 但調(diào)度模板經(jīng)常不會得出對于任何給定日期或時間時期的最佳啟動序列和啟動持續(xù)時間。
權(quán)利要求
1.一種用于為組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(10)預計開動時期G2)的方法，所述系統(tǒng)包括燃氣 渦輪發(fā)動機(12)、蒸汽渦輪(16)和包括用戶輸入裝置06)和輸出裝置04)的計算機控制 系統(tǒng)(22)，所述方法包括輸入(144)所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)將在其達到可調(diào)遣負載的期望時間(38)； 獲得所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的預定操作狀況的當前值(124)； 所述計算機控制系統(tǒng)基于所述期望時間和所述當前值來執(zhí)行生成預計開動時間(150) 的算法，其中預測所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在所述預計開動時間開動時在所述期望時間處于 所述可調(diào)遣負載，以及所述計算機系統(tǒng)將所述預計開動時間0 輸出(148)到所述輸出裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括所述計算機控制系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(82,13 檢索將所述預定操作狀況與所述發(fā)電系統(tǒng)或 類似發(fā)電的以前開動時期相關(guān)的數(shù)據(jù)，以及所述計算機控制系統(tǒng)基于所檢索的數(shù)據(jù)，執(zhí)行生成所述預計開動時間的所述算法 (134)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預定操作狀況是所述蒸汽渦輪的渦輪溫度 (124)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預計開動時間GO)的輸出在與所述控制系統(tǒng)進 行電子通信的顯示器上呈現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計算機系統(tǒng)確定(109，118，130)在所述預計開 動時間所述預定操作狀況的開動狀況值，并應用所述開動狀況以從數(shù)據(jù)庫檢索指示對應于 所述開動狀況的開動時期的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中預測所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在所述期望時間之前不 多于五分鐘達到所述可調(diào)遣負載(146)。
7.一種用于為具有燃氣渦輪(16)和蒸汽渦輪(16)的組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(10)生成預 計開動時期G2)的計算機控制系統(tǒng)(22)，所述計算機控制系統(tǒng)包括用戶輸入(沈)，接收所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)將在其達到可調(diào)遣負載的期望時間(38) 和所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的預定操作狀況的當前值(124)；輸出裝置(M)，輸出預計開動時間(42)，其中預測所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在所述預計 開動時間開動時在所述期望時間達到所述可調(diào)遣負載； 處理器；電子存儲器，其上已存儲數(shù)據(jù)，指示所述期望時間和所述當前值；數(shù)據(jù)庫(82)，具有將所述預定操作狀況與所述組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)或類似組合循環(huán)發(fā)電 系統(tǒng)的開動時期相關(guān)的歷史信息，以及算法(109)，基于所述期望時間、當前值和從所述數(shù)據(jù)庫檢索的或由所述組合循環(huán)發(fā)電 系統(tǒng)的至少一部分的數(shù)學模型生成的數(shù)據(jù)，生成所述預計開動時間。
8.如權(quán)利要求7所述的計算機控制系統(tǒng)，其中所述預定操作狀況(124)是所述蒸汽渦 輪的渦輪溫度。
9.如權(quán)利要求7所述的計算機控制系統(tǒng)，其中所述預計開動時間02)的輸出在顯示器(24)上呈現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求7所述的計算機控制系統(tǒng)，其中所述算法(109)確定在所述預計開動時 間所述預定操作狀況的開動狀況值，并應用所述開動狀況以從所述數(shù)據(jù)庫檢索指示對應于 所述開動狀況的開動時期的數(shù)據(jù)。
11.一種用于為組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(10)預計開動時間G2)的方法，所述系統(tǒng)包括燃 氣渦輪發(fā)動機(GT) (12)、至少一個蒸汽渦輪(ST) (16)和具有用戶輸入06)和顯示器04) 的控制器(22)，所述方法包括a.將所述蒸汽渦輪中至少一個的溫度輸入(124)到所述控制系統(tǒng)中，其中所述溫度對 應于最近時間；b.由所述控制系統(tǒng)將目標時間時期確定(102)為從所述最近時間到目標時間的時期， 在所述目標時間調(diào)度所述發(fā)電系統(tǒng)處于可調(diào)遣負載；c.由所述控制系統(tǒng)將預計開動時間時期選擇(109，108，118)為從所述最近時間到用 于所述發(fā)電系統(tǒng)的啟動序列的開動的時期；d.基于所述預計開動時間時期和所述第一溫度，由所述控制器確定(109)在所述預計 開動時間發(fā)生的估計渦輪溫度；e.基于所估計的渦輪溫度，由所述控制器確定(134)用于所述啟動序列的估計時間時期；f.由所述控制器將所述預計開動時間時期和用于所述啟動序列的所述估計時間時期 相加(136)，并生成從所述最近時間到所述啟動序列結(jié)束的估計總時間；g.由所述控制器比較(142)所述估計總時間和所述目標時間時期；h.如果所述控制器在進行所述比較中確定所述估計總時間時期在所述目標時間時期 的預定時期內(nèi)，則所述控制器輸出所述預計開動時間(122)，以及i.如果所述控制器確定所述估計總時間時期在所述目標時間時期的所述預定時期外， 則所述控制器減少(152)所述預計開動時間，并重復步驟d到h。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在步驟i中，重復步驟d到h，直到所述比較確定 所述估計總時間時期在所述目標時間時期的預定時期(146)內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在步驟i中，所述預計開動時間時期被減少(152) 等于所述預定時期的量。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述步驟d包括使用蒸汽渦輪的電子模型(1觀)， 所述模型接收所述第一溫度和所述第一時間與所述預計開動時間之間的時期作為輸入，并 輸出對應于所述預計開動時間的估計轉(zhuǎn)子溫度。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述步驟e包括訪問(132)啟動序列的歷史數(shù) 據(jù)庫(82)，所述數(shù)據(jù)庫具有用于與啟動序列期間的時間相關(guān)的蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子溫度的數(shù)據(jù)字 段。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“用于調(diào)度組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的啟動的系統(tǒng)和方法”。一種用于為組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(10)預計開動時期的方法，所述系統(tǒng)包括燃氣渦輪發(fā)動機(12)、蒸汽渦輪(16)和包括用戶輸入裝置(26)和輸出裝置(24)的計算機控制系統(tǒng)(22)，所述方法包括輸入(144)組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)將在其達到可調(diào)遣負載的期望時間(38)；獲得組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的預定操作狀況的當前值(124)；計算機控制系統(tǒng)基于期望時間和當前值來執(zhí)行生成預計開動時間(150)的算法，其中，預測組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在預計開動時間開動時在期望時間處于可調(diào)遣負載，并且計算機系統(tǒng)將預計開動時間輸出(148)到輸出裝置。
文檔編號F02C7/26GK102032045SQ201010500669
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者C·E·龍, D·霍爾茨豪爾, F·達馬托, L·布拉西尼, R·M·潘賈拉, R·薩拉斯瓦特, S·彼得森 申請人:通用電氣公司