专利名称：用于调度组合循环发电系统的启动的系统和方法
用于调度组合循环发电系统的启动的系统和方法技术领域
本发明主要涉及组合循环(CC)发电系统，并且具体涉及调度CC发电系统(在本 文中也称为“电厂(plant)”)的启动。
背景技术：
电厂一般由电力公用事业公司(power utility)来操作或为其操作，电力公用 事业公司生成最终经中心批发市场(central wholesalemarket)或稳压电力系统运营商 (operator)所调遣(dispatch)的电力。电力公用事业公司可从一个或多个CC发电系统和 其它发电系统来生成电力。
公用事业公司上的电力需求往往逐小时、逐天、逐季度以及逐年地变化。来自其客 户的电力需求由例如电网运营商基于有关电力需求的历史数据和例如预期天气、客户对将 来电力的请求以及调度发生的影响电力需求的事件来预计。电网运营商向例如公用事业公 司的发电运营商建议预计的电力需求。由于电力需求变化，电力公用事业公司为每个电厂 准备的调度经常在要发电前很短时间最终确定，例如在要发电前的那天。一旦调度最终确 定，发电系统的运营商就确定何时开动CC发电系统(电厂)以在调度指示对电力的需求将 发生时提供在可调遣负载水平的电力。
确定何时开动电厂提出了一个复杂且困难的调度问题。启动序列将电厂从关闭状 况带到电厂产生在可调遣负载水平的电力所在的状况。启动序列一般是复杂的调度，涉及 各种燃气涡轮、蒸汽涡轮、蒸发器(boiler)和生成蒸汽的其它系统及燃气涡轮和蒸汽涡轮 驱动的发电机。当停止电厂时，不向燃气涡轮提供燃料，并且不向蒸汽涡轮提供蒸汽。当停 止电厂时，燃气涡轮和蒸汽涡轮从其最后的操作状况冷却。当电厂重新开动时，启动序列的 持续时间或完成启动序列的时间很大程度上取决于开始启动序列时蒸汽涡轮的温度。
对电厂的运营商将有帮助的是具有精确地计算启动序列的持续时间的工具。运营 商一般知道何时使其电厂致力于产生在可调遣负载水平的电力。知道精确的启动持续时间 将使运营商能够在最迟的可能时间开动电厂和使用最少量的燃料，以便正好在使电厂致力 于产生电力之前达到可调遣负载。
确定何时开始启动序列要求系统运营商估计对于该序列所要求的时间长度。由于 难以精确预计启动序列的持续时间，为CC发电系统计算精确的基于状况的启动调度能够 是一项费力又复杂的任务，通常由系统运营商手动执行。不是计算精确的基于状况的启动 序列，而是电厂运营商一般使用以前准备的用于少数几个启动状况的启动时期的模板来预 计启动调度。准备的启动模板保守地预测长启动时期以确保预测的启动时期绝不短于估计 的时期应用到的启动序列的任何变化。由于它们是保守的，因此，启动时期的准备模板一般 可应用到广范围的初始状况，例如在启动序列开动时蒸汽转子的温度。准备的模板可规定 比大多数实际启动时期显著更长的启动时期。
虽然再使用现有调度模板加快了对新操作日期或时间时期的新启动调度的准备， 但调度模板经常不会得出对于任何给定日期或时间时期的最佳启动序列和启动持续时间。
权利要求
1.一种用于为组合循环发电系统(10)预计开动时期G2)的方法，所述系统包括燃气 涡轮发动机(12)、蒸汽涡轮(16)和包括用户输入装置06)和输出装置04)的计算机控制 系统(22)，所述方法包括输入(144)所述组合循环发电系统将在其达到可调遣负载的期望时间(38)； 获得所述组合循环发电系统的预定操作状况的当前值(124)； 所述计算机控制系统基于所述期望时间和所述当前值来执行生成预计开动时间(150) 的算法，其中预测所述组合循环发电系统在所述预计开动时间开动时在所述期望时间处于 所述可调遣负载，以及所述计算机系统将所述预计开动时间0 输出(148)到所述输出装置。
2.如权利要求1所述的方法，还包括所述计算机控制系统从数据库(82,13 检索将所述预定操作状况与所述发电系统或 类似发电的以前开动时期相关的数据，以及所述计算机控制系统基于所检索的数据，执行生成所述预计开动时间的所述算法 (134)。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述预定操作状况是所述蒸汽涡轮的涡轮温度 (124)。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述预计开动时间GO)的输出在与所述控制系统进 行电子通信的显示器上呈现。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述计算机系统确定(109，118，130)在所述预计开 动时间所述预定操作状况的开动状况值，并应用所述开动状况以从数据库检索指示对应于 所述开动状况的开动时期的数据。
6.如权利要求1所述的方法，其中预测所述组合循环发电系统在所述期望时间之前不 多于五分钟达到所述可调遣负载(146)。
7.一种用于为具有燃气涡轮(16)和蒸汽涡轮(16)的组合循环发电系统(10)生成预 计开动时期G2)的计算机控制系统(22)，所述计算机控制系统包括用户输入(沈)，接收所述组合循环发电系统将在其达到可调遣负载的期望时间(38) 和所述组合循环发电系统的预定操作状况的当前值(124)；输出装置(M)，输出预计开动时间(42)，其中预测所述组合循环发电系统在所述预计 开动时间开动时在所述期望时间达到所述可调遣负载； 处理器；电子存储器，其上已存储数据，指示所述期望时间和所述当前值；数据库(82)，具有将所述预定操作状况与所述组合循环发电系统或类似组合循环发电 系统的开动时期相关的历史信息，以及算法(109)，基于所述期望时间、当前值和从所述数据库检索的或由所述组合循环发电 系统的至少一部分的数学模型生成的数据，生成所述预计开动时间。
8.如权利要求7所述的计算机控制系统，其中所述预定操作状况(124)是所述蒸汽涡 轮的涡轮温度。
9.如权利要求7所述的计算机控制系统，其中所述预计开动时间02)的输出在显示器(24)上呈现。
10.如权利要求7所述的计算机控制系统，其中所述算法(109)确定在所述预计开动时 间所述预定操作状况的开动状况值，并应用所述开动状况以从所述数据库检索指示对应于 所述开动状况的开动时期的数据。
11.一种用于为组合循环发电系统(10)预计开动时间G2)的方法，所述系统包括燃 气涡轮发动机(GT) (12)、至少一个蒸汽涡轮(ST) (16)和具有用户输入06)和显示器04) 的控制器(22)，所述方法包括a.将所述蒸汽涡轮中至少一个的温度输入(124)到所述控制系统中，其中所述温度对 应于最近时间；b.由所述控制系统将目标时间时期确定(102)为从所述最近时间到目标时间的时期， 在所述目标时间调度所述发电系统处于可调遣负载；c.由所述控制系统将预计开动时间时期选择(109，108，118)为从所述最近时间到用 于所述发电系统的启动序列的开动的时期；d.基于所述预计开动时间时期和所述第一温度，由所述控制器确定(109)在所述预计 开动时间发生的估计涡轮温度；e.基于所估计的涡轮温度，由所述控制器确定(134)用于所述启动序列的估计时间时期；f.由所述控制器将所述预计开动时间时期和用于所述启动序列的所述估计时间时期 相加(136)，并生成从所述最近时间到所述启动序列结束的估计总时间；g.由所述控制器比较(142)所述估计总时间和所述目标时间时期；h.如果所述控制器在进行所述比较中确定所述估计总时间时期在所述目标时间时期 的预定时期内，则所述控制器输出所述预计开动时间(122)，以及i.如果所述控制器确定所述估计总时间时期在所述目标时间时期的所述预定时期外， 则所述控制器减少(152)所述预计开动时间，并重复步骤d到h。
12.如权利要求11所述的方法，其中在步骤i中，重复步骤d到h，直到所述比较确定 所述估计总时间时期在所述目标时间时期的预定时期(146)内。
13.如权利要求11所述的方法，其中在步骤i中，所述预计开动时间时期被减少(152) 等于所述预定时期的量。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述步骤d包括使用蒸汽涡轮的电子模型(1观)， 所述模型接收所述第一温度和所述第一时间与所述预计开动时间之间的时期作为输入，并 输出对应于所述预计开动时间的估计转子温度。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述步骤e包括访问(132)启动序列的历史数 据库(82)，所述数据库具有用于与启动序列期间的时间相关的蒸汽涡轮转子温度的数据字 段。
全文摘要
本发明名称为“用于调度组合循环发电系统的启动的系统和方法”。一种用于为组合循环发电系统(10)预计开动时期的方法，所述系统包括燃气涡轮发动机(12)、蒸汽涡轮(16)和包括用户输入装置(26)和输出装置(24)的计算机控制系统(22)，所述方法包括输入(144)组合循环发电系统将在其达到可调遣负载的期望时间(38)；获得组合循环发电系统的预定操作状况的当前值(124)；计算机控制系统基于期望时间和当前值来执行生成预计开动时间(150)的算法，其中，预测组合循环发电系统在预计开动时间开动时在期望时间处于可调遣负载，并且计算机系统将预计开动时间输出(148)到输出装置。
文档编号F02C7/26GK102032045SQ201010500669
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月21日 优先权日2009年9月24日
发明者C·E·龙, D·霍尔茨豪尔, F·达马托, L·布拉西尼, R·M·潘贾拉, R·萨拉斯瓦特, S·彼得森 申请人:通用电气公司