基于另外的燃烧器系 统的运行而产生另外的预测的蒸汽涡轮机输出。控制器输入信号发生单元或过程模型系统 随后可以运行来将过程模型的输出与另外的预测的蒸汽涡轮机输出进行组合，以产生预测 的蒸汽涡轮机输出，可以将测量到的燃气涡轮机输出与测量到的蒸汽涡轮机输出进行组合 以产生当前单元输出，可以产生作为当前单元输出与负载设定点之间的差分的差分信号， 并可以通过将预测的蒸汽涡轮机输出与测量到的燃气涡轮机输出进行组合来产生预测的 单元输出。同样地，控制器输入信号发生单元还可以通过对差分信号与预测的单元输出求 和来产生初步控制器输入信号，并可以包括设定点分配器，该设定点分配器被耦合为接收 初步控制器输入信号，该设定点分配器产生控制器输入信号和被提供作为向第二过程控制 器的输入的第二控制器输入信号。
[0016] 如果期望的话，电能产生单元可以包括第一发电机和第二发电机，该第一发电机 机械地耦合到燃气涡轮机以基于燃气涡轮机的运动来产生电能，该第二发电机耦合到蒸汽 涡轮机以基于蒸汽涡轮机的运动来产生电能。
[0017] 在另一个示例中，产生燃气涡轮机控制信号来控制燃气燃烧器中燃气的燃烧以由 此控制由电能产生单元产生的电能的控制系统可以包括控制器、过程模型系统、以及控制 器输入信号发生单元，其中，过程模型系统包括蒸汽涡轮机模型和加法器，该蒸汽涡轮机模 型耦合到控制器的输出以产生预测的蒸汽涡轮机输出，加法器对测量到的燃气涡轮机输出 与预测的蒸汽涡轮机输出求和以产生预测的单元输出。控制器输入信号发生单元可以通过 将预测的单元输出与负载设定点、测量到的燃气涡轮机输出以及测量到的蒸汽涡轮机输出 进行组合来产生用于控制器的控制器输入信号。
[0018] 在另一个示例中，一种用于产生控制信号来控制具有第一发电单元和第二发电单 元的发电机的运行的控制器，该第一发电单元和该第二发电单元被互连以使得改变对第一 发电单元的控制影响第二发电单元的运行，该控制器包括处理器、以及计算机可读存储器， 该计算机可读存储器储存控制器例程，以便在处理器上执行以产生用于控制第一发电单元 的控制信号。控制器例程包括产生用于产生控制信号的输出信号的过程控制例程、包括用 于对第二发电单元进行建模的过程模型的过程模型系统、以及过程控制输入信号发生例 程。在该情形下，过程模型被耦合为接收过程控制例程的输出，以产生预测的第二发电单元 输出，并且过程模型系统对测量到的第一发电单元输出与预测的第二发电单元输出求和以 产生预测的单元输出。再进一步，过程控制输入信号发生例程通过将预测的单元输出与负 载设定点、测量到的第一发电单元输出以及测量到的第二发电单元输出进行组合来产生用 于过程控制例程的控制器输入信号。
[0019] 此外，一种用于控制具有两个可控制单元的过程的方法，该两个可控制单元被互 连以使得改变至第一单元的控制信号以改变该第一单元的输出还改变了第二单元的输出， 其中，第一单元具有对至第一单元的控制信号的响应时间，该响应时间显著短于第二单元 对至第一单元的控制信号的响应时间，该方法包括测量第一单元的输出、测量第二单元的 输出、接收指示第一单元和第二单元的期望的总输出的设定点，以及响应于被提供给第一 单元的控制信号来预测第一单元和第二单元的经组合的输出。此预测步骤可以包括经由处 理器响应于至第一单元的控制信号而对第二单元的运行进行建模以产生预测的第二单元 输出，以及使用处理器将所预测的第二单元输出与第一单元的测量到的输出相加以产生第 一单元和第二单元的预测的经组合的输出。该方法还包括经由处理器基于第一单元的测量 到的输出、第二单元的测量到的输出、设定点以及第一单元和第二单元的所预测的经组合 的输出来产生控制例程输入信号，以及经由处理器执行控制例程，该控制例程基于控制例 程输入信号来确定用于控制第一单元的运行的控制信号。
[0020] 如果期望的话，响应于被传送到第一单元的控制信号来对第二单元的运行进行建 模以产生预测的第二单元输出可以包括经由处理器执行过程模型，该过程模型对第二单元 对于被提供给第一单元的控制信号的响应随时间的变化进行建模。同样地，产生控制例程 输入信号可以包括使用处理器将第一单元和第二单元的所预测的经组合的输出与设定点、 测量到的第一单元输出和测量到的第二单元输出进行组合可以包括使用处理器将测量到 的第一单元输出与测量到的第二单元输出进行组合以产生组合单元输出，并且可以包括产 生作为组合单元输出与设定点之间的差分的差分信号。再进一步，产生控制例程输入信号 可以包括使用处理器对第一单元和第二单元的所预测的经组合的输出与差分信号求和。
[0021] 该方法还可以包括使用处理器来执行第二过程控制例程以产生第二控制信号，该 第二控制信号用于经由可变控制装置来控制第二单元的运行，该可变控制装置影响第二单 元的运行。在这种情形下，响应于至第一单元的控制信号来预测第一单元和第二单元的经 组合的输出可以包括:经由处理器响应于第二控制信号来对第二单元的运行进行建模以产 生另外的预测的第二单元输出；以及使用处理器将所预测的第二单元输出和另外的预测的 第二单元输出加到测量到的第一单元的输出，以产生第一单元和第二单元的预测的经组合 的输出。该方法还包括向第一单元提供控制信号以控制第一单元的运行。
【附图说明】
[0022] 图1示出了包括蒸汽涡轮发电设备的组合循环发电厂的框图，该蒸汽涡轮发电设 备被耦合为使用燃气涡轮发电设备组内产生的热量。
[0023] 图2示出了用于控制过程的典型开环控制系统的框图。
[0024] 图3示出了使用内模控制来控制过程的典型闭环控制系统的框图。
[0025]图4示出了图3中的闭环控制系统的另一种形式的框图。
[0026] 图5示出了可用于图4中的闭环控制系统中以提供对组合循环发电厂的增强的控 制的控制例程的框图。
[0027] 图6示出了可以在图4中的闭环控制系统上使用以提供对具有管道燃烧器的组合 循环发电厂的增强的控制的控制例程的框图。
【具体实施方式】
[0028] 现在参考图1，其中可以使用本文中详细描述的控制例程的组合循环发电厂10包 括一组蒸汽涡轮发电设备12(例如，蒸汽涡轮机系统或蒸汽涡轮发电单元）、一组燃气涡轮 发电设备14(例如，燃气涡轮机系统或燃气涡轮发电单元）以及控制器16,该控制器16运行 以经由燃料流量控制阀18来控制蒸汽涡轮发电设备12和燃气涡轮发电设备14两者的运行， 以便基于被提供给控制器16的负载需求信号20来产生经组合的输出负载。如将理解的，蒸 汽涡轮发电设备12可以包括任何数量的组的发电设备，发电设备诸如为冷凝器22、用于产 生来自蒸汽的动力(旋转力）的蒸汽涡轮机24、用于从动力产生功率的发电机26、以及使冷 凝器22、蒸汽涡轮机24、和热源(在该情形下以来自燃气涡轮发电设备14的废热的形式)互 连的管材和管道以及其它设备28。如将理解的，本文中加热蒸汽的蒸汽涡轮机24的上游设 备可以被认为是蒸汽涡轮机进口设备，并且蒸汽可以从蒸汽涡轮机24经由蒸汽出口排出到 一个或多个冷凝器22。具体来说，在这种情形下，蒸汽涡轮发电设备12包括热回收蒸汽发生 器(HRSG)系统29,热回收蒸汽发生器(HRSG)系统29在一个或多个阶段以热量的形式从燃气 涡轮发电设备14的排气管中回收(能量）。同样地，如将理解的，蒸汽涡轮发电设备12可以包 括各种阀、喷头等等，它们可以连接到控制器16并由控制器16使用来控制蒸汽涡轮机24和 HRSG系统29的运行。此外，如果期望的话，蒸汽涡轮发电设备12可以包括管道燃烧器系统 31，管道燃烧器系统31燃烧位于蒸汽涡轮发电设备12的液体回收系统的管道内的燃料，以 向进入蒸汽涡轮机24的蒸汽提供额外热量。当然，用于这种管道燃烧器系统中的管道燃烧 器的燃料流量控制器(例如，阀）还可以连接到控制器16并由控制器16进行控制，因此管道 燃烧器是可变控制装置。
[0029]以类似的方式，图1中的燃气涡轮发电设备14包括耦合到燃烧室30或者设置在燃 烧室30内的一组燃烧器，该一组燃烧器燃烧从燃气进口传送的燃料(例如，天然气）以产生 热空气(燃气）。经加热的燃气在高压强下流动通过一个或多个燃气涡轮机32以驱动燃气涡 轮机32,该燃气涡轮机32驱动连接到一个或多个燃气涡轮发电机34的动力（例如旋转轴）。 燃气涡轮发电机34随后运行以产生电功率(例如，电力）。来自燃气涡轮机的经加热的排放 的燃气随后流动通过包括排气管36的燃气涡轮机排放装置，通过热回收蒸汽发生器系统29 以产生用于驱动蒸汽涡轮机24的蒸汽。如在图1中示出的，燃烧室30耦合到受控制器16控制 的燃料流量控制阀18，以便控制燃料(天然气)流动进入燃烧室30中，以由此控制燃气涡轮 机32和燃气涡轮机34的功率输出。
[0030] 如将理解的，控制器16可以被实现为任何期望类型的过程控制器硬件和/或软件。 具体来说，控制器16可以以任何期望的方式被配置为或者被编程为执行本文中所描述的控 制例程或技术。在一种情形下，控制器16可以包括通用处理器38和存储器39,该存储器39在 其中将一个或多个控制例程40储存为待由处理器38执行或实现的控制或编程模块。处理器 38随后可以实现一个或多个控制或编程模块40以成为专用处理器，该专用处理器以本文中 所描述的方式运行来实现对组合循环工厂10的控制。在另一种情形下，处理器38可以是以 专用集成电路(ASIC)的形式，并且使用如储存在ASIC的存储器39中的程序模块40进行编程 以实现本文中所描述的控制技术。
[0031] 在用于组合循环发电厂的标准控制系统（例如具有在图1中示出的形式的控制系 统）中，蒸汽涡轮发电设备中的蒸汽阀（例如，HRSG系统29中的阀)通常在敞开(完全打开)的 情形下运行或放置，以使得蒸汽涡轮机循环中的流动损失最小化。因此，控制器16不能使用 这些控制阀来控制蒸汽涡轮机24的运行，但必须替代地控制进入燃气涡轮机燃烧室30中的 燃料流动，以控制或影响燃气涡轮机循环的运行。因此，对大部分组合循环(CC)发电厂的负 载控制趋向于使用开环控制系统来实施，其中，单位MW(功率)需求的变化直接被发送到燃 气涡轮机(GT)兆瓦控制器，而不需要考虑归因于蒸汽涡轮机的潜在的兆瓦（功率)变化。随 后从燃气涡轮机需求中减去蒸汽涡轮机上最终的(或瞬时的)兆瓦(功率)变化，以获得所需 要的最终稳定状态的单位兆瓦(MW