利用备选操作模式的发电系统的经济优化的制作方法

本公开大体上涉及发电系统的经济优化。更具体而言，本公开涉及设备、方法及程序产品，它们用于通过分析备选操作模式并且计算备选操作模式中的一个中的操作的经济益处和每单位时间费率的、发电系统的经济优化。

背景技术：

在能源工业中，发电系统(例如，涡轮机如燃气涡轮、蒸汽涡轮、风轮机等)可以以附带的长期服务协议出售至未来的运营者。以这些协议出售的发电系统典型地构造成在对应于发电系统的预期需求的特定模式或操作阶段组中操作。这些预期需求可在购买时确定，并且在发电系统的整个使用寿命中被依赖。如本文中使用的，用语″经济优化″是指输送大致满足实际客户需求而没有显著过量的发电或短缺的、来自发电系统的功率输出。此外，″经济优化″可包括最小化发电系统的退化和燃料消耗，以减小在操作期间的独立部分和系统自身上的磨损。

通过长期服务协议，发电系统的服务商(不论是最初制造者还是不同实体)可维护和/或修理发电系统的构件，其中系统典型地在保养时在预定维护停运间隔内脱机。维护停运间隔向发电系统的服务商提供固定收入机会，但代表客户的损失收入以及周期性(有时是不可预计的)成本。因此，发电系统的服务商可具有与运营者不同的利益。随着对来自传统和备选来源两者的能量的需求增长，运营者和服务商两者都有兴趣进一步增加它们的投资回报。

技术实现要素：

论述了用于以备选操作模式优化发电系统的设备、系统和程序产品。尽管本公开的实施例由本文中关于发电系统(包括作为特定实例的涡轮机)的实例论述，但理解的是，本公开的实施例可应用于其它情形，例如，具有波动的功率输出需求的其它类型的机器。

本发明的第一方面提供了一种设备。设备可包括控制器，其通信地耦合于发电系统并且构造成使发电系统在第一操作模式与第二操作模式之间转换，第二操作模式不同于第一操作模式；以及与控制器通信的经济优化引擎，其中经济优化引擎计算：基于发电系统的发电需求、发电成本以及操作条件中的至少一个的、将发电系统从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处；以及基于经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异中的至少一个的第二操作模式中的操作的每单位时间费率。

本发明的第二方面提供了一种方法，其包括：计算将发电系统从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处，第二操作模式不同于第一操作模式，其中经济益处基于发电系统的操作条件、发电需求以及发电成本中的至少一个；计算基于经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异中的至少一个的、使发电系统在第二操作模式中操作的每单位时间费率；以及生成用于将经济益处和每单位时间费率与第二操作模式的概况集成的经济影响矢量。

本发明的第三方面提供了一种用于发电系统的经济优化的储存在计算机可读储存介质上的程序产品，计算机可读储存介质包括程序代码，用于引起计算机系统：计算将发电系统从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处，第二操作模式不同于第一操作模式，其中经济益处基于发电系统的操作条件、发电需求以及发电成本中的至少一个；计算基于经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异的、使发电系统在第二操作模式中操作的每单位时间费率；以及生成用于将经济益处和每单位时间费率与第二操作模式的概况集成的经济影响矢量。

附图说明

本发明的这些及其它的特征将从连同附图进行的本发明的各种方面的以下详细描述更容易理解，该附图绘出了本发明的各种实施例，在该附图中：

图1为呈涡轮机形式的发电系统的示意图。

图2为关于发电系统的示例性季节需求廓线的图表。

图3为根据本公开的实施例的若干操作阶段中的发电系统的负载对时间的图表。

图4绘出了根据本公开的实施例的发电系统的服务商的收入时间线。

图5为根据本公开的实施例的设备的示意图。

图6为示范性环境，其包括与根据本公开的实施例的发电系统交互的计算机系统。

图7和8绘出了根据本公开的实施例的示范性流程图。

注意的是，本发明的附图不一定按比例。附图旨在仅绘出本发明的典型方面，并且因此不应当认作是限制本发明的范围。在附图中，相似的标记在附图之间表示相似的元件。

具体实施方式

如本文中论述的，本发明的方面大体上涉及利用至少两个操作模式的发电系统的经济优化。更具体而言，如本文中论述的，本发明的方面涉及用于发电系统的经济优化的设备、系统及程序产品。本公开的实施例允许发电系统的运营者通过将发电系统转换至备选的操作系统来增加收入和/或降低成本。本公开还允许发电系统的服务商通知运营者经济优化的机会，并且计算提供该信息的对运营者的费率。

参照图1，示出了呈涡轮机形式的发电系统10。发电系统10由实例示为基于燃烧的涡轮机组件，但本公开的实施例还可与其它类型的涡轮机(蒸汽涡轮、风轮机、水轮机等)一起使用。在基于燃烧的涡轮机中，连接于燃料喷嘴14的燃烧器12典型地位于发电系统10的压缩机16区段与涡轮18区段之间。压缩机16和涡轮18可通过可旋转轴20机械地联接于彼此。空气22顺序地流动穿过压缩机16、燃烧器12并且最终穿过涡轮18。燃料喷嘴14可提供燃料，其在空气22存在的情况下在燃烧器12中燃烧来产生热气流。热气流可进入涡轮18来将机械能给予可旋转轴20，由此将功率输送回至压缩机16和/或联接于可旋转轴20的任何负载(未示出)。发电系统10可为受制于同一运营者的若干独立涡轮机中的一个，和/或较大发电系统的部分。

转到图2，示出了用于示例性发电系统的季节需求廓线。在图2的实例中，发电系统可在冬季经历高度不稳定的发电需求，其中发电系统需要在不同功率输出之间灵活过渡并且在这些过渡期间有效运转。在春季和秋季，对生成的功率的需求可大体上除需求中的随机的高峰外为稳定的，由此有利于灵活性和用于较大功率输出的能力。然而，在夏季，需求可既相对高又稳定，由此有利于恒定的功率输出，以及系统和其部分的长期可靠性。随着能源行业中的经济因素继续改变(例如，客户需求、备选能源的成本、排放标准、燃料成本等)，对独立发电系统如燃气涡轮的季节需求变得日益不稳定。该提高的不稳定性可增加特定季节期间和从季节到季节的需求差异。

燃气涡轮和类似的发电系统可用于具有恒定或可变输出的多种交替模式中，以满足不同类型的需求。系统的对比组包括″基本负载发电设备″。基本负载发电设备设计成提供恒定的功率供应来满足给定区域的需求的全部或一部分，并且可包括核、煤、水电、地热或类似类型的发电设备。尽管燃气涡轮和类似的发电系统也可产生恒定的功率输出，但它们可备选地用作″负载跟踪发电设备″。负载跟踪发电设备是指发电设备，其在预定时间内调整它们的功率输出，有时具有特定的幅度和频率，以满足整天的变化的电力需求。此外，负载跟踪发电设备如燃气涡轮和类似的发电系统可保持脱机，直到峰值需求的时段出现。

现在参照图3，示出了过渡穿过若干操作阶段的发电系统的负载对时间的图表。尽管各个阶段由实例示为以特定时序发生，但理解的是，不同阶段可重复或者可按不同顺序发生。遍及操作，发电系统10(图1)上的负载可增大和减小，其中各个阶段具有不同的特征和对应的功率输出。此外，不同操作阶段可改变对发电系统的独立构件或部分的需求。该需求可称为″部分特有的需求″。出于图示目的，示出了第一操作模式50中的发电系统的关于时间的负载的图表。

启动阶段是指系统开启与达到期望状态之间的瞬变操作状态。在启动期间，第一操作模式50中的发电系统随着时间的过去在预定速率下接近其基本负载，这可称为″负载廓线″。负载廓线(例如，负载随着时间的过去增大的速率)可称为发电系统的启动速度。不同负载廓线将具有不同的对应启动速度，并且增大启动速度将大体上牺牲对应量的效率。用于预期需求的启动期间的最佳负载廓线突出了灵活性(满足变化的需求)和可靠性(避免由系统上的过大需求引起故障)。用于第一操作模式50的启动速度可基于期望需求和来自发电系统的功率输出。

在基本负载阶段中，发电系统10(图1)可输出恒定量的功率来满足稳定水平的需求，由此实现基本负载发电设备的作用。如图3中所示，基本负载阶段的负载廓线允许发电系统提供大致恒定的功率输出。基本负载操作阶段可适合于满足对发电系统的一致的稳定客户需求。用于基本负载阶段的恒定负载廓线有利于效率和可靠性，同时保持将功率输出减小至基本负载的小部分的能力。发电系统10(图1)可在操作期间具有预定最大负载(峰值)。为了补偿非预期的需求增长(包括系统冲击、环境事件等)，峰值可设定至防止发电系统10(图1)和/或其部分在于高负载下操作时承受过大损坏的水平。预定峰值可小于发电系统10(图1)可产生的实际最大功率输出。

负载跟踪阶段是指其中发电系统上的负载由于变化的客户需求而波动的阶段。此处，发电系统10(图1)用作负载跟踪发电设备。在该情况下，发电系统可以以预定频率和幅度在负载之间转换，以满足整个时间间隔中的期望需求变化。负载跟踪阶段的负载廓线可提供速度、有效操作，以及响应于非预期需求增长快速达到峰值负载值或较大/较低功率输出的能力。

在减小的恒定需求的情况中，发电系统可在″下调阶段″，也称为减小的基本负载中操作。下调阶段是指用于产生低于基本负载的恒定功率输出的发电系统10(图1)的操作阶段。当在下调阶段中操作时，发电系统可以以基本负载值的近似0％到近似100％之间操作。当预计需求显著低于用于基本负载操作阶段的预定需求时，继续以基本负载操作将生成多于所需的功率。发电系统的部分可在较高负载下更快速地退化，并且可变成本(如，燃料成本、水使用成本等)可高于所需的。在下调阶段中，负载廓线选择成最小化预测的排放，并且使效率优先于灵活性和速度。

为了停用发电系统10(图1)，系统可进入停机阶段用于停用系统。在停机期间，功率输出和负载可在预定速率下减小，直到操作停止。用于停机的负载廓线可基于停机期间的对发电系统的剩余需求，并且以避免系统和/或其部分的损坏或故障。

尽管操作模式50包括用于不同情形的一定范围的预定负载和负载廓线，但各级处的各种权衡(输出对效率、灵活性对可靠性、排放水对负载增大速度等)是操作模式50特有的。在客户需求和其它因素变得日益不稳定的情况下，申请人发现，在操作模式50中操作发电系统10(图1)可为经济上次最佳的。即，申请人发现，具有不同负载和负载廓线的一个或更多个假设的第二操作模式52(以虚线示出)可在需求或成本的显著变化发生时向同一发电系统的运营者提供较大的经济益处。如本文中使用的，″经济益处″是指由于将发电系统转换到不同操作模式的总收入增加和成本下降。经济益处可以以美元表达，并且可包括例如增加的客户收入、燃料成本节省、修理成本下降、由于停运之间的较长操作间隔的收入，和/或由优化的操作模式产生的其它类型的节省和收入增加中的一些或所有的组合总数。如本文中论述的，本公开的实施例限定了至少一个第二操作模式52，其修改发电系统的各种方面(例如，负载廓线、基本负载、峰值负载、启动速度等)，并且评估发电系统是否可通过从第一操作模式50切换至第二操作模式52来优化。

参照图4，示出了用于发电系统的服务商的示例性收入时间线。如本文中论述的，用于特定发电系统的客户需求的变化产生了用于发电系统的运营者和能源客户的经济机会。用于发电系统的运营者的经济机会可符合服务商的潜在经济机会。典型地，服务商可将发电系统销售给运营者(客户)，并且/或者建立长期服务协议。在长期服务协议下，服务商和运营者可同意服务商定期保养和维护发电系统。在一些情况中，系统冲击、环境事件等可引起发电系统遭受小停运(例如，辅助零件失效)或大停运(例如，整个系统的暂时故障)。以图4中的用语小和大标出的这些停运可以以不规则间隔出现，并且作为实例，可在彼此间隔近似一到六年之间。尽管服务商通过在这些停运时的长期服务协议来实现收入，但该模式对于服务商而言产生了不均的收入流，并且可引起发电系统的运营者在保养时经历相当大的成本和损失利润。申请人发现，服务商可与运营者协作来在出售时间之后针对双方实现若干经济机会60。本公开的实施例通过增加收入和/或减少大停运、系统故障等的出现而捕获了用于发电系统的服务商和运营者的经济机会60。

转到图5，示出了根据本公开的实施例的设备100。设备100可包括控制器102，其通信地耦合于发电系统10。更具体而言，发电系统10可包括内部控制系统(ics)104或者通信地耦合于其，内部控制系统(ics)104可包括或实施为用于操作发电系统10的计算装置。ics104可设定例如峰值负载值、启动速度、用于发电系统10的需求周期的频率/幅度、负载廓线，和/或用于操作本文中论述的发电系统10的其它物理变量。在本公开的实施例中，如本文中描述的，控制器102可操纵、修改、控制等ics104，以影响发电系统10的性能。在一些实施例中，控制器102可为ics104的部分或反之亦然。

ics104可设定用于发电系统10的特定操作模式。ics104可使发电系统10从″第一操作模式″转换至″第二操作模式″(即，第一操作模式50(图3)至第二操作模式52(图3))。第一操作模式可为具有预定基本负载值、峰值负载值、负载廓线、启动速度、燃料消耗速率等的用于发电系统10的操作模式，它们可在购买时在发电系统10的运营者与服务者之间达成一致。第二操作模式可为若干备选操作模式中的一个，具有用于预定变量中的一个或更多个的不同值，但这些变量中的一个或更多个可在第一操作模式中相同。控制器102可通过将控制信号发送至发电系统10的ics104和/或可控构件来将发电系统10转换至不同操作模式，以执行动作，如开启阀、触动和停用特定辅助部分或本文中在别处论述的其它动作。此外或作为备选，针对至少一个第二操作模式的设定可预定并且储存在ics104中，并且来自控制器102的控制信号可引起ics104在其第一操作模式与若干第二操作模式中的一个之间转换。第一操作模式可代表用于发电系统10的当前或默认操作模式，并且第二操作模式可代表备选方案，其可在对于当前需求水平和/或其它因素而言适当时增加用于操作发电系统10的经济益处。在一些情况中，第一操作模式可为最初选择并且转换为第二操作模式的操作模式。

为了计算将发电系统10转换至第二操作模式的益处和成本，控制器102可包括经济优化引擎(eoe)106。eoe106可实施为用于计算将发电系统10转换至第二操作模式的运营者的益处和成本的专用硬件或软件。如本文中使用的，用语″运营者″是指运营发电系统10的人或一方。运营者可为从服务商购买发电系统10和/或购买服务协议的客户，但可为关于购买以发电系统10生成的功率的最终客户的销售者。eoe106可包括若干算法、数据集、查找表和/或编程指令，用于执行本文中公开的方法，并且将在伴随图6的论述中进一步详细论述。将发电系统10从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处可在eoe106中计算。eoe106可使用若干因素来计算经济益处，该若干因素包括而不限于：发电系统的发电需求、发电成本以及操作条件。″发电需求″是指对发电系统10的总客户需求，其可表达为总功率量(例如以千瓦(kw)或千瓦小时(kwh)表达)，在几分钟、几小时、几天、几月等的时段内测得的功率输出廓线等。发电需求还可乘以每单位生成的功率的收入，并且表达为满足客户需求的货币值。

″发电成本″可包括用于利用发电系统10生成特定功率输出的燃料和/或操作费用，并且可按货币，例如，美元、英镑、欧元等表达。发电成本可此外或作为备选包括关于可用备选方案(包括由同一运营者或竞争者控制的其它发电系统10)的成本节省或成本增加。eoe还可将发电系统的操作条件纳入计算的经济益处中。如本文中使用的，″操作条件″可包括变量，其测量发电系统10的当前性能，包括但不限于当前操作阶段(例如，启动、基本负载、峰值负载、负载跟踪、下调、停机等)的性质、直到下一期望停运的剩余操作时间、当前负载需求、使用的部分的类型和状态等。操作条件还可包括发电系统10的输出或性能，如，系统水平或部分特有的功率输出、启动或过渡速度等。操作条件还可包括用于超过预先限定的极限的计划的维护成本，例如，产生大于预定峰值的功率输出的成本。在一个示范性实例中，经济益处可表达为用于以$15每百万英制热单位或″btu″($15/mmbtu)的燃料成本，从第一操作模式中的例如365兆瓦(mw)基本负载增加到第二操作模式中的380mw基本负载的币值，并且超过基本负载(即，操作条件)的每兆瓦小时(mwh)的$125成本可对于发电系统10的运营者而言，生成每小时$771收入的经济益处。

除计算经济益处之外，eoe106还可计算在第二操作模式中操作发电系统10的每单位时间费率。每单位时间费率可代表例如实现第二操作模式的经济益处的发电系统10的运营者成本。每单位时间费率还可代表发电系统10和/或设备100的服务商的收入。每单位时间费率可基于若干因素，其包括而不限于：计算的经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异，以及预定成本差异。第一操作模式与第二操作模式之间的″操作差异″可包括例如燃料或劳动成本的增加或减少、由发电系统10的更快速(例如，由于满足增长的需求)或较不快速(例如，由于降低基本负载、功率输出等)磨损产生的服务商的计划成本增加或货币节省，或关于操作或由操作引起的其它因素。操作差异还可包括在第二操作模式中远程维护发电系统10的成本。″预定成本差异″可为用于提供第二操作模式的操作选择的每单位时间的预定的协商服务成本。在示范性实例中，对于$771每小时的经济益处，每单位时间费率可包括$120每小时的预定成本差异(在各个因素转化成每小时货币量之后)。此外，每单位时间费率可包括用于在第二操作模式中维护发电系统的$30每小时的成本增加，这可通过例如预计每单位时间的对特定部分的损坏的量并且将该损坏量转化成货币值来计算。每单位时间费率还可包括$100每小时的预期维护成本增加，其可通过参照用于计算由改变对发电系统10的需求产生的维护成本增加的表格或公式来计算。这些预期成本可针对$250每小时的每单位时间的总费率合计在一起。

在提供这些特征的同时，控制器102和eoe106可与运营者110和服务商120通信，以提供关于第二操作模式和/或其它备选操作模式的信息流。设备10的实施例可通过在控制器102中提供附加特征来加强运营者110与服务商120之间的合作关系。例如，为了防止在其它操作模式中运行发电系统10的较差时机，控制器102可包括触动模块130，其可呈用于控制控制器120是否可发出信号至ics104或发电系统10的硬件或软件的形式。运营者110可通过控制器102或另一信道提交请求至服务商120，以请求将发电系统10转换至第二操作模式。在利用经济优化引擎106计算的经济益处对运营者110和/或服务商120而言是净收益的情况下，服务商120可批准请求(即，通过发出命令至独立系统)，并且将信号发送至触动模块130来将发电系统10转换至第二操作模式。

除用于确定经济益处和每单位时间费率的之前陈述的因素外，控制器102可使其确定基于附加的数据源。例如，系统健康监测器140可通信地连接于发电系统10和控制器102两者。系统健康监测器140可包括测量工具或测量系统用于计算发电系统10和/或其构件中的任一个的物理状态。系统健康监测器140可包括机器，如，用于光学地测量变量如空隙或材料变形的内孔表面检查仪、用于监测材料的状态的应力/应变计、用于测量发电系统10的内部温度的温度计，等。储存在系统健康监测器140和/或控制器102内的算法、公式、查找表等可从以系统健康监测器140获得的测量结果并且参照相关数据计算系统健康度量。这些测量结果可包括例如直到下一停运或故障的时间、机械退化的度量如应力、应变等、随着时间的过去的效率和/或燃料消耗的变化，以及用于测量发电系统10的状态的其它目前已知或以后开发的变量。控制器102的eoe106可将这些测量结果纳入计算的经济益处和/或每单位时间费率中，例如，通过考虑第一或第二操作模式增大还是减小发电系统10内的部分的退化。

发电系统10可与特定地理位置150相关联或者提供功率至特定地理位置150。eoe106可将地理位置150纳入计算经济益处和/或每单位时间费率中。例如，控制器102内的矢量数据区(即，用于储存若干变量的一个数据区)可包括物理位置、本地燃料成本、本地需求廓线、替换部分的运输成本等。与地理位置150相关联的数据还可包括经济益处和/或每单位时间费率的独立变量的乘数。在一个实例中，三个发电系统可服务特定组的客户。一个发电系统10可在其中替换部分花费近似1.1倍的金钱来提供至该地点的地理位置150处。因此，地理位置150处的发电系统10的部分上的负载增加的成本可乘以1.1。服务相同区域或不同区域的其它地点可由其它基于位置的因素影响，如，燃料成本、库存极限、劳动成本、时间表限制等。

现在参照图6，示出了用于执行本文中所述的各种过程的示范性环境200。具体而言，控制器102可形成计算机系统202的整体或部分。控制器102继而可包括优化系统206。优化系统206可使得控制器102能够通过在多个操作模式之间转换来提供发电系统10的经济优化。

图6中所示的构件为根据本公开的实施例的系统的一个实施例。如本文中论述的，控制器102可提供信息至人或计算机化的使用者，以通过在多个操作模式之间转换来提供发电系统10的经济优化。技术人员可人工地、由控制器102自动地和/或由技术人员和控制器102的组合来操作本公开的实施例。理解的是，图6中所示的各种实施例中的一些可独立地实施、组合和/或储存在存储器中，用于包括在控制器102中的一个或更多个单独的计算装置。此外，理解的是，构件和/或功能性中的一些可不实施，或者附加的计划和/或功能性可包括为优化系统206的部分。

控制器102可包括处理器单元(pu)208、输入/输出(i/o)接口210、存储器212和总线216。此外，控制器102示为与外部i/o装置218和储存系统214通信。存储器212可包括其中的经济优化引擎106和触动模块130。此外，经济优化引擎106可包括用于执行特定功能，例如，确定、比较、计算、编码、解码等的若干模块232，并且可使用基于算法的计算、查找表和储存在存储器212中的类似工具，用于对数据处理、分析和操作来执行它们的相应的功能。大体上，pu208可执行计算机程序代码来运行软件，如优化系统206，其可储存在存储器212和/或储存系统214中。在执行计算机程序代码时，pu208可往返于存储器212、储存系统214和/或i/o接口210读取和/或写入数据。总线216可提供控制器102中的构件中的各个之间的通信链路。i/o装置218可包括使得运营者能够与控制器102或使得控制器102能够与本文中所述的装备和/或其它计算装置通信的任何装置交互的任何装置。i/o装置218(包括但不限于键盘、显示器、指针装置等)可直接地或通过插置的i/o控制器(未示出)联接于计算机系统202。

存储器212还可包括关于一个或更多个机器和/或机器系统的各种形式的数据300。数据300可由任何当前已知或以后开发的数据交换系统发送至其它构件、从其接收或另外与其交换。在实施例中，控制器102可与发电系统10、发电系统10的内部控制系统(ics)104、系统健康监测器140，和/或对服务商120而言可访问的服务商数据库310通信。出于论述的目的，本文中论述了特定项目的数据300。然而，理解的是，包括中间形式的数据的其它类型的数据可在未特别论述的中间步骤期间创建、储存、调整、发送、接收等。经济益处数据区322可包括利用本文中论述的设备100和/或过程步骤计算的经济益处的一个或更多个值。费率数据区324可包括发电系统10的第二操作模式中的每单位时间费率的一个或更多个值。除发电系统10的多个操作模式的这些相同项目的其它值之外，经济影响矢量数据区326可包括经济益处和每单位时间费率的对应值。请求数据区328可包括待例如利用i/o装置218发送至控制器102的请求。控制器102可将记录在请求数据区328中的请求，如在特定操作模式中操作发电系统10的请求发送至服务商数据库310。系统健康数据区330可包括利用系统健康监测器140测量并且提供至控制器102的系统健康值(例如，应力、应变、空隙、温度等)。

控制器102可包括用于执行由使用者安装的计算机程序代码的任何通用计算制品(例如，个人计算机、服务器、手持式装置等)。然而，理解的是，控制器102仅代表可执行本公开的各种过程步骤的各种可能的等同计算装置和/或技术人员。此外，控制器102可为用于提供发电系统10的经济优化的较大架构的部分。

在该程度上，在其它实施例中，控制器102可包括：包括用于执行特定功能的硬件和/或计算机程序代码的任何专用计算制品、包括专用和通用硬件/软件的组合的任何计算制品，等。在各个情况中，程序代码和硬件可分别使用标准编程和工程技术来产生。在一个实施例中，控制器102可包括储存在计算机可读储存装置上的程序产品，其可操作成提供发电系统10在执行时的经济优化。

一起参照图6和7，示出了用于例如利用根据本公开的实施例的设备100和/或环境200的实施例优化发电系统10的过程步骤。在步骤s1中，发电系统10可在第一操作模式(例如，第一操作模式50(图3))中操作。如本文中论述的，第一操作模式可为具有预定基本负载值、峰值负载值、负载廓线、启动速度、燃料消耗速率等的用于发电系统10的操作模式，它们可在购买时在发电系统10的运营者与服务者之间达成一致。在发电系统10的运营者希望优化发电、负载廓线、燃料使用，或发电系统10的其它方面的情况下，运营者可在步骤s2中选择第二操作模式(例如，第二操作模式52(图3))。步骤s2中选择的第二操作模式可为限定在存储器212内的数据区300中的若干备选操作模式中的一个、储存系统214或服务商数据库310中的备选操作模式的库，或由运营者限定并且通过i/o装置218传送至控制器102作为数字编码的命令的提出的操作模式。步骤s2中选择的提出的第二操作模式可包括具有通过直接调整发电系统10或引起ics104发出控制信号至发电系统10来设定的不同基本负载值、峰值负载值、负载廓线、燃料消耗率、启动速度等的模式。

一旦选择第二操作模式，则方法可进行至用于计算经济益处的过程p3和用于计算用于发电系统10的第二操作模式的每单位时间费率的过程p4。过程p3和p4可均包括图8中详细示出的一个或更多个特定子步骤。在过程p3中计算经济益处可包括加和/或减若干经济因素来提供对发电系统10的运营者而言的实际或估计的经济收益。在过程p4中计算每单位时间费率可包括加和/或减其它因素(例如，在第二操作模式中操作发电系统10的成本、预定成本差异、系统健康成本和/或过程p3中计算的经济益处)来产生随着时间的过去的发电系统10的运营者的成本。过程p3中计算的经济益处可按每单位时间增收的货币值来表达，并且过程p4中计算的每单位时间费率可为发电系统10的运营者的周期成本。

现在一起转到图6和8，示出了过程p3和p4的示例性子步骤。尽管过程p3和p4的示例性子步骤中的一些出于实例和图示的目的示为并行发生，但理解的是，过程p3和/或p4的各个子步骤可以以任何可构想出的备选顺序执行，并且本文中论述的步骤中的一些可省略或添加。在选择用于发电系统10的第二操作模式的步骤s2之后，优化系统206的模块232可计算关于第二操作模式的经济益处的若干因素。在步骤s3-1中，模块232可计算对第二操作模式中的发电系统10的″发电需求″。发电需求可代表按功率(例如，kw或kw小时)表达的对发电系统10的总市场需求。发电需求可转化成用于满足发电需求的总收入或每单位时间收入。经济益处还可表达为用于在第二操作模式中操作发电系统10的总收入增加。模块232可通过使发电需求(例如，以kw为单位)乘以每单位功率产生的收入来将经济益处转化成货币值。在一些情况中，步骤s3-1中计算的发电需求可超过第一操作模式中的发电系统10的能力，但可在第二操作模式中的发电系统10的生产能力内。在实例中，在对生成的功率的大于预期的需求的情况下，对于将发电系统10的功率输出增加每小时十五mw来服务于特定客户组而言，净经济益处可为附加的$300每小时。

模块232可计算第二操作模式中的生成功率的成本(″发电成本″)。在一定程度上，该发电成本可关于计算的发电需求，因为满足较高需求可增加满足较高需求所需的可变成本(例如，燃料成本)，并且反之亦然。在一些情况下，发电系统10可暂时地(例如，几小时、几天、几周、几月等)变为比使用其它类型的燃料或输入，如煤、核材料、风、太阳能等的其它备选的发电系统更成本有效。计算的发电成本可反映发电系统10中使用的燃料与运营者110可用的任何备选发电系统的成本之间的价格差异，由此将一个或更多个机会成本加至步骤s3-2中计算的发电成本。对于在地理位置150(图5)处在第二操作模式中操作发电系统10而言，发电成本还可包括例如基于环境因素的位置特有的操作成本，如天气或灾难损坏，或外部经济因素，如对收入的税等。发电系统10的第二操作模式可加快或减慢替换部分的磨损，并且转换至第二操作模式可影响用于承担不同负载的一个或更多个部分特有的操作成本。步骤s3-2中计算的发电成本可包括改变对独立部分的需求的预期成本。例如，将发电系统10的输出增加五十mw每小时的发电成本可需要燃料成本中的附加的$30每小时操作。

在步骤s3-3中，模块232可计算第二操作模式中的发电系统10的一个或更多个操作条件(如本文中限定的)。步骤s3-3中计算的操作条件可施加于第二操作模式，并且可在经济上关于系统的功率输出和/或收益性。作为一个实例，计算的操作条件可包括第二操作模式中的发电系统10的功率输出。功率输出可大于或小于对于来自发电系统10的能量的实际客户需求，并且因此可指示发电系统10可在第二操作模式中生成的最大收入。在客户需求超过第一操作模式的功率输出和/或负载能力的情况下，转换至第二操作模式可增加经济益处。负载输出还可为第二操作模式中的特定部分上的增加输出或负担特有的，并且可按一个或更多个部分特有的输出计算和/或表达。此外，计算的操作条件可包括发电系统10的下调比和/或启动速度。启动速度大体上是指发电系统10在两个负载之间过渡的速率。下调比表示流量计(即，发电系统10内的部分)可提供可接受精度下的测量结果的一定范围的流速。下调比和启动速度可影响发电系统10的灵活性，其中在实际或预计客户需求随着时间的过去波动时，更大灵活性是有价值的。这些启动和/或下调率可施加于整个发电系统10和/或一个或更多个特定部分。此外，发电系统10的操作条件可包括在第二操作模式中的增大或减小的负担的情况下确定用于部分的预期替换成本的部分特有的启动需求。操作条件可通过算法、查找表和优化系统206中限定的其它类型的数学关系来关联于收入的增加或减少。在示例性方案中，使发电系统10的峰值负载增大十五mw可对发电系统10的一个或更多个构件引起$10每小时的附加退化。

控制器102可在步骤s3-4中获得发电系统10的相关地理位置150(图5)。如本文中使用的，用语″获得″可表示识别、访问、拷贝或另外提到另一个计算机系统、储存系统或构件的其它布置中预先限定的数据。此外，用语″获得″可表示从储存在控制器102或与控制器102通信的其它系统内的其它变量计算特定量。地理位置150可由于如备选发电系统的存在或不存在的因素而影响在第二操作模式中操作发电系统10的经济益处。运营者110和/或服务商120可将一个或更多个乘数关联至发电系统10的地理位置来反映其相对经济重要性。发电系统10的地理位置可为相关的，其中多个发电系统在地理位置150中操作，其可在需求高峰、未预见的停运等的事件中为适合的替代物。与地理位置150相关联的数据还可包括针对经济益处和/或每单位时间费率的乘数值。取决于位置特有的风险(例如，环境因素)或成本(例如，税或替换部分的可用性)，增大发电系统10的部分上的负载的成本和/或益处可乘以用于地理位置150处的系统的乘数值。例如，发电系统10的地理位置150可引起替换部分花费相对于平均条件1.1倍的金钱来获得和安装。

在步骤s3-5中，模块232可获得步骤s3-1-s3-3中计算或获得的因素中的一个或更多个，并且/或者将这些因素转化成总美元值或每单位时间的美元值。美元值可代表用于在第二操作模式中操作发电系统10的运营者110和/或服务商120的经济益处。经济益处可为将发电系统10转换至第二操作模式的计划经济收益和/或损失的算术总数，作为用于在第二操作模式中操作发电系统10的、随着时间的过去的平均或预期收益(例如，净当前值)或计划的收入增长。例如，步骤s3-1中计算的总发电需求可对于由发电系统10服务的区域而言近似等于$5000每天(即，20美分每千瓦时乘以1.15千瓦时每天乘以服务区域中的近似2170名客户)。在第一操作模式中，发电系统10可能够满足该需求的$4500，但可在第二操作模式中满足需求的全部$5,000，增收$500。提供该附加功率的成本可为$260每天的燃料成本和$60的维护成本。对于操作的地理位置，附加的$500收入还可经受$10的税。在该示例性方案中，经济益处将等于$170每天(即，从$500的增收中减去各种成本)。

在计算用于第二操作模式的经济益处的过程p3之后，优化系统206还可基于过程p3中计算的经济益处和/或其它相关因素来计算每单位时间费率。如本文中别处论述的，每单位时间费率可为用于实现在第二操作模式中操作的经济益处的运营者110向服务商120支付的收费，代表服务商120提供经济优化的机会的份额。在步骤s4-1中，模块232可例如从经济益处数据区322获得计算的经济益处，以便计算服务商120的利润份额。服务商120的利润份额可为运营者110的经济益处的固定或可变的百分比。此外或作为备选，分配给服务商120的经济份额可仅为过程p4中计算的每单位时间的计划费率的部分。本文中描述为过程p4的部分的各种步骤可独立地或组合执行。

在步骤s4-2中，模块232可确定第一操作模式与第二操作模式之间的一个或更多个差异。这些差异可按用于两个模式的相应操作条件(即，本文中论述的示例性操作条件中的一个或更多个)来表达。例如，模块232可计算第一操作模式与第二操作模式之间的功率输出的增加，由第二操作模式中的发电系统10的服务商120(图5)维护或供应的一个或更多个部分上的磨损率的增大或减小，效率的提高或降低，关于备选发电系统的总燃料成本，对频率和幅度的改变，和/或相比于第一操作模式的第二操作模式中的操作灵活性的任何提高或降低。这些差异可反映用于第二操作模式的由服务商120(图5)承担的风险，如，增大库存需求和/或由于改变系统和其部分上的负担而引起的保养发电系统10的可能性。

在步骤s4-3中，模块232可获得预定成本差异，其可包括为每单位时间费率的部分。运营者110(图5)和服务商120(图5)之间的协议可指定代表允许根据本公开的实施例的发电系统10的经济优化的服务收费的预定最低每单位时间费率(″成本差异″)。因此，模块232可在步骤s4-3中获得该预定成本差异，其用于在适用情况下被每单位时间费率包含。例如，步骤s4-3中获得的预定成本差异可为第二操作模式中的$50每小时操作的固定费用，或者作为备选，可为步骤s4-1中获得的净经济益处的0％到100％之间的百分比。

在步骤s4-4中，模块232还可计算用于发电系统10的一个或更多个″系统健康量度″。系统健康量度是指发电系统10的状态的任何类型的测量结果。如本文中在别处论述的，系统健康监测器140可包括机器，如，用于光学地测量变量如空隙或材料变形的内孔表面检查仪、用于监测材料的状态的应力/应变计、用于测量发电系统10的内部温度的温度计，等。控制器102可将系统健康量度140转化成来自储存在系统健康监测器140上或从其接收的系统健康量度数据区330的每单位时间的系统健康成本。利用系统健康监测器140测量和/或导出的一个或更多个系统健康量度可纳入每单位时间费率中。例如，系统健康监测器140可测量或确定用于发电系统10的″启动可靠性″，其可代表在启动或其它过渡阶段期间的发电系统10的成功启动的百分比和/或失效或故障率。成功启动的定义可由运营者110(图5)和/或服务商150(图5)预定，并且可宽泛地包括落入用于期望的操作廓线的误差裕度内的任何启动时间、启动速度等。系统健康量度还可包括例如按一个或更多个部分的美元值表达的部分状态，和在发电系统10在第一操作模式和/或第二操作模式中的使用期间的经济衰退率。系统健康量度还可表达为燃料消耗率，或代表使用的每单位燃料产生的功率的量的″发电效率″。发电效率可限定为消耗的每单位燃料生成的功率的量，而不论相对于整个发电系统还是单个部分。发电效率可取决于发电系统10或其部分的状态而提高或降低。在示范性实例中，发电系统10可设计成在40％效率下操作，由此从燃烧反应中生成的每3145btu产生近似1258btu的能量。购买燃料的成本可为例如$4.52每百万生成的btu。在发电效率降低时，利用相同量的燃料生成功率的成本增加。系统健康监测器140可基于燃烧的每单位燃料生成的能量的量来计算例如效率降低。控制器102可通过将效率损失乘以燃料成本来将效率的该百分比降低转化成货币量。此外或作为备选，系统健康量度可包括人工地或由可储存在系统健康监测器140和/或系统健康量度数据区330中的系统诊断软件自动地输入的故障诊断(例如，实际或可疑问题的概况)。

在于步骤s10-s13中的一个或更多个中计算、获得、确定等因素并且它们转化成货币值之后，优化系统206的模块232可从步骤s4-5中的这些因素中的一个或更多个来计算每单位时间费率。每单位时间费率可反映运营者110(图5)与服务商120(图5)之间的预定项目和条件，和/或相关成本如服务商120(图5)将承受的发电系统10或其部分的加快或减慢的退化。步骤s4-5中计算的每单位时间费率还可部分地基于步骤s3-5中计算的经济益处(即，在步骤s4-1中获得经济益处)，以提供服务商120(图5)的利润份额。每单位时间费率可为本文中论述的各种因素在它们转化成每单位时间美元之后的总和，或者可通过算法、查找表等中限定的关系计算。在一个实例中，每单位时间费率可为确定为总经济益处的小部分(例如，总经济益处的近似40％)的$70每天的预定成本差异、在高于其预定极限下操作发电系统10的$30每天的成本增加，以及来自损失效率的$10系统健康成本的总和，它们可一起求和来得出在第二操作模式中操作的$110的每天费率。如本文中论述的，优化系统206可在过程p3和p4完成之后在步骤s5中生成经济影响矢量。此外或作为备选，这些数据项目可储存在单独的区中。例如，计算的经济益处可储存为经济益处数据区322，并且每单位时间费率可储存在费率数据区324中。

一起返回至图6和7，示出了根据本公开的另外的步骤。在步骤s5中，经济优化引擎106的模块232可使过程p3中计算的经济益处与过程p4中计算的每单位时间费率组合来生成经济影响矢量。生成的(多个)经济影响矢量可储存在经济影响矢量区326(图5)中。步骤s5中生成的经济影响矢量可呈使若干相关数据项目集成的矢量格式。例如，经济影响矢量可包括计算的经济益处、每单位时间费率，以及其它相关数据项目，如第二操作模式的概况(包括例如峰值负载、基本负载、启动速率等的值)。以前述实例继续，对于在第二操作模式中操作，经济影响矢量可为单个数据区，其包括第二操作模式的特征、运营者110的$170每天的经济益处，以及服务商120的$110每天的费率。经济影响矢量还可包括步骤s3-1-s3-4和s4-1-s4-4中计算的独立成本和经济益处。在步骤s5中生成经济影响矢量还可包括针对用于发电系统10的相应备选操作模式生成多个经济影响矢量。步骤s5中生成的经济影响矢量可储存在一个或更多个位置用于随后访问，如存储器212、储存系统214和/或服务商数据库310。

发电系统10的运营者(例如，运营者110(图5))可期望在来自过程p3的计算的经济益处为正的，和/或来自过程p4的计算的每单位时间费率在运营者110(图5)的预算内时，将发电系统10转换至第二操作模式。在步骤s6中，运营者110(图5)可向控制器102提交在第二操作模式中操作的请求。请求可呈控制信号、对优化系统206的命令，和/或以i/o装置218提交的任何其它类型的编码请求的形式。在步骤s7中，一个模块232可确定过程p3中计算的经济益处是否是正经济益处。正经济益处可包括例如第二操作模式中的操作的每单位时间的净经济收益、在特定时间段内在第二操作模式中操作的净经济收益、在将发电系统10转换至第二操作模式之后的平均或预期收入，等。净经济收益可根据本文中论述的原理和/或实例来计算，并且可由模块232从第二操作模式中的每天的益处转化成统计平均值、中值等，模块232计算几天的经济益处并且将这些值数学地转化成平均值、中值、模式值(即，最频繁值)等。在模块232确定用于第二操作模式的计算的经济益处不是正经济益处(即，步骤s7处的″否″)的情况下，步骤s8中的模块232可通知运营者110(图5)将发电系统10转换至第二操作模式的请求不提供经济益处并且被拒绝。该通知可通过i/o装置218以文本消息、声音提示和/或其它类型的听觉/视觉或感觉反馈的形式输送至运营者110(图5)。

响应于经济益处为运营者110(图5)和/或服务商120(图5)的正经济益处，过程流可进行至步骤s9，其中控制器102将请求中继至服务商120(图5)，以在第二操作模式中操作发电系统10。请求可作为控制信号编码和传送至独立系统，并且/或者储存在服务商120(图5)可访问的请求数据区328中。在步骤s9中，请求可由任何目前已知或以后开发的通信系统从运营者110(图5)传送至服务商120(图5)，例如，局域网(lan)或宽域网(wan)，或者可产生与外部计算机的连接(例如，使用因特网服务提供商来通过因特网)。

在审阅运营者的在第二操作模式中操作的请求之后，服务商120(图5)可将返回信号发送至控制器102和/或运营者110(图5)来拒绝或接受请求。由服务商120(图5)的该接受或拒绝可独立于本文中论述为在控制器102中执行的过程流步骤发生。服务商120(图5)可基于例如一方的净经济益处不是运营者110(图5)或服务商120(图5)的正盈利来拒绝请求，即使p3中计算的总经济益处为正的。此外，服务商120(图5)可出于其它原因拒绝请求，如，运营者110(图5)未针对其它服务向服务商120(图5)支付，或者p4中计算的每单位时间费率相对于任何相关联的风险太低。服务商120(图5)可人工地提交批准或拒绝至控制器102，或者可通过与控制器102通信的独立计算机系统内储存的计算、算法等自动地这样做。在步骤s10中，模块232可确定控制器102是否接收到来自服务商120(图5)的在第二操作模式中操作的批准。在任何情况下，控制器102可在步骤s8中通知运营者110(图5)响应于从服务商120接收到的拒绝(即，步骤s10处的″否″)而拒绝请求。步骤s8中提供的通知还可伴随从服务商120(图5)提供的拒绝的解释(例如，传送上文陈述的示例性原因中的一个或更多个)。在拒绝之后，发电系统10可继续在第一操作模式(即，步骤s1)中操作，直到未来的机会出现。

在控制器102接收到来自服务商120(图5)的在第二操作模式中操作的批准(即，步骤s10处的″是″)的情况下，控制器102可在步骤s11中将发电系统10转换至第二操作模式。第二操作模式中的发电系统10的操作可包括改变各种属性(峰值、启动速度、每时间的燃料消耗率等)，以将发电系统10从第一操作模式转换至第二操作模式。为了将发电系统10转换至第二操作模式，控制器102可将控制信号发送至发电系统10的电子控制的部分(阀、开关、燃料进入管线、承载构件与其它部分之间的可调整的联接件，等)，以修改发电系统10的方面(即，空气与燃料比、负载的最大值、齿轮比、燃料进入速率等)。如本文中在别处论述的，发电系统10的修改的方面可包括例如基本负载、峰值负载、启动速率或不同模式之间的变化速率等，以影响发电系统10的性能。此外或作为备选，控制器102可通过操纵ics104而将发电系统10转换至第二操作模式。发电系统10可继续在第二操作模式中操作达任何长度的时间，直到步骤s12中，第二操作模式由运营者110(图5)或服务商120(图5)取消。为了取消第二操作模式，控制器102可在接收到来自运营者110(图5)、服务商120(图5)和/或与控制器102通信的另一方或系统的取消请求之后，将控制信号发送至发电系统10。在模块232确定没有取消请求提交至控制器102(即，步骤s12处的″否″)的情况下，发电系统10可继续在第二操作模式中操作，而不改变与不同操作模式对应的属性中的任一个。在模块232确定取消请求提交至控制器102(即，步骤s12处的″是″)的情况下，控制器102可通过例如将另外的控制信号发出至发电系统10或ics104来将发电系统10转换回至第一操作模式，由此停止第二发电模式中的操作，有利于第一操作模式。

如本文中使用的，用语″构造″、″构造成″和/或″构造用于″可表示如此描述的构件的专用特征。例如，构造成执行功能的系统或装置可包括编程或另外修改成执行该特定功能的计算机系统或计算装置。在其它情况中，储存在计算机可读介质(例如，储存介质)上的程序代码可构造成引起至少一个计算装置在程序代码在该计算装置上执行时执行功能。在这些情况中，程序代码的布置在执行时触发计算装置中的特定功能。在其它实例中，构造成与其它构件交互和/或作用于其它构件上的装置可特殊地定形和/或设计成与那些构件有效交互和/或作用于其上。在一些此类情形中，装置构造成与另一构件交互，因为其形状的至少一部分与该其它构件的形状的至少一部分互补。在一些情形中，装置的至少一部分尺寸确定成与该其它构件的至少一部分交互。装置与其它构件之间的物理关系(例如，互补、尺寸符合等)可有助于执行功能，例如，装置或其它构件中的一个或更多个的替换、装置或其它构件中的一个或更多个的接合等。

本文中使用的用语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式″一″、″一个″和″该″旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语″包括(comprises)″和/或″包含(comprising)″在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。

该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。