[发明专利]发电系统和控制由发电系统生成的发电量的方法

说明书

本发明涉及基于模型的发电量需求控制。用于控制由发电系统生成的发电量的方法和系统的实施例可包括使用基于模型的控制技术来控制该系统的至少一部分。该基于模型的控制技术可包括动态矩阵控制器(DMC)，其接收作为输入的发电量需求和过程变量并基于这些输入和存储的模型来生成控制信号。该模型可被基于参数测试配置，并且是可被修正的。其他输入也可被用来确定该控制信号。在一个实施例中，涡轮机被第一DMC控制而锅炉被第二DMC控制，并且由该第一和第二DMC生成的这些控制信号一起被用来控制该生成的发电量。还公开了用于将该发电系统从基于比例积分微分的控制转移到基于模型的控制的技术。

技术领域

本专利一般地涉及过程的控制和发电设备，并且更具体地，涉及被用来减少发电设备/过程或其他具有类似响应特性的工厂设备的控制响应时间的基于模型的发电量需求控制的实现。

背景技术

多种工业的和非工业的应用使用燃烧燃料的锅炉，其通常运行以通过燃烧各种类型的燃料的一种，诸如煤、天然气、石油、废弃物等来将化学能转换为热能。燃烧燃料的锅炉的一个示例使用可以在热发电机中，其中燃烧燃料的熔炉由通过锅炉内的一些管道的水生成蒸汽，并且生成的蒸汽然后可被用来运行一个或多个蒸汽涡轮机以生成电力。热发电机的电力或功率输出可以是锅炉中生成的热量的函数，其中该热量可以通过例如每小时耗费的(例如，燃烧的)燃料的量直接确定。

使用在电力工厂中的常见蒸汽生成系统可包括具有过热器部分(具有一个或多个子部分)的锅炉，蒸汽可在其中被生成并且可以然后被提供到第一，通常为高压的，蒸汽涡轮机并被在该第一蒸气涡轮机中使用。为了增加系统的效率，由该第一蒸汽涡轮机排出的蒸汽可以然后在锅炉的再加热器部分被再加热，其可以包括一个或多个子部分，然后该再加热后的蒸汽被提供到通常为较低压的第二蒸汽涡轮机。但是，正如可能已知的，电力系统的熔炉/锅炉部分和电力系统的涡轮机部分都必须以协作的方式被控制以生成所要求量的功率。

此外，正如可能已知的，电力工厂的蒸汽涡轮机通常在不同的时间运行在不同的运行等级以基于提供给电力工厂的可变的能量或发电量需求生产不同量的电力或功率。例如，在很多情况下，电力工厂可被连接到电力功率分配网络，有时被称为电网，并提供规定量的功率到电网。在这种情况下，电网管理者或控制机构通常管理电网以将电网上的电压等级保持处于不变或近似不变的等级(那可以是，在额定等级内)，并基于由功率消费者对处于电网上的电力(功率)的当前需求提供持续的功率供应。当然，电网管理者通常在一些天的某些时间比其他时间，和在一周和一年的某些天中比其他天计划以更重的使用，并且从而计划更高的功率需求，并且可运行一个或多个优化例程以确定在任何特定时间由连接到电网的各种电力工厂需要生成的功率的最优量和类型，以满足电网上的当前或期望的总体功率需求。

作为这个过程的部分，电网管理者通常发送功率或发电量需求要求(也被称为发电量需求设定点)到每一个供应功率到电网的电力工厂，其中功率要求需求或发电量需求设定点规定在任何特定时间每个特定电力工厂可提供到电网的功率的量。当然，为了实现电网的适当控制，电网管理者可在任何时间对于连接到电网的不同电力工厂发送新的发电量需求设定点，以说明正在被提供给电网的或由电网所消费的功率的期望的和/或非期望的变化。例如，电网管理者可以响应要求中的期望的或非期望的改变(其通常可以是在正常工作时间和工作日比在晚上和在周末更高)来对特定电力工厂改变发电量需求设定点。类似地，电网管理者可以响应电网上的功率供应中的非期望的或期望的减少来对特定电力工厂改变发电量需求设定点，该减少诸如由非期望地失效或者出于正常或计划维护而被致使离线的特定电力工厂处的一个或多个功率单元所引起的。