[发明专利]联合循环频率控制系统和方法

说明书

动力设备能够操作成为电网提供主频率控制。该动力设备包括：燃气涡轮机，其能够操作成驱动与电网同步的第一发电机并且产生排气，该燃气涡轮机以定义非零第一MW裕度的动力水平操作并且包括具有第一下垂设置的第一控制系统；以及热回收蒸汽发生器(HRSG)，其能够操作成响应于排气通过HRSG而产生高压蒸汽。蒸汽涡轮机能够操作成驱动与电网同步的第二发电机，该蒸汽涡轮机以定义非零第二MW裕度的动力水平操作并且包括具有第二下垂设置的第二控制系统，至少部分地基于第二MW裕度将该第二下垂设置设置成某个值。第一控制系统至少部分地基于第一MW裕度、第二下垂设置、第二MW裕度以及对于燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的组合区域所需的总下垂来计算第一下垂设置。

技术领域

本公开内容总体上涉及用于发电单元的控制系统，并且更具体地涉及用于联合循环发电单元的控制系统。

背景技术

在电网系统中，发电单元经常需要参与电网的频率控制。通常，这要求发电单元以低于满负荷的某个水平操作，以确保若干兆瓦(MW)裕度可用于频率控制。

发明内容

一种控制电网的频率的方法，包括：操作燃气涡轮机以驱动与电网同步的第一发电机，该燃气涡轮机包括具有第一下垂设置的第一控制系统；以及引导来自燃气涡轮机的排气通过热回收蒸汽发生器(HRSG)以产生高压蒸汽。该方法还包括：引导高压蒸汽通过蒸汽涡轮机以驱动与电网同步的第二发电机，该蒸汽涡轮机包括具有第二下垂设置的第二控制系统；至少部分地基于蒸汽涡轮机的可用MW裕度将第二下垂设置设置成某个值；以及至少部分地基于燃气涡轮机的MW裕度、第二下垂设置以及对于燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的组合区域所需的总下垂来计算第一下垂设置。

在另一结构中，动力设备能够操作成为电网提供主频率控制。该动力设备包括：燃气涡轮机，其能够操作成驱动与电网同步的第一发电机并且产生排气，该燃气涡轮机以定义非零第一MW裕度的动力水平操作并且包括具有第一下垂设置的第一控制系统；以及热回收蒸汽发生器(HRSG)，其能够操作成响应于排气通过HRSG而产生高压蒸汽。蒸汽涡轮机能够操作成驱动与电网同步的第二发电机，该蒸汽涡轮机以定义非零第二MW裕度的动力水平操作并且包括具有第二下垂设置的第二控制系统，至少部分地基于第二MW裕度将该第二下垂设置设置成某个值。第一控制系统至少部分地基于第一MW裕度、第二下垂设置、第二MW裕度以及对于燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的组合区域所需的总下垂来计算第一下垂设置。

在另一构造中，控制动力设备以调节电网频率的方法在包括燃气涡轮机和蒸汽涡轮机的动力设备中使用。该方法包括：将频率调节需求分配给动力设备，频率调节需求包括设备需要输出以校正电网频率中的频率下降的总负载；以及操作设备控制器，该设备控制器包括控制燃气涡轮机的操作的第一控制器和控制蒸汽涡轮机的操作的第二控制器。该方法还包括：使用第二控制器设置蒸汽涡轮机下垂设置，蒸汽涡轮机下垂设置至少部分地基于蒸汽涡轮机的MW容量和HRSG存储值；使用第一控制器设置燃气涡轮机下垂设置，燃气涡轮机下垂设置至少部分地基于蒸汽涡轮机下垂设置和频率调节需求；以及每十秒重新设置蒸汽涡轮机下垂设置和燃气涡轮机下垂设置至少一次。

前面已经相当广泛地概述了本公开内容的技术特征，使得本领域技术人员可以更好地理解下面的详细描述。在下文中将对形成权利要求的主题的本公开内容的附加特征和优点进行描述。本领域技术人员将理解，他们可以容易地使用所公开的构思和具体实施方式作为用于修改或设计用于实现本公开内容的相同目标的其它结构的基础。本领域技术人员还将认识到，这样的等同构造不以其最广泛的形式脱离本公开内容的精神和范围。

此外，在进行下面的详细描述之前，应当理解，在整个该说明书中提供了针对某些词和短语的各种定义，并且本领域普通技术人员将理解，这样的定义适用于这种定义的词和短语的先前和未来使用的许多(如果不是大多数)的情况。虽然一些术语可以包括各种各样的实施方式，但是所附权利要求可以将这些术语明确地限制于特定实施方式。

附图说明

图1是联合循环动力设备的示意图。