[发明专利]通过改变多个燃气涡轮的分流负载来对气体循环发电厂操作进行建模和控制

说明书

本发明题为通过改变多个燃气涡轮的分流负载来对气体循环发电厂操作进行建模和控制。本公开的实施方案提供了一种用于操作联合循环发电厂(CCPP)(12)的方法。该方法可包括生成用于操作CCPP(12)的发电厂模型(68)，确定发电厂模型(68)中的至少两个燃气涡轮(30A,30B)是否生成电力输出，以及针对至少两个燃气涡轮(30A,30B)之间的基线分流比(226)对CCPP(12)的燃料消耗进行建模。该方法还可包括确定变体分流比(226)是否满足CCPP(12)的质量阈值，以及响应于变体分流比(226)满足质量阈值而调整CCPP(12)以使用变体分流比(226)。

背景技术

本公开整体涉及发电厂的建模和控制。更具体地讲，本公开的实施方案提供通过对发电厂内的多个燃气涡轮的变体分流负载进行建模和分析来对发电厂进行建模和控制的操作方法。

发电厂通常包括用于生成电力输出的各种不同涡轮机和/或系统。用于发电的两种常规电力系统包括燃气涡轮系统和联合循环发电厂，联合循环发电厂通常包括燃气涡轮系统。常规的联合循环发电厂采用可操作地耦接到一个或多个蒸汽涡轮系统的一个或多个燃气涡轮系统。燃气涡轮系统包括耦接到燃气涡轮的压缩机。燃气涡轮通常耦接到并驱动外部部件，诸如发电机，用于产生负载或电力输出。蒸汽涡轮系统包括高压(HP)涡轮部分，该HP涡轮部分可操作地耦接到中压(IP)涡轮部分，该IP涡轮部分继而耦接到低压(LP)涡轮。类似于燃气涡轮系统的燃气涡轮，HP涡轮、IP涡轮和LP涡轮用于驱动外部部件(例如，发电机)。在典型的联合循环发电厂中，来自燃气涡轮的废气被传送到热回收蒸汽发生器(HRSG)，该热回收蒸汽发生器可用于产生蒸汽以供给蒸汽涡轮系统的各种涡轮并再热蒸汽，以提高系统和/或发电厂的效率。在HRSG下游，废气通过烟囱释放到大气中。

另选能源(诸如各种形式的可再生能源)的可用性增加也增大了操作联合循环发电厂的复杂性。对联合循环发电厂的发电需求的波动通常需要系统在不同负载条件之间偏移，从而随时间推移改变所产生的电力的量。发电厂在不同负载量下的操作可影响发电厂的若干属性，包括各种部件的内部温度和/或燃料消耗。在一些情况下，在变化负载下的长时间操作可不利地影响一些部件的效率或使用寿命。

发明内容

本公开的第一方面提供了一种用于操作联合循环发电厂(CCPP)的方法，该方法包括：生成用于在一定环境条件和一定负载条件下操作CCPP的发电厂模型；确定CCPP的发电厂模型中的至少两个燃气涡轮是否在该环境条件和该负载条件下生成电力输出；使用CCPP在该环境条件和该负载条件下的发电厂模型，针对至少两个燃气涡轮之间的基线分流比对CCPP的燃料消耗进行建模；创建至少两个燃气涡轮之间的变体分流比；使用发电厂模型确定变体分流比是否满足CCPP的质量阈值，该质量阈值包括燃料消耗方面的至少最低减少；响应于变体分流比不满足质量阈值而重新计算变体分流比；以及响应于变体分流比满足质量阈值而调整CCPP以使用变体分流比。

本公开的第二方面提供了一种存储在计算机可读存储介质上的用于操作联合循环发电厂(CCPP)的程序产品，该计算机可读存储介质包括使计算机系统执行动作的程序代码，这些动作包括：生成用于在一定环境条件和一定负载条件下操作CCPP的发电厂模型；确定CCPP的发电厂模型中的至少两个燃气涡轮是否在该环境条件和该负载条件下生成电力输出；使用CCPP在该环境条件和该负载条件下的发电厂模型，针对至少两个燃气涡轮之间的基线分流比对CCPP的燃料消耗进行建模；创建至少两个燃气涡轮之间的变体分流比；使用发电厂模型确定变体分流比是否满足CCPP的质量阈值，该质量阈值包括燃料消耗方面的至少最低减少；响应于变体分流比不满足质量阈值而重新计算变体分流比；以及响应于变体分流比满足质量阈值而调整CCPP以使用变体分流比。