[發(fā)明專利]估計整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）廠中的變量的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180069400.2
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN103430121A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M.多庫丘;師瑞杰;A.庫馬
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G06F1/26
• 分類號: G06F1/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;湯春龍

關(guān)于聯(lián)邦資助的開發(fā)的聲明

本發(fā)明用政府支持、根據(jù)由美國能源部授予的合同號DE-FC26-07NT43094做出。因此，美國政府在本發(fā)明中具有某些權(quán)利。

相關(guān)申請的交叉引用

該申請與同此同時提交并且通過引用而全部合并于此的題為“Model?Predictive?Control?System?And?Method?For?Integrated?Gasification?Combined?Cycle?Power?Generation（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的模型預(yù)測控制系統(tǒng)和方法）”的美國專利申請?zhí)?3/053731（律師案號250557-1）有關(guān)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電，并且更特定地涉及用于估計IGCC發(fā)電廠中的變量的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）技術(shù)作為清潔和高效發(fā)電的有吸引力的技術(shù)而持續(xù)發(fā)展，例如可從大量含碳物質(zhì)（例如煤或其他相對低成本的燃料）生成。在IGCC的前端是稱為煤氣化的工藝，其是將燃料（例如，煤）轉(zhuǎn)變成可燃合成氣體（合成氣）流的部分氧化工藝。因為污染引起的排放（例如，SO_X、NO_X、汞、微粒，等）可大致上在發(fā)生燃燒之前從合成氣流去除，IGCC是環(huán)境友好的。盡管IGCC技術(shù)固有地保持清潔和高效發(fā)電的明顯可能性，還要利用機會以對于增強的可靠性、可用性、效率和靈活性來改進(jìn)IGCC發(fā)電。

已知用于操作IGCC電廠的本技術(shù)趨于基于過分簡單的控制程序，如可通過嚴(yán)格且繁瑣的操作者指南而傳達(dá)給操作者，而不必設(shè)計成實現(xiàn)任何有意義的優(yōu)化策略，例如可由于用于監(jiān)測并且控制IGCC廠的有限的在線信息而引起。例如，IGCC廠的煤氣化段可經(jīng)受相對惡劣的操作環(huán)境并且因此有限的在線傳感器可用于監(jiān)測和控制。

還已知基于模型的估計實現(xiàn)可有助于估計廠變量。然而，存在因為在這樣的估計實現(xiàn)中可通常未適當(dāng)?shù)亟忉尳：?或感測不確定性而可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。

鑒于前面的考慮，制定其中可將廠測量（如可通過傳感器套件獲得的）與基于模型的估計組合用于估計廠變量的估計策略，可對于建模和/或感測不確定性適當(dāng)?shù)匦Ｕ@些廠變量而不增加任何相當(dāng)大的計算負(fù)擔(dān)并且同時實現(xiàn)相當(dāng)大的估計準(zhǔn)確度，這將是可期望的。

發(fā)明內(nèi)容

一般地，本發(fā)明的至少一些方面可由用于估計整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電廠中的變量的系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)可包括傳感器套件，其耦合來感測指示相應(yīng)的廠輸入變量和廠輸出變量的信號。該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括擴展卡爾曼濾波器（EKF），其耦合來接收感測的廠輸入變量并且包括廠的動態(tài)模型，用于在離散時間處生成多個廠狀態(tài)估計和對這些狀態(tài)估計的協(xié)方差矩陣。搶先約束處理器可配置成搶先地將狀態(tài)估計和協(xié)方差矩陣約束為無約束違規(guī)。測量-校正處理器可配置成基于感測的廠輸出變量的處理來校正受約束的狀態(tài)估計和受約束的協(xié)方差矩陣。該測量-校正處理器耦合以用校正的狀態(tài)估計和校正的協(xié)方差矩陣來更新動態(tài)模型。更新的動態(tài)模型可配置成估計起初未被傳感器套件感測的至少一個廠變量的值。

本發(fā)明的至少一些額外的方面可由用于估計整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電廠中的變量的方法實現(xiàn)。該方法可包括下面的動作：使傳感器套件耦合來感測指示相應(yīng)的廠輸入變量和廠輸出變量的信號；向擴展卡爾曼濾波器（EKF）供應(yīng)感測的廠輸入變量，該擴展卡爾曼濾波器包括廠的動態(tài)模型，用于在離散時間處生成多個狀態(tài)估計和對這些狀態(tài)估計的協(xié)方差矩陣；搶先地將狀態(tài)估計和協(xié)方差矩陣約束為無約束違規(guī)；基于感測的廠輸出變量的處理來校正受約束的狀態(tài)估計和受約束的協(xié)方差矩陣；用校正的狀態(tài)估計和校正的協(xié)方差矩陣來更新動態(tài)模型；以及用更新的動態(tài)模型來估計起初未被傳感器套件感測的至少一個廠變量。

本發(fā)明的再另外的方面可由具有計算機可執(zhí)行指令的非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)實現(xiàn)，這些計算機可執(zhí)行指令在由處理器執(zhí)行時配置成執(zhí)行下面的動作：測量來自傳感器套件的信號，這些信號指示相應(yīng)的廠輸入變量和廠輸出變量；向擴展卡爾曼濾波器供應(yīng)感測的廠輸入變量，該擴展卡爾曼濾波器包括廠的動態(tài)模型，用于在離散時間處生成多個狀態(tài)估計和對這些狀態(tài)估計的協(xié)方差矩陣；搶先地將狀態(tài)估計和協(xié)方差矩陣約束為無約束違規(guī)；基于感測的廠輸出變量的處理來校正受約束的狀態(tài)估計和受約束的協(xié)方差矩陣；用校正的狀態(tài)估計和校正的協(xié)方差矩陣來更新動態(tài)模型；以及用更新的動態(tài)模型來估計起初未被傳感器套件感測的至少一個廠變量。

附圖說明