[發明專利]通過改變多個燃氣渦輪的分流負載來對氣體循環發電廠操作進行建模和控制

在審

• 申請號: 202110271015.1
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113513412A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: N·特拉爾沙瓦拉;王迪飛;D·S·埃文斯;K·蘇布拉曼揚;A·庫馬爾;周俊強;A·B·坎貝爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C9/54
• 分類號: F02C9/54;F02C6/02;F01K23/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭浩;姜冰

本發明題為通過改變多個燃氣渦輪的分流負載來對氣體循環發電廠操作進行建模和控制。本公開的實施方案提供了一種用于操作聯合循環發電廠(CCPP)(12)的方法。該方法可包括生成用于操作CCPP(12)的發電廠模型(68)，確定發電廠模型(68)中的至少兩個燃氣渦輪(30A,30B)是否生成電力輸出，以及針對至少兩個燃氣渦輪(30A,30B)之間的基線分流比(226)對CCPP(12)的燃料消耗進行建模。該方法還可包括確定變體分流比(226)是否滿足CCPP(12)的質量閾值，以及響應于變體分流比(226)滿足質量閾值而調整CCPP(12)以使用變體分流比(226)。

背景技術

本公開整體涉及發電廠的建模和控制。更具體地講，本公開的實施方案提供通過對發電廠內的多個燃氣渦輪的變體分流負載進行建模和分析來對發電廠進行建模和控制的操作方法。

發電廠通常包括用于生成電力輸出的各種不同渦輪機和/或系統。用于發電的兩種常規電力系統包括燃氣渦輪系統和聯合循環發電廠，聯合循環發電廠通常包括燃氣渦輪系統。常規的聯合循環發電廠采用可操作地耦接到一個或多個蒸汽渦輪系統的一個或多個燃氣渦輪系統。燃氣渦輪系統包括耦接到燃氣渦輪的壓縮機。燃氣渦輪通常耦接到并驅動外部部件，諸如發電機，用于產生負載或電力輸出。蒸汽渦輪系統包括高壓(HP)渦輪部分，該HP渦輪部分可操作地耦接到中壓(IP)渦輪部分，該IP渦輪部分繼而耦接到低壓(LP)渦輪。類似于燃氣渦輪系統的燃氣渦輪，HP渦輪、IP渦輪和LP渦輪用于驅動外部部件(例如，發電機)。在典型的聯合循環發電廠中，來自燃氣渦輪的廢氣被傳送到熱回收蒸汽發生器(HRSG)，該熱回收蒸汽發生器可用于產生蒸汽以供給蒸汽渦輪系統的各種渦輪并再熱蒸汽，以提高系統和/或發電廠的效率。在HRSG下游，廢氣通過煙囪釋放到大氣中。

另選能源(諸如各種形式的可再生能源)的可用性增加也增大了操作聯合循環發電廠的復雜性。對聯合循環發電廠的發電需求的波動通常需要系統在不同負載條件之間偏移，從而隨時間推移改變所產生的電力的量。發電廠在不同負載量下的操作可影響發電廠的若干屬性，包括各種部件的內部溫度和/或燃料消耗。在一些情況下，在變化負載下的長時間操作可不利地影響一些部件的效率或使用壽命。

發明內容

本公開的第一方面提供了一種用于操作聯合循環發電廠(CCPP)的方法，該方法包括：生成用于在一定環境條件和一定負載條件下操作CCPP的發電廠模型；確定CCPP的發電廠模型中的至少兩個燃氣渦輪是否在該環境條件和該負載條件下生成電力輸出；使用CCPP在該環境條件和該負載條件下的發電廠模型，針對至少兩個燃氣渦輪之間的基線分流比對CCPP的燃料消耗進行建模；創建至少兩個燃氣渦輪之間的變體分流比；使用發電廠模型確定變體分流比是否滿足CCPP的質量閾值，該質量閾值包括燃料消耗方面的至少最低減少；響應于變體分流比不滿足質量閾值而重新計算變體分流比；以及響應于變體分流比滿足質量閾值而調整CCPP以使用變體分流比。

本公開的第二方面提供了一種存儲在計算機可讀存儲介質上的用于操作聯合循環發電廠(CCPP)的程序產品，該計算機可讀存儲介質包括使計算機系統執行動作的程序代碼，這些動作包括：生成用于在一定環境條件和一定負載條件下操作CCPP的發電廠模型；確定CCPP的發電廠模型中的至少兩個燃氣渦輪是否在該環境條件和該負載條件下生成電力輸出；使用CCPP在該環境條件和該負載條件下的發電廠模型，針對至少兩個燃氣渦輪之間的基線分流比對CCPP的燃料消耗進行建模；創建至少兩個燃氣渦輪之間的變體分流比；使用發電廠模型確定變體分流比是否滿足CCPP的質量閾值，該質量閾值包括燃料消耗方面的至少最低減少；響應于變體分流比不滿足質量閾值而重新計算變體分流比；以及響應于變體分流比滿足質量閾值而調整CCPP以使用變體分流比。