利用备选操作模式的发电系统的经济优化技术方案

本公开的实施例提供了一种设备，其包括：控制器，其通信地耦合于发电系统并且构造成使发电系统在第一操作模式与第二操作模式之间转换，第二操作模式不同于第一操作模式；以及与控制器通信的经济优化引擎，其中经济优化引擎计算：基于发电系统的发电需求、发电成本以及操作条件中的至少一个的、将发电系统从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处；以及基于经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异中的至少一个的第二操作模式中的操作的每单位时间费率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用备选操作模式的发电系统的经济优化
本公开大体上涉及发电系统的经济优化。更具体而言，本公开涉及设备、方法及程序产品，它们用于通过分析备选操作模式并且计算备选操作模式中的一个中的操作的经济益处和每单位时间费率的、发电系统的经济优化。
技术介绍
在能源工业中，发电系统(例如，涡轮机如燃气涡轮、蒸汽涡轮、风轮机等)可以以附带的长期服务协议出售至未来的运营者。以这些协议出售的发电系统典型地构造成在对应于发电系统的预期需求的特定模式或操作阶段组中操作。这些预期需求可在购买时确定，并且在发电系统的整个使用寿命中被依赖。如本文中使用的，用语″经济优化″是指输送大致满足实际客户需求而没有显著过量的发电或短缺的、来自发电系统的功率输出。此外，″经济优化″可包括最小化发电系统的退化和燃料消耗，以减小在操作期间的独立部分和系统自身上的磨损。通过长期服务协议，发电系统的服务商(不论是最初制造者还是不同实体)可维护和/或修理发电系统的构件，其中系统典型地在保养时在预定维护停运间隔内脱机。维护停运间隔向发电系统的服务商提供固定收入机会，但代表客户的损失收入以及周期性(有时是不可预计的)成本。因此，发电系统的服务商可具有与运营者不同的利益。随着对来自传统和备选来源两者的能量的需求增长，运营者和服务商两者都有兴趣进一步增加它们的投资回报。
技术实现思路
论述了用于以备选操作模式优化发电系统的设备、系统和程序产品。尽管本公开的实施例由本文中关于发电系统(包括作为特定实例的涡轮机)的实例论述，但理解的是，本公开的实施例可应用于其它情形，例如，具有波动的功率输出需求的其它类型的机器。本专利技术的第一方面提供了一种设备。设备可包括控制器，其通信地耦合于发电系统并且构造成使发电系统在第一操作模式与第二操作模式之间转换，第二操作模式不同于第一操作模式；以及与控制器通信的经济优化引擎，其中经济优化引擎计算：基于发电系统的发电需求、发电成本以及操作条件中的至少一个的、将发电系统从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处；以及基于经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异中的至少一个的第二操作模式中的操作的每单位时间费率。本专利技术的第二方面提供了一种方法，其包括：计算将发电系统从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处，第二操作模式不同于第一操作模式，其中经济益处基于发电系统的操作条件、发电需求以及发电成本中的至少一个；计算基于经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异中的至少一个的、使发电系统在第二操作模式中操作的每单位时间费率；以及生成用于将经济益处和每单位时间费率与第二操作模式的概况集成的经济影响矢量。本专利技术的第三方面提供了一种用于发电系统的经济优化的储存在计算机可读储存介质上的程序产品，计算机可读储存介质包括程序代码，用于引起计算机系统：计算将发电系统从第一操作模式转换至第二操作模式的经济益处，第二操作模式不同于第一操作模式，其中经济益处基于发电系统的操作条件、发电需求以及发电成本中的至少一个；计算基于经济益处、第一操作模式与第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异的、使发电系统在第二操作模式中操作的每单位时间费率；以及生成用于将经济益处和每单位时间费率与第二操作模式的概况集成的经济影响矢量。附图说明本专利技术的这些及其它的特征将从连同附图进行的本专利技术的各种方面的以下详细描述更容易理解，该附图绘出了本专利技术的各种实施例，在该附图中：图1为呈涡轮机形式的发电系统的示意图。图2为关于发电系统的示例性季节需求廓线的图表。图3为根据本公开的实施例的若干操作阶段中的发电系统的负载对时间的图表。图4绘出了根据本公开的实施例的发电系统的服务商的收入时间线。图5为根据本公开的实施例的设备的示意图。图6为示范性环境，其包括与根据本公开的实施例的发电系统交互的计算机系统。图7和8绘出了根据本公开的实施例的示范性流程图。注意的是，本专利技术的附图不一定按比例。附图旨在仅绘出本专利技术的典型方面，并且因此不应当认作是限制本专利技术的范围。在附图中，相似的标记在附图之间表示相似的元件。具体实施方式如本文中论述的，本专利技术的方面大体上涉及利用至少两个操作模式的发电系统的经济优化。更具体而言，如本文中论述的，本专利技术的方面涉及用于发电系统的经济优化的设备、系统及程序产品。本公开的实施例允许发电系统的运营者通过将发电系统转换至备选的操作系统来增加收入和/或降低成本。本公开还允许发电系统的服务商通知运营者经济优化的机会，并且计算提供该信息的对运营者的费率。参照图1，示出了呈涡轮机形式的发电系统10。发电系统10由实例示为基于燃烧的涡轮机组件，但本公开的实施例还可与其它类型的涡轮机(蒸汽涡轮、风轮机、水轮机等)一起使用。在基于燃烧的涡轮机中，连接于燃料喷嘴14的燃烧器12典型地位于发电系统10的压缩机16区段与涡轮18区段之间。压缩机16和涡轮18可通过可旋转轴20机械地联接于彼此。空气22顺序地流动穿过压缩机16、燃烧器12并且最终穿过涡轮18。燃料喷嘴14可提供燃料，其在空气22存在的情况下在燃烧器12中燃烧来产生热气流。热气流可进入涡轮18来将机械能给予可旋转轴20，由此将功率输送回至压缩机16和/或联接于可旋转轴20的任何负载(未示出)。发电系统10可为受制于同一运营者的若干独立涡轮机中的一个，和/或较大发电系统的部分。转到图2，示出了用于示例性发电系统的季节需求廓线。在图2的实例中，发电系统可在冬季经历高度不稳定的发电需求，其中发电系统需要在不同功率输出之间灵活过渡并且在这些过渡期间有效运转。在春季和秋季，对生成的功率的需求可大体上除需求中的随机的高峰外为稳定的，由此有利于灵活性和用于较大功率输出的能力。然而，在夏季，需求可既相对高又稳定，由此有利于恒定的功率输出，以及系统和其部分的长期可靠性。随着能源行业中的经济因素继续改变(例如，客户需求、备选能源的成本、排放标准、燃料成本等)，对独立发电系统如燃气涡轮的季节需求变得日益不稳定。该提高的不稳定性可增加特定季节期间和从季节到季节的需求差异。燃气涡轮和类似的发电系统可用于具有恒定或可变输出的多种交替模式中，以满足不同类型的需求。系统的对比组包括″基本负载发电设备″。基本负载发电设备设计成提供恒定的功率供应来满足给定区域的需求的全部或一部分，并且可包括核、煤、水电、地热或类似类型的发电设备。尽管燃气涡轮和类似的发电系统也可产生恒定的功率输出，但它们可备选地用作″负载跟踪发电设备″。负载跟踪发电设备是指发电设备，其在预定时间内调整它们的功率输出，有时具有特定的幅度和频率，以满足整天的变化的电力需求。此外，负载跟踪发电设备如燃气涡轮和类似的发电系统可保持脱机，直到峰值需求的时段出现。现在参照图3，示出了过渡穿过若干操作阶段的发电系统的负载对时间的图表。尽管各个阶段由实例示为以特定时序发生，但理解的是，不同阶段可重复或者可按不同顺序发生。遍及操作，发电系统10(图1)上的负载可增大和减小，其中各个阶段具有不同的特征和对应的功率输出。此外，不同操作阶段可改变对发电系统的独立构件或部分的需求。该需求可称为″部分特有的需求″。出于图示目的，示出了第一操作模式50中的发电系统的关于时间的负载的图表。启本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：控制器，其通信地耦合于发电系统并且构造成使所述发电系统在第一操作模式与第二操作模式之间转换，所述第二操作模式不同于所述第一操作模式；以及与所述控制器通信的经济优化引擎，其中所述经济优化引擎计算：基于所述发电系统的发电需求、发电成本以及操作条件中的至少一个的、将所述发电系统从所述第一操作模式转换至所述第二操作模式的经济益处；以及基于所述经济益处、所述第一操作模式与所述第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异中的至少一个的所述第二操作模式中的操作的每单位时间费率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.10 US 14/3009661.一种设备，其包括：控制器，其通信地耦合于发电系统并且构造成使所述发电系统在第一操作模式与第二操作模式之间转换，所述第二操作模式不同于所述第一操作模式；以及与所述控制器通信的经济优化引擎，其中所述经济优化引擎计算：基于所述发电系统的发电需求、发电成本以及操作条件中的至少一个的、将所述发电系统从所述第一操作模式转换至所述第二操作模式的经济益处；以及基于所述经济益处、所述第一操作模式与所述第二操作模式之间的操作差异以及预定成本差异中的至少一个的所述第二操作模式中的操作的每单位时间费率。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二操作模式改变所述发电系统的启动速度、系统负载、峰值负载值、负载率和部分特有的负载中的至少一个。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发电系统的所述操作条件包括所述发电系统的负载输出、部分特有的输出、部分特有的下调比、计划的启动速度以及部分特有的启动需求中的至少一个。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二操作模式包括所述发电系统的基本负载操作、减小的基本负载操作、峰值负载操作以及负载跟踪操作中的一个。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发电成本包括燃料成本、用于所述发电系统的燃料单位成本与备选发电单位成本之间的成本差异、位置特有的操作成本以及部分特有的操作成本中的至少一个。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经济优化引擎还计算基于所述发电系统的地理位置的、将所述发电系统从所述第一操作模式转换至所述第二操作模式的所述经济益处。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括与所述控制器通信的触动模块，所述触动模块构造成启用或停用所述发电系统从所述第一操作模式到所述第二操作模式的转换。8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器进一步构造成使所述发电系统在所述第一操作模式与多个第二操作模式中的一个之间转换。9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括计算装置，其耦合于所述控制器并且构造成监测所述发电系统的系统健康量度，所述系统健康量度包括所述发电系统的启动可靠性、部分状态、故障诊断、发电效率以及燃料消耗中的一个，其中所述每单位时间费率进一步基于所述系统健康量度。10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括与传感器通信的服务商数据库，所述服务商数据库包括所述系统健康量度，并且能够由所述发电系统和所述设备中的一个的所述服务商访问。11.一种用于发电系统的经济优化的方法，所述方法利用计算装置的处理单元实施，并且包括：计算将发电系统从第一操作模式转换至...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·奇拉尔，E·G·库西克，J·E·梅斯特罗尼，C·S·伦夫罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US