基于燃料消耗控制电力系统的控制系统及相关的程序产品技术方案

公开了一种电力系统。电力系统可包括燃气涡轮系统的涡轮构件以及与发电厂通信的(多个)计算装置。(多个)计算装置可构造成通过执行各种过程来控制发电厂系统，该各种过程包括限定流动穿过燃气涡轮系统的涡轮构件的燃烧气体的涡轮入口温度范围。涡轮入口温度范围可基于针对发电厂系统的期望操作负载。由(多个)计算装置执行的过程还可包括基于涡轮入口温度范围确定燃料和维护成本范围，基于确定的燃料和维护成本范围计算燃烧气体的期望涡轮入口温度范围，以及将燃烧气体的实际涡轮入口温度调节成在计算的、期望的涡轮入口温度范围内。

【技术实现步骤摘要】
基于燃料消耗控制电力系统的控制系统及相关的程序产品
本公开大体上涉及电力系统，并且更具体而言，涉及降低燃气涡轮系统和/或发电厂的操作成本，同时维持期望的负载或功率输出。
技术介绍
电力系统典型地包括用于生成操作负载和/或功率输出的各种不同的涡轮机和/或系统。用于生成操作负载的两个常规电力系统包括燃气涡轮系统和联合循环发电厂，其典型地包括(多个)燃气涡轮系统。常规联合循环发电厂采用一个或多个燃气涡轮系统，其可操作地联接于一个或多个蒸汽涡轮系统。燃气涡轮系统包括联接于燃气涡轮的压缩机。燃气涡轮通常联接于外部构件(如发生器)并且驱动该外部构件，以用于产生负载或功率输出。蒸汽涡轮系统包括可操作地联接于中压(IP)涡轮部分的高压(HP)涡轮部分，该中压(IP)涡轮部继而联接于低压(LP)涡轮。类似于燃气涡轮系统的燃气涡轮，采用HP,IP和LP涡轮来驱动外部构件(例如，发生器)。在典型的联合循环发电厂中，来自燃气涡轮的排出气体传给热回收蒸汽发生器(HRSG)，其可用于再加热并且向蒸汽涡轮系统的各种涡轮提供蒸汽，以用于提高系统和/或发电厂的效率。在HRSG下游，排出气体通过烟囱释放至大气。各种操作参数和操作构思(例如，旁通、速度、节气门等)影响常规电力系统(例如，燃气涡轮系统、联合循环发电厂)的操作。例如，电力系统及其各种构件(例如，压缩机、燃气涡轮、HP/IP/LP涡轮)的操作参数和/或特性(例如，最大热气体温度、最大旋转轴速度、针对蒸汽的最大质量流等)可确定常规电力系统能够产生的操作寿命和/或最大操作负载和/或功率输出。就此而言，针对常规电力系统的常规操作条件和/或操作负载典型地基于电力系统及其构件的操作参数、构思和/或特性来预先确定，以提高电力系统的操作寿命、功率输出以及效率。在一些常规实例中，常规电力系统甚至可包括各种级或固定的操作线路(例如，低、中、高)，其中各个线路可基于对电力系统及其各种构件的操作条件的改变而产生或生成不同的操作负载。例如，高操作线路可通过增加电力系统中的涡轮出口温度来生成比中或低操作线路更大的操作负载。然而，这些常规电力系统(例如，燃气涡轮系统、联合循环发电厂)和/或电力系统的操作条件和/或控制不考虑到与操作电力系统相关的成本。例如，确定常规电力系统的操作条件和更重要的控制设定典型地不包括考虑和/或分析燃气涡轮系统的燃料成本和/或电力系统的构件的维护成本。就此而言，在一些实例中，对常规电力系统的操作构思的改变(在生成较大或相同的操作负载的同时)可显著增加与发电厂的操作相关联的成本。
技术实现思路
本公开的第一方面提供一种系统，该系统包括：发电厂系统，其包括燃气涡轮系统的涡轮构件；以及至少一个计算装置，其与发电厂系统通信，至少一个计算装置构造成通过执行过程来控制发电厂系统，该过程包括：限定流动穿过燃气涡轮系统的涡轮构件的燃烧气体的涡轮入口温度范围，涡轮入口温度范围基于针对发电厂系统的期望操作负载；基于涡轮入口温度范围确定燃料成本范围；基于涡轮入口温度范围确定维护成本范围；基于确定的燃料成本范围和确定的维护成本范围计算流动穿过燃气涡轮系统的涡轮构件的燃烧气体的期望涡轮入口温度范围；以及将流动穿过涡轮构件的燃烧气体的实际涡轮入口温度调节成在流动穿过涡轮构件的燃烧气体的计算的、期望的涡轮入口温度范围内。本公开的第二方面提供一种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码在由至少一个计算装置执行时促使至少一个计算装置通过执行过程来控制包括燃气涡轮系统的涡轮构件的发电厂系统，该过程包括：限定流动穿过燃气涡轮系统的涡轮构件的燃烧气体的涡轮入口温度范围，涡轮入口温度范围基于针对发电厂系统的期望操作负载；基于涡轮入口温度范围确定燃料成本范围；基于涡轮入口温度范围确定维护成本范围；基于确定的燃料成本范围和确定的维护成本范围计算流动穿过燃气涡轮系统的涡轮构件的燃烧气体的期望涡轮入口温度范围；以及将流动穿过涡轮构件的燃烧气体的实际涡轮入口温度调节成在流动穿过涡轮构件的燃烧气体的计算的、期望的涡轮入口温度范围内。本公开的第三方面提供一种系统，该系统包括：燃气涡轮系统，其包括涡轮构件；以及至少一个计算装置，其与燃气涡轮系统通信，至少一个计算装置构造成通过执行过程来控制燃气涡轮系统，该过程包括：限定流动穿过燃气涡轮系统的涡轮构件的燃烧气体的涡轮入口温度范围，涡轮入口温度范围基于针对燃气涡轮系统的期望操作负载；基于涡轮入口温度范围确定燃料成本范围；基于涡轮入口温度范围确定维护成本范围；基于确定的燃料成本范围和确定的维护成本范围计算流动穿过燃气涡轮系统的涡轮构件的燃烧气体的期望涡轮入口温度范围；以及将流动穿过涡轮构件的燃烧气体的实际涡轮入口温度调节成在流动穿过涡轮构件的燃烧气体的计算的、期望的涡轮入口温度范围内。实施方案1.一种系统，其包括：发电厂系统，其包括燃气涡轮系统的涡轮构件；以及至少一个计算装置，其与所述发电厂系统通信，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来控制所述发电厂系统，该过程包括：限定流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的燃烧气体的涡轮入口温度范围，所述涡轮入口温度范围基于针对所述发电厂系统的期望操作负载；基于所述涡轮入口温度范围确定燃料成本范围；基于所述涡轮入口温度范围确定维护成本范围；基于确定的燃料成本范围和确定的维护成本范围计算流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的期望涡轮入口温度范围；以及将流动穿过所述涡轮构件的所述燃烧气体的实际涡轮入口温度调节成在流动穿过所述涡轮构件的所述燃烧气体的计算的、期望的涡轮入口温度范围内。实施方案2.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来调节流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的所述实际涡轮入口温度，该过程包括：调控流动穿过所述燃气涡轮系统的压缩机的流体的质量流。实施方案3.根据实施方案2所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来调控流动穿过所述压缩机的所述流体的所述质量流，该过程包括以下中的至少一个：调节定位在所述燃气涡轮系统的所述压缩机上的可变入口导向导叶，或者调节定位在所述燃气涡轮系统的所述压缩机内的可变定子导叶。实施方案4.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来调节流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的所述实际涡轮入口温度，该过程包括：调控流动至所述燃气涡轮系统的燃烧器的燃料的质量流。实施方案5.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，由所述至少一个计算装置执行以控制所述发电厂系统的所述过程还包括：减少由所述发电厂系统的所述燃气涡轮系统的燃料消耗。实施方案6.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来限定流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的所述涡轮入口温度范围，该过程包括：确定所述发电厂系统的所述燃气涡轮系统的操作参数；以及基于所述发电厂系统的所述燃气涡轮系统的确定的操作参数生成流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的所述涡轮入口温度范围。实施方案7.根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来确定所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：发电厂系统，其包括燃气涡轮系统的涡轮构件；以及至少一个计算装置，其与所述发电厂系统通信，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来控制所述发电厂系统，该过程包括：限定流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的燃烧气体的涡轮入口温度范围，所述涡轮入口温度范围基于针对所述发电厂系统的期望操作负载；基于所述涡轮入口温度范围确定燃料成本范围；基于所述涡轮入口温度范围确定维护成本范围；基于确定的燃料成本范围和确定的维护成本范围计算流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的期望涡轮入口温度范围；以及将流动穿过所述涡轮构件的所述燃烧气体的实际涡轮入口温度调节成在流动穿过所述涡轮构件的所述燃烧气体的计算的、期望的涡轮入口温度范围内。

【技术特征摘要】
2016.11.17 US 15/3539171.一种系统，其包括：发电厂系统，其包括燃气涡轮系统的涡轮构件；以及至少一个计算装置，其与所述发电厂系统通信，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来控制所述发电厂系统，该过程包括：限定流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的燃烧气体的涡轮入口温度范围，所述涡轮入口温度范围基于针对所述发电厂系统的期望操作负载；基于所述涡轮入口温度范围确定燃料成本范围；基于所述涡轮入口温度范围确定维护成本范围；基于确定的燃料成本范围和确定的维护成本范围计算流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的期望涡轮入口温度范围；以及将流动穿过所述涡轮构件的所述燃烧气体的实际涡轮入口温度调节成在流动穿过所述涡轮构件的所述燃烧气体的计算的、期望的涡轮入口温度范围内。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来调节流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的所述实际涡轮入口温度，该过程包括：调控流动穿过所述燃气涡轮系统的压缩机的流体的质量流。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来调控流动穿过所述压缩机的所述流体的所述质量流，该过程包括以下中的至少一个：调节定位在所述燃气涡轮系统的所述压缩机上的可变入口导向导叶，或者调节定位在所述燃气涡轮系统的所述压缩机内的可变定子导叶。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置构造成通过执行过程来调节流动穿过所述燃气涡轮系统的所述涡轮构件的所述燃烧气体的所述实际涡轮入口温度，该过程包括：调控流动至所述燃气涡轮系统的燃烧器的燃料的质量流。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述至少一个计算装置执行以控制所述发电厂系统的所述过程还包括：减少由所述发电厂系统的所述燃气涡轮系统的燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：P瓦尼塞克，D特尔科恩，A莫斯哈罗夫，D格拉夫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US