M+N联合循环功率设备及控制M+N联合循环功率设备的方法技术

本发明专利技术涉及M+N联合循环功率设备及控制M+N联合循环功率设备的方法。具体而言，一种联合循环功率设备包括多个燃气涡轮（2）、至少一个蒸汽涡轮（3）和控制系统（5、7），以根据编程或接收到的设备负载目标（PLT）来操作燃气涡轮（2）和蒸汽涡轮（3）。控制系统（5、7）包括处理线（17），以选择性地在自动控制模式中或手动控制模式中操作相应的燃气涡轮（2），由此燃气涡轮（2）的当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）分别由相应的处理线（17）确定或由操作者手动地确定。处理线（17）构造成基于设备负载目标（PLT）且基于自动控制模式中的其它燃气涡轮（2）的当前操作状态来确定自动控制模式中的相应的燃气涡轮（2）的当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）。

M+N Combined Cycle Power Equipment and the Method of Controlling M+N Combined Cycle Power Equipment

【技术实现步骤摘要】
M+N联合循环功率设备及控制M+N联合循环功率设备的方法相关申请的交叉引用本申请请求享有2017年11月21日提交的欧洲专利申请第17425115.7号的优先权，其公开通过引用并入本文中。
本专利技术涉及一种m+n联合循环功率设备，以及控制m+n联合循环功率设备的方法。
技术介绍
众所周知，联合循环功率设备中的燃气涡轮和蒸汽涡轮的控制是复杂且关键的问题，因为需要在正常和瞬变操作状态两者下应对若干且有时冲突的要求。特别复杂的还是具有包括多个燃气涡轮和一个或多个蒸汽涡轮的联合循环功率设备的情况（这些功率设备大体上称为“m+n”构造，其中m和n分别限定存在的燃气涡轮和蒸汽涡轮的数量）。在这些情况下，由使用m个燃气涡轮的排出气体的余热的锅炉产生的蒸汽供应至n个蒸汽涡轮。“m+n”个功率设备中的最关键方面之一涉及燃气涡轮协调，这在一定程度上需要独立控制。例如，燃气涡轮可为不同尺寸，且可能经历不同的负载梯度限制，或可能出于意外原因在不同操作状态下，这可能取决于市场需要、突然瞬变、故障、对电网控制贡献的电网规范要求，等。结果，燃气涡轮可能不处于以相同方式响应的状态，并且应该协调地选择负载目标以实现期望的总体设备性能水平，而不是独立地针对各个燃气涡轮。设备响应可能不令人满意。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供m+n联合循环功率设备和控制m+n联合循环功率设备的方法，其允许克服或至少缓解上述限制。根据本专利技术，m+n联合循环功率设备和控制m+n联合循环功率设备的方法分别如权利要求1和权利要求9中所述那样提供。附图说明现在将参照附图来描述本专利技术，附图示出了其非限制性实施例，在附图中：-图1为根据本专利技术的实施例的包括控制装置的联合循环设备的简化框图；-图2为图1的控制装置的第一部分的更详细的框图；-图3为图1的控制装置的第二部分的更详细的框图；-图4为涉及图1的联合循环设备的操作的流程图。具体实施方式如图1中所示，一种联合循环发电设备包括多个燃气涡轮2和多个蒸汽涡轮3，燃气涡轮和蒸汽涡轮的数量分别由m和n表示。为了简单起见，本文未示出也设在功率设备1中的锅炉、冷凝器、交流发电机和辅助装备。具体而言，各个燃气涡轮2联接至相应的锅炉，锅炉产生用于蒸汽涡轮3的蒸汽。功率设备1还包括用于相应的燃气涡轮3的设备负载控制器5和燃气涡轮负载控制器7。设备负载控制器5限定总体设备负载目标PLT、设备负载设定点PLSP、总体燃气涡轮负载变化DGT（即，由作为整体的燃气涡轮2供应的负载增量），以及针对燃气涡轮2的独立负载设定点SPGT1、...、SPGTm。设备负载控制器5构造成以手动控制模式或自动控制模式独立于彼此来操作燃气涡轮2，即，在任何时间，各个燃气涡轮2可独立于应用于其它燃气涡轮2的控制模式来在手动控制模式中或自动控制模式中操作。在手动控制模式中，允许操作者手动地选择期望的独立负载设定点SPGT1、...、SPGTm，而在自动控制模式中，针对燃气涡轮2的独立负载设定点SPGT1、...、SPGTm由设备负载控制器5自动地确定。燃气涡轮负载控制器7构造成根据从设备负载控制器5接收的独立负载设定点SPGT1、...、SPGTm控制相应的燃气涡轮2。蒸汽涡轮3（未示出）可在“滑动压力”模式中操作，且遵循对应燃气涡轮2的负载变化。如图2中所示，在一个实施例中，设备负载控制器5可包括总体负载设定点发生器8、总体负载编程器10、加法器模块11、减法器模块12、13，以及处理模块15。总体负载设定点发生器8构造成选择设备负载目标PLT，其可基于编程负载计划来自动地确定（例如，由外部调节机构限定），或通过允许操作者的手动介入。总体负载编程器10构造成基于当前最大可用设备负载梯度（独立燃气涡轮2的最大可用负载梯度取决于当前操作状态且迭代地更新；最大可用设备负载梯度在设备负载控制器5中从独立燃气涡轮2的最大可用负载梯度和蒸汽涡轮3的实际负载梯度的组合（例如，求和）来确定）迭代地限定设备负载设定点PLSP来从当前负载状态达到总体设备负载目标PLT。特别地，在最大可用设备负载梯度允许的最短时间内，可确定设备负载设定点PLSP来填充设备负载目标PLT与当前设备负载之间的差异。加法器模块11将辅助设备取得的辅助功率PAUX加至当前设备负载设定点PLSP，而减法器模块12、13减去当前总体蒸汽涡轮负载PST和所有燃气涡轮2的当前独立负载设定点SPGT1、…、SPGTm。因此，获得更新的总体燃气涡轮负载变化DGT。处理模块15构造成分享如随后所述的燃气涡轮2之间的总体燃气涡轮负载变化DGT。如前文所述，燃气涡轮2在手动控制模式中或自动控制模式中操作。手动控制模式通常用在燃气涡轮2的启动，其一旦达到最小环境负载就独立地切换至自动控制模式（即，一旦燃气涡轮2达到其最小环境负载，则燃气涡轮2切换至自动控制模式）。在作为整体的功率设备1或独立燃气涡轮2的启动瞬变期间可能发现三个状态：a）所有燃气涡轮2在手动模式中操作：在这种情况下，各个燃气涡轮2遵循独立于其它燃气涡轮2的负载斜坡的负载斜坡，并且设备负载目标PLT和设备负载设定点PLSP置于针对燃气涡轮2的独立负载设定点SPGT1、…、SPGTm之和的轨迹中，且蒸汽涡轮3的总体蒸汽涡轮负载PST已经减去由功率设备1的辅助设备取得的负载贡献PAUX；b）一些燃气涡轮2在手动模式中、且一些在自动模式中操作：设备负载目标PLT由总体负载设定点发生器8确定，设备负载设定点PLSP从设备负载目标PLT通过负载编程器10获得，且在自动模式中操作的燃气涡轮2的独立负载设定点SPGT1、…、SPGTm选择成补偿在手动模式中的燃气涡轮2，以便设备负载符合设备负载设定点PLSP；c）所有燃气涡轮2在自动模式中操作：独立地确定燃气涡轮2的独立负载设定点SPGT1、…、SPGTm，以便设备负载符合设备负载设定点PLSP。特别地，处理模块15可包括多个处理线17和权重计算器19。处理线17构造成从总体燃气涡轮负载变化DGT来确定针对相应的燃气涡轮2的相应的当前独立负载设定点SPGT1、...、SPGTm，以便作为整体的燃气涡轮2的负载变化符合总体燃气涡轮负载变化DGT。权重计算器19构造成确定针对相应的燃气涡轮2的权重Wk，以用于在燃气涡轮2之间分享总体燃气涡轮负载变化DGT的目的。特别地，权重Wk限定总体燃气涡轮负载变化DGT的分数，其分配给与第k个处理线17相关联的相应的燃气涡轮2。权重Wk由权重计算器19确定，以便考虑各个燃气涡轮2和蒸汽涡轮3的当前操作状态，提供与设备负载设定点PLSP一致的总体设备响应。图3示出了m个处理线17的阵列，各个燃气涡轮2各一个，且下文中由大体第k个（k=1、2、...、m）处理线17标识，应理解以下论述也同样还适用于其它处理线17（即，其它燃气涡轮2的处理线17）。各个处理线17，具体是第k个处理线17，构造成将由权重计算器19所提供的相应权重应用于总体燃气涡轮负载变化DGT，且将结果加至与第k个处理线17相关联的第k个燃气涡轮2的之前确定的独立负载设定点SPGTk'。根据相应的燃气涡轮2的最大独立自动增大梯度MAXGAIk和独立自动减小梯度MAXGADk对结果进行梯度限制。独立最大自动增大梯度MA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合循环功率设备，包括：多个燃气涡轮（2）；至少一个蒸汽涡轮（3）；控制系统（5、7），其构造成根据编程或接收到的设备负载目标（PLT）来操作所述燃气涡轮（2）和所述至少一个蒸汽涡轮（3）；其中所述控制系统（5、7）包括与相应的燃气涡轮（2）相关联的处理线（17），且构造成选择性地在自动控制模式中或手动控制模式中操作相应的燃气涡轮（2），通过所述自动控制模式，所述燃气涡轮（2）的当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）由相应的处理线（17）确定，通过所述手动控制模式，允许操作者手动地选择所述当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）；其中所述处理线（17）构造成基于所述设备负载目标（PLT）且基于所述自动控制模式中的其它燃气涡轮（2）的当前操作状态来确定所述自动控制模式中的所述相应的燃气涡轮（2）的当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）。

【技术特征摘要】
2017.11.21 EP 17425115.71.一种联合循环功率设备，包括：多个燃气涡轮（2）；至少一个蒸汽涡轮（3）；控制系统（5、7），其构造成根据编程或接收到的设备负载目标（PLT）来操作所述燃气涡轮（2）和所述至少一个蒸汽涡轮（3）；其中所述控制系统（5、7）包括与相应的燃气涡轮（2）相关联的处理线（17），且构造成选择性地在自动控制模式中或手动控制模式中操作相应的燃气涡轮（2），通过所述自动控制模式，所述燃气涡轮（2）的当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）由相应的处理线（17）确定，通过所述手动控制模式，允许操作者手动地选择所述当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）；其中所述处理线（17）构造成基于所述设备负载目标（PLT）且基于所述自动控制模式中的其它燃气涡轮（2）的当前操作状态来确定所述自动控制模式中的所述相应的燃气涡轮（2）的当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）。2.根据权利要求1所述的功率设备，其中，所述燃气涡轮（2）的操作状态包括相应的当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）和相应的当前独立负载梯度（GCk）。3.根据权利要求1或权利要求2所述的功率设备，其中，所述控制系统（5、7）构造成基于所述设备负载目标（PLT）且基于所述至少一个蒸汽涡轮（3）的当前蒸汽涡轮负载（PST）来确定总体燃气涡轮负载变化（DGT），以及其中所述控制系统（5、7）进一步构造成确定针对所述自动控制模式中的所述燃气涡轮（2）的相应权重（Wk），所述权重（Wk）限定分配给相应的燃气涡轮（2）的总体燃气涡轮负载变化（DGT）的分数。4.根据权利要求3所述的功率设备，其中，所述控制系统（5、7）进一步构造成通过以下确定所述权重（Wk）：确定所述手动操作模式中的燃气涡轮（2）的手动模式梯度（GIMk、GDMk）；基于自动操作模式中的所述燃气涡轮（2）的独立最大自动模式梯度（MAXGIk、MAXGDk）且基于手动模式中手动地设定的手动负载梯度（GMk）来确定总体设备最大梯度（MAXGI、MAXGD）；基于总体设备最大梯度（MAXGI、MAXGD）和针对作为整体的所述燃气涡轮（2）的当前编程梯度（CGP）确定总体设备梯度（GPI、GPD），所述当前编程梯度（CGP）在所述控制系统（5、7）中编程或由所述控制系统（5、7）从外部接收或由操作者手动地设定；确定自动控制模式中的燃气涡轮（2）的总体自动模式最大梯度（MAXGIA、MAXGDA）；基于所述总体设备梯度（GPI、GPD）、所述手动操作模式中的燃气涡轮（2）的手动模式梯度（GIMk、GDMk）和所述至少一个蒸汽涡轮（3）的当前蒸汽涡轮梯度（GCST）来确定自动控制模式中的燃气涡轮（2）的总体自动模式梯度（GIA、GDA）；基于自动控制模式中的燃气涡轮（2）的独立最大自动模式梯度（MAXGIk、MAXGDk）与总体自动模式最大梯度（MAXGIA、MAXGDA）之比，以及基于总体自动模式梯度（GIA、GDA），确定自动控制模式中的燃气涡轮（2）的独立自动模式梯度（GIAk、GDAk）；以及从所述独立自动模式梯度（GIAk、GDAk）和总体自动模式梯度（GIA、GDA）确定所述权重（Wk）。5.根据权利要求4所述的功率设备，其中，自动控制模式中的燃气涡轮（2）的独立自动模式梯度（GIAk、GDAk）包括增大独立自动模式梯度（GIAk）和减小独立自动模式梯度（GDAk）。6.根据权利要求5所述的功率设备，其中，所述控制系统（5、7）构造成将所述增大独立自动模式梯度（GIAk）和所述减小独立自动模式梯度（GDAk）确定为：GIAk=max（0，min）GDAk=max（0，min）其中MAXGIk和MAXGDk分别是独立最大增大和减小负载梯度，MAXGIA和MAXGDA分别是总体最大增大和减小梯度，且GIA和GDA分别是总体增大和减小自动模式梯度。7.根据权利要求4至权利要求6中任一项所述的功率设备，其中，所述控制系统（5、7）构造成确定总体设备负载目标（PLT）和将由作为整体的所述燃气涡轮（2）供应的总体燃气涡轮变化（DGT），且所述处理线（17）构造成通过以下来自动地确定所述当前独立负载设定点（SPGT1、...、SPGTm）：将相应权重（Wk）应用于所述总体燃气涡轮负载变化（DGT）；将具有所述相应权重（Wk）的所述总体燃气涡轮负载变化（DGT）加至相应的当前独立负载设定点（...

【专利技术属性】
技术研发人员：E瑞佩托，S费如瓦，E卢基安诺夫，
申请(专利权)人：安萨尔多能源公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT