CN101142375A - 由组合式燃气和蒸汽轮机装置提供调整功率的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由组合式燃气和蒸汽轮机装置(100)提供调整功率的方法和设备，装置(100)，包括至少一台燃气轮机(130)和至少一台汽轮机(111)，其中，由燃气和蒸汽轮机装置产生的电功率供入以一种电网频率运行的电网内，其中：汽轮机(111)参与频率调整以保持额定频率；保留汽轮机(111)的调整储备量；以及，当电网频率偏离额定频率时，在电网中供入正或负的调整功率，它至少部分通过储入或取出调整储备量提供。借助储入或取出调整储备量，将调整功率协调地分配到燃气轮机(130)与汽轮机(111)上。

Description

由组合式燃气和蒸汽轮机装置提供调整功率的方法和设备

本发明涉及一种由组合式燃气和蒸汽轮机装置提供调整功率的方法，该装置包括至少一台燃气轮机和至少一台汽轮机。燃气和蒸汽轮机装置产生电功率并将其馈入以一种规定的电网频率运行的电网内。

在组合式燃气和蒸汽轮机装置中，燃气轮机装置的废热供给废热锅炉，在废热锅炉中产生用于运行汽轮机的工作蒸汽。汽轮机上游连接至少一个汽轮机调节阀，它的通流截面可以借助调整装置调整。通过使用对功率重要的调节参数，亦即一种允许调整汽轮机功率的调整参数，实现调节阀通流截面的调整。对功率重要的调节参数尤其也可以是汽轮机功率本身。在此处应当注意，汽轮机往往有多个压力级。一台汽轮机例如可以有高压、中压和低压汽轮机段，它们通过在各自汽轮机段中存在的蒸汽压力加以区别。如果汽轮机有多个这种汽轮机段，则每个汽轮机段可有至少一个汽轮机调节阀，它的调节阀通流截面可借助调整装置调整。

电网用规定的电网频率运行，在欧洲是50Hz。几乎恒定的频率由电网运行者保证。然而电网频率和发电量与负荷(用户所需要的功率)之间的平衡相关联。负荷提高或发电量下降导致电网频率降低，反之亦然。因此，一旦电网频率离开允许的变化范围，便由电网运行者在发电侧或在负荷侧对负荷或发电量的变化做出反应。

尤其在联合运行时，亦即在两个或多个通过一些彼此协调设计的能量传输和/或分配系统互相连接的电站和用户共同运行时，要保证一定的供电质量。属于此的尤其还包括通过动态的负荷-功率平衡保证遵守允许的频率变化范围，亦即使发电量与负荷匹配或负荷与发电量匹配。所述的平衡必须在几秒钟内完成，为的是不在电网内产生故障。

在电网负荷与供入电网内的功率之间瞬时存在的不平衡的度量便是频率偏差。在无故障运行时，负荷-功率平衡通过发电量与电网负荷之间持续地功率匹配实现。这种匹配借助提供正或负的调整功率进行，亦即借助可动态地在电网中供入或从电网提取的功率。调整功率的提供典型地由为此指定的专用电站保证。在出现的整个频率变化范围内和整个频率发生改变期间维持调整任务，要求参与调整的电站存在规定的动态特性。对于燃气和蒸汽轮机装置为了提供调整功率主要应克服两个困难：

1.在秒钟范围内提供正或负的调整功率的要求，亦即必须在几秒钟内提供调整功率，在按现有技术的燃气和蒸汽轮机电站中只有燃气轮机才能实现。因为，汽轮机的动态特性相当于废热过程的特性，其动力学处于分钟范围内(分钟动力学)。其原因是，汽轮机部件只是起燃气轮机废热利用者的作用。因此，燃气轮机必须独自保留和提供所需要的机组调整功率。对于燃气轮机而言，这导致一种减少了为调整而要保留的那部分功率的稳定的燃气轮机运行(部分负荷运行方式)。然而燃气轮机这种部分负荷运行，不仅由于减少废热量导致汽轮机功率较低的缺点，而且还有另一些与部分负荷运行相关联的缺点。这些缺点涉及从损害装置的效率到增加单位排放量，直到降低装机功率的年度利用率。

2.燃气轮机在一个大的功率范围内用恒定的废气温度运行。负荷变换能力，亦即对所需功率变换时的反应，主要取决于废气温度调节系统的动态特性。当一度比较罕见的较大的频率偏离(例如Δf＞50mHz)时，燃气轮机可以比较顺利地提供所需的调整功率。当较短小的周期性频率改变(例如在秒钟范围内Δf＜50mHz)时，燃气轮机不再能充分满足这些要求。因此，对于上述较小而快速的频率改变，燃气和蒸汽轮机装置只有有条件的初级调整能力。

燃气和蒸汽轮机装置通常用被动的蒸汽部分运行。这意味着汽轮机用全开的调节阀运行(所谓滑压运行方式)和取决于废热锅炉的动态特性。因此，燃气和蒸汽轮机装置通常在联网时只能通过燃气轮机部分参与频率调整，其结果是导致必须忍受上述动力减少的缺点。

较新的发展，例如在EP1174591A1中所介绍的那些，提供一个控制模块，它允许汽轮机按节流的方式运行(所谓经修正的滑压)以及通过控制节流的汽轮机调节阀可以实现汽轮机参与频率调整。所述的控制模块允许通过汽轮机调节阀的节流将应保留的调整功率的一部分转移给汽轮机。实施这种转移可以提高燃气轮机稳定的部分负荷，其提高的量正好是在汽轮机内保留的那部分调整功率份额。燃气轮机更高的部分负荷导致降低装置的效率损失并与之相联地减少单位排放量。

为了能在汽轮机内保留调整功率，在EP1174591A1中建议，在废热锅炉内构建蓄能器(热储备)。当低于电网内的额定频率时，可以在最短时间内激活蓄能器并将储存的能量以附加蒸汽的形式供给汽轮机，以提高汽轮机功率。通过一个随时间消失的信号提供的一个恰当的汽轮机功率额定值，引起调用储存的能量。这导致汽轮机调节阀的节流相应地随时间取消。汽轮机功率额定值经一定时间后重新过渡到其起始状态。因为在机组功率控制装置中当以此方式提高汽轮机功率时记录了机组功率的提高，此后，按一种具体的设计(Siemens)，其中机组功率控制装置对抗机组功率的上升，所以机组功率借助止动线路保持不变，直至汽轮机功率额定值重新达到其原始值。

这种可调式汽轮机可以提供用于补偿电网频率波动所需的调整功率，它的周期由所述逐渐消失的信号决定。可对其做出反应的频率偏差的大小，通过在此期间由汽轮机借助可从蓄能器调用的附加功率确定。可调用的附加功率越高，能平衡的频变波动越大。

与此现有技术相比，本发明的目的是，提供一种用于通过组合式燃汽和蒸汽轮机装置提供调整功率的改进的方法和新设备。此目的通过一种按权利要求1所述方法或按权利要求10所述调整设备达到。从属权利要求包含本发明有利的设计。

在按本发明用于通过包括至少一台燃气轮机和至少一台蒸汽轮机的组合式燃汽和蒸汽轮机装置提供调整功率的方法中，其中，由燃气和蒸汽轮机装置产生的电功率供入以一种电网频率运行的电网内，此电网频率应基本上与规定的额定频率一致，汽轮机参与频率调整以平衡频率波动。在此燃气和蒸汽轮机装置中，保留用于由汽轮机产生调整功率的调整储备量。当电网频率偏离额定频率时，在电网中供入正或负的调整功率，它至少部分通过储入或取出调整储备量提供。

具体而言，当频率超过额定频率时储入调整储备量，而在频率低于额定频率时取出调整储备量。在按本发明的方法中，借助储入或取出调整储备量，将调整功率协调地分配到燃气轮机与汽轮机上。换句话说，调整功率由燃气轮机和汽轮机共同提供。

尽管按EP1174591A1的控制模块导致明显改善燃气和蒸汽轮机装置在秒钟范围内的动态特性，然而它只适用于在各种比较罕见的较大的频率扰动，例如大约Δf＞-50mHz时，提供正的调整功率。为了提供负的调整功率，也就是在电网频率升高时，要使用汽轮机调节阀的控制装置，它负责减小阀的通流截面(所谓快速汽门“fast valving”)。但是借助快速汽门控制法仍只能在频率升高时，例如大约Δf＞+50mHz时，平衡各种比较罕见的事件。

与按EP1174591A1的调整不同，按本发明的方法可以用燃气和蒸汽轮机装置在整个允许的频率偏差范围内，在初始的约±10mHz范围内，实现连续的频率调整。按本发明的方法借助建立调整储备量，例如以在废热锅炉内的蓄热器的形式，通过汽轮机节流与将所需要的正和负的调整功率协调地分配到燃气轮机和汽轮机上一起，实现连续的频率调整。在协调地分配时也考虑汽轮机所使用的废热锅炉蓄热器亦即调整储备量的储入和取出。

在短期的，例如约2至10秒钟范围内，小的频率偏差范围内，例如Δf＜±50mHz，此时频率的调整主要用汽轮机完成，也就是说，调整功率主要由汽轮机提供。基于其动态特性，汽轮机特别适合在上述范围内用于频率调整。其原因在于，调整储备量的储入或取出可以在几秒钟之内完成。对于较大和较长期的频率偏差则进行共同的频率调整。换句话说，在电网频率从额定频率的偏离例如约为Δf＞±50mHz和/或周期例如超过约10秒时，调整功率由燃气轮机及汽轮机共同提供。

建立调整储备量可以以电网频率与额定频率的偏差和规定的机组额定值为基础，通过构成相应的燃气轮机附加功率值进行。在这里，只要电网频率从额定频率偏离Δf约为零，附加功率值便仅仅用于获得调整储备量。在电网频率明显偏离额定频率时，在储入或取出调整储备量后借助此附加功率重新回归一个规定值。

按本发明的方法可以通过两种不同调整方案实现。

在第一种方案中，调整功率分配到燃气轮机与汽轮机上，以频率偏差和规定的机组额定值为基础，通过构成适当的燃气轮机功率额定值和适当的汽轮机功率额定值进行调整。换句话说，第一种调整方案以功率调整的汽轮机运行为基础，其中汽轮机基于功率额定值被调整。

在此第一种方案中，尤其当电网频率与额定频率一致时，燃气和蒸汽轮机可以用规定的机组功率额定值运行，此时机组功率额定值基于一个规定的比例分配到燃气轮机功率额定值与汽轮机功率额定值上。在这里所述分配比例可例如规定为函数的形式。但原则上也可以将比例规定为一个参考用表的方式。当电网频率偏离额定频率时，在第一种调整方案中按必要的调整功率进行机组功率的改变。在这里，调整功率起先通过储入或取出调整储备量改变燃气轮机功率额定值提供，此时放弃所规定的机组功率额定值分配到燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值上的分配比例。在本阶段调整功率因此主要由调整储备量提供。然后，相对于汽轮机功率额定值在时间上延迟地改变燃气轮机功率额定值，与此同时重新建立机组功率额定值分配到燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值上规定的比例。在这里，所述的比例尤其还取决于机组功率额定值的大小，也就是说它可以在机组功率额定值改变后不同于改变前，只要此新的比例与规定的函数或参考用表一致。与之平行，可以进行新汽压力额定值动态的，亦即瞬时的改变，从而在规定的分配恢复后重新恰当地填充调整储备量。

在第二种调整方案中，调整功率分配到燃气轮机与汽轮机上，以燃气轮机功率额定值和汽轮机至少一个调节阀的阀门开度额定值为基础进行调整。换句话说，燃气轮机如在第一种调整方案中那样进行功率调整，而汽轮机在第二种调整方案中实施开度调整。在这里调节机构是汽轮机调节阀，以及相应地对于汽轮机功率为重要的调整参数是调节阀的开度额定值。

因此，按本发明的方法不仅适合在功率调整式汽轮机中使用，而且适合在压力调整式汽轮机中使用。

在按本发明的方法中，调整储备量的建立可以通过至少一个汽轮机调节阀的节流来实现，以及调整储备量的储入或取出可以通过调整适当的节流实现。

按本发明的一种用于组合式燃气和蒸汽轮机装置的调整设备，该装置包括至少一台燃气轮机和至少一台汽轮机，其中，由燃气和蒸汽轮机装置产生的电功率供入以一种电网频率运行的电网内，此电网频率应基本上与规定的额定频率一致，此调整设备包括至少一个频率信号进口和机组功率额定值进口。此外，此调整设备包括一个用于确定汽轮机功率额定值的汽轮机模块，它与机组功率额定值进口和频率信号进口连接并设计用于，当电网频率偏离额定频率时，通过考虑以频率偏差信号为基础的汽轮机调整功率，确定汽轮机功率额定值。与此同时，此调整设备包括一个用于确定燃气轮机功率额定值的燃气轮机模块，它与机组功率额定值进口和频率信号进口连接并设计用于，当电网频率偏离额定频率时，通过考虑以频率偏差信号为基础的燃气轮机调整功率，确定燃气轮机功率额定值。除此之外，按本发明的调整装置还包括一个新汽模块，它与机组功率额定值进口和频率信号进口连接并设计用于，以频率偏差信号和机组功率额定值为基础输出新汽压力额定值。为此，新汽模块设计用于，将附加功率值向燃气轮机模块输出，它体现在电网频率偏离额定频率的情况下，为保留所述调整储备量所需要的燃气轮机的附加功率。附加地，燃气轮机模块设计用于，以附加功率值为基础改变燃气轮机功率额定值，使得在燃气和蒸汽轮机装置内保留所述调整储备量。此外，新汽模块还设计用于，当电网频率偏离额定频率时以频率偏差信号为基础改变新汽压力额定值，导致调整储备量的储入或取出。最后，按本发明的调整设备包括一个分配模块，它与频率信号进口和机组功率额定值进口连接并设计用于，在调整储备量储入或取出时，以频率偏差信号、机组功率额定值和附加功率值为基础，以这样的方式调整燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值，即，实施所述调整功率在燃气轮机和汽轮机上的分配。

按本发明的设备尤其可以实施按第一种调整方案的按本发明的方法。换句话说，按本发明的设备设计用于汽轮机的功率调整。

此调整设备可含有一个换算模块，它与用于接收机组功率额定值的机组功率额定值进口、与用于接收频率偏差信号的频率信号进口以及与用于输出压力额定值的新汽模块连接。所述的换算模块设计用于，在考虑频率偏差信号的情况下将机组功率额定值换算成压力额定值。此模块尤其还可以作为子模块集成在新汽模块内。它用于以机组额定值为基础计算压力额定值并使之与频率偏差相匹配。然后，新汽模块可以以匹配的压力额定值为基础，确定附加功率值和与频率偏差相配的新汽压力额定值。

在按本发明的调整设备中，尤其燃气轮机模块、汽轮机模块和分配模块可以组合成一个额定值生成模块。

按本发明的调整设备可与汽轮机的压力调整相适应，为此换算模块设计用于输出一个换算因子，用于以压力特征线为基础将蒸汽压力换算成功率，以及，所述调整设备内集成有一个开度调整模块。此开度调整模块与汽轮机模块连接用于接收汽轮机额定值，与新汽模块连接用于接收新汽压力额定值以及与换算模块连接用于接收换算因子。它设计用于以接收的这些值为基础，确定并输出所述至少一个汽轮机调节阀的开度额定值。借助调整设备所述的设计，可以在压力调整框架内实现按本发明的方法。

按一项能比较简单地实现的设计，所述开度调整模块尤其设计用于确定并输出一个线性的开度额定值。

由下面参见附图对实施例的说明得出本发明的其他特征、性质和优点。

图1表示燃气和蒸汽轮机装置的示意方框线路图。

图2表示按第一种调整方案的调整设备的示意方框线路图。

图3表示按第二种调整方案的开度调整模块的示意方框线路图。

在图1的示意方块图中表示了组合式燃气和蒸汽轮机装置100。它包括一个有两个燃气轮机装置125、126的燃气轮机部分102和一个有两台废热蒸汽锅炉104、105的汽轮机部分103以及一个汽轮机组101，在本实施例中废热蒸汽锅炉设计为所谓的三压式蒸汽锅炉。此外，存在一个机组控制装置110，它承担整个燃气和蒸汽轮机装置的协调控制和调整。

每个燃气轮机装置125包括一个用于吸入并压缩环境空气的压气机129、一个按流动技术连接在压气机129下游有至少一个燃烧室的燃烧室部分150，由供入的燃料与压缩空气组成的混合物在燃烧室内点火并燃烧、以及一个按流动技术连接在燃烧室部分150下游的透平部分130。在燃烧室部分150内燃烧时产生的燃气供给透平部分130，它们在那里通过膨胀和冷却做功，所做的功传输给与燃气轮机接合的发电机128用于发电。

从燃气轮机装置125、126排出的仍始终高温的废气，经废气通道127通向汽轮机装置103的废热锅炉104、105。在废热锅炉的每个压力级(每个三压式废热锅炉104、105配备有三个压力级，即高压级、中压级和低压级)借助供入的废热产生蒸汽，蒸汽在连接在下游的汽轮机组101的汽轮机段111、112、113中通过膨胀和冷却做功。用所做的功驱动发电机114用于发电。

为了调整燃气轮机装置125、126存在一个燃气轮机调整设备31，它从机组控制装置110得到其功率额定值34。相应地，汽轮机装置包括一个汽轮机调整设备115，在本实施例中它设计用于实施基于压力的调整分案。为此，汽轮机调整设备115为了输出调整信号通过信号线143、144与高压汽轮机段的汽轮机调节阀106或与中压汽轮机段112的汽轮机调节阀107连接。低压汽轮机段113可借助低压调节蝶阀108调整，它除了来自中压透平级的废汽外还被供给来自废热锅炉低压级的蒸汽。汽轮机调整设备115从机组控制装置110接收一个用于调整高压汽轮机段111的开度额定值116，和一个用于调整中压汽轮机段112的开度额定值117。机组控制装置110通过相应的信号线118、119，从汽轮机装置103接收在高压汽轮机段111的汽轮机调节阀106前或中压汽轮机段112的汽轮机调节阀107前各自的实际压力(入口压力)。此外，机组控制装置110通过信号线151接收从发电机114、128将电流馈入电网中的实际频率。

下面参见图2和3说明图1所示的组合式燃气和蒸汽轮机装置中所采用的调整。在这方面应当指出，如果汽轮机部分是功率调整的，则独自由图2中表示的线路便已足够用于实施调整此组合式燃气和蒸汽轮机装置。若如在图1中表示的实施例那样存在汽轮机部分的压力调整，则此调整设备除图2中表示的模块外还包括至少一个如图3所示的模块。

图2表示用于实施不仅燃气轮机装置125、126而且汽轮机装置103功率调整的调整设备。它包括一个功率额定值生成模块200用于不仅生成一台燃气轮机或多台燃气轮机的功率额定值而且生成汽轮机的功率额定值、一个高压级的压力额定值生成模块202、以及一个换算模块204用于以滑压特征线为基础将蒸汽压力换算为功率。

功率额定值生成模块200的输入参数是电网频率与额定频率的偏差值和机组额定值。频率偏差值通过频率信号进口206输入，机组功率额定值经机组功率信号进口208或可调的机组功率额定值传感器208输入。功率额定值模块200包括一个额定值控制装置210和一个特征线模块212，在特征线模块中作为函数储存了机组额定值分为汽轮机功率额定值和燃气轮机功率额定值的特征曲线。此函数尤其说明机组功率额定值的燃气轮机份额。此外，功率额定值生成模块200还包括两个高阶的延迟元件214，它们用于在机组功率额定值改变时模拟对于由燃气轮机提供的电功率实施的时间延迟。功率额定值生成模块200的输出信号，一方面是燃气轮机功率额定值216，另一方面是汽轮机功率额定值218。

功率额定值生成模块200将一个用于确定汽轮机功率额定值的汽轮机模块和一个用于确定燃气轮机功率额定值的燃气轮机模块集于一体。不仅燃气轮机模块而且汽轮机模块，它们的主要组成部分都是额定值控制装置210和函数模块212。此外，无论汽轮机模块还是燃气轮机模块均包括一个除法装置220，在除法装置中机组功率额定值的燃气轮机份额除以机组功率额定值，以及包括一个乘子，在乘子中此结果与由频率偏差导致的功率改变相乘。在这里应当指出，汽轮机模块和燃气轮机模块也可以设计为独立的模块。在这种情况下，上述模块和装置在这两个模块的每一个中同时存在。除燃气轮机模块外，汽轮机模块还包括两个高阶的延迟元件214。

换算模块204包括一个其中储存自然的滑压特征线的函数模块224和一个除法装置226，在除法装置中函数装置224的输入信号除以函数装置224的输出信号，以获得用于将压力换算为功率的换算因子。换算因子意味着是除法装置226的输出信号。

用于高压汽轮机段111前新汽压力的额定值生成模块202设计用于，以换算模块204内的函数模块224的输出信号和频率偏差为基础，确定高压汽轮机段111前蒸汽压力的额定值。高压汽轮机段前新汽压力的额定值，意味着是新汽压力额定值生成模块202的输出信号。

采用在图1中表示的调整设备，可以实现一种以功率调整的汽轮机运行为基础的调整方案。为此汽轮机调节阀应实施节流，以便以节流储备量的形式构建存储器。当电网频率偏离额定频率时，在时间上首先激活节流储备量，此时存储器被储入或取出。借助蒸汽发生的时间特性，在所述措施结束后，所述蒸汽存储器被重新置于起始状态。然后，透平调节阀也重新处于其取决于负荷的节流位置。

下面说明燃气轮机和蒸汽轮机功率额定值的生成：

按运行计划由负荷分配器规定的额定值的改变通过一个可调的梯度1实现。在燃气和蒸汽轮机运行时，功率额定值(机组功率额定值)分成燃气轮机份额和蒸汽轮机份额。因为汽轮机按后继运行工作，所以它的功率还随蒸汽发生改变，蒸汽发生取决于燃气轮机废气与负荷有关的热容量供应。这种特性曲线储存在特征线2内。借助此函数进行机组功率额定值在燃气轮机和蒸汽轮机功率调整方面的分配。汽轮机的额定值从燃气轮机功率调整起按蒸汽发生的时间特性延迟，从而只有在蒸汽发生状况有变化时才协调汽轮机的功率变化。蒸汽存储器由此不受需求并以此方式即便在功率改变期间也可供初级调整用。

下面说明新汽压力额定值生成：

新汽压力额定值由机组功率额定值4导出。与蒸汽透平附加功率成比例的滑压额定值以下定压值5和上定压值6为界。滑压额定值7可调整为，使汽轮机运行时调节阀全开。为了得到为提供初级调整所必需的功率储备量，将透平阀置于节流位置，以构建一个存储器。这通过过渡到修正的滑压运行，亦即通过升高滑压特征线达到。为此所需的压差(Δp)8取决于所规定的初级调整储备量和蒸汽发生的时间特性。在机组功率改变时，在滑压范围内计算出一个附加功率9，以获得必要的蒸汽压力改变。为此必须过调或欠调燃气轮机的功率额定值，以便通过燃气轮机废热的途径来影响蒸汽发生。所述由机组功率额定值产生的以及向上和向下受限制的滑压额定值仍动态适配，以便与蒸汽发生的时间特性10和存储器时间特性11相应。接着比较此动态压力额定值与测得的新汽压力而得出一个调整差，该调整差值经放大12后与功率额定值叠加。由此形成常见的具有节流阀的透平后继运行。在功率调整运行时保持透平调节器的这种运行方式。

下面说明初级调整：

通过初级调整在秒钟范围内改变机组功率。基于所求出的频率偏差值13改变功率输出在参与的这些装置中独立进行。所述计算频率偏差值13借助装置专用的比例系数(静态或K×Δf)进行，以及无延迟地提供机组功率额定值。燃气轮机对阶跃式负荷变化的反应时间持续得比汽轮机的长，汽轮机在透平调节阀的调节速度方面可以更迅速地跟随并跨接燃气轮机的延时。为此废热锅炉的存储器被取出或储入。当例如频率下降时，所求出的偏差值(K×Δf)被完全和无延迟地接入汽轮机的功率额定值14。在频率降低时它立即对此做出反应，相应地打开透平调节阀和随后提高发电机功率，其结果是导致从废热锅炉取出蒸汽转储。接着，根据燃气轮机电功率的时间特性15，用于汽轮机额定值的K×Δf信号，按照燃气轮机与汽轮机之间的功率分配减小成部分。

与之平行，必须在修正的滑压额定值上叠加一个动态压力增大16，该动态压力增大16相应于汽轮机利用存储器时的蒸汽压力变化。除了通过K×Δf计算功率改变外，还应计算用于储入存储器的附加功率17以及提供燃气轮机的功率额定值。由此使废热锅炉的蒸汽发生与此新的机组功率相匹配，以及存储器被储入和调节阀重新被置于节流位置。滑压额定值也稳定地改变值K×Δf18。随着增加蒸汽发生，用于生成压力增大和附加功率的输入信号也根据蒸汽发生的时间特性按份额减小19，从而也能正确计算此份额。

在本实施例中设计为线路的那些应用于生成功率额定值、动态压力额定值和附加功率的模块，它们都是单向的并且只含有自稳定的结构。取代设计为线路，这些模块也可以设计为软件模块。

参见图2说明的调整装置设计用于调整高压汽轮机段111中的新汽压力。借助另一个额定值生成模块，如模块202(它配属另一个汽轮机段，例如中压汽轮机段112)，也可以确定并输出中压汽轮机段112的入口压力额定值。原则上可以为每个汽轮机段确定自己的入口压力额定值。

参见图2说明的调整设备或调整装置以功率调整的汽轮机运行为基础。然而以此为基础的调整方法也可以在以调整汽轮机调节阀开度为基础的调整方案中实现。这种调整方案因而由图2和图3中表示的模块组成，在两种实施形式中这些模块均设计为线路。不过取代设计为线路，这两个模块也可以设计为软件模块。在第二种调整方案中，形式上为节流储备量的存储器的构建、其使用、燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值以及压力额定值的生成，均与参见图2已说明的第一种调整方案一致。但透平调节器(亦即图1中的汽轮机调整设备115)的工作方式是调整调节阀的阀门开度。

汽轮机开度额定值的生成以汽轮机功率额定值、来自换算模块204的换算因子和可以从新汽模块202得到的新汽压力额定值为基础进行并表示在图3中。图3中表示的开度调整模块300包括一个倍增装置302，它由图2的新汽模块202得到新汽压力额定值和由图2的换算模块204得到换算因子。此外，开度调整模块300还包括一个除法装置304，功率额定值模块200的汽轮机功率额定值作为分子以及在倍增装置302内倍增的结果作为分母输入除法装置。在除法装置304内相除的结果输入另一个倍增装置306，借助它将相除的结果换算或百分数。连接在第二倍增装置306下游的限制器308保证，在倍增装置306内倍增的结果不超过值100％和不低于值0％。如此限定的倍增结果向特征线模块310输出，特征线模块将此限定的倍增结果以特征线为基础转换成汽轮机调节阀的开度额定值，该开度额定值也就是开度额定值模块300的输出值。

也就是说，在开度额定值模块300中，借助汽轮机功率额定值(兆瓦)除以换算成电功率的新汽压力额定值，形成汽轮机开度额定值。如此形成的比值与因子100％相乘并以这样的方式，即以0％至100％为上下限，用作汽轮机调节阀线性的开度额定值。用于表示调节阀特性的特征线储存在汽轮机调整设备内。相对于该特征线的可能的偏离可以事后借助函数传感器来调节适配。

按本发明用于调整组合式燃气和蒸汽轮机装置方法的优点，可以一个800兆瓦的燃气和蒸汽轮机装置为例说明。由表1可见在没有和有采用按本发明的调整方法的情况下调整功率保留量在各透平机组上的分配以及装置可达到的基本负荷。

调整功率5％分配给燃气轮机GT和蒸汽轮机DT[MW]		在保留5％调整功率时的基本负荷[MW]
					没有DT	有DT	没有DT	有DT	Δp
GT1＝8GT2＝8DT＝0	GT1＝3GT2＝3DT＝10	769	780	11

当假定年度运行时数为每年5000小时和可达到的售价为每兆瓦时在20欧元与30欧元之间(在所谓的电流现货市场“Strom Spot Market”上)时，每年的营业额增加在110万欧元与160万欧元之间。这种更高的基本负荷运行方式导致提高装置效率约0.05％。

为调整组合式燃气和蒸汽轮机装置采用这种新的调整设备10或方法其他的优点在于：

-改善组合式燃气和蒸汽轮机装置的灵活性

-满足输电标准2003有关在前几秒内功率改变速度方面的要求

-通过改善过程控制实现主要部件(尤其燃气轮机)保护式运行方式

-提高竞争能力

-技术领先

-成本降低

-特殊的组合式燃气和蒸汽轮机装置性能可提供作为选项，也就是说无需附加的硬件变更和适配

-在电网运行时可提供系统功率“频率稳定”的更大范围的供应。

Claims (13)

1.一种由组合式燃气和蒸汽轮机装置(100)提供调整功率的方法，该装置(100)包括至少一台燃气轮机(130)和至少一台汽轮机(111)，其中，由燃气和蒸汽轮机装置产生的电功率馈入以一种电网频率运行的电网内，此电网频率应基本上与规定的额定频率一致，其中：

-所述汽轮机(111)参与频率调整以平衡频率波动；

-保留用于由汽轮机(111)产生调整功率的调整储备量；以及

-当电网频率偏离额定频率时，在电网中馈入一个正或负的调整功率，该调整功率至少部分通过储入或取出调整储备量来提供，

其特征为：

-借助储入或取出调整储备量，将调整功率协调地分配到燃气轮机(130)与汽轮机(111)上。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，当电网频率短期较小地偏离额定频率时，主要通过汽轮机(111)提供调整功率。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为，当电网频率较大和/或较长期偏离额定频率时，由燃气轮机(130)和汽轮机(111)共同提供调整功率。

4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征为，建立调整储备量以电网频率偏离额定频率和规定的机组额定值为基础，通过建立相应的燃气轮机(130)附加功率值进行。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征为，调整功率分配到燃气轮机(130)与汽轮机(111)上，以频率偏差和规定的机组额定值为基础，通过建立相应的燃气轮机功率额定值和相应的汽轮机功率额定值进行调整。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征为，

-当电网频率与额定频率一致时，燃气和蒸汽轮机装置(100)以规定的机组功率额定值运行，其中，机组功率额定值分配到燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值上以一个规定的比例为基础进行，

-当电网频率偏离额定频率时，按必要的调整功率进行机组功率的改变，

-调整功率首先通过储入或取出调整储备量改变燃气轮机功率额定值来提供，此时，放弃所规定的将机组功率额定值分配到燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值上的分配比例，以及

-燃气轮机功率额定值相对于汽轮机功率额定值在时间上延迟地改变，与此同时重新建立机组功率额定值分配到燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值上规定的分配比例。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征为，平行地进行新汽压力额定值的动态改变。

8.按照权利要求4所述的方法，其特征为，调整功率分配到燃气轮机(130)与汽轮机(111)上，以燃气轮机功率额定值和汽轮机(111)至少一个调节阀(106)阀门的开度额定值为基础进行调整。

9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征为，调整储备量的建立通过至少一个汽轮机调节阀(106)的节流实现，以及调整储备量的储入或取出通过适当调整节流实现。

10.一种用于组合式燃气和蒸汽轮机装置(100)的调整设备，该装置(100)包括至少一台燃气轮机(130)和至少一台汽轮机(111)，其中，由燃气和蒸汽轮机装置产生的电功率馈入以一种电网频率运行的电网内，此电网频率应基本上与规定的额定频率一致，此调整设备包括

-用于接收体现电网频率与额定频率偏差的频率偏差信号的一频率信号进口(206)；

-用于接收燃气和蒸汽轮机装置(100)机组功率额定值的一机组功率额定值进口(208)；

-用于确定汽轮机功率额定值的一汽轮机模块，它与机组功率额定值进口和频率信号进口连接并设计用于，当电网频率偏离额定频率时，通过考虑以频率偏差信号为基础的汽轮机调整功率，确定汽轮机功率额定值；

-用于确定燃气轮机功率额定值的一燃气轮机模块，它与机组功率额定值进口(208)和频率信号进口(206)连接并设计用于，当电网频率偏离额定频率时，通过考虑以频率偏差信号为基础的燃气轮机调整功率，确定燃气轮机功率额定值；

-一新汽模块(202)，它与机组功率额定值进口(208)和频率信号进口(206)连接并设计用于，以频率偏差信号和机组功率额定值为基础输出新汽压力额定值；其中

-所述新汽模块(202)设计用于，将新汽压力额定值向所述燃气轮机模块输出，该新汽压力额定值体现在电网频率偏离额定频率的情况下、为保留所述调整储备量所需的燃气轮机的附加功率，

-所述燃气轮机模块设计用于，以所述附加功率值为基础改变燃气轮机功率额定值，使得在燃气和蒸汽轮机装置(100)内保留所述调整储备量；以及，

-所述新汽模块(202)还设计用于，当电网频率偏离额定频率时以频率偏差信号为基础改变所述新汽压力额定值，从而导致所述调整储备量的储入或取出；

其特征在于

-一个分配模块，它与频率信号进口(206)和机组功率额定值进口(208)连接并设计用于，在所述调整储备量储入或取出时，以频率偏差信号、机组功率额定值和附加功率值为基础，以这样的方式调整燃气轮机功率额定值和汽轮机功率额定值，即，实施所述调整功率在燃气轮机(130)和汽轮机(111)上的分配。

11.按照权利要求10所述的调整设备，其特征为，所述燃气轮机模块、汽轮机模块和分配模块组合成一个额定值生成模块(200)。

12.按照权利要求10或11所述的调整设备，其特征在于一个与用于接收机组功率额定值的机组功率额定值进口(208)、与用于接收频率偏差信号的频率信号进口(206)以及与用于输出压力额定值的新汽模块(202)连接的换算模块(204)，它设计用于，在考虑频率偏差信号的情况下将机组功率额定值换算成压力额定值。

13.按照权利要求12所述的调整设备，其特征为，

-所述换算模块(204)设计用于输出一个换算因子，用于以滑压特征线为基础将蒸汽压力换算成功率；以及

-集成有一个开度调整模块(300)，该开度调整模块(300)与汽轮机模块连接用于接收汽轮机额定值，与新汽模块(202)连接用于接收新汽压力额定值以及与换算模块(204)连接用于接收换算因子，以及设计用于以接收的这些值为基础，确定并输出所述至少一个汽轮机调节阀(106)的开度额定值。

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