CN101300413B - 提高发电设备、尤其是燃气和蒸汽轮机运行灵活性的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高发电设备运行灵活性的方法，发电设备有包括涡轮和与涡轮连接的发电机的涡轮机组(30)，其中，给定功率额定值(P1)；给定未来的目标时刻(t1)，在这一时刻涡轮机组(30)应有功率额定值(P1)；借助功率额定值(P1)和目标时刻(t1)确定功率曲线(22)；以及涡轮机组(30)从实时(t0)的一个实际功率(P0)出发沿功率曲线(22)以这样的方式运行，即，在给定的目标时刻(t1)达到给定的功率额定值(P1)。本发明涉及一种提高发电设备运行灵活性的装置，发电设备有包括涡轮和与涡轮连接的发电机的涡轮机组(30)，装置包括功率额定值(P1)输入装置(12)、目标时刻(t1)输入装置(14)、以及实际功率(P0)读出装置(10)和实时(t0)读出装置(16)，其中，读出装置和输入装置与一个用于计算功率曲线(22)的计算装置(18)连接。此外本发明还涉及一种采用按本发明的方法和装置的燃气轮机和汽轮机。

Description

提高发电设备、尤其是燃气和蒸汽轮机运行灵活性的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种提高发电设备运行灵活性的方法，该发电设备有包括涡轮和与涡轮连接的发电机的涡轮机组。此外本发明还涉及一种装置，它尤其允许实施此方法。此外本发明还涉及一种燃气轮机和一种汽轮机。
背景技术
电力市场除了正常用电外尤其受用户引起的峰值负荷的影响。它们部分往往不可预见。季节性可预见的波动，例如由于规定节假日和大买主，如工业，在这里通常认为是一种特殊情况，因为耗电的机器设备何时起动或停车常常是已知的。为了尽管如此仍能保证覆盖面积广的用电，发电设备，如燃气和蒸汽电厂，需从大买主处获得有关在期望的目标时刻所需电量的信息。为了在按合同约定的目标时刻燃气和蒸汽轮机发电厂能输出期望的功率，电厂的涡轮机组必须由操作人员提前起动。因此期望的功率大多过早达到。由此因过早起动造成电厂业主不必要的开支，这些费用必须由大买主，如工业和小买主，如各个家庭负担。这在自由化的用电市场上恰好是不利的。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种提高具有涡轮机组的发电设备运行灵活性的方法。另一个目的是提供一种尤其允许实施此方法的装置。所述方法和装置应既能应用于汽轮机也能应用于燃气轮机。
涉及方法的目的按本发明通过提供一种提高发电设备运行灵活性的方法达到，该发电设备有包括涡轮和与涡轮连接的发电机的涡轮机组，其中，给定功率额定值和给定未来的目标时刻，在这一未来的目标时刻所述涡轮机组应有所述功率额定值，从而借助所述功率额定值和目标时刻自动地计算一与时间有关的功率曲线，其中，该功率曲线确定为，使它对发电机和涡轮起延长寿命的作用；以及，涡轮机组从实时的一个实际功率出发，沿所述功率曲线以这样的方式运行，即，在所述给定的目标时刻达到所述给定的功率额定值。
本发明从下列认识出发：过早达到功率额定值和与之相关联的运行成本基于系统的人工操作。由于这种人工操作，涡轮机组过早或以错误的加速度提升功率。本发明的出发点是，不仅给定功率额定值，而且给定未来涡轮机组应当有此额定功率的目标时刻。这可以随时由操作人员通过例如控制台输入。此外，通过运行数据可知实际功率和实际时刻。借助这些参数现在可以确定功率曲线。此功率曲线含有涡轮机组开始提升功率的起始点，或在某个目标时刻减小功率时也开始下降功率。此外，功率曲线还含有加速度，涡轮机组以此加速度从实时值起直至目标时间值提升功率或下降功率。因此，涡轮机组从实时的实际功率出发沿所述功率曲线以这样的方式运行，即在给定的目标时刻涡轮机组达到给定的功率额定值。其结果是促使节省有效能，因为功率基本上准时提供。避免由于人工提升功率或下降功率提前到达功率额定值。这使成本降低。此外可以制备出更准确的负荷剖面。通过更准确的负荷剖面可以更好地计量电流消耗并换算到大客户和小客户上，这又可减少小客户的负担。另一个优点是由于减轻操作人员负担使操作更加轻松友好。
按优选的设计，功率曲线选择为，使它对发电机和涡轮起延长寿命的作用。由此还可以降低维护费用和检修费用。
优选地，功率曲线的计算自动完成。全自动系统进一步减轻操作人员负担。此外避免操作失误。
按另一项优选的设计，功率曲线在考虑到最大功率曲线和最小功率曲线的情况下计算。因此避免在提升功率或下降功率时损害涡轮机组。
优选地，对于在燃气轮机内使用的涡轮机组，功率曲线选择为保持燃气轮机的NOX排放量尽可能小。这取决于涡轮机组的效率。避免了由于不恰当地提升功率或下降功率引起不必要的NOX排放。
涉及装置的目的按本发明通过提供一种提高发电设备运行灵活性的装置达到，该发电设备有包括涡轮和与涡轮连接的发电机的涡轮机组，所述装置包括功率额定值输入装置、目标时刻输入装置、以及实际功率读出装置和实时读出装置和计算装置，其中，所述读出装置和输入装置与用于计算功率曲线的所述计算装置连接。此装置尤其适用于实施上述方法。因此，本发明方法的优点也适用于本发明装置。
按照本发明装置的一有利设计，在所述计算装置内储存在一个特征曲线族中的运行数据。所述计算装置优选设计用于在考虑所述运行数据的情况下自动计算功率曲线。
本发明为此提供一种包括燃气轮机和按照本发明的上述装置的涡轮机组，或者一种包括汽轮机和按照本发明的上述装置的涡轮机组。
本发明为此还提供一种包括至少一个所述涡轮机组的电厂设备。
附图说明
下面借助附图作为范例详细说明本发明。
附图简化和未按尺寸比例地表示，其中：
图1借助功率曲线说明本发明方法；以及
图2说明装置。
在所有的图中相同部分采用同一个附图标记。
具体实施方式
图1表示先有技术的曲线20，包括发电机和涡轮的涡轮机组借助此曲线由操作人员手动操作提升功率。曲线针对时间t和功率P绘制。为了简化和视图清晰起见，在图1中只表示线性的功率曲线。在这里，实时通过时间t0表征，实际功率通过P0表征。在目标时刻t1应提供功率额定值P1。涡轮机组的人工加速通过曲线20表征。该曲线20应这样开始，以便在目标时刻t1提供功率额定值P1。然而由于涡轮机组提前加速，所以功率额定值P1在时刻t2已经存在。因此，在表示时刻t2与目标时刻t1之间差别的时间段24内，以不希望的功率额定值P1运行，由此导致提高成本。与之相反，按本发明涡轮机组30要在更晚的时刻，亦即时刻t3才开始加速。由此避免以过高的功率额定值P1运行不必要的时间段24。涡轮机组30借助自动计算的功率曲线22提升功率。功率曲线22选择为，不使涡轮机组30遭受损害，也就是说，此功率曲线22起延长寿命的作用。对于燃气轮机，功率曲线22选择为，它对NOX排放量起积极的作用。功率曲线22选择为，使它处于涡轮机组30可借助它们提升功率或下降功率的允许的那些功率曲线内部。所述允许的区域42通过最大功率曲线40和最小功率曲线44表示。
图2示意表示提高具有涡轮机组的发电设备运行灵活性的装置，它尤其允许实施所述方法。该装置包括功率额定值输入装置12和目标时刻输入装置14。此外，装置还包括实际功率读出装置10和实时读出装置16。读出装置10、16和输入装置12、14为了数据交换与一个计算装置18连接。在计算装置18内借助这些数据以及运行数据(它们例如包含最小功率曲线44和最大功率曲线40)自动计算功率曲线22。功率曲线22由计算装置18计算为，使之不损害涡轮机组30，也就是说，起延长寿命的作用。如此算出的功率曲线22引导涡轮机组30自动提升功率或下降功率。

Claims (11)

1.一种提高发电设备运行灵活性的方法，该发电设备有包括涡轮和与涡轮连接的发电机的涡轮机组(30)，其特征为：
-给定功率额定值(P1)；
-给定未来的目标时刻(t1)，在这一时刻涡轮机组(30)应有所述功率额定值(P1)；
-借助所述功率额定值(P1)和目标时刻(t1)自动地计算一与时间有关的功率曲线(22)，其中，该功率曲线(22)确定为，使它对发电机和涡轮起延长寿命的作用；以及
-所述涡轮机组(30)从实时(t0)的一个实际功率(P0)出发沿所述功率曲线(22)以这样的方式运行，即，在所述给定的目标时刻(t1)达到所述给定的功率额定值(P1)。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，所述功率曲线(22)在考虑到最大功率曲线(40)和最小功率曲线(44)的情况下计算，其中，该最大功率曲线通过最大允许功率梯度表征，该最小功率曲线则通过最小功率梯度表征。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为，该方法用于汽轮机的涡轮机组(30)。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为，该方法用于燃气轮机的涡轮机组(30)。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征为，所述功率曲线(22)选择为，保持燃气轮机的NOX排放量尽可能小。
6.一种提高发电设备运行灵活性的装置，该发电设备有包括涡轮和与涡轮连接的发电机的涡轮机组(30)，所述装置包括功率额定值(P1)输入装置(12)、目标时刻(t1)输入装置(14)、以及实际功率(P0)读出装置(10)和实时(t0)读出装置(16)和计算装置(18)，其中，所述读出装置(10、16)和输入装置(12、14)与用于按照权利要求1至5之一所述方法自动计算功率曲线(22)的所述计算装置(18)连接。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征为，在所述计算装置(18)内储存在一个特征曲线族中的运行数据。
8.按照权利要求6或7所述的装置，其特征为，所述计算装置(18)设计用于在考虑所述运行数据的情况下自动计算功率曲线(22)。
9.一种包括燃气轮机和按照权利要求6至8之一所述装置的涡轮机组(30)。
10.一种包括汽轮机和按照权利要求6至8之一所述装置的涡轮机组(30)。
11.一种包括至少一个按照权利要求9或10所述涡轮机组(30)的电厂设备。
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