CN103377400B - 发电站寿命周期成本增强系统以及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明名称为“发电站寿命周期成本增强系统以及计算机可读存储介质”。一种发电站控制系统响应于响应寿命周期成本(LCC)模型的LCC目标函数确定加强的操作参数设定点。所述加强的操作参数值可响应由控制模型确定的初始设定点和由性能模型确定的性能指标。所述发电站可包括火力发电机，例如燃气涡轮机或其它燃料燃烧发电机，并且所述操作参数可包括点火温度、燃料流速、蒸汽压力/温度/流速、和/或另一适当的操作参数。响应所述加强的操作参数生成报价曲线。
Description
技术领域
一般来说，本公开涉及发电，更具体地说，涉及包括火力发电机(如燃气涡轮机)的发电站中的发电优化。
背景技术
在发电中，经常使用火力发电机(例如燃气涡轮机和联合循环发电站)在电力系统中产生电力。这种发电站通常包括发电站控制系统，它可产生表示发电站功率生产成本的一条报价曲线(offer curve)或一组报价曲线。例如，报价曲线可包括增量变动成本曲线、平均变动成本曲线或发电成本的另一适当指示，通常以每兆瓦时美元数相对发电站兆瓦输出来测量和/或表达。
如大家已知，平均变动成本曲线可表示给定点的累计成本除以累积功率输出，而增量变动成本曲线可表示给定点的成本变动除以功率输出变动。增量变动成本曲线可通过例如取可表示每小时成本C相对产生的功率Pg的发电站输入-输出曲线的一阶导数来获得。换言之，如果每小时成本表达为
C＝RK，
R＝燃料消耗率，K＝燃料成本，
则增量成本IC可表达为：
在使用来自燃料燃烧发电机的废热产生蒸汽为补充蒸汽涡轮机提供动力的联合循环发电站中，增量变动成本曲线也可使用已知技术获得，但其推导可能更复杂。
发电站控制系统可发送报价曲线给管辖机构(例如解除管制(deregulate)市场的独立系统运营商或管制市场的公用设施功率公司)的电力系统控制器，并且可以定期这样做。例如，一些发电站控制系统会每天发送报价曲线，一些甚至会每次发送同样的、预定义的报价曲线，而不考虑机组降级或变化的环境和/或市场状况。
电力系统控制器可从处于其控制下的其它发电站接收报价曲线并评估收到的所有报价曲线以确定哪些发电站应投入运转以及要生产多少功率，例如通过生成机组参与(commitment)和/或调度计划。机组参与和/或调度计划的生成通常包括考虑未来的时间周期或预测范围。虽然未来的时间周期通常大约为一天或多天，但最新的系统考虑更小的时间周期，例如一小时或十五分钟，从而使电力系统控制接近实时控制。
电力系统控制器生成机组参与和/或调度计划并发送或传递控制信号给发电站。这些控制信号可包括相应发电站的目标负载。然后，每个发电站控制系统可为操作参数确定适当的设置点，以使其可以满足目标负载，并且每个发电站控制系统可包括其自身的优化例程以优化发电站操作。但是，此类优化例程不会考虑发电站的寿命周期成本，特别是在生成报价曲线时。
一般来说，燃气涡轮机寿命例如可通过自操作就绪的初始时间的操作小时数和/或起动次数来测量。如果燃气涡轮机或燃气涡轮机的部件在其小时数限制之前达到其起动次数限制，则必须进行维修或更换，即使它还有剩余的小时数寿命。燃气涡轮机的小时数寿命可通过减少点火温度来延长，但这会降低燃气涡轮机的效率，从而增加操作成本。相反，增加点火温度会提高效率，但会缩短燃气涡轮机寿命并可能会提高维护和/或更换成本。因此，更改发电站的操作方式会影响寿命周期成本。
发明内容
本文公开的本发明实施例可能采取针对发电站的发电站寿命周期成本增强系统的形式。发电站可设置成通过燃烧燃料生成电力并且可操作地耦合到包含计算装置的发电站控制系统。计算装置可配置成监测发电站的第一参数并接收表示发电站的期望功率输出的目标负载。可采用发电站的第一模型以模拟发电站的操作并确定至少发电站的性能指标、发电站操作参数的初始设定点以及响应至少发电站的所监测的参数的发电站的估计的寿命周期成本。然后，可使用响应基于寿命周期成本的目标函数的第一模型输出来加强(augment)操作参数，从而求解基于寿命周期成本的目标函数以得到减少的寿命周期成本，由此产生用于操作参数的加强的设定点。可使用加强的设定点来生成包括发电站的功率生产成本相对功率输出的至少一个报价曲线。
另一个实施例可包括用于通过发电站控制系统实现发电站的增强报价曲线生成的计算机程序产品，发电站控制系统包括计算装置和设置成存储计算机程序产品的存储装置，计算装置配置成执行计算机程序产品，并且计算机程序产品包含计算机可执行程序代码形式的指令，该计算机可执行程序代码形式的指令在执行时配置发电站控制系统。发电站控制系统可配置成生成发电站的报价曲线，报价曲线表示发电站的估计的操作成本相对功率输出。报价曲线的生成可响应于至少部分基于发电站优化问题解决方案(包括发电站的基于寿命周期成本的目标函数)的发电站操作参数的加强的值。基于寿命周期成本的目标函数可响应至少发电站的寿命周期成本模型和操作参数的初始设定点。
本发明的其它方面提供方法、系统、程序产品及使用和生成它们每个的方法，其中包括和/或实现本文所述动作的部分或全部。本发明的说明性方面设计成解决本文所述问题的一个或多个和/或未论述的一个或多个其它问题。
根据一个实施例，提供了一种用于发电站的发电站寿命周期成本增强系统，包括：设置成通过燃烧燃料生成电力的发电站；以及操作地耦合到所述发电站的、包含计算装置的发电站控制系统，所述计算装置配置成：监测所述发电站的第一参数；接收表示所述发电站的期望功率输出的目标负载；采用所述发电站的第一模型以模拟所述发电站的操作并确定所述第一模型的输出，其包括至少所述发电站的性能指标、所述发电站操作参数的初始设定点、以及响应至少所述发电站的所监测的参数的所述发电站的估计的寿命周期成本；使用响应基于寿命周期成本的目标函数的、所述第一模型的所述输出来加强所述操作参数，从而求解所述基于寿命周期成本的目标函数以得到减少的寿命周期成本，由此产生用于所述操作参数的加强的设定点；以及使用所述加强的设定点来生成包括所述发电站的功率生产成本相对功率输出的至少一个报价曲线。
优选地，所述第一模型包括所述发电站的控制模型，其配置成响应所述目标负载基于至少所述发电站的物理细节确定所述初始设定点。进一步地，所述发电站包括燃气涡轮机并且所述初始设定点用于所述发电站的点火温度。
优选地，所述第一模型包括所述发电站的性能模型，其配置成响应所述发电站的所述监测的参数并基于至少所述发电站的物理细节确定性能指标的值。进一步地，所述性能指标是所述发电站的效率。
优选地，所述第一模型包括所述发电站的寿命周期成本，其配置成基于至少关于所述发电站的成本信息确定所述发电站的所述估计的寿命周期成本。进一步地，所述成本信息包括维护成本信息。
优选地，所述计算装置还配置成迭代采用所述第一模型和采用带所述加强的输出的所述第一模型进行加强。
根据一个实施例，提供了一种用于通过发电站控制系统实现发电站的增强报价曲线生成的计算机程序产品，所述发电站控制系统包括计算装置和设置成存储所述计算机程序产品的存储装置，所述计算装置配置成执行所述计算机程序产品，并且所述计算机程序产品包含计算机可执行程序代码形式的指令，所述计算机可执行程序代码形式的指令在执行时配置所述发电站控制系统，以进行以下操作：生成所述发电站的报价曲线，所述报价曲线表示所述发电站的估计的操作成本相对功率输出，以响应于至少部分基于发电站优化问题解决方案的、所述发电站的操作参数的加强的值，所述发电站优化问题解决方案包括所述发电站的基于寿命周期成本的目标函数，所述基于寿命周期成本的目标函数响应至少所述发电站的寿命周期成本模型和所述操作参数的初始设定点。
优选地，所述发电站包括火力发电机。
优选地，所述指令还配置所述发电站控制系统以提供所述发电站的控制模型，所述控制模型配置成确定所述操作参数的所述初始设定点。进一步地，所述发电站是电力系统的组成部分，并且所述控制模型配置成响应从电力系统控制器接收的目标负载确定所述初始设定点。
优选地，所述指令还配置所述发电站控制系统加强所述操作参数，以响应配置成确定所述发电站的性能特性值的所述发电站的性能模型。
优选地，所述指令还配置所述发电站控制系统在预定义的预测范围上通过离线模型模拟所述发电站的操作，并且其中所述报价曲线至少部分基于所述离线模型的输出。进一步地，所述指令还配置所述发电站控制系统响应所观察的信息调整所述离线模型。进一步地，所述离线模型还配置成响应所述操作参数的所述加强的值。进一步地，所述离线模型配置成响应从包括来自至少所述发电站的启动到所述发电站的当前操作的信息的数据库接收信息。更进一步地，所述数据库包括来自至少所述发电站的最早启动到所述发电站的当前操作的信息。
优选地，所述离线模型配置成响应环境条件预测或市场预测中的至少一个。
附图说明
通过以下本发明多种方面的详细说明结合描绘本发明多种方面的附图，将会更好地理解本公开的这些及其它特征。
图1示出可采用本文公开的本发明实施例的电力系统的示意图。
图2示出根据本文公开的本发明实施例的发电站控制系统的示意图。
图3示出根据本文公开的本发明实施例的发电站控制方法的示意流程图。
图4示出根据本文公开的本发明实施例的一组报价曲线的示例。
图5示出根据本文公开的本发明实施例的实现发电站控制的计算环境的示意框图。
注意，附图可能不按规定比例。附图仅用于描绘本发明的典型方面，因此不应当被认为是限制本发明的范围。附图中，相似标号在附图之间表示相似元件。
详细描述参照附图、作为示例来解释本发明的实施例以及优点和特征。
具体实施方式
如上所述，本发明的方面提供均衡性能与寿命周期成本的发电站控制方法，特别针对包含火力发电机的发电站。例如，可为寿命以操作小时数计算、以基于小时数的维护操作的机组实现的最小变动操作成本可以是变动燃料成本(即效率)与寿命周期成本(即变动操作和维护)的均衡并且是市场条件的函数。通过考虑这些因素改变发电站的火力发电机的参数，可在发电站的使用寿命期间获得其更经济的优势。尤其对于包含燃气涡轮机的发电站，例如，可基于操作简档、环境条件、市场条件、预测、发电站性能和/或其它因素变动点火温度以更经济地提供期望的负载水平。因此，可减少丢弃起动次数有限的机组中具有基于剩余小时数的寿命的部件。此外，发电站控制系统中可包含反馈回路以使用可提供的最新信息执行优化。可在发电站控制系统与电力系统控制器/调度控制器之间引入另一反馈回路，以便目标负载和机组参与可基于使用可提供的最新信息(包括目标负载自身)生成的报价曲线。本发明的实施例还有助于表示发电站的“真实”成本结构，以便在众多功率市场中确保最具竞争力的参与和调度安排流程。
图1示出可采用本文公开的本发明实施例的电力系统100的示例。在图1中，电源表示为五角形框，负载/功率用户/消费者表示为梯形框，混合功能装置表示为六角形框，而存储装置表示为椭圆形。输电线110可连接电力系统100中的多种电源/负载。应当理解，输电线110表示电力系统100的配电网并且可按照需要和/或适当性包括多个部分/区段和/或变电站。
多个电源可以是电力系统100的组成部分。例如，电力系统100可包括水力发电站120和/或燃料燃烧、火力或联合循环发电机130，例如燃煤发电站、燃气涡轮机发电站和/或燃气涡轮机/蒸汽涡轮机联合循环发电站。此外，电力系统100可包括额外电源，例如太阳能设施、风力涡轮机和/或现在已知或以后发现的任何其它适当和/或期望的电源。由这些电源产生的功率可通过输电线110传递到负载，例如当局140、车辆充电系统150和/或商业设施160。此外，存储装置170可从输电线110抽取功率以存储功率供停电、超额需求或其它状况期间使用。应当理解，当局140在较小规模实施例中可以只是一所房子，但可以包括从邻近地区到整个城市的大量建筑物。相似地，商业设施160在较小设置中可以只是一个商店等，但可以包括制造厂或整个商业区。同样，存储装置170可以是单个电池，但可以表示大规模功率存储系统。
电力系统100可包括通过通信系统200连接的控制单元或控制器(表示为矩形框)，通信系统200可包括有线网络连接202、无线网络连接204和/或适当和/或期望的其它形式的连接。无线网络连接204可包括无线接入点206或其它基于无线电或光的通信装置和连接到无线接入点206的天线208等以及电力系统100中无线连接到通信系统200的任何装置。此外，通信系统200可连接到更大通信系统或网络(未示出)或是其组成部分，更大通信系统或网络例如因特网或私有计算机网络。
电力系统100的电力系统控制器210可从本地或装置控制器接收数据和向其发出指令，本地或装置控制器例如水力发电控制器220、燃料燃烧器控制器230、当局控制器240、充电系统控制器250、商业设施控制器260、存储控制器270和/或可分布在电力系统100中的其它控制器和/或传感器。此外，电力系统控制器210可通过通信系统200从外部来源接收信息和/或向其发送信息，例如气象/气候信息来源102、使用历史信息来源104和/或可能适当和/或期望的其它外部来源。每个本地控制器可控制其负责的系统或装置的多种方面和/或可将信息从系统或装置转发到电力系统控制器210。
在实施例中，使用术语预测范围、时间间隔和预测长度可能很方便。预测范围PredictionHorizon是指进行优化的预定义时间周期。时间间隔TimeInterval是指预定义的优化时间分辨率，或在预测范围期间进行优化有多频繁。例如，典型的时间间隔可以是6到15分钟，虽然可采用其它时间间隔。预测长度PredictionLength是指进行优化的时间间隔数量并且可通过将PredictionHorizon除以TimeInterval来获得。因此，对于24小时的预测范围和12分钟的时间间隔，预测长度为120个时间间隔。时间步t可在实施例中用作索引并可在1到预测长度之间变动，其中1是当前时间步。为了简化实施例的实现，参数可按照时间步、时间间隔和预测长度来表示。
参照图2和3，图2中所示方法2000的实施例可在发电站130的发电站控制系统230中实现，在图3中示意示出，它采取控制器或其它计算装置的形式并且可如上所述与电力系统控制器210通信。发电站控制系统230中的多种框用于帮助描述，主要按功能分离，可能未示出单独的芯片或处理器或其它单独的硬件元件，并且可能示出或未示出由控制器230执行的计算机程序代码段。类似地，虽然方法2000分为两个主要部分，这是为了方便和帮助描述。图2中示出的任何或所有框可组合到一个或多个部分中，图3的控制器230中的任何或所有框也一样。
参照图2和3，方法2000的实施例可从例如可以接收或收集要使用的信息(框2012)的主要控制部分2010开始，这些信息包括例如环境条件231、市场条件232和/或过程条件233。例如，电力系统控制器230可设置成接收要使用的信息，例如由主控制模块2310使用、由发电站系统控制系统230的多种部分、元件和/或过程使用的信息。还可以接收目标负载211，虽然在初始运行时这样的目标负载可能不可用，并且可使用预定义的初始目标负载。应当理解，虽然环境、市场和过程条件231、232、233描述为单数，但是发电站控制系统230可以接收并使用多个此类条件。
可从电力系统控制器210或电力系统100外部的来源接收市场条件232，但在实施例中可使用其它来源。环境条件231可从电力系统控制器210接收，但也可替代地从部署在发电站130周围的至少一个环境传感器234接收，如图3中示意示出。在使用多个环境条件231的实施例中，可采用来源的组合，以便从电力系统控制器130或另一外部来源接收一个或多个环境条件231，同时可从环境传感器234接收另一个或多个环境条件。可使用的环境条件可包括环境温度、相对湿度、气压和/或可能适当和/或期望的另一环境条件。此外，市场条件232可包括能量销售价格、燃料成本、人工成本和/或与销售发电站130生产的功率所在的能量市场相关的另一条件。
可在实施例中直接测量的过程条件233可从部署在发电站130之上和/或之内的至少一个过程传感器235接收，如图3中示意示出。可在实施例中使用的过程条件233可包括，例如来自发电站内某个点的温度和/或压力、发电站的实际功率输出和/或可能期望和/或适当的另一过程条件。直接测量有困难、不现实或不可能的过程条件233可由发电站控制系统230来确定，如下面将描述。
如图2中所见，可确定发电站130的操作参数的初始设定点，例如使用通过发电站控制系统230(图3)实现的控制模型2311。控制模型2311可以是例如计算机程序等，配置成使用发电站130的热力和/或物理细节和/或其它信息，例如一个或多个环境条件231和/或市场条件232和/或过程条件233的值，来确定发电站130的操作参数的值(图2的框2014)，例如达到足以符合目标负载211的功率输出需要的值。确定的值可用作发电站130的相应操作参数的初始设定点(同样是图2的框2014)。操作参数的示例可包括燃料流速、点火温度Tf、进气导片位置(如有进气导片)、蒸汽压力，蒸汽温度、蒸汽流速及另一适当操作参数。
在实施例中，可确定性能指标(图2的框2016)，例如通过使用电力系统控制系统230(图3)的性能模型2312来确定发电站130的某个操作特性的值。性能模型2312可以是与上述控制模型2311相似形式的计算机程序等，可配置成使用发电站130的热力和/或物理细节，以及由控制模型2311确定的设定点来确定发电站130的某个操作特性的值。可通过性能模型2312确定的操作特性的一个示例是效率，然而在实施例的范围内可确定其它适当操作特性。性能模型2312可配置成考虑额外信息，例如环境条件231、市场条件232、过程条件233和/或其它相关信息，并且可考虑历史信息和/或预测信息以及当前信息。
此外，可确定发电站130的寿命周期成本(LCC)的估计(图2的框2018)，例如使用可能包含在发电站控制系统230(图3)中的LCC模型2313。LCC模型2313可以是计算机程序等，配置成使用关于发电站130的物理和/或成本信息，并且还可使用来自控制模型2311和/或其它信息的设定点，来确定发电站130的估计的寿命周期成本。寿命周期成本可包括例如发电站130在其使用寿命期间的总成本、维护成本和/或操作成本。LCC模型2313可额外配置成考虑性能模型2312的结果以获得增强的准确度。因此，LLC模型2313可使用控制模型2311的已确定设定点和来自性能模型2312的操作特性以及其它信息(如需要)来估计发电站130和/或发电站130的组件的使用寿命，以及在发电站130的使用寿命期间对其进行操作和/或维护的成本。如上所述，发电站的使用寿命可表示为操作小时数/或起动次数，并且给定发电站具有可由发电站制造商提供的预计使用寿命。因此，预计使用寿命的预定义值至少可用作LCC模型2313和/或增强模块2314的起点。
使用来自本发明实施例的其它部分的信息，例如来自确定初始设定点、性能指标和估计的寿命周期的结果，可为发电站130解决优化问题(框2020)，如下所述。取决于期望分析的深度，这种优化问题可包括多个变量中的多个等式，并且可包括目标函数，它在实施例中可以是基于LCC的目标函数。解决方案可包括提供发电站130的增强或加强操作参数，例如通过最小化基于LCC的目标函数(同样是框2020)。在实施例中，优化问题的解决方案可由发电站控制系统230的增强模块2314(图3)进行。
如通过优化理论已知，目标函数表示要优化的特性或参数并且可考虑许多变量和/或参数，视要解决的优化问题而定。在一个优化问题中，取决于目标函数表示的特定问题和/或特性和/或参数，目标函数可最大化或最小化。例如，如上所述，根据实施例表示LCC的目标函数会被最小化以产生可用于运转发电站130的至少一个操作参数，从而使LCC尽可能保持为低。发电站130的优化问题，或至少一个目标函数可考虑诸如发电站特性、站点参数、客户规格、来自控制模型2311、性能模型2312和/或LCC模型2313的结果、环境条件231、市场条件232和/或过程条件233以及可能适当和/或期望的任何额外信息的此类因素。可针对目标函数收集此类因素，以便例如基于LCC的目标函数可陈述为
其中Cmaintenance(t)表示时间t的维护成本，Coperation(t)表示时间t的操作成本，而t在1到预测范围(在此示例中是估计的使用寿命)之间变动。这是目标函数的一个较简单的示例，并且在实施例的实现中可使用更复杂的目标函数和/或优化问题。但是，维护成本和操作成本都可以是上述多种因素的函数并因此可能比示例目标函数看起来更全面。
例如，维护成本可由发电站130的建模部件来确定，以估计基于多种参数的磨损，例如以上所列的那些，其中部件可包括发电站130的每个部件到极端示例中的螺母和螺栓。但是，在实际应用中，可对发电站130的更少、更大的部分或更少、选定的部分进行建模，或取代建模可对某些部件使用常数。无论采用何种细节水平，这种基于LCC的目标函数的最小化都是对于给定发电站可变化(作为如以上所列的那些许多因素的结果)的优化问题的组成部分，并可提供发电站130的至少一个增强或加强的操作参数，如根据最小化LCC。此外，本领域的技术人员将理解，可对优化问题施加至少一个约束，例如预定义的运转时间和/或停机时间、发电站130中多种位置的预定义上限和/或下限温度、预定义扭矩、预定义功率输出和/或可能期望和/或适当的其它约束。确定对于给定优化问题应该应用什么约束和采用什么方式，处于本领域的技术人员的能力范围之内。此外，本领域的技术人员将知道可应用额外优化理论技术的情况，例如添加松弛变量以寻求针对优化问题的可行解决方案。
可采用已知技术、例如通过增强模块2314(图2)，来解决针对发电站130的操作的优化问题。例如，可在适当和/或期望时使用整数编程、线性、混合整数线性和/或另一个技术。此外，如示例目标函数中所见，优化问题可在预测范围上解决，为发电站130的至少一个参数提供数值数组。虽然增强或加强可在较短的预测范围中进行，例如24小时甚或大约几分钟，增强模块2314(图2)可采用更长的预测范围，例如长至发电站130的估计使用寿命，视期望的分析深度而定。在实施例中，例如由控制模型2311(图2)确定的初始设定点可响应和/或作为优化问题的解决方案进行调整，以产生增强或加强的设定点。此外，在确定初始设定点、确定性能指标值、确定估计LCC成本以及增强或加强(图2的框2014-2020)以细化结果和/或更好地增强或加强发电站130的控制设定时可使用迭代。
如下面将描述，报价曲线产生部分2030可生成报价曲线或报价曲线组2325，图4中示出了其示例。来自主要控制部分2010的信息，例如主要控制信息2315，可被接收(框2032)并可包括例如控制设置/设定点、性能、环境条件和/或市场条件，它们可以是“变化的”信息。此外，可接收环境条件预测2321和/或市场条件预测2322(框2034)。可纳入数据库2323，其中可存储当前信息、“变化的”信息和/或历史信息，包括任何或所有环境条件、市场条件、发电站性能信息、报价曲线、控制设置/设定点和/或可能适当和/或期望的任何其它信息。具体地说，数据库2323可用于提供信息以模拟发电站130的操作(框2036)，例如使用发电站130的离线模型2324。
离线模型2324可包括与控制模型2311相似的模型，但也可以包括额外建模信息。例如，离线模型2324可包含部分或完整的控制模型2311、性能模型2312、LCC模型2313和/或额外建模信息。通过使用来自增强或加强LCC的设置和/或信息运行离线模型2314，离线模型2324的输出可用于确定预测范围中每个时间间隔的功率生产成本和发电站130的功率输出的多种值的估计值，以生成可发送或以其它方式提供给发电站系统控制器210(框2040)的一个或多个报价曲线2325(框2038)。离线模型2324可使用任何适当的信息，例如历史、当前和/或预测信息，以确定发电站130的估计的操作成本和/或条件。此外，实施例中的离线模型2324可由例如模型调谐模块2326进行调谐(框2042)。调谐可包括，例如基于由发电站控制系统230的其它部件接收和/或提供的信息定期调节离线模型2324的参数，以更好地反映发电站130的实际操作，从而更好地模拟发电站130的操作。因此，对于给定的操作参数组，如果发电站控制器230观察到实际过程条件不同于离线模型2324的预测，发电站控制器230可相应地更改离线模型2324。
除报价曲线2325之外，电力系统控制器210可从其所控制的其它发电站接收报价曲线213。电力系统控制器210可评估报价曲线213、2325并可生成调度计划以应对电力系统100的负载。电力系统控制器210还可考虑预测的环境条件214、负载预测215和/或可能适当和/或期望的其它信息。电力系统控制器210产生的调度计划可包括用于发电站130的控制信号并且可包括新的目标负载，发电站控制系统230可如上文所述对其进行响应。
随着发电站操作引入基于LCC的操作增强或加强，可能会影响发电站控制系统230中所用模型的准确度。为了检查模型准确度，将实际成本曲线与实施例生成的报价曲线2325示例进行比较，如图3中所示。如上所述，报价曲线2325可表示变动成本，以每兆瓦时美元数相对发电站兆瓦输出来测量。报价曲线2325可包括增量变动成本报价曲线和平均变动成本报价曲线，在图3中显示为实际增量和平均变动成本曲线。可以看到，实施例通过报价曲线2325提供变动成本的合理准确的评估，因为增量变动成本报价曲线接近实际增量变动成本曲线，并且平均变动成本报价曲线非常接近实际平均变动成本曲线。实施例生成的报价曲线的准确度可指示发电站控制系统230中所用的多种模型适当地体现发电站130，因此可依靠这些实施例优化发电站130的LCC。
转到图5，根据本发明的实施例示意示出发电站控制计算机程序产品的说明性环境400。为此，环境400包括计算机系统410，例如发电站控制系统230或可能是发电站组成部分的其它计算装置，它可进行本文所述的过程以执行根据实施例的自动发电站控制方法。具体地说，计算机系统410显示为包括发电站控制程序420，它使计算机系统410可操作以通过进行本文所述的过程(例如上述发电站控制方法的实施例)管理发电站控制器或控制系统中的数据。
计算机系统410显示为包括处理组件或单元(PU)412(例如一个或多个处理器)、输入/输出(I/O)组件414(例如一个或多个I/O接口和/或装置)、存储组件416(例如存储分级结构)以及通信通道417。一般来说，处理组件412执行程序代码，例如至少部分固定在存储组件416中的发电站控制程序420，而存储组件416可包括一个或多个计算机可读存储介质或装置。在执行程序代码时，处理组件412可处理数据，这可引起从/对存储组件416和/或I/O组件414进行读取和/或写入变换数据，供进一步处理。通道417提供计算机系统410中的每个组件之间的通信链路。I/O组件414可包括一个或多个人类I/O装置，它们使人类用户能够与计算机系统410和/或一个或多个通信装置进行交互，从而使系统用户能够使用任何类型的通信链路与计算机系统410进行通信。在实施例中，通信设置430，例如联网硬件/软件，使计算装置410能够与其安装所在的节点之内和之外的其它装置进行通信。为此，发电站控制程序420可管理使人类和/或系统用户能够与发电站控制程序420进行交互的一组接口(例如图形用户接口、应用程序接口等等)。此外，发电站控制程序420可使用任何解决方案来管理(例如存储、检索、创建、操纵、组织、呈现等)数据，如发电站控制数据418。
计算机系统410可包括能够运行其上安装的程序代码，如发电站控制程序420的一个或多个通用计算制造产品(例如计算装置)。要理解，本文所使用的“程序代码”表示通过按照任何语言、代码或符号的任何指令集合，它们使具有信息处理能力的计算装置直接执行或者在下列各项的任何组合之后执行特定动作：(a)转换到另一种语言、代码或符号；(b)以不同的实质形式进行再现；和/或(c)解压缩。此外，计算机代码可包括目标代码、源代码和/或可执行代码，并且在至少一个计算机可读介质上时可形成计算机程序产品的组成部分。要理解，术语“计算机可读介质”可包括现在已知或以后开发的表达的任何类型的有形介质的一种或多种，从其中可由计算装置感知、再现或者传递程序代码的副本。例如，计算机可读介质可包括：一个或多个便携存储制造产品，包括存储装置；计算装置的一个或多个存储器/存储组件；纸张；等等。存储器/存储组件和/或存储装置的示例包括磁介质(软盘、硬盘驱动器、磁带等)、光介质(压缩盘、数字多功能/视频盘、磁光盘等)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速ROM、可擦可编程只读存储器(EPROM)或现在已知和/或以后开发和/或发现的任何其它有形计算机可读存储介质，计算机程序代码存储在它们上面并且通过它们可将计算机程序代码加载到计算机中并由计算机执行。在计算机执行计算机程序代码时，它成为实施本发明的设备，并且在通用微处理器上，通过使用计算机代码段配置微处理器创建特定逻辑电路。可执行指令的技术效果是实施使用模型来增强或加强发电站的操作特性的发电站控制方法和/或系统和/或计算机程序产品，从而使发电站在给定目标负载、以及环境和/或市场条件、性能和发电站的寿命周期成本的情况下尽可能多的输出。除使用当前信息，可采用历史和/或预测信息，并可建立电力系统控制器的反馈回路以实现针对发电站的减少LCC加强的电力系统整体的操作。
计算机程序代码可采用控制器可执行的计算机指令的形式撰写，例如采用以任何编程语言编码的软件形式。适当计算机指令和/或编辑语言的示例包括但不限于，汇编语言、Verilog、Verilog HDL(Verilog硬件描述语言)、超高速集成电路硬件描述语言(VHSICHDL or VHDL)、FORTRAN(公式翻译)、C、C++、C#、Java、ALGOL(算法语言)、BASIC(初学者多用途指令代码)、APL(A编辑语言)、ActiveX、Python、Perl、php、Tcl(工具命令语言)、HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)、以及一种或多种这些和/或其它现在已知和/或以后开发和/或发现的语言的任何组合或衍生物。为此，发电站控制程序420可体现为系统软件和/或应用软件的任何组合。
此外，发电站控制程序420可使用一组模块422实现。在这种情况下，模块422可使计算机系统410能够执行由发电站控制程序420所使用的一组任务，并且可与发电站控制程序420的其它部分分离地开发和/或实现。本文所使用的术语“组件”表示带有或没有软件的硬件的任何配置，它使用任何解决方案来实现与其结合描述的功能性，而术语“模块”表示使计算机系统410能够使用任何解决方案来实现与其结合描述的动作的程序代码。当固定在包含处理组件412的计算机系统410的存储组件416中时，模块是实现动作的组件的实质部分。然而，要理解，两个或更多组件、模块和/或系统可共享其相应硬件和/或软件的部分/全部。此外，要理解，可以不实现本文所述功能性的一部分，或者可作为计算机系统410的一部分而包括附加功能性。
当计算机系统410包括多个计算装置时，各计算装置可以仅具有其上固定的发电站控制程序420的一部分(例如一个或多个模块422)。但是，要理解，计算机系统410和发电站控制程序420仅表示可执行本文所述过程的多种可能的等效计算机系统。为此，在其它实施例中，由计算机系统410和发电站控制程序420所提供的功能性可至少部分由包括带有或没有程序代码的通用和/或专用硬件的任何组合的一个或多个计算装置来实现。在各实施例中，硬件和程序代码在被包含时可分别使用标准工程和编程技术来创建。
然而，当计算机系统410包括多个计算装置时，计算装置可通过任何类型的通信链路进行通信。此外，当执行本文所述的过程时，计算机系统410可使用任何类型的通信链路与一个或多个其它计算机系统进行通信。在任一种情况下，通信链路可包括多种类型的有线和/或无线链路的任何组合；包括一种或多种类型的网络的任何组合；和/或利用现在已知和/或以后开发和/或发现的多种类型的传输技术和协议的任何组合。
如本文中所述，发电站控制程序420使计算机系统410能够实施例如图4中示意示出的发电站控制产品和/或方法。计算机系统410可使用任何解决方案获得发电站控制数据418。例如，计算机系统410可生成和/或用于生成发电站控制数据418；从一个或多个数据存储检索发电站控制数据418；从发电站之内或之外的另一系统或装置、发电站控制器、发电站控制系统等接收发电站控制数据418。
在另一个实施例中，本发明提供一种提供程序代码副本的方法，程序代码例如发电站控制程序420(图5)，其实施本文所述的部分或全部过程，例如在图4中示意示出和参照其所述的过程。在这种情况下，计算机系统可处理实现本文所述过程的部分或全部的程序代码的副本，以便生成和传送设置和/或更改了其特性的一个或多个的一组数据信号供在第二不同位置接收，其方式是以便对该组数据信号中的程序代码的副本进行编码。类似地，本发明的实施例提供一种获取实现本文所述过程的部分或全部的程序代码的副本的方法，它包括：计算机系统接收本文所述的该组数据信号；以及将该组数据信号转化成固定在至少一个有形计算机可读介质中的计算机程序的副本。在任一种情况下，该组数据信号可使用任何类型的通信链路来传送/接收。
在又一个实施例中，本发明提供一种生成用于实施自动发电站控制产品和/或方法的系统的方法。在这种情况下，可得到(例如创建、维护、使成为可用等)计算机系统、如计算机系统410(图5)，并且可得到(例如创建、购买、使用、修改等)用于执行本文所述过程的一个或多个组件并且部署到计算机系统。为此，部署可包括下列一个或多个：(1)将程序代码安装到计算装置上；(2)将一个或多个计算和/或I/O装置添加到计算机系统；(3)结合和/或修改计算机系统，以便使其能够执行本文所述的过程；等等。
要理解，本发明的方面可实现为根据预订、广告和/或费用来执行本文所述过程的商业方法的一部分。也就是说，服务提供商可提供实施本文所述的发电站控制产品和/或方法。在这种情况下，服务提供商可管理(例如创建、维护、支持等)计算机系统、如计算机系统410(图5)，它为一个或多个客户来执行本文所述的过程。作为回报，服务提供商可接收来自预订和/或费用协议的客户的付费、接收来自向一个或多个第三方的广告销售的付费等等。
虽然仅结合仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但是大家易于理解，本发明并不局限于所公开的实施例。更确切地，本发明可修改以结合上文未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的改变、变更、替换或等效设置。另外，虽然描述了本发明的多种实施例，但是应当理解，本发明的方面可仅包括上述实施例中的一些。相应地，本发明并不受上述说明的限制，而是仅由所附权利要求书来限制。
部件表
Claims (19)
1.一种用于发电站的发电站寿命周期成本增强系统，包括：
设置成通过燃烧燃料生成电力的发电站；以及
包括操作地耦合到所述发电站的计算装置的发电站控制系统，所述计算装置配置成：
监测所述发电站的第一参数；
接收表示所述发电站的期望功率输出的目标负载；
采用所述发电站的第一模型以模拟所述发电站的操作并确定所述第一模型的输出，其包括至少所述发电站的性能指标、所述发电站操作参数的初始设定点、以及响应至少所述发电站的所监测的参数的所述发电站的估计的寿命周期成本；
使用所述第一模型的所述输出来加强所述操作参数，其中响应于基于寿命周期成本的目标函数来加强所述操作参数，从而求解所述基于寿命周期成本的目标函数以得到减少的寿命周期成本，由此产生用于所述操作参数的加强的设定点；以及
使用所述加强的设定点来生成包括所述发电站的功率生产成本相对功率输出的至少一个报价曲线。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一模型包括所述发电站的控制模型，其配置成响应所述目标负载基于至少所述发电站的物理细节确定所述初始设定点。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述发电站包括燃气涡轮机并且所述初始设定点用于所述发电站的点火温度。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一模型包括所述发电站的性能模型，其配置成响应所述发电站的所述监测的参数并基于至少所述发电站的物理细节确定性能指标的值。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述性能指标是所述发电站的效率。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一模型包括所述发电站的寿命周期成本，其配置成基于至少关于所述发电站的成本信息确定所述发电站的所述估计的寿命周期成本。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述成本信息包括维护成本信息。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述计算装置还配置成迭代采用所述第一模型和采用带所述加强的输出的所述第一模型进行加强。
9.一种计算机可读存储介质，其设置成存储用于通过发电站控制系统实现发电站的增强报价曲线生成的计算机程序，所述发电站控制系统还包括计算装置和所述计算机可读存储介质，所述计算装置配置成执行所述计算机程序，并且所述计算机程序包含计算机可执行程序代码形式的指令，所述计算机可执行程序代码形式的指令在执行时配置所述发电站控制系统，以进行以下操作：
生成所述发电站的报价曲线，所述报价曲线表示所述发电站的估计的操作成本相对功率输出，以响应于至少部分基于发电站的操作参数的加强的值，其中所述加强的值至少部分基于所述发电站的基于寿命周期成本的目标函数，所述基于寿命周期成本的目标函数响应至少所述发电站的寿命周期成本模型和所述操作参数的初始设定点。
10.如权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述发电站包括火力发电机。
11.如权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令还配置所述发电站控制系统以提供所述发电站的控制模型，所述控制模型配置成确定所述操作参数的所述初始设定点。
12.如权利要求11所述的计算机可读存储介质，其中，所述发电站是电力系统的组成部分，并且所述控制模型配置成响应从电力系统控制器接收的目标负载确定所述初始设定点。
13.如权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令还配置所述发电站控制系统加强所述操作参数，以响应配置成确定所述发电站的性能特性值的所述发电站的性能模型。
14.如权利要求9所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令还配置所述发电站控制系统在预定义的预测范围上通过离线模型模拟所述发电站的操作，并且其中所述报价曲线至少部分基于所述离线模型的输出。
15.如权利要求14所述的计算机可读存储介质，其中，所述指令还配置所述发电站控制系统响应所观察的信息调整所述离线模型。
16.如权利要求14所述的计算机可读存储介质，其中，所述离线模型还配置成响应所述操作参数的所述加强的值。
17.如权利要求14所述的计算机可读存储介质，其中，所述离线模型配置成响应从包括来自至少所述发电站的启动到所述发电站的当前操作的信息的数据库接收信息。
18.如权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中，所述数据库包括来自至少所述发电站的最早启动到所述发电站的当前操作的信息。
19.如权利要求14所述的计算机可读存储介质，其中，所述离线模型配置成响应环境条件预测或市场预测中的至少一个。
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