DE102015120446A1 - Methods and systems for improving the control of power generator units - Google Patents

Methods and systems for improving the control of power generator units Download PDF

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Lisa Anne Wichmann
Christopher Michael Raczynski
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General Electric Technology GmbH
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General Electric Co
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Abstract

Ein Steuerverfahren zur Optimierung eines Lastabsenkungsbetriebs für ein Kraftwerk mit mehreren Generatoreinheiten. Die mehreren Generatoreinheiten können jeweils entweder eine Ein-Bedingung oder eine Aus-Bedingung während eines ausgewählten Betriebszeitraums beinhalten. Das Verfahren kann beinhalten: Definieren von konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die konkurrierenden Betriebsmodi verschiedene mögliche Kombinationen in Bezug darauf, welche von den Generatoreinheiten während des ausgewählten Betriebszeitraums den Ein-Zustand aufweisen und welche den Aus-Zustand aufweisen, beinhalten; Definieren von multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die multiplen Fälle das Variieren eines Wertes eines Betriebsparameters beinhalten; Empfangen von Leistungszielen, die eine Kostenfunktion beinhalten; Empfangen einer Umgebungsbedingungsvorhersage; Simulieren des Lastabsenkungsbetriebs des Kraftwerks mit einem Kraftwerksmodell angesichts des Wertes des Betriebsparameters und der Umgebungsbedingungsvorhersage; Auswerten eines Simulationsergebnisses gemäß der Kostenfunktion, um daraus einen bevorzugten Fall auszuwählen.A control method for optimizing a load reduction operation for a power plant having multiple generator units. The plurality of generator units may each include either an on condition or an off condition during a selected operation period. The method may include: defining competing modes of operation, the competing modes of operation including various possible combinations with respect to which of the generator units have the on-state during the selected operating period and which have the off-state; Defining multiple cases for each of the competing modes of operation, the multiple cases including varying a value of an operating parameter; Receiving performance goals that include a cost function; Receiving an environmental condition prediction; Simulating the load reduction operation of the power plant with a power plant model in view of the value of the operating parameter and the environmental condition prediction; Evaluate a simulation result according to the cost function to select a preferred case.

Description

VERWEISUNG AUF VERWANDTE ANMELDUNGENREFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/922,555 mit dem Titel „TURBINE ENGINE AND PLANT OPERATIONAL FLEXIBILITY AND ECONOMIC OPTIMIZATION SYSTEMS AND PROCESSES RELATED THERETO”, eingereicht am 31. Dezember 2013, die vorläufige Anmeldung ist in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen; die vorliegende Anmeldung beansprucht die Vorteile des vorläufigen Anmeldedatums gemäß 35 U.S.C.119(e).This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 922,555 entitled "TURBINE ENGINE AND PLANT OPERATIONAL FLEXIBILITY AND ECONOMIC OPTIMIZATION SYSTEMS AND PROCESSES RELATED THERETO", filed on Dec. 31, 2013, the provisional application is incorporated herein by reference in its entirety Reference incorporated herein by reference; the present application claims the benefits of the provisional filing date in accordance with 35 U.S.C.119 (e).

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft allgemein die Stromerzeugung, und genauer betrifft sie Verfahren und Systeme für die betriebswirtschaftliche und betriebstechnische Optimierung und/oder Verbesserung von Kraftwerken mit Wärmekrafterzeugungseinheiten.The invention of the present application relates generally to power generation, and more particularly relates to methods and systems for business and operational optimization and / or improvement of power plants having heat generating units.

In Stromversorgungsystemen erzeugen mehrere Teilnehmer oder Kraftwerke Elektrizität, die dann über gemeinsame Übertragungsleitungen an Privatkunden und gewerbliche Kunden übertragen wird. Man beachte, dass Wärmekrafterzeugungseinheiten, beispielsweise Gasturbinen, Dampfturbinen und Gas-und Dampf-Kombikraftwerke, immer noch für die Erzeugung eines erheblichen Anteils des Stroms zuständig sind, den solche Systeme benötigen. Jedes einzelne Kraftwerk innerhalb dieser Systeme weist eine oder mehrere Stromerzeugungseinheiten auf, und jede von diesen Einheiten weist typischerweise ein Steuersystem auf, das den Betrieb und, im Falle von Kraftwerken mit mehr als einer Generatoreinheit, das Leistungsverhalten des Kraftwerks als Ganzes steuert. Zum Beispiel ist eine der Aufgaben eines Werksbetreibers die Erzeugung einer Tauschkurve, die die Kosten der Stromproduktion darstellt. Eine Tauschkurve beinhaltet typischerweise eine Kurve der variablen Grenz- bzw. Zuwachskosten, eine Kurve der variablen Durchschnittskosten oder eine andere geeignete Anzeige von variablen Kosten für die Stromerzeugung, die typischerweise in Dollar pro Megawattstunden gegen die Abgabe in Megawatt ausgedrückt werden. Man beachte, dass eine Kurve der variablen Durchschnittskosten kumulative Kosten geteilt durch eine kumulative Stromausgabe für einen bestimmten Punkt darstellen kann und eine Kurve der variablen Zuwachskosten eine Kostenänderung geteilt durch eine Stromausgabeänderung darstellen kann. Eine Kurve der variablen Zuwachskosten kann beispielsweise durch eine erste Derivation einer Eingabe-Ausgabe-Kurve des Kraftwerks erhalten werden, die Kosten pro Stunde gegen den erzeugten Strom darstellt. In einem Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk, in dem Abwärme aus einem brennstoffverbrennenden Erzeuger verwendet wird, um Dampf zu erzeugen, um eine ergänzende Dampfturbine anzutreiben, kann eine Kurve der variablen Zuwachskosten auch anhand bekannter Techniken erhalten werden, aber ihre Derivation ist komplexer.In power systems, multiple subscribers or power plants generate electricity, which is then transmitted over shared transmission lines to residential and commercial customers. Note that heat generating units, such as gas turbines, steam turbines, and gas and steam combined cycle power plants, are still responsible for generating a significant portion of the power that such systems require. Each individual power plant within these systems has one or more power generation units, and each of these units typically includes a control system that controls the operation and, in the case of power plants having more than one generator unit, the performance of the power plant as a whole. For example, one of the tasks of a factory operator is to create an exchange curve that represents the cost of electricity production. An exchange curve typically includes a variable incremental cost curve, a variable average cost curve, or other suitable indication of variable costs of power generation, typically expressed in dollars per megawatt hours versus the output in megawatts. Note that a variable average cost curve may represent cumulative costs divided by a cumulative current output for a particular point, and a variable incremental cost curve may represent a cost change divided by a current output change. For example, a curve of the variable incremental cost may be obtained by a first derivation of an input-output curve of the power plant representing cost per hour against the generated power. In a gas and steam combined cycle power plant where waste heat from a fuel burning generator is used to generate steam to drive a supplemental steam turbine, a plot of variable incremental cost may also be obtained by known techniques, but their derivation is more complex.

In den meisten Stromversorgungssystemen wird ein betriebswirtschaftliches Verfahren, das allgemein als Belastungsoptimierung (economic dispatch) bezeichnet wird, verwendet, um eine Systemlast über einen in der Zukunft liegenden Zeitraum auf Kraftwerke zu verteilen. Als Teil dieses Verfahrens erzeugen Kraftwerke in regelmäßigen Abständen Tauschkurven und senden die Tauschkurven an eine leitende Instanz oder einen Einsatzplaner bzw. Dispatcher des Stromversorgungssystems. Solche Tauschkurven stellen Angebote seitens der Kraftwerke dar, einen Teil der Elektrizität, die vom Stromversorgungssystem benötigt wird, für einen in der Zukunft liegenden Marktzeitraum zu erzeugen. Die für die Einsatzplanung bzw. den Dispatch zuständige Instanz empfängt die Tauschkurven von den Kraftwerken innerhalb ihres Systems und wertet diese aus, um den Grad zu bestimmen, in dem die einzelnen Kraftwerke in Anspruch genommen werden sollen, um die prognostizierten Lastanforderungen des Systems so effizient wie möglich zu erfüllen. Dabei analysiert die für den Dispatch zuständige Instanz die Tauschkurven und erzeugt einen Einsatzplan, der den Grad beschreibt, bis zu dem die einzelnen Kraftwerke im relevanten Zeitraum in Anspruch genommen werden sollen, wobei sie bestrebt ist, die niedrigsten Erzeugungskosten für das System zu finden. In most power systems, a business process, commonly referred to as economic dispatch, is used to distribute a system load over a future period to power plants. As part of this process, power plants generate exchange curves at regular intervals and send the exchange curves to a manager or dispatcher of the power system. Such exchange curves represent offers from power plants to generate a portion of the electricity needed by the power system for a future market period. The dispatching / dispatching entity receives the exchange curves from the power plants within their system and evaluates them to determine the degree to which the individual power plants are to be deployed to meet the system's predicted load requirements as efficiently as possible to fulfill. In doing so, the dispatching entity analyzes the exchange curves and generates a deployment plan describing the degree to which the individual power plants will be required during the relevant period, striving to find the lowest generation costs for the system.

Sobald der Einsatzplan an die Kraftwerke übermittelt worden ist, kann jedes Kraftwerk den effizientesten und kostengünstigsten Weg bestimmen, um seine Lastübernahmepflichten zu erfüllen. Man beachte, dass die Generatoreinheiten des Kraftwerks Steuersysteme beinhalten, die den Betrieb überwachen und steuern. Wenn die Generatoreinheiten Wärmekrafterzeuger beinhalten, lenken solche Steuersysteme die Verbrennungssysteme und andere Aspekte des Betriebs. (Zum Zwecke der Beschreibung sind hierin sowohl eine Gasturbine als auch ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk beschrieben; es sei jedoch klargestellt, dass bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf andere Arten von Stromerzeugungseinheiten angewendet werden können oder in Verbindung mit solchen verwendet werden können). Das Steuersystem kann Planungsalgorithmen ausführen, die den Brennstoffstrom, Einlassleitschaufeln und andere Steuerungseingaben anpassen, um einen effizienten Betrieb der Turbine sicherzustellen. Jedoch werden die tatsächliche Abgabe und der Wirkungsgrad eines Kraftwerks von externen Faktoren beeinflusst, beispielsweise variablen Umgebungsbedingungen, die nicht vollständig voraussehbar sind. Es liegt auf der Hand, dass es durch die Komplexität solcher Systeme und die Variabilität von Betriebsbedingungen schwierig ist, das Leistungsverhalten zu prognostizieren und zu steuern, was häufig einen ineffizienten Betrieb zum Ergebnis hat. Once the deployment plan has been submitted to the power plants, each power plant can choose the most efficient and cost-effective way to meet its load-bearing obligations. Note that the generator units of the power plant include control systems that monitor and control the operation. When the generator units include thermal power generators, such control systems direct the combustion systems and other aspects of the operation. (For purposes of description herein, both a gas turbine and a gas and steam combined cycle power plant will be described, however, it should be understood that certain embodiments of the present invention may be applied to or used in conjunction with other types of power generation units.) , The control system may execute scheduling algorithms that adjust the fuel flow, inlet guide vanes and other control inputs to ensure efficient operation of the turbine. However, the actual output and efficiency of a power plant are influenced by external factors, such as variable environmental conditions, which are not fully predictable. It is obvious that it is through the complexity of such systems and the variability of operating conditions is difficult to predict and control performance, often resulting in inefficient operation.

Ein Maschinenverschleiß, der im Lauf der Zeit auftritt, ist eine andere schwierig zu quantifizierende Tatsache, die einen starken Einfluss auf das Leistungsverhalten der Generatoreinheiten haben kann. Es liegt auf der Hand, dass sich die Geschwindigkeit der Materialverschlechterung, der Austausch abgenutzter Komponenten, die Zeiten für Instandhaltungsroutinen und andere Faktoren auf das kurzfristige Leistungsverhalten des Werks auswirken und daher berücksichtigt werden müssen, wenn Kostenkurven während des Einsatzplanungsprozesses erzeugt werden und auch, wenn die langfristige Kosteneffizienz des Werks bewertet wird. Zum Beispiel beinhaltet die Standzeit einer Gasturbine typischerweise Begrenzungen, die sowohl in Betriebsstunden als auch in Startzahlen ausgedrückt werden. Wenn eine Gasturbine oder eine ihrer Komponenten ihre Startbegrenzung vor ihrer Stundenbegrenzung erreicht, muss sie repariert oder ersetzt werden, auch wenn sie auf Basis der Stunden noch Standzeit übrig hat. Die auf Stunden basierende Standzeit einer Gasturbine kann durch Senken der Brenntemperatur verlängert werden, aber dadurch wird der Wirkungsgrad der Gasturbine herabgesetzt, wodurch die Betriebskosten steigen. Umgekehrt erhöht die Erhöhung der Brenntemperatur den Wirkungsgrad, verkürzt aber die Standzeit der Gasturbine und erhöht die Instandhaltungs- und/oder Austauschkosten. Man beachte, dass Nutzungsdauerkosten einer Wärmekraftmaschine von vielen komplexen Faktoren abhängen, aber auch eine bedeutende Rolle für die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerks spielen.Machine wear that occurs over time is another difficult fact to quantify, which can have a strong impact on the performance of generator units. It is obvious that the speed of material deterioration, replacement of worn out components, maintenance routine times and other factors will affect the factory's short-term performance and therefore must be taken into account when producing cost curves during the operations planning process and also when the long-term cost-effectiveness of the plant. For example, the life of a gas turbine typically includes limitations expressed in both operating hours and starting numbers. If a gas turbine or one of its components reaches its start limit before its hour limit, it must be repaired or replaced, even if it still has some time remaining based on the hours. The hour-based life of a gas turbine can be extended by lowering the firing temperature, but this reduces the efficiency of the gas turbine, thereby increasing operating costs. Conversely, increasing the firing temperature increases the efficiency, but shortens the life of the gas turbine and increases the maintenance and / or replacement costs. Note that lifetime costs of a heat engine are dependent on many complex factors, but also play a significant role in the economics of the power plant.

Angesichts der Komplexität moderner Kraftwerke, insbesondere von denen, die mehrere Generatoreinheiten aufweisen, und des Marktes, innerhalb dessen sie konkurrieren, kämpfen die Betreiber von Kraftwerken ständig darum, den wirtschaftlichen Nutzen zu steigern. Zum Beispiel wirkt sich eine zu statische Art und Weise der Steuerung von Wärmekrafterzeugungseinheiten, d.h. die Verwendung statischer Steuerungsprofile, beispielsweise von erfassten Wärmeaufwandskurven, die nur aus periodischen Leistungsverhaltenstests abgeleitet werden, negativ auf die Einhaltung von Netzzulassungsbestimmungen und die Einsatzplanung für ein Kraftwerk aus. Zwischen diesen periodischen Aktualisierungen kann sich das Leistungsverhalten der Turbine ändern (z.B. aufgrund von Materialverschlechterung), wodurch sich das Leistungsverhalten beim Starten und unter Last ändern kann. Darüber hinaus können Veränderungen an externen Faktoren im Verlauf eines Tages, die in den Turbinensteuerungsprofilen nicht berücksichtigt werden, einen ineffizienten Betrieb zur Folge haben. Um diese Art der Veränderlichkeit zu kompensieren, sind die Betreiber von Kraftwerken häufig übertrieben konservativ bei der Planung des in der Zukunft liegenden Betriebs, was dazu führt, dass Generatoreinheiten nicht ausgelastet werden. Zu anderen Zeiten sind Werksbetreiber gezwungen, Einheiten auf ineffiziente Weise zu betreiben, um zu hohen Verpflichtungen zu genügen. Given the complexity of modern power plants, especially those with multiple generating units and the market in which they compete, power plant operators are constantly struggling to increase their economic benefits. For example, a static way of controlling heat generating units, i. the use of static control profiles, such as recorded heat consumption curves derived solely from periodic performance tests, negatively affect compliance with network licensing regulations and operational planning for a power plant. Between these periodic updates, turbine performance may change (e.g., due to material degradation), which may alter startup and load performance. In addition, changes in external factors over the course of a day, which are not taken into account in the turbine control profiles, can result in inefficient operation. To compensate for this type of variability, power plant operators are often overly conservative in planning for future operation, resulting in generator units being under-utilized. At other times, factory operators are forced to operate units inefficiently to meet high commitments.

Wenn nicht ermittelt wird, ob gerade kurzfristige Ineffizienzen und/oder eine langfristige Materialverschlechterung zu Buche schlagen, müssen die herkömmlichen Steuersysteme von Kraftwerken entweder häufig neu abgestimmt werden, was ein teurer Prozess ist, oder sie müssen konservativ betrieben werden, um der Materialverschlechterung von Komponenten verbeugend Rechnung tragen zu können. Die Alternative würde bedeuten, die Verletzung betrieblicher Grenzbedingungen zu riskieren, was zu übermäßiger Materialermüdung oder Ausfall führen würde. Ebenso fehlt herkömmlichen Kraftwerkssteuersystemen die Fähigkeit, sich auf die kostengünstigste Weise auf sich verändernde Bedingungen einzustellen. Es liegt auf der Hand, dass dies dazu führt, dass die Kraftwerksnutzung häufig alles andere als optimal ist. Somit besteht ein Bedarf an verbesserten Verfahren und Systemen zur Überwachung, Modellierung und Steuerung eines Kraftwerksbetriebs, insbesondere von solchen, die ein umfassenderes Verständnis der unzähligen Betriebsmodi, die Betreibern komplexer moderner Kraftwerke zur Verfügung stehen, und der jeweils damit verbundenen ökonomischen Nachteile ermöglichen. Unless it is determined whether short-term inefficiencies and / or long-term material degradation materialize, conventional power plant control systems either have to be frequently retuned, which is a costly process, or they must be conservatively operated to prevent material degradation of components To take account of. The alternative would be to risk breaching operational boundary conditions, resulting in excessive material fatigue or failure. Likewise, conventional power plant control systems lack the ability to adapt to changing conditions in the most cost-effective manner. Obviously, this means that power plant use is often far from optimal. Thus, there is a need for improved methods and systems for monitoring, modeling, and controlling power plant operation, particularly those that provide a more complete understanding of the myriad operating modes available to operators of complex, modern power plants, and the associated associated economic disadvantages.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Steuerverfahren zur Optimierung eines Lastabsenkungsbetriebs für ein Kraftwerk mit mehreren Generatoreinheiten für einen ausgewählten Betriebszeitraum. Die mehreren Generatoreinheiten können jeweils entweder eine Ein-Bedingung oder eine Aus-Bedingung während des ausgewählten Betriebszeitraums beinhalten. Das Verfahren kann die folgenden Schritte beinhalten: Definieren von konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die konkurrierenden Betriebsmodi verschiedene mögliche Kombinationen in Bezug darauf, welche von den Generatoreinheiten während des ausgewählten Betriebszeitraums den Ein-Zustand aufweisen und welche den Aus-Zustand aufweisen, beinhalten; Definieren von multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die multiplen Fälle das Variieren eines Wertes eines Betriebsparameters über einem Bereich beinhalten; Empfangen von Leistungszielen, die eine Kostenfunktion zur Bewertung eines Lastabsenkungsbetriebs während des ausgewählten Betriebszeitraums beinhalten; Empfangen einer Umgebungsbedingungsvorhersage für den ausgewählten Betriebszeitraum; Simulieren des Lastabsenkungsbetriebs des Kraftwerks für den ausgewählten Betriebszeitraum mit einem Kraftwerksmodell, das den Wert der Betriebsparameter und die Umgebungsbedingungsvorhersage beinhaltet, für jeden der multiplen-Fälle der konkurrierenden Betriebsmodi; Auswerten eines Simulationsergebnisses von jeder der Simulationen gemäß der Kostenfunktion, um aufgrund dessen einen bevorzugten Fall aus den multiplen-Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi auszuwählen.The present invention thus relates to a control method for optimizing a load reduction operation for a power plant having a plurality of generator units for a selected operating period. The plurality of generator units may each include either an on condition or an off condition during the selected operation period. The method may include the steps of: defining competing modes of operation, the competing modes of operation including various possible combinations with respect to which of the generator units have the on-state during the selected operating period and which have the off-state; Defining multiple cases for each of the competing modes of operation, the multiple cases including varying a value of an operating parameter over a range; Receiving performance goals including a cost function for evaluating a load reduction operation during the selected period of operation; Receiving an environmental condition prediction for the selected operating period; Simulating the load lowering operation the power plant for the selected operating period with a power plant model including the value of the operating parameters and the environmental condition prediction for each of the multiple cases of the competing operating modes; Evaluating a simulation result of each of the simulations according to the cost function, to thereby select a preferable case from the multiple cases for each of the competing modes of operation.

Das oben genannte Verfahren, bei dem die mehreren Generatoreinheiten mehrere Gasturbinen umfassen; wobei der Schritt des Definierens der konkurrierenden Betriebsmodi beinhaltet: Permutieren der mehreren Gasturbinen, um eine Ein/Aus-Permutationsmatrix zu konfigurieren, in der Permutationen jeweils einmalige Kombinationen in Bezug darauf, welche von den mehreren Gasturbinen während des ausgewählten Betriebszeitraums die Ein-Bedingung aufweisen und welche die Aus-Bedingung aufweisen, beschreiben, und wobei jede von den Permutationen der Permutationsmatrix als einer der konkurrierenden Betriebsmodi für den ausgewählten Betriebszeitraum definiert wird. The above method, wherein the plurality of generator units comprise a plurality of gas turbines; wherein the step of defining the competing modes of operation includes: permuting the plurality of gas turbines to configure an on / off permutation matrix, in the permutations each unique combinations with respect to which of the plurality of gas turbines have the on condition during the selected period of operation; which describe the Aus condition, and wherein each of the permutations of the permutation matrix is defined as one of the competing modes of operation for the selected period of operation.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der Schritt des Definierens von multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi das Variieren eines Wertes für einen ersten Betriebsparameter über einem ersten Bereich und eines Wertes für einen zweiten Betriebsbereich über einem zweiten Bereich beinhaltet.Each of the above-mentioned control methods may provide that the step of defining multiple cases for each of the competing modes of operation includes varying a value for a first operating parameter over a first range and a value for a second range of operation over a second range.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der Schritt des Simulierens jedes der multiplen Fälle der konkurrierenden Betriebsmodi mit dem Kraftwerksmodell das Erzeugen vorgeschlagener Parametersätze für jeden speziellen multiplen Fall der multiplen Fälle beinhaltet; und wobei der vorgeschlagene Parametersatz für jeden speziellen multiplen Fall von den multiplen Fällen beinhaltet: den Wert innerhalb des ersten Bereichs für den ersten Betriebsparameter und den Wert innerhalb des zweiten Bereichs für den zweiten Betriebsparameter für den speziellen multiplen Fall; die Ein-Bedingung und die Aus-Bedingung für die mehreren Gasturbinen für den konkurrierenden Betriebsmodus, dem der spezielle multiple Fall entspricht; und Daten in Bezug auf die Umgebungsbedingungsvorhersage für den ausgewählten Betriebszeitraum. Each of the above control methods may provide that the step of simulating each of the multiple cases of competing modes of operation with the plant model includes generating suggested parameter sets for each particular multiple case of multiple cases; and wherein the suggested parameter set for each particular multiple case includes among the multiple cases: the value within the first range for the first operating parameter and the value within the second range for the second operating parameter for the particular multiple case; the on-condition and the off-condition for the multiple gas turbines for the competitive mode of operation corresponding to the particular multiple case; and environmental condition prediction data for the selected period of operation.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der Schritt des Simulierens der multiplen Fälle mit dem Kraftwerksmodell die Durchführung eines Simulationslaufs mit dem Kraftwerksmodell für jeden der vorgeschlagenen Parametersätze beinhaltet, wobei der Simulationslauf dafür ausgelegt ist, einen Lastabsenkungsbetrieb während des ausgewählten Betriebszeitraums gemäß Eingangsdaten zu simulieren, die von dem vorgeschlagenen Parametersatz definiert werden; wobei die Leistungsziele ferner Betriebsfähigkeitseinschränkungen umfassen; und wobei der Schritt des Auswertens des Simulationsergebnisses aus den einzelnen Simulationsläufen beinhaltet, dass bestimmt wird, welches von den Simulationsergebnissen, falls überhaupt, irgendeine von den Betriebsfähigkeitseinschränkungen verletzt.Any of the above control methods may provide that the step of simulating the multiple cases with the power plant model includes performing a simulation run with the power plant model for each of the proposed parameter sets, the simulation run being configured to simulate a load reduction operation according to input data during the selected operating period that are defined by the proposed parameter set; the performance goals further comprising operational limitations; and wherein the step of evaluating the simulation result from the individual simulation runs includes determining which of the simulation results, if any, violates any of the operability constraints.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann den Schritt des Unterteilens des ausgewählten Betriebszeitraums in sich regelmäßig wiederholende Intervalle vorsehen; wobei der Schritt des Empfangens der Umgebungsbedingungsvorhersage das Empfangen einer Umgebungsbedingungsvorhersage für jedes der Intervalle umfasst; und wobei der Schritt des Permutierens der mehreren Gasturbinen das Permutieren der mehreren Gasturbinen für jedes der Intervalle umfasst, um die Permutationsmatrix für jedes Intervall zu konfigurieren, wobei die Permutationsmatrix für jedes Intervall so konfiguriert ist, dass für eine Gesamtheit aus jedem der Intervalle jede von den mehreren Gasturbinen nur eine von der Ein-Bedingung und der Aus-Bedingung unter Ausschluss der jeweils anderen umfasst.Each of the above control methods may provide the step of dividing the selected period of operation into regularly repeating intervals; wherein the step of receiving the ambient condition prediction comprises receiving an ambient condition prediction for each of the intervals; and wherein the step of permuting the plurality of gas turbines comprises permuting the plurality of gas turbines for each of the intervals to configure the permutation matrix for each interval, wherein the permutation matrix for each interval is configured such that for a population of each of the intervals, each of the several gas turbines only one of the on condition and the off condition to the exclusion of each other.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der Schritt des Definierens von konkurrierenden Betriebsmodi das Definieren jeder der Permutationen für jede von den Permutationsmatrizes für jedes der Intervalle als einen der konkurrierenden Betriebsmodi beinhaltet.Any of the above control methods may provide that the step of defining competing modes of operation includes defining each of the permutations for each of the permutation matrices for each of the intervals as one of the competing modes of operation.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der Schritt des Auswertens des Simulationsergebnisses aus jeder der Simulationen das Auswählen eines bevorzugten Falles aus den multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi für jedes der Intervalle umfasst.Any of the above-mentioned control methods may provide that the step of evaluating the simulation result from each of the simulations includes selecting a preferred case from the multiple cases for each of the competing modes of operation for each of the intervals.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der Schritt des Simulierens jedes der multiplen Fälle der konkurrierenden Betriebsmodi mit dem Kraftwerksmodell das Erzeugen vorgeschlagener Parametersätze für jeden speziellen multiplen Fall der multiplen Fälle beinhaltet; wobei der vorgeschlagene Parametersatz für jeden speziellen multiplen Fall beinhaltet: den Wert innerhalb des ersten Bereichs für den ersten Betriebsparameter und den Wert innerhalb des zweiten Bereichs für den zweiten Betriebsparameter für den speziellen multiplen Fall; die Ein-Bedingung und die Aus-Bedingung für die mehreren Gasturbinen für den konkurrierenden Betriebsmodus, dem der spezielle multiple Fall entspricht; und Daten in Bezug auf die Umgebungsbedingungsvorhersage für das Intervall, dem der spezielle multiple Fall entspricht. Each of the above control methods may provide that the step of simulating each of the multiple cases of competing modes of operation with the plant model includes generating suggested parameter sets for each particular multiple case of multiple cases; wherein the proposed parameter set for each particular multiple case includes: the value within the first range for the first operating parameter and the value within the second range for the second operating parameter for the particular multiple case; the on-condition and the off-condition for the multiple gas turbines for the competitive mode of operation corresponding to the particular multiple case; and environmental condition prediction data for the interval corresponding to the particular multiple case.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der Schritt des Simulierens jedes der multiplen Fälle mit dem Kraftwerksmodell die Durchführung eines Simulationslaufs mit dem Kraftwerksmodell für jeden der vorgeschlagenen Parametersätze beinhaltet, wobei der Simulationslauf dafür ausgelegt ist, einen Lastabsenkungsbetrieb während des ausgewählten Betriebszeitraums gemäß Eingangsdaten zu simulieren, die von dem vorgeschlagenen Parametersatz definiert werden; und wobei die Leistungsziele ferner Betriebsfähigkeitseinschränkungen umfassen; und wobei der Schritt des Auswertens der Simulationsergebnisse aus den Simulationsläufen umfasst, dass bestimmt wird, welche von den Simulationsergebnissen, falls überhaupt, irgendeine von den Betriebsfähigkeitseinschränkungen verletzen, und Disqualifizieren etwaiger multipler Fälle, die die Simulationsergebnisse erzeugt haben, welche die Betriebsfähigkeitseinschränkungen verletzen, als in Frage kommende bevorzugte Fälle.Any of the above control methods may provide that step of simulating each of the multiple cases with the power plant model includes performing a simulation run with the power plant model for each of the proposed parameter sets, the simulation run configured to simulate a load-down operation during the selected operating period according to input data defined by the proposed parameter set; and wherein the performance goals further include performance limitations; and wherein the step of evaluating the simulation results from the simulation runs includes determining which of the simulation results, if any, violates any of the operability constraints, and disqualifying any multiple instances that generated the simulation results that violate the operability constraints, as in Question coming preferred cases.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass die Ein/Aus-Permutationsmatrix jede der einmaligen Kombinationen in Bezug darauf, welche von den mehreren Gasturbinen während eines der Intervalle des ausgewählten Betriebszeitraums die Ein-Bedingung umfassen und welche die Aus-Bedingung umfassen, wobei die Ein-Bedingung einen Hinweis auf eine Betriebsbedingung für eine bestimmte von den mehreren Gasturbinen während eines der Intervalle umfasst und die Aus-Bedingung eine Abschaltbedingung für eine bestimmte von den mehreren Gasturbinen während eines der Intervalle umfasst.Each of the above-mentioned control methods may provide that the on / off permutation matrix of each of the unique combinations relating to which of the plurality of gas turbines includes the on-condition during one of the intervals of the selected operation period and which includes the off-condition On-condition includes an indication of an operating condition for a particular one of the plurality of gas turbines during one of the intervals, and the off-condition includes a shut-off condition for a particular one of the plurality of gas turbines during one of the intervals.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann ferner die folgenden Schritte umfassen: Abstimmen des Kraftwerksmodells vor der Durchführung der Simulationsläufe, wobei das Abstimmen beinhaltet: Definieren eines ersten Betriebszeitraums, der vor dem ausgewählten Betriebszeitraum kommt; Definieren mehrerer Betriebsparameter; Definieren eines Leistungsindikators, wobei der Leistungsindikator ein Leistungskriterium in Bezug auf den Betrieb des Kraftwerks über einem definierten Betriebszeitraum umfasst und wobei der Leistungsindikator so definiert ist, dass er zumindest zum Teil von einem ausgewählten Betriebsparameter abhängt, der aus den mehreren Betriebsparametern ausgewählt ist; Erfassen von Messwerten für die mehreren Betriebsparameter während des ersten Betriebszeitraums; Berechnen eines Messwerts für den Leistungsindikator aus den Messwerten; Simulieren des Betriebs des Kraftwerks über dem ersten Betriebszeitraum mit dem Kraftwerksmodell unter Verwendung der eingegebenen Daten, wobei die eingegebenen Daten für die Simulation einen Untersatz der Messdaten für die mehreren Betriebsparameter umfassen und wobei die Simulation so konfiguriert ist, dass sie als Ausgangsdaten einen simulierten Wert für den ausgewählten Betriebsparameter voraussagt; Berechnen eines prognostizierten Wertes für den Leistungsindikator mit dem simulierten Wert für den ausgewählten Betriebsparameter; Vergleichen des Messwerts mit dem prognostizierten Wert für den Leistungsindikator, um einen Unterschied zwischen ihnen zu bestimmen; und Verwenden des Unterschieds, um das Kraftwerksmodell abzustimmen. Each of the above control methods may further comprise the steps of: tuning the power plant model prior to performing the simulation runs, wherein tuning includes: defining a first operating period that occurs before the selected operating period; Defining several operating parameters; Defining a performance indicator, the performance indicator comprising a performance criterion related to the operation of the plant over a defined period of operation, and wherein the performance indicator is defined to depend, at least in part, on a selected operating parameter selected from the plurality of operating parameters; Acquiring readings for the plurality of operating parameters during the first operating period; Calculating a measure of the performance indicator from the measurements; Simulating the operation of the power plant over the first period of operation with the power plant model using the input data, wherein the input data for the simulation comprises a subset of the measurement data for the plurality of operating parameters and wherein the simulation is configured to use a simulated value for the output data predicts the selected operating parameter; Calculating a predicted value for the performance indicator with the simulated value for the selected operating parameter; Comparing the metric with the predicted value for the counter to determine a difference between them; and using the difference to tune the power plant model.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass das Kraftwerksmodell mehrere logische Aussagen umfasst, in denen Leistungsmultiplikatoren Prozesseingaben mit Prozessausgaben aus dem Betrieb des Kraftwerks korrelieren; und kann ferner vorsehen, dass der Schritt des Verwendens des Unterschieds zur Abstimmung des Kraftwerksmodells einen iterativen Prozess der Durchführung einer Anpassung an einem oder mehreren der Leistungsmultiplikatoren innerhalb des Kraftwerksmodells und dann der Neuberechnung des vorausgesagten Wertes für den Leistungsindikator umfasst, um eine Auswirkung der Anpassung an dem einen oder den mehreren der Leistungsmultiplikatoren auf die Berechnung des Unterschieds zu bestimmen, bis der prognostizierte Wert für den Leistungsindikator dem Messwert für den Leistungsindikator im Wesentlichen entspricht.Any of the above control methods may provide that the power plant model includes a plurality of logical statements in which power multipliers correlate process inputs with process outputs from the operation of the power plant; and may further provide that the step of using the difference to match the power plant model comprises an iterative process of making an adjustment to one or more of the power multipliers within the power plant model and then recalculating the predicted value for the performance indicator to effect the adjustment determine the one or more of the performance multipliers to calculate the difference until the predicted value for the performance indicator substantially matches the measure for the performance indicator.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass der erste Betriebsparameter eine Einlassleitschaufeleinstellung umfasst und der zweite Betriebsparameter eine Turbinenabgastemperatur umfasst.Any of the above control methods may provide that the first operating parameter includes an inlet guide vane setting and the second operating parameter includes a turbine exhaust temperature.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass die Kostenfunktion einen Brennstoff-Gesamtverbrauch durch die mehreren Gasturbinen umfasst und der Schritt des Bestimmens des bevorzugten Falles für die konkurrierenden Betriebsmodi umfasst, dass bestimmt wird, welches der Simulationsergebnisse den Brennstoff-Gesamtverbrauch minimiert.Each of the above control methods may provide that the cost function comprises total fuel consumption by the plurality of gas turbines, and the step of determining the preferred case for the competitive modes includes determining which of the simulation results minimizes total fuel consumption.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass die Kostenfunktion ein Generatorausgangsleistungsniveau für die mehreren Gasturbinen umfasst und der Schritt des Bestimmens des bevorzugten Falles für die konkurrierenden Betriebsmodi umfasst, dass bestimmt wird, welches der Simulationsergebnisse das Generatorausgangsleistungsniveau während des Intervalls minimiert.Each of the above control methods may provide that the cost function includes a generator output power level for the plurality of gas turbines, and the step of determining the preferred case for the competitive operating modes comprises determining which of the simulation results minimizes the generator output power level during the interval.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass die Leistungsziele Betriebsbeschränkungen umfassen; wobei der Schritt der Auswertung der einzelnen Simulationsergebnisse der Simulationsläufe beinhaltet, dass bestimmt wird, ob irgendwelche von den Simulationsläufen irgendeine der Betriebsbeschränkungen verletzen, um solche Simulationsläufe als in Frage kommende optimierte Simulationsläufe zu disqualifizieren. Any of the above-mentioned control methods may provide that the performance targets include operating restrictions; wherein the step of evaluating the individual simulation results of the simulation runs includes determining whether any of the simulation runs violates any of the operational constraints to disqualify such simulation runs as eligible optimized simulation runs.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass die Betriebsbeschränkungen mindestens eine der folgenden umfassen: eine Verbrennungsgrenze; die Aufrechterhaltung eines Vakuumverschlusses am Kondensator des Kraftwerks; und eine Dampfmindesttemperatur in einem definierten Abschnitt einer Dampfturbine.Any of the above control methods may provide that the operating restrictions include at least one of the following: a combustion limit; the maintenance of a vacuum lock on the condenser of the power plant; and a minimum steam temperature in a defined section of a steam turbine.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann vorsehen, dass die Kostenfunktion einen Brennstoff-Gesamtverbrauch und/oder ein Generatorausgangsleistungsniveau für die mehreren Gasturbinen umfasst.Any of the above control methods may provide that the cost function includes a total fuel consumption and / or a generator output power level for the multiple gas turbines.

Jedes der oben genannten Steuerverfahren kann ferner den Schritt des elektronischen Übermittelns einer Ausgabe, die den bevorzugten Fall für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi für jedes der Intervalle zeigt, umfassen, wobei die Ausgabe den gesamten Brennstoffverbrauch und/oder das Generatorausgangsleistungsniveau für die mehreren Turbinen für jeden der bevorzugten Fälle beinhaltet. Each of the above-mentioned control methods may further comprise the step of electronically transmitting an output showing the preferred case for each of the competing modes of operation for each of the intervals, wherein the output is the total fuel consumption and / or the generator output power level for the plurality of turbines for each of the includes preferred cases.

Diese und andere Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden bei Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen deutlicher werden.These and other features of the present application will become more apparent upon a consideration of the following detailed description of the preferred embodiments taken in conjunction with the drawings and the appended claims.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Darstellung eines Stromversorgungssystems gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung; 1 FIG. 12 is a schematic diagram of a power system according to aspects of the present invention; FIG.

2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Wärmekrafterzeugungseinheit, wie sie in Kraftwerken gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; 2 Fig. 12 is a schematic illustration of an example of a heat-generating unit as may be used in power plants according to embodiments of the present invention;

3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Kraftwerk mit mehreren Gasturbinen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; 3 FIG. 4 is a schematic illustration of an example of a multiple gas turbine power plant according to embodiments of the present invention; FIG.

4 zeigt ein Beispiel für die Systemkonfiguration einer Werkssteuerungs- und -optimierungseinrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung; 4 shows an example of the system configuration of a factory control and optimization device according to aspects of the present invention;

5 ist eine schematische Darstellung eines Kraftwerks mit einer Werkssteuerungs- und -optimierungseinrichtung mit einer Systemkonfiguration gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung; 5 is a schematic representation of a power plant with a plant control and optimization device with a system configuration according to certain aspects of the present invention;

6 zeigt ein Computersystem mit einem Beispiel für eine Anwenderschnittstelle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung; 6 shows a computer system with an example user interface according to certain aspects of the present invention;

7 ist ein Beispiel für eine inkrementale Wärmeaufwandskurve und eine Wirkung, die ein Fehler auf den Belastungsoptimierungsprozess haben kann; 7 is an example of an incremental heat demand curve and an effect that can have an impact on the load optimization process;

8 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Werkssteuereinrichtung mit einem Stromversorgungssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung; 8th FIG. 10 is a schematic illustration of an example of a plant controller having a power system according to aspects of the present invention; FIG.

9 zeigt ein Ablaufschema eines Kraftwerkssteuerungsverfahrens gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung; 9 FIG. 12 is a flowchart of a power plant control method in accordance with aspects of the present invention; FIG.

10 zeigt ein Datenflussdiagramm, das eine Architektur für ein Werksoptimierungssystem für ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung beschreibt; 10 FIG. 11 is a data flow diagram describing an architecture for a plant optimization system for a gas and steam combined cycle power plant according to aspects of the present invention; FIG.

11 zeigt ein vereinfachtes Blockschemata eines Computersystems, wie es mit einem Echtzeit-Optimierungssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; 11 shows a simplified block diagram of a computer system as may be used with a real-time optimization system in accordance with aspects of the present invention;

12 ist ein Ablaufschema eines Beispiels für ein Verfahren zur Lösung von parametrierten simultanen Gleichungen und Beschränkungen gemäß der vorliegenden Erfindung; 12 FIG. 10 is a flowchart of an example of a method for solving parameterized simultaneous equations and constraints according to the present invention; FIG.

13 zeigt eine vereinfachte Konfiguration eines Computersystems gemäß einer Steuermethodik von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; 13 shows a simplified configuration of a computer system according to a control methodology of embodiments of the present invention;

14 zeigt eine alternative Konfiguration eines Computersystems gemäß einer Steuermethodik von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; 14 shows an alternative configuration of a computer system according to a control methodology of embodiments of the present invention;

15 ist ein Ablaufschema eines Beispiels für eine Steuermethodik gemäß Beispielen für Aspekte der vorliegenden Erfindung; 15 FIG. 10 is a flowchart of an example of a control methodology according to examples of aspects of the present invention; FIG.

16 ist ein Ablaufschema einer alternativen Steuermethodik gemäß Beispielen für Aspekte der vorliegenden Erfindung; 16 FIG. 10 is a flowchart of an alternative control methodology according to examples of aspects of the present invention; FIG.

17 ist ein Ablaufschema einer alternativen Steuermethodik gemäß Beispielen für Aspekte der vorliegenden Erfindung; 17 FIG. 10 is a flowchart of an alternative control methodology according to examples of aspects of the present invention; FIG.

18 ist ein Ablaufschema, in dem eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, welche die Optimierung eines Lastabsenkungsbetriebs betrifft; 18 Fig. 10 is a flowchart in which an alternative embodiment of the present invention is provided relating to the optimization of a load-lowering operation;

19 zeigt ein Ablaufschema, in dem eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, welche die Optimierung zwischen einem Lastabsenkungs- und einem Abschaltbetrieb betrifft; 19 FIG. 12 is a flowchart providing an alternate embodiment of the present invention pertaining to the optimization between a load-down and a power down operation; FIG.

20 ist eine Skizze, die verfügbare Betriebsmodi einer Gasturbine während eines ausgewählten Betriebszeitraums mit definierten Intervallen gemäß Aspekten eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt; 20 Figure 5 is a sketch showing available operating modes of a gas turbine during a selected operating period at defined intervals in accordance with aspects of an embodiment of the present invention;

21 ist eine Skizze, die verfügbare Betriebsmodi einer Gasturbine während eines ausgewählten Betriebszeitraums mit definierten Intervallen gemäß Aspekten eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt; 21 Figure 5 is a sketch showing available operating modes of a gas turbine during a selected operating period at defined intervals in accordance with aspects of an embodiment of the present invention;

22 zeigt ein Ablaufschema gemäß einem Kraftwerksparkoptimierungsverfahren gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 22 FIG. 10 is a flowchart according to a power plant savings optimization method according to an alternative embodiment of the present invention; FIG.

23 ist eine schematische Darstellung eines Kraftwerksparkoptimierungssystems gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung; 23 FIG. 3 is a schematic representation of a power plant savings optimization system in accordance with aspects of the present invention; FIG.

24 ist eine schematische Darstellung eines Kraftwerksparkoptimierungssystems gemäß alternativen Aspekten der vorliegenden Erfindung; 24 FIG. 4 is a schematic illustration of a power plant savings optimization system in accordance with alternative aspects of the present invention; FIG.

25 ist eine schematische Darstellung eines Kraftwerksparkoptimierungssystems gemäß alternativen Aspekten der vorliegenden Erfindung; 25 FIG. 4 is a schematic illustration of a power plant savings optimization system in accordance with alternative aspects of the present invention; FIG.

26 ist eine schematische Skizze eines Kraftwerksblockoptimierungssystems, das eine Blocksteuereinrichtung beinhaltet; 26 Fig. 10 is a schematic diagram of a power plant block optimization system including a block controller;

27 ist eine schematische Skizze eines alternativen Kraftwerksblockoptimierungssystems, das eine Blocksteuereinrichtung beinhaltet; 27 Fig. 10 is a schematic diagram of an alternative power plant block optimization system incorporating a block controller;

28 ist ein Ablaufschema, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Optimierung einer Abschaltung eines Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk darstellt; und 28 FIG. 10 is a flowchart illustrating one embodiment of a method for optimizing shutdown of a gas and steam combined cycle power plant; FIG. and

29 zeigt ein Beispiel für ein Steuersystem, in dem eine modellfreie adaptive Steuereinrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 29 FIG. 12 shows an example of a control system in which a model-less adaptive controller according to aspects of the present invention is used.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen manche, jedoch nicht alle Ausführungsformen dargestellt sind. In der Tat kann die Erfindung in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden und sollte nicht so verstanden werden, als sei sie auf die hierin angegebenen Ausführungsformen beschränkt; diese Ausführungsform werden stattdessen deshalb bereitgestellt, damit diese Offenbarung den gesetzlichen Anforderungen genügt. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen durchwegs gleiche Elemente.Embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which some but not all embodiments are shown. In fact, the invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments disclosed herein; Instead, these embodiments are provided so that this disclosure will satisfy the legal requirements. Like reference numerals designate like elements throughout.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung werden Systeme und Verfahren offenbart, die verwendet werden können, um das Leistungsverhalten von Stromversorgungssystemen, Kraftwerken und/oder Wärmekrafterzeugereinheiten zu optimieren. In Ausführungsbeispielen beinhaltet diese Optimierung eine betriebswirtschaftliche Optimierung, bei der sich ein Betreiber eines Kraftwerks zwischen alternativen Betriebsmodi entscheidet, um die Rentabilität zu verbessern. Es können Ausführungsformen innerhalb eines bestimmten Stromversorgungssystems genutzt werden, um einen Wettbewerbsvorteil bei der Erlangung vorteilhafter betriebswirtschaftlicher Einsatzzeiten während des Dispatch- bzw. Einsatzplanungsprozesses zu schaffen. Eine Beratungsfunktion kann es den Betreibern gestatten, auf Basis von exakten betriebswirtschaftlichen Vergleichen und Prognosen zwischen Betriebsmodi zu wählen. Als weiteres Merkmal kann der Prozess des vorausblickenden Einkaufs von Brennstoff für künftige Erzeugungszeiträume verbessert werden, so dass die Brennstofflagerbestände minimiert werden, ohne das Risiko für Defizite zu erhöhen. Andere Konfigurationen der vorliegenden Erfindung, wie nachstehend beschrieben, geben computerimplementierte Verfahren und Vorrichtungen für die Modellierung von Stromversorgungssystemen und Kraftwerken mit mehreren Wärmekrafterzeugungseinheiten an. Technische Wirkungen mancher Konfigurationen der vorliegenden Erfindung beinhalten die Generierung und Lösung von Energiesystemmodellen, die ein Leistungsverhalten unter sich ändernden physikalischen, betrieblichen und/oder ökonomischen Bedingungen prognostizieren. Beispiele für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kombinieren ein Kraftwerksmodell, das ein Leistungsverhalten unter sich ändernden Umgebungs- und Betriebsbedingungen prognostiziert, mit einem betriebswirtschaftlichen Modell, das betriebswirtschaftliche Beschränkungen, Ziele und Marktbedingungen beinhaltet, um die Rentabilität zu optimieren. Dabei kann das Optimierungssystem der vorliegenden Erfindung optimierte Sollwerte prognostizieren, mit denen die Rentabilität für bestimmte Kombinationen aus Umgebungs-, betrieblichen, vertraglichen, regulatorischen, gesetzlichen und/oder betriebswirtschaftlichen und Marktbedingungen maximiert werden kann. In accordance with aspects of the present invention, systems and methods are disclosed that can be used to optimize the performance of power systems, power plants, and / or thermal power generator units. In embodiments, this optimization involves business optimization in which an operator of a power plant decides between alternative modes of operation to improve profitability. Embodiments within a particular power system may be utilized to provide a competitive advantage in obtaining advantageous business hours during the dispatch planning process. An advisory function may allow operators to choose between operating modes based on accurate business comparisons and forecasts. As a further feature, the process of prospecting for fuel for future production periods can be improved so that the fuel stocks are minimized without increasing the risk of deficits. Other configurations of the present invention, as described below, indicate computer-implemented methods and apparatus for modeling power systems and power plants having multiple thermal energy generating units. Technical effects of some configurations of the present invention include generation and resolution of power system models that predict performance under changing physical, operational and / or economic conditions. Examples of embodiments of the present invention combine a power plant model that forecasts performance under changing environmental and operating conditions with a business model that includes business constraints, goals, and market conditions to optimize profitability. In doing so, the optimization system of the present invention can predict optimized targets that can maximize profitability for certain combinations of environmental, operational, contractual, regulatory, regulatory and / or business and market conditions.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromversorgungssystems 10, das Aspekte der vorliegenden Erfindung ebenso wie ein Beispiel für eine Umgebung zeigt, in der Ausführungsformen ausgeführt werden können. Das Stromversorgungssystem 10 kann Stromerzeuger oder Kraftwerke 12 aufweisen, zum Beispiel die dargestellten Wind- und Wärmekraftwerke. Man beachte, dass Wärmekraftwerke Generatoreinheiten wie Gasturbinen, kohlegefeuerte Dampfturbinen und/oder Gas-und Dampf-Kombikraftwerke beinhalten können. Außerdem kann das Stromversorgungssystem 10 andere Arten von Kraftwerken (nicht dargestellt) beinhalten, beispielsweise Solaranlagen, Wasserkraft-, Geothermie-, Kernkraftund/oder andere geeignete Stromquellen, die bereits bekannt sind oder künftig entwickelt werden. Übertragungsleitungen 14 können verschiedene Kraftwerke 12 mit Kunden oder Verbrauchern 16 des Stromversorgungssystems 10 verbinden. Es sei klargestellt, dass die Übertragungsleitungen 14 ein Stromversorgungs- oder Verteilnetz für das Stromversorgungssystem darstellen und je nach Wunsch oder nach Bedarf mehrere Abschnitte oder Teilabschnitte aufweisen können. Der Strom, der von den Kraftwerken 12 erzeugt wird, kann über die Übertragungsleitungen 14 an Verbraucher 16 geliefert werden, zu denen beispielsweise kommunale, private oder gewerbliche Kunden gehören können. Das Stromversorgungssystem 10 kann auch Speichervorrichtungen 18 beinhalten, die mit den Übertragungsleitungen 14 verbunden sind, um während Zeiten einer Überproduktion Energie speichern zu können. 1 shows a schematic representation of a power supply system 10 , which shows aspects of the present invention as well as an example of an environment in which embodiments may be practiced. The power supply system 10 may be power generators or power plants 12 have, for example, the illustrated wind and thermal power plants. Note that thermal power plants like generator units Gas turbines, coal-fired steam turbines and / or gas and steam combined cycle power plants may include. In addition, the power supply system 10 other types of power plants (not shown) include, for example, solar, hydropower, geothermal, nuclear and / or other suitable power sources that are already known or to be developed in the future. transmission lines 14 can use different power plants 12 with customers or consumers 16 of the power system 10 connect. It should be understood that the transmission lines 14 represent a power supply or distribution network for the power system and may have multiple sections or subsections as desired or as needed. The electricity coming from the power plants 12 can be generated over the transmission lines 14 to consumers 16 which may include, for example, municipal, private or commercial customers. The power supply system 10 can also storage devices 18 Include those with the transmission lines 14 are connected in order to store energy during periods of overproduction.

Das Stromversorgungssystem 10 weist auch Steuersysteme oder Steuereinrichtungen 22, 23, 25 auf, die den Betrieb von mehreren der darin enthaltenen Komponenten verwalten oder steuern. Zum Beispiel kann eine Werkssteuereinrichtung 22 den Betrieb der einzelnen Kraftwerke 12 steuern. Laststeuereinrichtungen 23 können den Betrieb der verschiedenen Verbraucher 16 steuern, die Teil des Stromversorgungssystems 10 sind. Zum Beispiel kann eine Laststeuereinrichtung 23 die Art und Weise oder die Zeiten für den Stromeinkauf bzw. die Stromabnahme eines Kunden verwalten. Eine für den Dispatch zuständige Instanz 24 kann bestimmte Aspekte des Betriebs des Stromversorgungssystems 10 verwalten und kann eine Stromversorgungssystemsteuereinrichtung 25 beinhalten, die das Belastungsoptimierungsverfahren steuert, mit dem Lastübernahmepflichten auf beteiligte Kraftwerke verteilt werden. Die Steuereinrichtungen 22, 23, 25, die von rechteckigen Blöcken dargestellt werden, können über Kommunikationsleitungen oder -verbindungen 21 mit einem Kommunikationsnetz 20 verbunden sein, über das Daten ausgetauscht werden. Die Verbindungen 21 können kabelgebunden oder kabellos sein. Es liegt auf der Hand, dass das Kommunikationsnetz 20 auch mit einem größeren Kommunikationssystem oder -netz oder einem Teil davon verbunden sein kann, beispielsweise mit dem Internet oder einem privaten Computernetz. Außerdem können die Steuereinrichtungen 22, 23, 25 über das Kommunikationsnetz 20 Informationen, Daten und Anweisungen von bzw. an Datenbibliotheken und Ressourcen, die hierin allgemein als „Datenressourcen 26“ bezeichnet werden können, empfangen und/oder senden oder sie können alternativ dazu eine oder mehrere dieser Datenarchive speichern oder beherbergen. Die Datenressourcen 26 können mehrere Arten von Daten beinhalten, unter anderem Marktdaten, Betriebsdaten und Umgebungsdaten. Marktdaten beinhalten Informationen über Marktbedingungen, beispielsweise Energieverkaufspreise, Brennstoffkosten, Arbeitskosten, Vorschriften usw. Betriebsdaten beinhalten Informationen in Bezug auf die Betriebsbedingungen des Kraftwerks oder ihrer Generatoreinheiten, beispielsweise Temperatur- oder Druckmessungen innerhalb des Kraftwerks, Luftströmungsraten, Brennstoffströmungsraten usw. Umgebungsdaten beinhalten Informationen in Bezug auf Umgebungsbedingungen am Werk, beispielsweise Außenlufttemperatur, -feuchtigkeit und/oder -druck. Die Markt-, Betriebs- und Umgebungsdaten können jeweils Daten aus der Vergangenheit, Daten über gegenwärtige Bedingungen und/oder Daten in Bezug auf Vorhersagen beinhalten. Zum Beispiel können die Datenressourcen 26 gegenwärtige und vorhergesagte meteorologische/klimatische Informationen, gegenwärtige und künftige Marktbedingungen, Aufzeichnungen über die zurückliegende Nutzung und das zurückliegende Leistungsverhalten in Bezug auf den Betrieb des Kraftwerks und/oder gemessene Parameter in Bezug auf den Betrieb anderer Kraftwerke mit ähnlichen Komponenten und/oder Konfigurationen, ebenso wie andere Daten je nach Wunsch und/oder nach Bedarf beinhalten. Im Betrieb kann beispielsweise die Stromversorgungssystem- bzw. Kraftnetzsteuereinrichtung 25 der für den Dispatch zuständigen Instanz 24 Daten von den anderen Steuereinrichtungen 22, 23 innerhalb des Stromversorgungssystems 10 empfangen und Anweisungen an diese ausgeben. Jede der Werks- und Laststeuereinrichtungen steuert dann die Systemkomponente, für die sie verantwortlich ist, und gibt Informationen über diese an die Kraftnetzsteuereinrichtung 25 weiter, von der sie auch Anweisungen empfängt.The power supply system 10 also has control systems or controls 22 . 23 . 25 which manage or control the operation of several of the components contained therein. For example, a factory controller 22 the operation of the individual power plants 12 Taxes. Load control devices 23 can the operation of different consumers 16 control the part of the power system 10 are. For example, a load control device 23 manage the way or times for a customer's electricity purchase or purchase. An instance responsible for Dispatch 24 may be certain aspects of the operation of the power system 10 manage and may be a power system controller 25 which controls the burden-optimization process by which load-bearing obligations are distributed to participating power plants. The control devices 22 . 23 . 25 that are represented by rectangular blocks can be over communication lines or connections 21 with a communication network 20 connected via which data is exchanged. The connections 21 can be wired or wireless. It is obvious that the communication network 20 may also be associated with a larger communication system or network, or a part thereof, such as the Internet or a private computer network. In addition, the control devices 22 . 23 . 25 over the communication network 20 Information, data and instructions from and to data libraries and resources generally referred to herein as "data resources 26 May be referred to, received and / or transmitted, or alternatively, they may store or house one or more of these data archives. The data resources 26 can include multiple types of data, including market data, operational data, and environmental data. Market data includes information about market conditions, such as energy sales prices, fuel costs, labor costs, regulations, etc. Operational data includes information regarding the operating conditions of the power plant or its generator units, such as temperature or pressure measurements within the power plant, air flow rates, fuel flow rates, etc. Environmental data includes information related to Environmental conditions at the factory, such as outside air temperature, humidity and / or pressure. The market, operational, and environmental data may each include historical data, current condition data, and / or forecast data. For example, the data resources 26 current and predicted meteorological / climatic information, current and future market conditions, past usage history and past performance related to the operation of the power plant, and / or measured parameters related to the operation of other power plants with similar components and / or configurations, as well as other data as desired and / or as needed. In operation, for example, the power supply system or power network control device 25 the dispatching instance 24 Data from the other controllers 22 . 23 within the power system 10 receive and issue instructions to them. Each of the factory and load controllers then controls the system component for which it is responsible and provides information about them to the power grid controller 25 from where she also receives instructions.

2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Wärmekrafterzeugungseinheit, ein Gasturbinensystem 30, das innerhalb eines Kraftwerks gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Wie dargestellt weist das Gasturbinensystem 30 einen Verdichter 32, eine Brennkammer 34 und eine antriebsmäßig mit dem Verdichter 32 verbundene Turbine 36 sowie wie eine Komponentensteuereinrichtung 31 auf. Die Komponentensteuereinrichtung 31 kann mit der Werkssteuereinrichtung 22 verbunden werden, die mit einer Anwendereingabevorrichtung verbunden sein kann, um Mitteilungen von einem Betreiber bzw. Techniker 39 zu empfangen. Man beachte, dass die Komponentensteuereinrichtung 31 und die Werkssteuereinrichtung 22 alternativ dazu auch zu einer einzigen Steuereinrichtung kombiniert sein können. Ein Einlasskanal 40 kanalisiert Außenluft zum Verdichter 32. Wie in 3 dargestellt ist, können eingespeistes Wasser und/oder ein anderes Befeuchtungsmittel durch den Einlasskanal 40 zum Verdichter kanalisiert werden. Der Einlasskanal 40 kann Filter, Gitter und schallschluckende Vorrichtungen aufweisen, die zu einem Druckverlust der durch den Einlasskanal 40 in die Einlassleitschaufeln 41 des Verdichters 32 strömenden Außenluft beitragen. Ein Auslasskanal 42 kanalisiert Verbrennungsgase aus einem Auslass der Turbine 36 beispielsweise über Emissionssteuerungsund schallschluckende Vorrichtungen. Die schallschluckenden Materialien und Emissionssteuervorrichtungen können einen Gegendruck an die Turbine 36 anlegen. Die Turbine 36 kann einen Generator 44 antreiben, der elektrischen Strom produziert, der dann über die Übertragungsleitungen 14 durch das Stromversorgungssystem 10 verteilt werden kann. 2 FIG. 12 is a schematic diagram of an example of a heat generating unit, a gas turbine system. FIG 30 that can be used within a power plant according to the present invention. As shown, the gas turbine system 30 a compressor 32 , a combustion chamber 34 and one drivingly with the compressor 32 connected turbine 36 as well as a component control device 31 on. The component control device 31 can with the factory control device 22 which may be connected to a user input device to receive messages from an operator or technician 39 to recieve. Note that the component controller 31 and the factory controller 22 Alternatively, it may also be combined into a single control device. An inlet channel 40 channels external air to the compressor 32 , As in 3 can be shown, fed water and / or another wetting agent by the inlet channel 40 be channeled to the compressor. The inlet channel 40 may include filters, grids and sound-absorbing devices resulting in a pressure loss through the inlet duct 40 into the inlet guide vanes 41 of the compressor 32 Contribute flowing outside air. An outlet channel 42 Channels combustion gases from an outlet of the turbine 36 for example via emission control and sound-absorbing devices. The sound-absorbing materials and emission control devices can provide back pressure to the turbine 36 invest. The turbine 36 can be a generator 44 drive, which produces electricity, which then passes through the transmission lines 14 through the power system 10 can be distributed.

Der Betrieb des Gasturbinensystems 30 kann durch mehrere Sensoren 46 überwacht werden, die verschiedene Betriebsbedingungen oder -parameter erfassen, die darin herrschen, einschließlich beispielsweise von Bedingungen innerhalb des Verdichters 32, der Brennkammer 34, der Turbine 36, des Generators 44 und der Außenumgebung 33. Zum Beispiel können Temperatursensoren 46 Außentemperaturen, die Verdichteraustrittstemperatur, die Turbinenabgastemperatur und andere Temperaturen innerhalb des Strömungswegs des Gasturbinensystems 30 überwachen. Ebenso können Drucksensoren 46 Außendruck-, statische und dynamische Druckniveaus am Verdichtereinlass, am Verdichterauslass, am Turbinenabgasstutzen und anderen geeigneten Stellen im Gasturbinensystem überwachen. Feuchtigkeitssensoren 46, beispielsweise Nass- und Trockenglaskolbenthermometer, können die Außenluftfeuchtigkeit im Einlasskanal des Verdichters messen. Die Sensoren 46 können auch Strömungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Flammendetektorsensoren, Ventilpositionssensoren, Leitschaufelwinkelsensoren und andere Sensoren aufweisen, die typischerweise verwendet werden, um verschiedene Betriebsparameter und -bedingungen in Bezug auf den Betrieb des Gasturbinensystems 30 zu messen. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Parameter“ messbare physikalische Eigenschaften des Betriebs, die verwendet werden können, um die Betriebsbedingungen in einem System zu definieren, beispielsweise in dem Gasturbinensystem 30 oder einem anderen hierin beschriebenen Erzeugungssystem. Die Betriebsparameter können Temperatur-, Druck-, Feuchtigkeits- und Gasströmungskennwerte an Stellen beinhalten, die entlang des Weges des Arbeitsfluids definiert sind, ebenso wie Umgebungsbedingungen, Brennstoffkennwerte und andere Messgrößen je nach Bedarf und ohne Einschränkung. Man beachte, dass das Steuersystem 31 auch mehrere Stellantriebe 47 aufweist, durch die es den Betrieb des Gasturbinensystems 30 mechanisch steuert. Die Stellantriebe 47 können elektro-mechanische Vorrichtungen mit variablen Sollwerten oder Einstellungen beinhalten, die die Manipulation bestimmter Prozesseingängen (d.h. Stellgrößen) für die Steuerung von Prozessausgängen (d.h. Regelgrößen) gemäß einem gewünschten Ergebnis oder Betriebsmodus ermöglichen. Zum Beispiel können Befehle, die von der Komponentensteuereinrichtung 31 erzeugt werden, bewirken, dass ein oder mehrere Stellantriebe 47 innerhalb des Turbinensystems 30 Ventile zwischen dem Brennstoffvorrat und der Brennkammer 34 anpassen, die das Strömungsniveau, Brennstoffaufteilungen und/oder die Art des Brennstoffs zur Brennkammer regulieren. Als weiteres Beispiel können vom Steuersystem 31 erzeugte Befehle bewirken, dass ein oder mehrere Stellantriebe eine Einlassleitschaufeleinstellung anpassen, die ihren Ausrichtungswinkel ändert. The operation of the gas turbine system 30 can through multiple sensors 46 monitoring various operating conditions or parameters that exist therein, including, for example, conditions within the compressor 32 , the combustion chamber 34 , the turbine 36 , the generator 44 and the outside environment 33 , For example, temperature sensors 46 Outdoor temperatures, compressor exit temperature, turbine exhaust temperature, and other temperatures within the gas turbine system flow path 30 monitor. Likewise, pressure sensors 46 Monitor external pressure, static and dynamic pressure levels at the compressor inlet, at the compressor outlet, at the turbine exhaust nozzle and other suitable locations in the gas turbine system. humidity sensors 46 For example, wet and dry glass bulb thermometers can measure the outside air humidity in the inlet channel of the compressor. The sensors 46 may also include flow sensors, velocity sensors, flame detector sensors, valve position sensors, vane angle sensors, and other sensors typically used to provide various operating parameters and conditions related to the operation of the gas turbine system 30 to eat. As used herein, the term "parameter" refers to measurable physical properties of the operation that can be used to define the operating conditions in a system, such as in the gas turbine system 30 or another generation system described herein. The operating parameters may include temperature, pressure, humidity, and gas flow characteristics at locations defined along the path of the working fluid, as well as environmental conditions, fuel parameters, and other measures as needed and without limitation. Note that the control system 31 also several actuators 47 through which it controls the operation of the gas turbine system 30 mechanically controls. The actuators 47 may include variable-set electro-mechanical devices or adjustments that allow the manipulation of certain process inputs (ie, manipulated variables) to control process outputs (ie, controlled variables) according to a desired result or operating mode. For example, commands issued by the component controller 31 be generated, cause one or more actuators 47 within the turbine system 30 Valves between the fuel supply and the combustion chamber 34 Adjust the flow level, fuel splits and / or the type of fuel to the combustion chamber. As another example, the tax system 31 generated commands cause one or more actuators to adjust an inlet guide vane adjustment that changes its orientation angle.

Die Komponentensteuereinrichtung 31 kann ein Computersystem mit einem Prozessor sein, der Programmcode ausführt, um den Betrieb des Gasturbinensystems 30 unter Verwendung von Sensormessungen und Anweisungen von einem Anwender oder Werksbetreiber (im Folgendem „Betreiber 39“) zu steuern. Wie nachstehend näher erläutert wird, kann Software, die von der Steuereinrichtung 31 ausgeführt wird, Planungsalgorithmen zum Regulieren irgendeines der hierin beschriebenen Teilsysteme beinhalten. Die Komponentensteuereinrichtung 31 kann das Gasturbinensystem 30 zum Teil auf Basis von Algorithmen steuern, die in ihrem digitalen Speicher hinterlegt sind. Diese Algorithmen können beispielsweise die Steuereinrichtung 31 in die Lage versetzen, die NOx- und CO-Emissionen im Turbinenabgas innerhalb bestimmter vordefinierter Emissionsgrenzwerte zu halten oder, in einem anderen Fall, die Brenntemperatur der Brennkammer innerhalb vordefinierter Grenzen zu halten. Man beachte, dass die Algorithmen Eingaben für Parametergrößen wie das Verdichterdruckverhältnis, die Außenluftfeuchtigkeit, einen Einlassdruckverlust, einen Turbinenabgasstutzengegendruck, ebenso wie beliebige andere geeignete Parameter beinhalten können. Die Einsatzpläne und Algorithmen, die von der Komponentensteuereinrichtung 31 ausgeführt werden, können Veränderungen der Umgebungsbedingungen, die sich auf Emissionen, Brennkammerdynamik, Brenntemperaturgrenzwerte unter Voll- und Teillastbetriebsbedingungen auswirken, usw. bewältigen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, kann die Komponentensteuereinrichtung 31 Algorithmen für die Einsatzplanung der Gasturbine beinhalten, beispielsweise solche, die gewünschte Turbinenauslassstutzentemperaturen und Brennstoffaufteilungen in der Brennkammer einstellen, mit dem Ziel, Leistungsziele zu erfüllen und dabei Betriebsgrenzen des Gasturbinensystems zu beachten. Zum Beispiel kann die Komponentensteuereinrichtung 31 einen Anstieg der Brennkammertemperatur und des NOx während eines Teillastbetriebs bestimmen, um den betrieblichen Spielraum in Bezug auf die verbrennungsdynamischen Grenze zu erhöhen und dadurch die Betriebsfähigkeit, die Zuverlässigkeit und die Verfügbarkeit der Generatoreinheit zu verbessern.The component control device 31 may be a computer system with a processor executing program code to control the operation of the gas turbine system 30 using sensor measurements and instructions from a user or factory operator (hereafter "operator 39 ") To control. As will be explained in more detail below, software provided by the controller 31 include scheduling algorithms for regulating any of the subsystems described herein. The component control device 31 can the gas turbine system 30 partly based on algorithms stored in their digital memory. These algorithms can be, for example, the control device 31 to keep the NOx and CO emissions in the turbine exhaust within certain predefined emission limits or, in another case, to keep the firing temperature of the combustion chamber within predefined limits. Note that the algorithms may include inputs for parameter quantities such as compressor pressure ratio, outside air humidity, inlet pressure loss, turbine exhaust spout, as well as any other suitable parameters. The deployment plans and algorithms used by the component controller 31 environmental changes that affect emissions, combustion chamber dynamics, firing temperature limits under full and part load conditions, etc., can be addressed. As will be described in more detail below, the component controller may 31 Gas turbine deployment scheduling algorithms, such as those that set desired turbine outlet nozzle temperatures and fuel splits in the combustion chamber, are designed to meet performance goals while respecting operational limitations of the gas turbine system. For example, the component control device 31 determine an increase in the combustion chamber temperature and the NOx during a part-load operation to increase the operating margin with respect to the combustion dynamic limit and thereby the Operability, reliability and availability of the generator unit to improve.

In 3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Kraftwerk 12 gezeigt, das mehrere Generatoreinheiten oder Werkskomponenten 49 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung aufweist. Das dargestellte Kraftwerk 12 von 3 ist eine übliche Konfiguration und wird daher verwendet, um mehrere von den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zu erörtern, die nachstehend dargestellt sind. Es sei jedoch klargestellt, dass die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme allgemeiner auf Kraftwerke mit mehr Generatoreinheiten als in 3 gezeigt angewendet und größenmäßig angepasst werden können, während sie auch auf Kraftwerke anwendbar sind, die eine einzige Erzeugungskomponente aufweisen, wie die in 2 dargestellte. Man beachte, dass das Kraftwerk 12 von 3 ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk ist, das mehrere Werkskomponenten 49 aufweist, einschließlich eines Gasturbinensystems 30 und eines Dampfturbinensystems 50. Die Stromerzeugung kann durch andere Werkskomponenten 49 gesteigert werden, beispielsweise durch ein Einlasskonditionierungssystem 51 und/oder einen Abhitzedampferzeuger mit einem Kanalfeuerungssystem (nachstehend „HRSG-Kanalfeuerungssystem 52“). Es sei klargestellt, dass das Gasturbinensystem 30, das Dampfturbinensystem 50, welches das HRSG-Kanalfeuerungssystem 52 aufweist, und das Einlasskonditionierungssystem 51 jeweils ein Steuersystem oder die Komponentensteuereinrichtung 31 aufweisen, die elektronisch mit den Sensoren 46 und den Stellantrieben 47 kommuniziert, die den einzelnen Werkskomponenten zugeordnet sind. Wie hierin verwendet kann ein Einlasskonditionierungssystem 51, solange nichts anderes angegeben ist, Komponenten bezeichnen, die verwendet werden, um Luft vor dem Eintritt in den Verdichter zu konditionieren, und es kann ein Einlasskältesystem oder Kühlgerät (Chiller), einer Verdampfer, einen Vernebler, ein Wassereinspeisesystem und/oder, in manchen alternativen Fällen, ein Heizelement beinhalten. In 3 is a schematic representation of an example of a power plant 12 shown that several generator units or factory components 49 according to aspects of the present invention. The illustrated power plant 12 from 3 is a common configuration and is therefore used to discuss several of the embodiments of the present invention, which are illustrated below. It should be understood, however, that the methods and systems described herein are more generally applicable to power plants having more generator units than in FIG 3 can be applied and sized while also being applicable to power plants having a single generation component, such as those described in U.S. Pat 2 shown. Note that the power plant 12 from 3 a gas and steam combined cycle power plant that has multiple factory components 49 including a gas turbine system 30 and a steam turbine system 50 , The power generation can be done by other factory components 49 be increased, for example by an inlet conditioning system 51 and / or a heat recovery steam generator with a duct combustion system (hereinafter "HRSG duct heating system 52 "). It should be clarified that the gas turbine system 30 , the steam turbine system 50 , which is the HRSG channel firing system 52 and the inlet conditioning system 51 each a control system or the component control device 31 that are electronic with the sensors 46 and the actuators 47 communicates, which are assigned to the individual factory components. As used herein, an inlet conditioning system may be used 51 Unless otherwise specified, designate components used to condition air prior to entry into the compressor, and may include an inlet chiller, evaporator, nebulizer, water feed system, and / or, in some embodiments alternative cases, include a heating element.

Im Betrieb kühlt das Einlasskonditionierungssystem 51 die Luft, die in das Gasturbinensystem 30 eintritt, um die Energieerzeugungskapazität der Einheit zu erhöhen. Das HRSG-Kanalfeuerungssystem 52 verbrennt Brennstoff, um zusätzliche Wärme bereitzustellen, um die Zufuhr von Dampf zu erhöhen, der sich durch eine Turbine 53 ausdehnt. Auf diese Weise steigert das HRSG-Kanalfeuerungssystem 52 die Energie, die von den heißen Abgasen 55 aus dem Gasturbinensystem geliefert wird, und erhöht dadurch die Stromerzeugungskapazität des Dampfturbinensystems. During operation, the intake conditioning system cools 51 the air entering the gas turbine system 30 to increase the power generation capacity of the unit. The HRSG channel firing system 52 burns fuel to provide extra heat to increase the supply of steam passing through a turbine 53 expands. This increases the HRSG channel firing system 52 the energy that comes from the hot exhaust gases 55 is supplied from the gas turbine system, thereby increasing the power generation capacity of the steam turbine system.

In einem als Beispiel angeführten Betrieb lenkt das Kraftwerk 12 von 3 einen Brennstoffstrom zur Verbrennung in die Brennkammer 34 des Gasturbinensystems 30. Die Turbine 36 wird durch Brenngase mit Leistung versorgt und treibt den Verdichter 32 und den Generator 44 an, der elektrische Energie zu den Übertragungsleitungen 14 des Stromversorgungssystems 10 liefert. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Gasturbinensystems 30 kann Befehle für das Gasturbinensystem in Bezug auf die Brennstoffströmungsrate einstellen und Sensordaten vom Gasturbinensystem empfangen, beispielsweise die Lufteinlasstemperatur, die Feuchtigkeit, die Leistungsausgabe, die Wellendrehzahl und Temperaturen des Abgases. Die Komponentensteuereinrichtung 31 kann auch andere Betriebsdaten von Druck- und Temperatursensoren, Durchflusssteuervorrichtungen und anderen Vorrichtungen, die den Betrieb des Gasturbinensystems überwachen, erfassen. Die Komponentensteuereinrichtung 31 kann Daten in Bezug auf den Betrieb des Gasturbinensystems senden und Anweisungen von der Werkssteuereinrichtung 22 in Bezug auf Sollwerte für Stellantriebe empfangen, die Steuerprozesseingaben steuern. In an example operation, the power plant steers 12 from 3 a fuel stream for combustion in the combustion chamber 34 of the gas turbine system 30 , The turbine 36 is powered by fuel gases and drives the compressor 32 and the generator 44 on, the electrical power to the transmission lines 14 of the power system 10 supplies. The component control device 31 of the gas turbine system 30 For example, gas turbine system commands may be adjusted in relation to fuel flow rate and receive gas turbine system sensor data, such as air intake temperature, humidity, power output, shaft speed, and exhaust gas temperatures. The component control device 31 may also capture other operating data from pressure and temperature sensors, flow control devices and other devices that monitor the operation of the gas turbine system. The component control device 31 may send data related to the operation of the gas turbine system and instructions from the factory controller 22 with respect to setpoint values for actuators that control control process inputs.

Während bestimmter Betriebsmodi kann die Luft, die in das Gasturbinensystem 30 eintritt, durch das Einlasskonditionierungssystem 51 gekühlt oder auf andere Weise konditioniert werden, um die Erzeugungskapazität des Gasturbinensystems zu steigern. Das Einlasskonditionierungssystem 51 kann ein Kühlsystem 65 für Kühlwasser und eine Komponentensteuereinrichtung 31, die dessen Betrieb steuert, beinhalten. In diesem Fall kann die Komponentensteuereinrichtung 31 Informationen in Bezug auf die Temperatur des Kühlwassers ebenso wie Anweisungen in Bezug auf den gewünschten Einspeisungsgrad empfangen, die von der Werkssteuereinrichtung 22 kommen können. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Einlasskonditionierungssystems 51 kann auch Befehle ausgeben, die bewirken, dass das Kühlsystem 65 Kühlwasser mit einer bestimmten Temperatur und Strömungsrate produziert. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Einlasskonditionierungssystems 51 kann Daten in Bezug auf den Betrieb des Einlasskonditionierungssystems 51 senden.During certain modes of operation, the air that enters the gas turbine system 30 enters through the inlet conditioning system 51 cooled or otherwise conditioned to increase the generating capacity of the gas turbine system. The inlet conditioning system 51 can a cooling system 65 for cooling water and a component control device 31 which controls its operation include. In this case, the component control device 31 Information regarding the temperature of the cooling water as well as instructions regarding the desired feed rate received by the factory controller 22 can come. The component control device 31 the intake conditioning system 51 can also issue commands that cause the cooling system 65 Cooling water produced at a certain temperature and flow rate. The component control device 31 the intake conditioning system 51 may be data related to the operation of the intake conditioning system 51 send.

Das Dampfturbinensystem 50 kann die Turbine 53 und das HRSG-Kanalfeuerungssystem 52 ebenso wie eine Komponentensteuereinrichtung 31 aufweisen, die, wie dargestellt, der Steuerung seines Betriebs zugeordnet ist. Heiße Abgase 55 aus den Abgaskanälen des Gasturbinensystems 30 können in das Dampfturbinensystem 50 gelenkt werden, um den Dampf zu erzeugen, der durch die Turbine 53 ausgedehnt wird. Es sei klargestellt, dass HRSG-Kanalfeuerungssysteme regelmäßig verwendet werden, um zusätzliche Energie für die Produktion von Dampf bereitzustellen, um die Erzeugungskapazität eines Dampfturbinensystems zu erhöhen. Es sei klargestellt, dass die Rotation, die durch den Dampf in der Turbine 53 induziert wird, einen Generator 44 antreibt, um elektrische Energie zu produzieren, die dann innerhalb des Stromversorgungssystems 10 über Übertragungsleitungen 14 verkauft werden kann. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Dampfturbinensystems 50 kann die Strömungsrate des Brennstoffs, der von der Kanalfeuerungsvorrichtung 52 verbrannt wird, einstellen und dadurch die Erzeugung von Dampf über die Menge hinaus steigern, die mit Abgasen 55 allein produziert werden kann. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Dampfturbinensystems 50 kann Daten in Bezug auf den Betrieb der Werkskomponente 49 senden und von dieser Anweisungen empfangen, wie sie betrieben werden sollte.The steam turbine system 50 can the turbine 53 and the HRSG channel firing system 52 as well as a component controller 31 which, as shown, is associated with the control of its operation. Hot exhaust 55 from the exhaust ducts of the gas turbine system 30 can in the steam turbine system 50 be steered to produce the steam passing through the turbine 53 is extended. It should be understood that HRSG duct firing systems are regularly used to provide additional energy for the production of steam to increase the generation capacity of a steam turbine system. It should be made clear that the rotation caused by the steam in the turbine 53 induces a generator 44 drives to produce electrical energy, which is then within the power system 10 via transmission lines 14 can be sold. The component control device 31 of the steam turbine system 50 For example, the flow rate of the fuel coming from the duct firing device 52 is burned, and thereby increase the production of steam beyond the amount, with exhaust gases 55 can be produced alone. The component control device 31 of the steam turbine system 50 may be data related to the operation of the factory component 49 send and receive from these instructions how they should be operated.

Die Werkssteuereinrichtung 22 von 3 kann, wie dargestellt, mit den einzelnen Komponentensteuereinrichtungen 31 verbunden sein und kann über diese Verbindungen mit Sensoren 46 und Stellantrieben 47 der mehreren Werkskomponenten 49 kommunizieren. Als Teil der Steuerung des Kraftwerks 12 kann die Werkssteuereinrichtung 22 ihren Betrieb simulieren. Genauer kann die Werkssteuereinrichtung 22 digitale Modelle (oder einfach „Modelle“), die den Betrieb jeder Werkskomponente 49 simulieren, beinhalten oder mit solchen kommunizieren. Das Modell kann Algorithmen enthalten, die Prozesseingangsgrößen mit Prozessausgangsgrößen korrelieren. Die Algorithmen können Sätze von Anweisungen, Logik, mathematische Formeln, funktionale Beziehungsbeschreibungen, Einsatzpläne, Datensammlungen und/oder dergleichen beinhalten. In diesem Fall beinhaltet die Werkssteuereinrichtung 22: ein Gasturbinenmodell 60, das den Betrieb des Gasturbinensystems 30 simuliert; ein Einlasskonditionierungssystemmodell 61, das den Betrieb des Einlasskonditionierungssystems 51 simuliert; und ein Dampfturbinenmodell 62, das den Betrieb des Dampfturbinensystems 50 und des HRSG-Kanalfeuerungssystems 52 simuliert. Als allgemeiner Hinweis ist zu beachten, dass die Systeme und ihre zugehörigen Modelle, ebenso wie die einzelnen Schritte der hierin angegebenen Verfahren auf verschiedene Weise unterteilt und/oder kombiniert werden können, ohne im Wesen vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und dass die Art und Weise, wie sie jeweils beschrieben sind, als Beispiel gedacht ist, solange nichts anderes angegeben oder beansprucht ist. Unter Verwendung dieser Modelle kann die Werkssteuereinrichtung 22 den Betrieb, z.B. das thermodynamische Leistungsverhalten oder Parameter, die den Betrieb beschreiben, des Kraftwerks 12 simulieren. The factory control device 22 from 3 can, as shown, with the individual component control devices 31 be connected and can have these connections with sensors 46 and actuators 47 of several factory components 49 communicate. As part of the control of the power plant 12 can the factory control device 22 simulate their operation. Specifically, the factory control device 22 digital models (or simply "models") that control the operation of each factory component 49 simulate, contain or communicate with such. The model may include algorithms that correlate process inputs with process outputs. The algorithms may include sets of instructions, logic, mathematical formulas, functional relationship descriptions, schedules, data collections, and / or the like. In this case, the factory controller includes 22 : a gas turbine model 60 that the operation of the gas turbine system 30 simulated; an intake conditioning system model 61 that the operation of the inlet conditioning system 51 simulated; and a steam turbine model 62 that the operation of the steam turbine system 50 and the HRSG channel firing system 52 simulated. As a general indication, it should be understood that the systems and their associated models, as well as the individual steps of the methods set forth herein, may be variously subdivided and / or combined without departing from the spirit of the present invention, and that the nature and method of the present invention As each described, is intended as an example, unless otherwise specified or claimed. Using these models, the factory controller can 22 the operation, eg the thermodynamic performance or parameters describing the operation, of the power plant 12 simulate.

Die Werkssteuereinrichtung 22 kann dann Ergebnisse aus den Simulationen nutzen, um optimierte Betriebsmodi zu bestimmen. Solche optimierten Betriebsmodi können durch Parametersätze beschrieben werden, die mehrere Betriebsparameter und/oder Sollwerte für Stellantriebe und/oder andere Betriebsbedingungen beinhalten. Wie hierin verwendet, ist der optimierte Betriebsmodus einer, der gemäß definierten Kriterien oder Leistungsindikatoren, die von einem Betreiber ausgewählt werden können, um einen Werksbetrieb zu bewerten, wenigstens mindestens einem alternativen Betriebsmodus vorzuziehen bzw. überlegen ist. Genauer sind optimierte Betriebsmodi, wie hierin verwendet, solche, die als einem oder mehreren anderen möglichen Betriebsmodi, die von dem Werksmodell ebenfalls simuliert wurden, überlegen bewertet werden. Die optimierten Betriebsmodi werden dadurch bestimmt, dass bewertet wird, wie das Kraftwerk gemäß der Prognose der einzelnen Modelle arbeiten wird. Wie nachstehend erörtert wird, kann ein Optimierer 64, d.h. ein digitales Software-Optimierungsprogramm, das digitale Kraftwerksmodell gemäß verschiedenen Parametersätzen ausführen und dann durch Auswerten der Ergebnisse überlegene oder optimierte Betriebsmodi ermitteln. Die Variationen in den Sollwerten können durch Störungen erzeugt werden, die um die für die Analyse gewählten Sollwerte herum angelegt werden. Diese können zum Teil auf einem in der Vergangenheit liegenden Betrieb basieren. Man beachte, dass der optimierte Betriebsmodus vom Optimierer 64 auf Basis einer oder mehrerer definierter Kostenfunktionen bestimmt werden kann. Solche Kostenfunktionen können beispielsweise die Stromproduktionskosten, die Rentabilität, die Effizienz oder irgendwelche anderen Kriterien betrachten, die vom Betreiber 39 definiert werden. The factory control device 22 can then use results from the simulations to determine optimized operating modes. Such optimized operating modes may be described by parameter sets that include multiple operating parameters and / or setpoint values for actuators and / or other operating conditions. As used herein, the optimized operating mode is one that is preferable to at least at least one alternative operating mode according to defined criteria or performance indicators that may be selected by an operator to evaluate a factory operation. Specifically, optimized operating modes, as used herein, are those that are superiorly evaluated as one or more other possible operating modes that were also simulated by the factory model. The optimized operating modes are determined by evaluating how the plant will operate according to the forecast of each model. As discussed below, an optimizer may be used 64 that is, a digital software optimization program, run the digital power plant model according to different parameter sets, and then determine superior or optimized operating modes by evaluating the results. The variations in the setpoints may be generated by disturbances that are applied around the setpoints chosen for analysis. These may be based in part on a past operation. Note that the optimized operating mode of the optimizer 64 can be determined based on one or more defined cost functions. Such cost functions may, for example, consider power production costs, profitability, efficiency or any other criteria imposed by the operator 39 To be defined.

Um die Kosten und die Rentabilität zu bestimmen, kann die Werkssteuereinrichtung 22 ein betriebswirtschaftliches Modell 63 beinhalten bzw. mit einem solchen kommunizieren, das den Strompreis und bestimmte andere variable Kosten, beispielsweise die Kosten für den Brennstoff, der im Gasturbinensystem, im Einlasskonditionierungssystem und im HRSG-Kanalfeuerungssystem verwendet wird, verfolgt. Das betriebswirtschaftliche Modell 63 kann die Daten bereitstellen, die von der Werkssteuereinrichtung 22 verwendet werden, um zu beurteilen, welcher von den vorgeschlagenen Sollwerten (d.h. von den gewählten Sollwerten, für die der Betrieb modelliert wird, um optimierte Sollwerte zu bestimmen) minimale Produktionskosten oder maximale Rentabilität darstellt. Wie unter Bezugnahme auf 4 ausführlicher erörtert werden wird, kann gemäß manchen Ausführungsformen der Optimierer 64 der Werkssteuereinrichtung 22 ein Filter, beispielsweise ein Kalman-Filter, beinhalten oder in Verbindung mit einem solchen operieren, um die Abstimmung, die Anpassung und Kalibrierung der digitalen Modelle zu unterstützen, so dass die Modelle den Betrieb des Kraftwerks 12 exakt simulieren. Wie nachstehend erörtert werden wird, kann das Modell ein dynamisches sein, das einen Lernmodus beinhaltet, in dem es über Vergleiche zwischen einem tatsächlichen Betrieb (d.h. Werten für gemessene Betriebsparameter, die den aktuellen Betrieb des Kraftwerks 12 widerspiegeln) und einem prognostizierten Betrieb (d.h. Werten für die gleichen Betriebsparameter, die von dem Modell prognostiziert werden) abgestimmt oder abgeglichen wird. Als Teil des Steuersystems kann der Filter auch verwendet werden, um die Modelle in Echtzeit oder fast in Echtzeit anzupassen oder zu kalibrieren, beispielsweise alle paar Minuten oder alle Stunden oder nach Vorgabe.To determine the cost and profitability, the factory control facility can 22 a business model 63 include or communicate with one that tracks the price of electricity and certain other variable costs, such as the cost of the fuel used in the gas turbine system, the intake conditioning system and the HRSG duct fire system. The business model 63 can provide the data provided by the factory controller 22 can be used to judge which of the proposed setpoints (ie, the selected setpoints for which the operation is modeled to determine optimized setpoints) represents minimum production cost or maximum profitability. As with reference to 4 In some embodiments, the optimizer may be discussed in greater detail 64 the factory control device 22 include or operate in conjunction with a filter, such as a Kalman filter, to aid in the tuning, adaptation and calibration of the digital models so that the models operate the power plant 12 exactly simulate. As will be discussed below, the model may be a dynamic one involving a learning mode in which it compares between an actual operation (ie values for measured operating parameters representing the current operation of the power plant 12 and predicted operation (ie, values for the same operating parameters that are predicted by the model). As part of the control system, the filter can also be used to adjust or calibrate the models in real time or near real time, for example every few minutes or every hour or as specified.

Die optimierten Sollwerte, die von der Werkssteuereinrichtung 22 erzeugt werden, stellen einen empfohlenen Betriebsmodus dar und können beispielsweise Brennstoff- und Lufteinstellungen für das Gasturbinensystem, die Temperatur und den Wassermassenstrom für das Einlasskonditionierungssystem, den Grad der Kanalfeuerung innerhalb im Dampfturbinensystem 50 beinhalten. Gemäß manchen Ausführungsformen können diese vorgeschlagenen Betriebssollwerte dem Betreiber 39 über eine Schnittstellenvorrichtung, beispielsweise einen Computeranzeigebildschirm, einen Drucker oder Lautsprecher bereitgestellt werden. Nachdem er die optimierten Sollwerte kennt, kann der Betreiber dann die Sollwerte in die Werkssteuereinrichtung 22 und/oder die Komponentensteuereinrichtung 31 eingeben, die dann Steuerinformationen generiert, um den empfohlenen Betriebsmodus zu erreichen. In solchen Ausführungsformen, wo die optimierten Sollwerte keine vorgegebenen Steuerinformationen zum Erreichen des Betriebsmodus beinhalten, können die Komponentensteuereinrichtungen die dafür nötigen Steuerinformationen bereitstellen und können, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, die Steuerung der Werkskomponente nach Art einer geschlossenen Schleife gemäß dem empfohlenen Betriebsmodus bis zum nächsten Optimierungszyklus fortsetzen. Abhängig von der Präferenz des Betreibers kann die Werkssteuereinrichtung 22 optimierte Sollwerte auch direkt oder automatisch, ohne Beteiligung des Betreibers implementieren. The optimized setpoints provided by the factory control unit 22 may be a recommended mode of operation and may include, for example, fuel and air settings for the gas turbine system, temperature and water mass flow for the inlet conditioning system, the degree of channel firing within the steam turbine system 50 include. According to some embodiments, these proposed operating setpoints may be for the operator 39 be provided via an interface device, such as a computer display screen, a printer or speakers. After he knows the optimized setpoints, the operator can then the setpoints in the factory control device 22 and / or the component control device 31 which then generates control information to achieve the recommended operating mode. In such embodiments, where the optimized setpoints do not include predetermined control information to achieve the operating mode, the component controllers may provide the necessary control information and, as discussed in greater detail below, control the closed loop type of factory component in accordance with the recommended mode of operation until the next one Continue the optimization cycle. Depending on the preference of the operator, the factory control device may 22 Optimized setpoints can also be implemented directly or automatically without the involvement of the operator.

In einem als Beispiel angeführten Betrieb lenkt das Kraftwerk 12 von 3 einen Brennstoffstrom zur Verbrennung in die Brennkammer 34 des Gasturbinensystems 30. Die Turbine 36 wird durch Brenngase mit Leistung versorgt, um den Verdichter 32 und den Generator 44 anzutreiben, der elektrische Energie zu Übertragungsleitungen 14 des Stromversorgungssystems 10 liefert. Die Komponentensteuereinrichtung 31 kann Befehle für das Gasturbinensystem in Bezug auf die Brennstoffströmungsrate einstellen und Sensordaten vom Gasturbinensystem empfangen, beispielsweise die Lufteinlasstemperatur und -feuchtigkeit, die Leistungsausgabe, die Wellendrehzahl und Temperaturen des Abgases. Die Komponentensteuereinrichtung 31 kann auch andere Betriebsdaten von Druck- und Temperatursensoren, Durchflusssteuervorrichtungen und anderen Vorrichtungen, die das Gasturbinensystem 30 überwachen, erfassen. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Gasturbinensystems 30 kann Daten in Bezug auf den Betrieb des Systems senden und Anweisungen von der Werkssteuereinrichtung 22 in Bezug auf Sollwerte für Stellantriebe empfangen, die Steuerprozesseingaben steuern.In an example operation, the power plant steers 12 from 3 a fuel stream for combustion in the combustion chamber 34 of the gas turbine system 30 , The turbine 36 is powered by fuel gases to the compressor 32 and the generator 44 to power electrical energy to transmission lines 14 of the power system 10 supplies. The component control device 31 For example, gas turbine system commands may be adjusted in relation to the fuel flow rate and receive sensor data from the gas turbine system, such as air intake temperature and humidity, power output, shaft speed, and exhaust gas temperatures. The component control device 31 may also include other operating data from pressure and temperature sensors, flow control devices, and other devices that use the gas turbine system 30 monitor, record. The component control device 31 of the gas turbine system 30 can send data related to the operation of the system and instructions from the factory controller 22 with respect to setpoint values for actuators that control control process inputs.

Während bestimmter Betriebsmodi kann die Luft, die in das Gasturbinensystem 30 eintritt, mit kaltem Wasser gekühlt werden, das vom Einlasskonditionierungssystem 51 zum Einlassluftkanal 42 geliefert wird. Man beachte, dass das Kühlen der Luft, die in eine Gasturbine eintritt, durchgeführt werden kann, um die Stromerzeugungskapazität der Gasturbine zu steigern. Das Einlasskonditionierungssystem 51 beinhaltet ein Kühlsystem oder einen Kühler 65 für Kühlwasser und eine Komponentensteuereinrichtung 31. In diesem Fall empfängt die Komponentensteuereinrichtung 31 Informationen über die Temperatur des Kühlwassers und Befehle in Bezug auf die gewünschte Kühlung der Ansaugluft. Diese Befehle können von der Werkssteuereinrichtung 22 kommen. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Einlasskonditionierungssystems 51 kann auch Befehle ausgeben, die bewirken, dass das Kühlsystem 65 Kühlwasser mit einer bestimmten Temperatur und Strömungsrate produziert. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Einlasskonditionierungssystems 51 kann Daten in Bezug auf den Betrieb des Einlasskonditionierungssystems 51 senden und Anweisungen von der Steuereinrichtung 22 empfangen.During certain modes of operation, the air that enters the gas turbine system 30 to be cooled with cold water from the inlet conditioning system 51 to the intake air passage 42 is delivered. Note that the cooling of the air entering a gas turbine may be performed to increase the power generation capacity of the gas turbine. The inlet conditioning system 51 includes a cooling system or a radiator 65 for cooling water and a component control device 31 , In this case, the component controller receives 31 Information about the temperature of the cooling water and commands related to the desired cooling of the intake air. These commands can be obtained from the factory controller 22 come. The component control device 31 the intake conditioning system 51 can also issue commands that cause the cooling system 65 Cooling water produced at a certain temperature and flow rate. The component control device 31 the intake conditioning system 51 may be data related to the operation of the intake conditioning system 51 send and instructions from the controller 22 receive.

Das Dampfturbinensystem 50, das einen HRSG mit einer Kanalfeuerungsvorrichtung 52, eine Dampfturbine 53 und eine Komponentensteuereinrichtung 31, die seinem Betrieb zugeordnet sein kann, beinhalten kann. Heiße Abgase 55 aus einem Abgaskanal 42 des Gasturbinensystems 30 werden in das Dampfturbinensystem 50 gelenkt, um den Dampf zu erzeugen, mit dem es antrieben wird. Das HRSG-Kanalfeuerungssystem 52 kann verwendet werden, um zusätzliche Wärmeenergie bereitzustellen, um Dampf zu erzeugen, um die Erzeugungskapazität des Dampfturbinensystems 50 zu erhöhen. Die Dampfturbine 53 treibt den Generator 44 an, um elektrische Energie zu produzieren, die über die Übertragungsleitungen 14 zum Stromversorgungssystem 10 geliefert wird. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Dampfturbinensystems 50 kann die Strömungsrate des Brennstoffs einstellen, der durch die Kanalfeuerungsvorrichtung 52 verbrannt wird. Wärme, die von der Kanalfeuerungsvorrichtung erzeugt wird, erhöht die Dampferzeugung über die Menge hinaus, die durch Abgase 55 aus der Turbine 36 allein produziert wird. Die Komponentensteuereinrichtung 31 des Dampfturbinensystems 50 kann Daten in Bezug auf den Betrieb des Systems zur Werkssteuereinrichtung 22 senden und von dieser Anweisungen empfangen.The steam turbine system 50 using a HRSG with a duct firing device 52 , a steam turbine 53 and a component controller 31 that may be associated with its operation. Hot exhaust 55 from an exhaust duct 42 of the gas turbine system 30 be in the steam turbine system 50 steered to produce the steam with which it is driven. The HRSG channel firing system 52 can be used to provide additional heat energy to generate steam to the generating capacity of the steam turbine system 50 to increase. The steam turbine 53 drives the generator 44 to produce electrical energy through the transmission lines 14 to the power supply system 10 is delivered. The component control device 31 of the steam turbine system 50 may adjust the flow rate of the fuel passing through the duct firing device 52 is burned. Heat generated by the duct firing device increases steam production beyond the amount produced by exhaust gases 55 from the turbine 36 is produced alone. The component control device 31 of the steam turbine system 50 may be data related to the operation of the system to the factory control device 22 send and receive from these instructions.

Die Werkssteuereinrichtung 22 kann beispielsweise mit dem Betreiber 39 und mit Datenressourcen 26 kommunizieren, um Daten über Marktbedingungen wie Preise und den Bedarf für gelieferten Strom zu empfangen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen gibt die Werkssteuereinrichtung 22 Empfehlungen in Bezug auf die gewünschten Betriebssollwerte für das Gasturbinensystem 30, das Einlasskonditionierungssystem 51 und das Dampfturbinensystem 50 an den Betreiber 39 aus. Die Werkssteuereinrichtung 22 kann Daten über den Betrieb der Komponenten und Teilsysteme des Kraftwerks 12 empfangen und speichern. Die Werkssteuereinrichtung 22 kann ein Computersystem mit einem Prozessor und einem Speicher, der Daten speichert, den digitalen Modellen 60, 61, 62, 63, dem Optimierer 64 und anderen Computerprogrammen sein. Das Computersystem kann als einzige physische oder virtuelle Rechenvorrichtung ausgeführt sein oder kann auf lokale oder an anderen Orten stehende Rechenvorrichtungen verteilt sind. Die digitalen Modelle 60, 61, 62, 63 können als Satz von Algorithmen, z.B. Übertragungsfunktionen, die Betriebsparameter der einzelnen Systeme betreffen, ausgeführt sein. Die Modelle können ein auf Physik basierendes aero-thermodynamisches Computermodell, ein Regression-Fit-Modell oder ein anderes geeignetes computerimplementiertes Modell sein. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen können die Modelle 60, 61, 62, 63 regelmäßig, automatisch und in Echtzeit oder fast in Echtzeit abgestimmt, angepasst oder kalibriert werden oder gemäß einem andauernden Vergleich zwischen einem prognostizierten Betrieb und den gemessenen Parametern eines tatsächlichen Betriebs abgestimmt werden. Die Modelle 60, 61, 62, 63 können Filter beinhalten, die Dateneingaben in Bezug auf tatsächliche physikalische und thermodynamische Betriebsbedingungen des Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks empfangen. Diese Dateneingaben können während des Betriebs des Kraftwerks 12 in Echtzeit oder periodisch alle 5 Minuten, 15 Minuten, stündlich, täglich usw. geliefert werden. Die Dateneingaben können mit Daten verglichen werden, die von den digitalen Modellen 60, 61, 62, 63 prognostiziert werden, und auf Basis der Vergleiche können die Modelle kontinuierlich verfeinert werden.The factory control device 22 For example, with the operator 39 and with data resources 26 communicate to receive data about market conditions such as prices and the need for delivered electricity. According to certain embodiments, the factory controller issues 22 Recommendations related to the desired operating setpoints for the gas turbine system 30 , the inlet conditioning system 51 and the steam turbine system 50 to the operator 39 out. The factory control device 22 can provide data on the operation of the components and subsystems of the power plant 12 receive and save. The factory control device 22 For example, a computer system with a processor and memory that stores data can be used with digital models 60 . 61 . 62 . 63 , the optimizer 64 and other computer programs. The computer system may be implemented as a single physical or virtual computing device or may be distributed to local or other computing devices. The digital models 60 . 61 . 62 . 63 may be implemented as a set of algorithms, eg transfer functions, which relate to operating parameters of the individual systems. The models may be a physics-based aero-thermodynamic computer model, a regression fit model, or another suitable computer-implemented model. According to preferred embodiments, the models 60 . 61 . 62 . 63 be tuned, adjusted or calibrated regularly, automatically and in real time or almost in real time, or tuned according to a continuous comparison between a forecasted operation and the measured parameters of actual operation. The models 60 . 61 . 62 . 63 may include filters that receive data inputs related to actual physical and thermodynamic operating conditions of the gas and steam combined cycle power plant. These data entries may be during operation of the power plant 12 be delivered in real time or periodically every 5 minutes, 15 minutes, hourly, daily, etc. The data entries can be compared with data obtained from the digital models 60 . 61 . 62 . 63 can be predicted and based on the comparisons, the models can be continuously refined.

4 zeigt eine schematische Systemkonfiguration einer Werkssteuereinrichtung 22, die ein Filter 70, eine künstliche neuronale Netzkonfiguration 71 (ein „neuronales Netz 71“) und einen Optimierer 64 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Der Filter 70, der beispielsweise ein Kalman-Filter sein kann, kann die tatsächlichen Daten 72 der gemessenen Betriebsparameter von Sensoren 46 des Kraftwerks 12 mit Daten 73 der gleichen Betriebsparameter vergleichen, die von den Modellen 60, 61, 62, 63 und dem neuronalen Netz 71, das den Betrieb des Kraftwerks 12 simuliert, prognostiziert werden. Unterschiede zwischen den tatsächlichen Daten und prognostizierten Daten können dann vom Filter 70 verwendet werden, um das Modell des Kraftwerks, das vom neuronalen Netz 71 und digitalen Modellen simuliert wird, abzustimmen. 4 shows a schematic system configuration of a factory control device 22 that a filter 70 , an artificial neural network configuration 71 (a "neural network 71 ") And an optimizer 64 according to aspects of the present invention. The filter 70 which may be a Kalman filter, for example, may be the actual data 72 the measured operating parameters of sensors 46 of the power plant 12 with data 73 compare the same operating parameters used by the models 60 . 61 . 62 . 63 and the neural network 71 that the operation of the power plant 12 simulated, forecasted. Differences between actual data and forecasted data can then be filtered 70 used to model the power plant that is powered by the neural network 71 and digital models is simulated to tune.

Man beachte, dass zwar bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung hierin unter Bezugnahme auf Modelle in Form von auf neuronalen Netzen basierenden Modelle beschrieben werden, aber auch in Betracht zu ziehen ist, dass die vorliegende Erfindung unter Verwendung anderer Arten von Modellen, unter anderem auf Physik basierenden Modellen, datengesteuerten Modellen, empirisch entwickelten Modellen, Modellen, die auf Heuristik basieren, Ortsvektormaschinenmodellen, Modellen, die durch lineare Regression entwickelt werden, Modellen, die unter Verwendung von „Grundprinzipien“-Wissen entwickelt werden, usw. implementiert werden kann. Um die Beziehung zwischen den Stell-/Störgrößen und den Regelgrößen richtig zu erfassen, kann das Kraftwerksmodell gemäß manchen bevorzugten Ausführungsformen außerdem eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen. 1) Nichtlinearität (ein nichtlineares Modell ist in der Lage, eine Kurve statt einer geradlinigen Beziehung zwischen Stell-/Stör- und Regelgrößen darzustellen); 2) multipler Eingang/multipler Ausgang (das Modell kann in der Lage sein, die Beziehungen zwischen multiplen Eingaben – den Stell- und Störgrößen – und multiplen Ausgaben – den Regelgrößen – zu erfassen); 3 Dynamik (Änderungen an den Eingaben müssen sich nicht unmittelbar auf die Ausgaben auswirken, vielmehr kann eine zeitliche Verzögerung stattfinden, auf die eine dynamische Antwort auf die Änderungen folgt, beispielsweise kann es mehrere Minuten dauern, bis sich Änderungen an den Eingaben durch das ganze System verbreitet haben. Da Optimierungssysteme mit einer vorgegebenen Frequenz ablaufen, muss das Modell die Auswirkungen dieser Änderungen im Lauf der Zeit darstellen und berücksichtigen); 4) adaptiv (das Modell kann zu Beginn jeder Optimierung aktualisiert werden, um die aktuellen Betriebsbedingungen widerzuspiegeln); und 5) von empirischen Daten abgeleitet sein (da jedes Kraftwerk einzigartig ist, kann das Modell von empirischen Daten abgeleitet werden, die von der Stromerfassungseinheit erhalten werden). Angesichts der genannten Erfordernisse ist ein Ansatz, der auf einem neuronalen Netz basiert, eine bevorzugte Technologie für die Implementierung der notwendigen Werksmodelle. Neuronale Netze können auf Basis von empirischen Daten unter Verwendung hochentwickelter Regressionsalgorithmen entwickelt werden. Man beachte, dass neuronale Netze in der Lage sind, die Nichtlinearität, die sich üblicherweise im Betrieb der Kraftwerkskomponenten zeigt, zu erfassen. Neuronale Netze können auch verwendet werden, um Systeme mit mehreren Einund Ausgängen darzustellen. Außerdem können neuronale Netze unter Verwendung von Feedback-Biasing oder adaptivem Online-Lernen aktualisiert werden. Dynamische Modelle können auch in einer auf neuronalen Netzen basierenden Struktur implementiert werden. Es wurden bereits eine Reihe verschiedener Arten von Modellarchitekturen zur Implementierung dynamischer neuronaler Netze verwendet. Viele der Modellarchitekturen auf Basis neuronaler Netze benötigen eine große Menge an Daten, um das dynamische neuronale Netz dynamisch zu trainieren. Angesichts eines robusten Kraftwerksmodells ist es möglich, die Auswirkungen von Veränderungen an den Stellgrößen auf die Regelgrößen zu berechnen. Da das Werksmodell dynamisch ist, ist es ferner möglich, die Auswirkungen von Änderungen an den Stellgrößen über einen Zeithorizont in der Zukunft zu berechnen.Note that while certain aspects of the present invention are described herein with reference to models in the form of neural network-based models, it is also contemplated that the present invention may be implemented using other types of models, including physics-based models Models, data driven models, empirically developed models, models based on heuristics, location vector machine models, models developed by linear regression, models developed using "basic principles" knowledge, etc. In order to properly sense the relationship between the manipulated variables and the controlled variables, the power plant model according to some preferred embodiments may also have one or more of the following characteristics. 1 Nonlinearity (a nonlinear model is capable of representing a curve rather than a straight-line relationship between manipulated / disturbance and controlled variables); 2) multiple input / multiple output (the model may be able to capture the relationships between multiple inputs - the manipulated and confounded variables - and multiple outputs - the controlled variables); 3 Dynamics (changes to the inputs do not have to have a direct impact on the outputs, rather there may be a time delay followed by a dynamic response to the changes, for example, it may take several minutes for changes to the inputs throughout the system Since optimization systems run at a given frequency, the model must account for and account for the effects of these changes over time); 4) adaptive (the model can be updated at the beginning of each optimization to reflect current operating conditions); and 5) are derived from empirical data (since each power plant is unique, the model can be derived from empirical data obtained from the current sensing unit). In view of the above requirements, an approach based on a neural network is a preferred technology for implementing the necessary factory models. Neural networks can be developed on the basis of empirical data using sophisticated regression algorithms. Note that neural networks are capable of detecting the nonlinearity that is commonly found in the operation of power plant components. Neural networks can also be used to connect to systems represent several inputs and outputs. In addition, neural networks can be updated using feedback biasing or adaptive online learning. Dynamic models can also be implemented in a neural network-based structure. A number of different types of model architectures have been used to implement dynamic neural networks. Many of the neural network model architectures require a large amount of data to dynamically train the dynamic neural network. Given a robust power plant model, it is possible to calculate the effects of changes in the manipulated variables on the controlled variables. Because the factory model is dynamic, it is also possible to calculate the effects of changes to the manipulated variables over a time horizon in the future.

Der Filter 70 kann Leistungsmultiplikatoren generieren, die auf die Eingänge oder Ausgänge der digitalen Modelle und des neuronalen Netzes angelegt werden, oder die Gewichte modifizieren, die an die logischen Einheiten und Algorithmen angelegt werden, die von den digitalen Modellen und dem neuronalen Netz verwendet werden. Diese Aktionen durch den Filter verringern die Unterschiede zwischen den Daten der tatsächlichen Bedingungen und den prognostizierten Daten. Der Filter führt seine Operation weiter aus, um die Unterschiede noch weiter zu verringern oder um auf Schwankungen zu reagieren, die auftreten können. Zum Beispiel kann der Filter 70 Leistungsmultiplikatoren für die prognostizierten Daten in Bezug auf den Verdichteraustrittsdruck und die Verdichteraustrittstemperatur in der Gasturbine, den Wirkungsgrad der Gas- und Dampfturbinen, den Brennstoffstrom zum Gasturbinensystem, zum Einlasskonditionierungssystem und zum HRSG-Kanalfeuerungssystem und/oder andere geeignete Parameter generieren. Man beachte, dass diese Kategorien von Betriebsdaten Betriebsparameter widerspiegeln, die im Lauf der Zeit einer Leistungsverschlechterung unterliegen. Dadurch, dass er Leistungsmultiplikatoren für diese Art von Daten bereitstellt, kann der Filter 70 besonders nützlich sein für die Anpassung der Modelle und des neuronalen Netzes, um die Verschlechterung des Leistungsverhaltens des Kraftwerks zu berücksichtigen.The filter 70 may generate power multipliers applied to the inputs or outputs of the digital models and the neural network or to modify the weights applied to the logical units and algorithms used by the digital models and the neural network. These actions through the filter reduce the differences between the actual conditions data and the predicted data. The filter continues to perform its operation to further reduce the differences or to respond to fluctuations that may occur. For example, the filter 70 Generating power multiples for the predicted data on the compressor exit pressure and compressor exit temperature in the gas turbine, the efficiency of the gas and steam turbines, the fuel flow to the gas turbine system, the inlet conditioning system and the HRSG duct firing system, and / or other suitable parameters. Note that these categories of operational data reflect operating parameters that are subject to performance degradation over time. By providing performance multipliers for this type of data, the filter can 70 be particularly useful for the adaptation of the models and the neural network to take into account the deterioration of the performance of the power plant.

Wie in 4 dargestellt ist, beinhaltet gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jedes der digitalen Modelle 60, 61, 62, 63 der mehreren Werkskomponenten 49 des Kraftwerks von 3 Algorithmen, die von den mehreren Graphen dargestellt werden und die verwendet werden, um die entsprechenden Systeme zu modellieren. Die Modelle interagieren und kommunizieren mit dem neuronalen Netz 71, und man beachte, dass dabei das neuronale Netz 71 ein Modell des gesamten Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks 12 bildet. Auf diese Weise simuliert das neuronale Netz den thermodynamischen und betriebswirtschaftlichen Betrieb des Werks. Wie von den durchgezogenen Pfeilen in 4 dargestellt wird, erfasst das neuronale Netz 71 Daten, die von den Modellen 60, 61, 62, 63 ausgegeben werden, und stellt Daten bereit, die von den digitalen Modellen als Eingaben verwendet werden sollen. As in 4 2, according to certain embodiments of the present invention, includes each of the digital models 60 . 61 . 62 . 63 of several factory components 49 of the power plant of 3 Algorithms that are represented by the several graphs and that are used to model the corresponding systems. The models interact and communicate with the neural network 71 , and note that while doing the neural network 71 a model of the entire gas and steam combined cycle power plant 12 forms. In this way, the neural network simulates the thermodynamic and economical operation of the plant. As from the solid arrows in 4 is represented captures the neural network 71 Data coming from the models 60 . 61 . 62 . 63 and provides data to be used as inputs by the digital models.

Die Werkssteuereinrichtung 22 von 4 weist auch einen Optimierer 64, beispielsweise ein Computerprogramm, auf, der mit dem neuronalen Netz 71 interagiert, um nach optimalen Sollwerten für das Gasturbinensystem, das Einlasskonditionierungssystem, das Dampfturbinensystem und das HRSG-Kanalfeuerungssystem zu suchen, um ein definiertes Leistungsziel zu erreichen. Das Leistungsziel kann beispielsweise darin bestehen, die Rentabilität des Kraftwerks zu maximieren. Der Optimierer 64 kann bewirken, dass das neuronale Netz 71 die digitalen Modelle 60, 61, 62, 63 bei verschiedenen Betriebssollwerten ausführt. Der Optimierer 64 kann Störungsalgorithmen aufweisen, die bei der Variation der Betriebssollwerte der Modelle helfen. Die Störungsalgorithmen bewirken, dass die Simulation des Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks, die von den digitalen Modellen und dem neuronalen Netz bereitgestellt wird, mit Sollwerten operiert, die anders sind als die aktuellen Betriebssollwerte für das Werk: Durch Simulieren des Betriebs des Kraftwerks mit unterschiedlichen Sollwerten, sucht der Optimierer 64 nach Betriebssollwerten, die bewirken würden, dass das Werk kostengünstiger arbeitet oder das Leistungsverhalten durch irgendwelche anderen Kriterien verbessert, die vom Betreiber 39 definiert werden können.The factory control device 22 from 4 also has an optimizer 64 For example, a computer program that is connected to the neural network 71 to seek optimal setpoints for the gas turbine system, the intake conditioning system, the steam turbine system, and the HRSG duct firing system to achieve a defined performance goal. For example, the performance goal may be to maximize the profitability of the power plant. The optimizer 64 can cause the neural network 71 the digital models 60 . 61 . 62 . 63 at different operating setpoints. The optimizer 64 may have noise algorithms that help to vary the operating setpoints of the models. The perturbation algorithms cause the simulation of the gas and steam combined cycle power plant provided by the digital models and the neural network to operate at setpoints other than the current factory setpoints for the plant: by simulating the plant's operation different setpoints, the optimizer searches 64 according to operating specifications, which would cause the plant to operate more cheaply or improve performance by any other criteria imposed by the operator 39 can be defined.

Gemäß Ausführungsbeispielen stellt das betriebswirtschaftliche Modell 63 Daten bereit; die vom Optimierer 64 verwendet werden, um zu bestimmen, welche Sollwerte am rentabelsten sind. Das betriebswirtschaftliche Modell 63 kann beispielsweise Daten über Brennstoffkosten speichern, die formatiert sind, beispielsweise als Diagramm 630, das sie Brennstoffkosten im Zeitverlauf, beispielsweise während der Jahreszeiten eines Jahres korreliert. Ein anderes Diagramm 631 kann den Preis, der für den elektrischen Strom erzielt worden ist, zu verschiedenen Tageszeiten, Wochen oder Monaten korrelieren. Das betriebswirtschaftliche Modell 63 kann Daten in Bezug auf den Preis bereitstellen, der für den Strom erzielt worden ist, und die Kosten für den Brennstoff, der zu dessen Produktion verwendet wurde (Gasturbinenbrennstoff, Brennstoff für das Kanalfeuerungs- und Einlasskonditionierungssystem), korrelieren. Die Daten aus dem betriebswirtschaftlichen Modell 63 können vom Optimierer 64 verwendet werden, um jeden der Betriebszustände des Kraftwerks gemäß vom Betreiber definierten Leistungszielen zu bewerten. Der Optimierer 64 kann ermitteln, welcher von den Betriebszuständen des Kraftwerks 12 angesichts der vom Betreiber 39 definierten Leistungsziele optimal ist (was, wie hierin gebraucht, bedeutet, dass er einem anderen Betriebszustand zumindest überlegen ist). Wie beschrieben, können die digitalen Modelle verwendet werden, um den Betrieb der Werkskomponenten 49 des Kraftwerks 12 zu simulieren, beispielsweise zur Modellierung eines thermodynamischen Betriebs des Gasturbinensystems, des Einlasskonditionierungssystems oder des Dampfturbinensystems. Die Modelle können Algorithmen, beispielsweise mathematische Gleichungen und Nachschlagtabellen beinhalten, die lokal gespeichert und periodisch aktualisiert werden können oder aus der Ferne über Datenressourcen 26 erworben werden, welche die Antwort der Werkskomponenten 49 auf bestimmte Eingangsbedingungen simulieren. Solche Nachschlagtabellen können gemessene Betriebsparameter beinhalten, die den Betrieb der gleichen Art von Komponenten beschreiben, wie sie in Kraftwerksanlagen an anderen Orten arbeiten. According to embodiments, the business model represents 63 Data ready; the optimizer 64 used to determine which setpoints are most profitable. The business model 63 For example, it can store data about fuel costs that are formatted, such as a chart 630 that it correlates fuel costs over time, for example during the seasons of a year. Another diagram 631 can correlate the price achieved for the electric current at different times of the day, weeks or months. The business model 63 can provide data related to the price achieved for the electricity and the cost of the fuel used to produce it (gas turbine fuel, fuel for the ducting and intake conditioning system). The data from the business model 63 can from the optimizer 64 used to assess each of the plant's operating conditions according to operator-defined performance goals. The optimizer 64 can determine which of the operating conditions of the power plant 12 in the face of the operator 39 defined performance goals (which, as used herein, means that it is at least superior to another operating condition). As described, the digital models can be used to control the operation of the factory components 49 of the power plant 12 For example, to model a thermodynamic operation of the gas turbine system, the intake conditioning system or the steam turbine system. The models may include algorithms, such as mathematical equations and look-up tables, that may be stored locally and periodically updated, or remotely via data resources 26 be acquired, which is the answer of the factory components 49 to simulate certain input conditions. Such look-up tables may include measured operating parameters that describe the operation of the same type of components as operate in power plants at other locations.

Das thermische Modell 60 des Gasturbinensystems 30 beinhaltet beispielsweise einen Algorithmus 600, der die Auswirkung der Temperatur der Einlassluft auf die Leistungsausgabe korreliert. Man beachte, dass dieser Algorithmus zeigen kann, dass die Leistungsausgabe von einem Höchstwert 601 aus abnimmt, wenn die Einlasslufttemperatur über einen Temperaturschwellenwert 602 steigt. Das Modell 60 kann auch einen Algorithmus 603 beinhalten, der den Wärmeaufwand der Gasturbine bei verschiedenen Stromausgangsleistungsniveaus der Turbine korreliert. Wie erörtert, stellt der Wärmeaufwand den Wirkungsgrad einer Gasturbine oder einer anderen Stromerfassungseinheit dar und steht in Umkehrbeziehung zum Wirkungsgrad. Ein niedrigerer Wärmeaufwand zeigt einen höheren Wirkungsgrad der thermodynamischen Leistungseffizient an. Das digitale Modell 61 kann einen thermodynamischen Betrieb des Einlasskonditionierungssystems 51 simulieren. In diesem Fall beinhaltet das digitale Modell 61 beispielsweise einen Algorithmus 610, der die Kühlkapazität auf Basis von Energie, die aufgewendet wird, um das Kühlsystem 65 des Einlasskonditionierungssystems 51 zu betreiben, korreliert, so dass die berechnete Kühlkapazität das Maß der Kühlung anzeigt, die an die Luft angelegt wird, welche in die Gasturbine eintritt. Es kann einen Höchstwert 611 für die Kühlkapazität geben, der vom Kühlsystem 65 erreicht werden kann. In einem anderen Fall kann ein verwandter Algorithmus 612 die Energie, die aufgewendet wird, um das Kühlsystem 65 zu betreiben, mit der Temperatur der gekühlten Luft korrelieren, die in den Verdichter 32 des Gasturbinensystems 30 eintritt. Das Modell 61 kann beispielsweise zeigen, dass die Leistung, die nötig ist, um das Einlasskonditionierungssystem zu betreiben, dramatisch ansteigt, wenn die Temperatur der Luft, die in die Gasturbine eintritt, unter den Taupunkt 613 der Außenluft gesenkt wird. Im Falle des Dampfturbinensystems 50 kann das digitale Modell 62 einen Algorithmus 620 beinhalten, der die Leistung, die vom Dampfturbinensystem ausgegeben wird, mit der Energie korreliert, die vom HRSG-Kanalfeuerungssystem 52 hinzugefügt wird, beispielsweise mit der Menge des Brennstoffs, der durch Kanalfeuerung verbraucht wird. Das Modell 62 kann beispielsweise anzeigen, dass es einen oberen Schwellenwert 621 für die Steigerung der Abgabe des Dampfturbinensystems gibt, der vom HRSG-Kanalfeuerungssystem erreicht werden kann und der im Algorithmus 620 enthalten ist.The thermal model 60 of the gas turbine system 30 includes, for example, an algorithm 600 , which correlates the effect of intake air temperature on power output. Note that this algorithm can show that the power output is of a maximum 601 decreases when the intake air temperature exceeds a threshold temperature 602 increases. The model 60 can also use an algorithm 603 which correlates the heat input of the gas turbine at different power output levels of the turbine. As discussed, the heat input represents the efficiency of a gas turbine or other current sensing unit and is inversely related to efficiency. Lower heat input indicates higher efficiency of thermodynamic power efficiency. The digital model 61 may be a thermodynamic operation of the intake conditioning system 51 simulate. In this case, the digital model includes 61 for example, an algorithm 610 That's the cooling capacity based on energy that is spent on the cooling system 65 the intake conditioning system 51 to operate, so that the calculated cooling capacity indicates the amount of cooling applied to the air entering the gas turbine. It can be a maximum 611 for the cooling capacity of the cooling system 65 can be achieved. In another case, a related algorithm may be used 612 the energy spent on the cooling system 65 to operate, correlate with the temperature of the cooled air flowing into the compressor 32 of the gas turbine system 30 entry. The model 61 For example, it can be shown that the power required to operate the intake conditioning system increases dramatically as the temperature of the air entering the gas turbine drops below the dew point 613 the outside air is lowered. In the case of the steam turbine system 50 can the digital model 62 an algorithm 620 which correlates the power output from the steam turbine system with the energy provided by the HRSG duct firing system 52 is added, for example, with the amount of fuel consumed by channel firing. The model 62 For example, it may indicate that there is an upper threshold 621 for increasing the output of the steam turbine system that can be achieved by the HRSG channel firing system and that in the algorithm 620 is included.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das neuronale Netz 71, wie in 4 dargestellt ist, mit jedem der digitalen Modelle der mehreren Werkskomponenten 49 des Kraftwerks 12 von 3 interagieren und eine Kommunikation zwischen ihnen ermöglichen. Die Interaktion kann das Erfassen von Ausgangsdaten aus den Modellen und die Generierung von Eingangsdaten beinhalten, die von den Modellen verwendet werden, um weitere Ausgangsdaten zu erzeugen. Das neuronale Netz 71 kann ein digitales Netz aus miteinander verbundenen logischen Elementen sein. Die logischen Elemente können jeweils einen Algorithmus verkörpern, der Dateneingaben akzeptiert, um eine oder mehrere Datenausgaben zu generieren. Ein einfaches logisches Element kann den Wert der Eingaben addieren, um Ausgabedaten zu produzieren. Andere logischen Elemente können Werte der Eingaben multiplizieren oder andere mathematischen Beziehungen auf die eingegebenen Daten anwenden. Den Dateneingaben für die einzelnen logischen Elemente des neuronalen Netzes 71 können Gewicht zugewiesen werden, beispielsweise Multiplikatoren zwischen eins und null. Die Gewichte können während eines Lernmodus modifiziert werden, der das neuronale Netz anpasst, um das Leistungsverhalten des Kraftwerks besser modellieren zu können. Die Gewichte können auch auf Basis von Befehlen angepasst werden, die vom Filter bereitgestellt werden. Die Anpassung der Gewichte der Dateneingaben an die logischen Einheiten im neuronalen Netz ist ein Beispiel für die Art, wie das neuronale Netz während des Betriebs des Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks dynamisch modifiziert werden kann. Andere Beispiele beinhalten die Modifizierung von Gewichten für Dateneingaben in Algorithmen (die ein Beispiel für eine logische Einheit ist) in jedem der thermodynamischen digitalen Modelle für das Dampfturbinensystem, das Einlasskonditionierungssystem und die Gasturbine. Die Werkssteuereinrichtung 22 kann auf andere Weise modifiziert werden, beispielsweise durch Anpassungen, die an den logischen Einheiten und Algorithmen auf Basis der Daten vorgenommen werden, die vom Optimierer und/oder vom Filter bereitgestellt werden.According to certain embodiments of the present invention, the neural network 71 , as in 4 shown with each of the digital models of the multiple factory components 49 of the power plant 12 from 3 interact and enable communication between them. The interaction may include capturing output data from the models and generating input data used by the models to generate further output data. The neural network 71 can be a digital network of interconnected logical elements. The logical elements may each embody an algorithm that accepts data inputs to generate one or more data outputs. A simple logical element can add the value of the inputs to produce output data. Other logical elements can multiply values of the inputs or apply other mathematical relationships to the entered data. The data entries for the individual logical elements of the neural network 71 Weight can be assigned, for example multipliers between one and zero. The weights may be modified during a learning mode that adjusts the neural network to better model the performance of the power plant. The weights may also be adjusted based on commands provided by the filter. The adaptation of the weights of the data inputs to the logical units in the neural network is an example of the way in which the neural network can be dynamically modified during operation of the gas and steam combined cycle power plant. Other examples include modifying weights for data inputs in algorithms (which is an example of a logical unit) in each of the thermodynamic digital models for the steam turbine system, the intake conditioning system, and the gas turbine. The factory control device 22 can be modified in other ways, for example, by adjustments made to the logical units and algorithms based on the data provided by the optimizer and / or the filter.

Die Werkssteuereinrichtung 22 kann eine Ausgabe von empfohlenen oder optimierten Sollwerten 74 für das Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk 12 generieren, die, wie dargestellt, einem Betreiber 39 zur Genehmigung vorgelegt werden können, bevor sie übermittelt und von Stellantrieben 47 der Kraftwerke implementiert werden. Wie dargestellt können die optimierten Sollwerte 74 Eingaben beinhalten, die vom Betreiber 39 über ein Computersystem wie das nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebene gemacht oder genehmigt werden. Die optimierten Sollwerte 74 können beispielsweise eine Temperatur und eine Massenströmungsrate für das Kühlwasser, das vom Einlasskonditionierungssystem erzeugt wird und verwendet wird, um die Luft zu kühlen, die in das Gasturbinensystem eintritt; eine Brennstoffströmungsrate in das Gasturbinensystem; und eine Kanalfeuerungsrate beinhalten. Man beachte, dass die optimierten Sollwerte 74 dann auch vom neuronalen Netz 71 und den Modellen 60, 61, 62, 63 verwendet werden können, so dass die gerade ablaufende Werkssimulation Betriebsdaten prognostizieren kann, die später mit tatsächlichen Betriebsdaten verglichen werden können, so dass das Werksmodell ständig verfeinert werden kann. The factory control device 22 can be an output of recommended or optimized setpoints 74 for the gas and steam combined cycle power plant 12 generate, as shown, an operator 39 may be submitted for approval before being transmitted and by actuators 47 the power plants are implemented. As shown, the optimized setpoints 74 Entries include, by the operator 39 via a computer system like the one below with reference to 6 described or approved. The optimized setpoints 74 For example, a temperature and a mass flow rate for the cooling water generated by the inlet conditioning system and used to cool the air entering the gas turbine system; a fuel flow rate into the gas turbine system; and a channel firing rate. Note that the optimized setpoints 74 then also from the neural network 71 and the models 60 . 61 . 62 . 63 can be used so that the currently running factory simulation can predict operating data that can later be compared to actual operating data so that the factory model can be constantly refined.

5 zeigt eine vereinfachte Systemkonfiguration einer Werkssteuereinrichtung 22 mit einem Optimierer 64 und einem Kraftwerksmodell 75. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Werkssteuereinrichtung 22 als System dargestellt, das den Optimierer 64 und das Kraftwerksmodell 75 aufweist (das beispielsweise das neuronale Netz 71 und Modelle 60, 61, 62, 63 aufweist, die oben unter Bezugnahme auf 4 erörtert worden sind). Das Kraftwerksmodell 75 kann den Gesamtbetrieb eines Kraftwerks 12 simulieren. Gemäß der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Kraftwerk 12 mehrere Generatoreinheiten oder Werkskomponenten 49. Die Werkskomponenten 49 können beispielsweise Wärmekrafterzeugungseinheiten oder andere Werksteilsysteme beinhalten wie bereits beschrieben, von denen jede(s) entsprechende Komponentensteuereinrichtungen 31 aufweisen kann. Die Werkssteuereinrichtung 22 kann mit den Komponentensteuereinrichtungen 31 kommunizieren und kann durch und mithilfe der Komponentensteuereinrichtungen 31 den Betrieb des Kraftwerks 12 über Verbindungen mit Sensoren 46 und Stellantrieben 47 steuern. 5 shows a simplified system configuration of a factory controller 22 with an optimizer 64 and a power plant model 75 , In this embodiment, the factory control device 22 represented as a system that the optimizer 64 and the power plant model 75 has (for example, the neural network 71 and models 60 . 61 . 62 . 63 having the above with reference to 4 have been discussed). The power plant model 75 can the overall operation of a power plant 12 simulate. According to the illustrated embodiment, the power plant includes 12 several generator units or factory components 49 , The factory components 49 For example, they may include heat generating units or other work subsystems as described above, each of which may have corresponding component control devices 31 can have. The factory control device 22 can with the component controllers 31 communicate and can through and with the help of component controllers 31 the operation of the power plant 12 via connections with sensors 46 and actuators 47 Taxes.

Man beachte, dass Kraftwerke zahlreiche Variable aufweisen können, die sich auf ihren Betrieb auswirken. Jede dieser Variablen kann allgemein entweder als Eingangsgrößen oder als Ausgangsgrößen kategorisiert werden. Eingangsgrößen stellen Prozesseingänge dar und beinhalten Variablen, die vom Werksbetreiber manipuliert werden können, beispielsweise Luft- und Brennstoffströmungsraten. Eingangsgrößen beinhalten auch solche Variablen, die nicht manipuliert werden können, beispielsweise Umweltbedingungen. Ausgangsgrößen sind Variablen wie die Leistungsausgabe, die durch Manipulieren der Eingangsgrößen, die manipuliert werden können, gesteuert werden. Ein Kraftwerksmodell wird so konfiguriert, dass es die algorithmische Beziehung zwischen Eingangsgrößen, die solche, die manipuliert werden können, oder „Stellgrößen“ und solche, die nicht manipuliert werden können, oder „Störgrößen“ beinhalten, und Ausgangs- oder Regelgrößen, die als „Regelgrößen“ bezeichnet werden, darstellt. Genauer sind Stellgrößen solche, die vom Werksbetreiber 22 geändert werden können, um Regelgrößen zu beeinflussen. Stellgrößen beinhalten Dinge wie Ventilsollwerte, die einen Brennstoff- und Luftstrom regeln. Als Störgrößen werden Variablen bezeichnet, die sich auf Regelgrößen auswirken, die aber weder manipuliert noch gesteuert werden können. Störgrößen beinhalten Umweltbedingungen, Brennstoffeigenschaften usw. Der Optimierer 64 bestimmt einen optimalen Satz von Sollwerten für die Störgrößen angesichts von: 1) Leistungszielen des Kraftwerks (z.B. Erfüllung von Lastanforderungen bei gleichzeitiger Maximierung der Rentabilität); und (2) Beschränkungen im Zusammenhang mit dem Betrieb des Kraftwerks (z.B. Emissions- und Ausrüstungsbeschränkungen).Note that power plants can have many variables that affect their operation. Each of these variables can generally be categorized as either inputs or outputs. Inputs represent process inputs and include variables that can be manipulated by the plant operator, such as air and fuel flow rates. Input variables also include variables that can not be manipulated, such as environmental conditions. Output variables are variables, such as power output, which are controlled by manipulating the inputs that can be manipulated. A power plant model is configured to include the algorithmic relationship between inputs, those that can be manipulated, or "manipulated variables" and those that can not be manipulated, or "disturbances", and output or controlled variables that Control variables ", represents. More precisely, control variables are those of the factory operator 22 can be changed to influence controlled variables. Control values include things like valve setpoints that regulate a fuel and air flow. Disturbance variables are variables which have an effect on controlled variables, but which can neither be manipulated nor controlled. Disturbances include environmental conditions, fuel properties, etc. The optimizer 64 determines an optimal set of disturbance setpoints in view of: 1) power plant performance goals (eg, meeting load requirements while maximizing profitability); and (2) restrictions related to the operation of the power plant (eg emission and equipment restrictions).

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein „Optimierungszyklus“ mit einer vorgegebenen Frequenz (z.B. alle 5 bis 60 Sekunden oder 1 bis 30 Minuten) beginnen. Zu Beginn eines Optimierungszyklus kann die Werkssteuereinrichtung 22 gegenwärtige Daten für Störgrößen, Regelgrößen und Störgrößen von den Komponentensteuereinrichtungen 31 und/oder direkt von Sensoren 46 der einzelnen Werkskomponenten 49 abrufen. Der Werksbetreiber 22 kann dann das Kraftwerksmodell 75 verwenden, um optimale Sollwerte für die Stellgrößen auf Basis der gegenwärtigen Daten zu bestimmen. Dadurch kann der Werksbetreiber 22 das Werksmodell 75 mit verschiedenen Betriebssollwerten laufen lassen, um zu bestimmen, welcher Satz von Betriebssollwerten angesichts der Leistungsziele für das Kraftwerk am vorteilhaftesten ist, was als „Simulationsläufe“ bezeichnet werden kann. Zum Beispiel kann ein Leistungsziel darin bestehen, die Rentabilität zu maximieren. Durch Simulieren des Betriebs des Kraftwerks mit verschiedenen Sollwerten sucht der Optimierer 64 nach dem Satz aus Sollwerten, der gemäß der Prognose des Werksmodells 75 einen optimalen (oder zumindest überlegenen) Betrieb des Werks bewirkt. Wie bereits gesagt, kann dieser optimale Satz aus Sollwerten als „optimierte Sollwerte“ oder „optimierter Betriebsmodus“ bezeichnet werden. In der Regel hat der Optimierer 64 bei Erreichen der optimierten Sollwerte zahlreiche Sätze von Sollwerten verglichen, und die optimierten Sollwerte haben sich angesichts der vom Betreiber definierten Leistungsziele als denen anderer Sätze überlegen erwiesen. Der Betreiber 39 des Kraftwerks 12 kann die Option haben, die optimierten Sollwerte zu genehmigen, oder die optimierten Sollwerte können automatisch genehmigt werden. Die Werkssteuereinrichtung 22 kann die optimierten Sollwerte an die Komponentensteuereinrichtung 31 oder alternativ dazu direkt an die Stellantriebe 47 der Werkskomponenten 49 senden, so dass Einstellungen gemäß den optimierten Sollwerten angepasst werden können. Die Werkssteuereinrichtung 22 kann als geschlossene Schleife betrieben werden, um Sollwerte der Störgrößen mit einer vorgegebenen Frequenz (z.B. alle 10–30 Sekunden oder öfter) basierend auf den aktuellen gemessenen Betriebsbedingungen anzupassen.According to the present invention, an "optimization cycle" may begin at a predetermined frequency (eg every 5 to 60 seconds or 1 to 30 minutes). At the beginning of an optimization cycle, the factory control device 22 current data for disturbances, controlled variables and disturbances from the component control devices 31 and / or directly from sensors 46 the individual factory components 49 recall. The factory operator 22 then can the power plant model 75 to determine optimal setpoints for the manipulated variables based on the current data. This allows the factory operator 22 the factory model 75 with various operating setpoints to determine which set of operating setpoints is most advantageous given the power plant performance goals, which may be referred to as "simulation runs". For example, a performance goal may be to maximize profitability. By simulating the plant's operation with different setpoints, the optimizer searches 64 according to the set of set values, according to the forecast of the factory model 75 an optimal (or at least superior) operation of the plant causes. As already stated, this optimal set of setpoints may be referred to as "optimized setpoints" or "optimized mode of operation". In general, the optimizer has 64 Upon reaching the optimized setpoints, numerous sets of setpoints are compared, and the optimized setpoints have proved superior to those of other sets given the operator-defined performance goals. The operator 39 of the power plant 12 can the Option to approve the optimized setpoints, or the optimized setpoints can be automatically approved. The factory control device 22 can the optimized setpoints to the component control device 31 or alternatively directly to the actuators 47 the factory components 49 so that settings can be adjusted according to the optimized setpoints. The factory control device 22 can be operated as a closed loop to adjust setpoints of disturbances at a given frequency (eg every 10-30 seconds or more) based on the current measured operating conditions.

Der Optimierer 64 kann verwendet werden, um eine „Kostenfunktion“ nach Maßgabe eines Satzes von Beschränkungen zu minimieren. Die Kostenfunktion ist im Wesentlichen eine mathematische Darstellung eines Werksleistungsziels, und die Beschränkungen sind Grenzen, innerhalb derer das Kraftwerk arbeiten muss. Solche Grenzen können gesetzliche, regulatorische, umweltbedingte, ausrüstungsbedingte oder physikalische Beschränkungen darstellen. Zum Beispiel beinhaltet die Kostenfunktion zur Minimierung von NOx einen Term, der kleiner wird, je mehr das NOx-Niveau sinkt. Ein übliches Verfahren zur Minimierung einer solchen Kostenfunktion ist beispielsweise die sogenannte „Optimierung gemäß dem Gradientenverfahren“ bzw. gemäß dem Verfahren des steilsten Abstiegs. Das Gradientenverfahren ist ein Optimierungsalgorithmus, der sich einem lokalen Minimum einer Funktion nähert, indem er Schritte macht, die proportional sind zum Negativen des Gradienten (oder des Näherungsgradienten) der Funktion am aktuellen Punkt. Es sei klargestellt, dass eine Anzahl verschiedener Optimierungstechniken abhängig von der Form des Modells und den Kosten und Beschränkungen verwendet werden können. Zum Beispiel wird in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer Reihe verschiedener Arten von Optimierungsstrategien, jeweils allein oder in Kombination, implementiert werden kann. Diese Optimierungsstrategien beinhalten unter anderem lineares Programmieren, quadratisches Programmieren, gemischt-ganzzahliges,h nict-lineares Programmieren, stochastisches Programmieren, globales, nicht-lineares Programmieren, genetische Algorithmen und Teilchen/Schwarmtechniken. Außerdem kann das Kraftwerksmodell 75 dynamisch sein, so dass Wirkungen von Änderungen über einem in der Zukunft liegenden Zeithorizont berücksichtigt werden. Daher beinhaltet die Kostenfunktion Terme über einem in der Zukunft liegenden Horizont Da das Modell verwendet wird, um Prognosen über einem Zeithorizont zu machen, wird diese Strategie als modellprädiktive Regelung bezeichnet, die in S. Piche, B. Sayyar-Rodsari, D. Johnson und M. Gerules, „Nonlinear model predictive control using neural networks,” IEEE Control Systems Magazine, Bd. 20, Nr. 2, S. 53–62, 2000 beschrieben ist und die durch Bezugnahme zur Gänze hierin aufgenommen ist. The optimizer 64 can be used to minimize a "cost function" according to a set of constraints. The cost function is essentially a mathematical representation of a factory performance goal, and the limitations are limits within which the power plant must operate. Such limits may be regulatory, regulatory, environmental, equipment or physical limitations. For example, the cost function for minimizing NOx includes a term that decreases as the NOx level decreases. A common method for minimizing such a cost function is, for example, the so-called "optimization according to the gradient method" or according to the method of the steepest descent. The gradient method is an optimization algorithm that approximates a local minimum of a function by taking steps that are proportional to the negative of the gradient (or proximity gradient) of the function at the current point. It should be understood that a number of different optimization techniques may be used depending on the shape of the model and the cost and constraints. For example, it is contemplated that the present invention may be implemented using a variety of different types of optimization strategies, alone or in combination. These optimization strategies include linear programming, quadratic programming, mixed integer, linear programming, stochastic programming, global nonlinear programming, genetic algorithms, and particle / swarming techniques. In addition, the power plant model 75 be dynamic so that effects of changes over a future time horizon are taken into account. Therefore, the cost function includes terms over a future horizon. Since the model is used to make forecasts over a time horizon, this strategy is referred to as model predictive control, which in S. Piche, B. Sayyar-Rodsari, D. Johnson and M. Gerules, "Nonlinear model predictive control using neural networks," IEEE Control Systems Magazine, Vol. 20, No. 2, pp. 53-62, 2000 and incorporated herein by reference in its entirety.

Beschränkungen können sowohl Prozesseingängen (die Stellgrößen beinhalten) als auch Prozessausgänge (die Regelgrößen beinhalten) des Kraftwerks über dem in der Zukunft liegenden Zeithorizont auferlegt werden. Typischerweise werden den Stellgrößen Beschränkungen auferlegt, die mit Grenzen konsistent sind, die mit der Werkssteuereinrichtung konsistent sind. Beschränkungen der Ausgänge können von dem Problem bestimmt werden, das gelöst werden soll. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und als Schritt im Optimierungszyklus kann der Optimierer 64 die volle Kurve berechnen, über die sich die Stellgröße über dem in der Zukunft liegenden Zeithorizont bewegt, beispielsweise über eine Stunde. Somit können für ein Optimierungssystem, das alle 30 Sekunden abläuft, 120 Werte über einen in der Zukunft liegenden Zeithorizont von einer Stunde für jede Stellgröße berechnet werden. Da sich Werksmodell- oder Leistungsziele oder -beschränkungen vor dem nächsten Optimierungszyklus ändern können, könnte die Werkssteuereinrichtung 22/der Optimierer 64 nur den ersten Wert in dem Zeithorizont für jede Stellgröße als optimierten Sollwert für die einzelnen Stellgrößen an die Komponentensteuereinrichtungen 31 ausgeben. Im nächsten Optimierungszyklus kann das Werksmodell 75 auf Basis der aktuellen Bedingungen aktualisiert werden. Die Kostenfunktion und die Beschränkungen können auch aktualisiert werden, wenn sie sich geändert haben. Der Optimierer 64 kann dann verwendet werden, um den Satz der Werte für die Stellgrößen über dem Zeithorizont neu zu berechnen, und der erste Wert im Zeithorizont für die einzelnen Störgrößen wird als Sollwert für jede einzelne Stellgröße an die Komponentensteuereinrichtung 31 ausgegeben. Der Optimierer 64 kann diesen Prozess für jeden Optimierungszyklus wiederholen, wodurch ständig ein optimales Leistungsverhalten aufrechterhalten wird, während das Kraftwerk 12 von unvorhergesehene Änderungen an solchen Dingen wie Last, Umgebungsbedingungen, Brennstoffeigenschaften usw. betroffen ist.Restrictions can be imposed on both process inputs (containing manipulated variables) and process outputs (including controlled variables) of the power plant above the future time horizon. Typically, constraints are imposed on the manipulated variables that are consistent with limits consistent with the factory controller. Limitations of the outputs may be determined by the problem to be solved. According to embodiments of the present invention and as a step in the optimization cycle, the optimizer may 64 Calculate the full curve over which the manipulated variable moves beyond the time horizon in the future, for example, over one hour. Thus, for an optimization system that runs every 30 seconds, 120 values can be calculated over a future time horizon of one hour for each manipulated variable. Since factory model or performance targets or constraints may change before the next optimization cycle, the factory controller could 22 / the optimizer 64 only the first value in the time horizon for each manipulated variable as optimized setpoint for the individual manipulated variables to the component control devices 31 output. In the next optimization cycle, the factory model 75 updated based on the current conditions. The cost function and restrictions can also be updated if they have changed. The optimizer 64 can then be used to recalculate the set of values for the manipulated variables over the time horizon, and the first value in the time horizon for the individual disturbances is used as a setpoint for each individual manipulated variable to the component controller 31 output. The optimizer 64 This process can be repeated for each optimization cycle, thus maintaining optimal performance throughout the power plant 12 is affected by unforeseen changes to such things as load, environmental conditions, fuel properties, etc.

Es wird nun auf 6 Bezug genommen, wo zur Erläuterung eine Umgebung und eine Anwendereingabevorrichtung für eine Werkssteuereinrichtung und ein Steuerprogramm gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt sind. Obwohl auch andere Konfigurationen möglich sind, beinhaltet die Ausführungsform ein Computersystem 80 mit einer Anzeige 81, einem Prozessor 82, einer Anwendereingabevorrichtung 83 und einem Speicher 84. Aspekte des Computersystems 80 können beim Kraftwerk 12 angeordnet sein, während andere Aspekte davon entfernt angeordnet sein und über das Kommunikationsnetz 20 verbunden sein können. Wie erörtert kann das Computersystem 80 mit den einzelnen Generatoreinheiten oder anderen Werkskomponenten 49 des Kraftwerks 12 verbunden sein. Die Kraftwerkskomponenten 49 können ein Gasturbinensystem 30, ein Dampfturbinensystem 50, ein Einlasskonditionierungssystem 51, ein HRSG-Kanalfeuerungssystem 52 und/oder etwaige damit in Beziehung stehende Teilsysteme oder Teilkomponenten oder irgendeine Kombination davon beinhalten. Das Computersystem 80 kann auch je nach Bedarf oder nach Wunsch mit einem oder mehreren Sensoren 46 und Stellantrieben 47 verbunden sein. Wie bereits gesagt, können die Sensoren 46 dafür konfiguriert sein, Betriebsbedingungen und Parameter der Komponenten abzufühlen und Signale in Bezug auf diese Bedingungen an das Computersystem 80 weiterzugeben. Das Computersystem 80 kann so konfiguriert sein, dass es diese Signale empfängt und sie auf die hierin beschriebenen Arten verwendet, die das Senden von Signalen an ein oder mehrere Stellantriebe 47 beinhalten. Solange nichts anderes erforderlich ist, kann die vorliegende Erfindung jedoch Ausführungsformen beinhalten, die nicht so konfiguriert sind, dass sie das Kraftwerk 12 direkt steuern und/oder Betriebsbedingungen direkt sensorisch erfassen. Bei Konfigurationen der vorliegenden Erfindung, die das Kraftwerk 12 steuern und/oder Betriebsbereiche sensorisch erfassen, kann eine solche Eingabe oder Steuerung durch Empfangen und/oder Senden von Signalen von mindestens einem bzw. an mindestens ein Software- oder Hardware-System, das direkter mit physikalischen Komponenten des Kraftwerks und seiner Sensoren und Stellantriebe interagiert, bereitgestellt werden. Das Computersystem 80 kann ein Kraftwerkssteuerprogramm („Steuerprogramm“) beinhalten, welches das Computersystem 80 in die Lage versetzt, Daten ein einer Werkssteuereinrichtung durch Durchführen der hierin beschriebenen Prozesse zu verwalten.It will be up now 6 Reference is made to the illustration where an environment and a user input device for a plant control device and a control program according to an embodiment are shown. Although other configurations are possible, the embodiment includes a computer system 80 with an ad 81 , a processor 82 , a user input device 83 and a memory 84 , Aspects of the computer system 80 can at the power plant 12 be arranged while other aspects of it and be arranged over the communication network 20 can be connected. As discussed, the computer system 80 with the individual Generator units or other factory components 49 of the power plant 12 be connected. The power plant components 49 can a gas turbine system 30 , a steam turbine system 50 , an inlet conditioning system 51 , a HRSG channel firing system 52 and / or any related subsystems or subcomponents, or any combination thereof. The computer system 80 can also be as needed or as desired with one or more sensors 46 and actuators 47 be connected. As already said, the sensors can 46 be configured to sense operating conditions and parameters of the components and signals related to these conditions to the computer system 80 pass. The computer system 80 may be configured to receive these signals and to use them in the ways described herein, transmitting signals to one or more actuators 47 include. However, unless otherwise required, the present invention may include embodiments that are not configured to be the powerhouse 12 directly control and / or detect operating conditions directly by sensor. In configurations of the present invention, the power plant 12 control and / or sensing areas of operation, such input or control may be by receiving and / or transmitting signals from at least one or at least one software or hardware system that interacts more directly with physical components of the plant and its sensors and actuators , to be provided. The computer system 80 may include a power plant control program ("control program") that controls the computer system 80 being able to manage data on a factory controller by performing the processes described herein.

Im Allgemeinen führt der Prozessor 82 Programmcode aus, der das Steuerprogramm definiert, das zumindest zum Teil im Speicher 84 festliegt. Während der Ausführung des Programmcodes kann der Prozessor 82 Daten verarbeiten, was zum Lesen und/oder Schreiben von transformierten Daten aus dem/in den Speicher 84 führt. Die Anzeige 81 und die Eingabevorrichtung 83 können eine Person in die Lage versetzen, mit dem Computersystem 80 und/oder einer oder mehreren Kommunikationsvorrichtungen zu interagieren, um einen Anwender des Systems in die Lage zu versetzen, mit dem Computersystem 80 unter Verwendung einer Kommunikationsverbindung zu kommunizieren. In Ausführungsformen kann ein Kommunikationsnetz, beispielsweise vernetzte Hardware/Software, das Computersystem 80 in die Lage versetzen, mit anderen Vorrichtungen innerhalb und außerhalb eines Knotens, in dem es installiert ist, zu kommunizieren. Insofern kann das Steuerprogramm der vorliegenden Erfindung einen Satz von Schnittstellen verwalten, die Personen und/oder Systeme als Anwender in die Lage versetzen, mit dem Steuerprogramm zu interagieren. Ferner kann das Steuerprogramm, wie nachstehend erörtert, Daten, beispielsweise Steuerdaten, unter Verwendung irgendeiner Lösung verwalten (z.B. speichern, abrufen, erzeugen, manipulieren, organisieren, präsentieren usw.).In general, the processor performs 82 Program code that defines the control program, at least partially in memory 84 fixed. During execution of the program code, the processor 82 Processing data, resulting in reading and / or writing of transformed data from / to the memory 84 leads. The ad 81 and the input device 83 can empower a person with the computer system 80 and / or one or more communication devices to enable a user of the system to interact with the computer system 80 communicate using a communication connection. In embodiments, a communication network, such as networked hardware / software, may be the computer system 80 enable it to communicate with other devices inside and outside a node in which it is installed. As such, the control program of the present invention may manage a set of interfaces that enable individuals and / or systems as users to interact with the control program. Further, as discussed below, the control program may manage (eg, store, retrieve, generate, manipulate, organize, present, etc.) data, such as control data, using any solution.

Das Computersystem 80 kann einen oder mehrere nicht zweckgebundene Rechnererzeugnisse umfassen, die in der Lage sind, Programmcode auszuführen, beispielsweise die hierin definierten Steuerprogramme, die darin installiert sind. Man beachte, dass „Programmcode“, wie hierin verwendet, jede Sammlung von Anweisungen in beliebiger Sprache, beliebigem Code oder beliebiger Schreibweise bedeutet, die bewirken, dass eine Rechenvorrichtung mit Informationsverarbeitungsfähigkeit eine bestimmte Aktion entweder direkt oder nach irgendeiner Kombination der folgenden durchführt: (a) Umwandlung in eine andere Sprache, einen anderen Code oder eine andere Schreibweise; (b) Reproduktion in einer anderen materiellen Form; und/oder (c) Dekompression. Außerdem kann Computercode Objektcode, Quellcode und/oder ausführbaren Code beinhalten und kann einen Teil eines Computerprogrammprodukts bilden, wenn er auf mindestens einem computerlesbaren Medium liegt. Es sei klargestellt, dass der Begriff „computerlesbares Medium“ eine oder mehrere Arten von materiellem Ausdrucksmedium, sei es bekannt oder noch zu entwickeln, bedeutet, von dem aus eine Kopie des Programmcodes von einer Rechenvorrichtung erkannt, reproduziert oder auf andere Weise mitgeteilt werden kann. Wenn der Computer den Computerprogrammcode ausführt, wird er zu einer Vorrichtung zur Umsetzung der Erfindung in die Praxis, und auf einem nicht zweckgebundenen Mikroprozessor werden spezifische logische Schaltungen erzeugt, indem der Mikroprozessor mit Computercodesegmenten konfiguriert wird. Eine technische Wirkung der ausführbaren Anweisungen ist die Implementierung eines Kraftwerksteuerverfahrens und/oder -systems und/oder -Computerprogrammprodukts, das Modelle verwendet, um Betriebskennwerte von Kraftwerken zu verbessern oder zweckdienlicher zu machen oder zu optimieren, um den betriebswirtschaftlichen Ertrag eines Kraftwerks angesichts erwarteter Umgebungs- und/oder Marktbedingungen, Leistungsparameter und/oder Lebenszykluskosten, die damit im Zusammenhang stehen, effizienter zu nutzen. Zusätzlich zur Verwendung von aktuellen Informationen können zurückliegende und/oder vorhergesagte Informationen verwendet werden, und eine Feedback-Schleife kann eingerichtet werden, um das Werk während schwankender Bedingungen effizienter zu betreiben. Der Computercode des Steuerprogramms kann in Computeranweisungen geschrieben werden, die von der Werkssteuereinrichtung 22 ausführbar sind. Insofern kann das vom Computersystem 80 ausgeführte Steuerprogramm als beliebige Kombination aus Systemsoftware und/oder Anwendungssoftware verwirklicht werden. Ferner kann das Steuerprogramm unter Verwendung eines Satzes von Modellen implementiert werden. In diesem Fall kann ein Modul das Computersystem 80 in die Lage versetzen, einen Satz von Aufgaben durchzuführen, der vom Steuerprogramm verwendet wird, und kann separat, getrennt von anderen Abschnitten eines Steuerprogramms entwickelt und/oder implementiert werden. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Komponente“ jegliche Konfiguration von Hardware, mit oder ohne Software, die unter Verwendung irgendeiner Lösung die Funktionen implementiert, die im Zusammenhang damit beschrieben wird, während der Begriff „Modul“ Programmcode bedeutet, der eine Computersystem in die Lage versetzt, die in Verbindung damit beschriebenen Aktionen unter Verwendung irgendeiner Lösung zu implementieren. Wenn es im Speicher 84 des Computersystems 80 liegt, das den Prozessor 82 aufweist, ist ein Modul ein wesentlicher Abschnitt einer Komponente, die die Aktionen implementiert. Unabhängig davon ist zu beachten, dass zwei oder mehr Komponenten, Module und/oder Systeme ihre jeweilige Hardware und/oder Software zum Teil oder vollständig gemeinsam nutzen können. Ferner sei klargestellt, dass ein Teil der Funktionen, die hierin erörtert werden, nicht implementiert werden müssen oder dass zusätzliche Funktionen als Teil des Computersystems 80 enthalten sein können. Wenn das Computersystem 80 mehrere Rechenvorrichtungen umfasst, kann es sein, dass in jeder Rechenvorrichtung nur ein Teil des Steuerprogramms (z.B. ein oder mehrere Module) liegt. Unabhängig davon können die Rechenvorrichtungen, wenn das Computersystem 80 mehrere Rechenvorrichtungen umfasst, über jede Art von Kommunikationsverbindung kommunizieren. Während der Durchführung eines hierin beschriebenen Prozesses kann das Computersystem 80 ferner mit einem oder mehreren anderen Computersysteme unter Verwendung irgendeiner Art von Kommunikationsverbindung kommunizieren. The computer system 80 may include one or more non-dedicated computing products capable of executing program code, such as the control programs defined herein, installed therein. Note that "program code," as used herein, means any collection of instructions in any language, code, or notation that causes a computing device having information processing capability to perform a particular action, either directly or in any combination of the following: (a ) Conversion to another language, code or spelling; (b) reproduction in another material form; and / or (c) decompression. Additionally, computer code may include object code, source code, and / or executable code and may form part of a computer program product when residing on at least one computer-readable medium. It should be understood that the term "computer-readable medium" means one or more types of material-expression medium, whether known or still to be developed, from which a copy of the program code may be recognized, reproduced or otherwise communicated by a computing device. When the computer executes the computer program code, it becomes an apparatus for practicing the invention, and specific logic circuits are created on a non-dedicated microprocessor by configuring the microprocessor with computer code segments. A technical effect of the executable instructions is the implementation of a power plant control method and / or system and / or computer program product that uses models to improve or make more useful or optimize operating characteristics of power plants in order to maximize the economic yield of a power plant in the face of expected environmental conditions. and / or market conditions, performance parameters and / or lifecycle costs associated with making more efficient use. In addition to using up-to-date information, past and / or predicted information may be used, and a feedback loop may be established to more efficiently operate the plant during fluctuating conditions. The computer code of the control program may be written in computer instructions issued by the factory controller 22 are executable. In that sense, that of the computer system 80 executed control program can be realized as any combination of system software and / or application software. Further, the control program may be implemented using a set of models. In this case, a module can be the computer system 80 enable a set of tasks to be used by the control program and may be separately developed and / or implemented separately from other portions of a control program. As used herein, the term "component" means any configuration of hardware, with or without software, implementing the functions described in connection therewith using any solution, while the term "module" means program code incorporating a computer system into the computer Being able to implement the actions described thereon using any solution. If it is in memory 84 of the computer system 80 that is the processor 82 A module is an essential part of a component that implements the actions. It should be understood, however, that two or more components, modules, and / or systems may share some or all of their hardware and / or software. Further, it should be understood that some of the functions discussed herein do not need to be implemented or that additional functions are part of the computer system 80 may be included. If the computer system 80 comprises several computing devices, it may be that in each computing device only a part of the control program (eg one or more modules) is located. Regardless, the computing devices, if the computer system 80 includes multiple computing devices communicating over each type of communication link. While performing a process described herein, the computer system may 80 and communicate with one or more other computer systems using any type of communication link.

Wie hierin erörtert wird, ermöglicht das Steuerprogramm dem Computersystem 80 die Implementierung eines Kraftwerkssteuerprodukts und/oder -verfahrens. Das Computersystem 80 kann Kraftwerkssteuerdaten unter Verwendung irgendeiner Lösung abrufen. Zum Beispiel kann das Computersystem 80 Kraftwerkssteuerdaten erzeugen und/oder zu deren Erzeugung verwendet werden, Kraftwerkssteuerdaten aus einem oder mehreren Datenspeichern, Archiven oder Quellen abrufen, Kraftwerkssteuerdaten von einem anderen System oder einer anderen Vorrichtung innerhalb oder außerhalb eines Kraftwerks, einer Komponentensteuereinrichtung und/oder dergleichen empfangen. In einer anderen Ausführungsform gibt die Erfindung ein Verfahren an zum Bereitstellen einer Kopie eines Programmcodes, beispielsweise für ein Kraftwerkssteuerprogramm, der einen hierin beschriebenen Prozess zum Teil oder vollständig implementieren kann. Man beachte, dass Aspekte der Erfindung als Teil eines Unternehmensverfahrens, das einen hierin beschriebenen Prozess auf Subskriptions-, Werbungs- und/oder Gebührenbasis durchführt, implementiert werden können. Ein Dienstanbieter könnte anbieten, ein Kraftwerkssteuerprogramm und/oder -verfahren wie hierin beschrieben zu implementieren. In diesem Fall kann der Dienstanbieter ein Computersystem verwalten (z.B. erzeugen, pflegen, unterstützen), beispielsweise das Computersystem 80, das einen hierin beschriebenen Prozess für einen oder mehrere Kunden durchführt. As discussed herein, the control program enables the computer system 80 the implementation of a power plant control product and / or process. The computer system 80 can retrieve power plant control data using any solution. For example, the computer system 80 Generating and / or generating power plant control data, retrieving power plant control data from one or more data stores, archives or sources, receiving power plant control data from another system or device within or outside a power plant, a component controller, and / or the like. In another embodiment, the invention provides a method of providing a copy of program code, such as a power plant control program, that may partially or fully implement a process described herein. Note that aspects of the invention may be implemented as part of a business process that performs a subscription, advertising, and / or fee-based process described herein. A service provider might offer to implement a power plant control program and / or method as described herein. In this case, the service provider may manage (eg, create, maintain, support) a computer system, such as the computer system 80 that performs a process described herein for one or more customers.

Computermodelle von Kraftwerken können konstruiert und dann verwendet werden, um den Kraftwerksbetrieb zu steuern und zu optimieren. Solche Werksmodelle können über einen ständigen Vergleich zwischen tatsächlichen (d.h. gemessenen) Betriebsparametern mit den gleichen Parametern, die vom Werksmodell prognostiziert werden, dynamisch und iterativ aktualisiert werden. Bei der Erstellung und Pflege solcher Modelle können Anweisungen geschrieben oder auf anderem Wege bereitgestellt werden, die den Prozessor 82 des Computersystems 80 anweisen, als Antwort auf eine Anwendereingabe eine Bibliothek aus Stromversorgungssystem-Generatoreinheiten und -komponenten (eine „Komponentenbibliothek“) zu generieren. In manchen Konfigurationen beinhaltet eine Anwendereingabe und die generierte Bibliothek Eigenschaften der Komponente mit der Bibliothek ebenso wie Regeln, um Skripts gemäß Betriebs- und Merkmalswerte zu generieren. Diese Merkmalswerte können aus Daten kompiliert werden, die lokal im Speicher 84 gespeichert sind, und/oder aus einem zentralen Datenarchiv geholt werden, das an einem entfernten Ort liegt. Die Komponentenbibliothek kann immaterielle Komponenten, beispielsweise betriebswirtschaftliche oder gesetzliche Komponenten beinhalten. Beispiele für betriebswirtschaftliche Komponenten sind Brennstoffkäufe und -verkäufe, und Beispiele für gesetzliche Komponenten sind Emissionsgrenzwerte und -rechte. Diese immateriellen Komponenten können mit mathematischen Regeln modelliert werden, genau wie Komponenten, die materielle Ausrüstung darstellen, mit mathematischen Regeln modelliert werden können. Die Anweisungen können so konfiguriert sein, dass sie eine Konfiguration von Komponenten eines Energieversorgungssystems aus der Bibliothek zusammensetzen, die von einem Betreiber konfiguriert werden kann. Eine Bibliothek der Komponenten eines Energieversorgungssystems kann so bereitgestellt werden, dass ein Anwender daraus Komponenten auswählen kann, um ein tatsächliches Kraftwerk zu replizieren oder ein hypothetisches zu erschaffen. Man beachte, dass jede Komponente mehrere Eigenschaften haben kann, die vom Anwender verwendet werden können, um bestimmte Werte einzugeben, die Betriebsbedingungen eines modellierten tatsächlichen oder hypothetischen Kraftwerks entsprechen. Skripts können für die zusammengesetzten Komponenten des Energieversorgungssystems und ihre Konfiguration generiert werden. Die generierten Skripts können mathematische Beziehungen innerhalb der und/oder zwischen den Komponenten des Energieversorgungssystems beinhalten, einschließlich betriebswirtschaftlicher und/oder gesetzlicher Komponenten, fass diese für die Konfiguration der Komponenten des Energieversorgungssystems verwendet werden. Das Computersystem 80 kann dann mathematische Beziehungen lösen und Ergebnisse der Lösung auf der Anzeige 81 anzeigen. In Konfigurationen, bei denen Signale vom Computer 80 gesendet werden können, können die Signale verwendet werden, um ein Energiesystem gemäß den Ergebnissen der Lösung zu steuern. Andernfalls können Ergebnisse anzeigt oder gedruckt werden und verwendet werden, um Parameter der materiellen Ausrüstung einzustellen und/oder zu bestimmen und/oder um bestimmte immaterielle Parameter zu verwenden, beispielsweise Brennstoffkäufe und/oder -verkäufe, so dass ein bevorzugter oder optimierter Betriebsmodus erreicht wird. Die Bibliothek der Werkskomponenten kann ein zentrales Datenarchiv beinhalten, das eine fortlaufende Ansammlung von Daten in Bezug darauf darstellt, wie die einzelnen Werkskomponenten unter verschiedenen Parametern und Bedingungen arbeiten. Das zentrale Datenarchiv kann verwendet werden, um „Plug-Daten“ bereitzustellen, beispielsweise wenn bestimmt wird, dass Sensordaten unzuverlässig sind.Power plant computer models can be constructed and then used to control and optimize power plant operation. Such plant models can be dynamically and iteratively updated by constantly comparing actual (ie measured) operating parameters with the same parameters as predicted by the factory model. When creating and maintaining such models, instructions may be written or otherwise provided that contain the processor 82 of the computer system 80 to generate a library of power system generator units and components (a "component library") in response to a user input. In some configurations, a user input and the generated library include properties of the component with the library as well as rules to generate scripts according to operational and feature values. These feature values can be compiled from data stored locally in memory 84 are stored, and / or are retrieved from a central data archive, which is located at a remote location. The component library can include intangible components, such as business or legal components. Examples of business components are fuel purchases and sales, and examples of legal components are emission limits and rights. These immaterial components can be modeled using mathematical rules just as components that represent material equipment can be modeled using mathematical rules. The instructions may be configured to assemble a configuration of components of a power supply system from the library that may be configured by an operator. A library of the components of a power system may be provided so that a user may select components therefrom to replicate an actual power plant or to create a hypothetical one. Note that each component can have several properties that are user-specific can be used to input certain values that correspond to operating conditions of a modeled actual or hypothetical power plant. Scripts can be generated for the composite components of the power system and their configuration. The generated scripts may include mathematical relationships within and / or between the components of the power system, including business and / or legal components, that may be used to configure the components of the power system. The computer system 80 can then solve mathematical relationships and results of the solution on the display 81 Show. In configurations where signals from the computer 80 can be sent, the signals can be used to control an energy system according to the results of the solution. Otherwise, results may be displayed or printed and used to set and / or determine parameters of the physical equipment and / or to use certain intangible parameters, such as fuel purchases and / or sales, to achieve a preferred or optimized operating mode. The library of factory components may include a centralized data archive that represents a continuous collection of data related to how the individual components work under different parameters and conditions. The central data repository can be used to provide "plug data", for example, when it is determined that sensor data is unreliable.

Es wird nun unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 eine ausführlichere Erörterung des Belastungsoptimierungsprozesses bereitgestellt, einschließlich von Möglichkeiten, wie die oben erörterten Steuersysteme verwendet werden können, um solche Dispatch-Verfahren zu optimieren, sowohl aus der Perspektive einer zentralen Instanz, die für ein Stromversorgungssystem zuständig ist, als auch einzelner Kraftwerke, die Teil eines solchen Systems sind, je nachdem, wie der Fall gelagert ist. Man beachte, dass aus der Perspektive einer zentralen Dispatcher-Instanz das Ziel des Belastungsoptimierungsprozesses darin besteht, dynamisch auf sich ändernde Variablen zu reagieren, einschließlich sich ändernder Lastanforderungen oder Umgebungsbedingungen, und dabei die Erzeugungskosten innerhalb des Systems zu minimieren. Man beachte, dass für die beteiligten Kraftwerke das Ziel im Allgemeinen darin besteht, verfügbare Kapazität zu nutzen und gleichzeitig die Erzeugungskosten zu minimieren, um den betriebswirtschaftlichen Nutzen zu maximieren. Angesichts der Komplexität von Stromversorgungssystemen beinhaltet der Prozess der Belastungsoptimierung typischerweise die häufige Anpassung der Lasten der beteiligten Kraftwerke durch den Dispatcher. Wenn der Prozess erfolgreich ist, führt er dazu, dass verfügbare Kraftwerke unter Volllast betrieben werden, wo ihre Zuwachskosten ungefähr gleich sind – was dazu führt, dass die Erzeugungskosten minimiert werden –, während gleichzeitig Systembeschränkungen beachtet werden, beispielsweise maximal und minimal zulässige Lasten, Systemstabilität usw. Man beachte, dass exakte Zuwachskostendaten notwendig sind, damit die Belastungsoptimierung optimal funktionieren kann. Solche Zuwachskostendaten haben primäre Komponenten, die Brennstoffkosten und den zusätzlichen Brennstoffverbrauch beinhalten. Die Daten über den zusätzlichen Brennstoffverbrauch werden üblicherweise als Kurve von zusätzlichem Wärmeaufwand gegen Leistungsausgabe angegeben. Genauer ist der zusätzliche Wärmeaufwand, IHR (incremental heat rate) einer Wärmekrafterzeugungseinheit definiert als die Steilheit der Wärmeaufwandskurve, wobei der Wärmeaufwand der Einheit das Verhältnis von Wärmeeintrag zur Stromabgabe bei jeder Last darstellt. Fehler in diesen Daten führen dazu, dass Einheiten Lasten auferlegt werden, die die gesamten Erzeugungskosten nicht minimieren. It will now be with reference to the 7 to 9 provide a more detailed discussion of the load optimization process, including ways in which the control systems discussed above may be used to optimize such dispatching procedures, both from the perspective of a central entity responsible for a power system and individual power plants that are part of such a system, depending on how the case is stored. Note that from the perspective of a central dispatcher instance, the goal of the load optimization process is to dynamically respond to changing variables, including changing load requirements or environmental conditions, while minimizing production costs within the system. Note that for the participating power plants, the overall goal is to use available capacity while minimizing generation costs to maximize business value. Given the complexity of power systems, the process of load optimization typically involves the dispatcher frequently adjusting the loads of the power plants involved. If the process is successful, it will result in available power plants being run at full load, where their incremental cost is about the same - resulting in minimized generation costs - while respecting system constraints such as maximum and minimum allowable loads, system stability and so on. Note that accurate incremental cost data is necessary for optimizing load optimization. Such incremental data has primary components that include fuel costs and additional fuel consumption. The additional fuel consumption data is usually reported as a graph of additional heat expenditure versus power output. Specifically, the incremental heat rate, IHR (incremental heat rate), of a thermal energy generating unit is defined as the slope of the heat input curve, the heat input of the unit being the ratio of heat input to current output at each load. Errors in these data cause units to be burdened with loads that do not minimize the total cost of production.

Mehrere Dinge können Fehler in die Kurven für den zusätzlichen Wärmeaufwand einschleusen. Diese können in zwei Gruppen eingeteilt werden. Eine erste Kategorie beinhaltet Dinge, die Fehler produzieren, die dann existieren, wenn die Daten an den Dispatcher übergeben werden. Wenn die Daten beispielsweise durch Tests erhoben werden, werden Fehler aufgrund von ungenauen Instrumenten in allen Berechnungen enthalten sein, die damit durchgeführt werden. Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, beinhalten bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung Möglichkeiten zur Bestätigung der Genauigkeit von Sensoren während der Datenerhebung und das rechtzeitige Feststellen von Fällen, wo erhobene Daten aufgrund von Fehlfunktionen in Sensoren unzuverlässig sein können. Eine zweite Fehlerkategorie beinhaltet Dinge, die bewirken, dass Daten im Lauf der Zeit weniger genau werden. Wenn sich beispielsweise das Leistungsverhalten einer Generatoreinheit aufgrund einer Materialverschlechterung oder einer Reparatur oder aufgrund von Änderungen der Umgebungsbedingungen ändert, sind die für den Dispatch verwendeten Daten für den zusätzlichen Wärmeaufwand falsch, bis diese Daten aktualisiert werden. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Erkennung solcher Parameter von Wärmekrafterzeugungseinheiten, die sich erheblich auf Berechnungen des zusätzlichen Wärmeaufwands auswirken. Die Kenntnis solcher Parameter und ihre relative Bedeutung kann dann verwendet werden, um zu bestimmen, wie oft Dispatch-Daten aktualisiert werden sollten, um das wahre Leistungsverhalten des Werks widerzuspiegeln.Several things can introduce errors into the curves for extra heat. These can be divided into two groups. A first category includes things that produce errors that exist when the data is passed to the dispatcher. For example, if the data is collected through testing, errors due to inaccurate instruments will be included in all calculations performed on them. As will be discussed in more detail below, certain aspects of the present invention include ways to validate the accuracy of sensors during data collection and timely detection of instances where collected data may be unreliable due to sensor malfunctions. A second category of errors includes things that cause data to become less accurate over time. For example, if the performance of a generator unit changes due to material degradation or repair or changes in environmental conditions, the additional heat usage data used for the dispatch is incorrect until that data is updated. One aspect of the present invention is the detection of such parameters of thermal energy generating units that significantly affect calculations of the additional heat input. The knowledge of such parameters and their relative importance can then be used to determine how often Dispatch data should be updated to reflect the true performance of the work.

Fehler in den Daten für den zusätzlichen Wärmeaufwand führen zu Situationen, wo Kraftwerke nicht korrekt eingelastet werden, was typischerweise zu erhöhten Erzeugungskosten für das Stromversorgungssystem führt. Zum Beispiel wird eine Situation geschaffen, wie in 7 dargestellt, wo der wahre zusätzliche Wärmeaufwand anders ist als der zusätzliche Wärmeaufwand, der im Dispatch-Prozess verwendet wird. Beim Einlasten der Einheit verwendet die Dispatch-Instanz die Daten über den zusätzlichen Wärmeaufwand, die einen Fehler „E“ enthalten, wie angegeben. (Man beachte, dass in 7 angenommen wird, dass der zusätzliche Wärmeaufwand eines Stromversorgungssystems nicht von der Last beeinflusst wird, die der jeweiligen Einheit auferlegt wird, was im Wesentlichen zutreffend sein kann, wenn das Stromversorgungssystem eines ist, das im Vergleich zu der jeweiligen Generatoreinheit groß ist. Wie dargestellt, wird die Generatoreinheit bei L1 eingelastet, was die Last ist, wo der zusätzliche Wärmeaufwand der Einheit und der des Systems auf Basis der verfügbaren Informationen gleich sind. Würden die korrekten Informationen über den zusätzlichen Wärmeaufwand verwendet, würde die Einheit bei L2 eingelastet, der Last, wo der wahre zusätzliche Wärmeaufwand des Werks dem zusätzlichen Wärmeaufwand des Stromversorgungssystems gleich ist. Man beachte, dass der Fehler zu einer Unterauslastung des Kraftwerks führt. In Fällen, wo die Alternative zutrifft, d.h. wo die Positionierung der nicht korrekten Kurve für den zusätzlichen Wärmeaufwand in Bezug auf den wahren zusätzlichen Wärmeaufwand umgekehrt ist, führt der Fehler dazu, dass der Einheit eine zu hohe Last auferlegt wird, wodurch es notwendig sein kann, sie auf ineffiziente Weise zu betreiben, um die ihr auferlegte Lastverpflichtung zu erfüllen. Man beachte, dass aus der Perspektive der zentralen Dispatch-Instanz des Kraftwerks die Reduzierung von Fehlern in Daten, die im Dispatch-Prozess verwendet werden, die Brennstoffkosten des gesamten Systems reduziert, den Wirkungsgrad des Systems steigert und/oder das Risiko dafür, dass Lastanforderung nicht erfüllt werden können, senkt. Für die Betreiber von Kraftwerken innerhalb des Systems sollte die Reduzierung solcher Fehler die Vollauslastung des Werks fördern und den betriebswirtschaftlichen Nutzen steigern. Errors in the extra heat input data lead to situations where power plants are not loaded correctly, which typically results in increased power system generation costs. For example, a situation is created as in 7 where the true additional heat input is different than the extra heat used in the dispatch process. When loading the device, the Dispatch instance uses the extra heat data that contains an "E" error as indicated. (Note that in 7 It is believed that the additional heat input of a power system is not affected by the load imposed on the particular unit, which may be substantially true if the power system is one that is large compared to the respective generator unit. As shown, the generator unit is loaded at L 1 , which is the load where the additional heat input of the unit and that of the system are equal based on the information available. If the correct information on the additional heat input were used, the unit would be loaded at L 2 , the load where the true additional heat input of the plant is equal to the additional heat input of the power system. Note that the fault leads to underutilization of the power plant. In cases where the alternative is true, ie where the positioning of the incorrect curve for the additional heat input is reversed relative to the true additional heat input, the error will result in over-loading the unit, which may make it necessary to operate them inefficiently to meet the load obligation imposed on them. Note that from the perspective of the central dispatch instance of the power plant, reducing errors in data used in the dispatch process reduces the fuel cost of the entire system, increases the efficiency of the system, and / or the risk of load demand can not be met, lowers. For the operators of power plants within the system, the reduction of such errors should promote the full utilization of the plant and increase the business benefits.

Die 8 und 9 zeigen eine schematische Darstellung einer Werkssteuereinrichtung 22 bzw. ein Ablaufschema 169 eines Steuerverfahrens gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. In diesen Beispielen werden Verfahren angegeben, die eine betriebswirtschaftliche Optimierung innerhalb eines Stromversorgungssystems darstellen, für die eine Belastungsoptimierung verwendet wird, um Lasten auf mögliche Lieferanten zu verteilen. Der grundlegende Prozess für die Belastungsoptimierung ist einer, der auf verschiedene Weise und zwischen zwei beliebigen Ebenen, die innerhalb der Schichtenhierarchie, die vielen Stromversorgungssystemen gemeinsam ist, angewendet werden kann. In einem Fall kann der Belastungsoptimierungsprozess beispielsweise als Teil eines Wettbewerbsprozesses verwendet werden, durch ein eine zentrale Regierungsbehörde oder ein Industrieverband mehreren konkurrierenden Unternehmen Lastportionen zuteilt. Alternativ dazu kann das gleiche Prinzip der Belastungsoptimierung verwendet werden, um eine Last auf Kraftwerke desselben Eigners aufzuteilen, um die Erzeugungskosten für den Eigner des Kraftwerks zu minimieren. Es kann auch auf Werksebene als Möglichkeit angewendet werden, wie ein Betreiber oder eine Werkssteuereinrichtung seine Lastanforderungen auf die verschiedenen verfügbaren lokalen Generatoreinheiten aufteilt. Man beachte, dass, solange nichts anderes angegeben ist, die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung allgemein auf jede dieser möglichen Manifestationen des Belastungsoptimierungsprozesses anwendbar sind. The 8th and 9 show a schematic representation of a factory control device 22 or a flowchart 169 a control method according to aspects of the present invention. In these examples, procedures are presented that represent business optimization within a power system that uses load optimization to distribute loads among potential suppliers. The basic process for stress optimization is one that can be applied in different ways and between any two levels that are common within the layer hierarchy that is common to many power systems. For example, in one case, the load optimization process may be used as part of a competitive process by which a central government agency or industry association allocates load portions to several competing companies. Alternatively, the same load optimization principle can be used to split a load on power plants owned by the same owner to minimize generation costs for the owner of the power plant. It can also be applied at the plant level as a way for an operator or plant control facility to split its load requirements among the various available local generator units. Note that unless otherwise stated, the systems and methods of the present invention are generally applicable to any of these possible manifestations of the stress optimization process.

Generell strebt der Belastungsoptimierungsprozess danach, Erzeugungskosten innerhalb eines Stromversorgungssystems über die Schaffung eines Dispatch-Plans, in dem die Zuwachskosten für jedes beteiligte Kraftwerk oder jede beteiligte Generatoreinheit ungefähr gleich sind, zu minimieren. Man beachte, dass mehrere Begriffe häufig verwendet werden, um den Belastungsoptimierungsprozess zu beschreiben, die wie folgt definiert sind. Ein „Prognosehorizont“ ist ein vordefinierter Zeitraum, über den eine Optimierung durchgeführt werden soll. Zum Beispiel kann ein typischer Prognosehorizont von ein paar Stunden bis ein paar Tagen reichen. Ein „Intervall“ innerhalb des Prognosehorizonts ist eine vordefinierte Zeitauflösung für die Optimierung, d.h. der oben genannte „Optimierungszyklus“, der beschreibt, wie oft eine Optimierung während des Prognosehorizonts durchgeführt wird. Zum Beispiel kann ein typisches Zeitintervall für einen Optimierungszyklus einige Sekunden bis einige Minuten sein. Schließlich ist eine „Prognoselänge“ die Anzahl der Zeitintervalle, für die die Optimierung durchgeführt werden soll, und kann durch Teilen des Prognosehorizonts durch das Zeitintervall erhalten werden. Somit beträgt für einen 12-Stunden-Prognosehorizont und ein 5-Minuten-Zeitintervall eine Prognoselänge 144 Zeitintervalle. In general, the load optimization process seeks to minimize generation costs within a power system by creating a dispatch plan in which the incremental cost is about the same for each participating power plant or generator unit. Note that several terms are often used to describe the stress optimization process defined as follows. A "forecast horizon" is a predefined period of time over which an optimization is to be carried out. For example, a typical forecast horizon can range from a few hours to a few days. An "interval" within the forecast horizon is a predefined time resolution for the optimization, ie the above-mentioned "optimization cycle", which describes how often an optimization is performed during the forecast horizon. For example, a typical time interval for an optimization cycle may be a few seconds to a few minutes. Finally, a "forecast length" is the number of time intervals for which the optimization is to be performed, and can be obtained by dividing the forecast horizon by the time interval. Thus, a forecast length is for a 12-hour forecast horizon and a 5-minute time interval 144 Time intervals.

Aspekte der vorliegenden Erfindung geben Verfahren zum Steuern und/oder Steuereinrichtungen für Kraftwerke an, ebenso wie Verfahren und Systeme zur Optimierung des Leistungsverhaltens, der Kosteneffizienz und des Wirkungsgrads. Zum Beispiel können gemäß der vorliegenden Erfindung niedrigste variable Betriebskosten für eine Wärmekrafterzeugungseinheit oder ein Kraftwerk gefunden werden, das variable Leistungskennwerte und Kostenparameter (d.h. Brennstoffkosten, Umgebungsbedingungen, Marktbedingungen usw.) und Lebenszykluskosten (d.h. einen variablen Betrieb und seine Auswirkung auf Instandhaltungspläne, Bauteilaustausch usw.) aufrechnet. Durch Variieren eines oder mehrerer Parameter einer Wärmekrafterzeugungseinheit, die solche Faktoren berücksichtigt, kann im Verlauf ihrer Nutzungsdauer ein größerer betriebswirtschaftlicher Nutzen aus ihr gezogen werden. Zum Beispiel können in Kraftwerken, die eine Gasturbine beinhalten, Brenntemperaturen auf Basis eines Betriebsprofils, von Umgebungsbedingungen, Marktbedingungen, Vorhersagen, Kraftwerksleistungsverhalten und/oder anderen Faktoren variiert werden, um ein gewünschtes Lastniveau auf kostengünstigere Weise zu erreichen. Infolgedessen kann die Entsorgung von Teilen mit einer Restnutzungsdauer auf Stundenbasis in startbegrenzten Einheiten reduziert werden. Ferner erlaubt ein Kraftwerkssteuersystem, das eine Rückkopplungsschleifen aufweist, die im Wesentlichen mit Echtzeitdaten von Sensoren aktualisiert wird, die regelmäßig getestet und deren ordnungsgemäßer Betrieb bestätigt wird, eine weitere Werksoptimierung. Das heißt, gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können durch Einführen einer Echtzeit-Rückkopplungsschleife zwischen dem Kraftwerkssteuersystem und einer zuständigen Dispatch-Instanz eine Ziellast und eine Einsatzplanung von Einheiten auf hochgenaue Tauschkurven gegründet werden, die auf Basis von Echtzeit-Turbinenleistungsparametern konstruiert werden.Aspects of the present invention provide methods of controlling and / or controlling power plants, as well as methods and systems for optimizing performance, cost-effectiveness, and efficiency. For example, according to the present invention, lowest variable operating costs can be found for a heat generating unit or power plant having variable performance characteristics and cost parameters (ie, fuel costs, environmental conditions, market conditions, etc.) and life cycle costs (ie variable operation and cost) its impact on maintenance plans, component replacement, etc.). By varying one or more parameters of a thermal energy production unit that takes into account such factors, a greater business benefit may be derived over its useful life. For example, in power plants incorporating a gas turbine, firing temperatures may be varied based on operating profile, environmental conditions, market conditions, predictions, power plant performance, and / or other factors to achieve a desired load level in a more cost effective manner. As a result, the disposal of parts having a remaining hourly service life can be reduced to start-limited units. Further, a power plant control system having feedback loops that is substantially updated with real-time data from sensors that are periodically tested and confirmed to be in proper operation allows further factory optimization. That is, in accordance with certain embodiments of the present invention, by introducing a real time feedback loop between the power plant control system and a competent dispatch instance, a target load and resource scheduling of units may be established on highly accurate swap curves that are constructed based on real time turbine performance parameters.

8 zeigt das schematische Design eines Beispiels für die Werkssteuereinrichtung 22 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung; Man beachte, dass die Werkssteuereinrichtung 22 besonders gut geeignet sein kann für die Implementierung des Verfahrens 169 von 9. Deswegen werden die 8 und 9 gemeinsam erörtert, es sei jedoch klargestellt, dass jede Aspekte beinhalten kann, die für allgemeinere Zwecke eingesetzt werden können. Das in 8 dargestellte Stromversorgungssystem 10 beinhaltet „ein Kraftwerk 12a), dem die Werkssteuereinrichtung 22 gewidmet ist, ebenso wie „andere Kraftwerke 12b“, die Kraftwerke innerhalb des Stromversorgungssystems darstellen, die mit dem Kraftwerk 12a konkurrieren. Wie dargestellt, beinhaltet das Stromversorgungssystem 10 auch eine zuständige Dispatch-Instanz 24, die über eine gewidmete Systemsteuereinrichtung 25 den Dispatch-Prozess zwischen allen beteiligten Kraftwerken 12a, 12b innerhalb des Systems verwaltet. 8th shows the schematic design of an example of the factory control device 22 in accordance with aspects of the present invention; Note that the factory control device 22 may be particularly well suited for the implementation of the method 169 from 9 , That is why the 8th and 9 However, it should be made clear that any aspect can be used for more general purposes. This in 8th illustrated power supply system 10 includes "a power plant 12a ), the factory control device 22 is dedicated, as well as "other power plants 12b "That represent power plants within the power system, with the power plant 12a compete. As shown, the power supply system includes 10 also a responsible dispatch instance 24 that have a dedicated system controller 25 the dispatch process between all participating power plants 12a . 12b managed within the system.

Das Kraftwerk 12a kann zahlreiche Sensoren 46 und Stellantriebe 47 beinhalten, durch die die Werkssteuereinrichtung 22 Betriebsbedingungen überwacht und den Betrieb des Werks steuert. Die Werkssteuereinrichtung 22 kann mit zahlreichen Datenressourcen 26 kommunizieren, die sich an einem anderen Ort als sie selbst befinden können und die über ein Kommunikationsnetz zugänglich sind und/oder die lokal enthalten sind und über ein lokales Netz zugänglich sind. Wie dargestellt, beinhaltet die schematische Darstellung der Werkssteuereinrichtung 22 mehrere Teilsysteme, die durch die mehreren Felder voneinander abgegrenzt sind. Diese Teilsysteme oder „Felder“ wurden hauptsächlich aufgrund ihrer Funktion geteilt, um die Beschreibung zu erleichtern. Man beachte jedoch, dass voneinander getrennte Felder einzelne Chips oder Prozessoren oder andere einzelne Hardware-Elemente darstellen können, aber nicht müssen, und dass sie voneinander getrennte Abschnitte eines Computerprogrammcodes, der innerhalb der Werkssteuereinrichtung ausgeführt wird, darstellen können aber nicht müssen, solange nichts anderes angegeben ist. Ebenso ist zwar das Verfahren 169 in zwei Hauptabschnitte oder felder unterteilt, aber dies dient nur der Bequemlichkeit und zur Vereinfachung der Beschreibung. Man beachte, dass jedes der voneinander getrennten Felder, die in 8 dargestellt sind, zu einem oder mehreren Abschnitten in der Werkssteuereinrichtung 22 kombiniert werden kann, ebenso wie irgendwelche oder alle von den separaten Blöcken oder Schritten, die in 9 dargestellt sind.The power plant 12a can have numerous sensors 46 and actuators 47 involve, through which the factory control device 22 Operating conditions monitored and controls the operation of the plant. The factory control device 22 can with numerous data resources 26 communicate, which may be located in a location other than themselves and which are accessible via a communications network and / or which are locally contained and accessible via a local area network. As shown, the schematic representation of the factory controller includes 22 several subsystems that are separated by the multiple fields. These subsystems or "fields" have been shared mainly for their function to facilitate the description. Note, however, that discrete fields may or may not represent individual chips or processors or other discrete hardware elements, and may not, but need not, separate sections of computer program code executing within the factory controller unless otherwise specified is specified. The same is true of the procedure 169 divided into two main sections or fields, but this is for convenience and to simplify the description. Note that each of the separate fields, the in 8th are shown to one or more sections in the factory control device 22 can be combined, as well as any or all of the separate blocks or steps in 9 are shown.

Das Verfahren 169 von 9 kann beispielsweise mit einem Steuerabschnitt 170 beginnen, der gegenwärtige Informationen und Daten zur Verwendung empfangen oder erheben kann (in Schritt 171), die Marktdaten, Betriebsdaten und/oder Umgebungsdaten beinhalten können. Innerhalb der Werkssteuereinrichtung 22 kann ein entsprechendes Steuermodul 110 angeordnet sein, um diese Art von Daten aus Datenressourcen 26 oder irgendeiner anderen geeigneten Quelle abzufragen/zu empfangen. Das Steuermodul 110 kann auch so konfiguriert sein, dass es eine Ziellast 128 von der zuständigen Dispatch-Instanz 24 empfängt (allerdings kann es sein, dass eine solche Ziellast beim Anlaufen nicht verfügbar ist und eine vordefinierte Anfangs-Ziellast verwendet wird). Umgebungsdaten können von entfernten oder lokalen Datenarchiven und/oder Vorhersagediensten empfangen werden und können als Komponente der Datenressourcen 26 enthalten sein. Umgebungsdaten können auch über Umgebungssensoren erfasst werden, die um das Kraftwerk 12a herum aufgestellt sind, oder können über eine Kommunikationsverbindung mit der zuständigen Dispatch-Instanz 24 empfangen werden. Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung beinhalten Umgebungsdaten Daten aus der Vergangenheit, gegenwärtige und/oder Vorhersagedaten, die Umgebungsbedingungen für das Kraftwerk 12a beschreiben, die beispielsweise die Temperatur, die relative Feuchtigkeit, den Druck der Luft usw. beinhalten können. Marktdaten können von fernen oder lokalen Datenarchiven und/oder Prognosediensten empfangen werden und können als Komponente der Datenressourcen 26 enthalten sein. Marktdaten können auch über eine Kommunikationsverbindung mit der zuständigen Dispatch-Instanz 24 empfangen werden. Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung beinhalten Marktdaten Daten aus der Vergangenheit, gegenwärtige und/oder Vorhersagedaten, die Marktbedingungen für das Kraftwerk 12a beschreiben, die beispielsweise Energieverkaufspreise, Brennstoffkosten, Arbeitskosten usw. beinhalten. Betriebsdaten können auch von Datenarchiven und/oder Vorhersagedaten empfangen werden und können als Komponente der Datenressourcen 26 enthalten sein. Betriebsdaten können Daten beinhalten, die von mehreren Sensoren 46 gesammelt werden, die innerhalb des Kraftwerks 12 und seiner Werkskomponenten 49 stationiert sind und die physikalische Parameter messen, die mit dem Werksbetrieb in Beziehung stehen. Betriebsdaten können Daten aus der Vergangenheit, gegenwärtige und/oder Vorhersagedaten beinhalten, ebenso wie eine Vielfalt von Prozesseingängen und -ausgängen. The procedure 169 from 9 For example, with a control section 170 which can receive or collect current information and data for use (in step 171 ), which may include market data, operational data and / or environmental data. Within the factory control facility 22 can be a corresponding control module 110 be arranged to get this kind of data from data resources 26 or any other suitable source. The control module 110 can also be configured to have a target load 128 from the responsible Dispatch instance 24 receives (however, such a target load at startup may not be available and a predefined initial target load is used). Environment data may be received from remote or local data archives and / or forecasting services and may be a component of the data resources 26 be included. Environmental data may also be collected via environmental sensors surrounding the power plant 12a are placed around, or can communicate with the Dispatch instance through a communication link 24 be received. In accordance with aspects of the present invention, environmental data includes past data, current and / or forecast data, environmental conditions for the power plant 12a which may include, for example, temperature, relative humidity, air pressure, etc. Market data may be received from remote or local data archives and / or forecasting services and may be a component of the data resources 26 be included. Market data may also be communicated via a communication link with the responsible dispatch instance 24 be received. According to Aspects of the present invention include market data data from the past, current and / or forecast data, the market conditions for the power plant 12a which include, for example, energy sales prices, fuel costs, labor costs, etc. Operating data may also be received from data archives and / or forecast data and may be used as a component of the data resources 26 be included. Operating data may include data from multiple sensors 46 be collected within the power plant 12 and its components 49 stationed and measure the physical parameters related to factory operation. Operating data may include past data, current and / or forecast data, as well as a variety of process inputs and outputs.

Wie in 9 dargestellt ist, kann ein Anfangssollwert für das Kraftwerk 12 bestimmt werden, beispielsweise mit einem Steuerungsmodell 111 in der Werkssteuereinrichtung 22 von 8. Zum Beispiel kann das Steuerungsmodell 111 so konfiguriert sein, dass es thermodynamische und/oder physikalische Einzelheiten des Kraftwerks 12 und zusätzliche Informationen, beispielsweise Umgebungsdaten oder Marktdaten oder Prozessdaten verwendet, um einen Wert eines Betriebsparameters für das Kraftwerk 12 zu bestimmen (in Schritt 172 von 9). In einem Fall kann der Wert eines Betriebsparameters beispielsweise ein Wert sein, der notwendig wäre, um eine Leistungsausgabe zu erreichen, die ausreicht, um eine Ziellast zu erfüllen. Der bestimmte Wert kann als Anfangssollwert für den jeweiligen Betriebsparameter des Kraftwerks 12 verwendet werden (ebenfalls Schritt 172 von 9). Man beachte, dass Beispiele für solche Betriebsparameter eine Brennstoffströmungsrate, eine Brenntemperatur, eine Position von Einlassleitschaufeln (falls Leitschaufeln vorhanden sind), einen Dampfdruck, eine Dampftemperatur und eine Dampfströmungsrate beinhalten können. Ein Leistungsindikator kann dann unter Verwendung eines Leistungsmodells 112 der Werkssteuereinrichtung 22 bestimmt werden (in Schritt 173 von 9). Der Leistungsindikator kann einen Betriebskennwert, beispielsweise den Wirkungsgrad des Kraftwerks 12 liefern. Das Leistungsmodell 112 kann so konfiguriert sein, dass es thermodynamische und physikalische Einzelheiten des Kraftwerks 12 ebenso wie die Sollwerte verwendet, die vom Steuerungsmodell 111 bestimmt werden, um einen Betriebskennwert des Kraftwerks 12 zu bestimmen. Das Leistungsmodell 112 kann so konfiguriert sein, dass es zusätzliche Informationen, wie Umgebungsbedingungen, Marktbedingungen, Prozessbedingungen und/oder andere relevante Informationen berücksichtigt. As in 9 can be an initial setpoint for the power plant 12 be determined, for example with a control model 111 in the factory control facility 22 from 8th , For example, the control model 111 be configured to have thermodynamic and / or physical details of the power plant 12 and use additional information, such as environmental data or market data or process data, to obtain a value of an operating parameter for the power plant 12 to determine (in step 172 from 9 ). For example, in one case, the value of an operating parameter may be a value that would be necessary to achieve a power output sufficient to meet a target load. The specific value can be used as the initial setpoint for the respective operating parameter of the power plant 12 be used (also step 172 from 9 ). Note that examples of such operating parameters may include a fuel flow rate, a firing temperature, a position of inlet guide vanes (if vanes are present), a vapor pressure, a vapor temperature, and a vapor flow rate. A performance counter can then be modeled using a performance model 112 the factory control device 22 be determined (in step 173 from 9 ). The performance indicator can provide an operating characteristic, such as the efficiency of the power plant 12 deliver. The performance model 112 can be configured to have thermodynamic and physical details of the power plant 12 as well as the setpoints used by the control model 111 be determined to an operating characteristic of the power plant 12 to determine. The performance model 112 may be configured to accommodate additional information such as environmental conditions, market conditions, process conditions, and / or other relevant information.

Außerdem kann gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung eine Schätzung von Lebenszykluskosten (life cycle costs, LCC) des Kraftwerks 12 vorgenommen werden (in Schritt 174 von 9), beispielsweise mit einem LCC-Modell 113, das in der Werkssteuereinrichtung 22 von 8 enthalten ist. Das LCC-Modell 113, das ein Computerprogramm oder dergleichen sein kann, kann so konfiguriert sein, dass es physikalische und/oder Kosteninformationen über das Kraftwerk 12 ebenso wie Sollwerte aus dem Steuerungsmodell 111 nutzt, um geschätzte Lebenszykluskosten des Kraftwerks 12 zu bestimmen. Die Lebenszykluskosten können beispielsweise Gesamtkosten, Instandhaltungskosten und/ oder Betriebskosten des Kraftwerks 12 im Verlauf von dessen Lebensdauer beinhalten. Das LCC-Modell 113 kann außerdem so konfiguriert sein, dass es die Ergebnisse des Leistungsmodells 112 für eine größere Genauigkeit beinhaltet. Das LCC-Modell 113 kann daher die bestimmten Sollwerte des Steuerungsmodells 111 und die Betriebskennwerte aus dem Leistungsmodell 112 ebenso wie je nach Wunsch weitere Informationen verwenden, um die Lebensdauer des Kraftwerks 12 sowie die Kosten für den Betrieb und/oder die Instandhaltung des Kraftwerks 12 während dessen Lebensdauer zu schätzen. Wie bereits gesagt, kann die Lebensdauer eines Kraftwerks in Betriebsstunden und/oder Anzahl der Starts ausgedrückt werden, und ein bestimmtes Kraftwerk weist eine voraussichtliche Lebensdauer auf, die von einem Hersteller des Kraftwerks angegeben werden kann. Somit können vordefinierte Werte für die voraussichtliche Lebensdauer zumindest an einem Ausgangspunkt des LCC-Modells 113 und/oder eines Verbesserungsmoduls 114 verwendet werden.Additionally, in accordance with certain aspects of the present invention, an estimate of life cycle costs (LCC) of the power plant may be provided 12 be made (in step 174 from 9 ), for example with an LCC model 113 that in the factory control facility 22 from 8th is included. The LCC model 113 , which may be a computer program or the like, may be configured to provide physical and / or cost information about the power plant 12 as well as setpoints from the control model 111 uses estimated life cycle costs of the power plant 12 to determine. The life cycle costs may include, for example, total costs, maintenance costs and / or operating costs of the power plant 12 over its lifetime. The LCC model 113 In addition, it can be configured to reflect the results of the performance model 112 for greater accuracy. The LCC model 113 therefore, can determine the specific setpoints of the control model 111 and the operating characteristics from the performance model 112 as well as according to desire use further information to the life span of the power plant 12 as well as the costs of operation and / or maintenance of the power plant 12 to estimate during its lifetime. As stated earlier, the life of a power plant can be expressed in terms of hours of operation and / or number of starts, and a given power plant has an anticipated life that can be specified by a manufacturer of the power plant. Thus, predefined values for the anticipated lifetime may be at least at a starting point of the LCC model 113 and / or an enhancement module 114 be used.

Durch die Verwendung von Informationen aus anderen Ausführungsformen der Erfindung, beispielsweise Ergebnissen der Bestimmung eines Anfangssollwerts, eines Leistungsindikators und einer voraussichtlichen Lebensdauer, kann ein Optimierungsproblem für das Kraftwerk 12 gelöst werden (in Schritt 175) wie nachstehend beschrieben. Solch ein Optimierungsproblem kann mehrere Gleichungen und Variablen beinhalten, je nach der Tiefe der gewünschten Analyse, und kann eine Zielfunktion beinhalten, die in manchen Ausführungsformen eine auf LCC basierende Zielfunktion sein kann. Die Lösung kann die Bereitstellung eines verbesserten oder zweckdienlicheren Betriebsparameters für das Kraftwerk 12 beinhalten, beispielsweise durch Minimieren einer auf LCC basierenden Zielfunktion (ebenfalls Schritt 175). In Ausführungsformen kann die Lösung des Optimierungsproblems durch ein Verbesserungsmodul 114 der Werkssteuereinrichtung 22 von 8 durchgeführt werden.By using information from other embodiments of the invention, such as results of determining an initial setpoint, a performance indicator, and a prospective lifetime, may be an optimization problem for the power plant 12 be solved (in step 175 ) as described below. Such an optimization problem may involve multiple equations and variables, depending on the depth of the desired analysis, and may include an objective function, which in some embodiments may be an LCC-based objective function. The solution may be to provide an improved or more convenient operating parameter for the power plant 12 by, for example, minimizing an LCC-based objective function (also step 175 ). In embodiments, the solution to the optimization problem may be through an enhancement module 114 the factory control device 22 from 8th be performed.

Wie aus der Optimierungstheorie bekannt ist, stellt eine Zielfunktion einen Kennwert oder Parameter dar, der optimiert werden soll, und kann viele Variablen und/oder Parameter berücksichtigen, je nachdem wie das Optimierungsproblem definiert ist. In einem Optimierungsproblem kann eine Zielfunktion abhängig vom jeweiligen Problem und/oder dem Parameter, der von der Zielfunktion dargestellt wird, maximiert oder minimiert werden. Zum Beispiel würde, wie oben angegeben, eine Zielfunktion, die LCC ausdrückt, gemäß manchen Ausführungsformen minimiert werden, um mindestens einen Betriebsparameter zu produzieren, der verwendet werden kann, um das Kraftwerk 12 so zu betreiben, dass LCC so niedrig wie möglich bleibt. Ein Optimierungsproblem für das Kraftwerk 12 oder zumindest eine Zielfunktion kann solche Faktoren wie Kraftwerkskennwerte, Standortparameter, Kundenvorgaben, Ergebnisse aus dem Steuerungsmodell 111, dem Leistungsmodell 112 und/oder dem LCC-Model 113, Umgebungsbedingungen, Marktbedingungen und/oder Prozessbedingungen ebenso wie zusätzliche Informationen berücksichtigen, die geeigneten und/oder gewünscht sein kann. Solche Faktoren können in Terme einer Zielfunktion aufgenommen werden, so dass beispielsweise eine LCC-basierte Zielfunktion Instandhaltungskosten und Betriebskosten beinhaltet, die über der Zeit dargestellt werden, wobei Zeit ein Prognosehorizont ist, der auf einer geschätzten Lebensdauer von Komponenten basiert. Man beachte, dass komplexe Zielfunktionen und/oder Optimierungsprobleme für die Implementierung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, da jede(s) viele oder alle der hierin beschriebenen verschiedenen Funktionen und/oder Faktoren beinhalten kann.As is known from optimization theory, an objective function represents a characteristic or parameter to be optimized, and may take into account many variables and / or parameters, depending after how the optimization problem is defined. In an optimization problem, an objective function may be maximized or minimized depending on the particular problem and / or parameter presented by the objective function. For example, as stated above, according to some embodiments, an objective function expressing LCC would be minimized to produce at least one operating parameter that may be used to power the power plant 12 operate so that LCC remains as low as possible. An optimization problem for the power plant 12 or at least one objective function may include such factors as power plant characteristics, location parameters, customer specifications, results from the control model 111 , the performance model 112 and / or the LCC model 113 Environmental conditions, market conditions and / or process conditions as well as additional information that may be appropriate and / or desired. Such factors may be included in terms of an objective function such that, for example, an LCC-based objective function includes maintenance costs and operating costs that are presented over time, where time is a forecast horizon based on estimated life of components. Note that complex objective functions and / or optimization problems may be used in the implementation of the present invention, as any may involve many or all of the various functions and / or factors described herein.

Instandhaltungskosten können beispielsweise durch Modellieren von Teilen des Kraftwerks 12 bestimmt werden, um eine Materialverschlechterung auf Basis verschiedener Parameter, beispielsweise denen, die bereits erörtert wurden, einzuschätzen. Man beachte, dass jeder Teil des Kraftwerks 12 für diesen Zweck modelliert werden kann. In einer praktischen Anwendung könnten jedoch die Teile, die mit weniger, größeren Abschnitten oder weniger, ausgewählten Abschnitten des Kraftwerks 12 assoziiert sind, modelliert werden, und/oder es könnten für manche Teile anstelle des Modellierens Konstanten oder Plug-Werte verwendet werden. Welcher Detaillierungsgrad auch immer verwendet wird, die Minimierung einer solchen auf LCC-basierenden Zielfunktion ist Teil eines Optimierungsproblems, das für ein bestimmtes Kraftwerk als Ergebnis vieler Faktoren variieren kann, beispielsweise derer, die oben angegeben sind, und diese können mindestens einen verbesserten oder zweckdienlicheren Betriebsparameter des Kraftwerks 12, beispielsweise gemäß einer Minimierung der LCC, beinhalten. Außerdem wird der Fachmann erkennen, dass mindestens eine Bedingung an das Optimierungsproblem angelegt werden kann, beispielsweise eine vordefinierte Betriebszeit und Stillstandszeit, eine vordefinierte höchste und/oder niedrigste Temperatur an verschiedenen Stellen im Kraftwerk 12, ein vorgegebenes Drehmoment, eine vorgegebene Leistungsausgabe und/ oder andere Bedingungen, die gewünscht und/oder geeignet sein können. Solange nichts anderes angegeben ist, liegt es im Aufgabenbereich des Fachmanns, zu bestimmen, welche Bedingungen auf welche Weise für ein bestimmtes Optimierungsproblem angewendet werden sollten. Ferner wird der Fachmann Situationen erkennen, in denen eine zusätzliche Optimierungstheorie angewendet werden kann, beispielsweise durch Hinzufügung einer Schlupfvariablen, um eine praktikable Lösung für das Optimierungsproblem zu ermöglichen.Maintenance costs can be, for example, by modeling parts of the power plant 12 determined to assess material degradation based on various parameters, such as those already discussed. Note that every part of the power plant 12 can be modeled for this purpose. In a practical application, however, the parts could be those with fewer, larger sections or less, selected sections of the power plant 12 may be modeled, and / or constants or plug-values may be used for some parts instead of modeling. However much detail is used, minimizing such LCC-based objective function is part of an optimization problem that can vary for a particular power plant as a result of many factors, such as those listed above, and these can provide at least one improved or more convenient operating parameter of the power plant 12 , for example, according to a minimization of the LCC include. In addition, those skilled in the art will recognize that at least one condition may be applied to the optimization problem, such as a predefined operating time and downtime, a predefined highest and / or lowest temperature at various locations in the power plant 12 , a predetermined torque, a predetermined power output, and / or other conditions that may be desired and / or appropriate. Unless otherwise stated, it is within the purview of one skilled in the art to determine which conditions should be applied in which way to a particular optimization problem. Further, those skilled in the art will recognize situations in which additional optimization theory may be applied, for example, by adding a slip variable to provide a workable solution to the optimization problem.

Es können bekannte Verfahren angewendet werden, beispielsweise durch das Verbesserungsmodul 114 (8), um ein Optimierungsproblem für den Betrieb des Kraftwerks 12 zu lösen. Zum Beispiel kann eine ganzzahlige Programmierung, eine lineare, eine gemischt-ganzzahlige lineare, eine gemischt-ganzzahlige nicht-lineare und/oder eine andere Technik verwendet werden, je nach Eignung und/oder je nach Wunsch. Außerdem kann das Optimierungsproblem, wie aus dem Zielfunktionsbeispiel ersichtlich ist, über einem Prognosehorizont gelöst werden, der ein Werte-Array für mindestens einen Betriebsparameter des Kraftwerks 12 liefert. Obwohl die Verbesserung oder Steigerung der Zweckdienlichkeit über einem relativ kurzen Prognosehorizont durchgeführt werden kann, beispielsweise 24 Stunden oder auch in der Größenordnung von Minuten, kann das Verbesserungsmodul 114 (8) einen längeren Prognosehorizont verwenden, beispielsweise bis zu einer voraussichtlichen Ende der Lebensdauer des Kraftwerks 12, je nach der gewünschten Tiefe der Analyse. In Ausführungsformen können Anfangssollwerte, die beispielsweise vom Steuerungsmodell 111 bestimmt werden (8), als Reaktion auf die Lösung des Optimierungsproblems und/oder als Teil davon angepasst werden, um einen verbesserten oder zweckdienlicheren oder optimierten Sollwert zu erhalten. Außerdem kann eine Iteration mit Bestimmung eines Anfangssollwerts, Bestimmung eines Wertes eines Leistungsindikators, Bestimmung von geschätzten LCC-Kosten und Verbesserung und Steigerung der Zweckdienlichkeit (in Schritten 172175 von 9) verwendet werden, um Ergebnisse zu präzisieren und/oder Regelungssollwerte des Kraftwerks 12 weiter zu verbessern und/oder zweckdienlicher zu machen.Known methods may be used, for example, by the enhancement module 114 ( 8th ) to an optimization problem for the operation of the power plant 12 to solve. For example, integer programming, linear, mixed-integer linear, mixed-integer non-linear, and / or other technique may be used, as appropriate and / or as desired. In addition, as can be seen from the objective function example, the optimization problem can be solved over a forecast horizon, which is a value array for at least one operating parameter of the power plant 12 supplies. Although the improvement or enhancement of convenience may be performed over a relatively short forecast horizon, for example, 24 hours or even minutes, the enhancement module may 114 ( 8th ) use a longer forecast horizon, for example, up to an anticipated end of the life of the power plant 12 , depending on the desired depth of analysis. In embodiments, initial setpoints may be determined, for example, by the control model 111 be determined ( 8th ) in response to the solution of the optimization problem and / or as part thereof to obtain an improved or more appropriate or optimized setpoint. In addition, an iteration may be determined by determining an initial target value, determining a value of a performance indicator, determining estimated LCC costs, and improving and increasing the convenience (in steps 172 - 175 from 9 ) can be used to specify results and / or control setpoints of the power plant 12 continue to improve and / or make more useful.

Wie noch beschrieben wird, kann ein Tauschkurvenabschnitt 180 eine Tauschkurve oder einen Satz von Tauschkurven generieren, für die ein Beispiel oben mit Bezug auf 7 gezeigt wurde. In der Werkssteuereinrichtung 22 können Steuerungsinformationen 115 vom Steuermodul 110 und/oder Datenressourcen 26 können von einem Tauschkurvenmodul 120 empfangen werden (in Schritt 181 von 9). Gemäß bestimmten Ausführungsformen beinhalten Steuerinformationen 115: Regelungssollwerte, Leistungsverhalten, Umgebungsbedingungen und/oder Marktbedingungen. Diese Informationen können auch als „laufende“ Informationen bezeichnet werden. Außerdem kann bzw. können eine Umgebungsbedingungsvorhersage 121 und/oder eine Marktbedingungsvorhersage 122 empfangen werden (in Schritt 182). Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann eine Datenbank 123 enthalten sein und kann aktuelle Informationen, „laufende“ Informationen und/oder in der Vergangenheit angefallene Informationen lokal speichern, einschließlich irgendwelcher oder aller Umgebungsbedingungen, Marktbedingungen, Informationen über das Kraftwerksleistungsverhalten, Tauschkurven, Regelungssollwerten und/oder irgendwelcher anderer Informationen, die geeignet sein können. Die Datenbank 123 kann verwendet werden, um Informationen bereitzustellen, um den Betrieb des Kraftwerks 12 zu simulieren (in Schritt 183), beispielsweise mit einem Offline-Modell 124 des Kraftwerks 12. As will be described, an exchange curve section 180 generate an exchange curve or a set of exchange curves, for which an example above with reference to 7 was shown. In the factory control facility 22 can control information 115 from the control module 110 and / or data resources 26 can from a exchange curve module 120 be received (in step 181 from 9 ). In certain embodiments, control information includes 115 : Regulation setpoints, performance, environmental conditions and / or market conditions. This information may also be referred to as "ongoing" information. In addition, an environmental condition prediction can 121 and / or a market condition forecast 122 be received (in step 182 ). According to certain embodiments, a database 123 and may store up-to-date information, "current" information and / or historical information, including any or all environmental conditions, market conditions, power plant performance information, swap curves, regulation setpoints, and / or any other information that may be appropriate. Database 123 Can be used to provide information to the operation of the power plant 12 to simulate (in step 183 ), for example with an offline model 124 of the power plant 12 ,

Das Offline-Modell 124 kann ein Modell beinhalten, das dem Steuerungsmodell 111 ähnelt, kann aber auch zusätzliche Modellierungsinformationen beinhalten. Zum Beispiel kann das Offline-Modell 124 das Steuerungsmodell 111, das Leistungsmodell 112, das LCC-Modell 113 und/oder zusätzliche Modellierungsinformationen in Teilen oder im Ganzen enthalten. Durch Ausführen des Offline-Modells 124 mit Sollwerten und/oder Informationen aus der LCC-Verbesserung oder der Steigerung von deren Zweckdienlichkeit kann der Ausgang des Offline-Modells 124 verwendet werden, um Schätzwerte für die Kosten der Stromproduktion für jedes Zeitintervall in einem Prognosehorizont zu bestimmen und für verschiedene Werte der Leistungsausgabe des Kraftwerks 1, um eine oder mehrere Tauschkurven 125 zu erzeugen (in Schritt 184), die an die zuständige Dispatch-Instanz 24 gesendet oder auf andere Weise ausgegeben werden (in Schritt 185). Das Offline-Modell 124 kann jede geeignete Information, beispielsweise Informationen aus der Vergangenheit, aktuelle und Vorhersageinformationen, für die Bestimmung der geschätzten Betriebskosten und/oder -bedingungen des Kraftwerks 12 verwenden. Außerdem kann das Offline-Modell 124 in Ausführungsformen abgestimmt werden (in Schritt 186), beispielsweise durch ein Modellabstimmungsmodul 126. Das Abstimmen kann beispielsweise beinhalten, dass Parameter für das Offline-Modell 124 in regelmäßigen Abständen auf Basis von Informationen angepasst werden, die von anderen Teilen der Werkssteuereinrichtung 22 empfangen und/oder ausgegeben werden, um den tatsächlichen Betrieb des Kraftwerks 12 besser wiederzugeben, um den Betrieb des Kraftwerks 12 besser simulieren zu können. Wenn die Werkssteuereinrichtung 12 für einen bestimmten Satz von Betriebsparametern eine tatsächliche Betriebsbedingung beobachtet, die sich von dem, was das Offline-Modell 124 prognostiziert hat, unterscheidet, kann die Werkssteuereinrichtung 12 daher das Offline-Modell 124 entsprechend ändern.The offline model 124 may include a model that is the control model 111 is similar, but may also include additional modeling information. For example, the offline model 124 the control model 111 , the performance model 112 , the LCC model 113 and / or contain additional modeling information in part or in whole. By running the offline model 124 with setpoints and / or information from the LCC improvement or enhancement of its usefulness may be the output of the offline model 124 used to estimate the cost of electricity production for each time interval in a forecast horizon and for different values of the power output of the power plant 1 to one or more exchange curves 125 to generate (in step 184 ) to the responsible Dispatch instance 24 be sent or otherwise issued (in step 185 ). The offline model 124 may include any suitable information, such as information from the past, current and prediction information, for determining the estimated operating costs and / or conditions of the power plant 12 use. In addition, the offline model 124 in embodiments (in step 186 ), for example through a model matching module 126 , Tuning may include, for example, parameters for the offline model 124 be periodically adjusted based on information provided by other parts of the factory control facility 22 received and / or spent to the actual operation of the power plant 12 better reproduce the operation of the power plant 12 to simulate better. If the factory control device 12 For a given set of operating parameters, an actual operating condition is observed, different from what the offline model does 124 has predicted, can differ, the factory control device 12 hence the offline model 124 change accordingly.

Zusätzlich zu den Tauschkurven 125 vom Kraftwerk 12a, kann die zuständige Dispatch-Instanz 24, wie dargestellt, Tauschkurven 125 von anderen Kraftwerken empfangen, die von ihr gesteuert werden. Die zuständige Dispatch-Instanz 24 kann die Tauschkurven 125 auswerten und kann einen Dispatch-Plan erzeugen, um eine Last eines Stromversorgungssystems 10 zu bewältigen. Die zuständige Dispatch-Instanz 24 kann außerdem vorhergesagte Umgebungsbedingungen, eine Lastprognose und/oder je nach Bedarf und nach Wunsch andere Informationen berücksichtigen, die sie von verschiedenen lokalen oder entfernten Datenressourcen 26 empfangen kann, auf welche sie Zugriff hat. Wie dargestellt, beinhaltet der Dispatch-Plan, der von der zuständigen Dispatch-Instanz 24 produziert wird, ein Steuersignal für das Kraftwerk 12, das eine Ziellast 128 beinhaltet und auf das die Werkssteuereinrichtung 22 antworten kann wie oben beschrieben.In addition to the exchange curves 125 from the power plant 12a , the responsible Dispatch instance can 24 , as shown, exchange curves 125 received by other power plants, which are controlled by it. The responsible dispatch instance 24 can the exchange curves 125 evaluate and can generate a dispatch plan to a load of a power system 10 to manage something. The responsible dispatch instance 24 In addition, it may take into account predicted environmental conditions, a load forecast, and / or as needed and as desired, other information from different local or remote data resources 26 can receive to which she has access. As shown, the dispatch plan included by the responsible dispatch instance 24 produced, a control signal for the power plant 12 that has a target load 128 includes and on the factory control device 22 can answer as described above.

Man beachte, dass die Einbeziehung von Lebenszykluskosten in die Betrachtung, wie hierin beschrieben, dazu dienen kann, den Geltungsbereich und die Genauigkeit der Werksmodelle, die im Optimierungsprozess verwendet werden, zu vergrößern und dadurch Verbesserungen des Verfahrens ermöglichen. Tauschkurven 125 wie oben beschrieben können variable Kosten darstellen (gemessen in Dollar pro Megawattstunden gegen Kraftwerksleistungsausgabe in Megawatt). Die Tauschkurven 125 können eine Tauschkurve der variablen Zuwachskosten und eine Tauschkurve der variablen Durchschnittskosten beinhalten. Es ist ersichtlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung über ihre erzeugten Tauschkurven 125 exakte Feststellungen von variablen Kosten ermöglichen können. Anhand von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass Tauschkurven der variablen Zuwachskosten tatsächliche Tauschkurven der variablen Zuwachskosten sehr exakt prognostizieren, während sich gezeigt hat, dass eine Tauschkurve der variablen Durchschnittskosten tatsächliche Tauschkurven der variablen Durchschnittskosten sehr exakt prognostiziert. Die Genauigkeit der Tauschkurven, die von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, zeigt, dass die verschiedenen Modelle, die in der Werkssteuereinrichtung 22 von 8 verwendet werden, ein ausreichend aussagekräftiges Modell für den geschilderten Zweck liefern. Note that the inclusion of lifecycle costs in the analysis as described herein may serve to increase the scope and accuracy of the plant models used in the optimization process, thereby enabling improvements to the process. Swap curves 125 As described above, variable costs can be represented (measured in dollars per megawatt hour versus power plant output in megawatts). The exchange curves 125 may include an exchange rate of variable incremental costs and an exchange rate of variable average costs. It will be appreciated that embodiments of the present invention have their generated exchange curves 125 allow for precise determinations of variable costs. Using embodiments of the present invention, it has been found that variable increment cost swapping curves accurately predict actual swap cost variable cost curves, while a variable average cost swap curve has very accurately predicted actual variable average cost swap curves. The accuracy of the swap curves generated by embodiments of the present invention shows that the various models used in the factory controller 22 from 8th be used to provide a sufficiently meaningful model for the purpose described.

Nun werden unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 andere Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf und unter Einbeziehung bestimmter Systeme und Verfahren, die oben genannt wurden, beschrieben. 10 ist ein Datenflussdiagramm, das eine Architektur für ein Werksoptimierungssystem 200 zeigt, das in einem Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk mit Gas- und Dampfturbinensystemen verwendet werden kann. In der angegebenen Ausführungsform beinhaltet ein System 200 Überwachungs- und Steuerungsinstrumente 202, 204, beispielsweise die oben erörterten Sensoren und Stellantriebe, die jeweils mit dem Gasturbinen-(202) und dem Dampfturbinensystem (204) assoziiert sind. Jedes der Überwachungs- und Steuerungsinstrumente 202, 204 kann Signale, die gemessene Betriebsparameter anzeigen, an eine Werkssteuereinrichtung 208 senden. Die Werkssteuereinrichtung 208 empfängt die Signale, verarbeitet die Signale gemäß den vorgegebenen Algorithmen und sendet Steuersignale an Überwachungs- und Steuerungsinstrumente 202, 204, um Änderungen am Werksbetrieb zu beeinflussen. Now, referring to the 10 to 12 Other aspects of the present invention are described with reference to and including certain systems and methods mentioned above. 10 is a data flow diagram that depicts an architecture for a Network Optimization System 200 shows that can be used in a gas and steam combined cycle power plant with gas and steam turbine systems. In the specified embodiment, a system includes 200 Monitoring and control instruments 202 . 204 For example, the sensors and actuators discussed above, each associated with the gas turbine engine. 202 ) and the steam turbine system ( 204 ) are associated. Each of the monitoring and control instruments 202 . 204 may display signals indicative of measured operating parameters to a factory controller 208 send. The factory control device 208 receives the signals, processes the signals according to the given algorithms and sends control signals to monitoring and control instruments 202 . 204 to influence changes to the factory operation.

Die Werkssteuereinrichtung 208 ist über eine Schnittstelle mit einem Datenerfassungsmodul 210 verbunden. Das Datenerfassungsmodul 210 kann kommunikationsfähig mit einer Datenbank/ein Archiv (Historian) 212 verbunden, die bzw. das archivierte Daten für die künftige Referenz und Analyse bewahrt. Ein Wärmebilanzmodul 214 kann auf Anfrage Daten vom Datenerfassungsmodell 210 und der Datenbank/dem Archiv 212 empfangen, um Algorithmen zu verarbeiten, die ein Masse- und Energiebilanzmodell des Kraftwerks abstimmen, damit es so gut wie möglich mit gemessenen Daten übereinstimmt. Diskrepanzen zwischen dem Modell und den gemessenen Daten können auf Fehler in den Daten hinweisen. Man beachte, dass ein Leistungsmodul 216 Werksausstattungsmodelle verwenden kann, um das voraussichtliche Leistungsverhalten von wichtigen Werkskomponenten und -ausstattungen zu prognostizieren. Der Unterschied zwischen der voraussichtlichen und dem aktuellen Leistungsverhalten kann auf eine Verschlechterung des Zustands der Werksausstattung, von Teilen und Komponente hinweisen, beispielsweise auf Bewuchs, Verkalkung, Korrosion und Bruch. Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung kann das Leistungsmodul 216 eine alterungsbedingte Materialverschlechterung nachverfolgen, so dass Leistungsprobleme mit der deutlichsten Auswirkung auf das Leistungsverhalten des Werks identifiziert werden können. The factory control device 208 is via an interface with a data acquisition module 210 connected. The data acquisition module 210 can communicate with a database / archive (Historian) 212 which retains archived data for future reference and analysis. A heat balance module 214 can request data from the data collection model 210 and the database / archive 212 received to process algorithms that tune a power plant's mass and energy balance model to be as close as possible to measured data. Discrepancies between the model and the measured data may indicate errors in the data. Note that a power module 216 Use factory equipment models to predict the likely performance of key factory components and equipment. The difference between the expected and actual performance may indicate a deterioration in the condition of the equipment, parts and components such as fouling, calcification, corrosion and breakage. In accordance with aspects of the present invention, the power module 216 track age-related material degradation so that performance issues with the most significant impact on plant performance can be identified.

Wie dargestellt, kann ein Optimierungsmodul 218 enthalten sein. Das Optimierungsmodul 218 kann eine Methodik zur Optimierung einer Einlastung des Werks beinhalten. Zum Beispiel kann das Kraftwerk gemäß Ausführungsformen auf Basis eines Wärmeaufwands oder eines zusätzlichen bzw. inkrementellen Wärmeaufwands gemäß der Annahme eingelastet werden, dass der Wärmeaufwand monetären Ressourcen gleichwertig ist. In einem alternativen Szenario, in dem das Kraftwerk einen zusätzlichen (nicht dargestellten) Herstellungsprozess beinhaltet, für den Dampf direkt verwendet wird (d.h. wenn der produzierte Dampf von der Stromerzeugung in der Dampfturbine für einen anderen Herstellungszweck abgezweigt wird), ist zu beachten, dass das Optimierungsmodul 218 ein Optimierungsproblem lösen kann, wobei eine Komponente mit einem höheren Wärmeaufwand eingelastet werden kann. Zum Beispiel kann in bestimmten Situationen ein Bedarf an Dampf einen Bedarf an Elektrizität übertreffen, oder die Stromausgabe kann durch Voraussetzungen des elektrischen Systems beschränkt sein. In solchen Fällen kann die Einlastung einer Gasturbine mit niedrigerem Wirkungsgrad eine bessere Wärmeverwertung gestatten, ohne die Stromausgabe über einen Grenzwert zu steigern. In solchen Szenarios ist die Einlastung der Komponente mit einem höheren Wärmeaufwand die betriebswirtschaftlich optimierte Alternative.As shown, an optimization module 218 be included. The optimization module 218 may include a methodology for optimizing plant encumbrance. For example, according to embodiments, the power plant may be loaded on the basis of heat input or incremental heat input based on the assumption that the heat input is equivalent to monetary resources. In an alternative scenario in which the power plant includes an additional manufacturing process (not shown) for which steam is used directly (ie, when the produced steam is diverted from power generation in the steam turbine for another manufacturing purpose), it should be noted that the optimization module 218 can solve an optimization problem, whereby a component can be loaded with a higher heat input. For example, in certain situations, a need for steam may exceed a need for electricity, or the power output may be limited by electrical system requirements. In such cases, the loading of a lower efficiency gas turbine may allow better heat utilization without increasing the current output above a threshold. In such scenarios, loading the component with a higher heat input is the economically optimized alternative.

Das Optimierungsmodul 218 kann zwischen einem Online-(automatischen) und einem Offline-(manuellen)Modus wählbar sein. Im Online-Modus berechnet der Optimierer 218 automatisch aktuelle betriebswirtschaftliche Werksparameter, wie die Kosten für die erzeugte Elektrizität, die Zuwachskosten auf jeder Ebene, die Kosten für den Prozessdampf und den Betriebsgewinn des Werks in vorgegebenen regelmäßigen Abständen, beispielsweise in Echtzeit oder alle fünf Minuten. Ein Offline-Modus kann verwendet werden, um ein Leistungsverhalten im Stetigbetrieb zu simulieren, „was-wäre-wenn“-Szenarios zu simulieren, Budget- und Modernisierungsoptionen zu analysieren und die aktuelle Stromerzeugungskapazität, den angestrebten Wärmeaufwand, eine Korrektur eines gegenwärtigen Werksbetriebs, um Bedingungen zu gewährleisten, Auswirkungen auf Betriebsbeschränkungen und Instandhaltungsaktionen und den Brennstoffverbrauch zu prognostizieren. Der Optimierer 218 berechnet eine gewinnoptimierte Ausgabe des Kraftwerks auf Basis von Echtzeitdaten über die betriebswirtschaftlichen Kosten, die Erzeugerpreise, das Lastniveau und die Materialverschlechterung statt einer Ausgabe auf Basis des Wirkungsgrads durch Kombinieren von Wärmebilanzen des Werks mit einem Finanzmodell des Werks. Der Optimierer 218 kann so abgestimmt werden, dass er für die individuelle Materialverschlechterung der einzelnen Komponenten passt und kann eine Empfehlungsausgabe 220 produzieren und/oder kann eine Regelungsausgabe 222 produzieren. Die Empfehlungsausgabe 220 empfiehlt den Betreibern, wo sie steuerbare Parameter des Kraftwerks einstellen sollten, um die einzelnen Werkskomponenten zu optimieren, um die Maximierung der Rentabilität zu erleichtern. In dem Ausführungsbeispiel ist die Empfehlungsausgabe 220 ein Computeranzeigebildschirm, der kommunikationsfähig mit einem Computer verbunden ist, der das Optimierungsmodul 218 ausführt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Empfehlungsausgabe ein Anzeigebildschirm an einer an einem anderen Ort stehenden Workstation, wobei diese Workstation über ein Netz auf das Optimierungsmodul 218 zugreift. Die Regelungsausgabe 222 kann Daten vom Optimierungsmodul 218 empfangen und berechnet optimierte Sollwerte und/oder Bias-Einstellungen für die Module des Systems 200, um eine Echtzeitregelung zu implementieren.The optimization module 218 can be selected between an online (automatic) and an offline (manual) mode. In online mode, the optimizer calculates 218 automatically current business parameters, such as the cost of electricity generated, the incremental cost at each level, the cost of process steam and the operating profit of the plant at regular intervals, for example in real time or every five minutes. An off-line mode can be used to simulate continuous-duty performance, simulate "what-if" scenarios, analyze budgeting and refurbishment options, and current power generation capacity, the desired heat input, a correction of a current factory operation Conditions to predict the impact on operating restrictions and maintenance actions and fuel consumption. The optimizer 218 calculates a profit-optimized output of the plant based on real-time data on business costs, producer prices, load level and material degradation rather than output based on efficiency by combining plant heat balances with a plant's financial model. The optimizer 218 can be tuned to fit the individual material deterioration of each component and can be a recommendation issue 220 produce and / or can issue a regulation issue 222 to produce. The recommendation issue 220 recommends operators where to set controllable parameters of the power plant to optimize the individual components of the plant in order to maximize profitability. In the embodiment, the recommendation output is 220 a computer display screen communicably connected to a computer containing the optimization module 218 performs. In an alternative embodiment, the referral output is a display screen at a workstation located elsewhere, this workstation has a network on the optimization module 218 accesses. The regulation issue 222 can get data from the optimization module 218 receive and calculate optimized setpoints and / or bias settings for the modules of the system 200 to implement a real-time control.

11 ist ein vereinfachtes Blockschema eines Echtzeit-Wärmekraftanlagenoptimierungssystems 230, das gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung ein Server-System 231 und mehrere Client-Subsysteme beinhalten, die auch als Client-Systeme 234 bezeichnet werden und die kommunikationsfähig mit dem Server-System 231 verbunden sind. Wie hierin verwendet, bezeichnet Echtzeit Ergebnisse, die innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums vorliegen, nachdem eine Änderung der Eingaben sich auf die Ausgaben auswirken, beispielsweise Computerberechnungen. Der Zeitraum stellt die Länge der Zeit zwischen den einzelnen Iterationen einer regelmäßig wiederholten Aufgabe dar. Solche wiederholten Aufgaben können hierin als periodische Aufgaben oder Zyklen bezeichnet werden. Der Zeitraum ist ein Design-Parameter des Echtzeitsystems, der auf Basis der Wichtigkeit des Ergebnisses und/oder der Fähigkeit des Systems, das die Verarbeitung der Ergebnisse verarbeitet, um die Ausgabe zu erzeugen. Außerdem finden Ereignisse, die in Echtzeit stattfinden, ohne wesentliche absichtliche Verzögerung statt. In dem Ausführungsbeispiel können Berechnungen in Echtzeit mit einer Periodizität von einer Minute oder weniger aktualisiert werden. Die Client-Systeme 234 können Computer sein, die einen Webbrowser beinhalten, so dass das Server-System 231 für Client-Systeme 234 über das Internet oder irgendein anderes Netz zugänglich ist. Die Client-Systeme 234 können über viele Schnittstellen mit dem Internet verbunden sein. Die Client-Systeme 234 könnten jede Vorrichtung sein, die in der Lage ist, sich mit dem Internet zu verbinden. Ein Datenbankserver 236 ist mit einer Datenbank 239 verbunden, die Informationen in Bezug auf vielerlei Dinge enthält, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist. In einer Ausführungsform ist eine zentralisierte Datenbank 239, die Aspekte der oben erörterten Datenressourcen 26 beinhaltet, am Server-System 231 gespeichert und ist für potentielle Nutzer an einem der Client-Systeme 234 durch Anmelden am Server-System 231 über die Client-Systeme 234 zugänglich. In einer alternativen Ausführungsform ist die Datenbank 239 an einem anderen Ort als dem Server-System 231 gespeichert und muss nicht zentralisiert sein. 11 is a simplified block diagram of a real-time thermal power plant optimization system 230 according to aspects of the present invention, a server system 231 and several client subsystems, also called client systems 234 be designated and the communicable with the server system 231 are connected. As used herein, real-time results that exist within a very short period of time after a change in the inputs affect the outputs, such as computer calculations. The period represents the length of time between individual iterations of a regularly repeated task. Such repeated tasks may be referred to herein as periodic tasks or cycles. The period is a design parameter of the real-time system based on the importance of the result and / or ability of the system processing the processing of the results to produce the output. In addition, events that take place in real time take place without significant deliberate delay. In the embodiment, calculations can be updated in real time with a periodicity of one minute or less. The client systems 234 may be computers that include a web browser, so the server system 231 for client systems 234 accessible via the Internet or any other network. The client systems 234 can be connected to the Internet via many interfaces. The client systems 234 could be any device that is able to connect to the internet. A database server 236 is with a database 239 which contains information relating to many things, as described in more detail below. In one embodiment, a centralized database 239 , the aspects of the data resources discussed above 26 includes, on the server system 231 stored and is for potential users on one of the client systems 234 by logging in to the server system 231 about the client systems 234 accessible. In an alternative embodiment, the database is 239 at a location other than the server system 231 stored and does not have to be centralized.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung können bestimmte von den oben erörterten Steuerverfahren zur Verwendung im Zusammenhang mit Systemdiagrammen der 10 und 11 entwickelt werden. Zum Beispiel beinhaltet ein Verfahren das Simulieren eines Kraftwerksleistungsverhaltens unter Verwendung eines Werksleistungsmoduls eines Softwarecode-Segments, das Instrumentendaten aus einer Kraftwerksüberwachung empfängt. Die Daten können über ein Netz von einer Werkssteuereinrichtung oder einer Datenbank/einem Archivierungs-Softwareprogramm, das auf einem Server ausgeführt wird, empfangen werden. Etwaige zusätzliche Werkskomponenten, beispielsweise ein Einlasskonditionierungssystem oder ein HRSG-Kanalfeuerungssystem, können auf eine Weise simuliert werden, die der ähnelt, die verwendet wird, um ein Kraftwerksleistungsverhalten zu simulieren. Die Bestimmung des Leistungsverhaltens jeder Werkskomponente auf die gleiche Weise ermöglicht die Behandlung des gesamten Kraftwerks als einzelne Werks, um optimierte Sollwerte für das Kraftwerk zu bestimmen statt solche Sollwerte für jede Komponente separat zu bestimmen. Messbare Größen für jede Werkskomponente können parametrisiert werden, um die Ausgabe oder den Wirkungsgrad des Kraftwerks auf Basis jeder einzelnen Komponente auszudrücken. Die Parameterisierung von Werksausstattung und Werksleistungsverhalten beinhaltet das Berechnen des Wirkungsgrads für Komponenten wie unter anderem einen Gasturbinenverdichter, eine Gasturbine, einen Abhitzedampferzeuger (HRSG), einen Saugzug, einen Kühlturm, einen Kühler, einen Speisewassererhitzer, einen Verdampfer, einen Entspannungstank usw. Ebenso ist zu beachten, dass Wärmeaufwandsund Leistungsverhaltensberechnungen parameterisiert werden und die resultierenden simultanen Gleichungen in Echtzeit gelöst werden können, so dass Rechenergebnisse ohne absichtliche Verzögerung ab der Zeit, zu der die einzelnen Parameter gesampelt worden sind, verfügbar sind. Das Lösen von parameterisierten simultanen Gleichungen und Beschränkungen kann auch das Bestimmen einer aktuellen Wärmebilanz für das Kraftwerk, das Bestimmen eines voraussichtlichen Leistungsverhaltens unter Verwendung gegenwärtiger Beschränkungen des Betriebs des Kraftwerks, unter anderem eine notwendige rotierende Reserve, Anforderungen an das elektrische System, Instandhaltungsaktivitäten, Frischwasserbedarf und Stillstand von Komponenten. Das Lösen von parameterisierten Gleichungen und Beschränkungen kann auch das Bestimmen von Anpassungsparametern zur Modifizierung der aktuellen Wärmebilanz beinhalten, so dass eine künftige Wärmebilanz der bestimmten voraussichtlichen Leistungsverhalten entspricht. In einer alternativen Ausführungsform beinhaltet das Lösen von parameterisierten simultanen Gleichungen das Bestimmen von Einlassbedingungen für das Kraftwerk, das Prognostizieren einer Ausgabe des Kraftwerks auf Basis der bestimmten Einlassbedingungen und eines vorgegebenen Modells des Kraftwerks, das Bestimmen einer aktuellen Ausgabe des Kraftwerks, das Vergleichen der prognostizierten Ausgabe mit der bestimmten Ausgabe und das Anpassen von Werksparametern, bis die bestimmte Ausgabe der prognostizierten Ausgabe gleich ist. In Ausführungsbeispielen beinhaltet das Verfahren auch das Korrelieren von steuerbaren Werksparametern, Werksausstattung und Werksleistungsverhalten unter Verwendung von parameterisierten Gleichungen, das Definieren des Zieles der Optimierung unter Verwendung einer Zielfunktion, die das Minimieren des Wärmeaufwands des Kraftwerks und/oder das Maximieren des Gewinns des Kraftwerks beinhaltet, und das Definieren des physikalisch möglichen Betriebsbereichs für jeden einzelnen Teil der Ausstattung und/oder von Gesamtlimits unter Verwendung von Beschränkungen, wobei die Gesamtlimits eine maximale Leistungsproduktion, einen maximalen Brennstoffverbrauch usw. beinhalten.In accordance with aspects of the present invention, certain of the control methods discussed above for use in conjunction with system diagrams may 10 and 11 be developed. For example, one method includes simulating power plant performance using a plant power module of a software code segment that receives instrument data from a power plant monitoring facility. The data may be received via a network from a factory controller or a database / archival software program running on a server. Any additional factory components, such as an intake conditioning system or an HRSG duct combustion system, may be simulated in a manner similar to that used to simulate power plant performance. Determining the performance of each factory component in the same manner allows the entire power plant to be treated as a single plant to determine optimized setpoint values for the power plant rather than separately determining such setpoints for each component. Measurable quantities for each factory component can be parameterized to express the output or efficiency of the power plant based on each individual component. Parameterization of factory equipment and performance includes calculating the efficiency for components such as a gas turbine compressor, a gas turbine, a heat recovery steam generator (HRSG), a draft train, a cooling tower, a radiator, a feedwater heater, an evaporator, a flash tank, and so forth note that heat and performance calculations can be parameterized and the resulting simultaneous equations solved in real time so that computational results are available without intentional delay from the time the individual parameters are sampled. Solving parametric simultaneous equations and constraints may also include determining a current heat balance for the power plant, determining an anticipated performance using current limitations of the plant's operation, including a necessary rotating reserve, electrical system requirements, maintenance activities, fresh water requirements, and so on Standstill of components. Solving parameterized equations and constraints may also include determining adaptation parameters to modify the current heat balance so that a future heat balance will match the particular expected performance. In an alternative embodiment, solving parameterized simultaneous equations includes determining inlet conditions for the power plant, predicting an output of the power plant based on the determined inlet conditions and a given model of the power plant, determining a current output of the power plant, comparing the predicted output with the specific output and adjusting factory parameters until the specific output of the predicted Output is the same. In embodiments, the method also includes correlating controllable factory parameters, factory equipment, and factory performance using parameterized equations, defining the objective of the optimization using an objective function that includes minimizing the heat input of the power plant and / or maximizing the benefit of the power plant, and defining the physically possible operating range for each individual part of the equipment and / or total limits using constraints, the total limits including maximum power production, maximum fuel consumption, and so on.

12 ist ein Ablaufschema eines Beispiels für ein Verfahren 250 zur Lösung von parametrierten simultanen Gleichungen und Beschränkungen gemäß der vorliegenden Erfindung; Das Verfahren 250 beinhaltet das Bestimmen einer aktuellen Wärmebilanz für das Kraftwerk (bei 252), das Bestimmen eines voraussichtlichen Leistungsverhaltens unter Verwendung aktueller Betriebsbeschränkungen (bei 254) und das Bestimmen von Anpassungsparametern zur Modifizierung der aktuellen Wärmebilanz (bei 256), so dass eine künftige Wärmebilanz dem bestimmten voraussichtlichen Leistungsverhalten entspricht. Das Verfahren 250 beinhaltet auch das Bestimmen von Einlassbedingungen für das Kraftwerk, 258, das Prognostizieren einer Ausgabe des Kraftwerks auf Basis der bestimmten Einlassbedingungen und eines vorgegebenen Modells des Kraftwerks, 260, das Bestimmen einer aktuellen Ausgabe des Kraftwerks, 262, das Vergleichen der prognostizierten Ausgabe mit der bestimmten Ausgabe, 264, und das Anpassen von Werksparametern, 266, bis die bestimmte Ausgabe der prognostizierten Ausgabe gleich ist. Man beachte, dass das beschriebene Verfahren und die Systeme, die mit Bezug auf die 10 und 11 erörtert worden sind, eine kosteneffiziente und zuverlässige Möglichkeit für die Optimierung von Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken bereitstellen. 12 is a flowchart of an example of a method 250 for solving parametrized simultaneous equations and constraints according to the present invention; The procedure 250 involves determining a current heat balance for the power plant (at 252 ), determining an expected performance using current operating limitations (at 254 ) and determining adaptation parameters for modifying the current heat balance (at 256 ), so that a future heat balance corresponds to the specific expected performance. The procedure 250 also includes determining inlet conditions for the power plant, 258 predicting an output of the power plant based on the determined inlet conditions and a given model of the power plant, 260 determining a current output of the power plant, 262 comparing the predicted output with the particular output 264 , and adjusting factory parameters, 266 until the specific output of the predicted output is the same. It should be noted that the method described and the systems described with reference to the 10 and 11 to provide a cost-effective and reliable way to optimize gas and steam combined cycle power plants.

Nun wird unter Bezugnahme auf die 13 bis 16 das Augenmerk auf die mehreren Flussdiagramme und Systemkonfigurationen gerichtet, die eine Steuermethodik gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung darstellen. Im Allgemeinen kann gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Steuersystem für eine Wärmekrafterzeugungseinheit, beispielsweise das Gasturbinensystem, oder ein Kraftwerk erste und zweite Instanzen eines Modells beinhalten, das den Betrieb der Turbine modelliert, beispielsweise unter Verwendung von auf Physik basierenden Modellen oder mathematischer Modellierung (z.B. Transferfunktionen usw.). Das erste Modell (das auch als „primäres Modell“ bezeichnet werden kann), kann gegenwärtige Betriebsparameter des Gasturbinensystems bereitstellen, die den Turbinenbetriebsmodus und die ihm entsprechenden Betriebsbedingungen beschreiben. Wie hierin verwendet, bezeichnet „Parameter“ Dinge, die verwendet werden können, um die Betriebsbedingungen der Turbine zu definieren, unter anderem Temperaturen, Drücke, Gasströme an definierten Stellen in der Turbine, und Wirkungsgrade des Verdichters, der Brennkammer und der Turbine usw. Leistungsparameter können auch als „Modellkorrekturfaktoren“ bezeichnet werden, was Faktoren bezeichnet, die verwendet werden, um die ersten oder zweiten Modelle anzupassen, um den Betrieb der Turbine widerzuspiegeln. Eingaben in das erste Modell können sensorisch erfasst oder gemessen und von einem Betreiber bereitgestellt werden. Zusätzlich zu aktuellen Leistungsparametern kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung das Empfangen oder anderweitige Erhalten von Informationen über externe Faktoren oder Störgrößen beinhalten, beispielsweise Umweltbedingungen, die sich auf den gegenwärtigen oder künftigen Betrieb des Gasturbinensystems auswirken können. Now, referring to the 13 to 16 "Attention is directed to the several flowcharts and system configurations that illustrate a control methodology in accordance with certain aspects of the present invention. In general, in one embodiment, a control system for a thermal energy production unit, such as the gas turbine system, or a power plant may include first and second instances of a model modeling the operation of the turbine, for example, using physics-based models or mathematical modeling (eg, transfer functions, etc.). ). The first model (which may also be referred to as a "primary model") may provide current operating parameters of the gas turbine system describing the turbine operating mode and operating conditions corresponding thereto. As used herein, "parameters" refers to things that can be used to define the operating conditions of the turbine, including temperatures, pressures, gas flows at defined locations in the turbine, and efficiencies of the compressor, combustor, and turbine, etc. Performance parameters may also be referred to as "model correction factors," which refers to factors used to adjust the first or second models to reflect the operation of the turbine. Inputs to the first model may be sensed or measured and provided by an operator. In addition to current performance parameters, the method of the present invention may include receiving or otherwise obtaining information about external factors or disturbances, such as environmental conditions, that may affect current or future operation of the gas turbine system.

Das zweite Modell (auch als „sekundäres Modell“ oder als „prädiktives Modell“ bezeichnet) wird generiert, um einen oder mehrere Betriebsparameter, beispielsweise Regelgrößen, des Gasturbinensystems unter Berücksichtigung der gegenwärtigen Betriebsparameter, beispielsweise von Stellgrößen, und der einen oder der mehreren Störgrößen zu ermitteln oder zu prognostizieren. Beispiele für Betriebsparameter der Turbine beinhalten unter anderem tatsächliche Turbinenbetriebsbedingungen, beispielsweise die Auslasstemperatur, die Turbinenausgabe, Verdichterdruckverhältnisse, Wärmeaufwand, Emissionen, Brennstoffverbrauch, erwartete Erträge und dergleichen. Daher kann dieses zweite oder prädiktive Modell verwendet werden, um ein Turbinenverhalten bei bestimmten Betriebssollwerten, Leistungszielen oder Betriebsbedingungen, die sich von gegenwärtigen Betriebsbedingungen unterscheiden, anzuzeigen. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Modell“ allgemein die Aktion des Modellierens, Simulierens, Prognostizierens oder Anzeigens auf Basis der Ausgabe des Modells. Man beachte, dass hierin zwar der Begriff „zweites Modell“ verwendet wird, aber dass in manchen Fällen kein Unterschied zwischen der Formulierung des ersten und des zweiten Modells vorhanden sein kann, so dass das „zweite Modell“ das Ausführen des ersten Modells mit angepassten Parametern oder zusätzlicher oder anderer Eingabe darstellt.The second model (also referred to as a "secondary model" or "predictive model") is generated to receive one or more operating parameters, such as controlled variables, of the gas turbine system, taking into account the current operating parameters, such as manipulated variables, and the one or more disturbances determine or forecast. Examples of operating parameters of the turbine include actual turbine operating conditions, such as outlet temperature, turbine output, compressor pressure ratios, heat input, emissions, fuel consumption, expected yields, and the like. Therefore, this second or predictive model may be used to indicate turbine behavior at particular operating setpoints, performance goals, or operating conditions that differ from current operating conditions. As used herein, the term "model" generally refers to the action of modeling, simulating, forecasting, or displaying based on the output of the model. Note that while the term "second model" is used herein, in some cases there may be no difference between the formulation of the first and second models, so the "second model" is the execution of the first model with adjusted parameters or additional or other input.

Somit kann durch Modellieren des Turbinenbetriebsverhaltens unter Verwendung des zweiten oder prädiktiven Modells, das externe Faktoren und/oder andere Betriebsbedingungen in Betracht zieht, die Turbinensteuerung angepasst werden, um den Betrieb unter diesen anderen Betriebsbedingungen oder angesichts der nicht vorausgesehenen externen Faktoren effizienter zu machen. Dieses System kann daher eine automatische Turbinensteuerung auf Basis des modellierten Verhaltens und der modellierten Betriebskennwerte ermöglichen. Außerdem ermöglicht das beschriebene Modellierungssystem die Schaffung von vom Betreiber vorgegebenen Szenarios, Eingaben, Betriebspunkten, Betriebszielen und/oder Betriebsbedingungen, um das Turbinenverhalten und die Betriebskennwerte bei diesen vom Betreiber vorgegebenen Bedingungen zu prognostizieren. Das Prognostizieren solcher hypothetischer Szenarios ermöglicht es den Betreibern, fundiertere Steuerungs- und Betriebsentscheidungen zu treffen, beispielsweise zur Einsatzplanung, Belastung, Lastabsenkung usw. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Betriebspunkte“ allgemein Betriebspunkte, Bedingungen und/oder Ziele und soll nicht begrenzend sein. Somit kann Betriebspunkt ein Ziel oder einen Sollwert bezeichnen, beispielsweise eine Grundlast, einen Lastabsenkungspunkt, eine maximale Brenntemperatur und dergleichen.Thus, by modeling the turbine performance using the second or predictive model taking into account external factors and / or other operating conditions, the turbine control may be adjusted to make operation more efficient under these other operating conditions or in view of the unanticipated external factors. This The system may therefore enable automatic turbine control based on the modeled behavior and the modeled operating characteristics. In addition, the modeling system described enables the creation of operator-specified scenarios, inputs, operating points, operating objectives, and / or operating conditions to predict turbine behavior and operating characteristics at these operator dictated conditions. Predicting such hypothetical scenarios allows operators to make more informed control and operational decisions, such as mission planning, load, load reduction, etc. As used herein, the term "operating points" generally means operating points, conditions, and / or objectives, and is not intended to be limiting , Thus, operating point may designate a target or set point, for example, a base load, a load lowering point, a maximum firing temperature, and the like.

Ein Beispiel, das für das beschriebene Turbinenmodellierungssystem verwendet wird, beinhaltet das Anpassen des Turbinenbetriebs, um Netzzulassungsbestimmungen zu befolgen und dabei mit den höchsten Wirkungsgraden zu arbeiten. Zum Beispiel schreiben regionale Energieversorgungsbehörden typischerweise vor, dass die Stromerzeugungsanlagen in der Lage sein müssen, ein Netz während Frequenzstörungen zu unterstützen. Die Unterstützung des Netzes während Störungen beinhaltet das Erhöhen oder Senken der Turbinenlast unter bestimmten Bedingungen, abhängig vom Netzzustand. Zum Beispiel wird erwartet, dass ein Kraftwerk während einer Störung seine Ausgabe von erzeugtem Strom erhöht (z.B. um immerhin 2 %), um andere Lieferengpässe auszugleichen. Daher beschränkt der Turbinenbetrieb typischerweise den Grundlastpunkt, damit die Turbine auf einem Ausgangsleistungspegel arbeitet, der einen Spielraum lässt (auch als „reservierte Kapazität“ bezeichnet), so dass die erhöhte Last, falls nötig, bereitgestellt werden kann, ohne den zusätzlichen Instandhaltungsfaktor, der mit Überbrennen assoziiert ist, hervorzurufen. Zum Beispiel kann die reservierte Marge 98 % von dem sein, was die Grundlast typischerweise sein würde, wodurch eine Erhöhung der Last Netzanforderungen möglich ist (z.B. um 2 %), ohne die Grundlast von 100 % zu überschreiten. Jedoch können sich nicht vorhergesehene externe Faktoren, beispielsweise die Temperatur, die Feuchtigkeit oder der Druck, negativ auf den Turbinenwirkungsgrad auswirken. Wenn es tagsüber wärmer wird, kann es sein, dass eine Turbine nicht die 2 % Reserve hat, die sie braucht, weil die Wärme bewirkt, dass die Turbine weniger effizient arbeitet, und die Turbine nicht 100 % der Last erreichen kann, die ursprünglich für sie geplant war. Zum Ausgleich bewirken herkömmliche Wärmeaufwandskurven angesichts des möglichen Verlustes an Maschineneffizienz, dass die Turbine während des gesamten Tages in einem effizienteren Zustand arbeitet (z.B. bei 96 % usw.). Das hierin beschriebene Turbinenmodellierungssystem ermöglicht jedoch das Modellieren des Turbinenverhaltens in Echtzeit gemäß den aktuellen externen Faktoren (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Druck usw.) und somit die Steuerung des Turbinenbetriebs für einen möglichst effizienten Betrieb angesichts der aktuellen Umgebungsbedingungen. Ebenso kann das künftige Turbinenverhalten prognostiziert werden, beispielsweise um ein Turbinenverhalten als Reaktion auf eine Wärmeschwankung im Verlauf eines Tages zu prognostizieren, wodurch es möglich ist, dass die Planung des Turbinenbetriebs den effizientesten und wirtschaftlich nachhaltigsten Betrieb erreicht. Als weiteres Beispiel entscheiden Stromerzeugungsanlagen typischerweise, ob Gasturbinen bei Nacht abgeschaltet werden sollen oder einfach ihre Ausgangsleistungsniveaus reduziert werden sollen (z.B. durch Lastabsenkung). Turbinenbetriebskennwerte, beispielsweise Emissionen, Abgastemperatur und dergleichen, wirken sich auf diese Entscheidung aus. Unter Verwendung des hierin beschriebenen Turbinenmodellierungssystems können Entscheidungen auf einer intelligenteren Basis gefällt werden, entweder vorab oder in Echtzeit oder fast in Echtzeit. Externe Faktoren und voraussichtliche Turbinenbetriebsparameter können in das zweite Modell eingespeist werden, um zu bestimmen, was die Turbinenbetriebskennzahlen sein würden. Somit können die modellierten Kennwerte verwendet werden, um unter Berücksichtigung dieser Kennwerte (z.B. des Wirkungsgrads, der Emissionen, der Kosten usw. zu bestimmen, ob eine Turbine abgeschaltet oder ob ihre Last abgesenkt werden sollte.An example used for the described turbine modeling system involves adjusting the turbine operation to comply with grid licensing regulations while operating at the highest efficiencies. For example, regional power authorities typically dictate that the power plants must be able to support a grid during frequency disturbances. Supporting the grid during disturbances involves increasing or decreasing the turbine load under certain conditions, depending on the grid condition. For example, a power plant is expected to increase its output of power generated during a fault (e.g., by as much as 2%) to compensate for other supply bottlenecks. Therefore, turbine operation typically restricts the base load point for the turbine to operate at an output power level that leaves a margin (also referred to as "reserved capacity") so that the increased load can be provided, if necessary, without the additional maintenance factor associated with Overburning is associated with evoke. For example, the reserved margin may be 98% of what the base load would typically be, allowing for an increase in load network requirements (e.g., by 2%) without exceeding the base load of 100%. However, unanticipated external factors, such as temperature, humidity, or pressure, can negatively impact turbine efficiency. When it gets warmer during the day, a turbine may not have the 2% reserve it needs because the heat causes the turbine to operate less efficiently, and the turbine can not reach 100% of the load originally used for the turbine she was planned. To compensate, conventional heat input curves, given the possible loss of engine efficiency, cause the turbine to operate in a more efficient state throughout the day (e.g., 96%, etc.). The turbine modeling system described herein, however, allows the modeling of turbine behavior in real time according to current external factors (e.g., temperature, humidity, pressure, etc.) and thus control of turbine operation for the most efficient operation in the current environmental conditions. Likewise, future turbine behavior may be predicted, for example, to predict turbine behavior in response to thermal variability over the course of a day, thereby allowing turbine operation planning to achieve the most efficient and economically sustainable operation. As another example, power plants typically decide whether gas turbines should be shut down at night or simply their output power levels should be reduced (e.g., by load reduction). Turbine operating characteristics, such as emissions, exhaust gas temperature and the like, affect this decision. Using the turbine modeling system described herein, decisions may be made on a smarter basis, either in advance or in real time or almost in real time. External factors and expected turbine operating parameters may be fed to the second model to determine what the turbine operating characteristics would be. Thus, the modeled characteristics may be used to determine whether a turbine should be shut down or its load lowered, taking into account these characteristics (e.g., efficiency, emissions, cost, etc.).

Als weiteres Beispiel kann ein Turbinenmodellierungssystem verwendet werden, um den Nutzen der Durchführung der Turbineninstandhaltung zu einer bestimmten Zeit zu evaluieren. Das Turbinenmodellierungssystem der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um die Betriebskennwerte der Turbine bei ihren aktuellen Kapazitäten auf Basis aktueller Leistungsparameter zu modellieren. Dann kann ein vom Betreiber vorgegebenes Szenario generiert werden, das die Betriebskennwerte der Turbine modelliert, falls eine Instandhaltung durchgeführt wird (z.B. eine Besserung der Leistungsparameterwerte, um eine erwartete Leistungssteigerung zu zeigen). Zum Beispiel reflektieren die Leistungsparameter den Maschinenverschleiß, wenn die Turbine im Lauf der Zeit verschlechtert wird. In manchen Fällen kann eine Instandhaltung durchgeführt werden, um diese Leistungsparameter und damit auch die Betriebskennwerte der Turbine zu verbessern. Durch Modellieren oder Prognostizieren der verbesserten Betriebskennwerte kann eine Kosten-Nutzen-Analyse durchgeführt werden, um den Nutzen, der durch die Durchführung der Instandhaltung erreicht wird, mit den anfallenden Kosten zu vergleichen. As another example, a turbine modeling system may be used to evaluate the benefit of performing turbine maintenance at a particular time. The turbine modeling system of the present invention may be used to model the operating characteristics of the turbine at its current capacities based on current performance parameters. Then, an operator predetermined scenario may be generated that models the turbine operating characteristics if maintenance is performed (e.g., an improvement in the performance parameter values to show an expected performance increase). For example, the performance parameters reflect engine wear as the turbine degrades over time. In some cases, maintenance can be carried out to improve these performance parameters and thus also the operating characteristics of the turbine. By modeling or forecasting the improved operating characteristics, a cost-benefit analysis can be performed to compare the benefits achieved by performing maintenance with the costs incurred.

13 zeigt ein Beispiel für ein System 300, das verwendet werden kann, um ein Turbinenbetriebsverhalten zu modellieren. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Kraftwerk 302 angegeben, das eine Gasturbine mit einem Verdichter und einer Brennkammer beinhaltet. Ein Einlasskanal zum Verdichter leitet Außenluft und möglicherweise eingespeistes Wasser in den Verdichter. Die Konfiguration des Einlasskanals trägt zu einem Druckverlust von Außenluft bei, die in den Verdichter strömt. Ein Auslasskanal 302 lenkt Verbrennungsgase aus dem Auslass des Kraftwerks 302, beispielsweise über Emissionssteuerungs- und schallschluckende Vorrichtungen. Die Menge des Einlassdruckverlustes und des Gegendrucks können aufgrund der Hinzufügung von Komponenten zu den Einlass- und Auslasskanälen und aufgrund der Verstopfung der Einlass- und Auslasskanäle im Lauf der Zeit variieren. 13 shows an example of a system 300 , which can be used to model a turbine operating behavior. According to this embodiment, a power plant 302 specified, which includes a gas turbine with a compressor and a combustion chamber. An inlet channel to the compressor directs outside air and possibly injected water into the compressor. The configuration of the inlet channel contributes to a pressure loss of outside air flowing into the compressor. An outlet channel 302 directs combustion gases from the outlet of the power plant 302 For example, about emission control and sound-absorbing devices. The amount of inlet pressure loss and backpressure may vary over time due to the addition of components to the inlet and outlet ports and due to plugging of the inlet and exhaust ports.

Der Betrieb des Kraftwerks 302 kann durch einen oder mehrere Sensoren überwacht werden, die eine oder mehrere beobachtbare Bedingungen oder Betriebs- oder Leistungsparameter des Kraftwerks 302 erfasst. Außerdem können externe Faktoren, beispielsweise die Außenumgebung, von einem oder mehreren Sensoren gemessen werden. In vielen Fällen können zwei oder drei mehrfach vorhandene Sensoren den gleichen Parameter messen. Zum Beispiel können Gruppen mehrfach vorhandener Sensoren die Außentemperatur in der Umgebung des Kraftwerks 302, die Verdichtereinlasstemperatur, die Turbinenabgastemperatur ebenso wie andere Temperaturen im gesamten Kraftwerk 302 überwachen. Ebenso können Gruppen mehrfach vorhandener Drucksensoren den Außendruck und die statischen und dynamischen Druckniveaus am Verdichtereinlass und auslass, am Turbinenauslass und an anderen Stellen in der gesamten Turbine überwachen. Gruppen mehrfach vorhandener Feuchtigkeitssensoren können die Außenluftfeuchtigkeit im Einlasskanal des Verdichters messen. Gruppen mehrfach vorhandener Sensoren können auch Strömungssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Flammendetektorsensoren, Ventilpositionssensoren, Leitschaufelwinkelsensoren oder dergleichen umfassen, die verschiedene Parameter erfassen, die sich auf den Betrieb des Kraftwerks 302 beziehen. Ein Brennstoffsteuersystem kann den Brennstoff regulieren, der von einem Brennstoffvorrat zur Brennkammer strömt. Die Brennstoffsteuereinrichtung kann auch die Art des Brennstoffs für die Brennkammer auswählen. The operation of the power plant 302 may be monitored by one or more sensors that provide one or more observable conditions or operating or performance parameters of the power plant 302 detected. In addition, external factors, such as the outside environment, may be measured by one or more sensors. In many cases, two or three multiple sensors can measure the same parameter. For example, groups of multiple sensors may affect the outside temperature in the vicinity of the power plant 302 , the compressor inlet temperature, the turbine exhaust temperature, as well as other temperatures throughout the power plant 302 monitor. Similarly, groups of multiple pressure sensors can monitor the external pressure and static and dynamic pressure levels at the compressor inlet and outlet, at the turbine outlet, and at other locations throughout the turbine. Groups of multiple moisture sensors can measure the outside air humidity in the inlet channel of the compressor. Groups of multiple sensors may also include flow sensors, velocity sensors, flame detector sensors, valve position sensors, vane angle sensors, or the like that sense various parameters related to the operation of the power plant 302 Respectively. A fuel control system may regulate the fuel flowing from a fuel supply to the combustion chamber. The fuel control device may also select the type of fuel for the combustion chamber.

Wie gesagt, bezeichnet „Betriebsparameter“ Dinge, die verwendet werden können, um die Betriebsbedingungen des Turbinensystems zu definieren, beispielsweise Temperaturen, Drücke, Brennkammerdruckverhältnisse, Gasströme an definierten Stellen in der Turbine, Lastsollwerte, die Brenntemperatur ebenso wie eine oder mehrere Bedingungen, die dem Ausmaß der Materialverschlechterung der Turbine oder des Verdichters und/oder dem Wirkungsgrad der Turbine oder des Verdichters entsprechen. Manche Parameter werden direkt gemessen. Andere Parameter werden anhand der Turbinenmodelle geschätzt oder sind indirekt bekannt. Noch andere Parameter können hypothetische oder künftige Bedingungen darstellen und können vom Werksbetreiber definiert werden. Die gemessenen und geschätzten Parameter können verwendet werden, um bestimmte Turbinenbetriebszustände darzustellen. Wie hierin verwendet, sind „Leistungsindikatoren“ Betriebsparameter, die von den Werten bestimmter gemessener Betriebsparameter abgeleitet werden, und stellen ein Leistungskriterium für den Betrieb des Kraftwerks über einen definierten Zeitraum dar. Zum Beispiel beinhalten Leistungsindikatoren den Wärmeaufwand, das Ausgangsleistungsniveau usw.As stated, "operating parameters" refers to things that can be used to define the operating conditions of the turbine system, such as temperatures, pressures, combustor pressure ratios, gas flows at defined locations in the turbine, load setpoints, firing temperature, as well as one or more conditions associated with that Extent of material deterioration of the turbine or the compressor and / or the efficiency of the turbine or the compressor correspond. Some parameters are measured directly. Other parameters are estimated from the turbine models or are indirectly known. Still other parameters may represent hypothetical or future conditions and may be defined by the factory operator. The measured and estimated parameters may be used to represent certain turbine operating conditions. As used herein, "performance indicators" are operational parameters derived from the values of certain measured operating parameters and are a performance criterion for operation of the power plant over a defined period of time. For example, performance indicators include heat input, output power level, etc.

Wie in 13 dargestellt ist, beinhaltet das System 300 eine oder mehrere Steuereinrichtungen 303a, 303b, die jeweils ein Computersystem sein können, das einen oder mehrere Prozessoren aufweist, die Programme ausführen, um den Betrieb eines Kraftwerks oder einer Generatoreinheit 302 zu steuern. Obwohl 13 zwei Steuereinrichtungen darstellt, sei klargestellt, dass auch nur eine einzige Steuereinrichtung 303 vorgesehen sein kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können mehrere Steuereinrichtungen enthalten sein, um eine redundante und/oder verteilte Verarbeitung zu ermöglichen. Die Steuerungsaktionen können beispielsweise von Sensoreingaben oder Anweisungen von Werksbetreibern abhängen. Die Programme, die von der Steuereinrichtung 303 ausgeführt werden, können Planungsalgorithmen, beispielsweise solche zum Regulieren des Brennstoffstroms zur Brennkammer, zur Bewältigung von Netzzulassungsbestimmungen, zur Lastabsenkung usw. beinhalten. Die Befehle, die von der Steuereinrichtung 303 erzeugt werden, können bewirken, dass Stellantriebe an der Turbine Ventile zwischen dem Brennstoffvorrat und den Brennkammern anpassen, um den Brennstoffstrom, die Aufteilung und die Art des Brennstoffs zu regulieren. Die Stellantriebe können Einlassleitschaufeln am Verdichter anpassen oder andere Regelungssollwerte an der Turbine aktivieren oder steuern. Man beachte, dass die Steuereinrichtung 303 verwendet werden kann, um zusätzlich zur Erleichterung der Steuerung des Kraftwerks das erste und/oder das zweite Modell zu generieren, wie hierin beschrieben. Die Steuereinrichtung 303 kann eine Ausgabe vom Betreiber und/oder eine gegenwärtig modellierte Ausgabe (oder irgendeine andere Systemausgabe) empfangen. Wie bereits beschrieben wurde, kann die Steuereinrichtung 303 einen Speicher beinhalten, der programmierte Logik (z.B. Software) speichert und Daten speichern kann, beispielsweise sensorisch erfasste Betriebsparameter, modellierte Betriebsparameter, Betriebsgrenzen und -ziele, Betriebsprofile und dergleichen. Ein Prozessor kann das Betriebssystem nutzen, um die programmierte Logik auszuführen, und kann dabei darin gespeicherte Daten nutzen. Anwender können sich über mindestens eine Anwenderschnittstellenvorrichtung mit der Steuerung 303 verbinden. Die Steuervorrichtung 303 kann über eine I/O-Schnittstelle online mit dem Kraftwerk kommunizieren, während es in Betrieb ist, ebenso wie sie offline mit dem Kraftwerk kommunizieren kann, wenn es nicht in Betrieb ist. Man beachte, dass eine oder mehrere von den Steuereinrichtungen 303 die Ausführung des hierin beschriebenen modellbasierten Steuersystems bewerkstelligen können, was unter anderem beinhalten kann: sensorisches Erfassen, Modellieren und/oder Empfangen von Betriebsparametern und Leistungsparametern; Erzeugen eines ersten Kraftwerksmodells, das einen aktuellen Turbinenbetrieb reflektiert; sensorisches Erfassen, Modellieren und/oder Empfangen von Informationen über externe Faktoren; Empfangen einer Eingabe vom Betreiber, beispielsweise von Leistungszielen und anderen Variablen; Erzeugen eines zweiten Kraftwerksmodells, das den Betrieb angesichts der zusätzlichen gelieferten Daten reflektiert; Steuern des gegenwärtigen oder künftigen Turbinenbetriebs; und/oder Darstellen von modellierten Betriebskennwerten. Außerdem sei klargestellt, dass andere externe Vorrichtungen oder mehrere andere Kraftwerke oder Generatoreinheiten mit der Steuereinrichtung 303 über I/O-Schnittstellen kommunizieren können. Die Steuereinrichtung 303 kann sich an einem anderen Ort befinden als das Kraftwerk, das von ihr gesteuert wird. Ferner können die Steuereinrichtung 303 und die dadurch implementierte Logik Software, Hardware, Firmware oder irgendeine Kombination davon beinhalten. As in 13 is shown, the system includes 300 one or more control devices 303a . 303b , each of which may be a computer system having one or more processors executing programs for the operation of a power plant or generator unit 302 to control. Even though 13 illustrates two control devices, it should be made clear that even a single control device 303 can be provided. According to a preferred embodiment, multiple controllers may be included to facilitate redundant and / or distributed processing. For example, the control actions may depend on sensor inputs or instructions from factory operators. The programs used by the controller 303 may include scheduling algorithms, such as those for regulating the fuel flow to the combustor, to address network licensing requirements, load reduction, and so on. The commands issued by the controller 303 can cause actuators on the turbine to adjust valves between the fuel supply and the combustion chambers to regulate the fuel flow, the distribution, and the type of fuel. The actuators can adjust inlet guide vanes on the compressor or activate or control other control setpoints on the turbine. Note that the controller 303 may be used to generate the first and / or second model in addition to facilitating control of the power plant, as described herein. The control device 303 may receive an output from the operator and / or a currently modeled output (or any other system output). As already described, the control device 303 include memory that stores programmed logic (eg, software) and can store data, such as sensory acquired operating parameters, modeled operating parameters, operating limits and goals, Operating profiles and the like. A processor may use the operating system to execute the programmed logic and may use data stored therein. Users can connect to the controller via at least one user interface device 303 connect. The control device 303 can communicate online with the power plant via an I / O interface while it is operating, as well as communicating offline with the power plant when it is not in service. Note that one or more of the control devices 303 can accomplish the execution of the model-based control system described herein which may include, but is not limited to, sensing, modeling, and / or receiving operating parameters and performance parameters; Generating a first power plant model that reflects a current turbine operation; sensory capture, modeling and / or receiving information about external factors; Receiving input from the operator, such as performance goals and other variables; Generating a second power plant model that reflects the operation in light of the additional data provided; Controlling the current or future turbine operation; and / or presenting modeled operating characteristics. In addition, it should be understood that other external devices or several other power plants or generator units are connected to the controller 303 can communicate via I / O interfaces. The control device 303 may be located in a location other than the power plant controlled by it. Furthermore, the control device 303 and the logic implemented thereby includes software, hardware, firmware, or any combination thereof.

Die erste Steuereinrichtung 303a (die, wie gesagt, die gleiche Steuereinrichtung sein kann wie die zweite Steuereinrichtung 303b, oder die davon verschieden sein kann), kann dafür geeignet sein, das Kraftwerk 302 durch ein erstes oder primäres Modell 305 zu modellieren, was das Modellieren der aktuellen Leistungsparameter der Turbine einschließt. Die zweite Steuereinrichtung 303b kann dafür geeignet sein, Turbinenbetriebskennzahlen unter verschiedenen Bedingungen über ein zweites oder prädiktives Modell 306 zu modellieren. Das erste Modell 305 und das zweite Modell 306 können jeweils eine Anordnung einer oder mehrerer mathematischer Darstellungen des Turbinenverhaltens sein. Jede dieser Darstellungen kann auf Eingangswerte angewiesen sein, um einen Schätzwert eines modellierten Betriebsparameters zu generieren. Unter manchen Umständen können die mathematischen Darstellungen einen Ersatz-Betriebsparameterwert generieren, der unter Umständen verwendet werden kann, wo ein gemessener Parameterwert nicht zur Verfügung steht. Das erste Modell 305 kann dann verwendet werden, um eine Grundlage und/oder eine Eingabe für das zweite Modell 306 bereitzustellen, um Turbinenbetriebskennwerte auf Basis der aktuellen Leistungsparameter des Kraftwerks 302 und jeglicher anderer Faktoren, beispielsweise externer Faktoren, vom Betreiber bereitgestellter Befehle oder Bedingungen und/oder angepasster Betriebszustände, zu bestimmen. Man beachte, dass, wie oben beschrieben, „das zweite Modell 306“ einfach eine Instanz des gleichen Modells sein kann wie das erste Modell 305, die zusätzliche oder andere Eingaben berücksichtigt, beispielsweise externe Faktoren, andere Betriebspunkte, um andere Leistungsparameter oder ein anderes Turbinenverhalten angesichts anderer Eingaben zu modellieren. Das System 301 kann ferner eine Schnittstelle 307 beinhalten. The first control device 303a (Which, as I said, the same control device may be as the second control device 303b , or which may be different), may be suitable for the power plant 302 through a first or primary model 305 modeling, which includes modeling the turbine's current performance parameters. The second control device 303b may be suitable for providing turbine operating metrics under different conditions via a second or predictive model 306 to model. The first model 305 and the second model 306 may each be an arrangement of one or more mathematical representations of the turbine behavior. Each of these representations may rely on input values to generate an estimate of a modeled operating parameter. In some circumstances, the mathematical representations may generate a replacement operating parameter value that may be used under circumstances where a measured parameter value is not available. The first model 305 can then be used to provide a foundation and / or input for the second model 306 to provide turbine operating parameters based on the current performance parameters of the power plant 302 and any other factors, such as external factors, operator-provided commands or conditions, and / or adjusted operating conditions. Note that, as described above, "the second model 306 "Can simply be an instance of the same model as the first model 305 that takes into account additional or other inputs, such as external factors, other operating points, to model other performance parameters or other turbine behavior in light of other inputs. The system 301 may also have an interface 307 include.

Immer noch auf 13 wird eine kurze Beschreibung der gegenseitigen Beziehung zwischen den Systemkomponenten geliefert. Wie beschrieben modelliert das erste oder das primäre Modell 305 aktuelle Leistungsparameter 308 des Kraftwerks 302. Die aktuellen Leistungsparameter 308 können unter anderem Bedingungen, die dem Grad der Materialverschlechterung der Turbine entsprechen, Bedingungen, die dem Wirkungsgrad der Turbine entsprechen (z.B. den Wärmeaufwand oder das Leistungsausgabeverhältnis), Einlassleitschaufelwinkel, die Menge eines Brennstoffstroms, die Drehzahl einer Turbine, den Druck und die Temperatur am Verdichtereinlass, den Druck und die Temperatur am Verdichterauslass, die Turbinenabgastemperatur, die Generatorleistungsausgabe, den Verdichterluftstrom, das Brennkammerluftverhältnis, die Brenntemperatur (Turbineneinlass), die Brennkammerflammentemperatur, die Brennstoffsystemdruckverhältnisse und akustische Kennwerte beinhalten. Einige dieser Leistungsparameter 308 können direkt aus dem Turbinenbetrieb gemessen werden, und manche können auf Basis anderer gemessener oder sensorisch erfasster Parameter modelliert werden. Die Leistungsparameter können vom ersten Modell 305 bereitgestellt werden und/oder können generell von der Steuereinrichtung bereitgestellt werden, beispielsweise wenn sie von der Steuereinrichtung sensorisch erfasst und/oder gemessen werden. Nach der Erzeugung des ersten Modells 305 werden die Leistungsparameter 308 (mit denen jegliches Turbinenverhalten bezeichnet werden soll, das von dem Modell bereitgestellt wird) bereitgestellt, um das zweite oder prädiktive Modell 306 zu generieren. Andere Variablen 309 können abhängig vom Verwendungszweck für das zweite Modell 306 bereitgestellt werden. Beispielsweise können die anderen Variablen externe Faktoren, wie Umgebungsbedingungen beinhalten, die im Allgemeinen nicht steuerbar sind und denen einfach Rechnung getragen werden muss. Außerdem können die anderen Variablen 309 ein von der Steuereinrichtung vorgegebenes Szenario oder einen solchen Betriebspunkt (z.B. einen Turbinenbetriebspunkt, der von der Steuereinrichtung 303 erzeugt oder anderweitig bereitgestellt wird, beispielsweise eine Turbinensteuerung auf Basis des ersten Modells 305 usw.), gemessene Eingaben, bei denen es sich um einige oder alle von den gemessenen Eingaben handeln kann, die gemäß der Beschreibung möglicherweise vom ersten Modell 305 modelliert werden, beinhalten. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 14 beschrieben wird, kann ein vom Betreiber vorgegebenes Szenario 313 (z.B. einer oder mehrere vom Betreiber gelieferte Befehle, die verschiedene Turbinenbetriebspunkte oder -bedingungen anzeigen) über Eingaben vom Betreiber auch zum zweiten Modell 306 geliefert werden. Zum Beispiel können in einem Verwendungsbeispiel die anderen Variablen 309 ein vom Betreiber vorgegebenes Szenario beinhalten, das als eine oder mehrere Eingaben für das zweite Modell 306 bereitgestellt wird, wenn versucht wird, ein aktuelles Turbinenverhalten auf Basis von zusätzlichen Eingaben, beispielsweise externen Faktoren oder gemessenen Eingaben, in Echtzeit oder fast in Echtzeit zu modellieren. Unter Verwendung eines vom Betreiber vorgegebenen Szenarios des ersten Modells zusätzlich zu einer oder mehreren von diesen zusätzlichen Eingaben kann das voraussichtliche Echtzeitverhalten des Kraftwerks 302 durch das zweite Modell 306 unter Berücksichtigung dieser zusätzlichen Eingaben modelliert werden, die ihrerseits verwendet werden können, um das Kraftwerk 302 zu steuern oder um das erste Modell 305 durch Steuerungsprofileingaben 310 anzupassen.Still on 13 A brief description of the mutual relationship between the system components is provided. As described, the first or the primary model models 305 current performance parameters 308 of the power plant 302 , The current performance parameters 308 may include conditions that correspond to the degree of degradation of the turbine, conditions that correspond to turbine efficiency (eg, heat input or output ratio), inlet guide vane angle, amount of fuel flow, turbine speed, pressure and temperature at the compressor inlet , the pressure and temperature at the compressor outlet, the turbine exhaust temperature, the generator power output, the compressor airflow, the combustor air ratio, the firing temperature (turbine inlet), the combustor flame temperature, the fuel system pressure ratios, and acoustic characteristics. Some of these performance parameters 308 can be measured directly from turbine operation, and some can be modeled based on other measured or sensory parameters. The performance parameters can be from the first model 305 can be provided and / or can generally be provided by the control device, for example if they are sensory detected and / or measured by the control device. After the generation of the first model 305 become the performance parameters 308 (to denote any turbine behavior provided by the model) to the second or predictive model 306 to generate. Other variables 309 may depend on the intended use for the second model 306 to be provided. For example, the other variables may include external factors, such as environmental conditions, which are generally uncontrollable and must be easily addressed. In addition, the other variables 309 a predetermined by the controller scenario or such an operating point (eg, a turbine operating point, by the control device 303 is generated or otherwise provided, for example, a turbine control based on the first model 305 etc.), measured inputs, which may be some or all of the measured inputs, possibly as described in the first model 305 be modeled include. As explained below with reference to 14 can be described by the operator given scenario 313 (eg, one or more operator supplied commands indicating different turbine operating points or conditions) about inputs from the operator to the second model as well 306 to be delivered. For example, in one usage example, the other variables 309 include a scenario dictated by the operator as one or more inputs to the second model 306 is provided when trying to model a current turbine behavior based on additional inputs, such as external factors or measured inputs, in real time or near real time. Using an operator-specified scenario of the first model in addition to one or more of these additional inputs, the prospective real-time behavior of the power plant 302 through the second model 306 be modeled taking into account these additional inputs, which in turn can be used to power the plant 302 to steer or to the first model 305 through control profile inputs 310 adapt.

Es wird auf 14 Bezug genommen, wo ein vom Betreiber vorgegebener Betriebsmodus oder ein solches Szenario 313 als eine oder mehrere Eingaben über die Schnittstelle 307 für das zweite oder prädiktive Modell 306 bereitgestellt wird, das dann ein künftiges Turbinenverhalten unter verschiedenen Bedingungen modelliert. Zum Beispiel kann ein Betreiber Befehle an die Schnittstelle 307 liefern, um ein Szenario zu generieren, in dem das Kraftwerk 302 an einem anderen Betriebspunkt (z.B. mit anderen Lasten, einer anderen Konfiguration, einem anderen Wirkungsgrad usw.) arbeitet. Als erläuterndes Beispiel kann ein Satz von Betriebsbedingungen über das vom Betreiber vorgegebene Szenario 313 geliefert werden, das Bedingungen darstellt, die für den folgenden Tag (oder einen anderen künftigen Zeitrahmen) vorausgesagt werden, beispielsweise Umgebungsbedingungen oder Bedarfsanforderungen. Diese Bedingungen können vom zweiten Modell 306 verwendet werden, um voraussichtliche oder prognostizierte Betriebskennwerte 314 für das Kraftwerk 302 während dieses Zeitrahmens zu generieren. Bei der Ausführung des zweiten Modells 306 in dem vom Betreiber vorgegebenen Szenario stellen die voraussichtlichen Betriebskennwerte 314 ein Turbinenverhalten dar wie unter anderem eine Grundlastausgabekapazität, eine Spitzenausgabekapazität, niedrigste Lastabsenkungspunkte, Emissionsniveaus, Wärmeaufwand und dergleichen. Diese modellierten oder prognostizierten Betriebskennwerte 313 können nützlich sein, wenn Leistungsproduktionsniveaus geplant und zugeteilt werden, beispielsweise für eine Marktplanung und für Ausschreibungen für Tage im Voraus.It will open 14 Reference where an operator-specified mode of operation or scenario 313 as one or more inputs via the interface 307 for the second or predictive model 306 which then models a future turbine behavior under different conditions. For example, an operator may issue commands to the interface 307 deliver to generate a scenario in which the power plant 302 at a different operating point (eg with different loads, a different configuration, different efficiency, etc.). As an illustrative example, a set of operating conditions may be beyond the scenario given by the operator 313 providing conditions that are predicted for the following day (or any other future time frame), such as environmental conditions or demand requirements. These conditions may differ from the second model 306 used to provide projected or projected operating characteristics 314 for the power plant 302 to generate during this timeframe. In the execution of the second model 306 in the scenario specified by the operator, the expected operating characteristics 314 a turbine behavior such as a base load output capacity, a peak output capacity, lowest load lowering points, emission levels, heat input, and the like. These modeled or projected operating characteristics 313 can be useful when planning and allocating performance production levels, for example, for market planning and for tenders for days in advance.

15 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren 320, mit dem eine Ausführungsform der Erfindung arbeiten kann. Bereitgestellt wird ein Ablaufschema des grundsätzlichen Betriebs eines Systems für die Modellierung einer Turbine, das von einer oder mehreren Steuereinrichtungen ausgeführt werden kann, beispielsweise von denen, die unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben sind. Das Verfahren 320 kann bei Schritt 325 beginnen, in dem die Steuereinrichtung anhand eines ersten oder primären Modells einen oder mehrere aktuelle Leistungsparameter einer Turbine gemäß dem aktuellen Betrieb modellieren kann. Um dieses erste Modell zu generieren, kann die Steuereinrichtung als Eingabe für das Modell einen oder mehrere Betriebsparameter empfangen, die einen aktuellen Betrieb der Turbine anzeigen. Wie oben beschrieben ist, können diese Betriebsparameter sensorisch erfasst oder gemessen werden und/sie können modelliert werden, was der Fall sein kann, wenn die Parameter nicht sensorisch erfasst werden können. Die aktuellen Betriebsparameter können jeden Parameter beinhalten, der einen aktuellen Turbinenbetrieb anzeigt, wie oben beschrieben. Man beachte, dass die hierin offenbarten Verfahren und Systeme nicht direkt davon abhängen, ob die Betriebsparameter gemessen oder modelliert werden. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein generiertes Modell der Gasturbine beinhalten. Das Modell kann eine Anordnung aus einer oder mehreren mathematischen Darstellungen der Betriebsparameter sein. Jede dieser Darstellungen kann auf Eingangswerte angewiesen sein, um einen Schätzwert eines modellierten Betriebsparameters zu generieren. Die mathematischen Darstellungen können einen Ersatz-Betriebsparameterwert generieren, der unter Umständen verwendet werden kann, wo ein gemessener Parameterwert nicht zur Verfügung steht. 15 shows an example of a method 320 with which an embodiment of the invention can operate. Provided is a flow chart of the basic operation of a system for modeling a turbine that may be performed by one or more controllers, such as those described with reference to FIGS 13 and 14 are described. The procedure 320 can at step 325 begin, in which the controller can model based on a first or primary model one or more current performance parameters of a turbine according to the current operation. To generate this first model, the controller may receive as input to the model one or more operating parameters indicative of current operation of the turbine. As described above, these operating parameters may be sensed or measured and / or may be modeled, which may be the case if the parameters can not be sensed. The current operating parameters may include any parameter indicating a current turbine operation as described above. Note that the methods and systems disclosed herein do not directly depend on whether the operating parameters are measured or modeled. The control device may include, for example, a generated model of the gas turbine. The model may be an arrangement of one or more mathematical representations of the operating parameters. Each of these representations may rely on input values to generate an estimate of a modeled operating parameter. The mathematical representations may generate a replacement operating parameter value that may be used under circumstances where a measured parameter value is not available.

In Schritt 330 kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere externe Faktoren empfangen oder auf andere Weise bestimmen, die sich auf einen aktuellen und/oder künftigen Betrieb auswirken können. Wie oben beschrieben sind diese externen Faktoren typischerweise (aber nicht unbedingt) nicht steuerbar, und daher ist die Einbeziehung ihrer Auswirkung im zweiten Modell von Vorteil für die Generierung des gewünschten Turbinensteuerungsprofils und/oder -betriebstechnischen Verhaltens. Externe Faktoren können unter anderem Außentemperatur, Außenluftfeuchtigkeit oder barometrischen Druck ebenso wie die Brennstoffzusammensetzung und/oder den Lieferdruck beinhalten, die sich auf das Turbinenbetriebsverhalten auswirken können. Diese externen Faktoren können gemessen oder abgefühlt werden, können durch einen Betreiber geschätzt oder anderweitig manuell bereitgestellt werden (beispielsweise wenn der Betreiber ein voraussichtliches Verhalten aufgrund von hypothetischen Szenarios oder künftigen Bedingungen verlangt) und/oder können von dritten informierten Quellen (z.B. Wetterdiensten usw.) bereitgestellt werden.In step 330 For example, the controller may receive or otherwise determine one or more external factors that may affect current and / or future operation. As described above, these external factors are typically (but not necessarily) uncontrollable, and therefore the inclusion of their impact in the second model is beneficial to the generation of the desired turbine control profile and / or operational behavior. External factors may include, but are not limited to, outside temperature, outside air humidity, or barometric pressure, as well as fuel composition and / or delivery pressure, which may affect the Turbine operating behavior can affect. These external factors may be measured or sensed, may be estimated by an operator or otherwise provided manually (for example, if the operator requires probable behavior due to hypothetical scenarios or future conditions) and / or may be from third informed sources (eg, weather services, etc.). to be provided.

In Schritt 335 kann die Steuereinrichtung angepasste Betriebspunkte und/oder andere Variablen empfangen, um das Turbinenverhalten unter einer Bedingung vorauszusagen, die anders ist als die aktuelle Turbinenbedingung. Angepasste Betriebspunkte können unter anderem das Ermitteln des gewünschten Ausgangsniveaus beinhalten, beispielsweise wenn die Turbine mit einer reservierten Kapazität (z.B. 98 % der Grundlast) modelliert wird oder wenn die Turbine beispielsweise mit einer Spitzenlast oder während einer Lastabsenkung modelliert wird. Betriebspunkte können ferner Betriebsgrenzen beinhalten, unter anderem die Beständigkeit von Heißgaswegen (oder die Brenntemperatur), die Beständigkeit des Abgasrahmens, NOx-Emissionen, CO-Emissionen, Brennkammer-Magerverlöschung, Verbrennungsdynamik, Strömungsabriss im Verdichter, Verdichtervereisung, aero-mechanische Grenzen des Verdichters, Verdichterabstand und Verdichterauslasstemperatur. Durch Bereitstellen dieser angepassten Betriebspunkte oder anderer Variablen kann der Betreiber somit hypothetische Szenarios bereitstellen, für die das Turbinenmodell die Betriebskennwerte innerhalb dieser Szenarios voraussagt, was nützlich sein kann, um den künftigen Betrieb der Turbine zu steuern und/oder um die künftige Leistungserzeugung und -zuteilung zu planen.In step 335 For example, the controller may receive adjusted operating points and / or other variables to predict turbine behavior under a condition other than the current turbine condition. Adapted operating points may include, among other things, determining the desired output level, for example, when modeling the turbine with a reserved capacity (eg, 98% of the base load), or modeling the turbine with, for example, a peak load or during a load reduction. Operating points may also include operating limits, including but not limited to hot gas path resistance (or firing temperature), exhaust frame resistance, NOx emissions, CO emissions, combustor lean burn, combustion dynamics, compressor stall, compressor icing, compressor aero-mechanical limits, Compressor clearance and compressor outlet temperature. Thus, by providing these adjusted operating points or other variables, the operator may provide hypothetical scenarios for which the turbine model predicts the operating characteristics within those scenarios, which may be useful to control future operation of the turbine and / or future power generation and allocation to plan.

Auf Schritt 335 folgt Schritt 340, in dem ein zweites oder prädiktives Modell der Turbine auf Basis des in Schritt 325 generierten ersten Modells und optional der externen Faktoren und/oder der angepassten Betriebspunkte oder anderen Variablen, die in Schritt 335 bereitgestellt werden, generiert wird. Dieses zweite oder prädiktive Modell kann somit Betriebsparameter und daraus Leistungsindikatoren für die Turbine während eines künftigen Betriebszeitraums exakter anzeigen oder prognostizieren.On step 335 follow step 340 in which a second or predictive model of the turbine based on the in step 325 generated first model and optionally the external factors and / or the adjusted operating points or other variables, which in step 335 be provided is generated. This second or predictive model may thus more accurately indicate or forecast operating parameters and therefrom performance indicators for the turbine during a future period of operation.

In Schritt 345 kann die modellierte Leistung verwendet werden, um den aktuellen oder künftigen Turbinenbetrieb anzupassen und/oder um einem Betreiber die modellierte Leistung anzuzeigen. Wenn der aktuelle Turbinenbetrieb angepasst wird, kann die Turbinensteuereinrichtung somit die modellierten Leistungsparameter als Eingaben zum Ändern eines aktuellen Steuerungsmodells (z.B. eines ersten Modells) oder eines aktuellen Steuerungsprofils empfangen, beispielsweise durch Modifizieren verschiedener Sollwerte und/oder Bezugswerte, die für die aktuelle Turbinensteuerung verwendet werden. Es ist zu erwarten, dass diese Echtzeitoder Fast-Echtzeitsteuerung der Turbine durchgeführt wird, wenn die Eingaben in das zweite Modell, das in Schritt 340 generiert wird, repräsentativ sind für die aktuellen Turbinenbedingungen oder die aktuellen externen Faktoren. Zum Beispiel kann eine Echtzeit- oder Fast-Echtzeitanpassung in Schritt 345 durchgeführt werden, wenn das zweite Modell Leistungskennwerte unter Berücksichtigung der aktuellen Temperatur, des aktuellen Drucks oder der aktuellen Feuchtigkeit und/oder unter Berücksichtigung von Betriebsparametern oder Leistungsparametern der Turbine, die einen Turbinenverschleiß und/oder -wirkungsgrad exakter darstellen, darstellt. 16 beschreibt ein Ausführungsbeispiel, das optional betreiberspezifische Eingaben empfangen und eine Verhaltensvoraussage unter einer anderen Betriebsbedingung generieren kann. Die Ausgabe des in Schritt 340 generierten Modells kann einem Betreiber auch über eine Schnittstelle oder auf andere Weise präsentiert werden. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform, in der der Betreiber in Schritt 335 hypothetische Betriebsszenarios bereitstellt, die voraussichtlichen Turbinenbetriebskennwerte zur Analyse und möglichen Einbeziehung in künftige Steuerungs- oder Planungsaktivitäten angezeigt werden. Somit kann das Verfahren 320 nach Schritt 345 enden, nachdem es die aktuellen Leistungsparameter der Turbine durch ein erstes Modell modelliert hat und dann die gleiche Turbine unter Berücksichtigung zusätzlicher externer Faktoren, angepasster Betriebspunkte oder anderer zusätzlicher Daten modelliert hat, um den Turbinenbetrieb auf Basis dieser zusätzlichen Daten vorauszusagen.In step 345 the modeled power may be used to adjust the current or future turbine operation and / or to display the modeled power to an operator. Thus, when the current turbine operation is adjusted, the turbine controller may receive the modeled performance parameters as inputs for changing a current control model (eg, a first model) or a current control profile, for example, by modifying various setpoints and / or reference values used for the current turbine control , It is expected that this real-time or near-real-time control of the turbine will be performed when the inputs to the second model, in step 340 generated are representative of the current turbine conditions or the current external factors. For example, a real-time or fast real-time adjustment in step 345 when the second model represents performance characteristics taking into account the current temperature, pressure or humidity, and / or considering operating parameters or performance parameters of the turbine that more accurately represent turbine wear and / or efficiency. 16 describes an embodiment that optionally may receive operator-specific inputs and generate a behavioral prediction under another operating condition. The output of in step 340 generated model can also be presented to an operator via an interface or otherwise. For example, in an embodiment where the operator in step 335 Provides hypothetical operating scenarios that will display prospective turbine operating characteristics for analysis and possible inclusion in future control or planning activities. Thus, the process can 320 after step 345 after modeling the current performance parameters of the turbine through a first model and then modeling the same turbine considering additional external factors, adjusted operating points or other additional data to predict turbine operation based on this additional data.

16 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren 400, mit dem eine alternative Ausführungsform arbeiten kann. Bereitgestellt wird ein Beispiel für ein Ablaufschema des Betriebs eines Systems für die Modellierung einer Turbine, das von einer oder mehreren Steuereinrichtungen ausgeführt werden kann, beispielsweise von denen, die unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben sind. Das Verfahren 400 stellt die Verwendung des Systems 301 dar, in dem ein Betreiber optional zusätzliche Variablen liefern kann, um die Modellierungsfähigkeiten für die Voraussage des Turbinenverhaltens in hypothetischen Szenarios zu nutzen. Das Verfahren 400 kann mit dem Entscheidungsschritt 405 beginnen, in dem bestimmt wird, ob die Turbine gemäß aktuellen Turbinenbetriebsparametern und Leistungsparametern modelliert werden soll oder ob vom Betreiber gelieferte Parameter berücksichtigt werden sollen, wenn das Modell generiert wird. Wenn das System beispielsweise verwendet wird, um hypothetische Betriebsszenarios vorauszusagen, dann kann es sein, dass keine aktuellen Leistungsparameter als Eingaben in das Modell benötigt werden (unter der Annahme, dass das Modell bereits den grundlegenden Betrieb und das grundlegende Verhalten der Turbine widerspiegelt. Wenn im Entscheidungsschritt 405 bestimmt wird, dass keine aktuellen Parameter verwendet werden müssen, dann gehen die Operationen zu Schritt 410 weiter, in dem der Betreiber andere Leistungsparameter liefert, wodurch eine Modellierung der Turbine an einem anderen Betriebspunkt und unter einer anderen Betriebsbedingung (z.B. in einem stärker abgenutzten Zustand, bei einem anderen Wirkungsgrad usw.) möglich ist. Andernfalls werden die aktuellen Leistungsparameter und/oder Betriebsparameter verwendet, wie beispielsweise unter Bezugnahme auf Schritt 325 von 15 beschrieben ist, und die Operationen gehen zu Schritt 415 weiter. In Schritt 415 kann die Steuereinrichtung durch ein erstes oder primäres Modell einen oder mehrere Parameter einer Turbine entweder gemäß der vom Betreiber gelieferten Eingabe von Schritt 410 oder dem aktuellen Betrieb der Turbine modellieren. Wenn das Modell beispielsweise zumindest zum Teil auf Basis von in Schritt 410 vom Betreiber gelieferten Parametern generiert wird, dann ist das in Schritt 415 generierte Modell repräsentativ für das prognostizierte Turbinenverhalten unter diesen Leistungsparametern. 16 shows an example of a method 400 with which an alternative embodiment can work. An example of a flowchart of operating a system for modeling a turbine that may be performed by one or more controllers, such as those described with reference to FIGS 13 and 14 are described. The procedure 400 represents the use of the system 301 in which an operator may optionally provide additional variables to use the modeling capabilities for predicting turbine behavior in hypothetical scenarios. The procedure 400 can with the decision step 405 begin by determining whether the turbine should be modeled according to current turbine operating parameters and performance parameters or whether parameters supplied by the operator should be taken into account when the model is generated. For example, if the system is used to predict hypothetical operating scenarios, then it may be that no current performance parameters are needed as inputs to the model (under Assumption that the model already reflects the basic operation and basic behavior of the turbine. If in the decision step 405 it is determined that no current parameters need to be used, then the operations go to step 410 in which the operator provides other performance parameters, thereby allowing modeling of the turbine at a different operating point and under a different operating condition (eg, in a more worn condition, at a different efficiency, etc.). Otherwise, the current performance parameters and / or operating parameters are used, such as with reference to step 325 from 15 described, and the operations go to step 415 further. In step 415 For example, the controller may determine, by a first or primary model, one or more parameters of a turbine according to either the operator supplied input of step 410 or model the current operation of the turbine. For example, if the model is at least partially based on in step 410 generated by the operator parameters, then that is in step 415 generated model representative of the predicted turbine behavior under these performance parameters.

Auf Schritt 415 folgt der Entscheidungsschritt 420, in dem bestimmt wird, ob eine anschließende Modellierung (z.B. das „zweite Modell“ oder das „prognostizierte Modell“) auf aktuellen externen Faktoren, beispielsweise der aktuellen Temperatur, dem aktuellen Druck oder der aktuellen Feuchtigkeit, oder auf anderen externen Faktoren, die vom Betreiber angelegt werden, basieren soll. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung in einem Szenario das Betriebsverhalten der Turbine auf Basis der zusätzlichen Daten eines oder mehrerer aktueller externer Faktoren modellieren, was eine weitere Voraussage des Turbinenverhaltens angesichts der aktuellen Bedingungen ermöglichen würde. In einem anderen Szenario kann die Steuereinrichtung jedoch verwendet werden, um die Turbine gemäß vom Betreiber gelieferten Bedingungen weiter zu modellieren, was die Prognostizierung von Turbinenbetriebskennwerten innerhalb von verschiedenen hypothetischen Szenarios ermöglichen würde. Wenn in Schritt 320 bestimmt wird, dass die vom Betreiber gelieferten Daten zu externen Faktoren bei der Modellierung berücksichtigt werden sollen, dann gehen die Operationen zu Schritt 425 weiter. Andernfalls gehen die Operationen zu Schritt 430 weiter und nutzen aktuelle externe Faktoren. In Schritt 430 empfängt die Steuereinrichtung externe Faktoren, die berücksichtigt werden sollen, wenn das zweite oder prädiktive Modell generiert wird, ob sie nun repräsentativ sind für den aktuellen Zustand oder hypothetische Faktoren sind. Auf den Schritt 430 folgen die Schritte 435445, die optional eine Berücksichtigung verschiedener Betriebspunkte ermöglichen und in denen das prädiktive Modell auf Basis der empfangenen Daten generiert und das voraussichtliche Verhalten auf die gleiche oder eine ähnliche Weise wie unter Bezugnahme auf die Schritte 325345 von 15 beschrieben angezeigt wird. Das Verfahren 400 kann nach dem Schritt 445 enden, nachdem es das Turbinenbetriebsverhalten optional auf Basis von vom Betreiber gelieferten Szenarios modelliert hat.On step 415 follows the decision step 420 determining whether subsequent modeling (eg, the "second model" or the "predicted model") is based on current external factors, such as the current temperature, current pressure or humidity, or other external factors, such as those determined by Operators should be based. For example, in one scenario, the controller may model the performance of the turbine based on the additional data of one or more current external factors, which would allow further prediction of turbine behavior in the face of current conditions. However, in another scenario, the controller may be used to further model the turbine according to operator supplied conditions, which would allow for the prediction of turbine operating characteristics within various hypothetical scenarios. When in step 320 it is determined that the data provided by the operator on external factors should be taken into account in the modeling, then the operations go to step 425 further. Otherwise, the operations go to step 430 continue and use current external factors. In step 430 For example, the controller receives external factors to be considered when generating the second or predictive model, whether they are representative of the current state or hypothetical factors. On the step 430 follow the steps 435 - 445 which optionally allow for consideration of different operating points and in which the predictive model is generated based on the received data and the expected behavior in the same or a similar manner as with reference to the steps 325 - 345 from 15 described is displayed. The procedure 400 can after the step 445 after modeling the turbine operating behavior optionally based on operator supplied scenarios.

Diese Ausführungsformen stellen daher eine technische Wirkung dahingehend bereit, dass sie das Turbinenverhalten an Betriebspunkten oder unter Betriebsbedingungen anzeigen oder prognostizieren, die sich vom aktuellen Turbinenbetrieb unterscheiden. Es wird eine weitere technische Wirkung bereitgestellt, die eine automatische Turbinensteuerung zumindest zum Teil auf Basis von modellierten Verhaltens- und Betriebskennwerten ermöglicht, was optional die Schaffung von vom Betreiber vorgegebenen Szenarios, Eingaben, Betriebspunkten und/oder Betriebsbedingungen beinhaltet, um das Turbinenverhalten und die Betriebskennwerte unter diesen vom Betreiber vorgegebenen Bedingungen vorauszusagen. Eine weitere verwirklichte technische Wirkung beinhaltet die Fähigkeit zur Voraussage verschiedener hypothetischer Szenarios, die es den Betreibern ermöglicht, fundiertere Steuerungs- und Betriebsentscheidungen zu treffen, beispielsweise zur Planung, Belastung, Lastabsenkung usw. Man beachte, dass hierin auf Schrittdiagramme von Systemen, Vorrichtungen und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung Bezug genommen wird. These embodiments therefore provide a technical effect of indicating or predicting turbine behavior at operating points or under operating conditions that are different than current turbine operation. A further technical effect is provided that enables automatic turbine control based at least in part on modeled behavior and operating characteristics, optionally including the creation of operator-specified scenarios, inputs, operating points, and / or operating conditions, turbine behavior, and operating characteristics to predict under these conditions imposed by the operator. Another implemented technical effect includes the ability to predict various hypothetical scenarios that allow operators to make more informed control and operational decisions, such as scheduling, loading, load lowering, etc. Note that herein are step-by-step diagrams of systems, devices, and computer program products according to embodiments of the invention reference is made.

Es wird nun auf 17 Bezug genommen, wo ein Ablaufschema 500 gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Man beachte, dass das Ablaufschema 500 Aspekte beinhaltet, die als Steuerverfahren oder als Teil eines Steuersystems zur Erleichterung der Optimierung eines Kraftwerks 501 verwendet werden können. Das Kraftwerk 501 kann denen ähnlich sein, die unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erörtert worden sind, aber solange in den beigefügten Ansprüchen nichts anderes angegeben ist, sei klargestellt, dass die vorliegende Erfindung auch in Bezug auf andere Arten von Kraftwerken verwendet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kraftwerk 501 mehrere Wärmekrafterzeugungseinheiten aufweisen, die Elektrizität erzeugen, die innerhalb eines Stromsystemmarktes verkauft werden, wie dem, der in Bezug auf 1 erörtert worden ist. Das Kraftwerk 501 kann viele mögliche Arten von Betriebsmodi aufweisen, die beispielsweise die verschiedenen Möglichkeiten, wie Wärmekrafterzeugungseinheiten des Werks eingesetzt oder betrieben werden, das Ausgabeniveau des Werks, die Möglichkeiten, wie die Werks auf sich verändernde Umgebungsbedingungen reagiert und dabei eine Lastanforderung erfüllt, usw. beinhalten. Man beachte, dass die Betriebsmodi durch Betriebsparameter beschrieben und definiert werden können, die physikalische Eigenschaften bestimmter Aspekte des Betriebs des Kraftwerks 501 betrachten. Wie weiter in 17 dargestellt ist, kann die vorliegende Erfindung ein Kraftwerksmodell 502 beinhalten. Das Kraftwerksmodell 502 kann eine computergestützte Darstellung des Kraftwerks beinhalten, die Verfahrenseingänge und -ausgänge als Teil einer Simulation korrelieren, die dazu da ist, den Betrieb des Werks nachzuahmen. Wie dargestellt, beinhaltet die vorliegende Erfindung ferner ein Abstimmungsmodul 503, eine Werkssteuereinrichtung 505, ein abgestimmtes Kraftwerksmodul 507; ein Werksbetreibermodul 509; und einen Optimierer 510, die nachstehend jeweils einzeln erörtert werden.It will be up now 17 Reference where a flowchart 500 according to an alternative embodiment of the present invention is shown. Note that the flowchart 500 Aspects included as a control method or as part of a control system to facilitate the optimization of a power plant 501 can be used. The power plant 501 may be similar to those with reference to the 2 and 3 It should be understood that, unless otherwise specified in the appended claims, it should be understood that the present invention may be practiced with reference to other types of power plants. In a preferred embodiment, the power plant 501 have a plurality of heat generating units that generate electricity that are sold within a power system market, such as that with respect to 1 has been discussed. The power plant 501 For example, there may be many possible types of operating modes, including, but not limited to, the various capabilities such as plant thermal power generation units, plant output levels, how the plant responds to changing environmental conditions while meeting a load request, and so on. you Note that the operating modes can be described and defined by operating parameters, the physical characteristics of certain aspects of the plant's operation 501 consider. As in further 17 As shown, the present invention may be a power plant model 502 include. The power plant model 502 may include a computerized representation of the power plant that correlates process inputs and outputs as part of a simulation used to mimic the operation of the plant. As illustrated, the present invention further includes a voting module 503 , a factory control device 505 , a coordinated power plant module 507 ; a factory-operating module 509 ; and an optimizer 510 , which will be discussed individually below.

Das Kraftwerk 501 kann Sensoren 511 beinhalten, die Betriebsparameter messen. Diese Sensoren 511 können ebenso wie die Betriebsparameter, die sie messen, beliebige der hierin bereits erörterten beinhalten. Als Teil des vorliegenden Verfahrens können die Sensoren 511 Messungen von Betriebsparametern während eines anfänglichen, eines aktuellen oder eines ersten Betriebszeitraums (nachstehend „erster Betriebszeitraum“) durchführen, und diese Messungen können verwendet werden, um ein mathematisches Modell des Kraftwerks abzustimmen, das dann, wie nachstehend erörtert wird, als Teil eines Optimierungsprozesses verwendet werden kann, um das Kraftwerk 501 während eines folgenden oder zweiten Zeitraums (im Folgenden „zweiter Betriebszeitraum“) in einer verbesserten oder optimierten Betriebsweise zu steuern. Die gemessenen Betriebsparameter können selbst verwendet werden, um das Werksleistungsverhalten zu bewerten, oder sie können in Berechnungen verwendet werden, um Leistungsindikatoren, die bestimmte Aspekte des Betriebs und des Leistungsverhaltens des Kraftwerks betreffen, abzuleiten. Man beachte, dass Leistungsindikatoren dieser Art den Wärmeaufwand, den Wirkungsgrad, die Erzeugungskapazität und andere beinhalten können. Somit können als Anfangsschritt Betriebsparameter, die von den Sensoren 511 während des ersten Betriebszeitraums gemessen werden, als einer oder mehrere Leistungsindikatoren verwendet werden (oder verwendet werden, um Werte dafür zu berechnen). Wie hierin verwendet, werden solche Werte für Leistungsindikatoren (d.h. solche, die auf Messwerten von Betriebsparametern basieren) als „Messwerte“ bezeichnet. Die Messungen der Betriebsparameter und/oder die Messwerte für die Leistungsindikatoren können, wie gezeigt, sowohl an die Werkssteuereinrichtung 505 als auch das Abstimmungsmodul 503 übermittelt werden. Das Abstimmungsmodul 503 kann, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, so konfiguriert sein, dass es ein Feedback von einem Datenabgleichs- oder -abstimmungsprozess zur Verwendung bei der Abstimmung des Kraftwerksmodells 502 verwendet, um das abgestimmte Kraftwerksmodell 507 zu konfigurieren. The power plant 501 can sensors 511 include measuring operating parameters. These sensors 511 As well as the operating parameters they measure, they may include any of those already discussed herein. As part of the present method, the sensors 511 Measurements of operating parameters during an initial, current, or first period of operation (hereinafter, "first period of operation") may be used to tune a power plant mathematical model, which will then be used as part of an optimization process, as discussed below can be to the power plant 501 during a subsequent or second period (hereafter "second operating period") in an improved or optimized mode of operation. The measured operating parameters may themselves be used to evaluate factory performance, or they may be used in calculations to derive performance indicators relating to certain aspects of the operation and performance of the power plant. Note that performance indicators of this type may include the amount of heat, the efficiency, the generation capacity and others. Thus, as an initial step, operating parameters derived from the sensors 511 during the first period of operation, when one or more performance counters are used (or used to calculate values for). As used herein, such values for performance indicators (ie, those based on measurements of operating parameters) are referred to as "measurements." The measurements of the operating parameters and / or the measurements for the performance indicators may, as shown, be sent both to the factory controller 505 as well as the voting module 503 be transmitted. The voting module 503 As will be discussed in more detail below, it may be configured to provide feedback from a data reconciliation process for use in tuning the power plant model 502 used the tuned power plant model 507 to configure.

Das Kraftwerksmodell 502 kann, wie erörtert, ein computergestütztes Modell sin, das so konfiguriert ist, dass es den Betrieb des Kraftwerks 501 simuliert. Gemäß dem vorliegenden Verfahren kann das Kraftwerksmodell 502 so konfiguriert sein, dass es einen Kraftwerksbetrieb simuliert, der dem ersten Betriebszeitraum des Kraftwerks 501 entspricht. Um dies zu erreichen, kann das Kraftwerksmodell 502 mit Informationen und Daten betreffs der Betriebsparameter des ersten Betriebszeitraums beliefert werden. Diese Informationen können zwar beliebige von den Betriebsparametern beinhalten, die während des ersten Betriebszeitraums gemessen werden, aber man beachte, dass die eingegebenen Daten für das Kraftwerksmodell 502 auf einen Teilsatz der gemessenen Betriebsparameter begrenzt sein können. Auf diese Weise kann das Kraftwerksmodell 502 dann verwendet werden, um Werte für die ausgewählten Betriebsparameter zu berechnen, die aus dem eingegebenen Datensatz ausgeschlossen waren. Genauer kann das Kraftwerksmodell mit Eingangsdaten für die Simulation beliefert werden, die viele von den Werten beinhalten, die für die Betriebsparameter gemessen werden, von denen aber bestimmte Messwerte für ausgewählt Betriebsparameter weggelassen worden sind. Als Ausgabe kann die Simulation so konfiguriert sein, dass sie einen simulierten Wert für den ausgewählten Betriebsparameter prognostiziert. Die vorliegende Erfindung kann die simulierten Werte verwenden, um Werte für die Leistungsindikatoren zu prognostizieren. In diesem Fall werden diese Werte für die Leistungsindikatoren hierin als „Prognosewerte“ bezeichnet. Auf diese Weise können die Messwerte für die Leistungsindikatoren, die direkt aus gemessenen Betriebsparametern des Kraftwerks bestimmt worden sind, entsprechende Prognosewerte haben. Wie dargestellt, können die Prognosewerte für die Leistungsindikatoren an das Abstimmungsmodul 503 übermittelt werden, 514.The power plant model 502 can, as discussed, be a computerized model that is configured to control the operation of the power plant 501 simulated. According to the present method, the power plant model 502 be configured to simulate a power plant operation that is the first period of operation of the power plant 501 equivalent. To achieve this, the power plant model can 502 with information and data concerning the operating parameters of the first operating period. While this information may include any of the operating parameters that are measured during the first period of operation, it should be noted that the input data for the power plant model 502 may be limited to a subset of the measured operating parameters. In this way, the power plant model 502 then used to calculate values for the selected operating parameters that were excluded from the inputted data set. Specifically, the power plant model may be supplied with input data for the simulation that includes many of the values measured for the operating parameters, but of which certain measured values for selected operating parameters have been omitted. As output, the simulation can be configured to predict a simulated value for the selected operating parameter. The present invention may use the simulated values to predict values for the performance indicators. In this case, these values for the performance indicators are referred to herein as "forecast values." In this way, the measurements for the performance indicators, which have been determined directly from measured operating parameters of the power plant, may have corresponding forecast values. As shown, the forecast values for the performance counters can be sent to the reconciliation module 503 be transmitted 514 ,

Das Abstimmungsmodul 503 kann so konfiguriert sein, dass es die entsprechenden Mess- und Prognosewerte für die Leistungsindikatoren vergleicht, um einen Unterschied zwischen ihnen zu bestimmen. Man beachte, dass der so berechnete Unterschied ein Abweichungsmaß zwischen dem tatsächlichen Leistungsverhalten (oder dessen Messungen) und dem Leistungsverhalten, das vom Kraftwerksmodell simuliert wird, widerspiegelt. Das Kraftwerksmodell 502 kann auf Basis dieses Unterschieds oder Feedbacks 515 abgestimmt werden. Auf diese Weise wird das abgestimmte Kraftwerksmodell 507 konfiguriert. Das abgestimmte Kraftwerksmodell 507, das auch als Offline- oder prädiktives Modell bezeichnet werden kann, kann dann verwendet werden, um durch Simulieren von vorgeschlagenen oder möglichen Betriebsmodi optimierte Betriebsmodi für einen anschließenden Betriebszeitraum zu bestimmen. Die Simulationen können Schätzungen oder Vorhersagen künftiger, unbekannter Betriebsbedingungen beinhalten, beispielsweise der Umgebungsbedingungen. Man beachte, dass die Optimierung auf einem oder mehreren Leistungszielen 516 basieren kann, in denen eine Kostenfunktion definiert ist. Wie dargestellt, können die Leistungsziele 516 dem Optimierer 510 über das Werksbetreibermodul 509 mitgeteilt werden.The voting module 503 can be configured to compare the corresponding metering and forecasting values for the performance counters to determine a difference between them. Note that the difference thus calculated reflects a measure of deviation between the actual performance (or its measurements) and the performance simulated by the power plant model. The power plant model 502 can based on this difference or feedback 515 be matched. In this way, the coordinated power plant model 507 configured. The coordinated power plant model 507 , which may also be referred to as an off-line or predictive model, may then be used to optimize operating modes by simulating proposed or possible operating modes to determine a subsequent operating period. The simulations may include estimates or predictions of future, unknown operating conditions, such as environmental conditions. Note that optimization is based on one or more performance goals 516 based on a cost function. As shown, the performance goals 516 the optimizer 510 via the factory-operating module 509 be communicated.

Der Prozess des Abstimmens des Werksmodells kann als repetitiver Prozess konfiguriert sein, der mehrere Schritte beinhaltet. Man beachte, dass gemäß bestimmten Ausführungsformen das Kraftwerksmodell 502 Algorithmen beinhalten kann, in denen logische Aussagen und/oder parameterisierte Gleichungen Prozesseingänge (d.h. Brennstoffzufuhr, Luftzufuhr usw.) mit Prozessausgängen (erzeugter Elektrizität, Wirkungsgrad des Werks usw.) korrelieren. Der Schritt des Abstimmens des Kraftwerksmodells 502 kann das Anpassen eines der Algorithmen im Kraftwerksmodell 502 und dann das Simulieren des Betriebs des Krafts 501 über den ersten Betriebszeitraum unter Verwendung des angepassten Kraftwerksmodells 502 beinhalten, um die Wirkung der vorgenommenen Anpassung zu bestimmen. Genauer kann der Prognosewert für den Leistungsindikator neu berechnet werden, um die Wirkung zu bestimmen, die die Anpassung des Kraftwerksmodells auf den berechneten Unterschied hat. Falls es sich herausstellt, dass der Unterschied unter Verwendung des angepassten Kraftwerksmodells 502 kleiner ist, kann das Kraftwerksmodell 502 aktualisiert oder „abgestimmt“ werden, um diese Anpassung künftig aufzunehmen. Man beachte ferner, dass das Kraftwerksmodell 502 mit mehreren logischen Aussagen konstruiert sein kann, die Leistungsmultiplikatoren beinhalten, die verwendet werden, um Änderungen der Art und Weise zu reflektieren, wie das Kraftwerk unter bestimmten Bedingungen arbeitet. In solchen Fällen kann das Abstimmen des Kraftwerksmodells 502 auf Basis des berechneten Unterschieds die folgenden Schritte beinhalten: a) Vornehmen von Anpassungen an einem oder mehreren von den Leistungsmultiplikatoren; b) Simulieren des Betriebs des Kraftwerks über den ersten Betriebszeitraum mit dem Kraftwerksmodell 502, das den angepassten Leistungsmultiplikator aufweist; und c) Neuberechnen des Prognosewerts für den Leistungsindikator unter Verwendung des Kraftwerksmodells 502, das durch den Leistungsmodul angepasst worden ist, um zu bestimmen, ob die Neuberechnungen zu einem verkleinerten Unterschied führen. Diese Schritte können wiederholt werden, bis eine Anpassung, die an einem der Leistungsmultiplikatoren vorgenommen wird, zu einer Verringerung des Unterschieds führt, was anzeigen würde, dass das Modell das aktuelle Leistungsverhalten exakter simuliert. Man beachte, dass der Leistungsmultiplikator beispielsweise eine erwartete Leistungsverschlechterung auf Basis aufgelaufener Betriebsstunden des Werks betreffen kann. In einem anderen Beispiel, wo der Leistungsindikator eine Erzeugungskapazität umfasst, kann der Schritt des Abstimmens des Kraftwerksmodells 502 das Empfehlen von Anpassungen an Faktoren auf Basis eines Unterschieds zwischen einer gemessenen Erzeugungskapazität und einer prognostizierten Erzeugungskapazität beinhalten. Solche Anpassungen können Änderungen beinhalten, die am Ende dazu führen, dass die prognostizierte Erzeugungskapazität der gemessenen Erzeugungskapazität im Wesentlichen gleich ist. Somit kann der Schritt des Abstimmens des Kraftwerksmodells 502 das Modifizieren einer oder mehrerer Korrelationen innerhalb des Kraftwerksmodells 502, bis der prognostizierte oder simulierte Wert für einen Leistungsindikator dem gemessenen Wert für den Leistungsindikator im Wesentlichen gleich ist (oder innerhalb eines Spielraums liegt), beinhalten.The process of tuning the factory model may be configured as a repetitive process involving several steps. Note that according to certain embodiments, the power plant model 502 May include algorithms in which logical statements and / or parameterized equations correlate process inputs (ie, fuel supply, air supply, etc.) with process outputs (generated electricity, factory efficiency, etc.). The step of tuning the power plant model 502 may be adjusting one of the algorithms in the power plant model 502 and then simulating the operation of the force 501 over the first period of operation using the adapted power plant model 502 to determine the effect of the adjustment made. Specifically, the forecast value for the performance indicator can be recalculated to determine the effect that the power plant model has on the calculated difference. If it turns out the difference using the adapted power plant model 502 smaller is the power plant model 502 be updated or "co-ordinated" to accommodate this adaptation in the future. Note also that the power plant model 502 can be constructed with multiple logical statements that include performance multipliers that are used to reflect changes in the way the power plant operates under certain conditions. In such cases, tuning the power plant model 502 on the basis of the calculated difference, the steps include: a) making adjustments to one or more of the performance multipliers; b) simulating the operation of the power plant over the first period of operation with the power plant model 502 having the adjusted performance multiplier; and c) recalculating the forecast value for the performance indicator using the power plant model 502 that has been adjusted by the power module to determine if the recalculations will result in a diminished difference. These steps may be repeated until an adjustment made to one of the performance multipliers results in a reduction in the difference, indicating that the model more accurately simulates the current performance. Note, for example, the performance multiplier may affect expected performance degradation based on accumulated operating hours of the plant. In another example, where the performance indicator includes generating capacity, the step of tuning the power plant model may be 502 recommending adjustments to factors based on a difference between a measured generation capacity and a predicted generation capacity. Such adjustments may include changes that ultimately result in the predicted generation capacity being substantially equal to the measured generation capacity. Thus, the step of tuning the power plant model 502 modifying one or more correlations within the power plant model 502 until the predicted or simulated value for a performance indicator is substantially equal (or within a margin) to the measured value for the performance indicator.

Nach der Abstimmung kann das Verfahren dann das abgestimmte Modell 507 verwenden, um einen vorgeschlagenen Betrieb des Kraftwerks zu simulieren. Gemäß bestimmten Ausführungsformen beinhaltet ein nächster Schritt des vorliegenden Verfahrens das Bestimmen, welcher simulierte Betrieb angesichts definierter Leistungsziele 516 vorzuziehen ist. Auf diese Weise können optimierte Betriebsmodi des Kraftwerks bestimmt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Prozess des Bestimmens eines optimierten Betriebsmodus mehrere Schritte beinhalten. Erstens können mehrere vorgeschlagene Betriebsmodi aus den vielen Möglichkeiten ausgewählt oder ausgesucht werden. Für jeden der vorgeschlagenen Betriebsmodi können entsprechende vorgeschlagene Parametersätze 517 für den zweiten Betriebszeitraum generiert werden. Wie hierin verwendet, definiert ein Parametersatz Werte für mehrere Betriebsparameter, so dass der Parametersatz als Ganzes Aspekte eines bestimmten Betriebsmodus definiert oder beschreibt. Somit können die vorgeschlagenen Parametersätze so konfiguriert werden, dass sie viele der möglichen Betriebsmodi des Kraftwerks 501 beschreiben oder betreffen, und sie können als Eingangsdatensätze für das abgestimmte Kraftwerksmodell 507 zum Simulieren eines Betriebs verwendet werden. Nachdem die Betriebsparameter generiert und zu den vorgeschlagenen Parametersätzen organisiert worden sind, kann das abgestimmte Kraftwerksmodell 507 den Betrieb des Kraftwerks 501 gemäß jedes einzelnen simulieren. Der Optimierer 510 kann dann die Ergebnisse des simulierten Betriebs 519 für jeden der vorgeschlagenen Parametersätze 517 evaluieren. Die Evaluierung kann gemäß den Leistungszielen durchgehend werden, die vom Werksbetreiber und den darin definierten Kostenfunktionen definiert werden. Der Optimierungsprozess kann beliebige der hierin beschriebenen Methoden beinhalten.After the vote, the procedure then the matched model 507 use to simulate proposed operation of the power plant. In accordance with certain embodiments, a next step of the present method includes determining which simulated operation in view of defined performance goals 516 is preferable. In this way, optimized operating modes of the power plant can be determined. According to a preferred embodiment, the process of determining an optimized mode of operation may include several steps. First, several proposed modes of operation can be selected or selected from among the many possibilities. For each of the proposed modes of operation, appropriate suggested parameter sets may be provided 517 generated for the second period of operation. As used herein, a parameter set defines values for a plurality of operating parameters such that the parameter set as a whole defines or describes aspects of a particular operating mode. Thus, the proposed parameter sets can be configured to accommodate many of the potential operating modes of the power plant 501 describe or affect, and they can be used as input data sets for the co-ordinated power plant model 507 to simulate an operation. Once the operating parameters have been generated and organized into the proposed parameter sets, the tuned power plant model may be used 507 the operation of the power plant 501 simulate according to each one. The optimizer 510 can then see the results of the simulated operation 519 for each of the proposed parameter sets 517 evaluate. The evaluation may be consistent with the performance objectives defined by the plant operator and the cost functions defined therein. The optimization process may include any of the methods described herein.

Kostenfunktionen, die von den Leistungszielen definiert werden, können verwendet werden, um eine betriebswirtschaftliche Leistung des simulierten Betriebs des Kraftwerks 501 über dem zweiten Betriebszeitraum zu evaluieren. Auf Basis der Evaluierungen kann einer der vorgeschlagenen Parametersätze als einer betrachtet werden, der einen simulierten Betrieb produziert, der im Vergleich zu dem, der von den anderen vorgeschlagenen Parametersätzen produziert wird, vorzuziehen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Betriebsmodus, der dem vorgeschlagenen Parametersatz, der den vorteilhaftesten simulierten Betrieb produziert, entspricht oder von diesem beschrieben wird, als optimierter Betriebsmodus bezeichnet. Der einmal, wie nachstehend näher erörtert, bestimmte optimierte Betriebsmodus kann an den Werksbetreiber weitergeleitet werden, damit dieser ihn in Betracht ziehen kann, oder er kann an die Werkssteuereinrichtung übermittelt werden, damit er automatisch implementiert wird. Cost functions defined by the performance goals may be used to provide a business performance of the simulated operation of the power plant 501 to evaluate over the second operating period. Based on the evaluations, one of the proposed sets of parameters may be considered one that produces a simulated operation that is preferable to that produced by the other proposed sets of parameters. In accordance with the present invention, the mode of operation corresponding to or described by the proposed parameter set producing the most advantageous simulated operation is referred to as the optimized mode of operation. Once optimized, as discussed in more detail below, the optimized operating mode may be forwarded to the factory operator for consideration, or may be communicated to the factory controller for automatic implementation.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um bestimmte Betriebsmodi zu evaluieren, um vorteilhafte Alternativen zu bestimmen und zu empfehlen. Man beachte, dass die Generatoreinheiten des Kraftwerks 501 von Stellantrieben gesteuert werden, die variable Sollwerte aufweisen, die steuerbar mit einem Steuersystem, beispielsweise der Werkssteuereinrichtung 505 verbunden sind. Die Betriebsparameter des Kraftwerks 501 können in drei Kategorien eingeteilt werden: Stellgrößen, Störgrößen und Regelgrößen. Die Stellgrößen betreffen steuerbare Prozesseingänge, die über Stellantriebe manipuliert werden können, um die Regelgrößen zu steuern, während die Störgrößen nicht steuerbare Prozesseingänge betreffen, die sich auf die Regelgrößen auswirken. Die Regelgrößen sind die vorgeschlagenen Ausgänge, die in Bezug auf definierte Zielniveaus gesteuert werden. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen kann das Steuerverfahren das Empfangen von Vorhersagewerten für die Störgrößen für den zweiten Betriebszeitraum (d.h. die Betriebsspannung, für die ein optimierter Betriebsmodus berechnet worden ist) beinhalten. Die Störgrößen können Umgebungsbedingungen, beispielsweise Außenlufttemperatur, -druck und -feuchtigkeit beinhalten. In solchen Fällen können die vorgeschlagenen Parametersätze, die für den zweiten Betriebszeitraum generiert werden, Werte für die Störgrößen beinhalten, die die Vorhersagewerte für die Störgrößen betreffen. Genauer können die generierten Werte für jeden Umgebungsbedingungsparameter einen Bereich von Werten für jeden der Umgebungsbedingungsparameter beinhalten Der Bereich kann beispielsweise einen unteren Fall, einen mittleren Fall und einen oberen Fall beinhalten. Man beachte, dass ein Werksbetreiber dadurch, dass er über multiple Fälle verfügt, Best-/Worst-Case-Szenarios planen kann. Die Vorhersagewerte können Wahrscheinlichkeitseinstufungen beinhalten, die den verschiedenen Fällen entsprechen, was den Betreiber des Werks weiter darin unterstützen kann, für verschiedene Betriebskontingente zu planen und/oder sich gegen Verluste abzusichern. According to a preferred embodiment, methods of the present invention may be used to evaluate certain modes of operation to determine and recommend advantageous alternatives. Note that the generator units of the power plant 501 be controlled by actuators having variable setpoints controllable with a control system, such as the factory control device 505 are connected. The operating parameters of the power plant 501 can be divided into three categories: manipulated variables, disturbance variables and controlled variables. The manipulated variables relate to controllable process inputs which can be manipulated via actuators in order to control the controlled variables, while the disturbances relate to non-controllable process inputs which have an effect on the controlled variables. The controlled variables are the proposed outputs that are controlled with respect to defined target levels. According to preferred embodiments, the control method may include receiving prediction values for the disturbances for the second operating period (ie, the operating voltage for which an optimized operating mode has been calculated). The disturbances may include environmental conditions, such as outside air temperature, pressure and humidity. In such cases, the proposed sets of parameters generated for the second period of operation may include values for the disturbances pertaining to the predicted values for the disturbances. More specifically, the generated values for each environmental condition parameter may include a range of values for each of the environmental condition parameters. The range may include, for example, a lower case, a middle case, and an upper case. Note that a factory operator can plan best / worst case scenarios by having multiple cases. The predictive values may include probability ratings corresponding to the various cases, which may further assist the operator of the plant to plan for different operating contingents and / or to hedge against losses.

Der Schritt des Erzeugens der vorgeschlagenen Parametersätze kann das Erzeugen von Zielniveaus für die Regelgrößen beinhalten. Die Zielniveaus können so generiert werden, dass sie konkurrierenden oder alternativen Betriebsmodi des Kraftwerks 501 entsprechen, und können eine Eingabe des Betreibers beinhalten. Eine solche Eingabe des Betreibers kann vom Werksbetreibermodul 509 gefordert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können solche Zielniveaus ein gewünschtes Ausgangsleistungsniveau für das Kraftwerk 501 beinhalten, das auf Ausgangsleistungsniveaus basiert, die angesichts zurückliegender Nutzungsmuster für das Werk wahrscheinlich sind. Wie hierin verwendet, reflektiert „Ausgangsleistungsniveau“ ein Lastniveau oder ein Niveau der vom Kraftwerk 501 während der zweiten Betriebszeitraum erzeugten Elektrizität für die kommerzielle Distribution. Der Schritt des Erzeugens der vorgeschlagenen Parametersätze kann das Erzeugen mehrerer Fälle beinhalten, wo das Ausgangsleistungsniveau gleich oder konstant bleibt. Ein solches konstantes Ausgangsleistungsniveau kann eine Grundlast für das Werk oder einen Satz von Generatoreinheiten reflektieren. Mehrere Zielniveaus können generiert werden, wo jedes einem anderen Verpflichtungsniveau der Generatoreinheiten entspricht, und daraus ergeben sich Betriebsmodi, die angesichts zurückliegender Nutzung wahrscheinlich sind. Das Verfahren kann dann den effizientesten Betriebsmodus angesichts bekannter Beschränkungen bestimmen. Außerdem können die vorgeschlagenen Parametersätze so generiert werden, dass die Störgrößen ein konstantes Niveau für die multiplen Fälle aufrechterhalten, die für jedes Zielniveau generiert werden. Das konstante Niveau für die Störgrößen kann auf empfangenen Vorhersagewerten basieren. In solchen Fällen beinhaltet gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung der Schritt des Generierens der vorgeschlagenen Parametersätze das Erzeugen multipler Fälle, wobei die Stellgrößen über Bereichen variiert werden, um angesichts der vorhergesehenen oder erwarteten Umgebungsbedingungen einen optimierten Betriebsmodus für die Erreichung eines Grundlastniveaus zu bestimmen. Gemäß Ausführungsbeispielen wird die Kostenfunktion als Wirkungsgrad oder Wärmeaufwand des Werks definiert oder kann einen direkteren betriebswirtschaftlichen Indikator beinhalten, beispielsweise Betriebskosten, Ertrag oder Profit. Auf diese Weise kann das kosteneffizienteste Verfahren zum Steuern des Kraftwerks 501 in Situationen bestimmt werden, wo eine Grundlast bekannt ist und Störgrößen mit einem relativ hohen Maß an Genauigkeit prognostiziert werden können. Der optimierte Betriebsmodus, der von der vorliegenden Erfindung in solchen Fällen bestimmt werden kann, kann so konfiguriert sein, dass er eine bestimmte Steuerungslösung beinhaltet (d.h. bestimmte Sollwerte und/oder Bereiche dafür für die Stellantriebe, die die Stellgrößen des Kraftwerks steuern), die von der Werkssteuereinrichtung 505 verwendet werden könnte, um eine optimalere Funktion zu erreichen. Auf diese Weise berechnet stellt die Steuerungslösung den optimierten Betriebsmodus dar, um angesichts der Werte, die für die verschiedenen Störgrößen vorhergesehen werden, eine definierte oder vertraglich vereinbarte Ziellast zu erreichen. Diese Art der Funktionalität kann als Optimierungsratgeber oder -Check von Tag zu Tag oder innerhalb des Marktes dienen, der im Hintergrund einen laufenden Betrieb für den Zweck analysiert, effizientere Betriebsmodi zu finden, mit denen trotzdem festgelegte Lastniveaus erreicht werden. Zum Beispiel werden im Verlauf der Marktperiode, die von der vorherigen Dispatch-Ausschreibung abgedeckt wird, Umweltbedingungen bekannt oder zumindest wird das Konfidenzniveau in Bezug auf ihre exakte Prognostizierung höher als das, welches während des Ausschreibungsprozesses geschätzt wurde. Angesichts dessen kann das vorliegende Verfahren für optimierte Steuerungslösungen verwendet werden, um die zugeteilte Last angesichts der sichereren Kenntnis der Umgebungsbedingungen zu erreichen. Diese spezielle Funktionalität ist in 17 als zweite Parametersätze 517 und simulierter Betrieb 519 in Bezug auf die zweiten Parametersätze 517 dargestellt. Auf diese Weise kann der Optimierungsprozess der vorliegenden Erfindung auch einen „Feinabstimmungs“-Aspekt beinhalten, durch den Simulationsläufe am abgestimmten Kraftwerksmodell 507 eine oder mehrere wirksame Steuerlösungen empfehlen, die dann an die Werksteuereinrichtung übermittelt und von dieser implementiert werden können.The step of generating the proposed parameter sets may include generating target levels for the controlled variables. The target levels can be generated to match competing or alternative modes of operation of the power plant 501 and may include an operator input. Such input from the operator may be from the factory-operating module 509 be required. According to a preferred embodiment, such target levels may be a desired output power level for the power plant 501 based on output levels that are likely in view of past usage patterns for the plant. As used herein, "output power level" reflects a load level or level of the power plant 501 during the second period of operation generated electricity for commercial distribution. The step of generating the suggested parameter sets may include generating a plurality of cases where the output power level remains the same or constant. Such a constant output power level may reflect a base load for the factory or set of generator units. Multiple target levels can be generated, each corresponding to a different commitment level of the generator units, resulting in operating modes that are likely in view of past usage. The method may then determine the most efficient mode of operation in view of known limitations. In addition, the proposed parameter sets can be generated so that the disturbances maintain a constant level for the multiple cases generated for each target level. The constant level for the disturbances can be based on received predictive values. In such cases, in accordance with one aspect of the present invention, the step of generating the proposed parameter sets involves creating multiple instances wherein the manipulated variables are varied over ranges to determine an optimized mode of operation for achieving a baseline level in view of the anticipated or expected environmental conditions. According to embodiments, the cost function is defined as the plant's efficiency or heat input, or may include a more direct business indicator, such as operating costs, revenue, or profit. In this way, the most cost effective method of controlling the power plant 501 in situations where a base load is known and disturbances can be predicted with a relatively high degree of accuracy. The optimized operating mode that may be determined by the present invention in such cases may be configured to include a particular control solution (ie, certain setpoints and / or ranges therefor for the actuators that control the manipulated variables of the power plant) the factory control device 505 could be used to achieve a more optimal function. Calculated in this way, the control solution represents the optimized mode of operation to achieve a defined or contracted target load, given the values anticipated for the various disturbances. This type of functionality can serve as a day-to-day or within-market optimization advisor or check that silently analyzes ongoing operations for the purpose of finding more efficient operating modes that still achieve fixed load levels. For example, in the course of the market period covered by the previous dispatch call, environmental conditions will be known or at least the confidence level with respect to their exact forecasting will be higher than what was estimated during the tendering process. In view of this, the present method can be used for optimized control solutions to achieve the allocated load given the safer knowledge of environmental conditions. This special functionality is in 17 as second parameter sets 517 and simulated operation 519 in relation to the second parameter sets 517 shown. In this way, the optimization process of the present invention may also include a "fine-tuning" aspect through the simulation runs on the tuned power plant model 507 recommend one or more effective control solutions, which can then be sent to and implemented by the factory control facility.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Nutzung für optimierte Brennstoffkäufe für das Kraftwerk 501. Man beachte, dass Kraftwerke typischerweise regelmäßige Brennstoffkäufe an Brennstoffmärkten tätigen, die auf eine bestimmte Weise funktionieren. Genauer funktionieren diese Brennstoffmärkte typischerweise auf Prognosebasis, wobei die Kraftwerke 501 die Brennstoffmenge prognostizieren, die für einen künftige Betriebszeitraum gebraucht wird, und dann Käufe auf Basis dieser Prognosen tätigen. In solchen Systemen streben die Kraftwerke 501 danach, ihre Profite durch Niedrighalten ihrer Brennstoffbestände zu maximieren. Die Kraftwerke 501 kaufen jedoch regelmäßig extra Brennstoffmengen, um die teure Situation zu vermeiden, dass sie keinen ausreichenden Vorrat an gekauftem Brennstoff zur Verfügung haben, um die Leistungsmenge zu erzeugen, zu deren Lieferung sich das Werk während des Dispatch-Prozesses vertraglich verpflichtet hat. Eine derartige Situation kann eintreten, wenn beispielsweise geänderte Umweltbedingungen zu einer weniger effizienten Leistungserzeugung als programmiert führen oder die wahre Erzeugungskapazität des Kraftwerks überschätzt wird. Man beachte, dass mehrere bereits erörterte Aspekte der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um einen optimierten Betriebsmodus zu bestimmen und anhand dessen eine hoch genaue Prognose für den benötigten Brennstoffvorrat zu berechnen. Das heißt, die vorliegenden Optimierungsverfahren können eine exaktere Prognose in Bezug auf Werkseffizienz und Lastkapazitäten bereitstellen, das verwendet werden kann, um die Brennstoffmenge zu schätzen, die für einen künftigen Betriebszeitraum nötig ist. Dies ermöglicht es den Werksbetreibern, Brennstoffkäufe knapper zu kalkulieren, was der betriebswirtschaftlichen Leistung des Werks zugutekommt. Another aspect of the present invention includes use for optimized fuel purchases for the power plant 501 , Note that power plants typically make regular fuel purchases on fuel markets that operate in a certain way. More specifically, these fuel markets typically operate on a forecast basis, with the power plants 501 Predict the amount of fuel needed for a future operating period and then make purchases based on these forecasts. In such systems, the power plants strive 501 after that, to maximize their profits by keeping their fuel stocks low. The power plants 501 however, regularly buy extra fuel to avoid the expensive situation of not having enough stock of purchased fuel to produce the amount of power that the plant has committed to deliver during the dispatch process. Such a situation can occur if, for example, changed environmental conditions lead to less efficient power generation than programmed or the true generating capacity of the power plant is overestimated. Note that several aspects of the present invention already discussed may be used to determine an optimized mode of operation and, based thereon, to calculate a high accuracy forecast for the required fuel stock. That is, the present optimization techniques can provide a more accurate forecast of plant efficiency and load capacities that can be used to estimate the amount of fuel needed for a future period of operation. This allows factory operators to make fuel purchases scarcer, which benefits the plant's operational performance.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet gemäß einer alternativen Ausführungsform ein Verfahren zur Optimierung des Werksleistungsverhaltens, in dem ein Prognosehorizont definiert und im Optimierungsproblem verwendet wird. Man beachte, dass ein Prognosehorizont ein künftige Betriebszeitraum ist, der in sich regelmäßig wiederholende Intervalle geteilt ist, um einen optimierten Betriebsmodus für ein Anfangszeitintervall des Prognosehorizonts zu bestimmen. Genauer wird der Betrieb des Kraftwerks durch Optimierung des Leistungsverhaltens über dem gesamten Prognosehorizont optimiert, was dann verwendet wird, um einen optimierten Betriebsmodus für den Anfangszeitraum zu bestimmen. Man beachte, dass der Prozess dann wiederholt werden kann, um zu bestimmen, wie das Kraftwerk während des nächsten Zeitintervalls betrieben werden sollte, das, wie zu beachten ist, der Anfangszeitraum in Bezug auf die nächste Wiederholung des Optimierungszyklus wird. Für diese folgende Optimierung kann der Prognosehorizont gleich bleiben, aber er wird in Bezug auf das, was nun als anfängliches Zeitintervall definiert ist, neu definiert. Das bedeutet, dass der Prognosehorizont bei jeder Wiederholung über ein zusätzliches Zeitintervall effektiv weiter in die Zukunft geschoben wird. Wie gesagt bezeichnet ein „vorgeschlagener Parametersatz“ einen Datensatz, der Werte für multiple Betriebsparameter beinhaltet, und definiert oder beschreibt dadurch einen der möglichen Betriebsmodi für das Kraftwerk 501. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Prozess des Bestimmens des optimierten Betriebsmodus in Fällen, die einen Prognosehorizont beinhalten, einen oder mehrere der folgenden Schritte beinhalten: Erstens werden multiple vorgeschlagene Horizontparametersätze für den Prognosehorizont generiert. Wie hierin verwendet beinhaltet ein „vorgeschlagener Horizontparametersatz“ einen vorgeschlagenen Parametersatz für jedes der Zeitintervalle des Prognosehorizonts. Zum Beispiel kann ein 24-Stunden-Prognosehorizont so definiert sein, dass er 24 1-Stunden-Zeitintervalle enthält, was bedeutet, dass der vorgeschlagene Horizontparametersatz vorgeschlagene Parametersätze für jedes der 24 Zeitintervalle beinhaltet. In einem nächsten Schritt werden die vorgeschlagenen Horizontparametersätze verwendet, um einen Betrieb über dem Prognosehorizont zu simulieren. Dann wird für jeden der Simulationsläufe die Kostenfunktion verwendet, um eine betriebswirtschaftliche Leistung zu evaluiere, um zu bestimmen, welcher von den vorgeschlagenen Horizontparametersätzen den vorteilhaftesten oder, wie hierin verwendet, einen „optimierten Horizontsimulationslauf“ darstellt. Gemäß Ausführungsbeispielen kann der Betriebsmodus, der innerhalb des optimierten Horizontsimulationslaufs für den Anfangszeitraum des Prognosehorizonts beschrieben wird, dann als der optimierte Betriebsmodus für den Betriebszeitraum bezeichnet werden, der dem Anfangszeitraum entspricht. Der Optimierungsprozess kann dann für folgende Zeitintervalle wiederholt werden. Die vorliegende Erfindung kann das Empfangen von Vorhersagewerten für die Störgrößen für jedes der innerhalb des Prognosehorizonts definierten Zeitintervalle beinhalten. Die vorgeschlagenen Horizontparametersätze werden dann so generiert, dass die vorgeschlagenen Parametersätze, die den einzelnen Zeitintervallen entsprechen, Werte für die Störgrößen beinhalten, die auf die Vorhersagewerte bezogen sind, die für die Störgrößen empfangen werden.The present invention, according to an alternative embodiment, includes a method of optimizing factory performance by defining a forecast horizon and using it in the optimization problem. Note that a forecast horizon is a future operating period that is divided into regularly recurring intervals to determine an optimized operating mode for an initial time interval of the forecast horizon. Specifically, power plant operation is optimized by optimizing performance over the entire forecast horizon, which is then used to determine an optimized operating mode for the initial period. Note that the process may then be repeated to determine how the power plant should operate during the next time interval, which, as should be noted, becomes the initial period with respect to the next repetition of the optimization cycle. For this subsequent optimization, the forecast horizon may remain the same, but it will be redefined relative to what is now defined as the initial time interval. This means that the forecast horizon is effectively pushed further into the future for each repetition over an additional time interval. As said, a "suggested parameter set" refers to a data set containing values for multiple operating parameters and thereby defines or describes one of the possible operating modes for the power plant 501 , In a preferred embodiment, the process of determining the optimized operating mode in cases including a forecast horizon may include one or more of the following steps: First, multiple proposed horizon parameter sets are generated for the forecast horizon. As used herein, a "proposed horizon parameter set" includes a suggested parameter set for each of the time intervals of the forecast horizon. For example, a 24-hour forecast horizon may be defined to have 24 1-hour time intervals which means that the proposed horizon parameter set includes suggested parameter sets for each of the 24 time intervals. In a next step, the proposed horizon parameter sets are used to simulate operation over the forecast horizon. Then, for each of the simulation runs, the cost function is used to evaluate a business performance to determine which of the proposed horizon parameter sets is most advantageous or, as used herein, an "optimized horizon simulation run". According to embodiments, the operating mode described within the optimized horizon simulation run for the initial period of the forecast horizon may then be referred to as the optimized operating mode for the operating period corresponding to the initial period. The optimization process can then be repeated for the following time intervals. The present invention may include receiving prediction values for the disturbance variables for each of the time intervals defined within the forecast horizon. The proposed horizon parameter sets are then generated so that the proposed parameter sets corresponding to the individual time intervals include values for the disturbances related to the predicted values received for the disturbances.

Man beachte, dass die vorgeschlagenen Horizontparametersätze so generiert werden können, dass sie einen Wertebereich für die Störgrößen abdecken. Wie zuvor kann dieser Bereich multiple Fälle für jede der Störgrößen beinhalten und kann große und kleine Werte beinhalten, die jeweils Fälle oberhalb und unterhalb der Vorhersagewerte darstellen. Man beachte, dass gemäß jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die Schritte des Simulierens von Betriebsmodi und des Bestimmens optimierter Betriebsmodi daraus wiederholt und als repetitiver Prozess konfiguriert werden können. Wie hierin verwendet, wird jede Wiederholung als „Optimierungszyklus“ bezeichnet. Man beachte, dass jede Wiederholung das Definieren eines folgenden oder nächsten Betriebszeitraums für die Optimierung beinhalten kann. Dieser folgende Zeitraum kann unmittelbar nach dem Betriebszeitraum kommen, dem vom vorangehenden Zyklus optimiert worden ist, oder kann einen Betriebszeitraum beinhalten, der einem künftigen Zeitraum entspricht, was beispielsweise der Fall sein kann, wenn das vorliegende Verfahren für die Zwecke der Erstellung von Dispatch-Geboten oder Ratschlägen in Bezug auf die Auswirkung alternativer Instandhaltungspläne verwendet wird. Note that the proposed horizon parameter sets can be generated to cover a range of values for the disturbances. As before, this range may include multiple cases for each of the disturbances and may include large and small values, each representing cases above and below the predictive values. Note that according to each of the embodiments described above, the steps of simulating operating modes and determining optimized operating modes therefrom may be repeated and configured as a repetitive process. As used herein, each repetition is referred to as an "optimization cycle." Note that each iteration may involve defining a next or next operating period for optimization. This subsequent period may come immediately after the operating period optimized from the previous cycle or may include an operating period corresponding to a future period, which may be the case, for example, when the present method is used for the purposes of creating dispatch bids or advice on the impact of alternative maintenance plans.

Die Schritte des Abstimmens des Kraftwerksmodells 502 können wiederholt werden, um das abgestimmte Kraftwerksmodell 507 zu aktualisieren. Auf diese Weise kann ein abgestimmtes Kraftwerksmodell 507, das eine kürzlich vorgenommene Abstimmung reflektiert, mit Optimierungszyklen verwendet werden, um wirkungsvollere Ergebnisse zu produzieren. Gemäß alternativen Ausführungsformen können der Optimierungszyklus und der Zyklus der Abstimmung des Kraftwerksmodells 502 unabhängig in Bezug aufeinander sein, so dass jeder Zyklus seinem eigenen Plan folgt. In anderen Ausführungsformen kann das Kraftwerksmodell 502 nach einer vordefinierten Anzahl von Wiederholungen des Optimierungszyklus aktualisiert oder abgestimmt werden. Das aktualisierte abgestimmte Kraftwerksmodell 507 wird dann in folgenden Optimierungszyklen verwendet, bis die vordefinierte Anzahl von Wiederholungen stattgefunden hat, um einen anderen Abstimmungszyklus zu initiieren. In bestimmten Ausführungsformen folgt der Abstimmungszyklus auf jeden Optimierungszyklus. Gemäß alternativen Ausführungsformen steht die Anzahl der Optimierungszyklen, die eine Abstimmung des Kraftwerksmodells 502 initiieren, mit der Anzahl der Zeitintervalle des Prognosehorizonts in Zusammenhang.The steps of tuning the power plant model 502 can be repeated to the tuned power plant model 507 to update. In this way, a coordinated power plant model 507 , which reflects a recent poll, can be used with optimization cycles to produce more effective results. According to alternative embodiments, the optimization cycle and the cycle of tuning the power plant model 502 be independent with respect to each other so that each cycle follows its own plan. In other embodiments, the power plant model 502 updated or reconciled after a predefined number of repetitions of the optimization cycle. The updated coordinated power plant model 507 is then used in the following optimization cycles until the predefined number of repetitions has occurred to initiate a different tuning cycle. In certain embodiments, the tuning cycle follows each optimization cycle. According to alternative embodiments, the number of optimization cycles is a vote of the power plant model 502 initiate, related to the number of time intervals of the forecast horizon.

Wie gesagt kann die vorliegende Erfindung den Betrieb von Kraftwerken 501 gemäß Leistungszielen, die vom Werksbetreiber definiert werden können, optimieren. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird das vorliegende Verfahren verwendet, um den Betrieb des Kraftwerks betriebswirtschaftlich zu optimieren. In solchen Fällen beinhalten und definieren die Leistungsziele eine Kostenfunktion, die die Kriterien der betriebswirtschaftlichen Optimierung liefert. Gemäß Ausführungsbeispielen beinhaltet der simulierte Betrieb für die einzelnen vorgeschlagenen Parametersätze als Ausgabe vorgegebene Werte für ausgewählte Leistungsindikatoren. Die Kostenfunktion kann einen Algorithmus beinhalten, der das Korrelieren der Prognosewerte für die Leistungsindikatoren mit Betriebskosten oder irgend einem anderen Hinweis auf betriebswirtschaftliche Leistung korrelieren. Andere Leistungsindikatoren, die auf diese Weise verwendet werden können, beinhalten beispielsweise einen Wärmeaufwand und/oder einen Brennstoffverbrauch des Kraftwerks. Gemäß alternativen Ausführungsformen beinhalten Simulationsergebnisse Prognosewerte für Heißgaswegtemperaturen für eine oder mehrere Wärmekrafterzeugungseinheiten des Kraftwerks 501, die verwendet werden können, um Lebenszykluskosten einer verbrauchten Komponente zu berechnen. Diese Kosten reflektieren Kosten für eine prognostizierte Materialverschlechterung, die mit den Heißgaswegkomponenten assoziiert sind, die aus dem simulierten Betrieb resultieren. Die Kostenfunktion kann ferner einen Algorithmus beinhalten, der Prognosewerte für die Leistungsindikatoren mit einem Betriebsertrag korreliert. In solchen Fällen kann der Betriebsertrag dann mit den Betriebskosten verglichen werden, um einen Nettoertrag oder Profit für das Kraftwerk 501 widerzuspiegeln. Das vorliegende Verfahren kann ferner den Schritt des Empfangens eines vorhergesehenen Preises für Elektrizität, die innerhalb des Marktes verkauft wird, für den gerade optimierten Zeitraum beinhalten, und die ausgewählten Leistungsindikatoren können einen Ausgabeniveau der Elektrizität beinhalten, der dann verwendet werden kann, um einen erwarteten Betriebsertrag für den anstehenden Betriebszeitraum zu berechnen. Auf diese Weise kann das vorliegende Verfahren verwendet werden, um den betriebswirtschaftlichen Ertrag durch Vergleichen von Betriebskosten und -ertrag zu maximieren.As said, the present invention can be the operation of power plants 501 according to performance goals that can be defined by the plant operator. According to preferred embodiments, the present method is used to optimize the operation of the power plant business. In such cases, the performance goals include and define a cost function that provides the criteria of business optimization. According to embodiments, the simulated operation includes output for the individual proposed parameter sets as output for selected performance counters. The cost function may include an algorithm that correlates correlating the forecast values for the performance indicators with operating costs or any other indication of business performance. Other performance indicators that may be used in this manner include, for example, heat input and / or fuel consumption of the power plant. According to alternative embodiments, simulation results include forecast values for hot gas path temperatures for one or more thermal power generation units of the power plant 501 which can be used to calculate life cycle costs of a used component. These costs reflect costs for predicted material degradation associated with the hot gas path components resulting from the simulated operation. The cost function may further include an algorithm that correlates forecast values for the performance indicators with operating revenue. In such cases, the operating income can then be compared with the operating costs to obtain a net profit or profit for the power plant 501 reflect. The present method can further comprising the step of receiving an anticipated price of electricity sold within the market for the period just optimized, and the selected performance indicators may include an expenditure level of the electricity that may then be used to provide an expected operating revenue for the upcoming period of operation to calculate. In this way, the present method can be used to maximize business revenue by comparing operating costs and revenue.

Man beachte, dass Leistungsziele ferner so definiert werden können, dass sie ausgewählte Betriebsfähigkeitseinschränkungen beinhalten. Gemäß bestimmten alternativen Ausführungsformen beinhaltet das vorliegende Verfahren den Schritt des Disqualifizierens irgendwelcher der vorgeschlagenen Parametersätze, die einen simulierten Betrieb produzieren, der irgendeine der definierten Betriebsfähigkeitseinschränkungen verletzt. Betriebsfähigkeitseinschränkungen können beispielsweise Emissionsschwellenwerte, maximale Betriebstemperaturen, maximale mechanische Belastungsniveaus usw., ebenso wie gesetzliche oder Umweltschutzvorschriften, Sicherheitsvorschriften und/oder Schwellenund Grenzwerte für Maschinen und/oder Komponente beinhalten.Note that performance objectives may be further defined to include selected operability limitations. In accordance with certain alternative embodiments, the present method includes the step of disqualifying any of the suggested parameter sets that produce a simulated operation that violates any of the defined operability constraints. Operability limitations may include, for example, emission thresholds, maximum operating temperatures, maximum mechanical stress levels, etc., as well as legal or environmental regulations, safety regulations, and / or thresholds and limits for machinery and / or components.

Wie gesagt, beinhaltet das vorliegende Verfahren das Erzeugen vorgeschlagener Parametersätze 517, die alternative oder mögliche Betriebsmodi des Kraftwerks 501 beschreiben. Wie dargestellt, können die vorgeschlagenen Parametersätze 517 im Werksbetreibermodul 509 erzeugt werden und können Eingaben von einem Werksleiter oder von Personen als Betreiber beinhalten. Allgemein ausgedrückt können die möglichen Betriebsmodi als konkurrierende Modi betrachtet werden, für die Simulationen durchgeführt werden, um den Betriebsmodus zu bestimmen, der die Leistungsziele und erwarteten Bedingungen am besten erfüllt. Gemäß Ausführungsbeispielen können diese alternativen Betriebsmodi auf verschiedene Weise ausgewählt oder definiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die alternativen Betriebsmodi verschiedene Ausgangsleistungsniveaus für das Kraftwerk 501. Ausgangsleistungsniveau, wie hierin verwendet, bezeichnet die Menge der Elektrizität, die vom Kraftwerk 501 während eines definierten Marktzeitraums für die kommerzielle Distribution erzeugt wird. Diese vorgeschlagenen Parametersätze können so konfiguriert sein, dass sie multiple Fälle der verschiedenen Ausgangsleistungsniveaus definieren. Mehrere Ausgangsleistungsniveaus können durch die vorgeschlagenen Parametersätze abgedeckt werden, und diejenigen, die ausgewählt werden, können so konfiguriert sein, dass sie mit einem Bereich möglicher Ausgangsleistungsniveaus für das Kraftwerk 501 übereinstimmen. Man beachte, dass der Bereich möglicher Ausgangsleistungsniveaus nicht linear sein muss. Genauer können wegen der mehreren Generatoreinheiten des Kraftwerks und der damit verbundenen Skalierbarkeitsbeschränkungen die vorgeschlagenen Parametersätze auf Ebenen gruppiert oder konzentriert werden, die angesichts der speziellen Konfiguration des Kraftwerks 501 leichter zugänglich oder bevorzugt sind.As said, the present method involves generating suggested parameter sets 517 , the alternative or possible operating modes of the power plant 501 describe. As shown, the proposed parameter sets 517 in the factory driver module 509 can be generated and may include inputs from a plant manager or from persons as operators. Generally speaking, the possible modes of operation may be considered as competing modes for which simulations are performed to determine the mode of operation that best meets the performance goals and expected conditions. According to embodiments, these alternative modes of operation may be selected or defined in various ways. According to a preferred embodiment, the alternative operating modes include different output power levels for the power plant 501 , Output power level, as used herein, means the amount of electricity that comes from the power plant 501 generated during a defined market period for commercial distribution. These suggested parameter sets may be configured to define multiple cases of the different output power levels. Multiple output power levels may be covered by the proposed parameter sets, and those that are selected may be configured to operate with a range of possible output power levels for the power plant 501 to match. Note that the range of possible output power levels need not be linear. More specifically, because of the multiple generator units of the power plant and the associated scalability constraints, the proposed parameter sets may be grouped or concentrated to levels, given the particular configuration of the power plant 501 more accessible or preferred.

Wie gesagt, kann jeder der konkurrierenden Betriebsmodi multiple Fälle beinhalten. In Fällen, wo die konkurrierenden Betriebsmodi verschieden definiert sind, können die multiplen Fälle so gewählt werden, dass sie eine andere Art und Weise widerspiegeln, wie das Ausgangsleistungsniveau erreicht wird. Wo das Kraftwerk mehrere Generatoreinheiten aufweist, können die mehreren Fälle bei jedem Ausgangsleistungsniveau danach unterschieden werden, wie die einzelnen Wärmekrafterzeugungseinheiten betrieben und/oder eingesetzt werden. Gemäß einer Ausführungsform werden die multiplen erzeugten Fälle durch Variieren des Prozentanteils des von den Generatoreinheiten bereitgestellten Ausgangsleistungsniveaus unterschieden. Zum Beispiel kann das Kraftwerk 501 ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk 501 beinhalten, in dem Wärmekrafterzeugungseinheiten Gas- und Dampfturbinen beinhalten. Außerdem können die Gas- und Dampfturbinen jeweils von einem Einlasskonditionierungssystem, beispielsweise einem Chiller, und einem HRSG-Kanalfeuerungssystem unterstützt werden. Man beachte, dass das Einlasskonditionierungssystem beispielsweise so konfiguriert sein kann, dass es die Einlassluft der Gasturbine kühlt, um ihre Erzeugungskapazität zu steigern, und das HRSG-Kanalfeuerungssystem kann als sekundäre Wärmequelle für den Kessel konfiguriert sein, um die Erzeugungskapazität der Dampfturbine zu steigern. Gemäß diesem Beispiel beinhalten die Wärmekrafterzeugungseinheiten die Gasturbine oder alternativ die durch das Einlasskonditionierungssystem verstärkte Gasturbine, oder alternativ dazu die vom HRSG-Kanalfeuerungssystem verstärkte Dampfturbine. Die multiplen Fälle, die von den vorgeschlagenen Parametersätzen abgedeckt werden, können dann Fälle beinhalten, wo diese speziellen Wärmekrafterzeugungseinheiten auf verschiedene Art und Weise eingesetzt werden, während trotzdem die verschiedenen Ausgangsleistungsniveaus, die als konkurrierende Betriebsmodi ausgewählt wurden, erreicht werden. Der simulierte Betrieb kann dann analysiert werden, um zu bestimmen, welcher einen optimierten Betriebsmodus gemäß einem definierten Kriterium reflektiert.As I said, each of the competing modes of operation can involve multiple cases. In cases where the competing modes of operation are defined differently, the multiple cases may be chosen to reflect a different way in which the output power level is achieved. Where the power plant has multiple generator units, the multiple cases at each output power level can be distinguished according to how the individual thermal power generation units are operated and / or deployed. According to an embodiment, the multiple generated cases are distinguished by varying the percentage of the output power level provided by the generator units. For example, the power plant 501 a gas and steam combined cycle power plant 501 in which heat generating units include gas and steam turbines. Additionally, the gas and steam turbines may each be assisted by an intake conditioning system, such as a chiller, and an HRSG duct firing system. Note that, for example, the intake conditioning system may be configured to cool the intake air of the gas turbine to increase its generating capacity, and the HRSG duct combustion system may be configured as a secondary heat source for the boiler to increase the generation capacity of the steam turbine. According to this example, the heat generating units include the gas turbine or, alternatively, the gas turbine reinforced by the intake conditioning system, or alternatively, the steam turbine reinforced by the HRSG duct combustion system. The multiple cases covered by the proposed parameter sets may then include cases where these particular thermal energy generating units are used in a variety of ways while still achieving the various output power levels selected as competing operating modes. The simulated operation may then be analyzed to determine which reflects an optimized mode of operation according to a defined criterion.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die vorgeschlagenen Parametersätze auf verschiedene Betriebsmodus gezogen werden, um betriebswirtschaftliche Vorteile von Instandhaltungsoperationen zu berechnen. Um dies zu erreichen, kann einer der konkurrierenden Betriebsmodi als einer definiert werden, in dem angenommen wird, dass die Instandhaltungsoperation vor dem für die Optimierung gewählten Betriebszeitraum abgeschlossen wird. Dieser Betriebsmodus kann so definiert sein, dass er eine Leistungsverstärkung reflektiert, von der erwartet wird, dass sie den Abschluss dieser Instandhaltungsoperation begleitet. Ein alternativer Betriebsmodus kann als einer definiert sein, in dem die Instandhaltungsoperation nicht durchgeführt wird, was bedeutet, dass die Simulation der multiplen Fälle für diesen Betriebsmodus die erwartete Leistungsverstärkung nicht beinhalten würde. Die Ergebnisse aus den Simulationen können dann so analysiert werden, dass die betriebswirtschaftlichen Auswirkungen besser verstanden werden, und die multiplen Fälle können verwendet werden, um zu zeigen, wie verschiedene Szenarios (beispielsweise Schwankungen der Brennstoffpreise oder unerwartete Umgebungsbedingungen) das Ergebnis beeinflussen. Man beachte, dass die konkurrierenden Betriebsmodi anhand derselben Prinzipien einen Lastabsenkungsmodus und einen Abschaltmodus beinhalten können.According to an alternative embodiment, the proposed parameter sets may be pulled to different operating modes to calculate business benefits of maintenance operations. To achieve this, one of the competing modes of operation can be considered one in which it is assumed that the maintenance operation will be completed before the period of operation chosen for the optimization. This mode of operation may be defined to reflect a power gain that is expected to accompany completion of this maintenance operation. An alternate mode of operation may be defined as one in which the maintenance operation is not performed, meaning that the simulation of the multiple cases for that mode of operation would not include the expected performance gain. The results from the simulations can then be analyzed to better understand the business impact, and the multiple cases can be used to show how different scenarios (eg, fuel price fluctuations or unexpected environmental conditions) affect the outcome. Note that the competing modes of operation may include a load reduction mode and a shutdown mode based on the same principles.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet ferner verschiedene Arten und Weisen, in denen der Optimierungsprozess von Kraftwerksbetreibern verwendet werden kann, um Prozesse zu automatisieren und den Wirkungsgrad und das Leistungsverhalten zu verbessern. Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren, wie in 17 dargestellt ist, den Schritt der Mitteilung eines berechneten optimierten Betriebsmodus 521 für das Werksbetreibermodul 509 zur Genehmigung durch eine Person als Betreiber, bevor das Kraftwerk 501 gemäß dem optimierten Betriebsmodus gesteuert wird. In einem Ratgebermodus kann die vorliegende Erfindung so konfiguriert sein, dass sie alternative Betriebsmodi und die jeweils damit assoziierten betriebswirtschaftlichen Auswirkungen präsentiert, um den Werksbetreiber auf solche Alternativen aufmerksam zu machen. Alternativ dazu kann das Steuersystem der vorliegenden Erfindung so funktionieren, dass es optimierte Lösungen automatisch implementiert. In solchen Fällen kann der optimierte Betriebsmodus der Werkssteuereinrichtung 505 automatisch mitgeteilt werden, um eine Steuerung des Kraftwerks 501 auf eine damit konsistente Art und Weise zu veranlassen. In Stromversorgungssystemen, die ein Belastungsoptimierungssystem für die Aufteilung der Elektrizitätserzeugung unter einer Gruppe von Kraftwerken 501 beinhaltet, kann das Optimierungsverfahren der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung exakterer und konkurrenzfähigerer Gebote verwendet werden, die der zentralen Instanz oder dem Dispatcher unterbreitet werden. Wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird, können die bereits beschriebenen Optimierungsmerkmale verwendet werden, um Gebote zu erzeugen, die die echte Erzeugungskapazität, den echten Wirkungsgrad und Wärmeaufwand reflektieren, während sie auch nützliche Informationen für Werksbetreiber in Bezug auf die betriebswirtschaftlichen Abhängigkeiten bereitstellt, denen das Kraftwerk in künftigen Marktzeiträumen durch Wählen zwischen verschiedenen Betriebsmodi unterliegt. Eine erhöhte Genauigkeit dieser Art und die zusätzliche Analyse helfen dabei sicherzustellen, dass das Kraftwerk im Ausschreibungsprozess konkurrenzfähig bleibt, während sie auch das Risiko von sehr unprofitablen Dispatch-Ergebnissen aufgrund unvorhersehbarerer Zufälligkeiten minimieren.The present invention also includes various ways in which the optimization process of power plant operators can be used to automate processes and improve efficiency and performance. According to one embodiment, the method includes, as in 17 is shown the step of notifying a calculated optimized operating mode 521 for the factory-operating module 509 for approval by a person as operator before the power plant 501 is controlled in accordance with the optimized operating mode. In an advisory mode, the present invention may be configured to present alternative operating modes and the associated business effects associated therewith to alert the factory operator to such alternatives. Alternatively, the control system of the present invention may function to automatically implement optimized solutions. In such cases, the optimized operating mode of the factory controller 505 be automatically communicated to a controller of the power plant 501 in a consistent manner. In power systems, which is a load optimization system for sharing electricity generation among a group of power plants 501 The optimization method of the present invention may be used to produce more accurate and competitive bids submitted to the central entity or dispatcher. As one of ordinary skill in the art will appreciate, the optimization features already described may be used to generate bids that reflect true generation capacity, true efficiency, and heat input, while also providing useful information to plant operators regarding the business dependencies that the power plant is exposed to future market periods by choosing between different operating modes. Increased accuracy of this kind and additional analysis help to ensure that the power plant remains competitive in the tendering process, while also minimizing the risk of highly unprofitable dispatch results due to unpredictable randomness.

Die 18 bis 21 stellen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar, die einen Lastabsenkungs- und/oder Abschaltbetrieb eines Kraftwerks betreffen. Die erste Ausführungsform, die im Ablaufschema 600 von 18 dargestellt ist – die als „Lastabsenkungsratgeber bezeichnet werden kann –, lehrt Verfahren und Systeme zur Simulierung und Optimierung eines Lastabsenkungsniveaus für das Kraftwerk während eines definierten oder ausgewählten Betriebszeitraums („ausgewählter Betriebszeitraum“) In bevorzugten Ausführungsform wird das vorliegende Verfahren mit Kraftwerken mit mehreren Gasturbinen verwendet, die Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke beinhalten können, die mehrere Gasturbinen und eine oder mehrere Dampfturbinen aufweisen. Das abgestimmte Kraftwerksmodell kann verwendet werden, um eine optimierte Mindestlast zum Betreiben des Kraftwerks auf einem abgesenkten Lastniveau während des ausgewählten Betriebszeitraums zu bestimmen. Wie bereits gesagt, kann ein „optimierter“ Betriebsmodus als einer definiert sein, der als einem oder mehreren anderen möglichen Betriebsmodi überlegen betrachtet oder evaluiert wird. Ein Betriebsmodus für den Zweck dieser Ausführungsformen können eine Übertragung der Aufgabe, eine Lastverpflichtung oder anderer Leistungsziele zu erfüllen, auf bestimmte Stromerzeugungseinheiten ebenso wie die physische Konfiguration der Generatoreinheiten innerhalb eines Kraftwerks beinhalten. Eine solche Funktionalität bedeutet, dass bei Erreichen eines optimierten oder verbesserten Betriebsmodus die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Werkskombinationen in Betracht ziehen kann, welche die verschiedenen Lastabsenkungskonfigurationen jeder Generatoreinheit ebenso wie Konfigurationen in Betracht ziehen, die eine oder mehrere von den Einheiten abschalten, während andere auf einem Vollast- oder abgesenkten Lastniveau weiter betrieben werden. Das Verfahren kann ferner andere Beschränkungen, beispielsweise Betriebsfähigkeitseinschränkungen, Leistungsziele, Kostenfunktionen, Betreibereingaben und Umgebungsbedingungen, in seine Berechnung eines verbesserten Lastabsenkungsbetriebsmodus für das Kraftwerk, der das Leistungsverhalten und/oder den Wirkungsgrad steigert, einbeziehen. Das vorliegende Verfahren, wie hierin beschrieben und/oder in den beigefügten Ansprüchen geschildert, kann gegenwärtige und prognostizierte Umgebungsbedingungen für die Optimierung des Lastabsenkungsmodus ebenso wie eine Änderung der Einheitskonfiguration und/oder -steuerung berücksichtigen, um den Betrieb einer oder mehrerer der Generatoreinheiten dynamisch anzupassen, wenn tatsächliche Bedingungen von den prognostizierten abweichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein solches Leistungsverhalten zumindest zum Teil als eines definiert, welches das Maß der Brennstoffausnutzung oder des Brennstoffverbrauchs über dem vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetriebszeitraum minimiert.The 18 to 21 illustrate embodiments of the present invention relating to a load lowering and / or shutdown operation of a power plant. The first embodiment, in the flowchart 600 from 18 - which may be referred to as "load reduction advisor" - teaches methods and systems for simulating and optimizing a load reduction level for the power plant during a defined or selected operating period ("selected operating period"). In preferred embodiment, the present method is used with multiple gas turbine power plants which may include gas and steam combined cycle power plants having multiple gas turbines and one or more steam turbines. The tuned power plant model may be used to determine an optimized minimum load to operate the power plant at a lowered load level during the selected operating period. As previously stated, an "optimized" mode of operation may be defined as one that is considered superior or evaluated as one or more other possible modes of operation. An operating mode for the purpose of these embodiments may include transmitting the task of meeting a load obligation or other performance goals to particular power generation units as well as the physical configuration of the generator units within a power plant. Such functionality means that upon attaining an optimized or improved mode of operation, the present invention may contemplate a variety of factory combinations taking into account the various load reduction configurations of each generator unit as well as configurations that disable one or more of the units while others continue to operate at a full load or lowered load level. The method may further include other limitations, such as operability limitations, performance objectives, cost functions, operator inputs, and environmental conditions, in its calculation of an improved power plant down load operating mode that enhances performance and / or efficiency. The present method, as described herein and / or set forth in the appended claims, may include current and predicted environmental conditions for optimization of the load reduction mode as well as a change in unit configuration and / or control to dynamically adjust the operation of one or more of the generator units when actual conditions deviate from those predicted. In accordance with a preferred embodiment, such performance is defined, at least in part, as one that minimizes the amount of fuel utilization or fuel consumption over the proposed load reduction operating period.

Der Lastabsenkungsratgeber der vorliegenden Erfindung kann beim Erreichen einer optimierten oder verbesserten Lastabsenkungslösung und/oder empfohlenen Lastabsenkungsaktion mehrere Faktoren, Kriterien und/oder Betriebsparameter berücksichtigen. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen beinhalten diese unter anderem die folgenden: Gasturbinenbetriebsgrenzen (d.h. Temperatur, Aerodynamik, Brennstoffaufteilung, Magerverlöschung, mechanische und Emissionsgrenzwerte); Gasturbinen- und Dampfturbinensteuersysteme; die minimale Dampfturbinendrosseltemperatur; die Instandhaltung der Vakuumdichtung am Kühler ebenso wie andere Faktoren, beispielsweise die Konfiguration oder Aufstellung von Systemen oder ihre Steuerung. Eines der Ergebnisse der Optimierung kann einen empfohlenen Betriebsmodus und die Konfiguration des Kraftwerks oder einer Mehrzahl von Kraftwerken beinhalten, wobei die Mehrzahl verschiedene Arten von Kraftwerken beinhaltet, einschließlich von Wind-, Solar- Kolbenmaschinen-, Kernkraft- und/oder anderer Typen. Man beachte, dass der empfohlene Betriebsmodus automatisch initiiert oder zur Genehmigung elektronisch an einen Werksbetreiber übermittelt werden kann. Eine solche Steuerung kann über Off-Premise- oder On-Premise-Steuersysteme implementiert werden, die so konfiguriert sind, dass sie den Betrieb der Generatoreinheiten steuern. Außerdem kann in Situationen, wo das Kraftwerk mehrere Gasturbinen beinhaltet, der Ausgang des vorliegenden Verfahrens beinhalten kann, dass ermittelt wird, welche von den Gasturbinen ihren Betrieb fortsetzen sollte und welches während des Lastabsenkungsbetriebs abgeschaltet werden sollte, bei dem es sich um einen Prozess handelt, der ausführlicher mit Bezug auf 19 erörtert wird. Für jede von den Gasturbinen, die der Ratgeber für einen fortgesetzten Betrieb während des Lastabsenkungszeitraums empfiehlt, kann das vorliegende Verfahren ferner ein Lastniveau berechnen. Ein weiteres Ergebnis kann das Berechnen der Gesamtlast für das Kraftwerk während des Lastabsenkungszeitraums ebenso wie des stündlichen Ziellastprofils auf Basis der prognostizierten Umgebungsbedingungen beinhalten, die, wie gesagt, angepasst werden können, wenn sich die Bedingungen ändern. Die vorliegende Erfindung kann auch den programmierten Brennstoffverbrauch und die Emissionen des Kraftwerks während des Lastabsenkungszeitraums berechnen. Das Ergebnis des offenbarten Verfahrens kann die Betriebsaufstellung/-konfiguration angesichts der Regelungssollwerte beinhalten, die für die Generatoreinheiten und das Werk zur Verfügung stehen, um die angestrebten Erzeugungsniveaus effizienter zu erreichen. The load reduction advisor of the present invention may consider several factors, criteria, and / or operating parameters when achieving an optimized or improved load reduction solution and / or recommended load reduction action. In preferred embodiments, these include, but are not limited to, the following: gas turbine operating limits (ie, temperature, aerodynamics, fuel distribution, lean extinction, mechanical, and emission limits); Gas turbine and steam turbine control systems; the minimum steam turbine throttle temperature; the maintenance of the vacuum seal on the radiator as well as other factors, such as the configuration or installation of systems or their control. One of the results of the optimization may include a recommended operating mode and the configuration of the power plant or a plurality of power plants, the plurality including various types of power plants, including wind, solar piston, nuclear, and / or other types. Note that the recommended operating mode can be initiated automatically or transmitted electronically to a factory operator for approval. Such control may be implemented via off-premise or on-premise control systems configured to control operation of the generator units. In addition, in situations where the power plant includes multiple gas turbines, the output of the present method may include determining which of the gas turbines should continue to operate and which should be shut down during the load reduction operation, which is a process. the more detail with reference to 19 is discussed. For each of the gas turbines that the advisor recommends for continued operation during the load-reduction period, the present method may further calculate a load level. A further result may include calculating the total load for the power plant during the load reduction period as well as the hourly target load profile based on the predicted environmental conditions which, as stated, may be adjusted as conditions change. The present invention may also calculate the programmed fuel consumption and emissions of the power plant during the load reduction period. The result of the disclosed method may include the operational set-up / configuration in view of the control setpoints available to the generator units and the plant to more efficiently achieve the desired generation levels.

Wie oben beschrieben, bieten Händler und/oder Werksleiter (im Folgenden „Werksbetreiber“, solange nicht zwischen ihnen unterschieden wird), die nicht durch bereits bestehende Vertragsbedingungen gebunden sind, typischerweise ihre Kraftwerke auf einem prospektiven Markt an, beispielsweise einem Markt, der einen Tag in der Zukunft liegt. Als zusätzlich Überlegung haben Werksbetreiber die Aufgabe, sicherzustellen, dass ein ausreichender Brennstoffvorrat aufrechterhalten wird, damit das Kraftwerk in der Lage ist, angestrebte oder vertraglich zugesicherte Erzeugungsniveaus zu erreichen. Jedoch funktionieren Brennstoffmärkte in vielen Fällen prospektiv, so dass vorteilhafte Preisstellungen für Kraftwerke möglich sind, die gewillt oder in der Lage sind, sich vorab auf künftige Brennstoffkäufe festzulegen. Genauer ist der Preis umso günstiger, je früher der Brennstoff gekauft wird. Damit ein Kraftwerk eine optimiertes oder hohes Niveau des betriebswirtschaftlichen Ertrags erreichen kann, muss der Werksbetreiber angesichts dieser Marktdynamik für das Werk ein konkurrenzfähiges Gebot im Vergleich zu anderen Generatoreinheiten abgeben, um seine Erzeugungskapazität zu nutzen, und dabei exakt den Brennstoff schätzen, der für künftige Erzeugungszeiträume gebraucht wird, damit: 1) der Brennstoff im Voraus gekauft werden kann, um sich den niedrigeren Preis zu sichern; und 2) kein großer Brennstoffzwischenspeicher nötig ist, um eine schlanke Vorratshaltung zu ermöglichen. Wenn dies erfolgreich ist, sichert sich der Werksbetreiber bessere Preise, indem er sich schon früh zu künftigen Brennstoffkäufen verpflichtet, während er dabei aber nicht zu viel kauft, wodurch unnötige und teure Brennstoffreserven anfallen, oder zu wenig kauft, wodurch ein Brennstoffversorgungsengpass riskiert würde. As described above, traders and / or plant managers (hereafter referred to as "factory operators" unless they distinguish between them) not bound by existing terms and conditions typically present their power plants in a prospective market, such as a one-day market lies in the future. As an additional consideration, plant operators have the task of ensuring that sufficient fuel stocks are maintained to enable the plant to achieve targeted or contractually assured production levels. However, fuel markets in many cases function prospectively so that advantageous pricing is possible for power plants that are willing or able to commit themselves in advance to future fuel purchases. More specifically, the earlier the fuel is purchased, the cheaper the price. In order for a power plant to achieve an optimized or high level of economic return, the plant operator must, given this market momentum, give the plant a competitive bid compared to other generator units to use its generation capacity and accurately estimate the fuel that will be used for future production periods is needed so that: 1) the fuel can be bought in advance to secure the lower price; and 2) no large fuel cache is needed to enable lean stockkeeping. If successful, the plant operator will secure better prices by earning early fuel purchases, but not buying too much, resulting in unnecessary and expensive fuel reserves, or under-buying, thereby risking a fuel shortage.

Verfahren der vorliegenden Erfindung können den Wirkungsgrad und die Rentabilität von Stromerzeugungsaktivitäten durch Vorgeben eines IHR-Profils für eine Generatoreinheit oder eine spezielle Konfiguration eines Werks optimieren oder verbessern, insbesondere deshalb, weil dies mit der Erstellung eines Dispatch-Gebots zur Sicherung eines Marktanteils in Verbindung steht. Das vorliegende Verfahren kann das Vorgeben einer optimalen Erzeugungszuweisung zwischen mehreren Generatoreinheiten innerhalb eines Kraftwerks oder zwischen mehreren Werken beinhalten. Das vorliegende Verfahren kann die Betriebs- und Steuerungskonfigurationen berücksichtigen, die solchen Generatoreinheiten zur Verfügung stehen, die möglichen Anordnungen permutieren und dadurch ein Gebot erreichen, dass, falls es ausgewählt wird, die Erzeugung von Leistung über dem Gebotszeitraum zu reduzierten oder minimierten Kosten ermöglicht. Dadurch kann das vorliegende Verfahren alle anwendbaren physischen, regulatorischen und/oder vertraglichen Beschränkungen berücksichtigen. Als Teil des Gesamtprozesses kann das vorliegende Verfahren verwendet werden, um einen Lastabsenkungs- und Abschaltbetrieb für ein Kraftwerk mit mehreren Generatoreinheiten zu optimieren oder zu verbessern. Diese Vorgehensweise kann die Berücksichtigung erwarteter exogener Bedingungen, beispielsweise Wetter- oder Umgebungsbedingungen, Gasqualität, Zuverlässigkeit der Generatoreinheiten, ebenso wie zusätzlicher Verpflichtungen, beispielsweise Dampferzeugung, beinhalten. Das vorliegende Verfahren kann verwendet werden, um IHR-Profile für eine Mehrzahl von Generatoreinheiten mit mehreren Konfigurationen ebenso wie Steuerungseinstellungen für die ausgewählte Lastabsenkungskonfiguration zu spezifizieren und dann eine Steuerung im Hinblick auf die erwarteten exogenen Bedingungen für die Erstellung des Dispatch-Gebots des Werks durchzuführen. Methods of the present invention may optimize or improve the efficiency and profitability of power generation activities by providing an IHR profile for a generator unit or a particular factory configuration, particularly because this is related to the creation of a dispatch bid to secure a market share , The present method may include prescribing an optimal generation allocation between multiple generator units within a power plant or between multiple plants. The present method may take into account the operating and control configurations available to such generator units which permute and thereby enable possible arrangements Bid, if selected, allows for generation of performance over the bidding period at reduced or minimized cost. As a result, the present method may take into account all applicable physical, regulatory and / or contractual constraints. As part of the overall process, the present method may be used to optimize or improve a load reduction and shutdown operation for a power plant having multiple generator units. This approach may include consideration of expected exogenous conditions, such as weather or environmental conditions, gas quality, generator unit reliability, as well as additional obligations, such as steam generation. The present method may be used to specify IHR profiles for a plurality of multi-configuration generator units as well as control settings for the selected load-reduction configuration and then to perform control over the expected exogenous conditions for the dispatch dispatch of the plant.

Eine übliche Entscheidung, die Betreiber treffen müssen, ist, ob eine Lastabsenkung oder eine Abschaltung des Kraftwerks außerhalb von Volllastbetriebszeiten durchgeführt werden soll, beispielsweise in der Nacht, wenn der Bedarf oder Lastanforderungen minimal sind. Man beachte, dass das Ergebnis dieser Entscheidung stark davon abhängt, ob der Werksbetreiber die betriebswirtschaftlichen Auswirkungen in Bezug auf jeden dieser möglichen Betriebsmodi versteht. In bestimmten Fällen kann die Entscheidung für eine Lastabsenkung des Kraftwerks naheliegend sein, während die optimale Mindestlast, bei der das Kraftwerk während des Lastabsenkungszeitraums gehalten werden soll, nicht klar ist. Das heißt, obwohl der Werksbetreiber die Entscheidung getroffen hat, die Last des Kraftwerks über einem bestimmten Zeitraum zu senken, ist der Betreiber über die Betriebspunkte während der Lastabsenkung, bei denen die mehreren Generatoreinheiten des Kraftwerks auf die kostengünstigste Weise betrieben werden sollen, im Unklaren. A common decision that operators must make is whether to perform a load reduction or shutdown of the power plant outside of full load operating times, for example, at night when demand or load requirements are minimal. Note that the outcome of this decision depends heavily on whether the plant operator understands the business impact on each of these possible operating modes. In certain cases, the decision to lower the load on the power plant may be obvious, while the optimal minimum load at which the power plant is to be maintained during the load reduction period is not clear. That is, although the factory operator has decided to reduce the load of the power plant over a period of time, the operator is uncertain about the operating points during load lowering, where the multiple generator units of the power plant are to be operated in the most cost effective manner.

Der Lastabsenkungsratgeber von 18 kann als Teil eines Prozesses verwendet werden, der eine optimale Mindestlast empfiehlt, bei der das Kraftwerk betrieben werden sollte. Diese Ratgeberfunktion kann ferner den besten Aktionsverlauf für das Kraftwerk angesichts eines bestimmten Szenarios aus Umgebungsbedingungen, betriebswirtschaftlichen Eingaben und Betriebsparametern und -beschränkungen empfehlen. Aus diesen Eingaben kann der Prozess die besten Betriebsniveaus berechnen und kann dann die Betriebsparameter bestimmen, die nötig sind, um das Kraftwerk zu steuern, was nachstehend ausführlicher in Verbindung mit 19 erörtert werden wird. Man beachte, dass diese Funktionalität mehrere zusätzliche Vorteile zum Ergebnis haben kann, unter anderem eine verlängerte Lebensdauer von Bauteilen, einen effizienteren Lastabsenkungsbetrieb, ein verbessertes betriebswirtschaftliches Leistungsverhalten und eine größere Genauigkeit beim Kauf von Brennstoffen.The Load Reduction Advisor of 18 can be used as part of a process that recommends an optimal minimum load at which the power plant should operate. This advisor function may also recommend the best course of action for the power plant given a particular scenario of environmental conditions, business inputs, and operational parameters and constraints. From these inputs, the process can calculate the best operating levels and then determine the operating parameters needed to control the power plant, which will be discussed in more detail below 19 will be discussed. Note that this functionality may result in several additional benefits, including extended component life, more efficient load reduction operation, improved performance, and greater fuel purchase accuracy.

Wie im Flussdiagramm 600 dargestellt ist, können bestimmte Informationen und relevante Kriterien während der Anfangsschritte erfasst werden. In Schritt 602 können Daten, Variablen und andere Faktoren im Zusammenhang mit Kraftwerkssystemen und Generatoreinheiten bestimmt werden. Dies kann jede(n) der oben aufgeführten Faktoren oder Informationen beinhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Umgebungsprofil empfangen werden, das eine Vorhersage von Umgebungsbedingungen während des ausgewählten Betriebszeitraums beinhaltet. Es können auch relevante Emissionsdaten als Teil dieses Schrittes erfasst werden, die Emissionsgrenzen ebenso wie bisher angefallene Emissionen für das Kraftwerk beinhalten können. Ein anderer Faktor beinhaltet Daten, die mit dem möglichen Verkauf von Strom und/oder Dampf während des ausgewählten Betriebszeitraums im Zusammenhang stehen. Andere Variablen, die als Teil dieses Schrittes bestimmt werden können, beinhalten die Anzahl der Gasturbinen des Werks, die Verbrennungs- und die Steuersysteme für jede der Gasturbinen, ebenso wie irgendwelche anderen anlagenspezifischen Beschränkungen, die für die nachstehend erörterten Berechnungen relevant sein können.As in the flowchart 600 can display certain information and relevant criteria during the initial steps. In step 602 Data, variables and other factors related to power plant systems and generator units can be determined. This may include any of the factors or information listed above. In accordance with a preferred embodiment, an environmental profile may be received including a prediction of environmental conditions during the selected period of operation. Relevant emissions data may also be collected as part of this step, which may include emission limits as well as emissions previously incurred by the power plant. Another factor includes data related to the potential sale of electricity and / or steam during the selected operating period. Other variables that may be determined as part of this step include the number of factory gas turbines, the combustion and control systems for each of the gas turbines, as well as any other plant-specific constraints that may be relevant to the calculations discussed below.

In Schritt 604 kann der Zeitraum für den vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetrieb (oder den „ausgewählten Betriebszeitraum“) genau bestimmt werden. Man beachte, dass dieser von einem Anwender oder einem Werksbetrieb definiert werden kann und einen ausgewählten Betriebszeitraum beinhaltet, in dem eine Analyse von verfügbaren Lastabsenkungsbetriebsmodi gewünscht ist. Die Definition des ausgewählten Betriebszeitraums kann dessen erwartete Länge ebenso wie eine vom Anwender vorgegebene Startzeit (d.h. die Zeit, zu der der ausgewählte Betriebszeitraum beginnt) und/ oder Stoppzeit (d.h. die Zeit, zu der der ausgewählte Betriebszeitraum endet) beinhalten. Dieser Schritt kann ferner das Definieren eines Intervalls innerhalb des ausgewählten Betriebszeitraums beinhalten. Das Intervall kann so gestaltet sein, dass es den ausgewählten Betriebszeitraum in eine Mehrzahl aufeinander folgender und regelmäßig beabstandeter Zeiträume unterteilt. Für das hierin angegebene Beispiel soll das Intervall als eine Stunde definiert werden und der ausgewählte Betriebszeitraum soll so definiert werden, dass er mehrere von den Einstundenintervallen beinhaltet.In step 604 the period for the proposed load reduction operation (or the "selected period of operation") can be accurately determined. Note that this may be defined by a user or plant operation and includes a selected period of operation in which an analysis of available load reduction modes is desired. The definition of the selected operating period may include its expected length as well as a user specified start time (ie, the time at which the selected operating period begins) and / or stop time (ie, the time at which the selected operating period ends). This step may further include defining an interval within the selected operating period. The interval may be configured to divide the selected period of operation into a plurality of consecutive and periodically spaced periods. For the example given herein, the interval should be defined as one hour and the selected operating period should be defined to include several of the one-hour intervals.

In Schritt 606 kann die Anzahl der Gasturbinen ausgewählt werden, die an dem Optimierungsprozess für den ausgewählten Betriebszeitraum beteiligt werden. Diese kann alle Gasturbinen des Kraftwerks oder irgendeinen Teil davon beinhalten. Das Verfahren kann ferner die Betrachtung anderer Generatoreinheiten in dem Kraftwerk beinhalten, beispielsweise von Dampfturbinensystemen, und deren Betriebszustände während des ausgewählten Betriebszeitraums berücksichtigen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Die Bestimmung der Gasturbinen, die am Lastabsenkungsbetrieb beteiligt werden, kann die Abfrage oder den Empfang einer Eingabe vom Werksbetreiber beinhalten. In step 606 the number of gas turbines involved in the optimization process for the selected operating period can be selected. This may include all gas turbines of the power plant or any part thereof. The method may further include viewing other generator units in the power plant, such as steam turbine systems, and taking into account their operating conditions during the selected operating period, as described in more detail below. The determination of the gas turbines involved in the load reduction operation may involve the interrogation or receipt of input from the factory operator.

In Schritt 608 kann das vorliegende Verfahren eine Permutationsmatrix auf Basis der Anzahl der Gasturbinen konfigurieren, die als Teil des vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetriebs während des ausgewählten Betriebszeitraums bestimmt worden sind. Man beachte, dass die Permutationsmatrix eine Matrix ist, die die verschiedenen Möglichkeiten beinhaltet, wie die mehreren Gasturbinen während des ausgewählten Betriebszeitraums eingesetzt oder betrieben werden können. Wie in der als Beispiel angegebenen Permutationsmatrix 609 von 18 gezeigt ist, beinhaltet beispielsweise die Permutationsmatrix für den Fall von zwei Gasturbinen vier verschiedene Kombinationen, die jede de möglichen Konfigurationen abdecken. Genauer beinhaltet die Permutationsmatrix, wenn das Kraftwerk eine erste und eine zweite Gasturbine beinhaltet, die folgenden Zeilen oder Fälle: a) die erste und die zweite Gasturbine sind beide „ein“, d.h. sie werden in einem Lastabsenkungsbetriebszustand betrieben 2) die erste und die zweite Gasturbine sind beide „aus“, d.h. sie werden in einem Abschaltbetriebszustand betrieben; 3) die erste Gasturbine ist „ein“ und die zweite Gasturbine ist „aus“ und 4) die erste Gasturbine ist „aus“ und die zweite Gasturbine ist „ein“. Man beachte, dass im Falle einer einzigen Gasturbine nur zwei Permutationen möglich sind, während für drei Gasturbinen sieben verschiedene Zeilen oder Fälle möglich wären, von denen jeder eine andere Konfiguration dafür darstellt, wie die drei Gasturbinen während eines bestimmten Zeitrahmens in Bezug auf die „ein“- und „aus“-Betriebszustände eingesetzt werden können. In Bezug auf 17 und den Optimierungsprozess, der im zugehörigen Text erörtert wird, kann jeder Fall oder jede Reihe einer Permutationsmatrix als Darstellung eines anderen oder konkurrierenden Betriebsmodus gedacht werden. In step 608 For example, the present method may configure a permutation matrix based on the number of gas turbines that have been determined as part of the proposed load reduction operation during the selected operating period. Note that the permutation matrix is a matrix that includes the various ways in which the multiple gas turbines can be deployed or operated during the selected operating period. As in the exemplary permutation matrix 609 from 18 For example, in the case of two gas turbines, the permutation matrix includes four different combinations covering each of the possible configurations. More specifically, if the power plant includes first and second gas turbines, the permutation matrix includes the following lines or cases: a) the first and second gas turbines are both "on", ie, operating in a load dump mode 2) the first and second Gas turbine are both "off", ie they are operated in a shutdown mode; 3) the first gas turbine is "on" and the second gas turbine is "off" and 4) the first gas turbine is "off" and the second gas turbine is "on". Note that in the case of a single gas turbine, only two permutations are possible, while for three gas turbines seven different lines or cases would be possible, each of which represents a different configuration for how the three gas turbines will operate during a given time frame "And" off "operating states can be used. In relation to 17 and the optimization process discussed in the accompanying text, any case or series of permutation matrix can be thought of as representing another or concurrent mode of operation.

Als Teil der Schritte, die von den Schritten 610, 613, 614, 616 und 618 dargestellt werden, kann das vorliegende Verfahren vorgeschlagene Parametersätze für den vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetrieb konfigurieren. Wie gesagt, kann der ausgewählte Betriebszeitraum in die mehrere stundenlangen Zeitintervalle geteilt werden. Der Prozess de Konfigurierung der vorgeschlagenen Parametersätze kann in Schritt 610 beginnen, wo bestimmt wird, ob jedes der Intervalle angesprochen worden ist. Wenn die Antwort auf diese Frage „ja“ ist, kann der Prozess, wie dargestellt, zu einem Ausgabeschritte (d.h. Schritt 611) weitergehen, in dem das Ergebnis der Lastabsenkungsanalyse einem Betreiber 612 vorgelegt wird. Wenn nicht alle Intervalle abgedeckt worden sind, kann der Prozess zu Schritt 613 weitergehen, in dem eines der noch nicht abgedeckten Intervalle ausgewählt wird. In Schritt 614 können dann Umgebungsbedingungen für das ausgewählte Intervall auf Basis von empfangenen Vorhersagen eingestellt werden. Der Prozess geht zu Schritt 616 weiter, wo er eine Zeile aus der Permutationsmatrix auswählen kann, und kann in Schritt 618 einen ein/aus-Zustand der Gasturbinen gemäß der jeweiligen Reihe einstellen.As part of the steps taken by the steps 610 . 613 . 614 . 616 and 618 can be configured, the present method can configure proposed parameter sets for the proposed load reduction operation. As mentioned, the selected period of operation can be divided into the several hourly time intervals. The process of configuring the suggested parameter sets can be done in step 610 begin where it is determined whether each of the intervals has been addressed. If the answer to this question is yes, the process may proceed to an output step (ie, step 611 ), in which the result of the load reduction analysis is given to an operator 612 is submitted. If not all intervals have been covered, the process may go to step 613 continue by selecting one of the uncovered intervals. In step 614 Environmental conditions may then be set for the selected interval based on received predictions. The process is going to move 616 where it can select a line from the permutation matrix, and in step 618 Set an on / off state of the gas turbine according to the respective row.

Von da aus kann das vorliegende Verfahren entlang zweier verschiedener Wege fortschreiten. Genauer kann das Verfahren zu einem Optimierungsschritt weitergehen, der von Schritt 620 dargestellt wird, aber es kann auch zu einem Entscheidungsschritt in Schritt 621 weitergehen, wo der Prozess bestimmt, ob alle Permutationen oder Zeilen der Permutationsmatrix für das ausgewählte Intervall abgedeckt worden sind. Falls die Antwort darauf „nein“ ist, kann der Prozess zu Schritt 616 zurückspringen, wo eine andere Permutationszeile für das Intervall ausgewählt wird. Falls die Antwort darauf „ja“ ist, kann der Prozess, wie dargestellt, zu Schritt 610 weitergehen, um zu bestimmen, ob sämtliche Intervalle abgedeckt worden sind. Man beachte, dass, sobald alle Zeilen der Permutationsmatrix für jedes Intervall angesprochen worden sind, der Prozess zum Ausgabeschritt von Schritt 611 weitergehen kann.From there, the present process can proceed along two different paths. More specifically, the method may proceed to an optimization step, which may be from step 620 but it may also become a decision step in step 621 continue where the process determines whether all permutations or rows of the permutation matrix have been covered for the selected interval. If the answer to this is "no", the process may go to step 616 Jump back where another permutation line is selected for the interval. If the answer to this is yes, the process may proceed as shown 610 go on to determine if all intervals have been covered. Note that once all the rows of the permutation matrix have been addressed for each interval, the process goes to the output step of step 611 can go on.

In Schritt 620 kann das vorliegende Verfahren das Leistungsverhalten unter Verwendung des abgestimmten Kraftwerksmodells optimieren, wie zuvor in 17 erörtert worden ist. In Übereinstimmung mit diesem Ansatz können multiple Fälle für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi, d.h. jede der Zeilen der Permutationsmatrix für jedes der Intervalle des ausgewählten Betriebszeitraums erzeugt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform generiert das vorliegende Verfahren vorgeschlagene Parametersätze, in denen mehrere Betriebsparameter variiert werden, um die Auswirkung auf einen ausgewählten Betriebsparameter oder Leistungsindikator zu bestimmen. Zum Beispiel können gemäß dieser Ausführungsform die vorgeschlagenen Parametersätze das Manipulieren von Einstellungen für Einlassleitschaufeln („IGV“) und/oder einer Auslasstemperatur der Turbine („Texh“) beinhalten, um zu bestimmen, welche Kombination angesichts des ein/aus-Zustands des jeweiligen Reihe und der Umgebungsbedingungen, die für das jeweilige Intervall vorhergesagt werden, eine minimierte Gesamt-Brennstoffverbrauchsrate für das Kraftwerk zu ergeben. Man beachte, dass ein Betrieb, der den Brennstoffverbrauch minimiert und gleichzeitig die anderen Beschränkungen einhält, die mit dem Lastabsenkungsbetrieb assoziiert sind, eine Möglichkeit darstellt, wie das Leistungsverhalten bei einer Lastabsenkung optimiert oder zumindest in Bezug auf einen oder mehrere andere Betriebsmodi betriebswirtschaftlich verbessert werden kann.In step 620 For example, the present method can optimize performance using the tuned power plant model, as previously discussed in US Pat 17 has been discussed. In accordance with this approach, multiple cases may be generated for each of the concurrent modes of operation, ie, each of the rows of the permutation matrix for each of the intervals of the selected period of operation. In accordance with a preferred embodiment, the present method generates suggested parameter sets in which multiple operating parameters are varied to determine the effect on a selected operating parameter or performance indicator. For example, in accordance with this embodiment, the proposed parameter sets may include manipulating inlet guide vane ("IGV") and / or turbine outlet temperature ("T exh ") settings to determine which combination is in view of the on / off state of the particular one Series and the environmental conditions predicted for the respective interval, a minimized total To give fuel consumption rate for the power plant. Note that an operation that minimizes fuel consumption while meeting the other limitations associated with the load dump operation is one way in which the performance of a load reduction can be optimized or at least operationally improved with respect to one or more other operating modes ,

Wie dargestellt, können gemäß bestimmten Ausführungsformen Kostenfunktionen, Leistungsziele und/oder Betriebsfähigkeitseinschränkungen von der vorliegenden Erfindung während dieses Optimierungsprozesses verwendet werden. Diese können über einen Werksbetreiber bereitgestellt werden, was von Schritt 622 dargestellt wird. Diese Beschränkungen können Grenzen für die Einstellungen des der IGV, Texh-Grenzen, Verbrennungsgrenzwerte usw., ebenso wie solche beinhalten, die mit anderen Wärmekraftsystemen assoziiert sind, die Teil des Kraftwerks sind. Zum Beispiel kann in Kraftwerken mit Gas-und-Dampf-Kombisystemen der Betrieb oder die Instandhaltung der Dampfturbine während des Lastabsenkungsbetriebs gewisse Beschränkungen darstellen, beispielsweise die Aufrechterhaltung einer Mindest-Dampftemperatur oder einer Vakuumabdichtung des Kühlers. Eine andere Betriebsfähigkeitseinschränkung kann die notwendige Logik beinhalten, dass bestimmte Zusatzsysteme in bestimmten Betriebsmodi betroffen werden und/oder bestimmte Teilsysteme sich gegenseitig ausschließen, beispielsweise Verdampfungskühler und Chiller.As illustrated, cost functions, performance goals, and / or operability limitations of the present invention may be used during this optimization process, in accordance with certain embodiments. These can be provided via a factory operator, what step by step 622 is pictured. These limitations may include limits on the settings of the IGV, T exh limits, combustion limits, etc., as well as those associated with other thermal power systems that are part of the power plant. For example, in gas and steam combined cycle power plants, the operation or maintenance of the steam turbine during load-dumping operation may present certain limitations, such as the maintenance of a minimum steam temperature or a vacuum seal of the radiator. Another operability limitation may include the necessary logic that certain auxiliary systems may be affected in certain modes of operation and / or certain subsystems may be mutually exclusive, such as evaporative coolers and chillers.

Nachdem das vorliegende Verfahren die Iterationen auf Basis der Intervalle und der verschiedenen Zeilen der Permutationsmatrix durchlaufen hat, können die Ergebnisse der Optimierung dem Werksbetreiber in Schritt 611 mitgeteilt werden. Diese Ergebnisse können einen optimierten Fall für jede der Zeilen der Permutationsmatrix für jedes der Zeitintervalle beinhalten. Gemäß einem Beispiel beschreibt der Ausgang einen optimierten Betrieb, der von einer Kostenfunktion des Brennstoffverbrauchs für das Kraftwerk für jede der Permutationen für jedes der Intervalle definiert wird. Genauer kann der Ausgang den Mindest-Brennstoffbedarf (optimiert unter Verwendung des abgestimmten Kraftwerksmodells gemäß bereits beschriebenen Verfahren) für jede der möglichen Werkskonfigurationen (dargestellt durch die Zeilen der Permutationsmatrix) für jedes Intervall unter gleichzeitiger Einhaltung von Betriebsfähigkeitseinschränkungen, Leistungszielen und erwarteten Umgebungsbedingungen beinhalten. Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Ausgang eine Optimierung, die ein Generatorausgangsleistungsniveau (d.h. Megawatt) für die möglichen Werkskonfigurationen für jedes der Intervalle auf die gleiche Weise minimiert. Man beachte, dass manche von den möglichen Werkskonfigurationen (dargestellt durch die Permutationen der Permutationsmatrix) ungeachtet der Brennstoffversorgung zur Erzeugung eines Ausgangsleistungsniveaus möglicherweise nicht in der Lage sind, Betriebsfähigkeitseinschränkungen einzuhalten. Solche Ergebnisse können verworfen und nicht weiter in Betracht gezogen werden oder als Teil des Ausgangs von Schritt 611 mitgeteilt werden.After the present process has iterated through the intervals and the various lines of the permutation matrix, the results of the optimization can be passed to the plant operator in step 611 be communicated. These results may include an optimized case for each of the rows of the permutation matrix for each of the time intervals. In one example, the output describes optimized operation defined by a cost function of the fuel consumption for the power plant for each of the permutations for each of the intervals. More specifically, the output may include the minimum fuel demand (optimized using the tuned power plant model according to already described methods) for each of the possible factory configurations (represented by the rows of the permutation matrix) for each interval while meeting performance constraints, performance goals, and expected environmental conditions. In another embodiment, the output includes an optimization that minimizes a generator output power level (ie, megawatts) for the possible factory configurations for each of the intervals in the same manner. Note that some of the possible factory configurations (represented by the permutations of the permutation matrix) may not be able to meet operational limitations, regardless of the fueling to produce an output power level. Such results may be discarded and not considered further or as part of the outcome of step 611 be communicated.

Die 19 und 20 stellen grafisch Möglichkeiten dar, wie eine Gasturbine eines Kraftwerks über einem ausgewählten Betriebszeitraum, der definierte Intervalle („I“ in den Figuren) beinhaltet, angesichts typischer Beschränkungen im Zusammenhang mit Übergangsbetrieben betrieben werden kann. Man beachte, dass ein Übergangsbetrieb das Umschalten einer Generatoreinheit zwischen verschiedenen Betriebsmodi beinhaltet, einschließlich solcher, die einen Übergang auf oder aus einem Abschaltbetriebsmodus beinhalten. Wie dargestellt, können mehrere Betriebspfade oder -sequenzen 639 erreicht werden, was von folgendem abhängt: 1) einem Anfangszustand 640 der Gasturbine; und 2) den Entscheidungen, die in Bezug darauf getroffen werden, wie die Betriebsmodi in den Intervallen geändert werden sollen, wo angesichts der Übergangsbetriebsbeschränkungen Änderungen möglich sind. Man beachte, dass mehrere verschiedene Sequenzen 639 die mehreren Möglichkeiten darstellen, wie die Generatoreinheit über den dargestellten Intervallen betrieben werden kann.The 19 and 20 Graphically illustrate ways in which a gas turbine of a power plant over a selected period of operation, including defined intervals ("I" in the figures), can be operated in the face of typical transient operation constraints. Note that a transient operation involves switching a generator unit between different modes of operation, including those involving a transition to or from a shutdown mode of operation. As shown, several operating paths or sequences 639 which depends on the following: 1) an initial state 640 the gas turbine; and 2) the decisions made with respect to how to change the modes of operation at the intervals where changes are possible in view of the transient operating limitations. Note that several different sequences 639 represent the several ways that the generator unit can be operated over the intervals shown.

Man beachte, dass der Ausgang des Verfahrens von 18 in Verbindung mit den Diagrammen der 19 und 20 verwendet werden kann, um vorgeschlagene Lastabsenkungsbetriebssequenzen für die Generatoreinheiten eines Kraftwerks zu konfigurieren. Das heißt, 19 und 20 zeigen Beispiele dafür, wie eine Generatoreinheit eines Kraftwerks eingesetzt werden kann und wie ihre Betriebsmodi im Lauf der Zeit modifiziert werden, was Fälle einschließen kann, wo der Betriebsmodus der Generatoreinheit unverändert bleibt, Fälle, wo der Betriebsmodus der Einheit von einem Abschaltbetriebsmodus in einen Lastabsenkungsbetriebsmodus geändert wird, ebenso wie Fälle, wo der Betriebsmodus der Einheit von einem Abschaltbetriebsmodus in einen Lastabsenkungsbetriebsmodus modifiziert wird. Wie dargestellt, ist die Übergangsbetriebsbeschränkung, die in diesem Beispiel verwendet wird, die, dass das Modifizieren eines Betriebsmodus verlangt, dass die Einheit für ein Minimum von mindestens zweien der Intervalle in dem modifizierten Betriebsmodus bleibt. Die vielen Sequenzen (oder Pfade), über welche die Generatoreinheit am letzten Intervall ankommt, stellt die möglichen Lastabsenkungsbetriebssequenzen dar, die für die Einheit angesichts der Übergangsbetriebsbeschränkungen zur Verfügung stehen. Note that the output of the method of 18 in conjunction with the diagrams of 19 and 20 can be used to configure proposed load reduction operating sequences for the generator units of a power plant. This means, 19 and 20 show examples of how a generator unit of a power plant can be used and how its modes of operation are modified over time, which may include cases where the operating mode of the generator unit remains unchanged, cases where the mode of operation of the unit changed from a shutdown mode to a load mode low mode as well as cases where the operating mode of the unit is modified from a shutdown mode of operation to a load lowering mode of operation. As illustrated, the transient operating restriction used in this example is that modifying an operating mode requires the unit to remain in the modified operating mode for a minimum of at least two of the intervals. The many sequences (or paths) over which the generator unit arrives at the last interval represent the possible load reduction operating sequences available to the unit in view of the transient operating limitations.

Man beachte, dass die Analyseergebnisse von 18 –, d.h. der optimierte Lastabsenkungsbetrieb für jede der Matrixpermutationen – verwendet werden kann, um aus den möglichen Lastabsenkungsbetriebssequenzen mehrere bevorzugte Fälle auszuwählen, die als vorgeschlagene Lastabsenkungsbetriebssequenzen bezeichnet werden können. Genauer können angesichts des in Verbindung mit 18 beschriebenen Verfahrens die vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetriebssequenzen aus Fällen eines Lastabsenkungsbetriebs ausgewählt werden, das Werkleistungsziele und beschränkungen erfüllen und gleichzeitig das Leistungsverhalten gemäß einer ausgewählten Kostenfunktion optimieren (beispielsweise MW-Ausgabe oder Brennstoffverbrauch). Die in den 19 und 20 dargestellten Überlegungen stellen eine Möglichkeit dafür dar, ob Lastabsenkungsbetriebssequenzen angesichts von Übergangsbetriebsbeschränkungen erreichbar sind. Das heißt, die vorgeschlagenen Lastabsenkungssequenzen, bei denen die kombinierte Analyse der 18 bis 20 ankommt, sind Betriebssequenzen, die mit zeitlichen Beschränkungen vereinbar sind, die mit dem Übergang einer Einheit von einem Betriebsmodus zum anderen assoziiert sind. Note that the analysis results of 18 - ie, the optimized load reduction operation for each of the matrix permutations - may be used to select from among the possible load reduction operation sequences a plurality of preferred cases, which may be referred to as proposed load reduction operation sequences. More specific can be given in conjunction with 18 described method, the proposed load reduction operation sequences are selected from cases of a load reduction operation that meet factory performance goals and constraints while optimizing performance according to a selected cost function (eg, MW output or fuel consumption). The in the 19 and 20 Considerations presented represent one way in which load dumping operation sequences can be achieved in light of transient operating limitations. That is, the proposed load reduction sequences in which the combined analysis of the 18 to 20 are operational sequences that are consistent with time constraints associated with the transition of a unit from one mode of operation to another.

Nun soll 21 betrachtet werden, wo ein Verfahren angegeben ist, um den Lastabsenkungsbetrieb eines Kraftwerks weiter zu modellieren und zu analysieren. Man beachte, dass dieses Verfahren verwendet werden kann, um Lastabsenkungskosten gegen Abschaltungskosten für bestimmte Fälle zu analysieren, die eine einzelne Generatoreinheit über einem definierten Zeitintervall beinhalten. Jedoch kann es auch verwendet werden, um Kosten auf Werksebene zu analysieren, wo eine Empfehlung in Bezug auf Wege gesucht wird, mit denen der Betrieb mehrerer Generatoreinheiten über einem ausgewählten Betriebszeitraum mit mehreren Intervallen gesteuert werden kann. Auf diese Weise kann der Ausgang der 18 und 20 zusammengesetzt werden, um mögliche Betriebsmodi und -beschränkungen über der Spanne mehrerer Intervalle zu konfigurieren, die, wie gezeigt werden soll, dann gemäß 21 analysiert werden können, um ein fundierteres Verständnis des Lastabsenkungsbetriebs über einem breiteren Betriebsbereich bereitzustellen.Well, you should 21 Considering where a method is provided to further model and analyze the load reduction operation of a power plant. Note that this method can be used to analyze load reduction costs versus shutdown costs for certain cases involving a single generator unit over a defined time interval. However, it may also be used to analyze plant-level costs where a recommendation is sought in terms of ways to control the operation of multiple generator units over a selected operating period at multiple intervals. In this way, the output of the 18 and 20 in order to configure possible operating modes and limitations over the span of multiple intervals, which, as will be shown, then according to 21 can be analyzed to provide a more in-depth understanding of load reduction operation over a wider operating range.

Wie bereits erörtert worden ist, müssen sich Werksbetreiber während Stunden, in denen kein Volllastbetrieb stattfindet, regelmäßig zwischen Lastabsenkungs- und Abschaltungsbetriebsmodi entscheiden. Obwohl bestimmte Bedingungen die Entscheidung einfach machen können, ist sie häufig auch schwierig, insbesondere angesichts der erhöhten Komplexität des modernen Kraftwerks und der mehreren Wärmekrafterzeugungseinheiten, die üblicherweise in jedem enthalten sind. Man beachte, dass die Entscheidung für einen Lastabsenkungsbetrieb oder eine Abschaltung eines Kraftwerks erheblich von einer vollen Würdigung des betriebswirtschaftlichen Nutzens abhängt, der mit den einzelnen Betriebsmodi assoziiert ist. Die vorliegende Erfindung kann gemäß einer alternativen Ausführungsform, die in 21 dargestellt ist, von Werksbetreibern verwendet werden können, um ein besseres Verständnis der Kompromisse, die mit jedem dieser verschiedenen Betriebsmodi assoziiert sind, zu erlangen, um die Entscheidungsfindung zu erleichtern. Gemäß manchen Ausführungsformen kann das Verfahren von 21 gemeinsam mit dem Lastabsenkungsbetriebsratgeber 18 verwendet werden, um eine kombinierte Ratgeberfunktion zu ermöglichen, die: 1) die beste Vorgehensweise zwischen Lastabsenkungs- und Abschaltungsbetriebsmodi für die Generatoreinheiten des Kraftwerks angesichts bekannter Bedingungen und betriebswirtschaftlicher Faktoren empfiehlt; und 2) das niedrigste optimale Absenkungslastniveau empfiehlt, wenn ein Lastabsenkungsbetrieb die beste Vorgehensweise für manche dieser Einheiten ist. Auf diese Weise können Werksbetreiber Situationen, in denen die Einheiten der Kraftwerke mit niedrigerer Last betrieben oder ganz abgeschaltet werden sollten, auf Basis dessen, was angesichts eines bestimmten Szenarios von Umgebungsbedingungen, betriebswirtschaftlichen Eingaben und betriebswirtschaftlichen Parametern jeweils die beste betriebswirtschaftliche Vorgehensweise für das Kraftwerk ist, leichter entscheiden. Zusätzliche Vorteile, beispielsweise die Verlängerung der Lebensdauer von Bauteilen ist, sind ebenfalls möglich. Man beachte auch, dass die in Bezug auf die 18 und 21 beschriebenen Verfahren und Systeme separat verwendet werden können. As already discussed, factory operators must periodically choose between load reduction and shutdown modes of operation during periods when no full load operation is taking place. Although certain conditions may make the decision easy, it is often difficult, especially in view of the increased complexity of the modern power plant and the multiple heat generating units that are commonly included in each. Note that the decision for a load-down mode or shut-down of a power plant is significantly dependent on a full appreciation of the business benefits associated with each operating mode. The present invention may according to an alternative embodiment, which in 21 can be used by factory operators to gain a better understanding of the trade-offs associated with each of these different operating modes to facilitate decision-making. According to some embodiments, the method of 21 together with the load lowering operating guide 18 be used to provide a combined advisory function that: 1) recommends the best course of action between load-lowering and shut-down operating modes for the generating unit generator units in the face of known conditions and business factors; and 2) the lowest optimum sink load level recommends when a load dump operation is the best practice for some of these units. In this way, plant operators can provide situations in which the lower load units of the power plants should be run or shut down based on what is the best business practice for the power plant given a particular scenario of environmental conditions, business inputs, and business parameters. easier to decide. Additional benefits, such as extending the life of components, are also possible. Also note that in terms of the 18 and 21 described methods and systems can be used separately.

Allgemein legt das Verfahren des Ablaufschemas 700 – das auch Teil eines „Lastabsenkungsratgebers“ sein oder hierin als solcher bezeichnet werden kann – Anwendereingaben und Daten aus analytischen Operationen an, um Berechnungen durchzuführen, die Kosten, die mit einer Lastabsenkung eines Kraftwerks assoziiert sind, gegenüber denen der Abschaltung evaluieren. Man beachte, dass das Ablaufschema 700 von 21 dieses Ratgebermerkmal gemäß manchen Ausführungsformen unter Nutzung des abgestimmten Kraftwerksmodells, das oben ausführlich erörtert worden ist, bereitstellt. Als Teil dieser Funktionalität kann die vorliegende Erfindung Empfehlungen abgeben in Bezug auf die verschiedenen Ausgänge, seien sie betriebswirtschaftliche oder andere, zwischen der Lastabsenkung und dem Abschalten eines Kraftwerks während Zeiten, in denen keine Volllast gefahren wird. Die vorliegende Erfindung kann relevante Daten bereitstellen, die verdeutlichen, ob eine Lastabsenkung des Kraftwerks gegenüber der Abschaltung über einem vorgegebenen Marktzeitraum vorzuziehen ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann dann der Betrieb mit den geringeren Kosten dem Werksbetreiber als angemessene Aktion empfohlen werden, aber, wie hierin angegeben, können dem Werksbetreiber auch zusätzliche Probleme oder andere Überlegungen mitgeteilt werden, welche die Entscheidung beeinflussen können. Das vorliegende Verfahren kann potentielle Kosten ebenso wie die Wahrscheinlichkeit, dass solche Kosten anfallen werden, aufzeigen, und diese Überlegungen können die endgültige Entscheidung darüber, welcher Betriebsmodus vorzuziehen ist, beeinflussen. Solche Überlegungen können beispielsweise eine vollständige Analyse sowohl der kurzzeitigen Betriebskosten als auch der langfristigen Betriebskosten im Zusammenhang mit der Instandhaltung des Werks, Effizienz des Betriebs, Emissionsniveaus, Modernisierung von Werken usw. beinhalten.General specifies the procedure of the flowchart 700 - which may also be part of, or may be referred to herein as a "load reduction advisor" - user inputs and data from analytical operations to perform calculations that evaluate costs associated with a load reduction of a power plant from those of the shutdown. Note that the flowchart 700 from 21 provides this advisory feature according to some embodiments using the tuned power plant model discussed in detail above. As part of this functionality, the present invention may make recommendations as to the various outputs, be they commercial or otherwise, between load lowering and shutting down a power plant during times when no full load is being driven. The present invention can provide relevant data that clarifies whether power plant load reduction is preferable to shutdown over a given market period. In certain embodiments, then, the lower cost operation may be considered by the factory operator appropriate action may be recommended, but as noted herein, the factory operator may also be notified of additional issues or other considerations that may affect the decision. The present method may indicate potential costs as well as the likelihood that such costs will be incurred, and these considerations may influence the final decision as to which operating mode is preferable. Such considerations may include, for example, a complete analysis of both short-term operating costs and long-term operating costs associated with plant maintenance, plant efficiency, emissions levels, plant upgrades, etc.

Man beachte, dass der Lastabsenkungsratgeber unter Verwendung von vielen der oben beschriebenen Systeme und Verfahren implementiert werden kann, insbesondere mit denen, die im Zusammenhang mit den 16 bis 20 erörtert worden sind. Der Lastabsenkungsratgeber von 21 kann eine oder mehrere der folgenden Arten von Daten erfassen und verwenden: vom Anwender vorgegebene Start- und Endzeiten für den vorgeschlagenen Lastabsenkungszeitraum (d.h. den Zeitraum, für den der Lastabsenkungsbetriebsmodus analysiert oder betrachtet wird); Brennstoffkosten; Umgebungsbedingungen; Zeitablaufsauslöser; Verwendung alternativer Leistung; Verkauf von/Preis für Strom oder Dampf während des relevanten Zeitraums; Betriebs- und Instandhaltungskosten über dem Zeitraum; Anwendereingabe; berechnete Absenkungslast; prognostizierte Emissionen für den Betrieb; aktuelle Emissionsniveaus, die vom Kraftwerk in Anspruch genommen wurden und die Grenzen für definierte Regulierungsperioden; Spezifikationen in Bezug auf den Betrieb der Drehvorrichtung; Vorschriften und Ausstattung in Bezug auf Spülprozesse; Festkosten für Kraftwerksbetriebsmodi; Kosten in Bezug auf den Anfahrbetrieb; Anfahrsicherheit des Werks; Mengenabweichungsgebühren oder Strafen für Anfahrverzögerungen; Emissionen im Zusammenhang mit dem Anfahren; Brennstoffverbrauchsrate für Hilfssiedekessel, falls Dampfturbine vorhanden ist; und Verlaufsdaten in Bezug darauf, wie die Gasturbinen des Kraftwerks in den Lastabsenkungs- und Abschaltungsbetriebsmodi gearbeitet haben. In manchen Ausführungsformen kann die Leistung der vorliegenden Erfindung, wie nachstehend erörtert, beinhalten: einen empfohlenen Betriebsmodus (d.h. Lastabsenkungs- und Abschaltbetriebsmodus) für das Kraftwerk über dem relevanten Zeitraum; Kosten im Zusammenhang mit den einzelnen Betriebsmodi; eine empfohlene Werksbetriebslast und ein Lastprofil über der Zeit; eine empfohlene Zeit für die Initiierung des Anfahrens einer Einheit; ebenso wie Emissionen, die in einem Jahr schon in Anspruch genommen wurden, und Emissionen, die für das Jahr noch verbleiben. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die vorliegende Erfindung den Brennstoffverbrauch und die Emissionen des Kraftwerks über dem relevanten Zeitraum berechnen, die dann verwendet werden können, um die Kosten für eine Lastabsenkung gegenüber einer Abschaltung für eine oder mehrere konkrete Gasturbinen zu berechnen. Das vorliegende Verfahren kann die Kosten für die einzelnen Gasturbinen im Lastabsenkungs- und im Abschaltmodus verwenden, um die Kombination zu bestimmen, die die geringsten Betriebskosten hat. Eine solche Optimierung kann auf verschiedenen Kriterien basieren, die vom Werksbetreiber definiert werden können. Zum Beispiel können die Kriterien auf dem Ertrag, dem Nettoertrag, den Emissionen, dem Wirkungsgrad, dem Brennstoffverbrauch usw. basieren. Außerdem kann das vorliegende Verfahren gemäß alternativen Ausführungsformen konkrete Aktionen empfehlen, beispielsweise ob ein Spülen aufgeschoben werden soll oder nicht (Purge Credit); welche Gasturbineneinheiten abgeschaltet werden sollten und/oder bei welchen die Last abgesenkt werden sollte (was beispielsweise auf der Anfahrsicherheit und potentiellen Mengenabweichungsgebühren, die aufgrund einer Anfahrverzögerung bewirkt werden, basieren kann). Die vorliegende Erfindung kann ferner verwendet werden, um Prognosen in Bezug auf den Brennstoffverbrauch zu verbessern, um künftige Brennstoffkäufe genauer zu machen oder um alternativ dazu Brennstoffkäufe für Marktzeiträume zu ermöglichen, die weiter in der Zukunft liegen, was eine positive Auswirkung auf die Brennstoffpreise und/oder die Vorhaltung eines schlankeren Brennstoffvorrats oder Spielraums haben sollte. It should be noted that the load reduction guide may be implemented using many of the systems and methods described above, particularly those discussed in connection with FIGS 16 to 20 have been discussed. The Load Reduction Advisor of 21 may capture and use one or more of the following types of data: user specified start and end times for the proposed load reduction period (ie, the period of time for which the load reduction mode of operation is analyzed or considered); Fuel costs; Environmental conditions; Timeout trigger; Use of alternative power; Sale / price of electricity or steam during the relevant period; Operating and maintenance costs over the period; User input; calculated lowering load; forecast emissions for operation; current emission levels used by the power plant and the limits for defined regulatory periods; Specifications relating to the operation of the rotary device; Rules and equipment relating to rinsing processes; Fixed costs for power plant operating modes; Costs in relation to the starting operation; Start-up safety of the factory; Quantity deviation charges or penalties for start delays; Emissions in connection with starting up; Fuel consumption rate for auxiliary boiler, if steam turbine is present; and historical data related to how the power plant's gas turbines worked in the load reduction and shutdown modes of operation. In some embodiments, the performance of the present invention, as discussed below, may include: a recommended operating mode (ie, load-lowering and shut-down mode of operation) for the power plant over the relevant period of time; Costs associated with the individual operating modes; a recommended factory load and a load profile over time; a recommended time to initiate the startup of a unit; as well as emissions that have been used in one year and emissions that remain for the year. According to certain embodiments, the present invention may calculate the fuel consumption and emissions of the power plant over the relevant time period, which may then be used to calculate the cost of a load reduction versus shutdown for one or more concrete gas turbines. The present method can use the cost of the individual gas turbines in the load reduction and shutdown modes to determine the combination that has the lowest cost of ownership. Such optimization may be based on various criteria that can be defined by the factory operator. For example, the criteria may be based on yield, net yield, emissions, efficiency, fuel consumption, etc. In addition, according to alternative embodiments, the present method may recommend concrete actions, such as whether to purgish or not (Purge Credit); which gas turbine units should be shut down and / or at which the load should be lowered (which may be based, for example, on start-up safety and potential quantity deviation fees caused due to a start-up delay). The present invention may also be used to improve fuel consumption forecasts to make future fuel purchases more accurate or, alternatively, to allow for fuel purchases for market periods that are further in the future, which has a positive impact on fuel prices and / or. or should have the provision of a leaner fuel supply or travel.

19 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lastabsenkungsratgebers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form eines Ablaufschemas 700. Der Lastabsenkungsratgeber kann verwendet werden, um die relativen Kosten für das Abschalten eines Kraftwerks oder eines Teils davon über einem künftigen Betriebszeitraum, während gleichzeitig andere von den Generatoreinheiten im Lastabsenkungsmodus betrieben werden, anzugeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können die möglichen Kosten im Zusammenhang mit dem Abschalt- und dem Lastabsenkungsmodus analysiert und dann einem Werksbetreiber mitgeteilt werden, damit dieser geeignete Maßnahme ergreifen kann. 19 shows an embodiment of a load reduction guide according to an embodiment of the present invention in the form of a flowchart 700 , The load reduction advisor may be used to indicate the relative cost of shutting down one or a portion of a power plant over a future period of operation while simultaneously operating others of the generator units in the load reduction mode. According to this embodiment, the potential costs associated with the shutdown and load reduction modes may be analyzed and then communicated to a factory operator to take appropriate action.

Als Anfangsschritt können bestimmte Daten oder Betriebsparameter erfasst werden, die sich auf Betriebskosten während des ausgewählten Lastabsenkungsbetriebszeitraums auswirken oder die zu deren Bestimmung verwendet werden können. Diese werden, wie dargestellt, demgemäß eingeteilt in: Lastabsenkungsdaten 701, Abschaltungsdaten 702 und gemeinsame Daten 703. Die gemeinsamen Daten 703 beinhalten solche Kostenpunkte, die sowohl den Abschalt- als auch den Lastabsenkungsbetrieb betreffen. Die gemeinsamen Daten 703 beinhalten zum Beispiel den ausgewählten Betriebszeitraum, für den die Analyse des Lastabsenkungsmodus durchgeführt wird. Man beachte, dass mehr als nur ein ausgewählter Betriebszeitraum separat für konkurrierende Lastabsenkungsbetriebsmodi definiert und analysiert werden können, so dass eine breitere Optimierung über einem erweiterten Zeitrahmen erreicht wird. Man beachte, dass die Definierung des ausgewählten Betriebszeitraums das Definieren der Länge des Zeitraums ebenso wie von dessen Start- oder Endpunkt beinhalten kann. Wie dargestellt können andere gemeinsame Daten 703 beinhalten: den Preis des Brennstoffs; die verschiedenen Emissionsgrenzwerte für das Kraftwerk und Daten in Bezug auf Umgebungsbedingungen. Was die Emissionsgrenzwerte betrifft, können die erfassten Daten Grenzwerte beinhalten, die während eines definierten Regulierungszeitraums, beispielsweise während eines Jahres in Anspruch genommen werden dürfen, und wie weit der geltende Regulierungszeitraum bereits fortgeschritten ist. Ferner können Emissionsdaten Strafen oder andere Kosten beinhalten, die mit der Überschreitung einer dieser Grenzwerte assoziiert sind. Auf diese Weise kann das vorliegende Verfahren über den aktuellen Zustand des Kraftwerks in Bezug auf jährliche oder periodische regulatorische Grenzwerte ebenso wie über die Wahrscheinlichkeit für eine mögliche Verletzung und für Strafen, die mit einer solchen Nichteinhaltung assoziiert sind, informiert sein. Diese Informationen können für die Entscheidung wichtig sein, ob Generatoreinheiten abgeschaltet werden sollen oder ob ihre Last gesenkt werden soll, da jede Art von Betrieb sich anders auf Werksemissionen auswirkt. Was Umgebungsbedingungsdaten betrifft, können solche Daten gemäß solchen Prozessen erhalten und verwendet werden, die hierin bereits beschrieben worden sind.As an initial step, certain data or operating parameters may be detected that affect operating costs during the selected load-down period or that may be used to determine them. These are divided, as shown, into: load lowering data 701 , Shutdown data 702 and shared data 703 , The common data 703 include such cost items that relate to both shutdown and load reduction operations. The common data 703 contain for example, the selected period of operation for which the analysis of the load reduction mode is performed. Note that more than just a selected operating period may be separately defined and analyzed for competing load-lowering operating modes, so that a wider optimization over an extended time frame is achieved. Note that the definition of the selected operating period may include defining the length of the period as well as its start or end point. As shown, other common data 703 include: the price of the fuel; the various emission limits for the power plant and data related to environmental conditions. With regard to emission limit values, the data collected may include limit values that may be used during a defined regulatory period, for example during one year, and how far the applicable regulatory period has already progressed. Emission data may also include penalties or other costs associated with exceeding any of these limits. In this way, the present method may be informed of the current state of the power plant in terms of annual or periodic regulatory limits as well as the likelihood of possible injury and penalties associated with such non-compliance. This information may be important in deciding whether generator units should be shut down or their load lowered as each type of operation has a different impact on factory emissions. As for environmental condition data, such data may be obtained and used in accordance with those processes already described herein.

Man beachte, dass der Lastabsenkungsbetriebsmodus Daten aufweist, die eindeutig für eine Bestimmung der damit assoziierten Betriebskosten relevant sind. Solche Lastabsenkungsdaten 701 beinhalten, wie dargestellt, den Ertrag, der über die erzeugte Leistung erzielt werden kann, während das Kraftwerk auf dem abgesenkten Lastniveau arbeitet. Genauer ist der Lastabsenkungsbetriebsmodus einer, in dem die Stromerzeugung weitergeht, wenn auch auf einem niedrigen Niveau, und deshalb besteht die Möglichkeit dafür, dass diese Leistung einen Ertrag für das Kraftwerk bringt. Insoweit dies geschieht, kann der Ertrag verwendet werden, um manche der anderen Betriebskosten zu tragen, die mit dem Lastabsenkungsbetriebsmodus assoziiert sind. Somit beinhaltet die vorliegende Erfindung das Empfangen eines Preises oder eines anderen betriebswirtschaftlichen Hinweises im Zusammenhang mit dem Verkauf oder der kommerziellen Nutzung der Leistung, die von des Werks erzeugt wird, während sie im Lastabsenkungsbetrieb arbeitet. Dies kann auf Verlaufsdaten basieren, und der erzielte Ertrag kann von dem abgesenkten Lastniveau abhängen, auf dem das Kraftwerk arbeitet. Note that the load reduction mode of operation has data that is uniquely relevant to determining the associated operating costs. Such load reduction data 701 As shown, the yield that can be achieved from the generated power while the power plant is operating at the lowered load level. More specifically, the load lowering operation mode is one in which the power generation continues, albeit at a low level, and therefore, there is the possibility that this power brings a yield to the power plant. Insofar as this happens, the revenue may be used to carry some of the other operating costs associated with the load dump mode of operation. Thus, the present invention involves receiving a price or other business indication in connection with the sale or commercial use of the power produced by the factory while operating in the load-down mode. This may be based on historical data, and the yield achieved may depend on the lowered load level at which the power plant is operating.

Die Lastabsenkungsdaten 701 können ferner Betrieb und Instandhaltung im Zusammenhang mit dem Betreiben des Werks auf dem abgesenkten Lastniveau während des ausgewählten Betriebszeitraums beinhalten. Dies kann auch auf Verlaufsdaten basieren, und diese Kosten können vom abgesenkten Lastniveau für das Kraftwerk und davon abhängen, wie das Kraftwerk konfiguriert ist. In manchen Fällen kann diese Änderung als Kosten pro Stunde reflektiert werden, die abhängig sind vom Lastniveau und von Aufzeichnungen über einen ähnlichen Betrieb in der Vergangenheit. Die Lastabsenkungsdaten 701 können ferner Daten in Bezug auf Werksemissionen während eines Betriebs im Lastabsenkungsmodus beinhalten. The load reduction data 701 may further include operation and maintenance associated with operating the factory at the lowered load level during the selected period of operation. This may also be based on historical data, and these costs may depend on the lowered load level for the power plant and how the power plant is configured. In some cases, this change may be reflected as costs per hour, which are dependent on the load level and records of similar operation in the past. The load reduction data 701 may further include data related to factory emissions during load lowering mode operation.

Die Lastabsenkungsdaten 702 beinhalten außerdem mehrere Punkte, die eindeutig sind für den Lastabsenkungsbetriebsmodus, und diese Art von Daten können in diesem Stadium des aktuellen Verfahrens erfasst werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen gehören dazu Daten in Bezug auf den Betrieb der Drehvorrichtung während des Abschaltungszeitraums. Außerdem werden Daten in Bezug auf die verschiedenen Phasen des Abschaltbetriebs definiert. Diese können beispielsweise Daten beinhalten, die folgendes betreffen: den Abschaltbetrieb an sich, was Verlaufsdaten über die Länge der Zeit beinhalten kann, die notwendig ist, um die Generatoreinheiten ausgehend von einem regulären Lastniveau in einen Zustand zu bringen, wo die Drehvorrichtung eingesetzt wird; die Länge der Zeit, über die das Kraftwerk gemäß dem ausgewählten Betriebszeitraum abgeschaltet bleibt; die Länge der Zeit, über die die Generatoreinheit typischerweise an der Drehvorrichtung bleibt; und Daten in Bezug auf den Prozess, durch den die Generatoreinheiten neu gestartet oder wieder online gebracht werden, nachdem sie abgeschaltet wurden, ebenso wie in Bezug auf die Zeit, die nötig ist, um dies durchzuführen, einen Anfahrbrennstoffbedarf und Anfahremissionsdaten. Beim Bestimmen der Anfahrzeit können Informationen in Bezug auf die möglichen Arten des Anfahrens für die Generatoreinheit und damit zusammenhängende Spezifikationen bestimmt werden. Wie ein Fachmann erkennen wird, können Anfahrprozesse von der Zeit abhängen, über die das Kraftwerk abgeschaltet bleibt. Eine andere Überlegung, die sich auf die Anfahrzeit auswirkt, ist, ob das Kraftwerk bestimmte Merkmale beinhaltet, die sich auf die Anfahrzeit auswirken oder diese verkürzen, und/oder ob der Betreiber des Kraftwerks sich dafür entscheidet, eines dieser Merkmale einzusetzen. Zum Beispiel kann ein Spülprozess, falls nötig, die Anfahrzeit verlängern. Jedoch kann das Spülen aufgeschoben werden, wenn das Kraftwerk auf bestimmte Weise abgeschaltet worden ist. Festkosten im Zusammenhang mit dem Abschaltbetrieb, einschließlich von denen, die mit dem Anfahren in Zusammenhang stehen, können während dieses Schritts festgestellt werden, ebenso wie Kosten, die für eine der betreffenden Generatoreinheiten spezifisch sind. Emissionsdaten im Zusammenhang mit dem Anfahren und/oder Abschalten des Kraftwerks können ebenfalls festgestellt werden. Diese können unter anderem auf Aufzeichnungen des Betriebs in der Vergangenheit basieren. Schließlich können Daten in Bezug auf die Anfahrsicherheit jeder der Wärmekrafterzeugungseinheiten festgestellt werden. Man beachte, dass Kraftwerken Gebühren, Strafen und/oder Vertragsstrafen auferlegt werden können, wenn der Prozess des Wieder-ans-Netz-Bringens der Einheiten Verzögerungen beinhaltet, die dazu führen, dass das Kraftwerk nicht in der Lage ist, Lastverpflichtungen zu erfüllen. Diese Kosten können bestimmt werden und, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, angesichts der Verlaufsdaten in Bezug auf die Anfahrsicherheit betrachtet werde. Auf diese Weise können solche Gebühren einkalkuliert werden, um die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Kosten entstehen, zu reflektieren, und/oder um diese einzubeziehen, um sich gegen das Risiko solcher Gebühren zu schützen oder abzusichern. The load reduction data 702 Also, there are several points that are unique to the load reduction mode of operation, and this type of data can be captured at this stage of the current process. According to certain embodiments, this includes data related to the operation of the rotary device during the shutdown period. In addition, data is defined in relation to the various phases of the shutdown operation. These may include, for example, data relating to: the shutdown operation per se, which may include history data over the length of time necessary to bring the generator units from a regular load level to a state where the rotary apparatus is used; the length of time that the power plant remains switched off according to the selected operating period; the length of time that the generator unit typically remains on the rotating device; and data related to the process by which the generator units are restarted or brought back online after they have been shut down, as well as with respect to the time required to do so, starting fuel demand and launch emission data. In determining the startup time, information regarding the possible types of start-up for the generator unit and related specifications may be determined. As one skilled in the art will appreciate, start-up processes may depend on the time over which the power plant remains shut down. Another consideration that affects the start-up time is whether the power plant includes certain features that affect or shorten the start-up time and / or whether the operator of the power plant chooses to use one of these features. For example, a purge process, if necessary, can extend the startup time. However, purging may be postponed if the power plant has been shut off in a certain way. Fixed costs in The shutdown operation, including those associated with startup, may be determined during this step, as well as costs specific to one of the generator units concerned. Emissions data related to the startup and / or shutdown of the power plant can also be determined. These can be based, among other things, on records of past operations. Finally, data relating to the starting safety of each of the heat generating units can be determined. Note that fees, penalties and / or penalties may be imposed on power plants if the unit's re-grid delivery process involves delays that result in the power plant being unable to meet load obligations. These costs can be determined and, as will be discussed in more detail below, given the history of start-up safety. In this way, such fees may be discounted to reflect and / or include the likelihood of incurring costs in order to protect or hedge against the risk of such charges.

Ab den anfänglichen Datenerfassungsschritten von 701 bis 703 kann die in 19 dargestellte Ausführungsbeispiel über einen Lastabsenkungsanalysierer 710 und einen Abschaltungsanalysierer 719 weitergehen, von denen jeder so konfiguriert sein kann, dass er Betriebskosten für den Betriebsmodus berechnet, dem er entspricht. Wie dargestellt kann jeder dieser Analysierer 710, 719 so verfahren, dass er Kosten, Emissionen und/oder andere Daten für Schritt 730 bereitstellt, wo Daten in Bezug auf mögliche Lastabsenkungs- und Einheitsabschaltungsszenarios gesammelt und verglichen werden, so dass schließlich in Schritt 731 eine Ausgabe an einen Kraftwerksbetreiber vorgenommen werden kann. Wie noch erörtert wird, kann diese Ausgabe 731 Kosten und andere Überlegungen für eines oder mehrere der möglichen Szenarios beinhalten und kann schließlich eine bestimmte Aktion oder die Gründe dafür empfehlen. From the initial data collection steps of 701 to 703 can the in 19 illustrated embodiment of a load reduction analyzer 710 and a shutdown analyzer 719 each of which may be configured to charge operating costs for the operating mode to which it corresponds. As shown, each of these analyzers 710 . 719 Proceed so that it costs, emissions and / or other data for step 730 where data is collected and compared with respect to possible load reduction and unit shutdown scenarios so that finally in step 731 an issue can be made to a power plant operator. As will be discussed, this issue may 731 Costs and other considerations for one or more of the possible scenarios may include and may eventually suggest a particular action or the reasons for it.

Was den Lastabsenkungsanalysierer 710 betrifft, kann das Verfahren zuerst das Lastniveau für den vorgeschlagene Lastabsenkungsbetrieb während des ausgewählten Betriebszeitraums bestimmen. Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, kann ein großer Teil der Kosten im Zusammenhang mit dem Lastabsenkungsbetrieb stark von dem Lastniveau abhängen, auf dem das Kraftwerk arbeitet, sowie davon, wie das Werk konfiguriert ist, um diese Last zu erzeugen, was beispielsweise beinhalten kann, wie die verschiedenen Wärmekrafterzeugungseinheiten eingesetzt werden (d.h. bei welchen davon die Last abgesenkt wird und welche davon abgeschaltet werden). Das abgesenkte Lastniveau für den vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetrieb kann auf mehrere verschiedene Arten gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bestimmt werden. Zuerst kann der Werksbetreiber das abgesenkte Lastniveau auswählen. Dann kann das Lastniveau über eine Analyse von Verlaufsdaten in Bezug auf frühere abgesenkte Lastniveaus, bei denen das Werk effizient gearbeitet hat, ausgewählt werden. Aus diesen Aufzeichnungen kann ein vorgeschlagenes Lastniveau auf Basis von vom Betreiber gelieferten Kriterien, beispielsweise des Wirkungsgrads, von Emissionen, der Erfüllung eines oder mehrerer standortspezifischer Ziele, der Verfügbarkeit alternativer kommerzieller Nutzungsmöglichkeiten für den Strom, der während des Lastabsenkungsbetriebs erzeugt wird, der Umgebungsbedingungen ebenso wie anderer Faktoren analysiert und ausgewählt werden. What the load lowering analyzer 710 1, the method may first determine the load level for the proposed load reduction operation during the selected operating period. As will be discussed in more detail below, much of the cost associated with the load dump operation may depend heavily on the load level on which the power plant is operating, as well as how the plant is configured to generate that load, which may include, for example the different heat generating units are used (ie in which the load is lowered and which of them are turned off). The lowered load level for the proposed load reduction operation may be determined in several different ways according to alternative embodiments of the present invention. First, the factory operator can select the lowered load level. Then the load level can be selected by analyzing historical data relating to earlier lowered load levels at which the factory has been operating efficiently. From these records, a proposed load level may be determined based on criteria provided by the operator, such as efficiency, emissions, meeting one or more site-specific targets, availability of alternative commercial uses for the power generated during load dump operation, environmental conditions as well other factors are analyzed and selected.

Ein drittes Verfahren für das Auswählen des abgesenkten Lastniveaus für den vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetrieb kann ein computerimplementiertes Optimierungsprogramm, beispielsweise eines, das in Bezug auf 18 beschrieben worden ist, verwendet werden, um ein optimiertes abgesenktes Lastniveau zu berechnen. In 19 wird dieser Prozess durch die Schritt 711 und 712 dargestellt. Ein optimiertes abgesenktes Lastniveau kann durch Vorschlagen von Lastabsenkungsbetriebsmodi in Schritt 711 und dann Analysieren, ob die betrieblichen Grenzbedingungen für das Kraftwerk eingehalten werden, berechnet werden. Man beachte, dass eine ausführlichere Beschreibung dessen, wie dies erreicht werden kann, oben mit Bezug auf 18 bereitgestellt worden ist. Man beachte, dass unter Verwendung eines Prozesses wie diesem, um das abgesenkte Lastniveau zu optimieren, die Lastabsenkungsbetriebsmodi, die für einen Vergleich mit den Abschaltungsalternativen für den ausgewählten Betriebszeitraum ausgewählt werden, einen optimierten Fall darstellen und dass angesichts dessen der Vergleich zwischen den Lastabsenkungs- und den Abschaltungsalternativen aussagekräftig ist. Wie mit Bezug auf 18 angegeben wurde, kann das minimale abgesenkte Lastniveau anhand eines Optimierungsprozesses berechnet werden, der das abgesenkte Lastniveau gemäß vom Betreiber ausgewählten Kriterien und/oder Kostenfunktionen optimiert. Eine der Funktionen kann das Maß des Brennstoffverbrauchs während des vorgeschlagenen Lastabsenkungszeitraums sein. Das heißt, das optimierte abgesenkte Lastniveau kann durch Optimieren des Brennstoffverbrauchs hin zu einem niedrigsten Niveau bestimmt werden, bei dem gleichzeitig alle anderen betrieblichen Grenzbedingungen oder standortspezifischen Leistungsziele erfüllt werden. A third method for selecting the lowered load level for the proposed load reduction operation may be a computer-implemented optimization program, such as that described in relation to FIG 18 can be used to calculate an optimized lowered load level. In 19 This process is through the step 711 and 712 shown. An optimized lowered load level can be achieved by suggesting load-lowering modes in step 711 and then analyzing whether the operational boundary conditions for the power plant are met. Note that a more detailed description of how this can be achieved with reference to above 18 has been provided. Note that using a process such as this to optimize the lowered load level, the load reduction operating modes selected for comparison with the shutdown alternatives for the selected operating period represent an optimized case, and in light of this, the comparison between the load reduction and the shutdown alternatives is meaningful. As with respect to 18 is specified, the minimum lowered load level may be calculated using an optimization process that optimizes the lowered load level according to operator selected criteria and / or cost functions. One of the functions may be the measure of fuel consumption during the proposed load reduction period. That is, the optimized lowered load level may be determined by optimizing fuel consumption to a lowest level while meeting all other operational boundary conditions or site specific performance goals.

Von da aus kann das vorliegende Verfahren von 19 die Kosten bestimmen, die mit dem vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetriebsmodus für den ausgewählten Betriebszeitraum gemäß den Kennwerten des Lastabsenkungsbetriebsmodus, die über die Schritte 711 und 712 bestimmt werden, assoziiert sind. Wie dargestellt, kann Schritt 713 den Brennstoffverbrauch und daraus die Brennstoffkosten für die vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetrieb berechnen. Gemäß dem eben erörterten Ausführungsbeispiel, das eine Optimierung auf Basis der Minimierung des Brennstoffverbrauchs beschreibt, können Brennstoffkosten einfach dadurch abgeleitet werden, dass man das Brennstoffniveau nimmt, das als Teil des Optimierungsschritts berechnet wird, und dann mit dem erwarteten oder bekannten Brennstoffpreis multipliziert. In einem nächsten Schritt (Schritt 715) kann der Ertrag, der von der Leistung abgeleitet wird, die während des ausgewählten Betriebszeitraums erzeugt wird, angesichts des vorgeschlagenen abgesenkten Lastniveaus und der Verfügbarkeit eines kommerziellen Bedarfs während des ausgewählten Betriebszeitraums berechnet werden. Dann können in Schritt 716 Betriebs- und Instandhaltungskosten bestimmt werden. Die Betriebs- und Instandhaltungskosten, die mit dem vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetrieb assoziiert sind, können anhand irgendeines herkömmlichen Verfahrens berechnet werden und können vom abgesenkten Lastniveau abhängen. Die Betriebs- und Instandhaltungskosten können als Gebühr auf Stundenbasis wiedergegeben werden, die von Aufzeichnungen früherer Lastabsenkungsbetriebe abgeleitet wird, und kann eine Komponentennutzungsgebühr beinhalten, die einen Teil der erwarteten Lebensdauer verschiedener Systemkomponenten, die während des vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetriebs verwendet werden, reflektiert. In einem nächsten Schritt, der von Schritt 717 angegeben wird, können Nettokosten für den vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetriebsmodus für den ausgewählten Betriebszeitraum durch Addieren der Kosten (Brennstoff, Betrieb und Instandhaltung) und Subtrahieren des Ertrags berechnet werden. From there, the present method of 19 determine the costs with the proposed Load lowering operating mode for the selected operating period according to the characteristics of the load lowering operating mode, via the steps 711 and 712 be determined, are associated. As shown, step 713 Calculate the fuel consumption and from it the fuel costs for the proposed load reduction operation. According to the embodiment just discussed, which describes optimization based on minimizing fuel consumption, fuel costs may be derived simply by taking the fuel level calculated as part of the optimization step and then multiplying by the expected or known fuel price. In a next step (step 715 ), the yield derived from the power generated during the selected operating period may be calculated in view of the proposed lowered load level and the availability of a commercial demand during the selected operating period. Then in step 716 Operating and maintenance costs are determined. The operating and maintenance costs associated with the proposed load reduction operation may be calculated by any conventional method and may depend on the lowered load level. The operating and maintenance costs may be presented as an hourly fee derived from previous load-downtime records and may include a component usage charge reflecting a portion of the expected life of various system components used during the proposed load-down operation. In a next step, by step 717 can be calculated net cost for the proposed load reduction mode of operation for the selected period of operation by adding the costs (fuel, operation and maintenance) and subtracting the yield.

Das vorliegende Verfahren kann auch einen Schritt 718 beinhalten, der die Werksemissionen über dem ausgewählten Betriebszeitraum angesichts des vorgeschlagenen Lastabsenkungsbetriebsmodus bestimmt, die als „Emissionseffekt“ bezeichnet werden können. Die Nettokosten und der Emissionseffekt können dann einem Kompilierungs- und Vergleichsschritt zugeführt werden, der als Schritt 730 dargestellt ist, so dass die Kosten und der Emissionseffekt verschiedener Lastabsenkungsszenarios analysiert werden kann, so dass schließlich in einem Ausgabeschritt 731 eine Empfehlung gegeben werden kann, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird. The present method may also include a step 718 which determines factory emissions over the selected period of operation in view of the proposed load reduction mode of operation, which may be termed the "emission effect". The net cost and the emission effect may then be fed to a compilation and comparison step, referred to as step 730 so that the cost and the emission effect of different load reduction scenarios can be analyzed so that finally in an output step 731 a recommendation can be made, as discussed in more detail below.

Betrachtet man nun den Abschaltungsanalysierer 719, so kann dieser verwendet werden, um Aspekte in Bezug auf den Betrieb einer oder mehrerer der Generatoreinheiten des Kraftwerks in einem Abschaltbetriebsmodus während des ausgewählten Betriebszeitraums zu berechnen. Als Teil dieses Aspekts der Erfindung können Betriebsabläufe, welche die Abläufe beinhalten, durch welche das Kraftwerk abgeschaltet und dann am Ende des ausgewählten Zeitraums neu gestartet wird, auf Kosten und Emissionen analysiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Abschaltungsanalysierer 719 als Teil von Anfangsschritten 720 und 721 einen vorgeschlagenen Abschaltbetriebsmodus bestimmen, der einen optimierten Abschaltbetriebsmodus darstellen kann. Der bevorzugte Abschaltbetriebsmodus, der Prozesse beinhaltet, durch die eine oder mehrere der Generatoreinheiten abgeschaltet und dann neu gestartet wird bzw. werden, um die Einheiten am Ende des ausgewählten Betriebszeitraums wieder ans Netz zu bringen. Man beachte, dass die Länge des Zeitraums, während dem eine Generatoreinheit nicht in Betrieb ist, die Art der möglichen Anfahrprozesse, die dafür zur Verfügung stehen, bestimmt. Zum Beispiel hängt die Verfügbarkeit eines warmen oder kalten Anfahrens jeweils davon ab, ob der Abschaltzeitraum kurz oder lang ist. Bei der Bestimmung des vorgeschlagenen Abschaltbetriebsmodus kann das vorliegende Verfahren die Zeit berechnen, die nötig ist, damit der Anfahrprozess die Generatoreinheit wieder auf ein Betriebslastniveau bringt. In Schritt 721 kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Überprüfung durchführen, um sicherzustellen, dass der vorgeschlagene Abschaltbetriebsablauf alle betrieblichen Grenzbedingungen des Kraftwerks erfüllt. Falls eine der betrieblichen Grenzbedingungen nicht erfüllt wird, kann das Verfahren zu Schritt 720 zurückkehren, um einen alternativen Anfahrablauf zu berechnen. Dies kann wiederholt werden, bis ein optimierter Anfahrablauf berechnet worden ist, der die betrieblichen Grenzbedingungen des Kraftwerks erfüllt. Man beachte, dass gemäß den oben erörterten Verfahren und Systemen das abgestimmte Kraftwerksmodell verwendet werden kann, um alternative Abschaltbetriebsmodi zu simulieren, um optimierte Fälle angesichts des betreffenden Betriebszeitraums und Projektumgebungsbedingungen zu bestimmen. Now consider the shutdown analyzer 719 it may be used to calculate aspects related to the operation of one or more of the generator units of the power plant in a shutdown mode of operation during the selected period of operation. As part of this aspect of the invention, operations including the operations by which the power plant is shut down and then restarted at the end of the selected time period may be analyzed for costs and emissions. According to a preferred embodiment, the shutdown analyzer 719 as part of initial steps 720 and 721 determine a proposed shutdown mode of operation that may represent an optimized shutdown mode of operation. The preferred shutdown mode of operation includes processes whereby one or more of the generator units are shut down and then restarted to reconnect the units to the network at the end of the selected period of operation. It should be noted that the length of the period during which a generator unit is not in operation determines the type of possible start-up processes that are available for it. For example, the availability of a warm or cold start depends on whether the shutdown period is short or long. In determining the proposed shutdown mode of operation, the present method may calculate the time required for the startup process to bring the generator unit back to an operating load level. In step 721 For example, the method of the present invention may perform a check to ensure that the proposed shutdown operation meets all operational boundary conditions of the power plant. If any of the operational boundary conditions is not met, the procedure may proceed to step 720 return to calculate an alternative startup run. This can be repeated until an optimized startup run has been calculated that meets the operational boundary conditions of the power plant. Note that in accordance with the methods and systems discussed above, the tuned power plant model may be used to simulate alternative shutdown modes of operation to determine optimized cases in view of the particular operating period and project environment conditions.

Angesichts des vorgeschlagenen Abschaltbetriebsmodus der Schritte 720 und 721 kann der Prozess durch Bestimmen der damit assoziierten Kosten fortgesetzt werden. Anfangsschritte beinhalten das Analysieren der Natur des Anfahrprozesses, den der Abschaltbetriebsmodus beinhaltet. In Schritt 722 kann der Prozess die konkreten Betriebsparameter für das Anfahren bestimmen, die eine Bestimmung beinhalten können, ob oder ob nicht eine Spülung erforderlich oder von einem Werksbetreiber gefordert wird. Angesichts des bestimmten Anfahrens können Brennstoffkosten in Schritt 723 bestimmt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel berechnet der Abschaltungsanalysierer 719 dann Kosten im Zusammenhang mit den Verzögerungen, die manchmal während des Anfahrvorgangs anfallen. Genauer kann der Prozess, wie in Schritt 724 angegeben ist, die Wahrscheinlichkeit für eine solche Verzögerung berechnen. Diese Berechnung kann als Eingaben die Art des Anfahrens ebenso wie Verlaufsdaten in Bezug auf frühere Anfahrereignisse der entsprechenden Generatoreinheiten am Kraftwerk ebenso wie Daten in Bezug auf das Anfahren solcher Generatoreinheiten an anderen Kraftwerken beinhalten. Als Teil davon kann der Prozess Kosten in Bezug auf den vorgeschlagenen Abschaltbetriebsmodus berechnen, die die Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine Startverzögerung eintritt, und die dadurch anfallenden Strafen, beispielsweise Vertragsstrafen, reflektieren. Diese Kosten können etwaige Kosten beinhalten, die mit einer Absicherungsstrategie assoziiert sind, durch die das Kraftwerk einen Teil des Risikos dafür, dass solche Strafen anfallen, auf einen Dienstleister oder anderen Versicherer überträgt. Given the proposed shutdown mode of operation of the steps 720 and 721 The process can be continued by determining the associated costs. Initial steps involve analyzing the nature of the start-up process involved in the shutdown mode of operation. In step 722 the process may determine the actual start-up operating parameters that may include a determination as to whether or not a purge is required or required by a factory operator. Given the specific startup, fuel costs may be in step 723 be determined. In one embodiment, the shutdown analyzer calculates 719 then costs associated with the delays that sometimes incurred during the startup process. More precisely, the process as in step 724 is calculated to calculate the probability of such a delay. This calculation may include as inputs the type of start-up as well as historical data relating to previous start-up events of the respective generator units at the power plant as well as data relating to the start-up of such generator units at other power plants. As part of this, the process may calculate costs related to the proposed shutdown mode of operation, reflecting the likelihood of a startup delay occurring and the penalties that will result, such as penalties. These costs may include any costs associated with a hedging strategy whereby the power plant transfers some of the risk of such penalties to a service provider or other insurer.

In Schritt 726 kann das aktuelle Verfahren Kosten im Zusammenhang mit dem Betrieb der Drehvorrichtung während des Abschaltprozesses bestimmen. Das Verfahren kann ein Drehzahlprofil für die Drehvorrichtung angesichts des Abschaltungszeitraums und, unter Verwendung davon, von Kosten für die Zusatzleistung, die nötig ist, um die Drehvorrichtung zu betreiben, bestimmen. Man beachte, dass dies die Leistung darstellt, die nötig ist, um die Rotorblätter der Gasturbine am Drehen zu halten, während sie abkühlen, was durchgeführt wird, um die Verziehung oder Verformung, die andernfalls stattfinden würde, wenn man die Blätter in einer stationären Position abkühlen lassen würde, zu verhindern. In Schritt 727 können, wie dargestellt, Betriebs- und Instandhaltungskosten für den Abschaltbetrieb bestimmt werden. Die Betriebs- und Instandhaltungskosten, die mit der vorgeschlagenen Abschaltung assoziiert sind, können anhand irgendeines herkömmlichen Verfahrens berechnet werden. Die Betriebsinstandhaltungskosten können eine Komponentennutzungsgebühr beinhalten, die einen Teil der erwarteten Lebensdauer verschiedener Systemkomponenten reflektiert, die während des vorgeschlagenen Abschaltbetriebs verwendet werden. In einem nächsten Schritt, der von Schritt 728 angegeben wird, können Nettokosten für den vorgeschlagenen Abschaltbetriebsmodus für den ausgewählten Betriebszeitraum durch Addieren der bestimmen Kosten für den Brennstoff, die Drehvorrichtung und Betrieb und Instandhaltung berechnet werden. Das vorliegende Verfahren kann auch einen Schritt 729 beinhalten, in dem Werksemissionen über dem ausgewählten Betriebszeitraum angesichts des vorgeschlagenen Abschaltbetriebsmodus bestimmt werden, die wiederum als „Emissionseffekt“ des Betriebsmodus bezeichnet werden können. Die Nettokosten und der Emissionseffekt können dann für den Kompilierungs- und Vergleichsschritt von Schritt 730 bereitgestellt werden. In step 726 For example, the current method may determine costs associated with the operation of the rotary device during the shutdown process. The method may determine a speed profile for the rotating device in light of the shutdown period and, using it, the cost of the additional power needed to operate the rotating device. Note that this is the power required to keep the rotor blades of the gas turbine spinning while cooling, which is done to avoid the distortion or deformation that would otherwise occur when placing the blades in a stationary position would prevent it from cooling down. In step 727 can, as shown, operating and maintenance costs for the shutdown operation are determined. The operating and maintenance costs associated with the proposed shutdown may be calculated by any conventional method. The operating maintenance costs may include a component usage charge that reflects a portion of the expected life of various system components used during the proposed shutdown operation. In a next step, by step 728 For example, net cost for the proposed shutdown mode of operation for the selected period of operation may be calculated by adding the determined cost of the fuel, the rotary device, and operation and maintenance. The present method may also include a step 729 in which factory emissions are determined over the selected period of operation in view of the proposed shutdown mode of operation, which in turn may be referred to as the "emissions effect" of the operating mode. The net cost and the emission effect may then be used for the compilation and comparison step of step 730 to be provided.

In Schritt 730 kann das aktuelle Verfahren verschiedene Werklastabsenkungsbetriebsmodi für den ausgewählten Betriebszeitraum kompilieren und vergleichen. Gemäß einer Ausführungsform kann das aktuelle Verfahren konkurrierende Lastabsenkungsbetriebsmodi analysieren, die als Teil der mit Bezug auf die 18 bis 20 beschriebenen Verfahren und Prozesse ermittelt worden sind. In Schritt 730 können die kompilierten Kostendaten und Emissionseffekte für jeden der konkurrierenden Lastabsenkungsbetriebsmodi verglichen und als Ausgabe als Teil des Schrittes 731 bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann entsprechend des Ergebnisses des Vergleichs von Betriebsmodi eine Empfehlung abgegeben werden, wie das Kraftwerk während des ausgewählten Lastabsenkungsbetriebszeitraums betrieben werden sollte, einschließlich dessen, welche der Turbinen abgeschaltet werden sollten und welche der Turbinen mit geringerer Last gefahren werden sollten, und des abgesenkten Lastniveaus, bei dem sie betrieben werden sollten. In step 730 For example, the current process may compile and compare various workload reduction modes for the selected operating period. According to one embodiment, the current method may analyze competing load reduction modes of operation as part of the reference to FIGS 18 to 20 described methods and processes have been determined. In step 730 For example, the compiled cost data and emissions effects may be compared for each of the competing load reduction modes of operation and output as part of the step 731 to be provided. In this way, according to the result of the comparison of operating modes, a recommendation can be made as to how the power plant should operate during the selected load reduction operating period, including which of the turbines should be shut down and which of the turbines should be run at lower load and lowered Load levels at which they should be operated.

Emissionsdaten können auch als Teil des Ausgangs von Schritt 731 bereitgestellt werden, insbesondere in Fällen, wo die analysierten konkurrierenden Betriebsmodi ähnliche betriebswirtschaftliche Ergebnisse bringen. Man beachte, dass auch eine Mitteilung dahingehend, wie die jeweiligen Alternativen sich auf die Werksemissionen auswirken, und angesichts der Auswirkung die Wahrscheinlichkeit einer Nichteinhaltung während des gegenwärtigen Regulierungszeitraums bereitgestellt werden, ebenso wie ein betriebswirtschaftliches Ergebnis, das damit in Beziehung steht. Genauer können die aufgelaufenen Emissionen eines oder mehrerer Kraftwerksschadstoffe während des Regulierungszeitraums mit den Gesamtgrenzwerten verglichen werden, die während dieses Zeitrahmens zulässig sind. Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann der Schritt des Übermittelns des Ergebnisses des Vergleichs das Anzeigen einer Emissionsrate des Kraftwerks, die durch Bilden des Durchschnitts eines kumulativen Emissionsniveaus für das Kraftwerk über einem Teil eines aktuellen Emissions-Regulierungszeitraums in Bezug auf eine Emissionsrate, die durch Bildung eines Durchschnitts eines kumulativen Emissionsgrenzwerts über dem aktuellen Emissions-Regulierungszeitraum abgeleitet wird, beinhaltet. Dies kann durchgeführt werden, um zu bestimmen, wie das Kraftwerk im Vergleich zur durchschnittlichen Emissionsrate dasteht, die zulässig ist, ohne einen Verstoß zu bewirken. Das Verfahren kann die Emissionen bestimmen, die während des aktuellen Regulierungszeitraums für das Kraftwerk noch zur Verfügung stehen, und ob oder ob nicht ausreichend Spielraum vorhanden ist, um jeden der vorgeschlagenen Betriebsmodi zu bewältigen, oder vielmehr, ob der Emissionseffekt die Wahrscheinlichkeit für einen Verstoß gegen Vorschriften in der Zukunft unzulässig erhöht. Emission data can also be part of the output of step 731 especially in cases where the analyzed competing modes of operation bring similar business results. It should be noted that also a communication as to how the respective alternatives affect the factory emissions and, given the impact, the likelihood of non-compliance during the current regulatory period are provided, as well as a business related result. More specifically, the accumulated emissions of one or more pollutants during the regulatory period may be compared to the total limits permitted during that timeframe. According to certain preferred embodiments, the step of communicating the result of the comparison may include displaying an emission rate of the power plant by forming the average of a cumulative emission level for the power plant over a portion of a current emissions adjustment period relative to an emission rate determined by forming an average a cumulative emission limit over the current emissions regulatory period. This can be done to determine how the power plant is compared to the average emission rate that is allowed without causing an infringement. The method may determine the emissions still available to the power plant during the current regulatory period, and whether or not there is sufficient latitude to handle each of the proposed modes of operation, or rather whether the emission effect is likely to violate Regulations inadmissible increased in the future.

Als Ausgabe kann das vorliegende Verfahren eine empfohlene Aktion bereitstellen, die eine Empfehlung in Bezug auf die Vorteile/Nachteile, sowohl betriebswirtschaftliche als auch andere, zwischen den vorgeschlagenen Lastabsenkungs- und Abschaltbetriebsmodi abgibt. Die Empfehlung kann die Angabe von Kosten sowie eine detaillierte Aufschlüsselung zwischen den Kategorien, in denen diese Kosten angefallen sind, und der Annahmen, unter denen sie berechnet wurden, beinhalten. Außerdem kann die empfohlene Aktion eine Zusammenfassung etwaiger anderer Überlegungen beinhalten, welche die Entscheidung beeinflussen könnten, wodurch der vorteilhafteste Betriebsmodus ausgewählt wird. Dies kann Informationen in Bezug auf anwendbare Emissionsgrenzen und Regulierungszeiträume sowie in Bezug darauf, wie die aktuellen kumulativen Emissionen des Kraftwerks in Bezug dazu dastehen. Dies kann beinhalten, dass Kraftwerksbetreiber über etwaige Betriebsmodi, die das Risiko für eine Nichteinhaltung von Emissionsschwellenwerten in nicht hinzunehmender Weise erhöhen, ebenso wie über die Kosten, die mit solchen Verstößen verbunden sind, informiert werden. As an output, the present method may provide a recommended action that makes a recommendation as to the advantages / disadvantages, both economic and otherwise, between the proposed load reduction and shutdown modes of operation. The recommendation may include the indication of costs and a detailed breakdown of the categories in which those costs were incurred and the assumptions under which they were calculated. In addition, the recommended action may include a summary of any other considerations that might influence the decision, thereby selecting the most advantageous mode of operation. This may include information regarding applicable emission limits and regulatory periods, as well as how the current cumulative emissions of the power plant relate to it. This may include informing power plant operators of any operating modes that may increase the risk of non-compliance with emission thresholds in an unacceptable manner, as well as the costs associated with such violations.

Die vorliegende Erfindung kann ferner eine vereinheitlichte Systemarchitektur oder ein integriertes Computersteuerungssystem beinhalten, das die Leistung vieler der oben beschriebenen funktionalen Aspekte effizient ermöglicht und verbessert. Kraftwerke – auch solche mit den gleichen Besitzern – operieren häufig in unterschiedlichen Märkten, staatlichen Rechtssystemen und Zeitzonen, werden von vielen beteiligten Interessens- und Entscheidungsträgern verwaltet und existieren unter verschiedenen Arten von Dienstleitungs- und anderen vertraglichen Vereinbarungen. Angesichts solcher verschiedener Gegebenheiten kann ein und derselbe Besitzer eine Anzahl von Kraftwerken steuern und betreiben, von denen jedes mehrere Generatoreinheiten und -arten in einander überlagernden Märkten aufweist. Besitzer können auch unterschiedliche Kriterien für die Evaluierung eines effektiven Kraftwerksbetriebs haben, die beispielsweise jeweils unterschiedliche Kostenmodelle, Ansprechzeiten, Verfügbarkeiten, Flexibilität, Cyber-Security, Funktionalität und Unterschiede, die der Art und Weise, wie getrennte Märkte funktionieren, beinhalten können. Jedoch sei klargestellt, dass die meisten Stromhandelsmärkte auf verschiedenen offline erzeugten Dateien beruhen, die mehreren Parteien und Entscheidungsträgern vorgelegt werden, einschließlich solcher, die zwischen Händlern, Werksleitern und Regulierungsbehörden weitergegeben werden. Angesichts dieser Komplexität kann es sein, dass die Kapazitäten von Kraftwerken und/oder Generatoreinheiten innerhalb eines Marktsegments nicht vollständig verstanden werden, insbesondere über der geschichteten Hierarchie, die beispielsweise von einzelnen Generatoreinheiten zu Kraftwerken oder von Kraftwerken zu Parks aus solchen Kraftwerken reicht. Somit sichert jede folgende Ebene des Stromhandelsmarktes typischerweise die Leistung ab, die von der darunter liegenden Ebene mitgeteilt wird. Dies führt zu Ineffizienz und Ertragsverlusten für Eigner, da die aufeinander folgende Absicherung zu einer Unterausnutzung des Systems führt. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie nachstehend erörtert, hat die Funktion, die Unverbundenheit, die den Problemen zugrunde liegt, zu mildern. Gemäß einer Ausführungsform wird ein System oder eine Plattform entwickelt, das bzw. die Analysen durchführen kann, Verlaufsdaten zusammentragen und evaluieren kann und Was-wäre-wenn- oder Alternativszenario-Analysen an einer vereinheitlichten Systemarchitektur durchführen kann. Die vereinheitlichte Systemarchitektur kann verschiedene Funktionen, verschiedene Komponenten, beispielsweise Kraftwerksmodellierung, Werkzeuge zur Unterstützung von betrieblichen Entscheidungen, Voraussage von Kraftwerksbetrieb und -leistungsverhalten und Optimierung gemäß Leistungszielen effizienter ermöglichen. Gemäß bestimmten Aspekten kann die vereinheitlichte Architektur dies über eine Integration von lokalen Kraftwerkskomponenten mit solchen, die an einem anderen Ort liegen, beispielsweise solchen, die auf einer zentral bereitgestellten bzw. gehosteten oder cloudbasierten Infrastruktur liegen, erreichen. Man beachte, dass Aspekte einer solchen Integration verbesserte und exaktere Kraftwerksmodelle ermöglichen können, ohne sich auf die Konsistenz, die Effizienz oder die Zeitlosigkeit der Ergebnisse auszuwirken. Dies kann die Nutzung bereits erörterter abgestimmter Kraftwerksmodelle auf lokalen und extern bereitgestellten bzw. gehosteten Computersystemen beinhalten. Angesichts ihrer Verwendung auf einer extern bereitgestellten Infrastruktur kann die Systemarchitektur zweckmäßigerweise skaliert werden, um zusätzliche Werke und Einheiten zu bewältigen. The present invention may further include a unified system architecture or integrated computer control system that efficiently enables and improves the performance of many of the functional aspects described above. Power plants - even those with the same owners - often operate in different markets, state legal systems and time zones, are managed by many stakeholders and decision makers, and exist under different types of service and other contractual arrangements. In view of such various circumstances, one and the same owner may control and operate a number of power plants, each having multiple generator units and types in overlapping markets. Owners may also have different criteria for evaluating an effective power plant operation, including, for example, different cost models, response times, availability, flexibility, cyber security, functionality, and differences in the way separate markets operate. However, it should be made clear that most electricity trading markets are based on various off-line generated files presented to multiple parties and decision makers, including those shared between dealers, plant managers and regulatory authorities. In view of this complexity, it may be that the capacities of power plants and / or generator units within a market segment are not fully understood, in particular over the layered hierarchy, for example, ranging from individual generator units to power plants or power plants to parks from such power plants. Thus, each subsequent level of the electricity trading market typically secures the power communicated from the underlying level. This leads to inefficiencies and yield losses for owners, since the successive protection leads to underutilization of the system. Another aspect of the present invention, as discussed below, has the function of mitigating the disconnectedness underlying the problems. In one embodiment, a system or platform is developed that can perform analyzes, gather and evaluate historical data, and perform what-if or alternative scenario analyzes on a unified system architecture. The unified system architecture may more efficiently enable various functions, various components, such as power plant modeling, business decision support tools, power plant operation and performance prediction, and optimization according to performance objectives. In certain aspects, the unified architecture may achieve this by integrating local power plant components with ones located elsewhere, such as those located on a centrally hosted or cloud-based infrastructure. Note that aspects of such integration can enable improved and more accurate power plant models without impacting the consistency, efficiency, or timelessness of the results. This may include the use of tuned power plant models already discussed on local and externally provisioned or hosted computer systems. Given their use on an externally deployed infrastructure, the system architecture can be conveniently scaled to handle additional plants and units.

Es wird nun auf die 22 bis 25 Bezug genommen, wo gezeigt ist, dass skalierbare Architektur- und Steuerungssysteme präsentiert werden, die verwendet werden können, um die zahlreichen Anforderungen zu unterstützen, die mit dem Steuern, Verwalten und Optimieren eines Kraftwerksparks, in dem mehrere Generatoreinheiten über mehrere Standorte verteilt sind, assoziiert sind. Eine Lokal-/Remote-Hybridarchitektur, wie hierin angegeben, kann auf Basis bestimmter Kriterien oder Parameter verwendet werden, die standorts- oder fallspezifisch sind. Zum Beispiel kann ein Eigner oder Betreiber, der über eine Reihe von Kraftwerken verfügt, den Wunsch haben, dass bestimmte Aspekte der Systemfunktionalität lokal bereitgestellt werden, während andere eine zentral bereitgestellte Umgebung sind, beispielsweise in einer cloudbasierten Infrastruktur, um Daten von allen Generatoreinheiten zu sammeln und als gemeinsames Datenarchiv zu dienen, das verwendet werden kann, um die Daten über Vergleichswerte von gemeinsamen Geräten, Konfigurationen und Bedingungen zu bereinigen (scrubbing) und dabei auch analytische Funktionen zu unterstützen. Das Verfahren des Auswählens der geeigneten Architektur für jede der verschiedenen Eigner-/Betreiberkategorien kann auf die wichtigen Anliegen abzielen, die dem Betrieb der Kraftwerke zugrunde liegen, ebenso wie die spezifischen Kennwerte des Strommarktes, in dem die Werke arbeiten. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können, wie nachstehend angegeben, Leistungsberechnungen lokal durchgeführt werden, um die Regelung eines bestimmten Kraftwerks zu unterstützen, die Cyber-Sicherheit zu verbessern oder die Ansprechgeschwindigkeit bereitzustellen, die nötig ist, um eine Fast-Echtzeitverarbeitung zu bewältigen. Andererseits kann das vorliegende System so konfiguriert werden, dass der Datenfluss zwischen lokalen und fernen Systemen lokale Daten- und Modellabstimmungsparameter beinhaltet, die auf die zentral bereitgestellte Infrastruktur übertragen werden, um ein abgestimmtes Kraftwerksmodell zu schaffen, das dann für die Analyse verwendet wird, beispielsweise für die Analyse eines alternativen Szenarios. Fern oder zentral bereitgestellte Infrastruktur kann verwendet werden, um Interaktionen mit einem gemeinsamen Werksmodell gemäß den einzigartigen Bedürfnissen der verschiedenen Nutzertypen, die darauf zugreifen müssen, maßzuschneidern. Außerdem kann eine Skalierungsstrategie auf Basis von Ansprechzeit und Leistungsvereinbarungen bestimmt werden, die von den einzigartigen Aspekten eines bestimmten Marktes abhängen. Falls kürzere Ansprechzeiten für die Verfügbarkeit der Endergebnisse nötig sind, können die analytischen Prozesse sowohl in Bezug auf Software- als auch in Bezug auf Hardware-Ressourcen skaliert werden. Die Systemarchitektur unterstützt ferner die Redundanz. Falls irgendein System, das eine Analyse ausführt, nicht mehr operieren kann, kann die Verarbeitung auf einem redundanten Knoten fortgesetzt werden, der die gleichen Kraftwerksmodelle und Verlaufsdaten aufweist. Die vereinheitlichte Architektur kann Anwendungen und Prozesse zusammenbringen, um die Leistung zu fördern und den Bereich der Funktionen zu vergrößern, um sowohl technische als auch kommerzielle Vorteile zu erreichen. Man beachte, dass solche Vorteile Folgendes beinhalten: eine bequeme Integration neuer Kraftwerksmodelle; die Trennung von Abläufen und Modellen; die Möglichkeit, dass verschiedene Betreiber gemeinsam die gleichen Daten in Echtzeit verwenden, während die Daten auch auf einmalige Weise gemäß den Bedürfnissen der einzelnen Betreiber präsentiert werden; bequeme Aufrüstungen; und die Einhaltung von NERC-CIP-Beschränkungen für die Versendung von Aufsichtskontrollen.It will now be on the 22 to 25 Reference is made to show that scalable architecture and control systems can be presented that can be used to support the numerous requirements associated with controlling, managing, and optimizing a power plant fleet in which multiple generator units are distributed across multiple locations are. A local / remote hybrid architecture, as referred to herein, may be used based on certain criteria or parameters that are site or case specific. For example, an owner or operator having a number of power plants may wish to have certain aspects of the system functionality provided locally, while others may be a centrally provided environment, for example in a cloud-based infrastructure, to collect data from all generator units and to serve as a shared data archive that can be used to transfer the data over Scrubbing common device values, configurations, and conditions while also supporting analytical functions. The process of selecting the appropriate architecture for each of the various owner / operator categories may target the major concerns underlying the operation of the power plants, as well as the specific characteristics of the electricity market in which the plants operate. According to certain embodiments, as indicated below, power calculations may be performed locally to assist the control of a particular power plant, to improve cyber security, or to provide the response speed needed to handle fast real-time processing. On the other hand, the present system may be configured such that the data flow between local and remote systems includes local data and model tuning parameters that are transmitted to the centrally provided infrastructure to create a tuned power plant model that is then used for the analysis, for example the analysis of an alternative scenario. Remote or centrally deployed infrastructure can be used to tailor interactions with a common factory model to the unique needs of the various types of users who need to access it. In addition, a scaling strategy can be determined based on response time and performance agreements that depend on the unique aspects of a particular market. If shorter response times are required for the availability of the final results, the analytical processes can be scaled in terms of both software and hardware resources. The system architecture also supports redundancy. If any system performing an analysis can no longer operate, processing may continue on a redundant node having the same power plant models and historical data. The unified architecture can bring together applications and processes to enhance performance and extend the range of functions to achieve both technical and commercial benefits. Note that such benefits include: easy integration of new power plant models; the separation of processes and models; the ability for different operators to share the same data in real time while also presenting the data in a unique way according to the needs of each operator; comfortable upgrades; and compliance with NERC-CIP restrictions on sending regulatory oversight.

22 zeigt ein Ablaufschema einer Logik auf hoher Ebene oder eines Verfahrens für eine Optimierung auf Kraftwerksparkebene gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung- Wie dargestellt, kann der Kraftwerkspark mehrere Generatoreinheiten oder Anlagen 802 beinhalten, die separate Generatoreinheiten über mehreren Kraftwerken oder in den Kraftwerken an sich darstellen können. Die Anlagen 802 des Kraftwerksparks können einem einzigen Eigner oder einer einzigen Instanz gehören und mit anderen solchen Anlagen über einem oder mehreren Märkten um vertragliche Rechte zur Erzeugung von Anteilen an der Last, die von einem Abnehmernetz benötigt wird, konkurrieren. Die Anlagen 802 können mehrere Generatoreinheiten beinhalten, die die gleiche Art von Konfiguration aufweisen. In Schritt 803 können Leistungsdaten, die von den Sensoren an den verschiedenen Anlagen des Werks erfasst werden, elektronisch an ein zentrales Datenarchiv übermittelt werden. Dann können die Messdaten in Schritt 804 abgeglichen oder gefiltert werden, so dass, wie nachstehend beschrieben wird, eine Anzeige des Leistungsniveaus für jede Anlage mit einem höheren Grad an Genauigkeit oder Wahrheit bestimmt wird. 22 FIG. 3 shows a high level logic flowchart or power plant savings level optimization process in accordance with certain aspects of the present invention. As illustrated, the power plant fleet may include multiple generator units or plants 802 which may be separate generator units across multiple power plants or in the power plants per se. The facilities 802 The power plant fleet may be owned by a single owner or a single entity and may compete with other such facilities over one or more markets for contractual rights to generate shares of the load required by a customer network. The facilities 802 may include multiple generator units having the same type of configuration. In step 803 For example, performance data collected by the sensors at the plant's various plants can be electronically transmitted to a central data archive. Then the measurement data in step 804 be adjusted or filtered, so that, as will be described below, an indication of the power level for each system is determined with a higher degree of accuracy or truth.

Wie oben ausführlich beschrieben worden ist, ist eine Möglichkeit zur Durchführung dieses Abgleichs der Vergleich der Messdaten mit entsprechenden Daten, die von Kraftwerksmodellen prognostiziert werden, die, wie erörtert, so konfiguriert sein können, dass sie den Betrieb einer der Anlage simuliert. Solche Modelle, die auch als offline- oder prädiktive Modelle bezeichnet werden können, können auf Physik basierende Modelle beinhalten, und der Abgleichungsprozess kann verwendet werden, um die Modelle periodisch abzustimmen, um die Genauigkeit, mit der die Modelle über Simulation einen tatsächlichen Betrieb darstellen, aufrechtzuerhalten und/oder zu verbessern. Das heißt, wie bereits ausführlich erörtert wurde, kann das Verfahren bei Schritt 805 die neuesten erfassten Daten verwenden, um die Kraftwerksmodelle abzustimmen. Dieser Prozess kann das Abstimmen der Modelle für jede der Anlagen, d.h. jede der Erzeugungseinheiten und/oder Kraftwerke ebenso wie allgemeine Modelle beinhalten, die den Betrieb mehrerer Kraftwerke oder Aspekte eines Kraftwerksparkbetriebs abdecken. Der Abstimmungsprozess kann auch beinhalten, dass die gesammelten Daten zwischen ähnlichen Anlagen 802 verglichen werden, um Abweichungen zu beseitigen und/oder Anomalien zu erkennen, insbesondere Daten, die von der gleichen Art von Anlage mit ähnlichen Konfigurationen erfasst worden sind. Während dieses Prozesses können grobe Fehler angesichts der kollektiven und redundanten Natur der kompilierten Daten eliminiert werden. Zum Beispiel kann Sensoren, die zu höherer Genauigkeit fähig sind, oder solchen, von denen man weiß, dass sie kürzlich geprüft wurden, und die gezeigt haben, dass sie exakt arbeiten, eine hohe Achtung beigemessen werden. Auf diese Weise können die gesammelten Daten durch Vergleich gegengeprüft, verifiziert und abgeglichen werden, um einen einzigen konsistenten Datensatz zu konstruieren, der verwendet werden kann, um ein tatsächliches Leistungsverhalten einer Kraftwerkflotte genauer zu berechnen. Dieser Datensatz kann dann verwendet werden, um Modelle von Anlagen abzustimmen, die dann verwendet werden können, um optimierte Steuerungslösungen für den Kraftwerkspark während eines künftigen Marktzeitraums zu simulieren und zu bestimmen, die beispielsweise verwendet werden können, um die Konkurrenzfähigkeit während Dispatch-Ausschreibungen zu verbessern. As described in detail above, one way to perform this alignment is to compare the measurement data with corresponding data predicted by power plant models that, as discussed, may be configured to simulate the operation of one of the plants. Such models, which may also be referred to as offline or predictive models, may include physics-based models, and the matching process may be used to periodically tune the models to the accuracy with which the models represent actual operation through simulation. maintain and / or improve. That is, as discussed in detail, the method at step 805 Use the latest recorded data to tune the power plant models. This process may involve tuning the models for each of the plants, ie each of the generating units and / or power plants, as well as general models covering the operation of multiple power plants or aspects of a power plant operation. The voting process can also involve the data collected between similar assets 802 be compared to eliminate deviations and / or detect anomalies, in particular data that has been detected by the same type of system with similar configurations. During this process, gross errors can be eliminated given the collective and redundant nature of the compiled data. For example, sensors that are capable of higher accuracy or those that are known to have been recently tested and that have proven to work accurately can be given high esteem. In this way, the collected data can be cross-checked by comparison, be verified and reconciled to construct a single consistent dataset that can be used to more accurately calculate an actual performance of a fleet of power plants. This data set can then be used to tune models of equipment that can then be used to simulate and determine optimized control solutions for the power plant fleet during a future market period, which can be used, for example, to improve competitiveness during dispatch calls ,

In Schritt 806 werden, wie dargestellt, die wahren Leistungskapazitäten des Kraftwerks aus den abgeglichenen Leistungsdaten und den abgestimmten Modellen von Schritt 805 bestimmt. Dann können in Schritt 807 die Anlagen 802 des Kraftwerksparks gemeinsam angesichts eines ausgewählten Optimierungskriteriums optimiert werden. Man beachte, dass dies die gleichen Prozess beinhalten kann, wie sie weiter oben ausführlich erörtert worden sind. In Schritt 808 kann eine optimierte Tauschkurve oder ein optimierter Anlagenplan oder erzeugt werden. Dies kann die Art und Weise, wie die Anlagen eingeplant oder betrieben werden, sowie den Grad beschreiben, bis zu dem sie jeweils eingesetzt werden, um beispielsweise ein vorgeschlagenes oder hypothetisches Lastniveau für den Kraftwerkspark abzudecken. Die Optimierungskriterien können vom Betreiber oder Eigner der Anlagen gewählt werden. Zum Beispiel können die Optimierungskriterien den Wirkungsgrad, den Ertrag, die Rentabilität oder irgendein anderes Maß beinhalten. In step 806 As shown, the true performance capabilities of the power plant will be derived from the adjusted performance data and the coordinated models from step 805 certainly. Then in step 807 the facilities 802 of the power plant park can be optimized together in view of a selected optimization criterion. Note that this may involve the same process as discussed in detail above. In step 808 An optimized exchange curve or an optimized system plan can be created or generated. This may describe the way in which the plants are planned or operated and the degree to which they are deployed to cover, for example, a proposed or hypothetical load level for the power plant fleet. The optimization criteria can be selected by the operator or owner of the equipment. For example, the optimization criteria may include efficiency, yield, profitability, or any other measure.

Wie dargestellt, können folgende Schritte das Mitteilen des optimierten Anlagenplans als Teil eines Gebots für Lasterzeugungskontrakte für künftige Marktzeiträume beinhalten. Dies kann in Schritt 809 das Mitteilen des optimierten Anlagenplans an Energiehändler beinhalten, die dann ein Gebot gemäß dem optimierten Anlagenplan abgeben. Man beachte, dass in Schritt 810 die Gebote verwendet werden können, um an einem Dispatch-Prozess auf Ebene eines Stromversorgungssystems teilzunehmen, durch den eine Last auf mehrere Kraftwerke und Generatoreinheiten verteilt wird, die innerhalb des Systems liegen und von denen viele miteinander konkurrierenden Eignern gehören können. Die Gebote oder Angebote für den Dispatch-Prozess können gemäß eines definierten Kriteriums konfiguriert werden, beispielsweise variablen Erzeugungskosten oder eines Wirkungsgrads, wie von dem jeweiligen Dispatcher des Stromversorgungssystems bestimmt. In Schritt 811 können die Ergebnisse der Optimierung des Stromversorgungssystems verwendet werden, um einen Anlagenplan zu erzeugen, der reflektiert, wie die verschiedenen Anlagen in dem Stromversorgungssystem eingesetzt werden sollten, um den vorausgesagten Bedarf zu erfüllen. Der Anlagenplan von Schritt 811, der das Ergebnis des systemweiten Optimierungs- oder Dispatch-Prozesses reflektiert, kann dann wiederum den Eignern der Anlagen 802 mitgeteilt werden, damit in Schritt 812 Betriebssollpunkte (oder bestimmte Betriebsmodi), die beispielsweise die Last beinhalten können, bei der die einzelnen Anlagen betrieben werden, an eine Steuereinrichtung übermittelt werden können, die den Betrieb der Anlagen 802 steuert. In Schritt 813 kann die Steuereinrichtung eine Steuerungslösung berechnen und dann übermitteln und/oder die Anlagen 802 direkt steuern, um die Lastanforderungen zu erfüllen, zu deren Übernahme sie sich während des Dispatch-Prozesses verpflichtet hat. Eigner von Kraftwerksparks können die Art und Weise anpassen, wie eines oder mehrere Kraftwerke arbeiten, wenn sich Bedingungen ändern, um die Rentabilität zu optimieren. As illustrated, the following steps may include communicating the optimized asset plan as part of a bid for Lease Generation Contracts for future market periods. This can be done in step 809 communicate the optimized plan to energy traders, who then submit a bid according to the optimized plan. Note that in step 810 The bids can be used to participate in a dispatching process at the level of a power system that distributes a load to multiple power plants and generator units that are located within the system and many of which may belong to competing owners. The bids or quotes for the dispatch process may be configured according to a defined criterion, such as variable generation costs or efficiency, as determined by the respective dispatcher of the power system. In step 811 For example, the results of optimizing the power system may be used to generate a plant plan that reflects how the various plants in the power system should be deployed to meet the predicted needs. The plant plan of step 811 , which reflects the result of the system-wide optimization or dispatch process, can then turn to the owners of the assets 802 be notified so in step 812 Operating setpoints (or particular modes of operation), which may include, for example, the load at which the individual plants are operated, may be communicated to a controller that controls the operation of the plants 802 controls. In step 813 For example, the controller may calculate and then transmit a control solution and / or the equipment 802 directly to meet the load requirements that it has committed to take over during the Dispatch process. Owners of power plant parks can adjust the way one or more power plants work when conditions change to optimize profitability.

23 stellt den Datenfluss zwischen lokalen und entfernten Systemen gemäß einer alternativen Ausführungsform dar. Wie gesagt, können bestimmte Funktionen lokal bereitgestellt werden, während andere Funktionen abseits vom Standort in einer zentral bereitgestellten Umgebung bereitgestellt werden. Das Verfahren zum Wählen der geeigneten Architektur gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Bestimmen der Überlegungen, die wichtige Treiber für den Betrieb der Anlagen innerhalb des Kraftwerksparks sind. Somit könnten Überlegungen wie Cyber-Sicherheitsbedenken erfordern, dass bestimmte Systeme lokal bleiben. Zeitaufwändige Leistungsberechnungen werden auch weiterhin lokal bereitgestellt, damit die notwendige Zeitnähe eingehalten werden kann. Wie in 23 dargestellt ist, kann ein lokales Werkssteuersystem 816 Sensormessungen abrufen und die Daten an ein Abstimmungsmodul 817 übermitteln, wo, wie insbesondere mit Bezug auf 17 bereits erörtert worden ist, ein Abstimmungs- oder Datenabgleichsprozess unter Verwendung von Leistungsberechnungen abgeschlossen werden kann, die tatsächliche oder gemessene Werte mit solchen vergleichen, die von dem Werksoder Anlagenmodell prognostiziert werden. Über einen Datenrouter 818, können dann, wie dargestellt, die Modellabstimmungsparameter und abgeglichenen Daten an eine zentral bereitgestellte Infrastruktur übermittelt werden, beispielsweise eine entfernte zentrale Datenbank 819. Ab da werden die Modellabstimmungsparameter verwendet, um das Offline-Kraftwerksmodell 820 abzustimmen, das dann verwendet werden kann, wie oben beschrieben, um den künftigen Flottenbetrieb zu optimieren, eine Alternativszenario- oder „Was wenn“-Analyse bereitzustellen und Empfehlungen für mögliche oder konkurrierende Betriebsmodi der Anlagenparks zu geben. 23 illustrates the data flow between local and remote systems according to an alternative embodiment. As stated, certain functions may be provided locally while other off-site functions are provided in a centrally-deployed environment. The method of choosing the appropriate architecture according to the present invention involves determining the considerations that are important drivers for the operation of the plants within the power plant fleet. Thus, considerations such as cyber security concerns may require that certain systems remain local. Time-consuming performance calculations will continue to be provided locally so that the necessary timeliness can be maintained. As in 23 can be a local factory tax system 816 Retrieve sensor measurements and send the data to a voting module 817 convey, where, as in particular with respect to 17 As already discussed, a reconciliation or reconciliation process may be completed using performance calculations that compare actual or measured values to those predicted by the plant or asset model. Via a data router 818 then, as shown, the model tuning parameters and adjusted data may be communicated to a centrally provided infrastructure, such as a remote central database 819 , From there, the model tuning parameters are used to represent the offline power plant model 820 which can then be used, as described above, to optimize future fleet operation, provide an alternate scenario or "what if" analysis, and provide recommendations for possible or competing operating modes of the plant parks.

Die Ergebnisse der Analysen, die unter Verwendung des Offline-Kraftwerksmodells 820 durchgeführt wird, wie dargestellt, kann über ein Web-Portal 821 an Flottenbetreiber übermittelt werden. Das Web-Portal 821 kann Anwender für die Verwaltung der Flotte einen auf sie zugeschnittenen Zugang 822 bereitstellen. Zu solchen Anwendern können Werksbetreiber, Energiehändler, Eigner, Kraftwerksparkbetreiber, Ingenieure ebenso wie andere Interessensvertreter gehören. Gemäß der Interaktion des Anwenders über den Web-Portalzugriff können Entscheidungen in Bezug auf die von der durchgeführten Analytik gemachten Empfehlungen unter Verwendung des Offline-Kraftwerksmodells 820 getroffen werden. The results of the analyzes using the offline power plant model 820 can be done, as shown, through a web portal 821 to be transmitted to fleet operators. The web portal 821 allows users to manage their fleet with tailored access 822 provide. Such users may include plant operators, energy traders, owners, power plant operators, engineers, as well as other stakeholders. According to the user's interaction via the web portal access, decisions regarding the recommendations made by the analytics may be made using the offline power plant model 820 to be hit.

Die 24 und 25 stellen eine schematische Systemkonfiguration einer vereinheitlichten Architektur gemäß bestimmten alternativen Aspekten der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 25 dargestellt ist, kann eine entfernte, zentrale Archivund Analysekomponente 825 Leistungs- und gemessene Betriebsparameter von mehreren Anlagen 802 empfangen, um eine Optimierung auf Kraftwerksparkebene durchzuführen. Die Optimierung auf Kraftwerksparkebene kann auf zusätzlichen Eingabedaten basieren, die beispielsweise folgendes beinhalten können: die aktuellen Brennstoffmengen, die an jedem Kraftwerk gespeichert und verfügbar sind, den ortsspezifischen Preis für Brennstoff für jedes Kraftwerk, den ortsspezifischen Preis für Elektrizität, die an jedem Kraftwerk erzeugt wird, aktuelle Wettervorhersagen und die Unähnlichkeiten zwischen fern angeordneten Anlagen und/oder Stillstands- und Instandhaltungspläne. Zum Beispiel kann eine geplante Komponentenüberholung für eine Gasturbine bedeuten, dass ein kurzzeitiger Betrieb bei höheren Temperaturen wirtschaftlicher ist. Der Prozess kann dann eine Tauschkurve berechnen, die optimierte variable Erzeugungskosten für den Kraftwerkspark beinhaltet. Außerdem kann die vorliegende Erfindung, wie dargestellt, eine stärker automatisierte Gebotserstellung ermöglichen, so dass zumindest unter bestimmten Umständen das Gebot direkt an die für das gesamte System zuständige Dispatch-Instanz 826 übertragen werden kann und dadurch Energiehändler 809 umgangen werden können. Wie in 25 dargestellt ist, können die Ergebnisse der Optimierung des Stromversorgungssystems (über die für das gesamte System zuständige Dispatch-Instanz) verwendet werden, um einen Anlagenplan zu erzeugen, der reflektiert, wie die verschiedenen Anlagen in dem Stromversorgungssystem eingesetzt werden sollten, um den vorausgesagten Bedarf zu erfüllen. Dieser Anlagenplan kann eine systemweite Optimierung widerspiegeln und kann, wie dargestellt, wiederum den Eignern des Anlagenparks 802 mitgeteilt werden, so dass Betriebssollwerte und Betriebsmodi für die Anlagen der Steuereinrichtung mitgeteilt werden können, welche die einzelnen Anlagen in dem System steuert.The 24 and 25 FIG. 12 illustrates a schematic system configuration of a unified architecture according to certain alternative aspects of the present invention 25 can be a remote, central archive and analysis component 825 Performance and measured operating parameters of several plants 802 received to perform an optimization at power plant savings level. Power plant savings level optimization may be based on additional input data, which may include, for example: the actual fuel quantities stored and available at each power plant, the location-specific price of fuel for each power plant, the site-specific price of electricity generated at each power plant current weather forecasts and the dissimilarities between remote installations and / or shutdown and maintenance plans. For example, a planned component overhaul for a gas turbine may mean that short-term operation at higher temperatures is more economical. The process can then calculate an exchange curve that includes optimized variable generation costs for the power plant fleet. In addition, as shown, the present invention may allow for more automated bidding so that, at least in some circumstances, the bid will go directly to the Dispatch instance responsible for the entire system 826 can be transferred and thereby energy traders 809 can be bypassed. As in 25 For example, the power system optimization results (via the system-wide dispatch instance) may be used to generate a plant plan that reflects how the various plants in the power system should be deployed to meet the predicted needs fulfill. This plant plan can reflect a system-wide optimization and can, as shown, again the owners of the plant 802 can be communicated so that operating setpoints and operating modes for the plants of the control device can be communicated, which controls the individual systems in the system.

Somit können Verfahren und Systeme gemäß den 22 bis 25 entwickelt werden, durch die ein Park aus Kraftwerken, die innerhalb eines konkurrierenden Stromversorgungssystems arbeiten, in Richtung auf eine bessere Leistung und Gebotsabgabe in Bezug auf künftige Marktzeiträume optimiert wird. Aktuelle Daten in Bezug auf Betriebsbedingungen und -parameter können in Echtzeit von den einzelnen Kraftwerken, die zum Park gehören, empfangen werden. Die Kraftwerks- und/oder Kraftwerksparkmodelle können dann gemäß den aktuellen Daten abgestimmt werden, so dass die Genauigkeit und der Prognosebereich der Modelle immer weiter verbessert werden. Man beachte, dass dies über den Vergleich zwischen gemessenen Leistungsindikatoren und entsprechenden Werten, die von Kraftwerks- oder Kraftwerksparkmodellen prognostiziert werden, erreicht werden kann. Als nächster Schritt können die abgestimmten Kraftwerksmodelle und/oder Modelle auf Kraftwerksparkebene verwendet werden, um wahre Erzeugungskapazitäten für jedes der Kraftwerke innerhalb des Kraftwerksparks auf Basis von konkurrierenden Betriebsmodi, die mit den abgestimmten Modellen simuliert werden, zu berechnen. Dann wird eine Optimierung unter Verwendung der wahren Werkskapazitäten und Optimierungskriterien, die vom Werks- oder Kraftwerksparkbetreiber definiert werden, durchgeführt. Nach der Bestimmung eines optimierten Betriebsmodus kann ein Anlagenplan produziert werden, der optimale Betriebspunkte für jedes der Kraftwerke innerhalb des Kraftwerksparks berechnet. Man beachte, dass die Betriebspunkte dann auf die verschiedenen Kraftwerke übertragen werden können, um jedes demgemäß zu steuern, oder alternativ können die Betriebspunkte als Basis dienen, auf der Gebote zur Unterbreitung an die zentrale Dispatch-Instanz abgegeben werden.Thus, methods and systems according to the 22 to 25 which will optimize a park from power plants operating within a competing power system towards better performance and bidding for future market periods. Actual data related to operating conditions and parameters can be received in real time from the individual power plants belonging to the park. The power plant and / or power plant parking models can then be tuned according to the current data, so that the accuracy and forecasting range of the models are continually improved. Note that this can be achieved by comparing measured performance counters with corresponding values predicted by power plant or power plant park models. As a next step, the power plant savings plan co-ordinated power plant models and / or models may be used to calculate true generation capacities for each of the power plants within the power plant fleet based on competing operating modes simulated with the tuned models. Then, an optimization is performed using the true factory capacities and optimization criteria defined by the plant or power plant park operator. After determining an optimized operating mode, a plant plan can be produced that calculates optimal operating points for each of the power plants within the power plant fleet. Note that the operating points may then be transferred to the various power plants to control each one accordingly or, alternatively, the operating points may be used as a basis on which bids are submitted for submission to the Central Dispatch Instance.

Ebenso mit Bezug auf die Zentralisierung der Steuerung und Optimierung mehrerer Stromerzeugungseinheiten stellen die 26 und 27 ein Stromversorgungssystem 850 dar, in dem eine Blocksteuereinrichtung 855 verwendet wird, um mehrere Stromerzeugungsblöcke 860 zu steuern. Die Leistungsblöcke 860, wie angegeben, können einen Kraftwerkspark 861 aus den Generatoranlagen („Anlagen“) definieren. Man beachte, dass diese Ausführungsformen ein anderes Anwendungsbeispiel für die oben ausführlicher beschriebenen Optimierungs- und Steuerverfahren liefern, aber sie beinhalten auch die Erweiterung der Optimierungsperspektive auf eine Kraftwerksparkebene. Dabei kann die vorliegende Erfindung ferner Möglichkeiten zur Reduzierung bestimmter Ineffizienzen bieten, die sich immer noch auf moderne Stromerzeugungssysteme auswirken, insbesondere auf solche, die eine große Anzahl an entfernten und variierenden Wärmekrafterzeugungseinheiten aufweisen. Jede der Anlagen kann beliebige der hierin erörterten Wärmekrafterzeugungseinheiten darstellen, beispielsweise Gasund Dampfturbinen, ebenso wie zugehörige Teilkomponenten, wie HRSGs, Einlasskonditionierer, Kanalbrennkammern usw. Die Anlagen können gemäß mehreren Generatorkonfigurationen in Bezug auf die Art und Weise, die die Teilkomponenten eingesetzt werden, betreibbar sein. Die Leistungserzeugung aus den mehreren Leistungsblöcken 860 kann zentral durch eine Blocksteuereinrichtung 855 gesteuert werden. Was das System in 27 betrifft, das nachstehend ausführlicher beschrieben wird, kann die Blocksteuereinrichtung 855 das System gemäß Optimierungsprozessen steuern, welche die Funktionsfähigkeit von Anlagen und Stromerzeugungsblöcken berücksichtigen, ebenso wie Erzeugungspläne, Instandhaltungspläne sowie andere Faktoren, die einer der Anlagen oder Stromerzeugungsblöcke 860 eigen sein können, einschließlich von standortabhängigen Variablen. Außerdem kann das Lernen von Betriebsdaten, die von ähnlich konfigurierten Anlagen und Stromerzeugungsblöcken erfasst werden, die aber nicht Teil des Kraftwerksparks sind, verwendet werden, um Steuerungsstrategien noch weiter zu verfeinern.Likewise with regard to the centralization of the control and optimization of several power generation units, the 26 and 27 a power supply system 850 in which a block control device 855 is used to power multiple power blocks 860 to control. The performance blocks 860 as stated, can create a power plant park 861 from the generator plants ("plants"). Note that these embodiments provide another example of application for the optimization and control methods described in more detail above, but also include extending the optimization perspective to a power plant savings layer. The present invention may also provide opportunities to reduce certain inefficiencies that still impact modern power generation systems, particularly those having a large number of remote and varying heat generation units. Each of the plants may be any of the thermal energy generating units discussed herein, such as gas and steam turbines, as well as associated subcomponents such as HRSGs, inlet conditioners, sewer combustion chambers, etc. The plants may be constructed in accordance with several Generator configurations with respect to the way the sub-components are used to be operable. The power generation from the several power blocks 860 can be centrally controlled by a block controller 855 to be controlled. What the system is in 27 which will be described in more detail below, the block controller may 855 Control the system according to optimization processes that take into account the functionality of plants and power generation blocks, as well as generation plans, maintenance plans, and other factors such as one of the plants or power generation blocks 860 own, including site-dependent variables. In addition, learning operational data collected from similarly configured plants and power generation blocks but not part of the power plant fleet can be used to further refine control strategies.

Typischerweise liegen herkömmliche Anlagensteuereinrichtungen (die in 26 als „DCS“ angegeben sind), lokal an den Generatoranlagen und arbeiten im Wesentlichen isoliert. Deswegen gelingt es solchen Steuereinrichtungen nicht, die aktuelle Funktionsfähigkeit der anderen Anlagen zu berücksichtigen, aus denen der Stromerzeugungsblock 860 und/oder der Kraftwerkspark 861 besteht. Man beachte, dass diese mangelhafte Perspektive zu einer nicht ganz optimalen Stromerzeugung für den Kraftwerkspark 861 führt, wenn man es aus dieser Perspektive betrachtet. Es wird immer noch auf die bereits beschriebenen Verfahren und Systeme Bezug genommen, insbesondere auf solche, die die 3, 4 und 17 bis 25 betreffen, wo gezeigt ist, dass das aktuelle Ausführungsbeispiel ein Steuerungssystem auf Kraftwerksparkebene lehrt, das mehrere systemweite Vorteile ermöglicht, einschließlich verbesserter Strategien für eine Leistungsaufteilung, Kosteneffizienz und verbesserte Wirkungsgrade über gruppierten Anlagen oder Stromerzeugungsblöcken.Typically, conventional plant control devices (which are known in 26 specified as "DCS"), local to the generator equipment and operate substantially isolated. Therefore, such control devices fail to account for the current operability of the other plants making up the power generation block 860 and / or the power plant park 861 consists. It should be noted that this lack of perspective leads to less optimal power generation for the power plant fleet 861 leads, if you look at it from this perspective. It is still referred to the already described methods and systems, in particular to those which use the 3 . 4 and 17 to 25 where the current embodiment is shown to teach a power plant savings layer control system that provides multiple system-wide benefits including improved power sharing strategies, cost efficiency, and improved efficiencies across clustered plants or power generation blocks.

Wie angegeben, kann das Steuersystem, dargestellt durch die Blocksteuereinrichtung 855, mit den Anlagensteuereinrichtungen interagieren. Die Blocksteuereinrichtung 855 kann auch mit dem Netz 862 ebenso wie mit einer zentralen Dispatch- oder anderen Regierungsinstanz kommunizieren, die mit ihrer Verwaltung assoziiert ist. Auf diese Weise können Zufuhr- und Bedarfsinformationen zwischen dem Kraftwerkspark 861 und einer zentralen Instanz ausgetauscht werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können Zufuhrinformationen, beispielsweise Dispatch-Gebote, auf der Optimierung des Kraftwerksparks 861 durch die Blocksteuereinrichtung basieren. Die vorliegende Erfindung kann ferner Optimierungsprozesse beinhalten, die zwischen Gebotszeiträumen stattfinden, die periodisch genutzt werden können, um die Art und Weise zu optimieren, wie der Kraftwerkspark 861 konfiguriert ist, um ein bereits eingerichtetes Lastniveau zu erreichen. Genauer können solche Optimierungen zwischen den Geboten verwendet werden, um auf dynamische und nicht vorhergesehene Betriebsvariablen zu reagieren. Geeignete Steuerungsaktionen für die Anlagen der Stromerzeugungsblöcke 860 können von der Blocksteuereinrichtung 855 an die Steuersysteme innerhalb der einzelnen Stromerzeugungsblöcke 860 oder direkter an die Anlagen mitgeteilt werden. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen kann die Implementierung von Steuerungslösungen der Blocksteuereinrichtung 855 beinhalten, dass diese in die Lage versetzt wird, Anlagensteuereinrichtungen zu übersteuern, wenn bestimmte vordefinierte Bedingungen erfüllt werden. Faktoren, die sich auf eine solche Übersteuerung auswirken, können variable Erzeugungskosten für jede(n) der Stromerzeugungsblöcke/Anlagen, die verbliebene Nutzungsdauer von Heißgaswegkomponenten, die Änderung von Bedarfsniveaus, die Änderung von Umgebungsbedingungen sowie andere beinhalten.As indicated, the control system represented by the block controller 855 to interact with the plant controllers. The block controller 855 can also connect to the net 862 as well as communicate with a central dispatch or other government entity associated with its administration. In this way, supply and demand information can be shared between the power plant fleet 861 and a central instance. According to one embodiment, supply information, for example dispatch bids, may be on the power plant fleet optimization 861 are based on the block controller. The present invention may further include optimization processes that occur between bidding periods that may be used periodically to optimize the way the power plant fleet operates 861 is configured to reach an already established load level. More specifically, such bidding optimizations can be used to respond to dynamic and unanticipated operational variables. Suitable control actions for the power generating units 860 can from the block controller 855 to the control systems within each power generation block 860 or communicated directly to the facilities. According to preferred embodiments, the implementation of control solutions may be the block controller 855 include enabling them to override plant controllers if certain predefined conditions are met. Factors that affect such override may include variable generation costs for each of the power plant blocks / plants, the remaining useful life of hot gas path components, the change in demand levels, the change in environmental conditions, and others.

Die Blocksteuereinrichtung 855 kann, wie dargestellt, kommunikationsfähig mit den mehreren Stromerzeugungsblöcken 860 des Kraftwerksparks 861 ebenso wie direkt mit den Anlagen verbunden sein und kann dadurch viele Dateneingaben empfangen, auf denen die hierin beschriebenen Steuerungslösungen basieren. Die Optimierungsabläufe können eine oder mehrere der folgenden Eingaben berücksichtigen: Funktionsfähigkeits- und Leitungsverschlechterung; Stromerzeugungspläne; Netzfrequenz; Instandhaltungs- und Inspektionspläne; Brennstoffverfügbarkeit; Brennstoffkosten; Brennstoffverbrauchsmuster und -prognosen; Probleme und Ausfall von Geräten in der Vergangenheit; wahre Stromerzeugungskapazitäten; Lebensmodelle; Anfahr- und Abschaltmerkmale; frühere und gegenwärtige Messungsbetriebsparameterdaten; Wetterdaten; Kostendaten usw. Wie ausführlicher in Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben wird, können Eingaben detaillierte Daten in Bezug auf gemessene Betriebsparameter für jede der Generatoranlagen des Kraftwerksparts 861 aus der Gegenwart und der Vergangenheit beinhalten. All diese früheren und gegenwärtigen Eingaben können gemäß herkömmlichen Verfahren beispielsweise in einer zentralen Datenbank gespeichert werden und somit auf Anfrage von der Blocksteuereinrichtung 855 verfügbar gemacht werden, was gemäß einem der hierin beschriebenen Verfahrensschritte notwendig sein könnte.The block controller 855 As shown, it may be communicable with the multiple power generation blocks 860 of the power plant park 861 as well as being directly connected to the equipment and thereby can receive many data inputs on which the control solutions described herein are based. The optimization procedures may take into account one or more of the following inputs: health and conduction degradation; Power generation plans; Power frequency; Maintenance and inspection plans; Fuel availability; Fuel costs; Fuel consumption patterns and forecasts; Problems and failure of devices in the past; true power generation capacities; Life models; Startup and shutdown features; past and present measurement operational parameter data; Weather information; Cost data, etc. As will be described in more detail with respect to other embodiments, inputs may include detailed data related to measured operating parameters for each of the power plant's generator plants 861 from the present and the past. All of these prior and current inputs may be stored, for example, in a central database, and thus upon request from the block controller, in accordance with conventional techniques 855 which may be necessary according to one of the method steps described herein.

Eine Kostenfunktion kann gemäß den Präferenzen eines Kraftwerksparkbetreibers entwickelt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine gewichtete Durchschnittssumme eines Robustheitsindex für den Kraftwerkspark verwendet werden, um vorteilhafte oder optimierte Konfigurationen zur Leistungsaufteilung zu bestimmen. Der Robustheitsindex für den Kraftwerkspark kann beispielsweise eine Optimierung gemäß mehreren Faktoren beinhalten, die auf ein bestimmtes Bedarfs- oder Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks anwendbar ist. Diese Faktoren können beinhalten: thermische und mechanische Belastungen; Materialverschlechterung oder Verluste, einschließlich der Geschwindigkeit der Materialverschlechterung, der Erzeugungskosten und/oder des Brennstoffverbrauchs. Auf diese Weise kann die vorliegende Ausführungsform verwendet werden, um mehrere bestehende Probleme in Bezug auf die Kraftwerksparksteuerung, insbesondere die Leistungsoptimierung über mehreren Stromerzeugungsblöcken mit mehreren und variierenden Generatoranlagen anzugehen.A cost function may be developed according to the preferences of a power plant operator. According to a preferred embodiment, a weighted average sum of a robustness index for the power plant park may be used to provide advantageous or optimized To determine configurations for power distribution. For example, the robustness index for the power plant park may include optimization according to several factors applicable to a particular demand or output power level of the power plant fleet. These factors may include: thermal and mechanical loads; Material degradation or loss, including the rate of material degradation, production cost and / or fuel consumption. In this way, the present embodiment can be used to address a number of existing issues related to power plant power control, particularly power optimization across multiple power generation blocks with multiple and varying power plants.

Dateneingaben können die hierin bereits erörterten Arten beinhalten, einschließlich solcher, die die Computermodellierung, Instandhaltung, Optimierung und modellfreie adaptive Lernprozesse beinhalten. Zum Beispiel können gemäß der vorliegenden Ausführungsform Computermodelle, Übertragungsfunktionen oder Algorithmen entwickelt und gepflegt werden, so dass der Betrieb (oder spezielle Aspekte des Betriebs) der Anlagen und/oder generell der Stromerzeugungsblöcke oder des Kraftwerksparks unter verschiedenen Szenarios simuliert werden kann. Ergebnisse aus den Simulationen können Werte für bestimmte Leistungsindikatoren beinhalten, die Prognosen in Bezug auf Aspekte des Betriebs und des Leistungsverhaltens der Anlagen, des Leistungsverhaltens von Stromerzeugungsblöcken oder des Kraftwerksparks über dem ausgewählten Betriebszeitraum darstellen. Die Leistungsindikatoren können wegen einer bekannten oder entwickelten Korrelation mit einem oder mehreren Kostenergebnissen ausgewählt werden und können somit verwendet werden, um die betriebswirtschaftlichen Aspekte jeder Simulation zu vergleichen. Ein „Kostenergebnis“, wie hierin verwendet, kann etwaige betriebswirtschaftliche Auswirkungen, positive oder negative, im Zusammenhang mit dem Betrieb des Kraftwerksparks 861 über dem ausgewählten Betriebszeitraum beinhalten. Kostenergebnisse können somit jegliche Erträge beinhalten, die aus der Erzeugung von Strom über dem Zeitraum gewonnen werden, ebenso wie jegliche Betriebs- und Instandhaltungskosten, die vom Kraftwerkspark verursacht werden. Diese Betriebs- und Instandhaltungskosten können eine resultierende Materialverschlechterung der Anlagen des Kraftwerksparks angesichts der Szenarios und der simulierten Betriebsergebnisse, die jeweils daraus resultieren, beinhalten. Man beachte, dass Daten, die aus den Simulationsergebnissen extrahiert werden können, verwendet werden, um zu berechnen, welche/r von den alternativen Betriebsmodi für den Kraftwerkspark erstrebenswerter oder kosteneffizienter ist/sind. Data inputs may include the types discussed herein, including those involving computer modeling, maintenance, optimization, and model-free adaptive learning. For example, in accordance with the present embodiment, computer models, transfer functions, or algorithms may be developed and maintained so that the operation (or specific aspects of operation) of the plants and / or, in general, the power generation blocks or power plant fleet can be simulated under various scenarios. Results from the simulations may include values for certain performance indicators that represent predictions regarding aspects of the operation and performance of the plants, the performance of power generation blocks, or the power plant fleet over the selected operating period. The performance counters can be selected for a known or developed correlation with one or more cost outcomes, and thus can be used to compare the business aspects of each simulation. A "cost result", as used herein, may include any business impact, positive or negative, associated with the operation of the power plant fleet 861 over the selected operating period. Cost results may thus include any revenue derived from the generation of electricity over the period, as well as any operating and maintenance costs caused by the power plant fleet. These operating and maintenance costs may include resulting material deterioration of the plants of the power plant fleet in light of the scenarios and the simulated operating results that result therefrom. Note that data that may be extracted from the simulation results may be used to calculate which of the alternative operating modes for the power plant park is more desirable or more cost effective.

Die Modelle für die Anlagen, die Blöcke oder den Kraftwerkspark können Algorithmen oder Übertragungsfunktionen beinhalten, die durch auf Physik basierende Modelle, adaptive oder erlernte „modellfreie“ Prozess-Eingangs-/Ausgangskorrelationen oder Kombinationen davon entwickelt werden. Es können Grundlinienverschlechterungs- oder -verlustmodelle entwickelt werden, die Prozesseingänge-/ausgänge mit Verschlechterungs- oder Verlustdaten für jeden Anlagentyp korrelieren. Die Verschlechterungs- oder Verlustdaten und die damit in Beziehung stehenden Kostenergebnisse können somit auf Basis der Prognosewerte für die Betriebsparameter von vorgeschlagenen, alternativen oder konkurrierenden Betriebsmodi des Kraftwerksparks berechenbar sein, die, gemäß bestimmten Ausführungsformen durch die Art und Weise, in der die Anlagen und Stromerzeugungsblöcke eingesetzt werden, die Art, wie die Erzeugung auf die Anlagen des Kraftwerksparks aufgeteilt wird, ebenso wie gemäß anderen hierin beschriebenen Faktoren unterschieden werden. Wie gesagt kann das Lernen aus ähnlich konfigurierten Anlagen verwendet werden, um die als Teil dieses Prozesses verwendeten Modelle weiter zu verfeinern. Zum Beispiel kann ein Verschlechterungsmodell entwickelt werden, das eine im Lauf der Zeit entstandene Materialverschlechterung und -verluste angesichts der Werte für die ausgewählten Leistungsindikatoren berechnet. Eine solche Materialverschlechterung kann dann verwendet werden, um die betriebswirtschaftlichen Folgen oder das Kostenergebnis für jeden einzelnen der konkurrierenden Betriebsmodi zu berechnen. Diese betriebswirtschaftlichen Folgen können eine Verschlechterung der Anlagenleistung, einen Verschleiß von Komponenten, eine in Anspruch genommene Nutzungsdauer (d.h. den Teil der Nutzungsdauer einer Komponente, die während eines Betriebszeitraums in Anspruch genommen wird) ebenso wie andere Messungen von Werten, beispielsweise Kosten in Bezug auf Emissionen, behördlich auferlegte Gebühren, Brennstoffverbrauch ebenso wie andere variable Kosten, die von einem Ausgangsleistungsniveau abhängen, beinhalten. Man beachte, dass die Materialverschlechterung und die in Anspruch genommene Nutzungsdauer für eine bestimmte Anlage auf nicht-lineare Art und Weise auflaufen können und abhängig sind von dynamischen und /oder anderen standortspezifischen Variablen und dass deshalb erhebliche Kosteneinsparungen über der Zeit durch Verteilen des Ausgangsleistungsniveaus des Kraftwerksparks erreicht werden können, um die Materialverschlechterung der Kraftwerksparks insgesamt zu minimieren, insbesondere wenn diese Minimierung auf die Anlagen verteilt wird, um die Auswirkung auf die Erzeugungskapazität und den Wirkungsgrad des Kraftwerksparks als Ganzes minimal zu halten. The models for the plants, blocks, or power plant park may include algorithms or transfer functions developed by physics-based models, adaptive or learned "model-free" process input / output correlations, or combinations thereof. Baseline degradation or loss models can be developed that correlate process inputs / outputs with degradation or loss data for each asset type. The degradation or loss data and related cost results may thus be computable based on the operating parameter prediction values of proposed alternative or competing modes of operation of the power plant park, which, according to certain embodiments, by the manner in which the plants and power generation blocks The way in which the generation is shared among the plants of the power plant fleet can be differentiated as well as according to other factors described herein. As mentioned, learning from similarly configured assets can be used to further refine the models used as part of this process. For example, a degradation model may be developed that calculates a material degradation and loss over time in light of the values for the selected performance indicators. Such material degradation can then be used to calculate the business consequences or the cost outcome for each of the competing modes of operation. These business consequences may include degradation of plant performance, wear of components, a consumed life (ie, the portion of the useful life of a component consumed during an operating period), as well as other measurements of values, for example, emissions costs , government imposed charges, fuel consumption as well as other variable costs that depend on an output level. It should be noted that material degradation and service life for a particular asset may accumulate in a non-linear fashion, depending on dynamic and / or other site-specific variables, and therefore significant cost savings over time by distributing the power plant's output power level can be achieved in order to minimize material degradation of the power plant parks altogether, especially when this minimization is distributed to the plants in order to minimize the impact on the generation capacity and efficiency of the power plant fleet as a whole.

Somit können unter Berücksichtigung von Bedingungen, die für einen künftigen Marktzeitraum prognostiziert werden, der einen erwarteten Bedarf und eine Vorhersage von Umgebungsbedingungen beinhaltet, mehrere konkurrierende Betriebsmodi für diesen Kraftwerkspark zur Analyse und/oder Simulation ausgewählt werden, um einen optimierten oder zumindest bevorzugten Betriebsmodus des Kraftwerksparks zu bestimmen. Jeder der konkurrierenden Betriebsmodi kann eine einzigartige Erzeugungskonfiguration für den Kraftwerkspark 861 beschreiben. Die konkurrierenden Betriebsmodi des Kraftwerksparks können so entwickelt werden, dass sie Parametersätze und/oder Steuerungssätze beinhalten, die die einzigartigen Erzeugungskonfigurationen definieren, durch die ein bestimmtes Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks erreicht wird. Wie gesagt, kann das Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks auf mehrere Arten ausgewählt werden. Erstens kann es so ausgewählt werden, dass es ein bereits bekanntes Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks, beispielsweise ein Ausgangsleistungsniveau, das über einen kürzlich abgeschlossenen Dispatch-Prozess eingerichtet wird, reflektiert, so dass der Optimierungsprozess verwendet werden kann, um eine optimierte Konfiguration des Kraftwerksparks zu bestimmen, durch die dieses konkrete Ausgangsleistungsniveau erreicht wird. Das Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks kann auch gemäß einem erwarteten Lastniveau angesichts von Aufzeichnungen über die Erzeugung in der Vergangenheit, einem erwarteten Kundenbedarf und/ oder anderen vorhergesehenen Bedingungen ausgewählt werden. Alternativ dazu kann das Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks auch über einem gewählten Bereich variiert werden. Auf diese Weise können die variablen Erzeugungskosten für den Kraftwerkspark 861 berechnet werden und dann beispielsweise als Teil eines Ausschreibungsverfahrens verwendet werden, um über die Erstellung eines Gebots auf eine Ausschreibung zu informieren. Somit kann die Art und Weise, wie das Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks vom Betreiber des Kraftwerksparks definiert wird, verwendet werden, um in einem Fall Aktivitäten um die Erstellung eines Gebots auf eine Ausschreibung zu unterstützen, während zu anderen Zeiten das Ausgangsleistungsniveau so ausgewählt werden kann, dass eine Ratgeberfunktion unterstützt wird, die dazu dient, das Leistungsverhalten des Kraftwerksparks zu optimieren, wenn tatsächliche Bedingungen die erwarteten nicht erreichen.Thus, taking into account conditions that may apply for a future market period predicting environmental demand and prediction, several competing modes of operation for this power plant park may be selected for analysis and / or simulation to determine an optimized or at least preferred operating mode of the power plant fleet. Each of the competing operating modes can provide a unique generation configuration for the power plant park 861 describe. The competing operating modes of the power plant fleet may be developed to include parameter sets and / or control sets that define the unique generation configurations that achieve a particular power plant power output level. As mentioned, the output power level of the power plant fleet can be selected in several ways. First, it may be selected to reflect an already known power plant power output level, such as an output power level established via a recently completed dispatch process, so that the optimization process may be used to determine an optimized power plant park configuration. through which this concrete output level is reached. The output power level of the power plant fleet may also be selected according to an expected load level in the light of past history records, expected customer demand, and / or other anticipated conditions. Alternatively, the output power level of the power plant fleet may be varied over a selected range. In this way, the variable generation costs for the power plant park 861 be used, for example, as part of a tendering procedure to inform about the creation of a bid for a tender. Thus, the way in which the output power level of the power plant fleet is defined by the operator of the power plant fleet can be used to assist in one case activities to bid for a tender, while at other times the output power level can be selected such that a guide function is provided, which serves to optimize the performance of the power plant fleet when actual conditions do not reach the expected ones.

Gemäß einem Beispielsbetrieb können, wie von dem ausführlicheren System von 27 angezeigt, Parametersätze entwickelt werden, die jeden der konkurrierenden Betriebsmodi des Kraftwerksparks beschreiben, und für jeden von den konkurrierenden Betriebsmodi des Kraftwerksparks können unterschiedliche Szenarios oder Fälle entwickelt werden, innerhalb derer manipulierbare Variablen über einem ausgewählten Bereich variiert werden, um die Wirkung der Variation auf den Gesamtbetrieb des Kraftwerksparks zu bestimmen. Die verschiedenen Fälle für die konkurrierenden Betriebsmodi des Kraftwerksparks können so konfiguriert sein, dass sie alternative Möglichkeiten abdecken, wie das Ausgangsleistungsniveau des Kraftwerksparks auf die Stromerzeugungsblöcke 860 und/oder Anlagen aufgeteilt wird. Gemäß einem anderen Beispiel können die verschiedenen Fälle auf Basis von alternativen Konfigurationen ausgewählt werden, die für manche der Anlagen zur Verfügung stehen, einschließlich der verschiedenen Arten, wie jede der Anlagen eingesetzt wird. Zum Beispiel können manche Fälle den Einsatz bestimmter Teilkomponenten der Anlagen beinhalten, beispielsweise von Kanalbrennern oder Einlasskonditionierern, um die Stromerzeugungskapazitäten zu steigern, während empfohlen wird, dass andere Anlagen auf Abschaltungs- oder Lastabsenkungsniveaus arbeiten. Andere Szenarios können Situationen nutzen, in denen solche Anlagenkonfigurationen etwas variiert werden oder ganz umgekehrt sind.In accordance with an example operation, as described by the more detailed system of FIG 27 developing parameter sets describing each of the competing operating modes of the power plant fleet, and for each of the competing modes of operation of the power plant fleet, different scenarios or cases can be developed within which manipulable variables are varied over a selected range to determine the effect of the variation on the power plant To determine the overall operation of the power plant park. The different cases for the competing modes of operation of the power plant fleet may be configured to cover alternative possibilities, such as the power plant power output level to the power generation blocks 860 and / or equipment is divided. As another example, the various cases may be selected based on alternative configurations available to some of the plants, including the different ways in which each of the plants is used. For example, some cases may involve the use of certain sub-components of the equipment, such as duct burners or intake conditioners, to increase power generation capacity while recommending that other equipment operate at shut-down or load-down levels. Other scenarios may take advantage of situations in which such equipment configurations are slightly varied or the other way round.

Wie in 27 dargestellt ist, kann die Blocksteuereinrichtung 855 mit einer Daten- und Analysekomponente 865 kommunizieren, die mehrere Module beinhalten kann, durch die relevante Daten erfasst, normalisiert, gespeichert und auf Anfrage den Blocksteuereinrichtungen 855 verfügbar gemacht werden. Ein Datenaufzeichnungsmodul kann Echtzeit- und Verlaufsdateneingaben von einem Überwachungssystem empfangen, das mit Generatoranlagen assoziiert ist. Ein Modul, das mit einer Leistungsüberwachung im Zusammenhang steht, kann auch enthalten sein, und in Bezug darauf können eines oder mehrere Offline-Modelle aufrechterhalten werden. Jedes dieser Module kann im Wesentlichen konsistent mit anderen hierin erörterten Ausführungsformen funktionieren. Ein Lernmodul für die Erfassung von Betriebsdaten aus ähnlich konfigurierten Anlagen oder Stromerzeugungsblöcken, die nicht innerhalb des Kraftwerksparks 861 arbeiten, kann ebenfalls enthalten sein. Man beachte, dass diese Daten eine Lernfunktion unterstützen können, durch die ein tieferes und umfassenderes Verständnis des Betriebs der Anlagen erhalten wird. Solche Daten können auch verwendet werden, um Messdaten, die vom Kraftwerkspark 861 erfasst werden, zu normalisieren, so dass eine Leistungsverschlechterung der Generatoranlagen exakt berechnet werden kann, was die Berücksichtigung der Wirkungen anderer Variablen, beispielsweise von Brennstoffeigenschaften, Umgebungsbedingungen usw., die sich ebenfalls auf die Ausgangsleistungskapazität und den Wirkungsgrad auswirken können, beinhalten kann.As in 27 is shown, the block control device 855 with a data and analysis component 865 which may include a plurality of modules through which relevant data is acquired, normalized, stored and, upon request, the block controllers 855 be made available. A data logging module may receive real-time and historical data inputs from a monitoring system associated with gensets. A module related to performance monitoring may also be included, and in relation to this, one or more offline models may be maintained. Each of these modules may function substantially consistently with other embodiments discussed herein. A learning module for collecting operational data from similarly configured plants or power generation blocks not within the power plant fleet 861 work can also be included. Note that this data may support a learning function that will provide a deeper and more complete understanding of the operation of the equipment. Such data may also be used to collect measurement data from the power plant park 861 to normalize so that power degradation of the generator sets can be accurately calculated, which may include taking into account the effects of other variables such as fuel characteristics, environmental conditions, etc., which may also affect output capacity and efficiency.

Wie in Verbindung mit den 24 und 25 beschrieben wird, kann eine Optimierung auf Kraftwerkparkebene auf ortsabhängigen Variablen basieren. Diese Variablen können Bedingungen reflektieren, die einmalig sind und die für manche konkrete Anlagen oder Stromerzeugungsblöcke gelten und die beispielsweise beinhalten können: die aktuellen Brennstoffmengen, die in jeder Anlage gespeichert werden und verfügbar sind; den ortsspezifischen Brennstoffpreis für jede Anlage; den ortsspezifischen Marktpreis für Elektrizität, die an jeder Anlage erzeugt wird; aktuelle Wettervorhersagen und die Abweichungen zwischen Anlagen innerhalb des Kraftwerksparks, die sich an einem anderen Ort befinden; und Stillstands- und Instandhaltungspläne für jede Anlage. Zum Beispiel kann eine geplante Komponentenüberholung für eine Gasturbinenanlage bedeuten, dass ein kurzzeitiger Betrieb bei höheren Temperaturen wirtschaftlich vorteilhafter ist. Wie dargestellt, können die Daten und Analysekomponenten 865 ein Modul beinhalten, das diese Unterschiede berücksichtigt.As in connection with the 24 and 25 a power plant-level optimization can be based on location-dependent variables. These variables can be conditions reflect, which are unique and which for some apply to specific installations or power generation blocks and which may include, for example: the actual quantities of fuel stored and available in each installation; the location-specific fuel price for each installation; the location-specific market price for electricity generated at each installation; current weather forecasts and deviations between plants within the power plant park located elsewhere; and shutdown and maintenance plans for each plant. For example, a planned component overhaul for a gas turbine plant may mean that short-term operation at higher temperatures is more economically advantageous. As shown, the data and analysis components 865 include a module that takes these differences into account.

Die Blocksteuereinrichtung 855 kann, wie gezeigt, ferner Module, die auf Leistungserzeugungsmodelle gerichtet sind, (die Anlagenmodelle, Blockmodelle, Kraftwerksparkmodelle ebenso wie Verschlechterungs- oder Verlustmodelle einschließen können), einen Optimierer und eine Kostenfunktion beinhalten. Die Anlagen-, Stromerzeugungsblock- und/oder Kraftwerksparkmodelle können gemäß den hierin bereits beschriebenen Verfahren geschaffen, abgestimmt und/oder abgeglichen und gehalten werden. Diese Modelle können verwendet werden, um den Betrieb des Kraftwerksparks oder eines ausgewählten Teils davon über dem ausgewählten Betriebszeitraum zu simulieren oder anderweitig zu prognostizieren, so dass das Optimierermodul in der Lage ist, ein bevorzugtes Szenario gemäß einer definierten Kostenfunktion zu bestimmen. Genauer können die Ergebnisse aus den Simulationen verwendet werden, um ein Kostenergebnis für jede einzelne zu berechnen, was eine Summierung über den Stromerzeugungsblöcken und/oder Anlagen des Kraftwerksparks von Ertrag, Betriebskosten, Materialverschlechterung, in Anspruch genommener Nutzungszeit und anderen hierin genannten Kosten beinhalten kann. Man beachte, dass der Ertrag über ein projiziertes Ausgangsleistungsniveau multipliziert mit einem Markteinheitspreis bestimmt werden kann. Die Berechnung der Kosten kann, wie gesagt, Verschlechterungsmodelle oder -algorithmen beinhalten, die ein betriebswirtschaftliches Ergebnis mit der Art und Weise korrelieren, wie die Anlagen innerhalb der Simulationen arbeiten. Leistungsdaten aus den Simulationsergebnissen können verwendet werden, um Betriebskosten, Materialverschlechterung und andere Verluste über einem Kraftwerkspark zu bestimmen, wie bereits beschrieben. Man beachte, dass bestimmte Kostenüberlegungen, beispielsweise fixe Aspekte von Betriebskosten, zwischen den konkurrierenden Betriebsmodi des Kraftwerksparks möglicherweise kaum unterscheidbar sind und daher von solchen Berechnungen ausgeschlossen werden können. Außerdem können die hierin beschriebenen Simulationen so konfiguriert sein, dass sie den gesamten Anlagenpark oder einen Teil davon beinhalten und auf begrenzte Aspekte des Anlagenbetriebs abstellen, die sich, wie hierin angegeben, als besonders relevant für die Prognose von Kostenergebnissen erwiesen haben.The block controller 855 For example, as shown, modules directed to power generation models (which may include plant models, block models, power plant savings models as well as degradation or loss models) may include an optimizer and a cost function. The plant, power generation, and / or power plant storage models may be created, tuned, and / or balanced and maintained in accordance with the methods already described herein. These models may be used to simulate or otherwise predict the operation of the plant fleet or a selected portion thereof over the selected period of operation, such that the optimizer module is able to determine a preferred scenario according to a defined cost function. Specifically, the results from the simulations may be used to calculate a cost outcome for each individual, which may include summation over the power plant generating units and / or plants, yield, operating costs, material degradation, usage time, and other costs referred to herein. Note that the output may be determined by a projected output power level multiplied by a market unit price. Calculation of the cost, as stated, may include degradation models or algorithms that correlate a business outcome to the way the equipment operates within the simulations. Performance data from the simulation results can be used to determine operating costs, material degradation, and other losses over a power plant fleet, as previously described. Note that certain cost considerations, such as fixed aspects of operating costs, may be barely distinguishable between the competing operating modes of the power plant fleet, and thus may be excluded from such calculations. In addition, the simulations described herein may be configured to include all or part of the plant fleet and to focus on limited aspects of plant operation that, as indicated herein, have proven to be particularly relevant to forecasting cost outcomes.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Kostenfunktionsmodul einen Robustheitsindex für den Kraftwerkspark beinhalten, um effizient zwischen alternativen Betriebsmodi unterscheiden zu können. Der Robustheitsindex für den Kraftwerkspark kann einen Durchschnitt der summierten Verlusten darstellen, die innerhalb der Stromerzeugungsblöcke aufgelaufen sind. Der Robustheitsindex kann einen Faktor enthalten, der Kosten anzeigt, die auf eine in Anspruch genommene Nutzungsdauer bezogen sind, die eine Summierung der Nutzungsdauer von Bauteilen über den Anlagen, beispielsweise von Heißgaswegeteilen und Verdichterschaufeln in Gasturbinen sein kann. Zum Beispiel kann eine Generatoranlage, die während des ausgewählten Betriebszeitraums gemäß dem einen der konkurrierende Betriebsmodi des Kraftwerksparks planmäßig abgeschaltet werden soll, gemäß der in Anspruch genommenen Nutzungsdauer pro Abschalt-/Anfahrvorgang einen betriebswirtschaftlichen Verlust bewirken. Wohingegen eine Generatoranlage, die während desselben Betriebszeitraums planmäßig unter Volllast arbeiten soll, einen Verlust entsprechend diesen Betriebsstunden bewirken kann. Man beachte, dass solche Verluste ferner kalibriert werden können, um spezifisch die thermischen und mechanischen Belastungen zu reflektieren, die angesichts des Lastniveaus und der Betriebsparameter, die gemäß der Prognose einem bestimmten Lastniveau genügen, erwartet werden, was beispielsweise von solchen Faktoren wie vorhergesagten Umgebungsbedingungen, Brennstoffkennwerten usw. abhängen kann. Andere betriebswirtschaftliche Verluste können in der Summierung von Kraftwerksparkverlusten enthalten sein, um ein Kostenergebnis für jeden der konkurrierende Betriebsmodi des Kraftwerksparks abzuleiten. Diese können eine Summierung des Brennstoffverbrauchs für die Anlagen des Kraftwerksparks ebenso wie beispielsweise die betriebswirtschaftlichen Auswirkungen von prognostizierten Emissionsniveaus angesichts der Simulationsergebnisse beinhalten. In certain embodiments, the cost function module may include a robustness index for the power plant park to efficiently distinguish between alternative modes of operation. The robustness index for the power plant park may represent an average of the accumulated losses accumulated within the power generation blocks. The robustness index may include a factor indicative of costs related to a consumed life, which may be a summation of the useful life of components over the equipment, such as hot gas path parts and compressor blades in gas turbines. For example, a generator plant that is scheduled to be shut down during the selected period of operation according to one of the competing modes of operation of the power plant park may cause a business loss according to the period of use consumed per shutdown / startup operation. Whereas a generator system that is scheduled to work under full load during the same period of operation, can cause a loss corresponding to these hours of operation. Note that such losses may be further calibrated to specifically reflect the thermal and mechanical loads expected in view of the load level and operating parameters that are predicted to meet a given load level, such as those factors such as predicted environmental conditions, Fuel parameters etc. may depend. Other business losses may be included in the summation of power plant fleet losses to derive a cost outcome for each of the competing operating modes of the power plant fleet. These may include a summation of the fuel consumption for the plants of the power plant park as well as, for example, the economic effects of predicted emission levels in view of the simulation results.

Sobald die Summierung eines Ertrags und/oder von Verlust über einem gesamten Kraftwerkspark für jedes der simulierten Szenarios abgeschlossen ist, kann das vorliegende Verfahren den Schritt des Berechnens eines oder mehrerer bevorzugter oder optimierter Fälle beinhalten. Das vorliegende Verfahren kann dann eine oder mehrere Ausgaben beinhalten, die auf die bevorzugten oder optimierten Fälle bezogen sind. Zum Beispiel können die bevorzugten oder optimierten Fälle elektronisch an einen Betreiber des Kraftwerksparks übermittelt werden, beispielsweise über eine Anwenderschnittstelle 866. In solchen Fällen können Ausgaben des vorliegenden Verfahrens beinhalten: einen Stromerzeugungsblockratgeber für die Funktionsfähigkeit von Blöcken/Anlagen; eine Empfehlung für die Leistungsaufteilung, einen Stillstandsplaner; eine optimale Sollwertsteuerungslösung für die Stromerzeugungsblöcke, eine DCS-Übersteuerung; und/oder einen erwarteten Erzeugungsplan. Die Ausgabe kann auch eine automatische Steuerungsreaktion beinhalten, die eine automatische Übersteuerung einer der Anlagensteuereinrichtungen beinhalten kann. Gemäß einer anderen Alternative kann eine Ausgabe die Erzeugung eines Dispatch-Gebots gemäß einem oder mehreren der bevorzugten oder optimierten Fälle beinhalten. Man beachte, dass die Ausgaben des Verfahrens, wie von der Anwenderschnittstelle 866 angegeben, Einsparungen am Kraftwerkspark auf mehrere Arten ermöglichen kann. Erstens können bevorzugte Leistungsaufteilungskonfigurationen beispielsweise eine Materialverschlechterung des Kraftwerksparks, die sich erheblich auf die Erzeugungskapazität und den Wirkungsgrad über künftigen Betriebszeiträumen auswirken kann, minimieren, reduzieren oder auf vorteilhafte Weise verteilen. Zweitens kann eine Ratgeberfunktion unter Verwendung der beschriebenen Komponenten konfiguriert werden, um Instandhaltungsintervalle, durch die Verluste infolge von Materialverschlechterung gemildert werden können, und zwar solche, die wieder auszugleichen sind, als auch solche, die nicht auszugleichen sind, zu optimieren oder zumindest zu verbessen. Das Überwachen und Prognostizieren der Materialverschlechterungsrate und das effektive Planen/Durchführen von Instandhaltungsabläufen, beispielsweise Wäschen des Verdichters oder Säuberungen des Filters, gewährleisten, dass die Gasturbine möglichst effizient arbeitet. Once the summation of revenue and / or loss over an entire power plant fleet for each of the simulated scenarios is completed, the present method may include the step of calculating one or more preferred or optimized cases. The present method may then include one or more outputs related to the preferred or optimized cases. For example, the preferred or optimized cases are transmitted electronically to an operator of the power plant park, for example via a user interface 866 , In such cases, outputs of the present method may include: a power block advisor for the functionality of blocks / plants; a recommendation for the power distribution, a standstill planner; an optimal setpoint control solution for the power generation blocks, a DCS override; and / or an expected generation plan. The output may also include an automatic control response, which may include automatic override of one of the plant controllers. According to another alternative, an output may include the generation of a dispatch bid according to one or more of the preferred or optimized cases. Note that the outputs of the procedure, as of the user interface 866 savings on the power plant park can be made in several ways. First, for example, preferred power sharing configurations may minimize, reduce, or advantageously distribute material degradation of the power plant fleet that may significantly affect generation capacity and efficiency over future operating periods. Second, an advisory function using the described components may be configured to optimize or at least improve maintenance intervals by which losses due to material degradation can be mitigated, those to be rebalanced, as well as those that are not compensated. Monitoring and predicting the rate of material degradation and effectively scheduling / performing maintenance operations, such as compressor washes or filter cleaning, will ensure that the gas turbine operates as efficiently as possible.

Nun wird 28 betrachtet, wo ein anderer verwandter Aspekt der vorliegenden Erfindung erörtert wird, der das konkretere Beispiel der Steuerung mehrerer Gasturbinen, die in einem Stromerfassungsblock arbeiten, beschreibt. Man beachte, dass die Gasturbinen an einem bestimmten Kraftwerk oder über mehreren entfernten Kraftwerken angeordnet sein können. Wie bereits erörtert worden ist, ist die Steuerung von Gasturbinen zur Optimierung oder Verbesserung der Leistungsaufteilung eine Herausforderung. Heutige Steuersysteme synchronisieren nicht wirkungsvoll über einem Block aus mehreren Turbinen und setzen stattdessen im Wesentlichen jede der Turbinen einzeln ein auf Basis einer nicht besonders hochentwickelten Aufteilung des Ausgangsleistungsniveaus, für das der Stromerzeugungsblock insgesamt zuständig ist. Man beachte, dass dies häufig zu Unausgewogenheiten und ineffizienten Materialverschlechterungsraten führt. Somit besteht ein Bedarf an weiter optimierten Steuerungsstrategien und insbesondere an einer Systemsteuereinrichtung, die effiziente Leistungsaufteilungsstrategien über mehreren Gasturbinen bereitstellt, die eine kostengünstigere Verlust- oder Materialverschlechterungsrate begünstigen, wenn die Einheiten zusammen als Stromerzeugungsblock betrachtet werden. Wenn zum Beispiel ein Gasturbinenblock mehrere Turbinen mit den gleichen Nennleistungen aufweist, kann die vorliegende Erfindung Empfehlungen auf Basis des aktuellen Materialverschlechterungszustands der Turbine dahingehend geben, welche von den Einheiten mit höheren Ausgangsleistungsniveaus arbeiten sollten und welche mit abgesenkten Niveaus arbeiten sollten. Die vorliegende Erfindung kann dies gemäß Aspekten erreichen, die hierin bereits erörtert worden sind, insbesondere solchen, die mit Bezug auf die 24 bis 27 erörtert worden sind. Wie ein Durchschnittsfachmann erkennen wird, beinhalten die Vorteile solcher Funktionen: verlängerte Lebensdauer und verbessertes Leistungsverhalten der Gasturbinen; bessere Lebensdauerprognosen, was konkurrenzfähigere und/oder das Risiko aufteilende Dienstleistungsverträge ermöglicht; größere betriebliche Flexibilität für den Stromerzeugungsblock als Ganzes; und eine robuste Optimierung mit mehr als einem Ziel, die auf effiziente Weise betriebliche Abwägungen berücksichtigt, die beispielsweise eine bereits in Anspruch genommene Nutzungsdauer von Heißgaswegen, aktuelle Materialverschlechterungsgrade und Materialverschlechterungsraten und gegenwärtige Stromerzeugungsleistung, beispielsweise Bedarf, Wirkungsgrad, Brennstoffverbrauch usw. beinhalten können. Now it will 28 Considering another related aspect of the present invention that describes the more concrete example of controlling multiple gas turbines operating in a current sense block. Note that the gas turbines may be located at a particular power plant or across multiple remote power plants. As discussed earlier, control of gas turbines to optimize or improve power sharing is a challenge. Today's control systems do not effectively synchronize over a block of multiple turbines, and instead employ substantially each of the turbines individually based on a less sophisticated distribution of the output power level for which the powerhouse block is overall responsible. Note that this often leads to imbalances and inefficient material degradation rates. Thus, there is a need for further optimized control strategies, and more particularly to a system controller that provides efficient power sharing strategies across multiple gas turbines that promote a more cost effective loss or material degradation rate when the units are collectively considered as a power generation block. For example, if a gas turbine block has multiple turbines with the same ratings, the present invention may provide recommendations based on the current material degradation condition of the turbine, which should work from the higher output power level units and which should operate at lowered levels. The present invention may achieve this in accordance with aspects that have already been discussed herein, particularly those discussed with reference to FIGS 24 to 27 have been discussed. As one of ordinary skill in the art will appreciate, the benefits of such functions include: extended life and improved gas turbine performance; better lifetime predictions, allowing for more competitive and / or risk-sharing service contracts; greater operational flexibility for the power generation block as a whole; and robust optimization with more than one goal that efficiently accounts for operational considerations, which may include, for example, an already consumed hot gas path lifetime, current material degradation and degradation rates, and current power generation performance such as demand, efficiency, fuel consumption, and so on.

Eine Möglichkeit, wie dies erreicht werden kann, ist gemäß einem System 900, das nun unter Bezugnahme auf 28 beschrieben wird. Wie angegeben, können mehrere Gasturbinen 901 als Teil eines Stromerzeugungsblocks oder „Blocks 902“ betrieben werden. Wie als Teil des obigen Systems erörtert worden ist, können Betriebsparameter 903 für jede der Anlagen 901 erfasst und elektronisch an eine Blocksteuereinrichtung 904 übermittelt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Betriebsparameter eine Rotordrehzahl, eine Verdichterpumpgrenze und einen Schaufelspitzenabstand beinhalten. Man beachte, dass die Verdichterpumpgrenze in Bezug auf eine gemessene Rotordrehzahl berechnet werden kann und dass der Schaufelspitzenabstand gemäß irgendeinem herkömmlichen Verfahren gemessen werden kann, beispielsweise mit Mikrowellensensoren. Als weitere Eingabe kann die Blocksteuereinrichtung Aufzeichnungen 905 von einer Datenbankkomponente empfangen, beispielsweise einer der bereits erörterten, die aktuelle und frühere Betriebsparametermessungen aufzeichnen kann, einschließlich der Rotordrehzahl, der Pumpgrenze, des Schaufelspitzenabstands, von Steuerungseinstellungen, Umgebungsbedingungsdaten usw., um Prozesseingänge und -ausgänge adaptiv zu korrelieren.One way in which this can be achieved is according to a system 900 which is now referring to 28 is described. As stated, several gas turbines 901 as part of a power generation block or "block 902 " operate. As discussed as part of the above system, operating parameters 903 for each of the plants 901 detected and electronically to a block control device 904 be transmitted. In a preferred embodiment, the operating parameters may include a rotor speed, a compressor pumping limit, and a blade tip pitch. Note that the compressor pumping limit may be calculated in relation to a measured rotor speed and that the blade tip pitch may be measured according to any conventional method, for example, with microwave sensors. As further input, the block controller may record 905 received from a database component, such as one of those already discussed, that can record current and past operational parameter measurements, including rotor speed, surge line, blade tip distance, control settings, Environmental condition data, etc., to adaptively correlate process inputs and outputs.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen kann die Blocksteuereinrichtung 904 so konfiguriert sein, dass sie als modellfreie adaptive Steuerung arbeitet. Die modellfreie adaptive Steuerung kann eine auf einem neuronalen Netz basierende Einrichtung beinhalten, die Eingaben (beispielsweise über die Aufzeichnungen 905) von jeder der Gasturbinen entsprechend einem Bedarf, einem Wärmeaufwand usw. aufweist. Man beachte, dass eine modellfreie adaptive Steuerung ein besonders effektives Steuerverfahren für unbekannte, zeitdiskrete nichtlineare Systeme mit zeitabhängig variierenden Parametern und zeitabhängig variierenden Strukturen ist. Das Design und die Analyse einer modellfreien adaptiven Steuerung legt einen Schwerpunkt auf Prozesseingänge und -ausgänge, um prognostizierte Korrelationen oder Algorithmen zu „erlernen“, die die Beziehungen zwischen ihnen erklären. Korrelationen zwischen gemessenen Eingaben und Ausgaben des Systems werden gesteuert. Dadurch, dass sie auf diese Weise funktioniert, kann die Blocksteuereinrichtung 904 Steuerungsbefehle oder -empfehlungen ableiten, und diese können zur Implementierung als Ausgabe 906 an ein Master-Steuersystem 907 übermittelt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Ausgabe 906 von der Blocksteuereinrichtung 904 eine(n) bevorzugte(n) oder optimierte(n) Leistungsaufteilungsbefehl oder -empfehlung. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Ausgabe 906 Befehle oder Empfehlungen in Bezug auf einen modulierten Kühlmittelstrom für Heißgaswegkomponenten der Gasturbinen 901 und/oder modulierte IGV-Einstellungen für die Verdichtereinheiten der Gasturbine 901 beinhalten. According to preferred embodiments, the block control device 904 be configured to operate as a model-free adaptive controller. The model-free adaptive controller may include a neural network-based device that inputs (eg, via the records 905 ) of each of the gas turbines according to a need, a heat input, etc. Note that model-free adaptive control is a particularly effective control method for unknown, time-discrete non-linear systems with time varying parameters and time varying structures. The design and analysis of model-free adaptive control places a focus on process inputs and outputs to "learn" predicted correlations or algorithms that explain the relationships between them. Correlations between measured inputs and outputs of the system are controlled. By functioning in this manner, the block controller may 904 Derive control commands or recommendations, and these can be implemented as output 906 to a master control system 907 be transmitted. According to a preferred embodiment, the output includes 906 from the block controller 904 a preferred or optimized power split command or recommendation. According to other embodiments, the output 906 Commands or recommendations related to a modulated coolant flow for gas turbine hot gas path components 901 and / or modulated IGV settings for the compressor units of the gas turbine 901 include.

Das Master-Steuersystem 907 kann kommunikationsfähig mit den Gasturbinen 901 des Stromerzeugungsblocks 902 verbunden sein, um Steuerungslösungen angesichts der Ausgabe 906 u implementieren. Wie dargestellt, kann das Master-Steuersystem 907 diese Informationen auch an die Blocksteuereinrichtung 904 übermitteln Das auf diese Weise konfigurierte Steuersystem von Figur 28 kann so arbeiten, dass es die mehreren Gasturbinen des Stromerzeugungsblocks 902 in einer verbesserten und optimierten Weise gemäß einer definierten Kostenfunktion steuert, um ein kombiniertes Last- oder Ausgabeniveau zu erzeugen – beispielsweise ein vertragsgemäßes Ausgabeniveau, das durch einen Dispatch-Ausschreibungsprozess bestimmt werden kann und für das die Gasturbinen gemeinsam verantwortlich sind. Diese Steuerungslösung kann das Empfehlen eines Prozentanteils am kombinierten Ausgangsleistungsniveau, das jede der Gasturbinen beitragen sollte, beinhalten. Außerdem kann das Master-Steuersystem 907 ein auf Physik basierendes Modell zum Steuern der Gasturbinen gemäß dem optimierten Betriebsmodus beinhalten, wie bereits erörtert worden ist.The master control system 907 can communicate with the gas turbines 901 of the power generation block 902 be connected to control solutions in the face of the issue 906 u implement. As shown, the master control system 907 this information also to the block controller 904 transmit The control system of FIG 28 can work that way it's the multiple gas turbines of the power generation block 902 in an improved and optimized manner according to a defined cost function controls to produce a combined load or output level - for example, a contracted expenditure level, which can be determined by a dispatch tendering process and for which the gas turbines are jointly responsible. This control solution may include recommending a percentage of the combined output power level that each of the gas turbines should contribute. In addition, the master control system 907 a physics-based model for controlling the gas turbines according to the optimized mode of operation, as already discussed.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können beispielsweise Abstands- und Pumpgrenzendaten für jede der Gasturbinen nachverfolgt werden. Falls bestimmt wird, dass Abstands- oder Pumpgrenzendaten für eine der Gasturbinen einen vordefinierten Schwellenwert überschreiten, kann die entsprechende Turbine bei reduzierter Last betrieben werden. Falls ein Betrieb dieser Gasturbine auf einem reduzierten Niveau nicht möglich ist, können andere Empfehlungen gegeben werden, beispielsweise eine Modulierung von IGV-Einstellungen oder eines Kühlmittelstroms zu Heißgaswegkomponenten. Wenn dagegen eine der Gasturbinen ausgewählt wird, um auf einem reduzierten Niveau betrieben zu werden, kann die optimierte Stromerzeugungskonfiguration Empfehlungen dahingehend beinhalten, dass eine oder mehrere der anderen Gasturbinen mit einer höheren/Volllast arbeiten sollen, um ein etwaiges Defizit auszugleichen. Das Verfahren kann die Turbinen mit der höheren/Volllast auf Basis von Pumpgrenzen- und Abstandsdaten auswählen, mit der gewünschten Wirkung des Ausgleichs aktueller Materialverschlechterungsgrade und Verschlechterungsraten zwischen den Gasturbinen des Stromerzeugungsblocks, um die Betriebsdauer insgesamt zu verlängern, während ein höheres Ausgangsleistungsniveau und einer höherer Wirkungsgrad des Blocks höher gehalten werden. Wie gesagt können Leistungsverschlechterungsraten und die Inanspruchnahme einer Nutzungsdauer von Bauteilen nichtlinear auflaufen und von Parametern abhängen, die über geographisch verteilten Einheiten veränderlich sind, und daher können Einsparungen erreicht werden durch die Verwendung der hierin beschriebenen Perspektive auf Kraftwerksblockebene, um eine Last auf eine Weise zu verteilen, die ein Kostenergebnis für den Block optimiert. Somit kann eine Leistungserzeugung verteilt werden, um Kosten über dem Block 902 zu optimieren, wobei Echtzeitdaten (insbesondere Pumpgrenzen- und Abstandsdaten) berücksichtigt werden, von denen bestimmt worden ist, dass sie sehr entscheidend und effizient sind bei der Evaluierung von Leistungsverschlechterungsgraden, Verschlechterungsraten, verbliebener Lebensdauer von Bauteilen und wahrer Leistungskapazität für die Gasturbinen des Blocks.For example, in one embodiment, distance and surge limit data may be tracked for each of the gas turbines. If it is determined that distance or surge limit data for one of the gas turbines exceeds a predefined threshold, the corresponding turbine may operate at a reduced load. If operation of this gas turbine at a reduced level is not possible, other recommendations may be made, such as modulation of IGV settings or coolant flow to hot gas path components. In contrast, if one of the gas turbines is selected to operate at a reduced level, the optimized power generation configuration may include recommendations that one or more of the other gas turbines should operate at a higher / full load to compensate for any deficit. The method may select the higher / full load turbines based on surge margin and clearance data with the desired effect of offsetting current material degradation levels and deterioration rates between the gas turbines of the power generation block to increase overall operating time, while providing a higher output power level and higher efficiency of the block are kept higher. As stated, performance degradation rates and occupancy utilization of components may arise nonlinearly and depend on parameters that vary over geographically dispersed units, and therefore savings may be achieved through the use of the power plant box level perspective described herein to distribute a load in a manner that optimizes a cost score for the block. Thus, power generation can be distributed to costs over the block 902 taking into account real-time data (in particular surge margin and distance data) that has been determined to be very critical and efficient in evaluating performance degradation levels, degradation rates, remaining component life, and true performance capacity for the block's gas turbines.

Nun wird auf 29 Bezug genommen, wo ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, das Systeme und Verfahren beinhaltet, die ein effizienteres und optimiertes Abschalten von Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken ermöglichen. Man beachte, dass während einer Abschaltung eines Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks eine Steuereinrichtung typischerweise einen Brennstoffstrom zur Gasturbine allmählich reduziert, um eine Rotordrehzahl in Richtung auf eine minimale Drehzahl zu reduzieren. Diese minimale Drehzahl kann als die „Drehvorrichtungsdrehzahl“ bezeichnet werden, da sie die Drehzahl darstellt, mit der der Rotor von einer Drehvorrichtung mitgenommen und dadurch gedreht wird, um eine wärmebedingte Biegung des Rotors während des Abschaltungszeitraums zu verhindern. Abhängig von der Beschaffenheit der Gasturbine kann der Brennstoffstrom bei etwa zwanzig Prozent einer typischen Volllast angehalten werden, wobei die Drehvorrichtung bei etwa einem Prozent der vollen Drehzahl in Eingriff gebracht wird. Durch die Reduzierung des Brennstoffstroms auf diese allmähliche Weise wird jedoch keine direkte Beziehung mit der Reduzierung der Drehzahl bereitgestellt. Vielmehr sind große und nicht zu steuernde Variationen der Drehzahl des Rotors über dem Abschaltungszeitraum typisch. Die Variationen der Rotordrehzahl können dann erhebliche Unterschiede im Brennstoff-Luft-Verhältnis bewirken, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die Luftansaugung eine Funktion der Rotordrehzahl ist, während dies beim Brennstoffstrom nicht der Fall ist. Solche Variationen können dann zu erheblichen und abrupten Änderungen unter anderem der Brenntemperaturen, der Übergangstemperaturgradienten, der Emissionen, des Brennstoffstroms führen. Die Variationen im Abschaltverhalten können sich auf Turbinenabstände und somit auf das Leistungsverhalten der Turbine als Ganzes und auf die Lebenszeit der Komponenten auswirken.Now it will open 29 Referring now to another embodiment of the present invention, which includes systems and methods that enable more efficient and optimized shutdown of gas and steam combined cycle power plants. Note that during shutdown of a gas and steam combined cycle power plant, a controller typically reduces fuel flow to the gas turbine gradually to a rotor speed toward a minimum Reduce speed. This minimum speed may be referred to as the "rotating device speed" because it represents the speed at which the rotor is carried along by a rotating device and thereby rotated to prevent heat-induced bending of the rotor during the shut-down period. Depending on the nature of the gas turbine, the fuel flow may be stopped at about twenty percent of a typical full load with the rotary device engaged at about one percent of full speed. However, by reducing the fuel flow in this gradual manner, there is no direct relationship with the reduction in speed. Rather, large and uncontrollable variations in the speed of the rotor over the shutdown period are typical. The variations in rotor speed can then cause significant differences in the fuel-air ratio, due to the fact that the air intake is a function of the rotor speed, while this is not the case with the fuel flow. Such variations may then result in significant and abrupt changes in, among other things, burning temperatures, transition temperature gradients, emissions, fuel flow. The variations in turn-off behavior can affect turbine spacings and thus the performance of the turbine as a whole and the lifetime of the components.

Es besteht daher ein Bedarf an einer Steuereinrichtung für ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk, die eine Werksabschaltung durch Lösen eines oder mehrere dieser Probleme verbessert. Vorzugsweise würde eine solche Steuereinrichtung die Verlangsamungsrate des Turbinenrotors und der zugehören Komponenten über der Zeit steuern, um ungleichmäßige Abschaltungsveränderungen zu minimieren und dadurch die negative Auswirkung auf die Turbinensysteme und -komponenten zu minimieren. Gemäß bestimmten Ausführungsformen dient eine effektivere Steuereinrichtung dazu, Rotorbelastungen und die Flankensteilheit von Rotordrehzahl und drehmoment zu optimieren. Die Abschaltungssteuereinrichtung kann auch die Veränderlichkeit in Teilsystemen korrigieren, so dass beispielsweise ein Kühlmittelstrom und eine Radraumtemperatur auf bevorzugten Niveaus bleiben. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen kann das vorliegende Verfahren die Verlangsamungsrate des Rotors und zugehöriger Komponenten über der Zeit steuern, um Abschaltungsvariationen auf eine Weise zu minimieren, die die Kosten, die Werksverluste und andere negative Auswirkungen reduziert. Gemäß den bereits beschriebenen Systemen und Verfahren kann die Steuerungsmethodik so funktionieren, dass Faktoren, die sich auf die Abschaltkosten auswirken, gemäß von Betreiber definieren Kriterien oder Kostenfunktionen optimiert werden. Eine Möglichkeit, wie dies erreicht werden kann, ist gemäß einem Prozess 920, der nun unter Bezugnahme auf 29 beschrieben wird. Der Fachmann wird erkennen, dass Aspekte des Prozesses 920 auf einen Gegenstand abstellen, der hierin bereits erörtert worden ist – insbesondere mit Bezug auf die Erörterung gemäß der 3 und 4 – die um der Kürze willen, zusammengefasst, aber nicht vollständig wiederholt wird. Therefore, there is a need for a gas and steam combined cycle power plant control device that improves factory shutdown by solving one or more of these problems. Preferably, such a controller would control the rate of deceleration of the turbine rotor and associated components over time to minimize non-uniform shutdown changes and thereby minimize the negative impact on the turbine systems and components. In certain embodiments, a more effective controller is to optimize rotor loads and rotor speed and torque slew rates. The shutdown controller may also correct for variability in subsystems such that, for example, a coolant flow and a wheelspace temperature remain at preferred levels. In accordance with preferred embodiments, the present method may control the rate of deceleration of the rotor and associated components over time to minimize shutdown variations in a manner that reduces cost, factory losses and other adverse effects. In accordance with the systems and methods already described, the control methodology may operate to optimize factors that affect shutdown costs according to operator defined criteria or cost functions. One way this can be achieved is according to a process 920 who now referring to 29 is described. The skilled person will recognize that aspects of the process 920 focus on an item that has already been discussed herein - in particular, with reference to the discussion according to the 3 and 4 - which, for the sake of brevity, is summarized but not completely repeated.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Abschaltungsabläufe und/oder die Abschaltungssteuereinrichtung für ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk gemäß der vorliegenden Erfindung als herkömmliche Schleifenbildungssteuerung bzw. -regelung konfiguriert. Die Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung kann Aspekte einer modellfreien adaptiven Steuerung ebenso wie einer modellbasierten Steuerung beinhalten, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist. Die Steuereinrichtung für das Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk kann eine Zielabschaltzeit-Steuereinrichtung und eine Steuereinrichtung für eine aktuelle Abschaltzeit beinhalten, und kann die Kosten der meisten, wenn nicht aller Aspekte der Werksabschaltung steuern. Die Steuereinrichtung kann Eingaben wie eine Abgasverteilung, eine Radraumtemperatur, einen Abstand, eine Pumpgrenze, Belastungen der Gas- und Dampfturbinenrotoren, Bedarf, Brennstoffstrom, aktuelle Leistungsproduktion, Netzfrequenz, sekundäres Feuern, Trommelebenen und so weiter beinhalten. Auf Basis dieser Eingaben kann die Abschaltungssteuereinrichtung einen Zeitbereich für die Abschaltung (z.B. eine Abschaltungsrate), eine Flankensteilheit einer Rotorverlangsamung, einen korrigierten Kühlmittelstrom und ein korrigiertes Einlassleitschaufelprofil und/oder ein Generatorrückdrehmoment, das während der Abschaltung gewünscht wird, berechnen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann jede dieser Ausgaben verwendet werden, um potentiell schädliche Abschaltungsvariationen, die von einem der Kraftwerkssensoren erfasst werden, auszugleichen. Die Abschaltungssteuereinrichtung des Kombikraftwerks kann ein Profil einer Trajektorie von UpM/Flankensteilheit gegen Zeit und ein Profil einer Verlangsamungsrate gegen eine aktuelle Stromproduktion, das für Abschaltoperationen besser geeignet ist, bereitstellen, und beide können Kombikraftwerkssysteme wie HRSG, Dampfturbinen, Siedekessel und dergleichen berücksichtigen. Die Abschaltungssteuereinrichtung kann die hierin beschriebenen Komponenten steuern, bis eine Drehvorrichtungsdrehzahl erreicht ist, wodurch optimierte Dampfturbinen- und HRSG-Betriebsbefähigungsbedingungen bereitgestellt werden und gleichzeitig die Belastung von Komponenten verringert wird.According to an embodiment, the shutdown procedures and / or the shutdown controller for a gas and steam combined cycle power plant according to the present invention are configured as conventional looping control. The controller of the present invention may include aspects of model-free adaptive control as well as model-based control as set forth in the appended claims. The gas and steam combined cycle power plant controller may include a target cutoff time control means and a current cutoff time control means, and may control the cost of most, if not all, aspects of the factory shutdown. The controller may include inputs such as exhaust distribution, wheel room temperature, clearance, surge limit, gas turbine rotor loads, demand, fuel flow, current power production, grid frequency, secondary firing, drum levels, and so forth. Based on these inputs, the shutdown controller may calculate a shutdown time range (eg, a shutdown rate), a rotor retardation slew rate, a corrected coolant flow, and a corrected inlet guide vane profile and / or a generator retarding torque desired during shutdown, as described in more detail below , According to certain embodiments, each of these outputs may be used to compensate for potentially harmful shutdown variations detected by one of the power plant sensors. The shutdown controller of the combined cycle power plant may provide a profile of a trajectory of RPM versus time and a profile of a slowdown rate against current power production that is more appropriate for shutdown operations, and both may account for combined cycle power plant systems such as HRSG, steam turbines, boiler, and the like. The shutdown controller may control the components described herein until a rotator speed is reached, thereby providing optimized steam turbine and HRSG operating capability conditions while reducing component loading.

29 ist ein Ablaufschema, das eine Ausführungsform eines Prozesses 920 zeigt, der zum Abschalten eines Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks geeignet ist, beispielsweise des Kraftwerks 12, das mit Bezug auf 3 beschrieben worden ist. Der Prozess 920 kann als Computercode implementiert werden, der von der Abschaltungssteuereinrichtung des Kombikraftwerks ausführbar ist, und kann initiiert werden, nachdem ein Abschaltbefehl empfangen worden ist (Schritt 921). Der Abschaltbefehl kann beispielsweise auf Basis eines Instandhaltungsereignisses, eines Brennstoffänderungsereignisses und so weiter empfangen werden. Der Prozess 920 kann dann einen aktuellen Zustand von Werkskomponenten abrufen (Schritt 922), der über irgendeinen der Sensoren, irgendeines der Systeme und/oder Verfahren, die hierin bereits beschreiben worden sind, abgefühlt, erfasst, gespeichert und abgerufen werden kann. Der aktuelle Zustand von Werkskomponenten kann beispielsweise eine Turbinenrotordrehzahl, eine Temperatur von Komponenten, eine Abgastemperatur, Drücke, Strömungsraten, Abstände (z.B. Abstände zwischen rotierenden und stationären Komponenten) Vibrationsmessungen und dergleichen beinhalten. Der Zustand des Werks kann außerdem eine aktuelle Stromproduktion und Kostenkalkulationsdaten beinhalten wie beispielsweise die Kosten für eine nicht durchgeführte Stromerzeugen, die Kosten für Strom zu Tagespreisen, Green Credits (z.B. Emissionsrechte) und dergleichen. 29 is a flowchart that is one embodiment of a process 920 shows that to shut down a gas and steam combined cycle power plant is suitable, for example, the power plant 12 , with respect to 3 has been described. The process 920 may be implemented as computer code executable by the shutdown controller of the combined cycle power plant, and may be initiated after a shutdown command has been received (step 921 ). The shutdown command may be received, for example, based on a maintenance event, a fuel change event, and so on. The process 920 can then retrieve a current state of factory components (step 922 ) which may be sensed, captured, stored and retrieved via any of the sensors, any of the systems and / or methods already described herein. The current state of factory components may include, for example, turbine rotor speed, component temperature, exhaust gas temperature, pressures, flow rates, distances (eg, distances between rotating and stationary components), vibration measurements, and the like. The plant's condition may also include current power production and costing data, such as the cost of unused power, the cost of electricity at current prices, green credits (eg, emission rights), and the like.

Als nächsten Schritt können Kostenkalkulations- oder Verlustdaten abgerufen werden (Schritt 923), beispielsweise durch Befragen verschiedener Systeme, einschließlich von Abrechnungssystemen, Termingeschäftssystemen, Energiemarktsystemen oder einer Kombination davon. Verlaufsdaten können ebenfalls abgerufen werden (Schritt 924). Die Verlaufsdaten können Protokolldaten für das Leistungsverhalten von Systemen, Instandhaltungsdaten, Verlaufsdaten auf Kraftwerksparkebene (z.B. Protokolle von anderen Komponenten in Werken, die an verschiedenen geografischen Orten angeordnet sind), Inspektionsberichte und/oder frühere Kostendaten beinhalten.As a next step, costing or loss data can be retrieved (step 923 ), for example by consulting various systems, including billing systems, futures trading systems, energy market systems or a combination thereof. History data can also be retrieved (step 924 ). The historical data may include system performance records, maintenance data, power plant savings level historical data (eg, logs from other components in plants located at different geographical locations), inspection reports, and / or past cost data.

Der Prozess kann dann Algorithmen bezüglich einer Werksabschaltungsverschlechterung oder von Werksabschaltungsverlausten in Bezug auf einen Abschaltbetrieb ableiten. Solche Ableitungen können unter Verwendung mehrerer Eingabetypen bestimmt werden, unter anderem beispielsweise früherer Betriebsdaten in Bezug auf Gasturbinensysteme, Dampfturbinensysteme, HRSG-Einheiten, ebenso wie für irgendwelche anderen Teilkomponenten, die vorhanden sein können. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können verschiedene Modelle oder Algorithmen entwickelt werden, durch die Abschaltungsverluste von Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken abgeleitet werden. Wie in der Erörterung in Bezug auf 4 ausführlicher erörtert worden ist, können solche Algorithmen die Funktion haben, eine Summierung von Kraftwerksabschaltungsverlusten auf Basis von Werten für ausgewählte Betriebsparameter oder Leistungsindikatoren, beispielsweise Temperaturen, Drücken, Strömungsraten, Abständen, Belastungen, Vibration, Abschaltzeit und dergleichen, bereitzustellen. Man beachte, dass konsistent mit den anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen alternative, vorgeschlagene oder konkurrierende Abschaltungsmodi für das Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk in einem Modell für ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk simuliert werden können. Das heißt, ein Modell für ein Gasund-Dampf-Kombikraftwerk kann entwickelt, abgestimmt und hinterlegt und dann verwendet werden, um alternative oder konkurrierende Abschaltungsmodi zu simulieren, um Prognosewerte für bestimmte vordefinierte Leistungsindikatoren abzuleiten. Die Prognosewerte für die Leistungsparameter können dann verwendet werden, um Abschaltungskosten gemäß den abgeleiteten Verlustalgorithmen zu berechnen.The process may then derive algorithms relating to factory shutdown degradation or factory shutdown faults related to a shutdown operation. Such derivatives may be determined using multiple types of input, including, but not limited to, previous operating data related to gas turbine systems, steam turbine systems, HRSG units, as well as any other subcomponents that may be present. According to certain embodiments, various models or algorithms may be developed by which shutdown losses of gas and steam combined cycle power plants are derived. As discussed in the discussion 4 Such algorithms may have the function of providing summation of power plant shutdown losses based on values for selected operating parameters or performance indicators, such as temperatures, pressures, flow rates, distances, loads, vibration, shutdown time, and the like. Note that consistent with the other embodiments described herein, alternative, proposed, or competitive shutdown modes for the gas and steam combined cycle power plant may be simulated in a gas and steam combined cycle power plant model. That is, a gas and steam combined cycle power plant model can be developed, tuned and stored and then used to simulate alternative or competitive shutdown modes to derive forecast values for certain predefined performance counters. The performance parameter predictions can then be used to calculate shutdown costs according to the derived loss algorithms.

Zum Beispiel können Algorithmen entwickelt werden, die Abschaltungsverluste und ein prognostiziertes Wärmebelastungsprofil korrelieren, das aus dem Prognosewert für bestimmte Leistungsparameter angesichts der Betriebsparameter bestimmt werden kann, die auf einen der konkurrierenden Abschaltbetriebsmodi bezogen sind. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können solche Verluste eine gesamte betriebswirtschaftliche Konsequenz des konkurrierenden Abschaltbetriebsmodus reflektieren und können beispielsweise eine Materialverschlechterung von Heißgaswegkomponenten und/oder einen in Anspruch genommenen Prozentanteil einer Nutzungsdauer angesichts des Abschaltungsmodus ebenso wie eine etwaige Leistungsverschlechterung des Werks berücksichtigen und können ab der Initiierung einer Abschaltung bis zu dann, wenn die Abschaltung erreicht worden ist, berechnet werden, was beispielsweise dann sein kann, wenn die Drehvorrichtungsdrehzahl erreicht wird. Ebenso können Verlustalgorithmen entwickelt werden, um Verluste zu bestimmen, die auf folgendes bezogen sind: mechanische Belastungen des Verdichters und der Turbine; Abstände zwischen stationären und rotierenden Bauteilen; Abschaltungsemissionen; Abschaltungsbrennstoffverbrauch; thermische Belastung des Dampfturbinenrotors/-stators; Kesseltrommeldruckgradienten usw. For example, algorithms may be developed that correlate shutdown losses and a predicted heat load profile that may be determined from the predicted value for particular performance parameters in view of the operating parameters related to one of the competing shutdown modes of operation. According to certain embodiments, such losses may reflect an overall business consequence of the competitive shutdown mode of operation, and may, for example, account for material degradation of hot gas path components and / or consumed percentage of useful life in view of the shutdown mode, as well as any performance degradation of the factory, and may be from initiation of shutdown until to be calculated, for example, when the turn-off speed is reached. Likewise, loss algorithms can be developed to determine losses related to: mechanical loads on the compressor and turbine; Distances between stationary and rotating components; Shutdown emissions; Shutdown fuel consumption; thermal load of the steam turbine rotor / stator; Boiler drum pressure gradient, etc.

Der Prozess 920 kann dann einen verbesserten oder optimierten Abschaltbetriebsmodus ableiten (Schritt 926), der ein Profil von UpM/Flankensteilheit gegen Zeit und/oder ein Profil von Verlangsamungsrate gegen aktuelle Stromproduktion beinhalten kann, das sich besonders gut für das Abschalten des Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks eignet Zum Beispiel kann der optimierte Abschaltbetriebsmodus als der eine bestimmt werden, der dem Betrieb der Dampfturbine, der HRSG-Einheit, des Kessels und/oder anderer Komponenten des Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks am besten gerecht wird und ihn am besten berücksichtigt. Gemäß einer Ausführungsform ruft die Steuereinrichtung die oben genannten Eingaben ab und leitet daraus erwartete Bedingungen bei verschiedenen UpM/Flankensteilheit-Zeit-Parametern ab, um eine UpM/Flankensteilheitskurve abzuleiten, die entlang einer Zeitachse aufgetragen wird, und die Belastungen minimiert und/oder Abschaltungskosten optimiert. Ebenso können Profile von Verlangsamungsrate gegen aktuelle Stromproduktion einen Brennstoffstrom beinhalten, der (im Vergleich zu anderen vorgeschlagenen Abschaltbetriebsmodi) eine aktuelle Stromproduktion auf Basis einer Verlangsamung der Welle auf vorteilhaftere Weise verbessert. Gemäß einer anderen Ausführungsform können Kostenfunktionen definiert werden, durch die andere, stärker bevorzugte oder optimierte Abschaltbetriebsmodi abgeleitet und ausgewählt werden. Man beachte, dass Szenarios abgeleitet werden können, die beispielsweise Belastungen und/oder Verluste für die Gasturbine minimieren, Spannungen und/oder Verluste für die Dampfturbine minimieren, Spannungen und/oder Verluste für den HRSG minimieren, oder eine Kombination davon. Abhängig davon, wie die Kostenfunktion definiert ist, können weiter optimierte Abschaltbetriebsmodi auf Basis von Kriterien wie beispielsweise den Kosten für eine Stromproduktion während des Abschaltungszeitraums, Werksemissionen, Brennstoffverbrauch und/oder Kombinationen, davon ohne Beschränkung bestimmt werden. The process 920 may then derive an improved or optimized shutdown mode of operation (step 926 ), which may include a profile of RPM versus time and / or a profile of deceleration rate versus current power production that is particularly well suited for shutting down the gas and steam combined cycle power plant. For example, the optimized shutdown mode of operation may be determined as the one the operation of the steam turbine, the HRSG unit, the boiler and / or other components of the gas and steam combined cycle power plant is best suited and takes it into account. In one embodiment, the controller retrieves the above inputs and derives therefrom expected conditions at various RPM / time slope-time parameters to derive an RPM slope curve plotted along a time axis and minimizes the loads and / or optimizes shutdown costs , Also, profiles of deceleration rate versus current power production may include a fuel flow that more advantageously enhances current power production based on deceleration of the shaft (as compared to other proposed shutdown modes of operation). According to another embodiment, cost functions may be defined by which to derive and select other, more preferred or optimized shutdown modes of operation. Note that scenarios may be derived that minimize, for example, gas turbine load and / or loss, minimize stress and / or loss for the steam turbine, minimize stress and / or loss for the HRSG, or a combination thereof. Depending on how the cost function is defined, further optimized shutdown modes may be determined based on criteria such as the cost of power production during the shutdown period, factory emissions, fuel consumption, and / or combinations thereof, without limitation.

Die Steuereinrichtung des Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks kann ferner ein Steuersystem zum Abschalten des Kraftwerks gemäß dem optimierten Abschaltungsmodus beinhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann dieses Steuersystem einen auf Physik basierenden Modellierer oder eine modellbasierte Steuereinrichtung beinhalten, die dann eine Steuerungslösung angesichts des optimierten Abschaltungsmodus ableitet. Die modellbasierte Steuereinrichtung kann Eingaben und Einstellungen für Steuerungsstellantriebe und Steuervorrichtungen ableiten, so dass das Gasund-Dampf-Kombikraftwerk während des Abschaltungszeitraums gemäß dem bevorzugten oder optimierten Abschaltbetriebsmodus betrieben wird. Zum Beispiel kann die Abschaltungssteuereinrichtung Brennstoffventile betätigen, um sie an eine gewünschte Brennstoffströmungsrate anzupassen, während sie gleichzeitig Einlassleitschaufeln für den Gasturbinenauslass steuert, um den Abgasstrom in den HRSG zu steuern, während sie außerdem Dampfventile der Dampfturbine steuert, um das Abschalten der Dampfturbine zu steuern. Durch Kombination verschiedener Komponenten ungefähr gleichzeitig miteinander kann das Abschalten des Werks verbessert werden und kann mit gewünschten Szenarios übereinstimmen.The controller of the gas and steam combined cycle power plant may further include a control system for shutting down the power plant according to the optimized shutdown mode. According to a preferred embodiment, this control system may include a physics-based modeler or a model-based controller, which then derives a control solution in the light of the optimized shutdown mode. The model-based controller may derive inputs and settings for control actuators and controllers so that the gas and steam combined cycle power plant operates during the shutdown period according to the preferred or optimized shutdown mode of operation. For example, the shutdown controller may actuate fuel valves to match a desired fuel flow rate while simultaneously controlling gas turbine exhaust inlet guide vanes to control the exhaust gas flow into the HRSG, while also controlling steam valves of the steam turbine to control shutdown of the steam turbine. By combining different components at approximately the same time, the shutdown of the plant can be improved and can match desired scenarios.

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die praxistauglichste und am stärksten bevorzugte Ausführungsform betrachtet wird, sei klargestellt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass sie vielmehr verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken soll, die im Gedanken und Bereich der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.Although the invention has been described in conjunction with what is presently considered to be the most practical and most preferred embodiment, it should be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but rather is intended to cover various modifications and equivalent arrangements are included within the spirit and scope of the appended claims.

Ein Steuerverfahren zur Optimierung eines Lastabsenkungsbetriebs für ein Kraftwerk mit mehreren Generatoreinheiten. Die mehreren Generatoreinheiten können jeweils entweder eine Ein-Bedingung oder eine Aus-Bedingung während eines ausgewählten Betriebszeitraums beinhalten. Das Verfahren kann beinhalten: Definieren von konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die konkurrierenden Betriebsmodi verschiedene mögliche Kombinationen in Bezug darauf, welche von den Generatoreinheiten während des ausgewählten Betriebszeitraums den Ein-Zustand aufweisen und welche den Aus-Zustand aufweisen, beinhalten; Definieren von multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die multiplen Fälle das Variieren eines Wertes eines Betriebsparameters beinhalten; Empfangen von Leistungszielen, die eine Kostenfunktion beinhalten; Empfangen einer Umgebungsbedingungsvorhersage; Simulieren des Lastabsenkungsbetriebs des Kraftwerks mit einem Kraftwerksmodell angesichts des Wertes des Betriebsparameters und der Umgebungsbedingungsvorhersage; Auswerten eines Simulationsergebnisses gemäß der Kostenfunktion, um daraus einen bevorzugten Fall auszuwählen.A control method for optimizing a load reduction operation for a power plant having multiple generator units. The plurality of generator units may each include either an on condition or an off condition during a selected operation period. The method may include: defining competing modes of operation, the competing modes of operation including various possible combinations with respect to which of the generator units have the on-state during the selected operating period and which have the off-state; Defining multiple cases for each of the competing modes of operation, the multiple cases including varying a value of an operating parameter; Receiving performance goals that include a cost function; Receiving an environmental condition prediction; Simulating the load reduction operation of the power plant with a power plant model in view of the value of the operating parameter and the environmental condition prediction; Evaluate a simulation result according to the cost function to select a preferred case.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Steuerverfahren zum Optimieren eines Lastabsenkungsbetriebs für ein Kraftwerk mit mehreren Generatoreinheiten für einen ausgewählten Betriebszeitraum, wobei die mehreren Generatoreinheiten während des ausgewählten Betriebszeitraums jeweils entweder eine Ein-Bedingung oder eine Aus-Bedingung aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Definieren von konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die konkurrierenden Betriebsmodi verschiedene mögliche Kombinationen in Bezug darauf, welche von den mehreren Generatoreinheiten während des ausgewählten Betriebszeitraums die Ein-Bedingung umfassen und welche die Aus-Bedingung umfassen; Definieren von multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi, wobei die multiplen Fälle das Variieren eines Wertes eines Betriebsparameters über einem Bereich beinhalten; Empfangen von Leistungszielen, die eine Kostenfunktion zur Evaluierung des Abschaltbetriebs während des ausgewählten Betriebszeitraums beinhalten; Empfangen einer Umgebungsbedingungsvorhersage für den ausgewählten Betriebszeitraum; Simulieren des Lastabsenkungsbetriebs des Kraftwerks für den ausgewählten Betriebszeitraum mit einem Kraftwerksmodell angesichts des Wertes des Betriebsparameters und der Umgebungsbedingungsvorhersage für jeden der multiplen Fälle der konkurrierenden Betriebsmodi; und Evaluieren eines Simulationsergebnisses für jede der Simulationen gemäß der Kostenfunktion, um daraus einen bevorzugten Fall aus den multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi auszuwählen. A control method for optimizing a load reduction operation for a power plant having a plurality of generator units for a selected operating period, the plurality of generator units each having either an on condition or an off condition during the selected operation period, the method comprising the steps of: Defining competing modes of operation, wherein the competing modes of operation include various possible combinations with respect to which of the plurality of generator units during the selected period of operation includes the on-condition and which includes the off-condition; Defining multiple cases for each of the competing modes of operation, the multiple cases including varying a value of an operating parameter over a range; Receiving performance goals including a cost function for evaluating the shutdown operation during the selected period of operation; Receiving an environmental condition prediction for the selected operating period; Simulating the load reduction operation of the power plant for the selected operating period with a power plant model in view of the value of the operating parameter and the environmental condition prediction for each of the multiple cases of the contending operating modes; and Evaluate a simulation result for each of the simulations according to the cost function to select a preferred case from the multiple cases for each of the competing modes of operation. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Generatoreinheiten mehrere Gasturbinen umfassen; wobei der Schritt des Definierens der konkurrierenden Betriebsmodi beinhaltet: Permutieren der mehreren Gasturbinen, um eine Ein/Aus-Permutationsmatrix zu konfigurieren, in der Permutationen jeweils einmalige Kombinationen in Bezug darauf, welche von den mehreren Gasturbinen während des ausgewählten Betriebszeitraums die Ein-Bedingung umfassen und welche die Aus-Bedingung umfassen; und wobei jede von den Permutationen der Permutationsmatrix als einer der konkurrierenden Betriebsmodi für den ausgewählten Betriebszeitraum definiert ist.  The method of claim 1, wherein the plurality of generator units comprises a plurality of gas turbines; wherein the step of defining the competing modes of operation includes: Permuting the plurality of gas turbines to configure an on / off permutation matrix, in the permutations each unique combinations with respect to which of the plurality of gas turbines during the selected operating period includes the on-condition and which includes the off-condition; and wherein each of the permutations of the permutation matrix is defined as one of the competing modes of operation for the selected period of operation. Steuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Definierens von multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi das Variieren eines Wertes für einen ersten Betriebsparameter über einem ersten Bereich und eines Wertes für einen zweiten Betriebsbereich über einem zweiten Bereich beinhaltet. The control method of claim 1 or 2, wherein the step of defining multiple cases for each of the contending modes of operation includes varying a value for a first operating parameter over a first range and a value for a second range of operation over a second range. Steuerverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Simulierens jedes einzelnen von den multiplen Fällen der konkurrierenden Betriebsmodi das Erzeugen von vorgeschlagenen Parametersätzen für jeden einzelnen multiplen Fall der multiplen Fälle beinhaltet; und wobei für jeden einzelnen multiplen Fall der multiplen Fälle der vorgeschlagene Parametersatz beinhaltet: den Wert innerhalb des ersten Bereichs für den ersten Betriebszeitspanne und den Wert innerhalb des zweiten Bereichs für die zweite Betriebszeitspanne für den jeweiligen multiplen Fall; die Ein-Bedingung und die Aus-Bedingung für die mehreren Gasturbinen für den konkurrierenden Betriebsmodus, dem der jeweilige multiple Fall entspricht; und Daten in Bezug auf die Umgebungsbedingungsvorhersage für den ausgewählten Betriebszeitraum;  The control method of any one of the preceding claims, wherein the step of simulating each of the multiple cases of the contending modes of operation includes generating suggested parameter sets for each multiple case of the multiple cases; and where for each single multiple case of multiple cases the proposed parameter set includes: the value within the first range for the first operating time period and the value within the second range for the second operating time period for the respective multiple case; the on-condition and the off-condition for the multiple gas turbines for the concurrent operation mode corresponding to the respective multiple case; and Data relating to the environmental condition prediction for the selected period of operation; Steuerverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Simulierens der multiplen Fälle mit dem Kraftwerksmodell das Durchführen eines Simulationslaufs mit dem Kraftwerksmodell für jeden der vorgeschlagenen Parametersätze beinhaltet, wobei der Simulationslauf so konfiguriert ist, dass er einen Lastabsenkungsbetrieb während des ausgewählten Betriebszeitraums gemäß Eingabedaten simuliert, die von den vorgeschlagenen Parametersätzen definiert werden; wobei die Leistungsziele ferner Betriebsfähigkeitseinschränkungen umfassen; und wobei der Schritt des Evaluierens des Simulationsergebnisses aus jedem der Simulationsläufe bestimmt, welches oder ob überhaupt eines von den Simulationsergebnissen eine der Betriebsfähigkeitseinschränkungen verletzt. The control method of claim 1, wherein the step of simulating the multiple cases with the power plant model includes performing a simulation run with the power plant model for each of the proposed parameter sets, wherein the simulation run is configured to simulate a load-down operation during the selected operating period according to input data that are defined by the proposed parameter sets; the performance goals further comprising operational limitations; and wherein the step of evaluating the simulation result from each of the simulation runs determines which one or even one of the simulation results violates any of the operability constraints. Steuerverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, den Schritt des Unterteilens des ausgewählten Betriebszeitraums in sich regelmäßig wiederholende Intervalle umfassend; wobei der Schritt des Empfangens der Umgebungsbedingungsvorhersage das Empfangen einer Umgebungsbedingungsvorhersage für jedes der Intervalle umfasst; und wobei der Schritt des Permutierens der mehreren Gasturbinen das Permutieren der mehreren Gasturbinen für jedes der Intervalle umfasst, um die Permutationsmatrix für jedes Intervall zu konfigurieren, wobei die Permutationsmatrix für jedes Intervall so konfiguriert ist, dass für eine Gesamtheit aus beliebigen der Intervalle jede von den mehreren Gasturbinen nur eine von der Ein-Bedingung und der -Aus-Bedingung unter Ausschluss der jeweils anderen aufweist.A control method according to any one of the preceding claims, comprising the step of dividing the selected period of operation into regularly repeating intervals; wherein the step of receiving the ambient condition prediction comprises receiving an ambient condition prediction for each of the intervals; and wherein the step of permuting the plurality of gas turbines comprises permuting the plurality of gas turbines for each of the intervals to configure the permutation matrix for each interval, wherein the permutation matrix for each interval is configured such that for a population of any one of the plurality of intervals Gas turbine only one of the on condition and the off condition excluding each other. Steuerverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Definierens von konkurrierenden Betriebsmodi das Definieren jeder der Permutationen für jede von den Permutationsmatrizes für jedes der Intervalle als einen der konkurrierenden Betriebsmodi beinhaltet.A control method according to any one of the preceding claims, wherein the step of defining competing modes of operation includes defining each of the permutations for each of Permutation matrices for each of the intervals as one of the competing modes of operation. Steuerverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Auswertens des Simulationsergebnisses aus jeder der Simulationen das Auswählen eines bevorzugten Falles aus den multiplen Fällen für jeden der konkurrierenden Betriebsmodi für jedes der Intervalle umfasst. A control method according to any one of the preceding claims, wherein the step of evaluating the simulation result from each of the simulations comprises selecting a preferred one of the multiple cases for each of the competing modes of operation for each of the intervals. Steuerverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Simulierens jedes einzelnen von den multiplen Fällen der konkurrierenden Betriebsmodi das Erzeugen von vorgeschlagenen Parametersätzen für jeden einzelnen multiplen Fall der multiplen Fälle beinhaltet, wobei für jeden einzelnen multiplen Fall der vorgeschlagene Parametersatz beinhaltet: den Wert innerhalb des ersten Bereichs für den ersten Betriebszeitspanne und den Wert innerhalb des zweiten Bereichs für die zweite Betriebszeitspanne für den jeweiligen multiplen Fall; die Ein-Bedingung und die Aus-Bedingung für die mehreren Gasturbinen für den konkurrierenden Betriebsmodus, dem der jeweilige multiple Fall entspricht; und Daten in Bezug auf die Umgebungsbedingungsvorhersage für das Intervall, dem der jeweilige multiple Fall entspricht.  A control method according to any one of the preceding claims, wherein the step of simulating each of the multiple cases of competing modes of operation includes generating suggested parameter sets for each multiple case of the multiple cases, where for each single multiple case the proposed parameter set includes: the value within the first range for the first operating time period and the value within the second range for the second operating time period for the respective multiple case; the on-condition and the off-condition for the multiple gas turbines for the concurrent operation mode corresponding to the respective multiple case; and Environmental condition prediction data for the interval corresponding to each multiple case. Steuerverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Simulierens von jedem der multiplen Fälle mit dem Kraftwerksmodell das Durchführen eines Simulationslaufs mit dem Kraftwerksmodell für jeden der vorgeschlagenen Parametersätze beinhaltet, wobei der Simulationslauf so konfiguriert ist, dass er einen Lastabsenkungsbetrieb während des ausgewählten Betriebszeitraums gemäß Eingabedaten simuliert, die von den vorgeschlagenen Parametersätzen definiert werden; und wobei die Leistungsziele ferner Betriebsfähigkeitseinschränkungen umfassen; und wobei der Schritt des Auswertens der Simulationsergebnisse aus den Simulationsläufen das Bestimmen, welches oder ob überhaupt eines von den Simulationsergebnissen eine der Betriebsfähigkeitseinschränkungen verletzt, und das Disqualifizieren jedes von den multiplen Fällen, der das Simulationsergebnis produziert hat, das die Betriebsfähigkeitseinschränkungen verletzt hat, für die Betrachtung als eines der bevorzugten Fälle umfasst.The control method of claim 1, wherein the step of simulating each of the multiple cases with the power plant model includes performing a simulation run with the power plant model for each of the proposed parameter sets, the simulation run being configured to perform a load-down operation during the selected operating period Simulates input data defined by the proposed parameter sets; and the performance goals further comprising operational limitations; and wherein the step of evaluating the simulation results from the simulation runs determines whether or not any of the simulation results violate any of the operability constraints, and disqualifying each of the multiple instances that produced the simulation result that violated the operability constraints for consideration as one of the preferred cases.
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