DE102018106606A1

DE102018106606A1 - Echtzeitbefehl und Echtzeitbetriebsabläufe für einen Optimierer einer Gasturbinenabgabe

Info

Publication number: DE102018106606A1
Application number: DE102018106606.6A
Authority: DE
Inventors: Anup MENON; Sree Rama Raju VETUKURI; Olugbenga ANUBI; Justin John; Marc Gavin Lindenmuth; Aditya Kumar; Ruijie Shi; Jonathan Thatcher
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-10-04
Also published as: CN108694271B; US10452041B2; US20180284707A1; JP7154794B2; JP2018200682A; CN108694271A

Abstract

Ein Abgabeoptimierungssystem setzt wirksam Umgebungs- und Marktvorhersagedaten sowie ein Leistungsfähigkeits- und Teilelebensdauermodell eines Gutes ein, um empfohlene Betriebspläne für Gasturbinen oder andere leistungserzeugende Kraftwerksanlagen zu erzeugen, die den Profit im Wesentlichen maximieren, während Teilelebensdauerrandbedingungen erfüllt werden. Das System erzeugt Betriebsprofile, die optimale Spitzenlastgelegenheiten mit optimalen Kaltteillastgelegenheiten innerhalb eines Instandhaltungsintervalls oder eines anderen Betriebshorizonts ausgleichen. Während des Echtzeitbetriebs der Anlagen kann das Optimierungssystem den Betriebsplan basierend auf aktuellen Markt-, Umgebungs- und Betriebsdaten aktualisieren. Das System stellt Informationen bereit, die Betreiber dabei unterstützen können, geeignete Zustände zu ermitteln, in denen die Anlagen in einer optimalen profitablen Weise ohne Verletzung der Ziellebensdauerrandbedingung mit Kaltteillast oder Spitzenlast zu betreiben sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Der hierin offenbarte Gegenstand bezieht sich allgemein auf den Betrieb eines Kraftwerks und genauer auf eine langfristige, Tag-Voraus- und Echtzeitbetriebsplanung von Anlagen eines Leistungserzeugungskraftwerks.
HINTERGRUND
Viele Kraftwerke verwenden Gasturbinen als eine Leistungsquelle, um wenigstens einen Teil der gesamten elektrischen Anforderung der Konsumenten zu befriedigen. Um einen gesunden Langzeitbetrieb sicherzustellen, planen Kraftwerksbesitzer typischerweise Instandhaltungen und Wartungen für ihre Kraftwerksanlagen in regelmäßigen Intervallen. Instandhaltungsintervalle für Gasturbinen sind häufig bezogen auf berücksichtigte Brenndauern, wobei die Instandhaltung für eine Gruppe von Gasturbinen geplant wird, nachdem die Turbinen für eine bestimmte Anzahl von berücksichtigten Brenndauern (z.B. 32.000 berücksichtigte Brenndauerstunden) seit der vorhergehenden Instandhaltungsaktivität betrieben wurden. Das Instandhaltungsintervall ist typischerweise basierend auf einem erwarteten Teilelebensdauerverbrauch für die Gasturbine definiert.
Kraftwerksbetreiber betreiben ihre Gasturbinen manchmal während Spitzenanforderungsperioden mit Spitzenlast über ihre Basiskapazität. Das Betreiben der Gasturbinen bei Spitzenlast über ihrer Basiskapazität erzeugt eine zusätzliche Leistungsabgabe, wenn diese benötigt wird, aber auf Kosten eines schnelleren Teilelebensdauerverbrauchs. Wenn Gasturbinen häufig innerhalb eines Instandhaltungsintervalls (oder Instandhaltungslebensdauer) mit Spitzenlast betrieben werden, kann der zunehmende Teilelebensdauerverbrauch das Verkürzen des Instandhaltungsintervalls verursachen. Als Folge davon sind die Instandhaltungsplanungen vorgezogen und zusätzliche Kundendienstleistungsvertragsbelastungen können anfallen. Das Berücksichtigen dieser zusätzlichen Instandhaltungskosten in Bezug auf ein häufigeres Warten der Gasturbine kann dazu führen, dass Kraftwerksanlagenbesitzer das Betreiben im Spitzenlastmodus konservativer durchführen als notwendig, was zu einem Verfehlen einer Betriebseinkommensgelegenheit führen kann.
Die vorstehend beschriebenen Defizite des Betriebs von Gasturbinen sind lediglich dazu bestimmt, eine Übersicht von einigen der Probleme der aktuellen Technologie bereitzustellen und sind nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein. Andere Probleme mit dem Stand der Technik und entsprechende Vorteile von einigen der verschiedenen nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele, die hierin beschrieben sind, können zusätzlich offenbar werden durch das Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
ZUSAMMENFASSUNG
Das Nachfolgende stellt eine vereinfachte Zusammenfassung des offenbarten Gegenstands bereit, um ein Grundverständnis von einigen Aspekten der verschiedenen Ausführungsbeispiele bereitzustellen. Diese Zusammenfassung ist keine ausführliche Übersicht der verschiedenen Ausführungsbeispiele. Sie ist weder dazu bestimmt, Hauptelemente oder kritische Elemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele zu identifizieren, noch den Schutzbereich der verschiedenen Ausführungsbeispiele darzustellen. Der einzige Zweck ist es, einige Konzepte der Offenbarung in einer rationalisierten Form zu präsentieren als eine Einleitung für die detailliertere Beschreibung, die später präsentiert wird.
Eine oder mehrere Ausführungsbeispiele stellen ein Verfahren bereit, aufweisend das Empfangen von Betriebsprofildaten für eine oder mehrere Leistungserzeugungsanlagen, die Werte für eine oder mehrere Betriebsvariablen für jeweilige Zeiteinheiten eines Lebenszyklus definieren durch ein System aufweisend wenigstens einen Prozessor; Bestimmen, durch das System, eines Betrages einer Teilelebensdauer, die gutgeschrieben wird gegenüber der Ziellebensdauer basierend auf den Betriebsprofildaten und Teilelebensdauermodelldaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen für eine erste Untergruppe der betreffenden Zeiteinheiten des Lebenszyklus entsprechend einem ersten Betriebsmodus, der Teilelebensdauerguthaben gegenüber einer Ziellebensdauer erzeugt; Bestimmen, durch das System, eines Betrags von verbrauchter Teilelebensdauer gegenüber der Ziellebensdauer basierend auf den Betriebsprofildaten und den Teilelebensdauermodelldaten für eine zweite Untergruppe der betreffenden Zeiteinheiten des Lebenszyklus entsprechend einem zweiten Betriebsmodus, der Teilelebensdauerguthaben gegenüber der Ziellebensdauer verbraucht; Bestimmen eines Betrages von angesammelter Teilelebensdauer zu einem aktuellen Zeitpunkt des Lebenszyklus basierend auf einem Netto des Betrags der gutgeschriebenen Teilelebensdauer und des Betrags der verbrauchten Teilelebensdauer durch das System; Umwandeln des Betrags der angesammelten Teilelebensdauer durch das System in einen Betrag von verfügbarer Leistungsabgabefähigkeit, die durch den zweiten Betriebsmodus während des Lebenszyklus erzeugt werden kann, ohne die Ziellebensdauer zu verletzen; und Übergeben des Betrags der verfügbaren Leistungsabgabe zu einer Schnittstellenanzeige durch das System.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem aufweist: das Bestimmen eines Lebensdauerpreiswertes durch das System, der Kosten pro Einheit der angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen repräsentiert, wobei der Preis des Lebenswerts ein Nicht-Vektor-Wert oder ein Vektorwert ist; Bestimmen eines minimalen Elektrizitätspreises basierend auf dem Lebensdauerpreiswert durch das System, zu dem der Verkauf der verfügbaren Leistungsabgabe zu einem Profit führen wird; und Übergeben des minimalen Elektrizitätspreises an die Schnittstellenanzeige oder einer anderen Schnittstellenanzeige durch das System.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem aufweist: Identifizieren von einer oder mehreren Zeiteinheiten des Lebenszyklus durch das System, während der der zweite Betriebsmodus empfohlen wird basierend auf dem minimalen Elektrizitätspreis und vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten; und Übergeben der einen oder mehreren Zeiteinheiten, während denen der zweite Betriebsmodus empfohlen wird, an die Schnittstellenanzeige oder einer anderen Schnittstellenanzeige durch das System.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem aufweist: das Plotten eines kumulierten Wertes des Betrags der verfügbaren Leistungsabgabe über der Zeit durch das System auf der Schnittstellenanzeige oder einer anderen Schnittstellenanzeige.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem aufweist: Bestimmen eines Lebensdauerpreiswertes durch das System, der Kosten pro Einheit der angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen repräsentiert; Identifizieren von einer oder mehreren Zeiteinheiten des Lebenszyklus, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen wird, basierend auf den Lebensdauerpreiswert, vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten, vorhergesagten Brennstoffpreisdaten, Leistungsfähigkeitsmodelldaten, die den Brennstoffverbrauch für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen modellieren, und Teilelebensdauermodelldaten, die den Teilelebensdauerverbrauch für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen modellieren, durch das System; und Übergeben der einen oder der mehreren Zeiteinheiten, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen wird, durch das System an die Schnittstellenanzeige oder einer anderen Schnittstellenanzeige.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Identifizieren der einen oder mehreren Zeiteinheiten während denen der erste Betriebsmodus empfohlen wird, das Identifizieren einer Betriebstemperatur T für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen für die betreffenden Zeiteinheiten des Lebenszyklus umfasst, die $\begin{array}{l} Elektrizitätspreis * MW - \\ Brennstoffkosten * BrennstoffVerbraucht (MW, T, Amb) - \\ λ * FHH_Verbraucht (MW, T, Amb), \end{array}$
maximiert oder im Wesentlichen maximiert, wobei
Elektrizitätspreis ein vorhergesagter oder aktueller Preis der Leistung für eine Zeiteinheit ist,
MW ein vorhergesagter oder aktueller Wert für die Leistungsabgabe für diese Zeiteinheit ist,
Brennstoffkosten ein vorhergesagter oder aktueller Preis des Brennstoffes für die Zeiteinheit ist,
Amb eine oder mehrere Werte für eine oder mehrere Umgebungszustände für diese Zeiteinheit ist bzw. sind,
BrennstoffVerbraucht (MW, T, Amb) ein vorhergesagter Betrag des verbrauchten Brennstoffes für die Zeiteinheit als Funktion von MW, T und Amb ist,
λ der Lebensdauerpreiswert ist, und
FHH_Verbraucht(MW, T, Amb) ein vorhergesagter Betrag der Teilelebensdauer ist, der für die Zeiteinheit als eine Funktion von MW, T und Amb erzeugt oder verbraucht wurde.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Steuern des Betriebs von der einen oder den mehreren Leistungserzeugungsanlagen in Übereinstimmung mit Werten der Betriebstemperatur T, die für die jeweiligen Zeiteinheiten ermittelt wurden, durch das System umfasst.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem aufweist: Aktualisieren des Lebensdauerpreiswert auf einer periodischen Basis basierend auf historischen Betriebsdaten für die eine oder die mehreren Kraftwerksanlagen für vergangene Zeiteinheiten des Lebenszyklus, vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten und Gaskostendaten für die verbleibenden Zeiteinheiten des Lebenszyklus und vorhergesagten Umgebungsdaten für die verbleibenden Zeiteinheiten des Lebenszyklus durch das System, um einen aktualisierten Lebensdauerpreiswert zu erhalten; und Aktualisieren der Betriebstemperatur T mehrmals während eines Tages des Lebenszyklus basierend auf dem aktualisierten Lebensdauerpreiswert für die betreffenden Zeiteinheiten durch das System.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Empfangen der Betriebsprofildaten umfasst: Auswählen eines Lebensdauerpreiswert, der Kosten pro Einheit einer angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungskraftwerksanlagen repräsentiert, durch das System; Ermitteln provisorischer Werte für die eine oder die mehreren Betriebsvariablen durch das System für die betreffenden Zeiteinheiten des Lebenszyklus, die die Profitwerte basierend auf den Preis des Lebenswertes maximieren oder im Wesentlichen maximieren, wobei die eine oder die mehreren Betriebsvariablen die Leistungsabgabe und/oder die Betriebstemperatur aufweisen; Ermitteln eines vorhergesagten Betrages der verbrauchten Teilelebensdauer über den Lebenszyklus für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen durch das System basierend auf den provisorischen Werten für die eine oder die mehreren Betriebsvariablen; und als Antwort auf das Ermitteln, dass der vorhergesagte Betrag der verbrauchten Teilelebensdauer nicht die Ziellebensdauer verletzt, Erzeugen der Betriebsprofildaten basierend auf den provisorischen Werten der einen oder der mehreren Betriebsvariablen durch das System.
Auch wird bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ein System bereitgestellt, aufweisend eine Profilerzeugungskomponente, die dazu eingerichtet ist, Betriebsprofildaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen zu erzeugen, wobei die Betriebsprofildatenwerte von einer oder mehreren Betriebsvariablen für jeweilige Zeiteinheiten eines Instandhaltungsintervalls aufweisen, eine Teilelebensdauermetrikkomponente, die dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von Teilelebensdauerguthaben, die durch einen ersten Betriebsmodus erzeugt wurden, für eine erste Untergruppe der jeweiligen Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls zu bestimmen, entsprechend dem ersten Betriebsmodus des Betriebs, der Lebensdauerguthaben gegenüber einer Ziellebensdauer erzeugt basierend auf den Betriebsprofildaten und den Lebensdauermodelldaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen, wobei die Teilelebensdauerguthaben einen Betrag der Teilelebensdauer repräsentieren, der durch einen zweiten Betriebsmodus verbraucht werden kann, der das Teilelebensdauerguthaben während des Instandhaltungsintervalls verbraucht ohne eine Randbedingung bezogen auf eine Ziellebensdauer zu verletzen; Bestimmen einer Anzahl von Lebensdauerabzüge, die durch den zweiten Betriebsmodus erzeugt wurden für eine zweite Untergruppe der betreffenden Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls entsprechend dem zweiten Betriebsmodus basierend auf den Betriebsprofildaten und den Lebensdauermodelldaten, wobei die Lebensdauerabzüge einen Betrag einer Lebensdauer repräsentieren, der kompensiert werden muss durch den ersten Betriebsmodus während des Instandhaltungsintervalls, um eine Verletzung der Randbedingung bezogen auf die Ziellebensdauer zu vermeiden, Bestimmen eines Betrags der angesammelten Teilelebensdauer zu einem aktuellen Zeitpunkt des Instandhaltungsintervalls basierend auf einem Abgleich der Anzahl von Teilelebensdauerguthaben und der Anzahl von Teilelebensdauerabzügen und Umwandeln des Betrags der angesammelten Teilelebensdauer in einen Betrag von angesammelter verfügbarer Leistungsabgabe für den zweiten Betriebsmodus während des Instandhaltungsintervalls, der die Randbedingung bezogen auf die Ziellebensdauer nicht verletzen wird; und eine Benutzerschnittstellenkomponente, die dazu eingerichtet ist, den Betrag der angesammelten verfügbaren Leistungsabgabe für den zweiten Betriebsmodus an eine Schnittstellenanzeige zu übergeben.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die Profilerzeugungskomponente außerdem dazu eingerichtet ist, einen Lebensdauerpreiswert zu bestimmen, der Kosten pro Einheit der angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen zu bestimmen, wobei der Lebensdauerpreiswert ein Nicht-Vektorwert oder ein Vektorwert ist, wobei die Teilelebensdauermetrikkomponente außerdem dazu eingerichtet ist, einen minimalen Elektrizitätspreis oder einen Bereich von Elektrizitätspreisen zu bestimmen, bei denen der Verkauf der angesammelten Leistungsabgabe zu einem Profit führen wird, und wobei die Benutzerschnittstellenkomponente außerdem dazu eingerichtet ist, den minimalen Elektrizitätspreis oder den Bereich von Elektrizitätspreisen an die Schnittstellenanzeige oder eine andere Schnittstellenanzeige zu übergeben.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die Profilerzeugungskomponente außerdem dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Zeiteinheiten zu identifizieren, während denen der zweite Betriebsmodus empfohlen ist, basierend auf den minimalen Elektrizitätspreis und vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten, und wobei die Benutzerschnittstellenkomponente außerdem dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere graphische Angaben an die Schnittstellenanzeige oder eine andere Schnittstellanzeige zu übergeben, die die eine oder die mehreren Zeiteinheiten identifizieren, während denen der zweite Betriebsmodus empfohlen ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die Profilerzeugungskomponente außerdem dazu eingerichtet ist, einen Lebensdauerpreiswert zu bestimmen, der Kosten pro Einheit der angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen repräsentiert und eine oder mehrere Zeiteinheiten des Instandhaltungsprofils zu identifizieren, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen ist, basierend auf dem Lebensdauerpreiswert, den vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten, den vorhergesagten Brennstoffpreisdaten, Leistungsfähigkeitsmodelldaten, die den Brennstoffverbrauch für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen modelliert und Teilelebensdauermodelldaten, die den Teilelebensdauerverbrauch für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen modelliert, und wobei die Benutzerschnittstellenkomponente außerdem dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere graphische Angaben an die Schnittstellenanzeige oder eine andere Schnittstellenanzeige zu übergeben, die die eine oder die mehreren Zeiteinheiten identifizieren, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die Profilerzeugungskomponente dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren Zeiteinheiten, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen ist, zu identifizieren, durch das Identifizieren einer Betriebstemperatur T für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen für die betreffenden Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls, die $\begin{array}{l} Elektrizitätspreis * MW - Brennstoffkosten * BrennstoffVerbraucht \\ (MW, T, Amb) - λ * FHH_Verbraucht (MW, T, Amb), \end{array}$
Maximiert oder im Wesentlichen maximiert, wobei
Elektrizitätspreis ein vorhergesagter oder aktueller Preis der Leistung für eine Zeiteinheit ist,
MW ein vorhergesagter oder aktueller Wert für die Leistungsabgabe für diese Zeiteinheit ist,
Brennstoffkosten ein vorhergesagter oder aktueller Preis des Brennstoffes für die Zeiteinheit ist,
Amb eine oder mehrere Werte für eine oder mehrere Umgebungszustände für diese Zeiteinheit ist bzw. sind,
BrennstoffVerbraucht (MW, T, Amb) ein vorhergesagter Betrag des verbrauchten Brennstoffes für die Zeiteinheit als Funktion von MW, T und Amb ist,
λ der Lebensdauerpreiswert ist, und
FHH_Verbraucht(MW, T, Amb) ein vorhergesagter Betrag der Teilelebensdauer ist, der für die Zeiteinheit als eine Funktion von MW, T und Amb erzeugt oder verbraucht wurde.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass das System außerdem eine Steuerschnittstellenkomponente aufweist, die dazu eingerichtet ist, den Betrieb der einen oder der mehreren Leistungserzeugungsanlagen in Übereinstimmung mit Werten der Betriebstemperatur T zu steuern, die für die betreffenden Zeiteinheiten ermittelt wurde.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die Profilerzeugungskomponente außerdem dazu eingerichtet ist, den Preis des Lebenswertes auf einer periodischen Basis basierend auf historischen Betriebsdaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen für vergangene Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls, vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten für verbleibende Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls und vorhergesagte Umgebungsdaten für die verbleibenden Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls zu aktualisieren, um einen aktualisierten Lebensdauerpreiswert zu erhalten und die Betriebstemperatur T mehrmals während eines Tages des Instandhaltungsintervalls basierend auf dem aktualisierten Lebensdauerpreiswert für die betreffenden Zeiteinheiten zu aktualisieren.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Systems kann es vorteilhaft sein, dass die Profilerzeugungskomponente eingerichtet ist zum: Auswählen eines Lebensdauerpreiswertes, der Kosten pro Einheit von angesammelter Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen repräsentiert; Bestimmen eines provisorischen Wertes für die eine oder die mehreren Betriebsvariablen für die betreffenden Zeiteinheiten des Lebenszyklus, die Profitwerte basierend auf dem Lebensdauerpreiswert maximieren oder im Wesentlichen maximieren, wobei der eine oder die mehreren Betriebsvariablen die Leistungsabgabe und/oder Betriebstemperatur aufweisen; Bestimmen eines vorhergesagten Betrages von verbrauchter Teilelebensdauer über dem Instandhaltungsintervall für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen basierend auf den provisorischen Werten der einen oder mehreren Betriebsvariablen; und als Antwort auf das Bestimmen, dass der vorhergesagte Betrag der verbrauchten Teilelebensdauer die Randbedingung mit Bezug zur Ziellebensdauer nicht verletzt, Erzeugen der Betriebsprofildaten basierend auf den provisorischen Werten der einen oder mehreren Betriebsvariablen.
Auch wird entsprechend einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium bereitgestellt, mit darauf gespeicherten Befehlen, die als Antwort auf die Ausführung eine Sicherheitsrelaiseinrichtung dazu veranlassen, Betriebsabläufe auszuführen, wobei die Betriebsabläufe umfassen: Empfangen der Betriebsprofildaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen, die Werte von einer oder mehreren Betriebsvariablen für jeweilige Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls definieren; Ermitteln eines Betrags von gutgeschriebener Teilelebensdauer in Bezug auf eine Ziellebensdauer für eine erste Untergruppe von betreffenden Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls entsprechend einem ersten Betriebsmodus, der Teilelebensdauer in Bezug auf eine Ziellebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen gutschreibt, basierend auf den Betriebsprofildaten und Teilelebensdauermodelldaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen; Ermitteln eines Betrags einer verbrauchten Teilelebensdauer in Bezug auf eine Ziellebensdauer für eine zweite Untergruppe von jeweiligen Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls entsprechend einem zweiten Betriebsmodus, der Teilelebensdauer in Bezug auf die Ziellebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen verbraucht, basierend auf den Betriebsprofildaten und den Teilelebensdauermodelldaten; Bestimmen eines Betrags von angesammelter Teilelebensdauer zu einem aktuellen Zeitpunkt des Instandhaltungsintervalls basierend auf einem Netto des Betrages der gutgeschriebenen Teilelebensdauer und des Betrages der verbrauchten Teilelebensdauer; Ermitteln eines Betrages von verfügbarer Leistungsabgabe, die durch den zweiten Betriebsmodus während eines verbleibenden Teils des Instandhaltungsintervalls erzeugt werden kann ohne die Ziellebensdauer zu verletzen als eine Funktion des Betrages der angesammelten Teilelebensdauer; und Darstellen des Betrages der verfügbaren Leistungsabgabe auf einer Schnittstellenanzeige.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des nicht transitorischen computerlesbaren Mediums kann es vorteilhaft sein, dass die Betriebsabläufe außerdem aufweisen: Ermitteln eines Lebensdauerpreiswertes, der Kosten pro Einheit der angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen repräsentiert, wobei der P Lebensdauerpreiswert ein Nicht-Vektorwert oder ein Vektor-Wert ist; Ermitteln eines minimalen Elektrizitätspreises oder eines Bereiches von Elektrizitätspreisen basierend auf dem Lebensdauerpreiswert, zudem der Verkauf der verfügbaren Leistungsabgabe zu einem Profit führen wird; und Darstellen des minimalen Elektrizitätspreises oder des Bereichs der Elektrizitätspreise auf der Schnittstellenanzeige oder einer anderen Schnittstellenanzeige.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des nichttransitorischen computerlesbaren Mediums kann es vorteilhaft sein, dass die Betriebsabläufe außerdem aufweisen: Identifizieren einer oder mehrere Zeiteinheiten des Instandhaltungsprofils, während denen der zweite Betriebsmodus empfohlen ist, basierend auf dem minimalen Elektrizitätspreis und den vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten; und Anzeigen der einen oder mehreren Zeiteinheiten, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen ist, auf der Schnittstellenanzeige oder einer anderen Schnittstellenanzeige.
Zur Durchführung des Vorstehenden und damit verbundener Enden, weist der offenbarte Gegenstand dann ein oder mehrere der Merkmale auf, die nachfolgend vollständiger beschrieben sind. Die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erläutern detailliert bestimmte illustrative Aspekte des Gegenstandes. Jedoch sind diese Aspekte beschreibend für nur einige der verschiedenen Arten, auf die die Prinzipien des Gegenstands ausgeführt werden können. Andere Aspekte, Vorteile und neue Merkmale des offenbarten Gegenstands werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung offenbar werden, wenn diese in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet werden. Es wird erkannt werden, dass die detaillierte Beschreibung zusätzliche oder alternative Ausführungsbeispiele über diese hinaus enthalten kann, die in dieser Zusammenfassung beschrieben sind.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften 2×1 Kombikraftwerks aufweisend zwei Gasturbinen.
2 ist ein beispielhafter Graph eines Stationärzustand-Effizienzmodells für das Kombikraftwerk.
3 ist ein verallgemeinerter Graph, der den Zielkonflikt zwischen Lebensdauer eines Guts und Brennstoffeffizienz veranschaulicht.
4 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Abgabeoptimierungssystems für Gasturbinen oder andere Kraftwerksanlagen.
5 ist ein Graph, der die Änderungen in der Teilelebensdauer für eine Gasturbine oder eine Gruppe von Gasturbinen als eine Funktion der Zeit über einem Gesamtinstandhaltungsintervall für ein beispielhaftes Betriebsszenario plottet.
6 ist eine beispielhafte Übersichtsanzeige für das Abgabeoptimierungssystem.
7 ist ein Blockschaltbild, das beispielhafte Dateneingaben und -ausgaben für eine Profilerzeugungskomponente des Abgabeoptimierungssystems während des Langfrist-Planungsbetriebs veranschaulicht.
8 veranschaulicht beispielhafte Tabellenformate für vorher gespeicherte Modelldatenwerte.
9 stellt einen Graphen dar, der beispielhafte Vorhersagedaten unter drei Kategorien plottet; vorhergesagte Marktbedingungen, vorhergesagte Umgebungsbedingungen und vorhergesagte Last oder elektrische Anforderung.
10 ist ein Rechnerblockschaltbild, das eine iterative Analyse veranschaulicht, die auf vorhergesagten Daten und Modelldaten ausgeführt wird durch eine Profilerzeugungskomponente, um ein im Wesentlichen optimiertes Betriebsprofil zu erzeugen.
11 ist ein beispielhaftes Anzeigeformat für ein Betriebsprofil.
12 ist eine beispielhafte Graphik, die die empfohlene Betriebstemperatur plottet, die definiert ist durch ein Betriebsprofil über der Dauer eines Instandhaltungsintervalls gemeinsam mit vorhergesagten stündlichen Elektrizitätspreisen über demselben Instandhaltungsintervall.
13 ist eine beispielhafte graphische Anzeige, die durch eine Benutzerschnittstellenkomponente basierend auf Ergebnissen von Langfristanalysen erzeugt werden kann.
14 ist eine beispielhafte graphische Anzeige, die durch eine Benutzerschnittstellenkomponente erzeugt werden kann.
15 ist ein Blockschaltbild, das beispielhafte Dateneingaben und -ausgaben für eine Profilerzeugungskomponente des Abgabeoptimierungssystems während einer Tag-Voraus- und Echtzeit-Planung und Ausführung veranschaulicht.
16 ist ein beispielhafter Anzeigeschirm, der Tag-Voraus-Kapazitätsinformationen präsentiert, die durch das Abgabeoptimierungssystem erzeugt wurden.
17 ist ein beispielhafter Anzeigeschirm, der es einem Benutzer erlaubt, Tag-Voraus-Abrechnungsangebotsinformationen und Betriebsinformationen für den nächsten Betriebstag einzugeben.
18 ist ein beispielhafter Tag-Voraus-Planungsanzeigeschirm.
19 ist ein beispielhafter Echtzeitausführungsanzeigeschirm, der durch eine Benutzerschnittstellenkomponente des Abgabeoptimierungssystems erzeugt werden kann.
20 ist ein beispielhafter Echtzeitüberwachungsanzeigeschirm, der durch eine Benutzerschnittstellenkomponente des Abgabeoptimierungssystems erzeugt werden kann.
21 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Methodik zur Erzeugung eines Profits maximierten Betriebsplans oder Betriebsprofils für eine Kraftwerksanlage.
22 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Methodik zur Bestimmung von Lebensdauerguthaben und Lebensdauerdefiziten gegenüber einer Ziellebensdauer für eine oder mehrere Leistungserzeugungskraftwerksanlagen.
23 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Methodik zur Identifizierung von geeigneten Perioden, während denen Leistungserzeugungskraftwerksanlagen profitabel bei Spitzenlast betrieben werden können.
24 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Methodik zum Identifizieren von geeigneten Perioden, während denen Leistungserzeugungskraftwerksanlagen auf kosteneffiziente Weise bei Teillast verharren.
25 ist eine beispielhafte Rechenumgebung.
26 ist eine beispielhafte Netzwerkumgebung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die betreffende Offenbarung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um durchgängig auf gleiche Elemente zu verweisen. In der nachfolgenden Beschreibung werden viele spezifischen Details zum Zwecke der Erläuterung ausgeführt, um ein sorgfältiges Verständnis für die Offenbarung des Gegenstands bereitzustellen. Es kann jedoch offensichtlich sein, dass die Gegenstandsoffenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. Bei anderen Beispielen werden gut bekannte Strukturen und Einrichtungen in Blockdiagrammgestalt gezeigt, um die Beschreibung der Gegenstandsoffenbarung zu erleichtern.
Wie es in der Gegenstandsbeschreibung und den Zeichnungen verwendet wird, sind die Begriffe „Objekt“, „Modul“, „Schnittstelle“, „Komponente“, „System“, „Plattform“, „Motor“, „Wähler“, „Manager“, „Einheit“, „Speicher“, „Netzwerk“, „Generator“ und dergleichen dazu bestimmt, sich auf eine Rechner bezogene Einheit oder eine Einheit zu beziehen, die in Bezug steht mit oder Teil ist von einer Betriebsmaschine oder einer Vorrichtung mit einer spezifischen Funktionalität; solche Einheiten können Hardware, eine Kombination von Hardware und Firmware, Firmware, eine Kombination von Hardware und Software, Software oder in Ausführung befindliche Software sein. Zusätzlich werden Einheiten, die durch die vorhergehenden Begriffe identifiziert sind, allgemein bezeichnet als „funktionale Elemente“. Als ein Beispiel, kann eine Komponente sein, ist aber nicht beschränkt auf einem Prozessor laufenden Prozess, ein Prozessor, ein Objekt, eine ablauffähige Datei, ein Ausführungsthread, ein Programm und/oder ein Computer. Zum Zwecke der Veranschaulichung, sowohl eine Anwendung, die auf einem Server läuft, als auch der Server können eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können innerhalb eines Prozesses und/oder Ausführungsthreads sein und eine Komponente kann auf einem Computer und/oder verteilt zwischen zwei oder mehr Computern lokalisiert sein. Auch können diese Komponenten von verschiedenen computerlesbaren Speichermedien mit verschiedenen Datenstrukturen, die darauf gespeichert sind, ablaufen. Die Komponenten können mittels lokale und/oder entfernter Prozesse kommunizieren, wie etwa in Übereinstimmung mit einem Signal, das ein oder mehrere Datenpakete (z.B. Daten von einer Komponente, die mit einer anderen Komponente in einem lokalen System, verteilten System und/oder über ein Netzwerk, wie etwa das Internet mit anderen Systemen mittels des Signals interagiert) hat. Als ein Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung mit spezifischer Funktionalität sein, die durch mechanische Teile bereitgestellt wird, die durch elektrische oder elektronische Schaltkreise betrieben werden, die durch Software- oder Firmware-Anwendungen betrieben wird, die durch einen Prozessor ausgeführt werden, wobei der Prozessor intern oder extern von der Vorrichtung sein kann und zumindest einen Teil der Software- oder Firmware-Anwendungen ausführt. Als ein anderes Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung sein, die spezifische Funktionalität durch elektronische Komponenten ohne mechanische Teile bereitstellt, wobei die elektronischen Komponenten einen Prozessor darin aufweisen können, um Software oder Firmware auszuführen, die die Funktionalität der elektronischen Komponenten zumindest teilweise erteilt. Eine Schnittstelle bzw. Schnittstellen können Eingabe/Ausgabe-Komponenten (I/O-Komponenten) sowie einen oder mehrere damit verbundene Prozessoren, Anwendungen oder API-Komponenten (Application-Program-Interface-Komponenten) aufweisen. Während der hierin vorstehend präsentierten Beispiele auf eine Komponente gerichtet sind, können die beispielhaften Merkmale oder Aspekte auf ein Objekt, ein Modul, eine Schnittstelle, ein System, eine Plattform, einen Motor, einen Wähler, einen Manager, eine Einheit, einen Speicher, ein Netzwerk und dergleichen angewandt werden.
Leistungserzeugungskraftwerksanlagen, wie etwa Gasturbinen, erfordern regelmäßige Instandhaltung, um einen sicheren, zuverlässigen und effizienten Betrieb zu gewährleisten. Viele Kraftwerksanlagebesitzer beauftragen die Hersteller von solchen Kraftwerksanlagen, die geplanten Instandhaltungen der Anlagen durchzuführen. In einigen Fällen definieren Kunden Dienstleistungsverträge (CSAs) ein benutzungsbasiertes Instandhaltungsschema, wobei der Hersteller eine Betriebsdauer für eine bestimmte Anlage garantiert, wenn es der periodischen Instandhaltung unterworfen wird. Unter solchen Vereinbarungen kann der Besitzer der Anlage dem Hersteller eine Gebühr (z.B. eine nutzungsabhängige Gebühr) für die Instandhaltung der Anlage bezahlen und der Hersteller führt Routineinspektionen durch, sorgt für Reparaturen und Teileerneuerungen, falls notwendig, und führt andere Wartungsfunktionen durch, die erforderlich sind, um das Funktionieren der Kraftwerksanlage innerhalb der vereinbarten Dauer (oder Analgenlebensdauer) zu erhalten. Weil die Kosten für solche Reparaturen und Ersetzungen wie auch die Frequenz der Wartungen von der Betriebshistorie der Anlage abhängen, können der Hersteller und der Besitzer sich auf ein System des Ermittelns der Betriebseinflüsse auf die Verwendungslebensdauer des Gutes in Verbindung mit der Ermittlung einigen, wann eine Instandhaltung ausgeführt werden sollte.
Ein Weg die Betriebseinflüsse auf die Anlage zu berücksichtigen, ist durch das Nachverfolgen einer Teilelebensdauermetrik, die als berechnete Betriebsstunden (FFHs) bezeichnet werden. Entsprechend diesem Ansatz, in einem Beispiel angewandt auf eine Gasturbine für jede Stunde, die die Gasturbine bis zu ihrer Basiskapazität (d.h. der Nennkapazität oder Basislast der Gasturbine) betrieben (oder „befeuert“) wird, fällt eine FFH für die Gasturbine an. Eine beispielhafte Gasturbine kann Komponenten aufweisen, die dazu ausgebildet sind, 32.000 FFH zu laufen. Wenn die Gasturbine bis zu ihrer Basiskapazität betrieben wird, wird jede aktuelle Stunde des Betriebs in eine FFH übersetzt.
Gasturbinen können auch in einem Spitzenlastmodus betrieben werden, wobei die Zündtemperatur (oder Betriebstemperatur) über den Auslegungswert angehoben wird, um eine größere Megawatt-Abgabe (MW-Abgabe) gegenüber dem Basislastbetrieb zu erzeugen. Jedoch beschleunigt der Spitzenlastbetrieb auch den Teilelebensdauerverbrauch. Um diesen schnelleren Verbrauch der Teilelebensdauer während des Spitzenlastbetriebs zu berücksichtigen, wird die Anzahl der FFH pro Stunde für den aktuellen Spitzenlastbetrieb größer als 1 (z.B. 1 Stunde Spitzenlastbetrieb = 2,2 FFH). Dieses vereinfachte FFH-Modell ist nur dazu bestimmt, beispielhaft zu sein; in einigen Fällen kann der aktuelle funktionelle Zusammenhang zwischen dem Gasturbinenbetrieb und dem verbrauchten FFH auf einer detaillierten Bewertung der Physik, Risikoanalysen und anderer Faktoren basieren.
Entsprechend zu diesem FFH-Ansatz wird eine Gasturbine, die nur bis zu ihrer Basislast betrieben wird, ihre 32.000-FFH-Teilelebensdauer (oder Wartungsintervall) in 32.000 tatsächlichen Stunden des Betriebs verbrauchen, wohingegen eine Gasturbine, die im Spitzlastmodus zumindest für einige Zeit ihres Instandhaltungsintervalls betrieben wird, ihre Teilelebensdauer in weniger als 32.000 Stunden des tatsächlichen Betriebs verbrauchen, was zu einem verkürzten Instandhaltungsintervall führt.
Einige modellbasierte Steuerungen erlauben es Kraftwerksbetreibern den erhöhten Teilelebensdauerverbrauch, der aus Spitzenlastperioden resultiert, durch Kaltteillast (CPL) der Gasturbinen während anderer Perioden zu kompensieren. Das Betreiben der Gasturbinen in dem CPL-Modus ist weniger Brennstoff effizient als der Standardbetrieb, kann aber vorteilhaft die Teilelebensdauer des Gutes (in Bezug auf die berechneten Betriebsstunden oder einer andere Teilelebensdauermetrik) verlängern, wodurch zumindest teilweise die zusätzliche verbrauchte Teilelebensdauer während der Spitzenlastperioden kompensiert wird. Daher besteht ein Zielkonflikt zwischen der Brennstoffeffizienz und der Teilelebensdauer.
1 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften 2×1 Kombikraftwerks 102 aufweisend zwei Gasturbinen 104₁ und 104₂, einen Abhitzedampferzeuger 106 und eine Dampfturbine 108. 2 ist ein beispielhafter Graph 202 eines Stationärzustand-Effizienzmodells für das Kombikraftwerk 102. Der Graph 202 plottet die Gasturbinenbetriebstemperatur (in diesem Beispiel dargestellt durch die Abgastemperatur) als eine Funktion der Leistungsabgabe des Kraftwerks sowohl für den Heißlastbetrieb (Linie 204) und den Kaltteillastbetrieb (Linie 206). Zwischen der minimalen Kraftwerksleistungsabgabe und der Basiskapazität (nicht Spitzenlastbetrieb) resultiert der Heißlastbetrieb - bei dem die Gasturbinenleistung bei einer höheren Temperatur erzeugen, wie es durch die Linie 204 veranschaulicht ist - in der höchsten Brennstoffeffizienz in Kombizyklusbetriebszuständen und ist daher der bevorzugte Betriebsmodus für den Basisbetrieb in diesem Szenario. Wenn die Leistungsabgabe unter der Kraftwerksbasiskapazität des Kraftwerks 102 bleibt, und die Gasturbinen in dem Heißlastmodus betrieben werden, sind die FFH, die das Instandhaltungsintervall (oder Lebenszyklus) für die Gasturbinen definieren gleich den aktuellen Betriebsstunden.
Während des Spitzenlastbetriebs (oder Überlastbetriebs), bei dem das Kraftwerk 102 Leistung über der Basiskapazität (bis zur Kraftwerksmaximalkapazität) erzeugt, werden zusätzliche Megawatt erzeugt, aber auf Kosten einer schnelleren Teileverschlechterung (Teilelebensdauerverbrauch). Einige Systeme passen das Instandhaltungsintervall für die Kraftwerksanlagen an, um diesen beschleunigten Teilelebensdauerverbrauch zu berücksichtigen, durch das Anpassen der aktuellen Anzahl von akkumulierten Betriebsstunden für diese Anlagen, um die FFH-Metrik zu erhalten, die verwendet wird, um zu ermitteln, wann die Instandhaltung als nächstes auf den Anlagen ausgeführt werden sollte (z.B. wenn die berechneten Betriebsstunden 32.000 Std. erreichen). Weil der Spitzenlastbetrieb Teilelebensdauer bei einer beschleunigten Rate verbraucht, werden die FFH während des Spitzenlastbetriebs gegenüber dem Heißlastbetrieb unterhalb der Basiskapazität schneller verbraucht. Wenn diese konsumierten FFH innerhalb des Instandhaltungsintervalls nicht kompensiert werden, wird sich das gesamte Instandhaltungsintervall (oder Betriebshorizont) verkürzen, was eine häufigere Instandhaltung und Unsicherheit bei den geplanten Nichtverfügbarkeitsdaten erforderlich macht.
Um die während der Spitzenlastperioden verbrauchten FFH zu kompensieren, kann das Kraftwerk 102 im Kaltteillastmodus (CPL-Modus) (durch die Linie 206 veranschaulicht) während ausgewählter Nicht-Spitzenlastperioden betrieben werden. Während des CPL-Betriebs werden die Gasturbinen bei gegenüber der Heißlast geringeren Temperaturen betrieben. Während der CPL-Betrieb weniger brennstoffeffizient als die Heißlast ist, kann das Betreiben der Gasturbinen im CPL-Modus die Teileverschlechterung verlangsamen und die Intervalllebensdauer der Turbinen verlängern. 3 ist ein verallgemeinerter Graph 302, der diesen Zielkonflikt zwischen der Lebensdauer der Anlage und der Brennstoffeffizienz veranschaulicht. Punkt 304 des Graphen 302 stellt den Heißlastbetrieb (nicht Spitzenlast) dar und Punkt 306 stellt den CPL-Betrieb dar. Wie es durch diesen Graphen gezeigt ist, führen höhere Betriebstemperaturen zu einem effizienteren Betrieb mit einer kürzeren Teilelebensdauer (und einem entsprechend kürzeren Instandhaltungsintervall), während kältere Betriebstemperaturen die Teilelebensdauer auf Kosten der Brennstoffeffizienz verlängern können.
Daher während der Spitzenlastbetrieb berechnete Betriebsstunden bei einer schnelleren Rate gegenüber dem normalen Heißlastbetrieb „verbraucht“, kann der CPL-Betrieb berechnete Betriebsstunden „machen“, dadurch die zusätzlichen FFH, die während des Spitzenlastbetriebs verbraucht werden, kompensieren (obwohl auf Kosten der Brennstoffeffizienz). Allgemein erzeugt der CPL-Betrieb FFH-Guthaben, während der Spitzenlastbetrieb dieses FFH-Guthaben verbraucht oder leert (obwohl die hierin beschriebenen Beispiele annehmen, dass das Instandhaltungsintervall in Form von FFH definiert ist, versteht es sich, dass das Instandhaltungsintervall in Form von einer anderen Teilelebensdauermetrik in einigen Systemen definiert werden kann).
Unterschiedliche Kosten können diesen Betriebszielkonflikten beigemessen werden. Die geringere Brennstoffeffizienz, die mit dem übermäßigen Betreiben der Gasturbinen im CPL-Modus verknüpft ist, kann die Brennstoffkosten erhöhen, wohingegen das übermäßige Spitzenlastbetreiben die Instandhaltungskosten erhöhen kann (z.B. Kundenservice-Instandhaltungskosten) durch das Verkürzen der Instandhaltungsintervalle und das Erforderlichmachen einer häufigeren Wartung der Kraftwerksanlagen. Die beim Kraftwerksanlagebetrieb inhärente Flexibilität stellt Kraftwerksbetreibern einen Bereich von Betriebsauwahlmöglichkeiten zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt zur Verfügung, die von dem brennstoffeffizientesten Betrieb (Standardbetrieb) bis zum Betrieb reichen, der den Teilelebensdauerverbrauch minimiert (CPL-Betrieb). Ausführungsbeispiele der Systeme und Verfahren, die hierin beschrieben sind, schöpfen diese Flexibilität aus, um Teilelebensdauer während der CPL-Betriebsperioden „zu sparen“ und die gesparten Teilelebensdauer während Spitzenlastbetriebszuständen „zu verbrauchen“, um zusätzliche Leistung (MWs) oberhalb der Basiskapazität zu anderen Zeitpunkten zu erzeugen (wodurch die nachteiligen Effekte des Spitzenlastverbrauchs kompensiert werden).
Im Idealfall könnten Profite, die mit der Leistungserzeugung verknüpft sind, im Wesentlichen maximiert werden, wenn eine optimale Ausgewogenheit zwischen Unterlast und Überlast der Gasturbinen über das Instandhaltungsintervall identifiziert werden kann. Jedoch ist das Finden dieser im Wesentlichen optimierten Ausgewogenheit schwierig auszuführen, teilweise aufgrund der hohen Anzahl von variablen Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, einschließlich der stündlichen Brennstoffkosten, Elektrizitätskosten und erwarteten Elektrizitätsanforderungen oder Lasten, die alle als eine Funktion der Zeit über dem Instandhaltungsintervall variieren. Die nachteiligen Effekte der Unsicherheit und der Reduktion in Betriebsstunden (z.B. Unsicherheit verknüpft mit Instandhaltungsplanung) kann Besitzer abschrecken, ihre Anlagen mit Spitzenlast zu betreiben. Als Folge davon werden Leistungserzeugungskraftwerksanlagen unterhalb ihres Wertpotentials verwendet, was zu einem Verlust eines potentiellen Profits führt, der mit den ausgelassenen Gelegenheiten zum Spitzenlastbetrieb verbunden ist.
Um diese und andere Probleme zu lösen, stellen ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung, Systeme und Verfahren bereit, die im Wesentlichen die unerschlossenen Werte maximieren, die durch das CPLkompensierte Spitzenlastbetreiben erzeugt werden durch optimales Ausgleichen der günstigsten Spitzenlastbetriebsgelegenheiten mit den günstigsten CPL-Gelegenheiten. Zu diesem Zweck kann ein Abgabeoptimierungssystem Vorhersageinformationen und Leistungsfähigkeitsmodelldaten des Gutes wirksam einsetzen, um zu ermitteln, wie viele Teilelebensdauerguthaben (z.B. FFH-Guthaben) anzusammeln sind, die besten Zeiten oder Zustände, um diese Teilelebensdauerguthaben anzusammeln und die besten Zeiten oder Zustände, um die angesammelten Teilelebensdauerguthaben durch Spitzenlastbetrieb zu verbrauchen und Einkommen zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsbeispielen erzeugt das Abgabeoptimierungssystem ein Betriebsprofil für ein oder mehrere Gasturbinen (oder andere Leistungserzeugungsanlagen), das die Erzeugung und den Verbrauch von Teilelebensdauerguthaben über den geplanten Instandhaltungsintervall in Balance bringt, so dass das Instandhaltungsintervall nicht verkürzt werden wird und zusätzliche Instandhaltungskosten (z.B. zusätzliche Kundenservicevereinbarungskosten) nicht anfallen werden. Das Abgabeoptimierungssystem bestimmt auch optimale Zeitpunkte zur Erzeugung von Teilelebensdauerguthaben (durch Kaltteillast) und zum Verbrauch der Teilelebensdauerguthaben (durch Spitzenlast), was im Wesentlichen den Profit bei gegebenen projektieren Energiepreisen, Brennstoffkosten und Anforderungen maximiert.
Das Abgabeoptimierungssystem erzeugt auch und stellt auch Informationen dar, die Kraftwerksbetreiber oder Kraftwerksmanager dabei unterstützen, langfristige, Tag-Voraus- und taggleiche Betriebsentscheidungen für ein Gut zu treffen. Zum Beispiel kann das Abgabeoptimierungssystem bei einigen Ausführungsbeispielen den Wert und die Qualität der verwendeten Teilelebensdauer bei gegebenen aktuellen oder vorhergesagten Umgebungs- und Marktzuständen vermitteln. Bei einem beispielhaften Szenario kann das Abgabeoptimierungssystem einen langfristigen Preis des Lebenswertes bestimmen basierend auf vorhergesagten Zuständen sowie Gut-Lebensdauer- und Teilelebensdauermodellen und diesen langfristigen optimalen Preis, der Lebensdauer in ausführbare Empfehlungen betreffend die Betriebstemperaturunterdrückung umwandeln (als eine Funktion des aktuellen Betriebes und der Umgebungszustände).
Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können langfristige und Echtzeitbetriebsprofile, die durch das Optimierungssystem erzeugt werden, entweder in automatischen oder manuellen Steuerstrategien für die Anlage wirksam eingesetzt werden. Zum Beispiel können durch das System erzeugte Betriebsprofile zu einem Kraftwerksanlagesteuersystem exportiert werden, das automatisch den Betrieb der Kraftwerksanlagen in Übereinstimmung mit den Profilen regeln kann. Alternativ können die Betriebsprofilinformationen in ein graphisches oder textbasiertes Format überführt werden, das verwendet werden kann als eine Leitlinie zum Betreiben der Gasturbinen über dem Instandhaltungsintervall.
Obwohl die hierin beschriebenen Beispiele sich auf die Verwendung von Kaltteillastbetrieb als ein Mittel zum Ansammeln oder Gutschreiben von Teilelebensdauer und Spitzenlastbetrieb als ein Mittel zum Verbrauchen von CPLkompensierte Teilelebensdauer beziehen, ist es zu erkennen, dass einige Ausführungsbeispiele der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren die Analysen mit Bezug auf andere Betriebsmodi durchführen können, die Teilelebensdauer ansammeln und verbrauchen. Zum Beispiele können einige Ausführungsbeispiele dazu eingerichtet sein, anstelle von oder zusätzlich zum Bestimmen einer profitablen Ausgewogenheit zwischen dem CPL-Betrieb und dem Spitzenlastbetrieb, profitable Zielkonflikte zwischen hohen und niedrigen Beträgen von Kühlströmung in einer Gasturbine oder zwischen hohen und niedrigen Dampfeinlasstemperaturen in einer Dampfturbine zu ermitteln. Allgemein können die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele dazu eingerichtet sein, eine optimierte Ausgewogenheit zwischen einem „härteren“ Betrieb der Kraftwerksanlagen und einem „weicheren“ Betrieb der Anlagen über einem Zeithorizont zu ermitteln bei gegebenen Teilelebensdauerrandbedingungen.
Wie es in 2 veranschaulicht ist, bietet die Physik des Kombizyklusbetriebs von Gasturbinen (oder bestimmten anderen Leistungserzeugungskraftwerksanlagen) eine gewisse Betriebsflexibilität. Insbesondere kann dieselbe Kombizyklus-Megawattabgabe entweder durch heißeres Betreiben der Gasturbine (was brennstoffeffizienter ist und einen nominellen Einfluss auf die Lebensdauer hat) oder durch kühleres Betreiben der Gasturbine (was weniger brennstoffeffizient ist, aber einen geringeren Einfluss auf die Lebensdauer hat) erreicht werden. Diese Flexibilität ist unterhalb der Basislast verfügbar (die auch Teillast genannt wird). Allgemein unterstützt das hierin beschriebene Abgabeoptimierungssystem Besitzer von leistungserzeugenden Kraftwerksanlagenn (z.B. Gasturbeinen oder andere leistungserzeugende Anlagen) die Flexibilität des Anlagenbetriebs auszuschöpfen, um den Einfluss auf den Betriebshorizont (oder Instandhaltungsintervall) auszugleichen, zu managen und zu steuern, während Spitzenlastbetrieb ermöglicht wird, wodurch ein latenter Wert des Gutes freigegeben wird. Durch das Variieren des Umfangs des Kaltteillastbetriebs (CPL-Betrieb), können variierende Niveaus von Teilelebensdauerguthaben akkumuliert werden. Diese akkumulierten Teilelebensdauerguthaben können dann verwendet werden, um den erhöhten Verbrauch der Teilelebensdauer während Spitzenlastperioden auszugleichen. Das hierin beschriebene Abgabeoptimierungssystem bestimmt die geeignetsten Zustände für den CPL-Betrieb sowie gerade des CPL-Betriebs, um die Verwendung der Anlage zu maximieren während der Betriebshorizont als eine spezifizierte Dauer beibehalten wird.
Das System kann durch Erzeugen eines langfristigen Betriebsprofils für die Kraftwerksanlage basierend auf vorhergesagten Umgebungs- und Marktzuständen beginnen. Während des Echtzeitbetriebs der Anlage während des Instandhaltungsintervalls kann das System das Betriebsprofil basierend auf aktuellen Umgebungs- und Marktzuständen sowie der aktuellen Betriebshistorie der Anlagen innerhalb des Instandhaltungsintervalls bis hierin aktualisieren.
4 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Abgabeoptimierungssystems für Gasturbinen (oder andere Kraftwerksanlagen) entsprechend einem oder mehreren Ausführungsbeispiele dieser Offenbarung. Aspekte des Systems, der Vorrichtungen oder Prozesse, die in dieser Offenbarung erklärt sind, können maschinenausführbare Komponenten bilden, die innerhalb einer Maschine oder von Maschinen ausgebildet sind, z.B. in einem computerlesbaren Medium oder in mehreren computerlesbaren Medien ausgebildet sind, das bzw. die mit einer oder mehreren Maschinen verknüpft ist bzw. sind. Solche Komponenten können die Maschine bzw. die Maschinen dazu veranlassen, die beschriebenen Betriebsabläufe auszuführen, wenn sie durch eine oder mehrere Maschinen, z.B. Computer, Recheneinrichtung(en), Automatisierungseinrichtung(en), virtuelle Maschine(n), usw. ausgeführt werden.
Das Abgabeoptimierungssystem 402 kann eine Vorhersagekomponente 404, eine Profilerzeugungskomponente 406, eine Benutzerschnittstellenkomponente 408, eine Echtzeitdatenerfassungskomponente 410, eine Teilelebensdauermetrikkomponente 412, eine Steuerschnittstellenkomponente 414, ein oder mehrere Prozessoren 418 und einen Speicher 420 aufweisen. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen können eine oder mehrere der Vorhersagekomponenten 404, die Profilerzeugungskomponente 406, die Benutzerschnittstellenkomponente 408, die Echtzeitdatenerfassungskomponente 410, die Teilelebensdauermetrikkomponente 412, die Steuerschnittstellenkomponente 414, die eine oder mehreren Prozessoren 418 und der Speicher 420 elektrisch und/oder kommunikativ miteinander verbunden sein, um eine oder mehrere der Funktionen des Abgabeoptimierungssystems 402 auszuführen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann eine oder mehrere der Komponenten 404, 406, 408, 410, 412 und 414 Softwarebefehle enthalten, die im Speicher 420 gespeichert und durch den Prozessor bzw. die Prozessoren 418 ausgeführt werden. Das Abgabeoptimierungssystem 402 kann auch mit anderer Hardware und/oder Softwarekomponenten interagieren, die in 4 nicht veranschaulicht sind. Zum Beispiel können der Prozessor bzw. die Prozessoren 418 mit einer oder mehreren externen Benutzerschnittstelleneinrichtungen interagieren, wie etwa einer Tastatur, einer Maus, einem Anzeigemonitor, einem berührungsempfindlichen Bildschirm oder anderen solchen Schnittstelleneinrichtungen.
Die Vorhersagekomponente 404 kann dazu eingerichtet sein, Vorhersagedaten zu empfangen und/oder zu erzeugen, die als ein oder mehrere Parameter zur Erzeugung eines im Wesentlichen optimierten Betriebsprofils oder Betriebszeitplans für ein Leistungserzeugungskraftwerksanlage verwendet werden können (z.B. eine oder mehrere Gasturbinen oder andere solche Anlagen). Die Vorhersagedaten können vorhergesagte Zustände über die Dauer eines Instandhaltungsintervalls repräsentieren, für das das Betriebsprofil erzeugt wird. Diese vorhergesagten Zustände können enthalten, sind aber nicht beschränkt auf eine elektrische Anforderung oder elektrische Last, Umgebungszustände (z.B. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, usw.), Elektrizitätspreise und/oder Gaspreise. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Vorhersagedaten als stündliche Daten formatiert sein. Jedoch sind auch andere Zeiteinheiten für die stündlichen Daten innerhalb des Bereichs von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Allgemein wird die Zeitbasis für die Vorhersagedaten mit der Zeitbasis für das Betriebsprofil übereinstimmen. Außerdem können einige Ausführungsbeispiele dazu eingerichtet sein, zusätzlich oder als eine Alternative zu Zeitfolgedaten, vielmehr Marktzustände und Umgebungszustände in statistischen Darstellungen zu berücksichtigen - wie etwa Histogramme oder Wahrscheinlichkeitsverteilungen - als Zeitfolgedaten.
Die Profilerzeugungskomponente 406 kann dazu eingerichtet sein, ein geeignetes Kraftwerksanlage-Betriebsprofil für das Instandhaltungsintervall bei den gegebenen Vorhersagedaten zu ermitteln, das im Wesentlichen die Profite maximiert und die spezifizierte Teileleziellebensdauer für die Kraftwerksanlagen aufrecht erhält. Die Profilerzeugungskomponente 406 erzeugt das Betriebsprofil basierend auf den Vorhersagedaten, den Leistungsfähigkeitsmodellen für die eine oder die mehreren zu bewertenden Kraftwerksanlagen und einem berechneten Wert für den „Preis der Lebensdauer“, der einen monetären Wert der gutgeschriebenen oder verbrauchten Teilelebensdauer repräsentiert. Im Fall von Systemen, die die Teilelebensdauer in Form von berechneten Betriebsstunden messen, wird der Preis der Lebensdauer eine Einheit von $/FFH haben. Wie es nachfolgend detaillierter erläutert werden wird, kann die Schätzung des Preises der Lebensdauer die Rechnungsbelastung reduzieren, die verknüpft ist mit dem Bestimmen des optimierten Betriebsprofils. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Betriebsprofil als ein stündlicher Betriebsplan erzeugt werden, der eine Leistungsabgabe und/oder eine Betriebstemperatur für die Leistungserzeugungskraftwerksanlagen für jede Stunde des Instandhaltungsintervalls definiert (obwohl die hierin beschriebenen Beispiele eine stündliche Zeitbasis annehmen, sind auch andere Zeitbasen für die Betriebsprofile innerhalb des Bereichs von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen). Die Profilerzeugungskomponente 406 kann auch die Schätzung des Preises der Lebensdauer ausgeben, die für das Instandhaltungsintervall ermittelt wurde.
Die Benutzerschnittstellenkomponente 408 kann dazu eingerichtet sein, Benutzereingaben zu empfangen und Ausgaben an den Benutzer in irgendeinem geeigneten Format zu übergeben (z.B. visuell, hörbar, taktil, usw.). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Benutzerschnittstellenkomponente 408 dazu eingerichtet sein, eine graphische Benutzerschnittstelle zu erzeugen, die auf einer Client-Einrichtung ausgeführt werden kann, die eine Kommunikationsschnittstelle mit dem Abgabeoptimierungssystem 402 bildet, oder auf einer eigenen Anzeigekomponente des Systems 402 (z.B. einem Anzeigemonitor oder Bildschirm). Eingabedaten können zum Beispiel benutzerdefinierte Randbedingungen, die beim Erzeugen des Betriebsprofils zu berücksichtigen sind (z.B. obere und untere Grenzwerte der Gasturbinenbetriebstemperatur oder der Leistungsabgabe, Definition eines gewünschten Betriebshorizonts, Identifikation von Tagen, während denen es den Gasturbinen nicht erlaubt ist betrieben zu werden, usw.), aktualisierte Umgebungs- oder Marktvorhersagedaten, Kraftwerksabschaltdateninformationen, Instandhaltungsdateninformationen des Gutes oder andere solche Informationen enthalten. Ausgabedaten können zum Beispiel eine textbasierte oder graphische Ausführung eines Kraftwerksanlage-Betriebsprofils oder Zeitplans; aktuelle Schätzungen des Preises der Lebensdauer, die Kosten für das Sparen von zusätzlicher Teilelebensdauer bei gegebenen aktuellen und vorhergesagten Zuständen repräsentieren; empfohlene Stunden des Kaltteillast- und Spitzenlastbetriebs, Schätzungen der verbleibenden Teilelebensdauer basierend auf einem Netto von CPL- und Spitzenlastbetrieb; Schätzungen des geringsten Elektrizitätspreises bei gegebenen vorhergesagten Zuständen und historischen Betrieb, die einen Spitzenlastbetrieb von einem Profitstandpunkt rechtfertigen würden, eine Anzahl von angesammelten Megawattsunden (MWh), die durch Spitzenlastbetrieb erzeugt werden können ohne eine Ziellebensdauerrandbedingung zu verletzen; Vergleichsmetrikgraphen; oder andere solche Ausgaben enthalten.
Die Echtzeitdatenerfassungskomponente 410 kann dazu eingerichtet sein, aktuelle oder historische Werte für die Umgebungs-Markt und Anlagenbetriebszustände, die durch die Vorhersagedaten repräsentiert sind, zu empfangen oder zu erfassen. Wie es hierin genauer beschrieben werden wird, kann das Optimierungssystem 402 diese Echtzeit- oder historischen Werte verwenden, um das empfohlene Betriebsprofil für die Kraftwerksanlagen während des Instandhaltungsintervalls oder des Betriebshorizonts zu aktualisieren, sowie auch um die Teilelebensdauer und die monetären Metriken zu aktualisieren, die dem Benutzer präsentiert werden, um einen profitablen und ausgewogenen Betrieb der Kraftwerksanlagen zu führen.
Die Teilelebensdauermetrikkomponente 412 kann dazu eingerichtet sein, verschiedene Metriken zu erzeugen, die sich auf die Teilelebensdauer beziehen, die durch die Kraftwerksanlage während des Betriebs innerhalb eines Instandhaltungsintervalls verbraucht oder gespart wurde, geschätzte Kosten der Teilelebensdauer, die durch den CPL-Betrieb gespart wurden, angesammelte verfügbare MWh für den Spitzenlastbetrieb als eine Folge des CPL-Betriebs, minimale Elektrizitätspreise, zu denen angesparte MWh vorteilhafterweise durch Spitzenlastbetrieb erzeugt werden können oder andere solche Metriken. Die Steuerschnittstellenkomponente 414 kann dazu eingerichtet sein, als Schnittstelle zu arbeiten und Daten mit einem Kraftwerksanlagesteuersystem auszutauschen. Dies kann zum Beispiel das Exportieren von Betriebsprofilinformationen (z.B. stündliche Leistungsabgabeplanung, stündliche Betriebstemperaturen, usw.) an das Steuersystem und das Empfangen von aktuellen Echtzeit- und/oder historischen Betriebsinformationen von dem Steuersystem umfassen zur Verwendung beim Aktualisieren der Planungsmetriken und der Betriebsprofile.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 418 können eine oder mehrere der Funktionen, die hierin beschrieben sind, mit Bezug auf die offenbarten Systeme und/oder Verfahren ausführen. Der Speicher 420 kann ein computerlesbares Speichermedium sein, das computerausführbare Befehle und/oder Informationen zur Durchführung der hierin beschriebenen Funktionen mit Bezug auf die offenbarten Systeme und/oder Verfahren speichert.
Obwohl Merkmale des Abgabeoptimierungssystems 402 hierin mit Bezug auf Gasturbinen beschrieben sind, ist es zu erkennen, dass Ausführungsbeispiele des Abgabeoptimierungssystems 402 nicht auf die Verwendung mit Gasturbinen beschränkt sind, sondern vielmehr Betriebsprofile oder Betriebsplanungen für andere Arten von Leistungserzeugungsanlagen erzeugen kann.
Um das Konzept des Ansammelns und Verbrauchens von Teilelebensdauer während des Betriebs einer Kraftwerksanlage über ein Instandhaltungsintervall zu veranschaulichen, ist 5 ein Graph 502, der die Änderung der Teilelebensdauer für eine Gasturbine oder eine Gruppe von Gasturbinen als eine Funktion der Zeit über ein gesamtes Instandhaltungsintervall für ein beispielhaftes Betriebsszenario plottet. Die vertikale gestrichelte Linie 508 stellt die Ziellebensdauer für die Kraftwerksanlage dar oder die Zeit, zu der der nächste Instandhaltungsservice geplant wird, wenn kein Spitzenlast- oder CPL-Betrieb während des Instandhaltungsintervalls ausgeführt wird. Die Ziellebensdauer kann in Form von einer Anzahl von berücksichtigten Betriebsstunden (z.B. 32.000 berücksichtigte Betriebsstunden) oder einer anderen Teilelebensdauermetrik definiert werden. Wenn die Gasturbinen nur betrieben werden, um Leistung bis zur Basiskapazität im Heißlastmodus durchgehend durch das Instandhaltungsintervall abzugeben (als Basislinienbetrieb bezeichnet), wird die Ziellebensdauer erreicht, wenn die Anzahl von aktuellen Betriebsstunden (oder Feuerungsstunden) die geplante Anzahl von berücksichtigten Betriebsstunden erreicht, die die Ziellebensdauer definieren.
Wie es vorstehend angegeben ist, wenn die Kraftwerksanlagen mit Spitzenlast betrieben werden, wird die Anzahl von verbleibenden berücksichtigten Betriebsstunden gegenüber dem Basislinienbetrieb nach unten angepasst, um den schnelleren Telelebensdauerverbrauch zu reflektieren. Die negativen Kurven 506 des Graphen 502 stellen Spitzenlastbetriebsperioden dar, die eine Anpassung nach unten auf die Instandhaltungsintervalldauer relativ zu der Basislinie verursachen (d.h. eine negative Änderung der Lebensdauer). Wenn die Gasturbinen mit Kaltteillast betrieben werden, wird die Anzahl der verbleibenden FFH nach oben angepasst, um den langsameren Telelebensdauerverbrauch relativ zum Basislinienbetrieb zu reflektieren. Die positiven Kurven 504 des Graphen 502 stellen den CPL-Betrieb dar, der eine Anpassung der Instandhaltungsintervalldauer relativ zu der Basislinie nach oben verursacht (d.h. eine positive Änderung der Lebensdauer) .
Wie es durch den Graphen 502 dargestellt ist, erzeugt der CPL-Betrieb FFH-Guthaben (oder allgemeiner Teilelebensdauerguthaben), während die Spitzenlast dieses FFH-Guthaben verbraucht oder entleert. Wenn das „verbrauchte“ FFH-Guthaben ausgeglichen ist mit dem „hergestellten“ FFH-Guthaben über das Instandhaltungsintervall („hergestellt“ Δ Lebensdauer = „verbrauchte“ Δ Lebensdauer) bleibt die Nettoteilelebensdauer für das Instandhaltungsintervall unverändert und das Instandhaltungsintervall wird nicht verkürzt (d.h. die Ziellebensdauer 508 wird nicht eingezogen). Abhängig von solchen Faktoren wie dem Energiebedarf, den Brennstoffpreisen und den Energiepreisen zu jeder Zeiteinheit (z.B. Stunde) des Instandhaltungsintervalls, ist der Gesamtprofit vom Betreiben der Kraftwerksanlagen über dem Instandhaltungsintervall teilweise eine Funktion der ausgewählten Zeiten, während denen die Anlagen mit Spitzenlast und mit Kaltteillast betrieben werden.
Während eines langfristigen Vorhersage- und Planungsstadiums kann das hierin beschriebene Abgabeoptimierungssystem 402 einen geeigneten Betriebsplan für die Kraftwerksanlagen (z.B. Gasturbinen) bestimmen, der im Wesentlichen den Profit über das Instandhaltungsintervall maximiert durch das Identifizieren der günstigsten Spitzenlastbetriebsgelegenheiten bei gegebenen Last- und Umgebungszustandsvorhersagen sowie Leistungsfähigkeitsmodelldaten für die Kraftwerksanlagen und kann diese Spitzenlastbetriebszeiten ausgleichen durch das Identifizieren von günstigsten Gelegenheiten für den CPL-Betrieb, so dass die Ziellebensdauer für die Anlagen im Wesentlichen unverändert bleibt.
Um dieses Optimierungsproblem mit minimaler Rechenleistung trotz des langen Betriebshorizonts zu lösen, erzeugt das Abgabeoptimierungssystem 402 das Optimierungsprofil basierend auf einem geschätzten Preis des Lebenswertes λ, der einen inkrementellen Zusatzbetrag des Profits für eine inkrementelle Zusatzlebensdauer repräsentiert. Im Hinblick darauf berücksichtigt das Abgabeoptimierungssystem 402 die Erzeugung (durch CPL) und den Verbrauch (durch Spitzenlastbetrieb) von FFH-Guthaben durch das Berechnen von Kosten für ein solches FFH-Guthaben basierend auf einem geschätzten Preis des Lebenswertes λ (in Einheiten von $/FFH). Bei einem beispielhaften Szenario kann bestimmt werden, dass basierend auf den Kosten für den Brennstoff für eine gegebene Stunde eine Einheit der Teilelebensdauer, die durch den CPL-Betrieb angesammelt wurde, einen Dollar für zusätzlichen Brennstoff aufgrund der reduzierten Brennstoffeffizienz des CPL-Betriebs kostet. Es kann auch bestimmt werden, dass eine Einheit des Teilelebensdauerverlusts als Folge eines Spitzenlastbetriebs ein zusätzliches MW an Leistung produziert. Es kann daher angenommen werden, dass es nur dann lohnend ist, Lebensdauer mittels CPL-Betrieb anzusparen, wenn der Elektrizitätspreis größer ist als $1/MWh, was eine geeignete Gelegenheit anzeigt, die zusätzliche Lebensdauer während eines Spitzenlastbetriebs zu verbrauchen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Preis der Lebensdauer λ eine Vektorquantität für eine gegebene Kraftwerksanlage sein. Zum Beispiel kann eine gegebene Kraftwerksanlage mehrere Stufen aufweisen, wobei jede Stufe eine unterschiedliche Ziellebensdauer (oder Instandhaltungsintervall) aufweist. In solchen Szenarios kann jede Stufe einen unterschiedlichen Preis der Lebensdauer aufweisen, wobei der Satz von Lebensdauerpreiswerten für alle Stufen des Gutes einen Lebensdauerpreisvektor bildet.
Wenn ein geschätzter idealer Lebensdauerpreis bekannt ist, vereinfacht sich das Problem auf die Entscheidung zu jeder Zeiteinheit des Instandhaltungsintervalls (oder im Falle von statistischen Daten zu jedem Betriebszustand) den Wert der Kraftwerksabgabe (typischerweise in MW) und/oder der Betriebstemperatur (z.B. Abgastemperatur, Einlasstemperatur, usw.), der den Profit maximiert, wie er allgemein gegeben ist durch: $\begin{array}{l} Profit = (Elektrizitätseinkommen) - (Kosten der Brenn - \\ stoffverbrennung) - (Kosten der Lebensdauer) \end{array}$
Das Elektrizitätseinkommen kann basierend auf dem Produkt des Elektrizitätspreises für die Zeiteinheit und der Leistungsabgabe (z.B. MWh), die für die Zeiteinheit erzeugt wird, ermittelt werden. Die Kosten der Brennstoffverbrennung können basierend auf dem Produkt der Brennstoffkosten für die Zeiteinheit und der Menge des verbrauchten Brennstoffes während der Zeiteinheit ermittelt werden (was bestimmt werden kann basierend auf den Leistungsfähigkeitsmodelldaten für die Kraftwerksanlage, die den Brennstoffverbrauch des Gutes als eine Funktion von einem oder von beiden der Leistungsabgabe und/oder der Betriebstemperatur modellieren). Die Kosten der Lebensdauer können basierend auf dem Produkt des geschätzten Lebensdauerpreises λ und der Anzahl von verbrauchten FFH ermittelt werden (was basierend auf den Teilelebensdauermodelldaten für die Kraftwerksanlage ermittelt werden kann, die die verbrauchten FFH als eine Funktion von einem oder von beiden der Leistungsabgabe und/oder Betriebstemperatur modellieren.
Wie es genauer nachfolgend beschrieben werden wird, verwendet das Abgabeoptimierungssystem 402 eine iterative Analysetechnik, um für jede Zeiteinheit (z.B. Stunde) des Instandhaltungsintervalls eine empfohlene Abgabe (MW) und/oder Betriebstemperatur T) für die Kraftwerksanlage zu ermitteln, um einen Profit für das Instandhaltungsintervall zu maximieren, während die Ziellebensdauerrandbedingung erreicht wird (d.h. ohne die Dauer des Instandhaltungsintervalls signifikant zu ändern). Diese iterative Technik enthält eine Innenschleifeniteration und eine Außenschleifeniteration. Die Innenschleife bestimmt ein Betriebsprofil, das den Profit für jede Zeiteinheit des Instandhaltungsintervalls entsprechend der Gleichung (1) maximiert, wenn ein geschätzter Lebensdauerpreiswert λ gegeben ist. Die Außenschleife bestimmt dann, ob die Zielteilelebensdauer, die sich aus dem Betriebsprofil ergibt, im Wesentlichen gleich ist mit der aktuellen Zielteilelebensdauer für die Kraftwerksanlage (innerhalb einer definierten Toleranz). Wenn die Zielteilelebensdauerrandbedingung nicht erfüllt ist, wird der Wert des geschätzten Lebensdauerpreises λ in die geeignete Richtung angepasst und die Innenschleife wird erneut ausgeführt unter Verwendung des angepassten Preislebensdauerwertes. Diese Iterationen werden wiederholt, bis ein den Profit maximierendes Betriebsprofil gefunden wurde, das die Zielteilelebensdauerrandbedingung für das Gut erfüllt (d.h. ein Betriebsprofil, das zu einem Instandhaltungsintervall führt, das im Wesentlichen gleich ist mit dem Zielinstandhaltungsintervall mit einer definierten Toleranz).
6 ist eine beispielhafte Übersichtsanzeige 602 für das Abgabeoptimierungssystem 402, die durch die Benutzerschnittstellenkomponente 408 erzeugt werden kann. Die Übersichtsanzeige 602 kann auswählbare Graphiken zum Navigieren zu anderen Anzeigen des Systems 402 aufweisen, die entsprechend einer langfristigen Planung 604, einer Tag-Voraus-Planung 606 und einer Echtzeitplanung und einem Echtzeitbetrieb 608 kategorisiert sind. Die Langzeitplanungssequenz, während der ein optimiertes Betriebsprofil für ein zukünftiges Instandhaltungsintervall erzeugt wird, kann initiiert und mittels Interaktionen mit den Langfristanzeigen angesehen werden, auf die mittels der Langfristgraphik 604 zugegriffen werden kann.
7 ist ein Blockschaltbild, das beispielhaft Dateneingaben und -ausgaben für die Profilerzeugungskomponente 406 des Abgabeoptimierungssystems 402 während des Langfristplanungsstadiums veranschaulicht. Wie es genauer hierin beschrieben werden wird, können gleiche Eingaben und Ausgaben während der nachfolgenden Tag-Voraus- und Echtzeitplanung und Echtzeitbetrieb verwendet werden, aber mit aktuellen und/oder historischen Umgebungs-, Markt- und Betriebsdaten, die zumindest einige der Vorhersagedaten ersetzen.
In den hierin beschriebenen Beispielen sind die Kraftwerksanlagen als ein Satz von Gasturbinen angenommen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Optimierungstechniken, die durch die Ausführungsbeispiele des Abgabeoptimierungssystems 402 ausgeführt werden, auch auf andere Arten von Leistungserzeugungskraftwerksanlagen anwendbar sind. Außerdem, obwohl die hierin beschriebenen Beispiele ein Betriebsprofil mit einer stündlichen Zeitbasis annehmen, sind auch andere Zeitbasen innerhalb des Bereichs von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Während die Teilelebensdauermetrik in den folgenden Beispielen als FFH angenommen wird, können einige Ausführungsbeispiele des Abgabeoptimierungssystems 402 auch dazu eingerichtet sein, die Betriebsprofile basierend auf andere Teilelebensdauermetriken zu bestimmen.
Die Profilerzeugungskomponente 406 ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere Optimierungsalgorithmen 702 auszuführen, die die Innenschleifen- und Außenschleifeniterationen ausführen, die oben beschrieben sind. Um die Kosten des Brennstoffverbrauchs und des Verbrauchs an FFH (oder anderen Teilelebensdauermetriken) durch die Gasturbinen akkurat zu berechnen, ist das Abgabeoptimierungssystem 402 mit Modelldaten 416 ausgestattet, aufweisend ein oder mehrere Brennstoffverbrauchsmodelle und ein oder mehrere Teilelebensdauermodelle für die Gasturbinen. Diese Modelle können auf die bestimmten, zu untersuchenden Gasturbinen anwendungsangepasst werden basierend auf technischen Spezifikationen, historischen Betriebsdaten oder anderen derartigen Informationen.
Ein beispielhaftes Brennstoffverbrauchsmodell kann einen geschätzten Betrag von Brennstoff, der durch die Gasturbinen für eine gegebene Zeiteinheit (z.B. 1 Stunde) verbraucht wird als eine Funktion der Leistungsabgabe MW und der Betriebstemperatur T (die eine Abgastemperatur, eine Einlasstemperatur oder eine andere Temperatur beschreibend für die Gesamtbetriebstemperatur sein kann), und/oder Umgebungszustände Amb, wie etwa die Umgebungstemperatur, Druck, Feuchtigkeit, usw. definieren. Solche Leistungsfähigkeitsmodelle können im Speicher 420, der mit dem Abgabeoptimierungssystem 402 verknüpft ist, gespeichert werden, entweder als mathematische Funktionen (z.B. BrennstoffVerbraucht (MW, T, Amb)), die die Beziehung zwischen dem Brennstoffverbrauch und Kombinationen von MW und T für eine gegebene Amb beschreiben oder als eine Tabelle von vorausberechneten Werten, auf die durch die Profilerzeugungskomponente 406 nach Bedarf zugegriffen werden kann, um Brennstoffverbrauchsschätzungen für unterschiedliche Betriebsszenarios zu erhalten.
Ein beispielhaftes Teilelebensdauermodell kann eine geschätzte Anzahl von berücksichtigten Betriebsstunden (oder andere Teilelebensdauermetriken), die für eine gegebene Zeiteinheit verbraucht werden als eine Funktion der Leistungsabgabe MW und der Betriebstemperatur T und/oder der Umgebungszustände Amb, wie etwa Umgebungstemperatur, Druck, Feuchtigkeit, usw. definieren. Ähnlich wie das Brennstoffverbrauchsmodell kann das Teilelebensdauermodell in dem Speicher 420 gespeichert werden, entweder als mathematische Funktion (z.B. FHH_Verbraucht (MW, T, Amb)), die die Beziehung zwischen den verbrauchten FFH und Kombinationen von MW und T für eine gegebene Amb beschreibt oder als Tabelle von vorausberechneten Werten, auf die durch die Profilerzeugungskomponente 406 nach Bedarf zugegriffen werden kann, um die FHH-Verbrauchsschätzungen für unterschiedliche Betriebsszenarien zu erhalten.
8 veranschaulicht beispielhafte Tabellenformate für vorausgespeicherte Modelldatenwerte für eine gegebene Amb. Die Tabelle 802 ist eine beispielhafte Datentabelle entsprechend einem Leistungsfähigkeitsmodell (z.B. BrennstoffVerbraucht (MW, T)) und Tabelle 804 ist eine beispielhafte Datentabelle entsprechend einem Teilelebensdauermodell (z.B. FFH_Verbraucht(MW, T)). Die Leistungsfähigkeitsmodelldatentabelle 802 ist ein zweidimensionales Gitter von Brennstoffverbrauchswerten 808 für jeweilige Kombinationen der Leistungsabgabe MW (Spalten 812) und Betriebstemperatur T (Spalten 814). Für Ausführungsbeispiele, bei denen die Modelldaten als vorausberechnete Werte gespeichert werden, können die Leistungsfähigkeitsmodelldatenwerte in dem Speicher 420 in einem Format gespeichert werden gleich dem, dass in Tabelle 802 gezeigt ist (oder in einem anderen geeigneten Format), wobei die vorausberechneten Datenwerte 808, die die Menge von verbrauchtem Brennstoff für eine gegebene Kombination der Leistungsabgabe (MW) und der Betriebstemperatur (T) repräsentieren, für einen Bereich von [MW, T]-Paaren gespeichert sind (z.B. als durch Komma getrennten Daten oder irgendein anderes geeignetes Speicherformat). Während einer Iteration des Optimierungsprozesses, der genauer nachfolgend zu beschreiben ist, kann die Profilerzeugungskomponente 406 auf die Tabelle 702 zugreifen und die vorgespeicherten Werte des BrennstoffVerbraucht (MW, T) erhalten entsprechend dem Wertepaar der Leistungsabgabe und der Betriebstemperatur, das am nächsten mit dem Paar von Testwerten übereinstimmt, die für die aktuelle Iteration einer gegebenen Stunde betrachtet werden. Das vorherige Speichern dieser vorausberechneten Werte kann die Rechenbelastung des Optimierungsprozesses gegenüber Speichern der Modelldaten als mathematische Funktionen, wie bei jeder Iteration ausgeführt werden müssen, um die Menge des verbrauchten Brennstoffs für ein gegebenes [MW, T] - Paar zu berechnen, reduzieren.
Die Teilelebensdauermodelldatentabelle 804 kann in einem gleichen Format gespeichert werden. Insbesondere enthält die Teilelebensdauermodelldatentabelle ein Gitter von Werten 810, die die während einer Zeiteinheit (z.B. 1 Stunde) verbrauchte Anzahl von FFH repräsentiert, innerhalb der die eine oder die mehreren Gasturbinen eine Menge von Leistung MW bei einer Betriebstemperatur T für einen Bereich von Werten von MW und T abgeben. Während des Betriebs kann die Profilerzeugungskomponente 406 auf die Tabelle 704 zugreifen und die Anzahl der verbrauchten FFH für ein gegebenes [MW, T]-Paar erhalten, das in einer aktuellen Iteration der Optimierungssequenz betrachtet wird.
Die Datenwerte 808 und 810 können in irgendeinem geeigneten Grad von Feinheit der MW- und T-Werte gespeichert werden. Der Grad der Feinheit kann z.B. von den Einschränkungen der Rechenumgebung abhängen, auf denen das Abgabeoptimierungssystem läuft, wobei Umgebungen mit ausreichend großer Datenspeicherkapazität die Datenwerte 808 und 810 bei einem höheren Grad der Feinheit speichern können (was zu einer größeren Anzahl von vorausberechneten Werten führt). In den beispielhaften Tabellen 802 und 804, die in 8 veranschaulicht sind, sind die Datenwerte 808 und 810 bei einer Feinheit von 10 MW und 10° F gespeichert. Jedoch sind andere geeignete Feinheiten auch innerhalb des Bereichs von einem oder mehrere Ausführungsbeispielen. Wenn die Werte von MW und T, die durch die Profilerzeugungskomponente 406 betrachtet werden, zwischen den verfügbaren Werten von MW und/oder T liegen, die in den Tabellen 802 und 804 repräsentiert sind, kann die Profilerzeugungskomponente 406 Werte von MW und T, die in den Tabellen 802 und 804 repräsentiert sind, auswählen, die den betrachteten Werten von MW und T am nächsten kommen (z.B. durch Runden der betrachteten Werte auf die nächsten Tabellenwerte) und die Brennstoffverbrauchswerte und FFH-Werte entsprechend dieser nächstkommenden Werte von MW und T wählen. Alternativ kann die Profilerzeugungskomponente 406 bei einigen Ausführungsbeispielen dazu eingerichtet sein, zwischen den Tabellenwerten 808 und 810 zu interpolieren, wenn die betrachteten aktuellen Werte von MW und T zwischen Tabellenwerten liegen, die in Tabelle 802 und 804 repräsentiert sind.
Während 8 die Brennstoffverbrauchswerte und die FFH-Werte als Funktionen darstellt, die nur von der Leistungsabgabe und der Betriebstemperatur abhängen, können einige Ausführungsbeispiele den Brennstoffverbrauch und den FFH-Verbrauch als Funktionen von zusätzlichen Faktoren modellieren. Bei solchen Ausführungsbeispielen können die vorausberechneten Datenwerte als Tabellen höherer Ordnung gespeichert werden, abhängig von der Anzahl von Variablen, die verwendet wurden, um den Brennstoffverbrauch und die FFH zu berechnen. Auch können bei einigen Ausführungsbeispielen stochastische Modelle verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit und die Teilelebensdauer für eine gegebene Kraftwerksanlage zu modellieren, während in dem aktuellen Beispiel deterministische Modelle angenommen werden.
Nunmehr zurückkommend auf 7, werden Vorhersagedaten 710 nunmehr beschrieben, die dem System bereitgestellt werden. Wenn ein Betriebsprofil für eine oder mehrere Gasturbinen (oder andere Kraftwerksanlagen) für ein Betriebsintervall (z.B. ein Instandhaltungsintervall) erzeugt werden soll, werden Vorhersagedaten 710 wirksam eingesetzt, um eine nominelle Vorhersage von Betriebsarten und Zuständen für das Betriebsintervall bereitzustellen, das geplant wird. Vorhersagedaten 710 können zeitbasierte Informationen (z.B. stündliche Daten) aufweisen, die die erwarteten Umgebungszustände und/oder Marktfaktoren beschreiben, die bei der Entscheidung eine Rolle spielen, wann die Gasturbinen mit Spitzenlast betrieben werden und wann die Gasturbinen im CPL-Modus betrieben werden, wobei die Vorhersagedaten 710 einen Zeitbereich entsprechend dem Betriebsintervall umfassen, das geplant wird. 9 veranschaulicht Graphen, die beispielhafte Vorhersagedaten unter drei Kategorien plotten - vorhergesagte Marktzustände (Graph 902), vorhergesagte Umgebungszustände (Graph 904) und vorhergesagte Last- oder elektrische Anforderung (Graph 906). Die vorhergesagten Marktzustände können zum Beispiel vorhergesagte stündliche Elektrizitätspreise und vorhergesagte stündliche Gaspreise aufweisen (oder stündliche Preise für andere Arten von Brennstoff, der durch die betrachteten Kraftwerksanlagen verbrannt wird). Die vorhergesagten Umgebungszustände können z.B. eine vorhergesagte stündliche Temperatur, einen vorhergesagten stündlichen Druck und/oder eine vorhergesagte stündliche Feuchtigkeit aufweisen. Der Zeitbereich für die Vorhersagedaten 610 umfasst die Stunden, die das Instandhaltungsintervall bilden, das geplant wird (z.B. eine 32.000-FFH-Dauer in dem vorliegenden Beispiel). Obwohl die Vorhersagedaten 610 beschrieben werden mit einer stündlichen Zeitbasis, können auch andere Zeitbasen verwendet werden, ohne von dem Bereich von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen abzuweichen, die hierin beschrieben sind. Allgemein wird die Zeitbasis für die Vorhersagedaten 610 mit der Zeitbasis übereinstimmen, die für den Kraftwerksbetrieb verwendet wird (z.B. stündliche Daten für Kraftwerke, die an Tag-Voraus-Elektrizitätsmärkten teilnehmen).
Nunmehr zurückkommend auf 7, können einige oder alle der Vorhersagedaten 710 durch den Benutzer in das Abgabeoptimierungssystem 402 eingegeben werden (z.B. mittels einer Benutzerschnittstellenkomponente 408). Alternativ kann die Vorhersagekomponente 404 dazu eingerichtet sein, einige oder alle der Vorhersagedaten 710 von externen Quellen der Vorhersageinformation zu beziehen, aufweisend aber nicht beschränkt auf Wettervorhersage-Webseiten, Elektrizitäts- und/oder Gasmarktwebseiten oder andere derartige Quellen. Bei noch einem anderen Beispiel kann die Vorhersagekomponente 404 dazu eingerichtet sein, einige oder alle der Vorhersagedaten 710 basierend auf einer Analyse von relevanten Datensätzen zu erzeugen, die der Vorhersagekomponente 404 bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Vorhersagekomponente 404 bei einigen Ausführungsbeispielen dazu eingerichtet sein, Lastvorhersagealgorithmen auszuführen, die eine erwartete stündliche elektrische Anforderung für das Instandhaltungsintervall basierend auf vorhergesagten Wetter- oder Umgebungszuständen für das Instandhaltungsintervall erzeugen. Bei solchen Ausführungsbeispielen können der Vorhersagekomponente 404 solche Umgebungszustandsinformationen bereitgestellt werden, wie etwa eine erwartete stündliche Temperatur, ein erwarteter stündlicher Druck und/oder eine erwartete stündliche Feuchtigkeit, und kann basierend auf diesen Umgebungszustandsinformationen eine erwartete stündliche elektrische Anforderung erzeugen. Die Vorhersagekomponente 404 kann irgendwelche geeigneten Vorhersagealgorithmen zur Erzeugung einer stündlichen vorhergesagten elektrischen Last basierend auf einem gegebenen Satz von stündlichen Umgebungsdaten ausführen.
Die Profilerzeugungskomponente 406 kombiniert wenigstens eine Untergruppe der Vorhersagedaten 710 mit den Modelldaten 416, die die Leistungsfähigkeit des Gutes und die Teilelebensdauer für die Gasturbinen repräsentieren, um ein Optimierungsproblem zu bilden mit einem Ziel zur Maximierung des Profits unter der Bedingung eine oder mehrere spezifizierte Teilelebensdauerziele und andere Betriebszustände aufrechtzuerhalten. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Variablen des Problems die Kraftwerksausgangsleistung MW und die Betriebstemperatur T, die eine Abgastemperatur, eine Einlasstemperatur oder ein anderer Faktor sein kann, der beschreibend ist für die Gesamtbetriebstemperatur. Die Kraftwerksabgabevariable MW ist verknüpft mit der Fähigkeit, die Gasturbine mit Spitzenlast zu betreiben, um ein Extraeinkommen zu erlangen und die Betriebstemperatur T gibt das Niveau des CPL-Betriebs vor.
Die Profilerzeugungskomponente 406 löst das Optimierungsproblem, um ein Optimierungsprofil 706 (auch als ein Betriebsplan bezeichnet) zu erhalten, der stündliche Betriebsparameter empfiehlt - in der Form von der Leistungsabgabe MW und der Betriebstemperatur T in dem vorliegenden Beispiel -, die bestimmt sind, um den Profit für das Instandhaltungsintervall zu maximieren ohne signifikant die Ziellebensdauer für das Gut zu ändern (d.h. ohne die Dauer des Instandhaltungsintervalls signifikant zu ändern). Das Betriebsprofil 706 identifiziert geeignete Spitzenlastbetriebsgelegenheiten innerhalb des Instandhaltungsintervalls sowie geeignete Perioden, während denen im CPL-Modus gearbeitet wird, um die zusätzlichen FFH, die während den Spitzenlastbetriebsperioden verbraucht wurden, zu kompensieren. Auf diese Weise dient das vom System 402 erzeugte Betriebsprofil 706 als eine Leitlinie, um den Nutzen der Kraftwerksanlage im Wesentlichen zu maximieren, ohne das Instandhaltungsintervall zu kürzen oder auf andere Weise Kundenservicevertragskosten zu erhöhen.
Die Profilerzeugungskomponente 406 erzeugt auch einen geschätzten optimalen Lebensdauerpreiswert λ* 708, der parallel mit dem Betriebsprofil 706 abgeleitet wird, wie es nachfolgend genauer beschrieben wird. Der Lebensdauerpreiswert wird nachfolgend durch das System 402 während der Echtzeitplanung und dem Echtzeitbetrieb verwendet, um optimale Spitzenlastbetriebsgelegenheiten bei gegebenen Echtzeit- und historischen Zuständen zu identifizieren, um Informationen über die Kosten der Lebensdauer zu erzeugen und dem Benutzer auf sinnvolle Arten zu präsentieren, die dazu bestimmt sind, einen optimalen Betrieb des Gutes zu leiten und für andere Zwecke, die hierin zu offenbaren sind. Der Lebensdauerpreiswert, der als ein Faktor verwendet wird, um einen maximal profitablen Betriebsplan zu ermitteln, kann auch die Rechenbelastung beim Lösen des Maximierungsproblems über lange Betriebshorizonte reduzieren.
10 ist ein Rechenblockschaltbild, das die iterative Analyse veranschaulicht, die auf den Vorhersagedaten 710 und den Modelldaten 416 durch die Profilerzeugungskomponente 406 ausgeführt wird, um das im Wesentlichen optimierte Betriebsprofil 706 zu erzeugen. Wie es nachfolgend genauer beschrieben wird, kann eine gleiche iterative Analyse sowohl für die Langzeitplanung als auch die Echtzeitplanung und den Echtzeitbetriebe verwendet werden. Allgemein verwendet die Profilerzeugungskomponente 406 einen Zweischichtiterationsansatz, um das Optimierungsproblem zu lösen, wobei die Iterationsverarbeitung eine Innenschleife 1002 und eine Außenschleife 1004 umfasst. Das durch die Iterationen der Innen- und Außenschleife gelöste Problem kann definiert werden als Maximierung des Profits, der über dem Instandhaltungsintervall erzeugt wird unter der Bedingung der Zielteilelebensdauerrandbedingung. In mathematischen Termen, kann dieses Problem ausgedrückt werden als:
Maximiere $\sum_{t = 1}^{T_{M . I .}} {(E l e k t r i z i t ä t s p r e i s) (M W) - (B r e n n s t o f f p r e i s) (T)}$
unter der Bedingung $\sum_{t = 1}^{T_{M . I .}} F F H \leq Z i e l l e b e n s d a u e r$
wobei T_M.I. die Dauer des Instandhaltungsintervalls ist und der Bereich der Betriebstemperatur T begrenzt ist durch den Betriebstemperaturbereich der Turbinen (d.h. T_min ≤ T < T_max). Obwohl die hierin beschriebene beispielhafte eine Teilelebensdauermetrik annimmt, die in Form von FFH definiert ist, ist es zu erkennen, dass andere Metriken für die Teilelebensdauer auch verwendet werden können, ohne von dem Bereich von einen oder mehreren Ausführungsbeispielen dieser Offenbarung abzuweichen. Außerdem können einige Ausführungsbeispiele der Profilerzeugungskomponente 406 auch eine statistisch basierte Analyse durchführen, die vielmehr ein zustandsbasiertes Betriebsprofil als ein zeitbasiertes Profil erzeugt, während die hierin beschriebenen Beispiele zeitbasierte Betriebsprofile und Vorhersagedaten annehmen.
Das Durchführen dieser Optimierung für mehrere Iterationen über ein großes Instandhaltungsintervall (z.B. 32.000 Stunden) kann zu einem großen Optimierungsproblem führen. Um die Rechenlast zu reduzieren, die mit dem Lösen des Optimierungsproblems verbunden ist, verwendet die Profilerzeugungskomponente 406 eine Lebensdauerpreismetrik λ, um die Erzeugung (durch CPL-Betrieb) und das Verbrauchen (durch Spitzenlastbetrieb) von FFH-Guthaben zu berücksichtigen durch das Berechnen der Kosten für die erzeugten oder verbrauchten FFH und das Faktorisieren dieser Kosten in der Profitberechnung.
Allgemein findet die Innenschleife 1002 einen stündlichen Plan der Leistungsabgabe MW und der Betriebstemperatur T, die ermittelt sind, um den Profit über die Instandhaltungsdauer zu maximieren oder im Wesentlichen zu maximieren (z.B. durch Maximieren der Gleichung (1)), wenn ein geschätzter Preis der Lebensdauer λ gegeben ist. Das kann das Identifizieren eines stündlichen Plans von MW und T umfassen, der Spitzenlastdauern (die FFH-Guthaben verbrauchen) mit CPL-Dauern (die FFH-Guthaben erzeugen) auf eine Weise ausgleicht, die bestimmt ist, um den Profit für die Instandhaltungsdauer insgesamt zu maximieren.
Weil der Profit für eine gegebene Stunde von dem Elektrizitätspreis und den Brennstoffkosten für diese Stunde abhängt, verwendet die Profilerzeugungskomponente 406 die vorhergesagten Marktinformationen, die in den Vorhersagedaten 710 enthalten sind - die Elektrizitätspreise und die Gaspreise - gemeinsam mit den Leistungsfähigkeitsmodellen des Gutes, die durch die Modelldaten 416 repräsentiert sind. Zum Beispiel kann der durch die Gleichung (1) oben gegebene Profit umformuliert werden als: $\begin{array}{l} Profit = ElekPreist (t) * MW (t) - \\ BrennstoffPreis (t) * BrennstoffVerbraucht (MW (t), T (t)) - \\ λ * FFH_Verbraucht (MW (t), T (t)) \end{array}$
wobei ElekPreis(t) der vorhergesagte Preis der Elektrizität als eine Funktion der Zeit ist und Brennstoffpreis (t) der vorhergesagte Preis des Brennstoffes (z.B. Gaspreise in dem Fall von Gasturbinen) als eine Funktion der Zeit ist, von denen beide von den stündlichen Vorhersagedaten 710 erhalten werden. Es ist zu beachten, dass der durch Gleichung (2) gegebene Profit die verbrauchten Kosten der Lebensdauer (FFH) berücksichtigt, wie es durch ein Produkt des Preises der Lebensdauer λ der Anzahl der verbrauchten FFH als Folge von Erzeugen einer Leistungsabgabe MW bei einer Betriebstemperatur T für die fragliche Zeiteinheit (z.B. Stunde) repräsentiert ist.
Wie es oben angegeben ist, können die Werte des BrennstoffVerbraucht (MW(t), T(t)) und FFH_Verbraucht*(MW(t), T(t)) für jede Iteration der Innenschleife basierend auf den Modelldaten 416 erhalten werden, die die Leistungsfähigkeitsmodelldaten BrennstoffVerbraucht (MW, T) und die Teilelebensdauermodelldaten FFH_Verbraucht (MW, T) enthalten. Die Modelldaten können als betreffende mathematische Funktionen oder als eine Anordnung von vorausberechneten Werten (wie es in 8 veranschaulicht ist) gespeichert werden. Das Speichern der Modelldaten als vorausberechnete Werte kann die Ausführungszeit der Iterationen signifikant verbessern durch das Reduzieren der Innenschleifenoptimierung auf essentielle arithmetische Operationen gefolgt von Vergleichen, wobei der Bedarf eliminiert wird, die mathematischen Funktionen über nachfolgende Außenschleifeniterationen zu evaluieren.
Nachdem die Vorhersagedaten 710 dem Abgabeoptimierungssystem 402 bereitgestellt wurden, kann der Benutzer eine Langfristbetriebsprofilerzeugungssequenz initiieren, die ein empfohlenes Langfristbetriebsprofil für ein gegebenes Instandhaltungsintervall (das Instandhaltungsintervall, das durch den Zeitbereich der Vorhersagedaten 710 abgedeckt ist) erzeugen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Benutzerschnittstellenkomponente 408 Schnittstellenanzeigen erzeugen, die es dem Benutzer ermöglichen, eine oder mehrere zusätzliche Randbedingungen (z.B. mittels einer Benutzerschnittstellenkomponente 408) einzugeben vor dem Initiieren der Profilerzeugungssequenz. Die Benutzer definierten Randbedingungen können z.B. obere und untere Grenzwerte der Betriebstemperatur oder der Leistungsabgabe, Modifikationen an dem gewünschten Betriebshorizont (d.h. Modifikationen an der Zieldauer des Instandhaltungsintervalls), Identifikationen von Tagen, während denen es den Gasturbinen nicht erlaubt ist zu arbeiten (z.B. basierend auf Kraftwerksabschaltungen oder geplante Gasturbinenabschaltpläne), oder andere derartige Randbedingungen aufweisen. Zusätzlich kann in einigen Szenarios die vorhergesagte Last oder elektrische Anforderung für jede Stunde des Instandhaltungsintervalls als eine Randbedingung für das Optimierungsproblem verwendet werden. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstellenkomponente 408 bei einigen Ausführungsbeispielen dem Benutzer erlauben, zu spezifizieren, dass die Leistungsabgabe für eine gegebene Stunde des Instandhaltungsintervalls die vorhergesagte Last für diese Stunde nicht überschreiten darf oder die vorhergesagte Last plus einen spezifizierten Toleranzzuschlag nicht überschreiten darf. Zusätzlich können weitere Betriebsvariable entsprechend anderen für einen Kunden verfügbaren Optionen, wie etwa Staubbrenner, Verdampfungskühler, Kühler, usw. zu dem Abgabeoptimierungssystem hinzugefügt werden.
Anfangs, für den ersten Satz von Iterationen der Innenschleife 1002, wird eine Ausgangsschätzung des Lebensdauerpreises λ₀ 1006 verwendet. Unter Verwendung dieser Ausgangsschätzung des Lebensdauerpreises ermittelt die Profilerzeugungskomponente 406 eine stündliche Ausgangsplanung von MW und T, die bestimmt ist, um den Profit, der durch die Gleichung (2) für jede Stunde des geplanten Instandhaltungsintervalls angegeben ist, zu maximieren (obwohl das hierin beschriebene Beispiel eine stündliche Zeitbasis annimmt, sind andere Zeiteinheiten innerhalb des Schutzbereichs von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen). Das heißt die Profilerzeugungskomponente 406 ermittelt für jede Zeiteinheit t = 0 bis T_M.I. (wobei T_M.I. die Anzahl der Zeiteinheiten im Instandhaltungsintervall ist; z.B. 32.000 Betriebsstunden), Werte für die Leistungsabgabe (MW(t) und die Betriebstemperatur T(t), die die Gleichung (2) für jede Stunde maximieren oder im Wesentlichen maximieren. Während dieser Innenschleifenverarbeitung kann die Profilerzeugungskomponente 406 die Vorhersagedaten 710 in Bezug nehmen, um den vorhergesagten Elektrizitätspreis ElekPreis(t) und BrennstoffPreis(t) für eine gegebene Zeiteinheit (z.B. eine Stunde) t zu ermitteln. Die Profilerzeugungskomponente kann auch Modelldaten 416 in Bezug nehmen, um den erwarteten Betrag des verbrauchten Brennstoffes BrennstoffVerbrauch(MW(t), T(t)) und den erwarteten Betrag der verbrauchten FFH FFH_Verbraucht(MW(t), T(t)) für eine gegebene Kombination der Leistungsabgabe MW und der Betriebstemperatur T zu ermitteln. Die Profilerzeugungskomponente 406 kann mehrere Iterationen der Innenschleife für jede Stunde ausführen, um auf Werte von MW und T zu konvergieren, die den Profit für diese Stunde maximieren, wenn die erwarteten Elektrizitätspreise, erwarteten Brennstoffpreise (z.B. Gaspreise) und der geschätzte Preis der Lebensdauer gegeben sind (sowie irgendein definierter oberer oder unterer Grenzwert für MW und T).
Die stündliche Planung von MW und T, die als Ergebnis der ersten Ausführung der Innenschleife 1002 erzeugt wird, stellt einen provisorischen Betriebsplan dar, der der Überprüfung unterworfen ist, dass der Betriebsplan die Ziellebensdauerrandbedingung erfüllt. Nachdem die Innenschleifenverarbeitung diesen provisorischen stündlichen Betriebsplan für MW und T bestimmt hat, die bestimmt sind, um den Profit in den Instandhaltungsintervall zu maximieren (erste Ausführung der Innenschleife 1002), führt die Profilerzeugungskomponente 406 die Außenschleife 1004 durch, um zu ermitteln, ob der provisorische Betriebsplan die Ziellebensdauerrandbedingung erfüllt. Wie es oben angegeben ist, kann die Ziellebensdauerrandbedingung beschrieben werden als $\sum_{t = 1}^{T_{M . I .}} F F H \leq Z i e l l e b e n s d a u e r$
Allgemein ist die Profilerzeugungskomponente 406 bestrebt, ein profitmaximierendes stündliches Betriebsprofil für das Instandhaltungsintervall zu bestimmen, das auch die Gesamtanzahl von verbrauchten FFH bei oder unter der Ziellebensdauer des Instandhaltungsintervalls (z.B. 32.000 Betriebsstunden) hält. Das heißt, der Betrag von zusätzlicher FFH-Lebensdauer, die während Spitzenlastbetriebsstunden verbraucht werden, die durch das Betriebsprofil definiert sind, sollte im Wesentlichen gleich sein (innerhalb einer definierten Toleranz), wie ein Betrag von zusätzlicher FFH-Lebensdauer, die während CPL-Stunden angesammelt werden, die durch das Betriebsprofil definiert sind. Dies stellt sicher, dass das Instandhaltungsintervall nicht gekürzt wird und damit verbundene zusätzliche Instandhaltungskosten werden nicht anfallen, während gleichzeitig die Nutzung der Anlagenkapazität des Kraftwerks über dem Instandhaltungsintervall unter den gegebenen vorhergesagten Zuständen optimiert wird.
Zu diesem Zweck führt die Profilerzeugungskomponente 406, sobald ein provisorisches Betriebsprofil durch die Innenschleifenverarbeitung erzeugt wurde, die Außenschleife 1004 des iterativen Prozesses aus, die die gesamte Anzahl von FFH ermittelt, die als Folge des Betriebs der Anlagen in Übereinstimmung mit dem provisorischen Betriebsprofil verbraucht wird und ermittelt, ob die Anzahl von verbrauchten FFH die Ziellebensdauerrandbedingung erfüllt. Allgemein sollte die Summe der verbrauchten FFH über dem Instandhaltungsintervall gleich oder geringer sein als die Ziellebensdauer (z.B. 32.000 FFH). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Profilerzeugungskomponente 406 den Betrag der verbrauchten Teilelebensdauer über dem Instandhaltungsintervall basierend auf den Teilelebensdauermodelldaten und den geplanten Werten für MW und für T für das Betriebsprofil bestimmen, so dass die Randbedingung gegeben sein kann durch $\sum_{t = 1}^{T_{M . I .}} F F H_V e r b r a u c h t (M W (t), T (t)) \leq Z i e l l e b e n s d a u e r$
Die Außenschleife 1004 des iterativen Verarbeitens, die durch die Profilerzeugungskomponente 406 ausgeführt wird, vergleicht die Ziellebensdauer für die Gasturbinen mit dem Gesamtbetrag der FFH, die über die Dauer des Instandhaltungsintervalls verbraucht werden würden, wenn die Gasturbinen in Übereinstimmung mit dem provisorischen Betriebsprofil betrieben werden würden. Wenn die insgesamt verbrauchten FFH bestimmt wurden, größer zu sein als die Ziellebensdauer (außerhalb eines definierten Toleranzfensters), wird angenommen, dass der Lebensdauerpreis λ₀ unterschätzt wurde während der ersten Ausführung der Innenschleife und die Profilerzeugungskomponente 406 erhöht den geschätzten Preis der Lebensdauer λ₁ für die nächste Ausführung der Innenschleife. Alternativ, wenn die insgesamt verbrauchten FFH bestimmt wurden, geringer zu sein als die Ziellebensdauer (außerhalb eines definierten Toleranzfensters) wird angenommen, dass der geschätzte Lebensdauerpreis λ₀ während der ersten Ausführung der Innenschleife überschätzt wurde und die Profilerzeugungskomponente 406 verringert den geschätzten Lebensdauerpreis λ₁ für die nächste Ausführung der Innenschleife. Die Profilerzeugungskomponente 406 führt dann die Innenschleifenverarbeitung unter Verwendung des aktualisierten Lebensdauerpreiswertes λ₁ erneut durch und ein neues provisorisches Betriebsprofil wird erzeugt, wobei das neue provisorische Betriebsprofil einen aktualisierten stündlichen Plan für die Leistungsabgabe MW und die Betriebstemperatur T hat, der basierend auf Gleichung (2) unter Verwendung der gleichen Vorhersagedaten 710 und des aktualisierten Lebensdauerpreiswertes λ₁ berechnet wurde. Die Profilerzeugungskomponente 406 führt dann mehrere Iterationen der inneren und der äußeren Schleifenverarbeitung auf diese Weise durch - wobei neue provisorische Betriebsprofile berechnet werden und der Lebensdauerpreiswert λ_i (wobei i der Iterationsindex ist) angepasst wird, wenn der kalkulierte Betrag der verbrauchten FFH nicht die Ziellebensdauerrandbedingung erfüllt - bis ein optimaler Preis der Lebensdauer λ* gefunden wurde, der die Innenschleife veranlasst, ein Betriebsprofil zu erzeugen, das die Ziellebensdauerrandbedingung erfüllt.
Allgemein iteriert die Profilerzeugungskomponente 406 über mehrere Werte des Preises der Lebensdauer λ_i in der Außenschleife, wobei die Innenschleife für jeden Wert von λ_i gelöst wird und beendet die Außenschleife basierend auf den empfangenen Antworten von der Innenschleife auf vorhergehende Lebensdauerpreiswerte. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Weise, auf die die Außenschleife den nächsten Lebensdauerpreiswert λ_i auswählt von den vorhergehenden Werten von λ_i und den entsprechenden Innenschleifenantworten abhängen. Wenn die Innenschleifenantwort auf den aktuellen Wert von λ_i in einer Verletzung der Ziellebensdauerrandbedingung resultiert, kann die Außenschleife entscheiden, λ_i+1 für die nächste Iteration zu erhöhen und damit fortfahren, bis die Innenschleifenantwort ein Betriebsprofil erzeugt, das die Ziellebensdauer erfüllt. In die andere Richtung, wenn die Innenschleifenantwort bei einem gegebenen Lebensdauerpreiswert λ_i die Ziellebensdauer nicht erfüllt (z.B. verbraucht das provisorische Betriebsprofil einen geschätzten Betrag von FFH weniger als die Ziellebensdauer), kann die Außenschleife λ_i+1 für die nächste Iteration erhöhen, um die geschätzten insgesamt verbrauchten FFH näher an die Ziellebensdauer zu bringen. Die Innen- und Außenschleifeniterationen können dann beendet werden, wenn die verbrauchte FFH für das aktuelle provisorische Betriebsprofil ungefähr gleich ist wie die Ziellebensdauer (innerhalb einer definierten Toleranz).
Wenn die Iterationen beendet sind als Ergebnis der Erfüllung der Ziellebensdauer kann die Benutzerschnittstellenkomponente 408 das durch die letzte Iteration der Innenschleife erzeugte Betriebsprofil 706 als empfohlenes Betriebsprofil für die Gasturbinen ausgeben. Das System 402 gibt auch den angenommenen optimalen Lebensdauerpreiswert λ* aus, der zu diesem Betriebsprofil führte. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das resultierende Betriebsprofil als ein empfohlener stündlicher Plan für die Gasturbinenleistungsabgabe und der Betriebstemperatur für jeden Tag des Instandhaltungsintervalls übergeben werden. 11 ist ein beispielhaftes Anzeigeformat für ein Betriebsprofil. Wie es in diesem Beispiel gezeigt ist, ist jeder Tag in Stunden unterteilt (Stundenende 1, Stundenende 2, usw.), wobei jede Stunde eine empfohlene Kraftwerksausgangsleistung und Betriebstemperatur (Abgastemperatur in diesem Beispiel) empfiehlt, die durch das Betriebsprofil 706 definiert ist.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Benutzerschnittstellenkomponente 408 einen oder mehrere graphische Darstellungen des optimierten Betriebsprofils 606 ausgeben sowie irgendwelche anderen Faktoren, auf denen das Profil basierte. 12 ist ein Beispiel einer Graphik, die die empfohlene Betriebstemperatur, die durch das Betriebsprofil über der Dauer des Instandhaltungsintervalls definiert (Graph 1204) gemeinsam mit den vorhergesagten stündlichen Elektrizitätspreisen über demselben Instandhaltungsintervall (Graph 1202) plottet. Die Benutzerschnittstellenkomponente 408 kann es dem Benutzer erlauben, Variablen zu der graphischen Anzeige hinzuzufügen oder von der graphischen Anzeige zu entfernen (z.B. Brennstoffpreise, erwartete elektrische Anforderung) zum Vergleich mit dem empfohlenen Betriebsprofil.
13 ist eine weitere beispielhafte graphische Anzeige 1302, die durch die Benutzerschnittstellenkomponente 408 basierend auf Ergebnissen der Langfristanalyse erzeugt wurde, wie es oben beschrieben ist. Die graphische Anzeige 1302 ist eine beispielhafte langfristige Planungsanzeige des Abgabeoptimierungssystems 402 und stelle eine tägliche Ansicht des langfristigen Betriebsprofils dar. Ein Leistungssäulendiagramm 1312 stellt die tägliche Leistungsabgabe für einen ausgewählten Monat (November 2016) dar, wie es basierend auf den empfohlenen stündlichen Leistungsabgaben ermittelt wurde, die durch das Betriebsprofil 706 definiert sind. Der Graph 1312 ist gemeinsam mit einem Umgebungstemperatursäulengraphen 1314, einem Brennstoffkostengraphen 1316 und einem Leistungspreissäulengraphen 1318 geplottet, die die durchschnittlichen täglichen Temperaturen bzw. Brennstoffkosten bzw. Elektrizitätspreise repräsentieren. Diese Informationen in dem Umgebungstemperaturgraphen 1314, dem Brennstoffkostengraphen 1316 und dem Leistungspreisgraphen 1318 können von den Vorhersagedaten 710 erhalten werden. Eine Monatsauswahlgraphik 1306 ermöglicht es dem Benutzer, einen Monat auszuwählen, der angezeigt und/oder optimiert werden soll. Abschaltdateneingabefelder 1304 ermöglichen es dem Benutzer, Tage einzugeben, während denen individuelle Gasturbinen außer Betrieb sind, was durch das Abgabeoptimierungssystem 402 berücksichtigt werden kann, wenn die Optimierungsroutine durchgeführt wird (z.B. durch Begrenzen der möglichen Leistungsausgabe an einem gegebenen Tag basierend auf der Anzahl der Turbinen, die als verfügbar erwartet werden). Ein Abschalteingabebereich 1310 ermöglicht es dem Benutzer, Start- und Enddaten für geplante Kraftwerksabschaltungen einzugeben, was auch durch das Optimierungssystem 402 berücksichtigt wird. In dem veranschaulichten Beispiel ist ein Abschalten definiert am 01. November zu beginnen und am 10. November zu enden, was durch den Leistungsausgabegraphen 1312 reflektiert wird. Wenn eine Kraftwerksabschaltung definiert ist, nimmt die Profilerzeugungskomponente 406 an, dass keine Leistung ausgegeben wird und keine Teilelebensdauer an diesen Tagen verbraucht wird und die Innen- und Außenschleife des Iterationsprozesses werden unter diesen Definitionen und Bedingungen ausgeführt. Ein „Ablaufoptimierer“-Graphikknopf 1308 initiiert (oder initiiert erneut) den Iterationsprozess, der ein Langfristbetriebsprofil für ein Instandhaltungsintervall (oder einen anderen Betriebshorizont) basierend auf den verfügbaren Vorhersagedaten, der Kraftwerkseffizienz und den Teilelebensdauermodellen und irgendwelchen Benutzer definierten Betriebsbedingungen (z.B. Kraftwerksabschaltung oder Ausfalldaten eines Gutes) erzeugt.
14 ist eine andere beispielhafte graphische Anzeige 1402, die durch eine Benutzerschnittstellenkomponente 408 entsprechend einen oder mehreren Ausführungsbeispielen erzeugt werden kann. Der Graph 1406 stellt die stündliche Betriebstemperatur dar, die durch das Betriebsprofil 706 definiert ist, dargestellt in der Form der Abweichung der Betriebstemperatur vom Basislinienbetrieb (auch in Bezug genommen als die Delta-Betriebstemperatur). Temperaturen, die unterhalb einer bestimmten Delta-Temperatur liegen, stellen einen CPL-Betrieb dar, während dem aus FFH (oder andere Einheiten der Teilelebensdauer) angesammelt werden, während Temperaturen oberhalb der Basislinie (die Null-Achse des Graphen 1406) den Spitzenlastbetrieb darstellen, während dem FFH verbraucht werden. Der Graph 1404, der über dieselbe Zeitlinie geplottet ist, wie der Graph 1406, veranschaulicht den erwarteten erhöhten Profit, der über dem Instandhaltungsintervall erzeugt wird, als eine Folge des Betriebs der Kraftwerksanlage in Übereinstimmung mit dem Betriebsprofil 706. Der erhöhte Profit kann durch die Teilelebensdauermetrikkomponente 412 als ein stündlicher kumulativer Wert basierend auf der oben angegebenen Gleichung (2) (oder irgendeiner anderen geeigneten Profitgleichung, die den Preis der Lebensdauer als einen Faktor erhält) unter Verwendung der vorhergesagten Brennstoff- und Elektrizitätspreisdaten und den empfohlenen Werten von MW und T berechnet werden, die durch das Betriebsprofil 706 für jede Stunde definiert sind.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Kaltteillast-/Spitzenlastoptimierungskurve, die im Graphen 1406 geplottet ist, farbkodiert sein, um die CPL- und Spitzenlastperioden deutlicher zu übermitteln. Zum Beispiel können Abschnitte der Kurve, die unter die Delta-Temperatur fallen und einen CPL-Betrieb darstellen, in blau gefärbt werden, während Abschnitte der Kurve, die das Null-Delta überschreiten - Spitzenlastbetriebszustände darstellend - rot gefärbt werden können.
Es ist zu erkennen, dass die Weise, in der das langfristige Betriebsprofil für das Instandhaltungsintervall durch die Benutzerschnittstellenkomponente 408 präsentiert wird, nicht auf die hierin illustrierten Beispiele beschränkt ist. Vielmehr können Informationen in Bezug auf den stündlichen oder täglichen empfohlenen Betriebsplan, die vorhergesagten Umgebungs- und Marktinformationen, Teilelebensdaueransparungen und Teilelebensdauernutzung und Profitberechnungen in irgendeinem geeigneten Format und in irgendeiner Kombination präsentiert werden ohne von dem Bereich von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen dieser Offenbarung abzuweichen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuerschnittstellenkomponente 414 des Abgabeoptimierungssystems 402 zusätzlich zum Erzeugen von graphischen Berichten und Leitlinien basierend auf dem langfristigen Betriebsprofil 706 die langfristigen Betriebsprofile zu einem Kraftwerksanlagensteuersystem oder Kraftwerksanlagenplanungssystem exportieren, so dass der Betriebsplan, der durch die Profile repräsentiert ist, automatisch in dem Steuersystem für das Gut programmiert wird.
Das nominelle langfristige Betriebsprofil 706, das durch die Profilerzeugungskomponente 406 erzeugt wird, basiert auf den vorhergesagten Umgebungs- und Marktzuständen, die durch die Vorhersagedaten 710 repräsentiert sind. Jedoch ist es wahrscheinlich, dass die aktuellen Umgebungszustände, Brennstoffkosten und Elektrizitätspreise währen dem nachfolgenden Echtzeitbetrieb der Leistungserzeugungskraftwerksanlage während des Instandhaltungsintervalls von deren jeweils vorhergesagten Werten abweichen, die durch die Vorhersagedaten 710 repräsentiert sind. Dementsprechend kann das Abgabeoptimierungssystem 402 während das langfristige Betriebsprofil 706 vorteilhaft für die langfristige Planung vor dem Start des geplanten Instandhaltungsintervalls verwendet werden kann, das Betriebsprofil während des Instandhaltungsintervalls basierend auf den aktualisierten Echtzeitumgebungs- und Echtzeitmarktinformationen sowie aktuellen Betriebsinformationen des Gutes (sowohl in Echtzeit als auch historisch) aktualisieren. Wie es genauer nachfolgend beschrieben wird, können aktualisierte Iterationen der Innen- und Außenschleife in Verbindung sowohl mit Tag-Voraus- und Echtzeitplanungen und Echtzeitbetrieb (d.h. am selben Tag oder stündlich) durchgeführt werden.
15 ist ein Blockschaltbild, das beispielhaft Dateneingaben und -ausgaben für die Profilerzeugungskomponente 406 des Abgabeoptimierungssystems 402 während der Tag-Voraus- und Echtzeitplanung und Ausführung veranschaulicht. Während des Betriebs der Kraftwerksanlage innerhalb des Instandhaltungsintervalls können dem Abgabeoptimierungssystems 402 aktualisierte Vorhersagedaten 710 zumindest für den verbleibenden Rest des Instandhaltungsintervalls bereitgestellt werden (z.B. t=t_k bis t_M.I., wobei t_k die aktuelle Zeit ist und t_M.I. das Ende des Instandhaltungsintervalls oder des Betriebshorizonts ist). Dem Abgabeoptimierungssystem 402 können auch Echtzeit- und historische Daten 1502 für den aktuellen Zeitpunkt und zumindest eine Untergruppe der vorhergehenden Dauer des Instandhaltungsintervalls zur Verfügung gestellt werden (z.B. t=1 bis t_k). Diese Echtzeitdaten und historische Daten 1502 können zum Beispiel aktualisierte Elektrizitäts- und Brennstoffpreisdaten, die von geeigneten Marktwebseiten oder anderen Quellen von Marktdaten erhalten werden, aktualisierte Umgebungsdaten, die von Wettervorhersagewebseiten erhalten werden, historische Betriebsdaten, die den aktuell abgelaufenen Betrieb der Kraftwerksanlage repräsentieren (z.B. historische stündliche Leistungsabgabe und Betriebstemperaturen für vorhergehende Stunden des Instandhaltungsintervalls), die von dem Steuersystem des Gutes erhalten werden oder andere derartige Daten aufweisen. Einige oder sämtliche der Echtzeitdaten und historischen Daten 1502 können von den jeweiligen Datenquellen durch die Echtzeitdatenerfassungskomponente 410 erhalten werden. Die Profilerzeugungskomponente 406 kann diese aktualisierte Echtzeitdaten und historischen Daten 1502 zum Ersatz von zuvor vorhergesagten Informationen verwenden und die oben in Verbindung mit 10 beschriebene iterative Analyse erneut ausführen, um ein aktualisiertes Betriebsprofil 1506 zu erhalten, um die Tag-Voraus-Planung oder die Echtzeitplanung und Ausführung zu vereinfachen. Das erneute Ausführen der Profilerzeugungssequenz unter Verwendung der aktuellen historischen Betriebsdaten für vergangene Stunden des Instandhaltungsintervalls ermöglicht es, den Betriebsplan zu aktualisieren, um den aktuellen historischen Betrieb der Kraftwerksanlage zu berücksichtigen, der von dem vorhergesagten Betrieb abweichen kann, der durch das vorher erzeugte langfristige Betriebsprofil definiert wurde.
Die Profilerzeugungskomponente 406 wird auch einen aktualisierten Preis des Lebensdauerwerts 1508 basierend auf den Echtzeitdaten und den historischen Daten 1502 (sowie den aktualisierten Vorhersagedaten 710) erzeugen, der auf eine Anzahl von Arten verwendet werden kann, um die Betriebsplanungsempfehlungen auf sinnvolle Weise dem Benutzer zu präsentieren. Wie es nachfolgend beschrieben werden wird, dient der aktualisierte Lebensdauerpreiswert auch als Echtzeitrückkopplungsmechanismus, um sicherzustellen, dass der Betrieb des Gutes auf die Ziellebensdauerrandbedingung konvergiert, auch wenn der vergangene Betrieb von der vorhergesagten Leistungsfähigkeit (z.B. durch exzessiven Spitzenlast- oder CPL-Betrieb) abgewichen ist, während auch der Profit für den verbleibenden Rest des Instandhaltungsintervalls wesentlich maximiert wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Profilerzeugungskomponente 406 während der Tag-Voraus-Planung oder Echtzeitplanung selektiv entweder nur die Innenschleife ausführen, um ein aktualisiertes Betriebsprofil 1506 unter Verwendung der aktualisierten Vorhersage- und Echtzeitdaten gemeinsam mit dem aktuellen Wert für den optimalen Preis der Lebensdauer λ* oder sowohl die Innen- als auch die Außenschleife ausführen, um sowohl ein aktualisiertes Betriebsprofil 1506 als auch einen aktualisierten optimalen Lebensdauerpreiswert λ* zu erhalten.
Bei einer beispielhaften Implementierung, während des Betriebs innerhalb des Instandhaltungsintervalls, kann die Profilerzeugungskomponente 406 sowohl die Innen- als auch die Außenschleifeniterationen nur einmal pro Tag basierend auf den neuen Vorhersagedaten 710 und den Echtzeitdaten und historischen Daten 1502 ausführen, um einen aktualisierten optimalen Lebensdauerpreiswert λ* 1508 und ein aktualisiertes Betriebsprofil 1506 zu erhalten. Der neue Preis der Lebensdauer λ* und das erneute Betriebsprofil können verwendet werden, um einen nominellen Tag-Voraus-Plan für den nächsten Betriebstag zu erzeugen. Wenn der neue Tag begonnen hat, kann die Profilerzeugungskomponente 406 auf einer häufigeren Basis (z.B. jede Stunde oder jeweils nach einigen Minuten) nur die Innenschleife ausführen - unter Verwendung des aktualisierten optimalen Preises der Lebensdauer, den erneuerten Vorhersagedaten 710 und den Echtzeitzuständen - um erneuerte Betriebsempfehlungen zu erzeugen (z.B. CPL- und Spitzenlast-Empfehlungsdaten).
Das Ausführen der Innen- und Außenschleifeniterationen während des Instandhaltungsintervalls für Tag-Voraus- und Echtzeitplanung ist gleich zu der Iterationssequenz, die während des langfristigen Planungsstadiums (vor dem Start des Instandhaltungsintervalls) ausgeführt wird, mit vorher zur Verfügung gestellten Vorhersagedaten, die durch Echtzeit- und aktuelle historische Betriebsdaten in geeigneter Weise ersetzt werden. Wenn die Schleifen während des Instandhaltungsintervalls für die Tag-Voraus- oder Echtzeitplanung ausgeführt werden, kann die Profilerzeugungskomponente 406 aktuelle Umgebungs- und Marktdaten sowie aktualisierte Vorhersagedaten 710 verwenden, um die Maximierung der Innenschleife für die aktuelle Stunde und jede verbleibende Stunde des Instandhaltungsintervalls zu lösen (z.B. für Zeiten t=t_k bis t_M.I.). Die Profilerzeugungskomponente 406 kann den aktuellen Wert des optimalen Preises der Lebensdauer λ* (d.h. den optimalen Lebensdauerpreiswert verwenden, der während der jüngsten vorhergehenden Ausführung der Innen- und Außenschleife erhalten wurde) als Lebensdauerausgangswert 1006 verwenden (siehe 10). Für den Anteil des Instandhaltungsintervalls, der bereits vergangen ist (Zeiten t=1 bis t_k), kann die Profilerzeugungskomponente 406 den aktuellen Betrag der Teilelebensdauer berechnen, der bereits verbraucht wurde (einschließlich der Teilelebensdauer, die als Folge von einem CPL-Betrieb bislang während des Instandhaltungsintervalls angesammelt wurde) basierend auf den aktuellen historischen Betriebsdaten (d.h. den aktuellen stündlichen Werten von MW und T für die Zeiten t=1 bis t_k).
Wenn nur die Innenschleife auszuführen ist, wird das erneute Betriebsprofil 1506, das als Folge der Maximierung des Profits für die verbleibenden Stunden des Instandhaltungsintervalls produziert wurde, als neues Betriebsprofil genommen und die Iteration ist beendet. Wenn nur die Innenschleife erneut ausgeführt wird, wird der zuvor erhaltene optimale Lebensdauerpreiswert λ* als immer noch akkurat angenommen und das erneuerte Betriebsprofil 1506 wird basierend auf diesem zuvor erhaltenen optimalen Lebensdauerpreis λ* erzeugt.
Wenn die Außenschleife auch auszuführen ist (typischerweise weniger häufig als das Ausführen der Innenschleife allein; z.B. einmal am Tag), kann die Profilerzeugungskomponente 406 die Summe aus dem aktuellen Betrag der während des vergangenen Abschnitts des Instandhaltungsintervalls verbrauchten Teilelebensdauer und dem vorhergesagten Betrag der Teilelebensdauer, der über den noch verbleibenden Abschnitt des Instandhaltungsintervalls als Folge des Betreibens der Anlagen in Übereinstimmung mit dem erneuerten Betriebsprofil verbraucht werden wird, ermitteln. Wie es vorstehend angegeben ist, kann die Profilerzeugungskomponente 406 den aktuellen Betrag der Teilelebensdauer berechnen, der bereits verbraucht wurde basierend auf den aktuellen historischen Betriebsdaten (d.h. den aktuellen stündlichen Werten von MW und T für die Zeiten t=1 bis t_k) und den Teilelebensdauermodelldaten für die Anlagen. Sobald die Summe der aktuell verbrauchten Teilelebensdauer und des vorhergesagten Teilelebensdauerverbrauchs bestimmt wurde, kann die Profilerzeugungskomponente 406 bestimmen, als eine Außenschleifenanalyse, ob diese Summe die Teilelebensdauerrandbedingung erfüllt, die optimale Teilelebensdauer λ* wie erforderlich anpassen und die Innenschleife erneut ausführen. Ähnlich wie die langfriste Planungsanalyse, werden die Innen- und die Außenschleife auf diese Weise iteriert, bis die Summe der aktuellen und der vorhergesagten verbrauchten Teilelebensdauer die Zielteilelebensdauerrandbedingung erfüllt. Allgemein kann die Außenschleifenrandbedingung zur Erzeugung des aktualisierten Betriebsprofils 1506 und des aktualisierten Preises der Lebensdauer 1508 während des Instandhaltungsintervalls für die Tag-Voraus-Planung oder die Echtzeitplanung angegeben werden durch $\sum_{t = 1}^{t_{k}} F F H_{v e r b r a u c h t (M W_{a k t} (t), T_{a k t} (t))} + \sum_{t = t_{k}}^{t_{M . I .}} F F H_{v e r b r a u c h t (M W (t), T (t))} \leq Z i e l l e b e n s d a u e r$
wobei MW_akt(t) and T_akt (t) die aktuellen Werte für die Leistungsabgabe bzw. die Betriebstemperatur sind, basierend auf dem historischen Betrieb der Kraftwerksanlage während des Instandhaltungsintervalls bis zum aktuellen Zeitpunkt (t = 1 bis t_k), und MW(t) and T(t) sind die zukünftigen Werte für MW und T, die in dem aktualisierten Betriebsprofil 1506 für jede verbleibende Stunde (t = t_k bis t_M.I.) in dem Instandhaltungsintervall sind. FFH_verbraucht (.) sind die Teilelebensdauermodelle für das Kraftwerk/das Gut, die in den Modelldaten 416 enthalten sind. Das erneute iterative Ausführen der Innen- und Außenschleife auf einer täglichen Basis (oder einer anderen Zeitbasis) während des Betriebs innerhalb des Instandhaltungsintervalls kann das empfohlene Betriebsprofil basierend auf den Echtzeitzuständen und den aktuellen historischen Betriebsdaten verfeinern ohne signifikant den Betriebshorizont des Gutes zu ändern.
Das Abgabeoptimierungssystem 402 kann die durch die Profilerzeugungskomponente 406 erzeugten Informationen - einschließlich der erneuerten Betriebsprofile 1506 und des geschätzten optimalen Preises der Lebensdauer λ* - verwenden, um den Kraftwerksbetreibern und Kraftwerksmanagern sinnvolle Informationen zu präsentieren, die dazu bestimmt sind, den optimalen und profitablen Betrieb der Kraftwerksanlage zu führen. Dies kann z.B. das Berichten des Wertes der angesparten Teilelebensdauer unter gegebenen Betriebszuständen in Form des Betrages von MWh bei Spitzenlast, der dem angesparten Wert der Teilelebensdauer entspricht, das Berichten der geschätzten Anzahl von Spitzenlastbetriebsstunden, die durchgeführt werden können, bevor das angesammelte Teilelebensdauerguthaben als Folge von vorhergehenden CPL-Betrieben (z.B. angesammelte FFH) ausgeschöpft sind, das Berichten der Qualität von Teilelebensdauer, die durch Betreiben im CPL-Modus zum aktuellen Zeitpunkt angespart werden könnte in Form von der Anzahl von MWh bei Spitzenlastbetrieb, die gutgeschrieben werden, die Vorzüge des Betreibens im CPL-Modus zum aktuellen Zeitpunkt in Form von erhöhtem verbranntem Brennstoff gegenüber den angesammelten MWh oder andere solche Metriken aufweisen. Diese Metriken können durch die Teilelebensdauermetrikkomponente 412 basierend auf den verfügbaren Daten (aktuelles Betriebsprofil, geschätzter optimaler Preis der Lebensdauer, aktuelle und vorhergesagte Umgebungs- und Marktdaten, historischen Betriebsdaten, usw.) erzeugt werden.
16 ist ein beispielhafter Anzeigebildschirm 1602, der die Tag-Voraus-Kapazitätsinformation präsentiert, die durch das Abgabeoptimierungssystem 402 erzeugt wurde. Informationen, die auf Tag-Voraus-Planungsanzeigen präsentiert werden, können als Leitlinie für Kraftwerksmanager oder Händler für den Folgetag in Verbindung mit der Ermittlung verwendet werden, ob ein Kostenvorteil beim Spitzenlastbetrieb der Kraftwerksanlage am nächsten Tag besteht und mit dem Bestimmen eines Minimalpreises, zudem die zusätzliche Leistungsabgabe verkauft werden sollte. Der Tag-Voraus-Kapazitätsanzeigebildschirm 1602 (oder ein ähnlicher Anzeigebildschirm) können mittels eines Übersichtsanzeigebildschirms, wie etwa einer in 6 veranschaulichten Anzeige 602 aufgerufen werden. Bei diesem Beispiel zeigt der Anzeigebildschirm 1602, der durch die Benutzerschnittstellenkomponente 408 erzeugt werden kann, die Tag-Voraus-Planungsinformation für ein 3x1 Kombikraftwerk an, aufweisend drei Gasturbinen (Gasturbinen 1, 2 und 3), einen Abhitzedampferzeuger und eine Dampfturbine. Der Anzeigebildschirm 1602 überlagert Kapazitätsinformationen auf einer Graphik, die das 3×1-System darstellt. Für jede Gasturbine zeigt die Benutzerschnittstellenkomponente 408 die Spitzenkapazität für den nächsten Tag 1604, die Basislinienkapazität 1606 und einen Verschlechterungsfaktor 1608 an. Der Anzeigebildschirm 1602 zeigt auch für jede Gasturbine den empfohlenen minimalen Spitzenelektrizitätspreis 1610 an, zudem die Spitzenleistungsabgabe der Gasturbine für den nächsten Tag verkauft werden soll. Die Teilelebensdauermetrikkomponente 412 kann den empfohlenen minimalen Spitzenelektrizitätspreis basierend auf den langfristigen Daten, die in dem Betriebsprofil definiert sind, den optimalen Lebensdauerpreiswert λ* und den vorhergesagten Marktdaten berechnen.
17 ist ein beispielhafter Anzeigebildschirm 1702, der es einem Benutzer erlaubt, Tag-Voraus-Angebote und Betriebsinformationen für den nächsten Betriebstag einzugeben. Der beispielhafte Anzeigebildschirm 1702 enthält eine Kraftwerksleistungsabgabesäulendarstellung 1704, die graphisch die geplante stündliche Leistungsabgabe für das Kraftwerk für den nächsten Tag veranschaulicht. In einigen Szenarios kann die geplante Leistungsabgabe von den empfohlenen stündlichen MW abgeleitet werden, die in dem aktualisierten Betriebsprofil 1506 definiert sind. Alternativ können die geplanten Leistungsabgabewerte durch den Benutzer basierend auf den bekannten Zuständen eingegeben werden (z.B. erwartete verfügbare Gasturbinenkapazitäten, Instandhaltungsplanungen, erwartete Anforderung, usw.). Der Anzeigebildschirm 1702 enthält auch eine Elektrizitätspreissäulendarstellung 1706, die die bereinigten Elektrizitätspreise für den nächsten Tag angibt. Diese Preise können durch das System 402 von den Vorhersagedaten 710 erhalten werden oder können durch den Benutzer als Minimalpreise eingegeben werden, die für jede Stunde bestätigt wurden.
Bei diesem Beispiel erlaubt ein Dateiausfallbereich 1708 einem Benutzer eine oder mehrere von aktualisierten Umgebungszustandsdaten, aktualisierten Elektrizitätspreisdaten, Gasturbinenstatusdaten (z.B. verfügbar oder nicht verfügbar) oder aktualisierte Leistungsabgabegrenzwerte für den nächsten Tag (oder darüber hinaus) einzugeben. Obwohl das veranschaulichte Beispiel die Fähigkeit zeigt, diese aktualisierten Informationen manuell bereitzustellen, kann die Echtzeitdatenerfassungskomponente 410 bei einigen Ausführungsbeispielen zumindest einige dieser Informationen automatisch aus relevanten Quellen erhalten (z.B. Wettervorhersagewebseiten, Elektrizitätsmarktwebseiten, Instandhaltungsdatenbanken, usw.). Der Anzeigebildschirm 1702 enthält auch ein Feld 1710, das es dem Benutzer ermöglicht, einen aktualisierten erwarteten Brennstoffpreis (z.B. in $/MBTU) für den bevorstehenden Tag einzugeben. Ein Übertragungsknopf 1712 ermöglicht es dem Benutzer, eine weitere Ausführung der Optimierungssequenz basierend auf den aktualisierten Informationen, die durch den Benutzer bereitgestellt wurden, zu initiieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden sowohl die Innen- als auch die Außenschleife erneut ausgeführt als Antwort auf die Initiierung der Optimierungssequenz für die Tag-Voraus-Planung, was sowohl zu einem aktualisierten Betriebsprofil als auch zu einem aktualisierten Lebensdauerpreiswert λ* führt. Wenn die Optimierungssequenz vollständig ist, kann das System 402 die in den Darstellungen 1704 und 1706 gezeigten Werte aktualisieren, um die neuen nominellen Leistungsabgabeplanungen für den nächsten Tag zu berücksichtigen. Das System 402 kann es dem Benutzer auch ermöglichen, einen oder mehrere von dem MW-Werten oder Elektrizitätspreiswerten zu modifizieren, wenn es gewünscht ist, durch Interaktion mit dem Anzeigebildschirm 1702. Nach Bestätigung des nominellen Leistungsausgabeplans und der Preisgestaltung, veranlasst das Auswählen des Knopfes 1714 das System zu dem Tag-Voraus-Planungsanzeigebildschirm fortzuschreiten unter Verwendung der nominalen Werte.
18 ist ein beispielhafter Tag-Voraus-Planungsanzeigebildschirm 1802. Der Anzeigebildschirm 1802 enthält ein stündliches Leistungsabgabeprofilsäulendiagramm 1804, das die stündliche MW-Leistungsabgabe repräsentiert, die durch das aktualisierte Betriebsprofil 1506 definiert ist (einschl. irgendwelcher Modifikationen an dem Profil oder verknüpfter Randbedingungen, die durch den Benutzer mittels des Anzeigebildschirms 1702 eingegeben wurden). Die stündlichen Leistungsabgabedaten sind gemeinsam mit Linien 1808 und 1810 aufgezeichnet, die die Spitzenlast-MW-Projektion bzw. die Basislast-MW-Projektion darstellen. Die Säulen für jede Stunde können farbkodiert sein, um deutlich Stunden zu identifizieren, die gute Kandidaten zum Ansparen von Teilelebensdauer durch Betreiben der Kraftwerksanlage im CPL-Betrieb sind (auch in Bezug genommen als variable Temperatursteuerung oder VTC). Zum Beispiel stellen Stunden mit leicht schattierten Säulen (z.B. Säule 1812) Stunden dar, während denen die Anlagen bei Teillast arbeiten werden und sind daher Kandidaten für den CPL-Betrieb. Stunden mit mittelschattierten Säulen (z.B. Säule 1814) stellen Stunden dar, während denen die Anlagen erwartet werden bei Basislast zu arbeiten und sind daher keine Kandidaten für den CPL-Betrieb. Stunden mit dunkelschattierten Säulen (z.B. Säule 1816) repräsentieren Stunden, während denen die Anlagen vorteilhaft mit Spitzenlast betrieben werden, um über der Basislast zu arbeiten - wodurch eine oder mehrere zusätzliche MWh zum Verkauf erzeugt werden - vorausgesetzt, die zusätzlichen Teilelebensdauerkosten, die mit dem Spitzenlastbetrieb verknüpft sind, wurden durch CPL-Betrieb zu einem anderen Zeitpunkt während des Instandhaltungsintervalls kompensiert.
Der Anzeigebildschirm 1802 enthält auch ein stündliches Brennstoffkostensäulendiagramm 1806, das mit Brennstoffkostendaten (in $/MBtu) bestückt ist, die von den Vorhersagedaten 710 erhalten werden. Bei dem veranschaulichten Beispiel, um die zusätzliche Teilelebensdauer zu kompensieren, die durch den Spitzenlastbetrieb verbraucht wurde, z.B. zum Stundenende 15, können die Anlagen während einer oder mehrerer anderen Stunden während des Tages im CPL-Modus betrieben werden, die gekennzeichnet sind als Kandidaten für den CPL-Betrieb (VTC). Weil der CPL-Betrieb weniger Brennstoff effizient ist, hat der Betrag der angesammelten Teilelebensdauer, der äquivalent ist zu gutgeschriebenen Spitzenlast-MWh, durch den CPL-Betrieb während einer gegebenen Stunde damit verknüpfte Kosten (z.B. Brennstoffpreis [
/MBtu] x Zusatz-CPL-Brennstoff [MBtu]), die zumindest teilweise eine Funktion der Brennstoffkosten für diese Stunde sind. Bei dem veranschaulichten Beispiel ist der Vorzug des Betreibens in CPL für die unterschiedlichen Kandidatenstunden während des Tages im Plott 1806 als ein Verhältnis der zuvor erwähnten CPL-Brennstoffkosten für diese Stunden und dem jeweiligen Spitzenlast-MWh-Guthaben veranschaulicht - eine Quantität in $/MWh. Dementsprechend kann das Abgabeoptimierungssystem 402 basierend auf den durch die Optimierungssequenz erzeugten Informationen automatisch auswählen, welche von den CPLgeeigneten Stunden optimale Zeiten sind, während denen im CPL-Modus gearbeitet werden kann, um angesammelte Teilelebensdauer (z.B. FFH) zu erzeugen, die während der Spitzenlaststunden verbraucht werden kann. Weil das Optimierungssystem 402 ein Maximum-$/MWh berechnet, zudem es sich lohnt, Teilelebensdauer anzusparen, kann das System eine oder mehrere Stunden auswählen, während denen die Brennstoffkosten bei oder unterhalb dieser Teilelebensdauerkosten sind und diese Stunden für den CPL-Betrieb markieren. Alternativ kann die Entscheidung, welche Stunden im CPL-Modus arbeiten und das Ausmaß des CPL-Betriebs zu solchen Stunden bei einigen Ausführungsbeispielen dem Benutzer überlassen werden, um auf Basis der verschiedenen Anleitungsmetriken zu entscheiden.
Ein MWh-Anlagebereich 1818 des Anzeigebildschirm 1802 überträgt eine Gesamtmenge von MWh-Ansparungen, die für die 24-Stunden-Tag-Voraus-Periode akkumuliert sind. Bei diesem Beispiel stellt die Säule den Gesamtbetrag von MWh dar, der vorausberechnet wurde als angesammelt als eine Folge des CPL-Betriebs über die folgende 24-Stunden-Periode. Dieser Werte stellt die Anzahl von angesparten (oder gutgeschriebenen) Spitzenlast-MWh dar, die während des Instandhaltungsintervalls erzeugt werden können ohne die Ziellebensdauerrandbedingung zu verletzen als Folge der gesparten Teilelebensdauer aus dem CPL-Betrieb während der 24-Stunden-Periode.
Die Säule 1822 stellt die durchschnittlichen Brennstoffkosten pro angesammelter MWh über die 24-Stunden-Periode dar. Die Säule 1824 stellt einen empfohlenen Elektrizitätspreis ($/MWh) dar, zudem die Kraftwerksanlagen mit Spitzenlast betrieben werden sollten, um die angesammelten MWh einzusetzen. Der empfohlene Preis ist basiert auf den angefallenen Brennstoffkosten als Folge des Ansammelns des zusätzlichen MWh durch den CPL-Betrieb. Die Differenz zwischen dem empfohlenen Spitzenpreis 1824 und den durchschnittlichen Brennstoffkosten 1822 stellt den erhöhten Profit dar, der als Folge des Einsatzes der angesammelten MWh bei dem angegebenen Spitzenelektrizitätspreis erzeugt wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das System 402 geeignete Spitzenlaststunden identifizieren, während denen die Anlagen profitable MWh erzeugen können basierend zumindest teilweise auf einer Bestimmung, welche Stunden mit vorhergesagten Elektrizitätspreisen verknüpft sind, die gleich sind oder größer als der empfohlene minimale Spitzenpreis, der durch die Säule 1824 repräsentiert wird. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die Benutzerschnittstellenkomponente 408 diese empfohlenen Spitzlastbetriebsstunden auf dem stündlichen Tag-Voraus-Profildiagramm 1804 durch Farbkodieren der Säulen, die mit diesen Stunden verknüpft sind, identifizieren.
Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Abgabeoptimierungssystem 402 dazu eingerichtet sein, entweder automatische Aktionen oder Beratungsaktionen auszuführen als Antwort auf den CPL-Betrieb oder Spitzenlastbetriebsentscheidungen. Zum Beispiel kann die Steuerschnittstellenkomponente 414 des Abgabeoptimierungssystems 402 in einigen Szenarien, sobald geeignete Stunden des CPL-Betriebs identifiziert wurden, automatisch das Steuersystem der Kraftwerksanlage instruieren, in den ausgewählten Stunden im CPL-Modus zu arbeiten. Alternativ kann das System nur die empfohlenen Stunden des CPL-Betriebs dem Benutzer mittels des Anzeigebildschirm 1802 (oder einem anderen Anzeigebildschirm) anzeigen, was es dem Benutzer ermöglicht, den empfohlenen CPL-Betrieb entsprechend seinem eigenen Urteil manuell vorzugeben. Gleichermaßen, wenn das Abgabeoptimierungssystem 402 geeignete Stunden identifiziert hat, während denen die Anlagen mit Spitzenlast betrieben werden sollen, um angesammelte MWh zu verbrauchen, kann das System 402 entweder automatisch das Steuersystem des Gutes konfigurieren, um die empfohlenen Spitzenlastbetriebe auszuführen oder die Empfehlung an den Benutzer zu übermitteln. Der Benutzer kann das Abgabeoptimierungssystem 402 auch konfigurieren, um eine Mischung aus automatischer und Beratungssteuerung zu etablieren. Zum Beispiel kann ein Benutzer entscheiden, das System 402 zu konfigurieren, so dass CPL-Betriebsentscheidungen automatisch durch die Steuerschnittstellenkomponente 414 implementiert werden, während Spitzenlastbetriebsentscheidungen nur angeraten werden, wodurch es erforderlich ist, dass der Benutzer den Spitzenlastbetrieb manuell vorgibt.
Der Tag-Voraus-Plan, der auf dem Anzeigebildschirm 1802 dargestellt ist, stellt einen nominellen Betriebsplan für den nächsten Tag dar. Das Kraftwerkspersonal kann diese Tag-Voraus-Information als einen nominellen Startpunkt für den Tagesbetrieb verwenden, der in Echtzeit basierend auf den aktuellen Echtzeitzuständen und den jüngsten berechneten Lebensdauerpreiswerten λ* verfeinert werden wird, der die Empfindlichkeit zwischen der Teilelebensdauer und dem Profit darstellt.
Das Abgabeoptimierungssystem 402 kann eine Echtzeitplanung erzeugen und Bildschirme ausführen, die es dem Benutzer erlauben, die Kraftwerksanlagen während des Ausführens des Plans zu überwachen und, wenn es gewünscht ist, den Betrieb gegenüber dem Tag-Voraus-Plan zu modifizieren. 19 ist ein beispielhafter Anzeigebildschirm 1902 für die Echtzeitausführung, der durch die Benutzerschnittstellenkomponente 408 des Abgabeoptimierungssystems 402 erzeugt werden kann. Der Anzeigebildschirm 1902 ist zur Verwendung während des Betriebs der Kraftwerksanlagen für den aktuellen Tag bestimmt und kann zur Verwendung durch Kraftwerksbetreiber geeignet sein.
Bei diesem Beispiel enthält der Anzeigebildschirm 1902 einen VTC-Statusbereich 1906, der die Teillast- und VTC-Stati für die drei Gasturbinen (GT1, GT2 und GT3) identifiziert. Die erste Spalte des VTC-Statusbereichs 1906 gibt die Ausgabeoptimierungsfähigkeitsstati für die Gasturbinen an. Wenn der Indikator in dieser Spalte grün ist, läuft der CPL-Betrieb für die entsprechende Gasturbine unter der Steuerung des Optimierungssystems 402 ab, so dass das Optimierungssystem 402 steuert, in welchen Stunden die Kraftwerksanlagen im CPL-Modus betrieben werden basierend auf aktuellen Echtzeitzuständen und dem angenommenen optimalen Lebensdauerpreiswert λ* (der durch die jüngste Ausführung der Innen- und Schleifeniterationen durch die Profilerzeugungskomponente 406 berechnet wurde). Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Betreiber die Optimierersteuerung des CPL-Betriebs wie gewünscht einschalten oder ausschalten, entweder durch Interaktion mit einem geeigneten Anzeigebildschirm des Optimierungssystem 402 oder durch eine externe Steuerung des Steuerungssystems der Kraftwerksanlage.
Die letzte Spalte des VTC-Statusbereichs 1906 zeigt die aktuelle Delta-Temperatur gegenüber der nominellen Betriebstemperatur an (z.B. den Heißlastpfad aus 2) jeweils für die drei Gasturbinen. Wie es in den Feldern dieser Spalte angegeben ist, läuft die Gasturbine 1 aktuell bei nomineller Betriebstemperatur mit einer Delta-Temperatur von 0, die Gasturbine 2 läuft aktuell bei 74,4°F unterhalb der nominellen Betriebstemperatur und die Gasturbine 3 läuft aktuell bei 38,2°F unterhalb der nominellen Betriebstemperatur. Eine angemessen Delta-Temperatur (auch als VTC-Verschiebung bezeichnet) für jede Gasturbine kann durch die Teilelebensdauermetrikkomponente 412 basierend auf dem optimierten Betriebsprofil 1506 berechnet werden. Die VTC-Verschiebung (d.h. das Ausmaß des CPL-Betriebs, wie es durch die Delta-Temperatur angegeben ist) ist eine Funktion der aktuellen Last auf den entsprechenden Gasturbinen und der aktuellen Betriebstemperatur (z.B. Abgastemperatur in dem vorliegenden Beispiel) der jeweiligen Gasturbine sowie der Elektrizitäts- und Brennstoffpreise für die aktuelle Stunde, die von den Tag-Voraus-Daten erhalten werden, die vorher durch das System 402 gemeinsam mit dem Lebensdauerpreiswert λ* erhalten wurden. Zum Beispiel hat das Optimierungssystem 402 für die Gasturbine 2 ermittelt, dass der CPL-Betrieb bei einer Delta-Temperatur von -74,4°F für die aktuelle Stunde zu einem optimalen Ausgleich zwischen der angesparten Teilelebensdauer und dem Profit darstellt, wenn der aktuelle Brennstoff- und Elektrizitätspreis sowie der ermittelte Preis der Lebensdauer λ* gegeben ist (der ein geschätztes Maß ist, das den optimalen Ausgleich zwischen Teilelebensdauer und Profit darstellt).
Für die Regelung der Kraftwerksanlagen während des Echtzeitbetriebs kann das Abgabeoptimierungssystem 402 den optimalen Grad des CPL-Betriebs basierend auf dem aktuellen Lebensdauerpreiswert und den aktuellen Umgebungs- und Betriebszuständen bestimmen und automatisch die Delta-Temperatur in Übereinstimmung mit diesem kalkulierten optimalen Grad des CPL-Betriebs einstellen. In einem beispielhaften Ansatz kann die Teilelebensdauermetrikkomponente 412 den optimalen Lebensdauerpreiswert λ*, der während der Tag-Voraus-Planungsphase bestimmt wurde, verwenden, um das Ausmaß des CPL-Betriebs basierend auf aktuellen Zuständen zu berechnen durch Ermitteln der Betriebstemperatur T, die den Profit maximiert, der durch die Gleichung (2) (oder einen ähnlichen Profitzusammenhang) gegeben ist, wobei alle anderen Variablen, die in der Gleichen verwendet werden (z.B. MW-Abgabe) aktuelle Werte sind. Bei einem anderen Ansatz können die Leistungsabgaben der Planungsphase als eine Allokation von Teilelebensdauerguthaben bei unterschiedlichen Zuständen oder Dauern angesehen werden (z.B. täglich, stündlich, usw.). Die Betriebstemperatur T kann dann zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt in dem Maß unterdrückt werden, dass die aktuelle Teilelebensdauereinsparung nahe ist zu (oder konsistent ist mit) der, die alloziert wurde für den angemessenen Allokations- „Behälter“, der durch den vorliegenden Zustand oder Augenblick bestimmt ist.
Die zweite Spalte des VTC-Statusbereichs 1906 stellt den aktuellen Teillaststatus für die jeweilige Gasturbine dar. Weil die Gasturbine 1 aktuell mit einer Null-Delta-Temperatur läuft, übermittelt der Teillaststatusindikator für die Gasturbine 1, dass die Gasturbine aktuell nicht im Kaltteillastmodus läuft. Die Gasturbinen 2 und 3 laufen aktuell im CPL-Modus (wie es durch ihre jeweiligen negativen Delta-Temperaturen gegeben ist).
Die dritte Spalte des VTC-Statusbereichs 1906 stellt den VTC-Status für die jeweilige Gasturbine dar. Diese Angabe übermittelt, ob die jeweilige Gasturbine aktuell in ihrem CPL-Betrieb in Übereinstimmung mit VTC gesteuert wird.
Die Verschiebung der variablen Temperatursteuerung (VTC) in Echtzeit, die auf jede Gasturbine angewandt wird, wird auch graphisch in der Darstellung 1904 des Anzeigebildschirms 1902 übermittelt. Die vertikale Linie 1908 stellt die aktuellen Betriebsstunden dar und die drei horizontale Linien 1910 stellen die Delta-Temperaturen relativ zu der Basislinientemperatur jeweils für die drei Gasturbinen dar (die mit den Werten übereinstimmen, die in der letzten Spalte des VTC-Statusbereichs 1906 gegeben sind).
Während des Echtzeitbetriebs (gleicher Tag) kann der Lebensdauerpreiswert λ* als gleich angenommen werden durchgängig durch den Tag. Dementsprechend, wie es oben angegeben wurde, kann das Optimierungssystem 402 nur sowohl die Innenschleifen- als auch die Außenschleifeniterationen einmal pro Tag durchführen, um eine aktualisierte tägliche Schätzung des Lebensdauerpreises λ* 1508 zu erhalten, wenn die aktuellen historischen Betriebs- und Vorhersagezustände für den verbleibenden Rest des Instandhaltungsintervalls gegeben sind. Dies ermöglicht es, den Preis der Lebensdauer λ* angepasst zu werden, um irgendwelche Abweichungen in der erwarteten täglichen Teilelebensdauererzeugung oder dem erwarteten täglichen Teilelebensdauerverbrauch relativ zu der langfristigen Vorhersage (basierend auf den Vorhersageinformationen) anzupassen, nachdem der Betrieb der Kraftwerksanlage innerhalb des Instandhaltungsintervalls begonnen hat. Zum Beispiel kann das Abgabeoptimierungssystem 402 nach dem fünften Tag des Betriebs innerhalb des Instandhaltungsintervalls die Innen- und Außenschleifeniterationen erneut durchführen unter Verwendung der aktuellen historischen Betriebsdaten (z.B. stündliche aktuelle MW- und T-Werte) für die ersten fünf Tage des Betriebs und der vorhergesagten Umgebungs- und Marktdaten für die verbleibenden Stunden des Instandhaltungsintervalls (wie es vorstehend in Verbindung mit 15 beschrieben wurde). Die Ausführung führt zu einem neuen Lebensdauerpreiswert λ*, der verschieden sein kann von dem ursprünglichen Lebensdauerpreiswert, der während dem langfristigen Planungsstadium berechnet wurde, wenn der aktuelle Betrag der erzeugten oder verbrauchten Teilelebensdauer während der ersten fünf Tage des Betriebs von dem vorhergesagten Betrag der Teilelebensdauer für diese Tage abweicht.
Sobald der neue Tag begonnen hat, kann das Abgabeoptimierungssystem 402 auf einer stündlichen Basis oder mit irgendeiner gewünschten Frequenz nur die Innenschleife auf einer stündlichen Basis (oder bei irgendeiner gewünschten Frequenz; z.B. bei einer Frequenz, die mit der Zeitbasis des Instandhaltungsintervalls zusammenpasst) unter Verwendung des aktualisierten Lebensdauerpreiswertes λ* sowie des aktuellen Echtzeitelektrizitätspreises, der Last und den Umgebungsbedingungen erneut durchführen. Die Ergebnisse von diesen Innenschleifenausführungen (z.B. die stündlichen Werte von MW und T, die durch die resultierenden Betriebsprofile definiert sind) können als eine Basis für die stündlichen CPL-Betriebsentscheidungen verwendet werden. Auf diese Weise dient der Lebensdauerpreiswert λ* als Echtzeitrückmeldungsmechanismus zum Halten des Betriebs der Kraftwerksanlage in der Spur, um die Zielteilelebensdauerrandbedingung zu erfüllen, auch wenn die Kraftwerksanlagen während des Intervalls auf eine Weise betrieben wurden, die von der langfristigen Vorhersage abweicht. Zum Beispiel, wenn die Kraftwerksanlagen während der Dauer der ersten paar Tage des Instandhaltungsintervalls mit Spitzenlast betrieben wurden über den empfohlenen Spitzenlastbetriebsperioden, die durch das ursprüngliche langfristige Betriebsprofil definiert wurden, wird die tägliche Außenschleifenausführung veranlassen, dass der Lebensdauerpreiswert λ* täglich ansteigt, so dass die nachfolgenden Ausführungen der Innenschleife zu CPL- und Spitzenlastempfehlungen führen, die diesen unerwarteten exzessiven Spitzenlastbetrieb kompensieren und den Betrieb ausrichten, um die Ziellebensdauer zu erfüllen.
20 ist ein beispielhafter Echtzeitüberwachungsanzeigebildschirm 2002, der durch die Benutzerschnittstellenkomponente 408 des Abgabeoptimierungssystems 402 erzeugt werden kann. Der Anzeigebildschirm 2002 stellt aktuelle und historische kumulative Informationen für die drei Gasturbinen für die jüngste 90-Minuten-Periode dar.
Die linke Seite des einzigen Bildschirms 2002 enthält einen Spitzensammelausgleichsbereich 2010, der die aktuelle oder momentane kumulative Balance von angesammelten MWh für die drei Gasturbinen darstellt. Der angesammelte MWh-Wert für jede Gasturbine kann durch die Teilelebensdauermetrikkomponente 412 basierend auf den Nettobetrag der Teilelebensdauer berechnet werden oder verbraucht werden als Folge von CPL- und Spitzenlastbetrieben. Zum Beispiel, hat die Gasturbine in dem in 20 dargestellten Beispiel -16,7 MWh von Spitzenlastleistung verfügbar, weil die Gasturbine 1 übermäßig bei Spitzenlast betrieben wurde während des Instandhaltungsintervalls ohne die konsumierte Teilelebensdauer vollständig durch den CPL-Betrieb zu kompensieren. Der Betrag des Teilelebensdauerdefizits, der aus diesem Betrieb resultiert, wird in einem MWh-Wert (-16,7 MWh) übersetzt, der die Menge an MWh darstellt, die durch den CPL-Betrieb kompensiert werden müssen vor dem Ende des Instandhaltungsintervalls, um sicherzustellen, dass die Ziellebensdauer für das Gut erfüllt wird. Im Unterschied hat die Gasturbine 2 mehr Teilelebensdauer angesammelt als Folge des CPL-Betriebs, als sie durch Spitzenlastbetrieb verbraucht hat, was in einem positiven Spitzen-MWh-Guthaben von 11,8 MWh resultiert. Dieser Wert stelle eine Übersetzung der angesammelten Teilelebensdauer in für Spitzenlastbetrieb verfügbare MWh dar.
Der Anzeigebildschirm 2002 enthält auch einen Spitzensammelausgleichsgraphen 2004 rechts von dem Spitzensammelausgleichsbereich 2010. Der Spitzensammelausgleichskraft 2004 plottet die historische Balance der angesammelten MWh über der Zeit für jede der drei Gasturbinen für die jüngste 90-Minuten-Periode. Ein vertikaler Schieberegler 2016 kann ausgewählt und über den Graphen 2004 gezogen werden und ein überlagertes Fenster 2018 kann die numerischen Werte, die mit einem Zeitpunkt entsprechend des Schiebereglers 2016 verknüpft sind, wiedergeben.
Der Anzeigebildschirm 2002 enthält auch einen kumulativen Spitzenlast-MWh-Bereich 2012, der den kumulativen Nettobetrag von zusätzlichen MWh darstellt, die durch den Spitzenlastbetrieb erzeugt wurden. Idealerweise werden die kumulativen Spitzenlast-MWh durch den Verbrauch von angesammelten MWh erzeugt, die durch den CPL-Betrieb angesammelt wurden oder wird durch angesammelte MWh kompensiert werden, die durch einen zukünftigen CPL-Betrieb innerhalb des Instandhaltungsintervalls erzeugt werden. Bei dem veranschaulichten Beispiel hat die Gasturbine 1 17,0 MWh von zusätzlicher Leistungsabgabe durch Spitzenlastbetrieb erzeugt, während die Gasturbinen 2 und 3 noch nicht irgendwelche von ihren angesammelten MWh (11,8 bzw. 10,4) zum Spitzenlastbetrieb während des aktuellen Instandhaltungsintervalls verwendet haben. Ein kumulativer Spitzenlastgraph 2006 (rechts von dem Bereich 2012) plottet die kumulative Anzahl von zusätzlichen MWh, die mit der Zeit für die drei Gasturbinen für die jüngste 90-Minuten-Periode erzeugt wurden. Allgemein stellt der Preis, zudem die zusätzlichen Spitzenlast-MWh verkauft wurden, die Bruttoeinnahmen dar, die sich aus dem Spitzenlastbetrieb von angesammelten MWh ergeben (der Positivanteil des Profits).
Um die angesammelten MWh-Werte, die auf dem Anzeigebildschirm 2002 ausgegeben werden, zu erhalten, kann das Optimierungssystem 402 (z.B. die Teilelebensdauermetrikkomponente 412) zuerst die Anzahl von zusätzlichen FFH berechnen, die durch den CPL-Betrieb erzeugt wurden und die Anzahl von FFH, die durch den Spitzenlastbetrieb seit dem Start des aktuellen Instandhaltungsintervalls bis zum aktuellen Zeitpunkt verbraucht wurden. Dieser FFH-Wert kann z.B. abgeleitet werden basierend auf den Teilelebensdauermodelldaten für die Anlagen gemeinsam mit den stündlichen historischen Betriebsdaten für die Anlagen (z.B. die aktuelle Kraftwerks-MW-Abgabe und Betriebstemperatur T für jede Stunde des Instandhaltungsintervalls bis hierin). Das Optimierungssystem 402 kann das Netto-FFH-Guthaben oder das Netto-FFH-Defizit basierend auf der Differenz zwischen den erzeugten und konsumierten FFH-Werten bestimmen und diese Nettoanzahl von FFH in einen entsprechenden MWh-Wert umwandeln. Die Umwandlung kann basierend auf der Spitzenlastbetriebskapazität der betreffenden Anlagen und dem Betrag der Spitzenlast-MWh, den eine gegebene Turbine für jede FFH erzeugen kann, ermittelt werden, die ermittelt werden von den Leistungsfähigkeits- und Teilelebensdauermodellen der jeweiligen Anlagen. Die Umwandlungstechnik ist nur dazu bestimmt, beispielhaft zu sein und irgendeine geeignete Berechnung zum Umwandeln der Teilelebensdauermetrik (z.B. FFH) in einen korrespondierenden Spitzenlast-MWh-Wert innerhalb des Bereichs von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der Offenbarung.
Ein kumulativer MBTU-Bereich 2014 des Anzeigebildschirms 2002 zeigt den momentan akkumulierten zusätzlichen Brennstoff (in tausenden von Britischen thermischen Einheiten oder MBTUs an, die für jede Gasturbine als Folge des CPL-Betriebs verbraucht wurden, um angesammelte MWh zum Spitzenlastbetrieb zu erzeugen. Bei dem veranschaulichten Beispiel wurde die Gasturbine 1 noch nicht im CPL-Modus betrieben und hat deswegen keinen zusätzlichen Brennstoff als Folge eines CPL-Betriebs verbraucht (somit ist die negative Spitzensammelbilanz für die Gasturbine 1 als Folge der 17,0 MWh der Spitzenlastausgangsleistung). Die Gasturbinen 2 und 3 haben 19,4 und 11,0 MBTU von zusätzlichen Brennstoff als Folge des CPL-Betriebs bis hierin während des aktuellen Instandhaltungsintervalls verbraucht (was jeweils zu den 11,8 bzw. 10,4 MWh von angesammelten Spitzen-MWh führt, die in dem Bereich 2010 angegeben sind, die noch nicht durch Spitzenlastbetrieb verbraucht wurden. Der kumulative MBTU-Graph 2008 rechts von dem Bereich 2014 plottet den kumulativen Betrag des extra Brennstoffes, der durch den CPL-Betrieb für die drei Gasturbinen in der jüngsten 90-Minuten-Periode verbraucht wurde. Wie es durch den Graphen 2008 angegeben ist, werden die Turbinen 2 und 3 aktuell im CPL-Modus betrieben, was sowohl zu einem ansteigenden Betrag des verbrauchten Brennstoffs (Graph 2008) als auch zu einer zunehmenden Anzahl von angesammelten MWh (Graph 2004) für diese zwei Anlagen führt. Allgemein stellt der Preis des verbrauchten Brennstoffs die Kosten dar, die mit dem Ansparen der MWh verknüpft sind, die während des Spitzenlastbetriebs verbraucht werden (negativer Anteil des Profits).
Der kumulative Betrag des verbrauchten zusätzlichen Brennstoffs als Folge von einem vergangenen CPL-Betrieb kann das System 402 (z.B. der Teilelebensdauermetrikkomponente 412) basierend auf den Teilelebensdauermodelldaten gemeinsam mit den historischen stündlichen Betriebsdaten (z.B. der aktuellen Leistungsabgabe MW und der aktuellen Betriebstemperatur T für jede vorhergehende Stunde des Instandhaltungsintervalls) berechnet werden. Alternativ kann der Betrag von verbrauchtem Brennstoff, der auf dem Anzeigebildschirm 2002 ausgegeben wird, auf den aktuell gemessenen Brennstoffverbräuchen durch die Anlagen basieren.
Die auf dem Überwachungsanzeigebildschirm 2002 wiedergegebene Information übersetzt die Teilelebensdauermetrik, die durch das Abgabeoptimierungssystem 402 verfolgt wurde in Formen, die ein Kraftwerksmanager oder Kraftwerksbetreiber wahrscheinlich nützlich findet; nämlich Angaben von MWh, die verfügbar sind für den Spitzenlastbetrieb (oder umgekehrt, Angaben von MWh, die kompensiert werden müssen als Folge von exzessiven Spitzenlastbetrieb) und eine Quantität von verbrauchtem Brennstoff, um angesammelte MWh zum Spitzenlastbetrieb zu erzeugen. Daher können die Informationen auf dem Anzeigebildschirm 2002 einem Betreiber schnell übermitteln, wie viele angesammelte MWh verfügbar sind (als eine Folge von einem vorhergehenden CPL-Betrieb) und wann eine Gelegenheit zum profitablen Spitzenlastbetreiben der Anlagen auftaucht (z.B. wenn die Elektrizitätspreise hoch genug sind, um das Spitzenlastbetreiben zu rechtfertigen, was von dem Spitzenpreisindikator 1824 auf dem Tag-Voraus-Planungs-Schirm versichert werden kann).
Es ist zu erkennen, dass die veranschaulichten Metriken in den beispielhaften Anzeigebildschirmen, die vorstehend beschrieben wurden, nicht dazu bestimmt sind beschränkend zu sein und dass andere geeignete Metriken und Anzeigeformate durch das Abgabeoptimierungssystem 402 in verschiedenen Ausführungsbeispielen erzeugt werden können. Zum Beispiel kann für einige Leistungserzeugungssysteme derselbe Betrag von angesparter Teilelebensdauer unter unterschiedlichen Betriebs- oder Umgebungszuständen unterschiedliche damit verbundene Kosten haben (z.B. unterschiedliche Beträge des Brennstoffverbrauchs, usw.) aufgrund von Nichtlinearitäten, der Abhängigkeit von Umgebungszuständen oder anderen Faktoren. Um diese Variation in Lebensdaueransparungskosten zu berücksichtigen, können die berechneten Zusatzkosten des CPL-Betriebs unter aktuellen Umgebungszuständen durch den verknüpften Betrag der angesparten Teilelebensdauer in der Form von Spitzen-MWh geteilt werden, um einen $/MWh-Wert zu erzeugen. Kleinere Werte von diesem $/MWh-Wert bedeuten, dass die zusätzlichen MWh weniger teuer angesammelt werden können; dementsprechend kann dieser Wert als eine Leitlinie zum Identifizieren von geeigneten CPL-Gelegenheiten verwendet werden.
Die die Wärmerate-Grenzkosten beim Spitzenlastbetrieb können auch zu diesem $/MWh-Wert addiert werden, um die NettoGrenzkosten des Spitzenlastbetriebs zu erhalten. Wie mit anderen beispielhaften Metriken, die in 20 illustriert sind, können diese $/MWh-CPL-Kosten und die Nettogrenzkosten des Spitzenlastbetriebs nachverfolgt und über der Zeit akkumuliert werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das System 402 die Auswahl von geeigneten Spitzenlastperioden durch Erzeugen von inkrementellen Kosten als eine Funktion von Spitzen-MWh (oder Betriebsstunden bei Spitzenkapazität) anleiten und diese inkrementellen Kosten auf derselben horizontalen Achse mit einer sortierten Liste von Elektrizitätspreisen plotten, so dass die höchsten Elektrizitätspreise mit den niedrigsten inkrementellen CPL-Kosten übereinstimmen (d.h. die zweite Kurve ist oberhalb der Ersten). Bei solchen Ausführungsbeispielen kann es das System dem Benutzer ermöglichen, einen Grenzwert einzugeben (z.B. abhängig von der Risikofreudigkeit) als eine minimale Trennung zwischen den beiden Kurven, die indirekt den Betrag der Spitzen-MWh spezifizieren, den der Benutzer während des Instandhaltungsintervalls anzusammeln wünscht sowie einen Minimalpreis zu dem diese MWh abgebaut werden sollten. Wenn die Echtzeitelektrizitätspreisdaten dem Abgabeoptimierungssystem 402 bereitgestellt werden (z.B. von einer Elektrizitätsmarktwebseite oder einer anderen Quelle) kann das System automatisch die Steuerung des Spitzenlastbetriebs als Antwort auf das Bestimmen initiieren, dass der aktuellen Elektrizitätspreis gleich ist oder größer als dieser Minimalpreis.
Bei einem Beispiel manueller Steuerung (d.h. nur beratend) der Spitzenlastbetriebsanleitung, kann das System aktuelle Kosten pro Einheit der Spitzen-MWh-Ansparung (und/oder deren Projektion über einen Zeithorizont) ausgeben, die dem Benutzer helfen können zu entscheiden, ob ihre Anlagen mit Spitzenlast betrieben werden. Wenn die Elektrizitätspreisvorhersagen verfügbar sind, dann kann der geringste Elektrizitätspreis, zudem ein Spitzenlastbetrieb ratsam ist, basierend auf den erwarteten gesamte MWh-Guthaben empfohlen werden, die während des Betriebshorizonts angesammelt werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Ziellebensdauer, die als Randbedingung für die iterative Analyse verwendet wurde, angenommen als ein konstanter Wert. Jedoch kann bei einigen Ausführungsbeispielen die Profilerzeugungskomponente 406 dazu eingerichtet sein, das Maximierungsproblem unter Verwendung der Ziellebensdauer selbst als eine weitere Variable zu lösen (zusätzlich zu der Leistungsausgabe MW und der Betriebstemperatur T). Bei solchen Ausführungsbeispielen kann es die Benutzerschnittstellenkomponente 408 dem Benutzer erlauben, einen maximalen Betrag der akzeptablen Abweichung von der Basislinienziellebensdauer zu definieren (die basieren kann auf einer Kundenservicevereinbarung mit dem Ausrüstungshersteller oder einem anderen Instandhaltungsdienstleister). Die benutzerdefinierte Abweichung stellt eine maximale Änderung in der Ziellebensdauer dar, die der Benutzer für akzeptabel hält. Alternativ kann der Benutzer einen oberen und unteren Grenzwert für die Ziellebensdauer definieren, wodurch er das Abgabeoptimierungssystem 402 instruiert, dass die Ziellebensdauer für den empfohlenen Profit zwischen dieser oberen und unteren Grenze bleiben muss. Wenn die Profilerzeugungskomponente 406 die vorstehend beschriebene iterative Analyse ausführt, vielmehr als die iterative Analyse beendet, wenn der geschätzte FFH ungefähr gleich der vorgegebenen Ziellebensdauer ist, werden Iterationen der Innen- und Außenschleifenverarbeitung fortgesetzt, bis ein profitmaximierendes Betriebsprofil mit einer Ziellebensdauer gefunden wurde, die innerhalb der Ziellebensdauerparameter ist, die durch den Benutzer definiert sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Profilerzeugungskomponente 406 mehrere Betriebsprofile mit jeweiligen unterschiedlichen Ziellebensdauern erzeugen, die innerhalb des akzeptablen Ziellebensdauerbereichs sind, der durch den Benutzer definiert ist und das Profil auswählen, das zu dem höchsten Profit unter den mehreren Profilen führt, wodurch es der Ziellebensdauer erlaubt wird, gemeinsam mit der Leistungsabgabe und der Betriebstemperatur als Variable zu wirken.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Rechenbelastung, die mit dem Ausführen der mehreren Iterationen der Innenschleifenverarbeitung verknüpft ist, weiter durch das Parallelisieren der Rechenoperationen reduziert werden. Zum Beispiel kann die Profilerzeugungskomponente 406 das Instandhaltungsintervall, beispielsweise für ein Instandhaltungsintervall aufweisend 32.000 Stunden, in im Wesentlichen gleiche Abschnitte unterteilen (z.B. 32 1000-Stunden-Abschnitte oder andere geeignete Unterteilungen des Instandhaltungsintervalls) und die stündliche Profitmaximierungsverarbeitung für diese Abschnitte im Wesentlichen simultan unter Verwendung der Parallelverarbeitung ausführen. Die Profitmaximierungsverarbeitung kann auf diese Weise parallelisiert werden, weil die Innenschleife Disjunkte-Optimierungsprobleme aufweist (d.h. die Lösung des Maximierungsproblems für eine gegebene Stunde des Instandhaltungsintervalls ist nicht abhängig von der Maximierungslösung, die für andere Stunden gefunden wurde) .
Bei einem anderen beispielhaften Verarbeitungsszenario können die Vorhersagedaten 710 verwendet werden, um unterschiedliche Instanzen des Optimierungsproblems auszuführen, um Variabilitäten in den Daten zu berücksichtigen. Als ein Beispiel für diesen Ansatz kann die Innen- und Außenschleifenverarbeitung derart ausgeführt werden, dass nur CPL-Gelegenheiten in dem Vorhersageintervall bei der Optimierung berücksichtigt werden. Dann kann jede Iteration der Außenschleife einer bestimmten optimalen Spitzenlastbetriebsfähigkeit entsprechen. Das kann die Erzeugung von einer inkrementellen Kostenkurve als eine Funktion der Spitzenlastbetriebsstunden oder MWHr ermöglichen.
Ausführungsbeispiele des Abgabeoptimierungssystems 402, die hierin beschrieben sind, können als Werkzeug für eine langfristige Planung eines Betriebs einer Kraftwerksanlage durch das Identifizieren von optimalen Spitzenlast- und CPL-Betriebsgelegenheiten dienen, die bestimmt werden, um den erzeugten Profit durch ein oder mehrere Kraftwerksanlagen über einem Instandhaltungsintervall im Wesentlichen zu maximieren. Während des Echtzeitbetriebs innerhalb des Instandhaltungsintervalls kann das System 402 die Tag-Voraus- und Echtzeitplanung und den Betrieb der Anlagen durch das wirksame Einsetzen von Echtzeitzuständen und historischen Betriebsdaten unterstützen, um dynamisch den langfristigen Plan zu verfeinern und sinnvolle Informationen zu präsentieren, die den profitablen Betrieb der Anlagen leitet. Auf diese Weise hilft das System Kraftwerksmanagern und Kraftwerksbetreibern das gesamte Wertpotential ihrer Kraftwerksanlagen zu verwenden, während Ziellebensdaueranforderungen erfüllt werden. Die durch das Abgabeoptimierungssystem 402 implementierten Techniken erlauben, diese erheblich optimierten Betriebsprofile und Metriken mit relativ geringem Rechenmehraufwand zu berechnen, trotz langer Betriebshorizonte über denen das Optimierungsproblem ablaufen muss.
21-24 veranschaulichen Methodiken in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung. Während zum Zwecke der Einfachheit der Erläuterung die eine oder die mehreren hierin gezeigten Methodiken gezeigt und beschrieben sind als eine Reihe von Aktionen, ist es zu verstehen und zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Reihenfolge von Aktionen beschränkt ist, da einige Aktionen in Übereinstimmung damit in einer anderen Reihenfolge und/oder zeitgleich mit anderen Aktionen gegenüber den hierin gezeigten und beschriebenen auftreten. Zum Beispiel werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen und erkennen, dass eine Methodik alternativ durch eine Reihe von aufeinander bezogenen Zuständen oder Ereignissen, wie etwa in einem Zustandsdiagramm, dargestellt werden kann. Außerdem müssen nicht alle veranschaulichten Aktionen erforderlich sein, um eine Methodik in Übereinstimmung mit der Erfindung zu implementieren. Außerdem kann ein oder können Interaktionsdiagramm(e) Methodiken oder Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung darstellen, wenn unterschiedliche Einheiten unterschiedliche Teile der Methodik ausführen. Noch weiter können zwei oder mehr der offenbarten beispielhaften Verfahren in Kombination miteinander implementiert werden, um ein oder mehrere hierin beschriebene Merkmale oder Vorteile zu erfüllen.
21 veranschaulicht eine beispielhafte Methodik 2100 zur Erzeugung eines profitmaximierten Betriebsplans oder Betriebsprofils für eine Kraftwerksanlage. Zum Ausgangszeitpunkt, bei 2102, wird ein Ausgangswert eines Lebensdauerpreises λ vorgegeben, wo der Lebensdauerpreis λ einen monetären Wert der verbrauchten Teilelebensdauer durch den Betrieb einer Kraftwerksanlage (z.B. einer oder mehrerer Gasturbinen oder anderer leistungserzeugender Kraftwerksanlagen) darstellt. Bei 2104 wird ein stündlicher Betriebsplan für die Kraftwerksanlage basierend auf vorhergesagten Elektrizitätspreisen, vorhergesagten Brennstoffpreisen, Leistungsfähigkeitsmodelldaten für die Kraftwerksanlage und Teilelebensdauermodelldaten für die Kraftwerksanlage ermittelt in Form von Leistungsabgabe und/oder Betriebstemperatur (und/oder anderen Betriebsvariablen), die für jede Zeiteinheit eines Instandhaltungsintervalls einen Profitwert im Wesentlichen maximieren, der gegeben ist durch $\begin{array}{l} [Elektrizitätseinkommen] - [Brennstoffkosten] - \\ λ * [verbrauchte Teilelebensdauer] \end{array}$
Für Szenarien, in denen der Betriebsplan sowohl in Form von abgegebenen MW und Betriebstemperatur T gefunden werden soll, kann der zu maximierende Profit für jede Zeiteinheit durch die Gleichung (2) oben angegeben sein. Jedoch, wenn der Betriebsplan in Form von anderen Variablen gefunden werden soll, können andere geeignete Profitkalkulationsformeln, die in Form von solchen anderen Variablen definiert sind, verwendet werden. In allen Fällen berücksichtigt die Profitkalkulation die Kosten der verbrauchten Teilelebensdauer (das Produkt des Lebensdauerpreiswertes λ und des kalkulierten Betrags der verbrauchten Teilelebensdauer als eine Funktion der Betriebsvariablen). Der Schritt 2104, der als Innenschleife eines gesamten iterativen Problemlösungsprozesses betrachtet werden kann, kann mehrere Iterationen erfordern, um den maximalen Profit für jede Zeiteinheit des Instandhaltungsintervalls zu finden, abhängig von der Anzahl von Betriebsvariablen (z.B. Leistungsabgabe MW, Betriebstemperatur T, usw.), die in dem Betriebsplan definiert werden müssen.
Bei 2106 wird ein Betrag der Teilelebensdauer ermittelt, der verbraucht werden würde als eine Folge des Betreibens der Kraftwerksanlage in Übereinstimmung mit dem im Schritt 2104 erhaltenen Betriebsplan. Die Teilelebensdauer, die verbraucht werden würde, kann zum Beispiel basierend auf Teilelebensdauermodelldaten für die Kraftwerksanlage ermittelt werden, die den geschätzten Betrag der durch das Gut verbrauchten Teilelebensdauer als eine Funktion der Leistungsabgabe MW und/oder der Betriebstemperatur T (oder anderen Betriebsvariablen) definieren.
Bei 2108 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob der Betrag der im Schritt 2106 berechneten verbrauchten Teilelebensdauer gleich ist wie eine Ziellebensdauer für das Gut (innerhalb einer definierten Toleranz). Wenn der Betrag der Teilelebensdauer nicht gleich ist mit der Ziellebensdauer 2108 (nein im Schritt 2108), wird die Methodik im Schritt 2112 fortgesetzt, wo eine Ermittlung gemacht wird, ob der Betrag der im Schritt 2106 bestimmten Teilelebensdauer geringer ist als die Ziellebensdauer. Wenn der Betrag der Teilelebensdauer geringer ist als die Ziellebensdauer (ja im Schritt 2112), fährt die Methodik im Schritt 2114 fort, wo der Lebensdauerpreiswert λ erhöht wird. Alternativ, wenn der Betrag der Teilelebensdauer nicht geringer ist als die Ziellebensdauer (nein im Schritt 2112), fährt die Methodik im Schritt 2116 fort, wo der Lebensdauerpreiswert λ erhöht wird. Nach entweder Verringern oder Erhöhen des Lebensdauerpreiswertes λ in den Schritten 2114 bzw. 2116, kehrt die Methodik zum Schritt 2104 zurück und ein weiterer Betriebsplan wird unter Verwendung des aktualisierten Wertes des Lebensdauerpreises λ ermittelt. Die Schritte 2106, 2108, 2112, 2114 und 2116 können als eine äußere Schleife des gesamten iterativen Planermittlungsverfahren betrachtet werden.
Die Schritte 2104, 2106, 2108, 2112, 2114 und 2116 werden wiederholt, bis eine Ermittlung im Schritt 1208 gemacht wurde, dass der Betrag der Teilelebensdauer gleich ist wie die Ziellebensdauer (innerhalb einer definierten Toleranz). Wenn der Betrag der Teilelebensdauer gleich ist wie die Ziellebensdauer (ja im Schritt 2118), fährt die Methodik mit dem Schritt 2110 fort, indem der jüngste Betriebsplan, der im Schritt 2104 ermittelt wurde, ausgegeben wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Betriebsplan als ein Bericht ausgegeben werden oder auf andere Weise in ein Format übertragen werden, das durch ein Benutzer durchgesehen werden kann. Alternativ kann der Betriebsplan bei einigen Ausführungsbeispielen an ein Steuersystem einer Kraftwerksanlage exportiert werden, so dass der Betrieb des Gutes in Übereinstimmung mit dem Plan gesteuert wird.
22 veranschaulicht eine beispielhafte Methodik 2200 zur Bestimmung des Teilelebensdauerguthabens und der Teilelebensdauerdefizite gegenüber einer Ziellebensdauer für einer oder mehrere leistungserzeugender Kraftwerksanlagen.
Zum Ausgangszeitpunkt, bei 2202, wird ein Lebensdauerpreiswert bestimmt, der einen monetären Wert einer Teilelebensdauer repräsentiert, die durch den Betrieb einer Kraftwerksanlage über ein Instandhaltungsintervalls verbraucht wird. Bei 2204 wird ein stündlicher Betriebsplan oder ein stündliches Betriebsprofil für die Kraftwerksanlage empfangen. Der Betriebsplan definiert zumindest eine stündliche Leistungsausgabe und eine stündliche Betriebstemperatur für die Kraftwerksanlage über zumindest einen Abschnitt des Instandhaltungsintervalls. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Lebensdauerpreiswert, der im Schritt 2202 erhalten wurde, und der stündliche Betriebsplan, der im Schritt 2204 erhalten wurde, unter Verwendung der oben beschriebenen Methodik 2100 abgeleitet werden (z.B. durch Iterationen der Innen- und Außenschleifenverarbeitung, die durch die Profilerzeugungskomponente 406 ausgeführt wird). Alternativ kann der Betriebsplan eine benutzerdefinierter Plan sein, der durch einen Benutzer bereitgestellt wird.
Bei 2206 kann ein Betrag einer Teilelebensdauer bestimmt werden, der verbraucht werden würde durch die Kraftwerksanlage als Folge des Betriebs der Anlage in Übereinstimmung mit dem im Schritt 2204 erhaltenen Betriebsplan. Der Betrag der Teilelebensdauer kann z.B. unter Verwendung von Teilelebensdauermodelldaten für die Kraftwerksanlage gemeinsam mit der stündlichen Leistungsabgabe und den Betriebstemperaturen ermittelt werden, die durch den Betriebsplan definiert sind. Bei 2208, basierend auf dem geschätzten Betrag der im Schritt 2206 ermittelten Teilelebensdauer, wird ein Nettobetrag der für die Kraftwerksanlage erzeugt oder verringert werden würde gegenüber einer Ziellebensdauer des Instandhaltungsintervalls. Zum Beispiel werden CPL-Stunden, die durch den Betriebsplan identifiziert werden, Teilelebensdauerguthaben erzeugen, weil der CPL-Betrieb die Teilelebensdauer veranlasst, langsamer verbraucht zu werden gegenüber dem Basislastbetrieb. Umgekehrt, weil der Spitzenlastbetrieb die Teilelebensdauer veranlasst, schneller verbraucht zu werden, werden die durch den Betriebsplan identifizierten Spitzenlaststunden Teilelebensdauerdefizite für die Teilelebensdauer erzeugen. Das Netto des Teilelebensdauerguthabens und der Teilelebensdauerdefizite führt zu dem Nettobetrag der Teilelebensdauer, der als eine Folge des Betriebs in Übereinstimmung mit dem Betriebsplan gutgeschrieben oder abgezogen wird.
Bei 2210 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Nettobetrag der im Schritt 2208 ermittelten Teilelebensdauer größer ist als Null, was ein Nettoteilelebensdauerguthaben angibt (oder Ansparung). Wenn der Nettobetrag der Teilelebensdauer größer ist als Null (ja im Schritt 2210), fährt die Methodik mit dem Schritt 2212 fort, wo basierend auf den Teilelebensdauer- und Leistungsfähigkeitsmodellen, der Nettobetrag der Teilelebensdauer in eine Anzahl von angesparten MWh umgewandelt wird, die während einem Spitzenlastbetrieb erzeugt werden können, ohne einen Betrieb der Kraftwerksanlage zu veranlassen, der die Ziellebensdauer des Instandhaltungsintervalls verletzt. Alternativ, wenn der Nettobetrag der Teilelebensdauer nicht größer als Null ist (Nein im Schritt 2210), geht die Methodik zum Schritt 2214, wo, basierend auf den Teilelebensdauer- und Leistungsfähigkeitsmodellen der Nettobetrag der Teilelebensdauer umgewandelt wird in eine Anzahl von MWh, die kompensiert werden müssen mittels Kaltteillastbetrieb, um eine Verletzung der Ziellebensdauer des Instandhaltungsintervalls zu verhindern. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Nettobetrag der Teilelebensdauer während des Betriebs basierend auf aktuellen Betriebsdaten (z.B. aktuelle stündliche Werte der Leistungsabgabe MWh und der Betriebstemperatur T) sowie aktualisierten Vorhersagemarkt- und/oder Umgebungsdaten aktualisiert werden. Der laufende Nettobetrag der Teilelebensdauer kann auch graphisch mit der Zeit geplottet werden, um die Anzahl der für den Spitzenlastbetrieb verfügbaren MWh zu zeigen oder die Anzahl der MWh, die kompensiert werden müssen durch CPL-Betrieb, um die Ziellebensdauerbedingung für das aktuelle Instandhaltungsintervall einzuhalten.
23 veranschaulicht eine beispielhafte Methodik 2300 zur Identifikation von geeigneten Perioden, während denen leistungserzeugende Kraftwerksanlagen profitabel betrieben werden können. Anfangs, bei 2302, wird ein Lebensdauerpreiswert bestimmt, der einen monetären Wert der Teilelebensdauer repräsentiert, die als Folge des Betriebs der Kraftwerksanlage über ein Instandhaltungsintervall verbraucht wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Lebensdauerpreiswert unter Verwendung der oben beschriebenen Methodik 2100 abgeleitet werden (z.B. durch Iterationen der Außenschleifenverarbeitung, die durch die Profilerzeugungskomponente 406 ausgeführt ist). Bei 2304 wird ein stündlicher Betriebsplan oder ein stündliches Betriebsprofil für eine Kraftwerksanlage empfangen. Der Betriebsplan definiert wenigstens eine stündliche Leistungsabgabe und eine stündliche Betriebstemperatur über die Kraftwerksanlage über zumindest einen Abschnitt des Instandhaltungsintervalls, aufweisend den nächsten Tag oder den aktuellen Tag. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der im Schritt 2302 erhaltene Betriebsplan unter Verwendung der oben beschriebenen Methodik 2100 abgeleitet werden (z.B. durch Iterationen der Innenschleifenverarbeitung, die durch die Profilerzeugungskomponente 406 ausgeführt wird) basierend auf den Lebensdauerpreiswert, der im Schritt 2302 bestimmt wurde. Alternativ kann der Betriebsplan ein benutzerdefinierter Plan sein, der durch einen Benutzer bereitgestellt wird.
Bei 2306 wird der Abschnitt des Betriebsplanes, der dem aktuellen Tag entspricht, während des Betriebs der Kraftwerksanlage während des Instandhaltungsintervalls basierend auf aktuellen Brennstoff- und Elektrizitätspreisen, aktuellen Betriebsdaten für die Kraftwerksanlage (z.B. historischen stündlichen Werten für die Leistungsabgabe und die Betriebstemperatur für vergangene Stunden des Instandhaltungsintervalls), vorhergesagten Brennstoff- und Elektrizitätspreisen für die verbleibenden Stunden des Instandhaltungsintervalls und dem Lebensdauerpreiswert, der im Schritt 2302 bestimmt wurde, aktualisiert. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Innenschleifenverarbeitung (z.B. Schritt 2104 der Methodik 2100) unter Verwendung der aktuellen und historischen Betriebsdaten für den aktuellen Tag anstelle von Vorhersagedaten für die vergangenen Stunden des Instandhaltungsintervalls und aktualisierten Vorhersagedaten für die verbleibenden Stunden des Instandhaltungsintervalls erneut ausgeführt werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Lebensdauerpreiswert periodisch mittels des Schritts 2302 aktualisiert werden und der Betriebsplan kann gleichermaßen periodisch mittels des Schritts 2306 aktualisiert werden, aber mit einer höheren Frequenz als die Aktualisierung des Lebensdauerpreiswertes. Zum Beispiel kann der Lebensdauerpreiswert einmal am Tag aktualisiert werden, während der Betriebsplan jede Stunde oder jeweils nach einigen Stunden durchgehend durch den Tag aktualisiert werden kann, um die aktualisierten Vorhersagen oder Abweichungen im Betrieb der Kraftwerksanlage von dem geplanten Betrieb zu berücksichtigen.
Bei 2308 wird ein minimaler Elektrizitätspreis, bei dem der Verkauf von Spitzenlast-MWh zu einem Profit führt, basierend auf dem Lebensdauerpreiswert ermittelt, der im Schritt 2302 erhalten wurde. Bei 2310 wird eine oder werden mehrere Stunden des Instandhaltungsintervalls als empfohlene Spitzenlastzeiten identifiziert, während denen der vorhergesagte Elektrizitätspreis gleich ist oder größer als der minimale Elektrizitätspreis, der im Schritt 2308 ermittelt wurde. Bei 2312 werden der Betriebsplan und die empfohlenen Spitzenlastzeiten an einer Benutzerschnittstelle wiedergegeben.
24 veranschaulicht eine beispielhafte Methodik 2400 zum Identifizieren von geeigneten Perioden, während denen die leistungserzeugenden Kraftwerksanlagen in einer kosteffizienten Weise kaltteillastbetrieben werden können. Anfänglich, bei 2402, wird ein stündlicher Betriebsplan für die Kraftwerksanlage empfangen, der zumindest eine stündliche Leistungsabgabe und eine stündliche Betriebstemperatur für ddieas Kraftwerksanlage über ein Instandhaltungsintervalls definiert. Bei 2404 wird ein Lebensdauerpreiswert λ* ermittelt, wobei der Lebensdauerpreiswert einen monetären Wert für die Teilelebensdauer repräsentiert, die während des Betriebs der Kraftwerksanlage in Übereinstimmung mit dem Betriebsplan verbraucht wurde, der im Schritt 2402 empfangen wurde. Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen können der Betriebsplan und der Lebensdauerpreiswert λ* unter Verwendung der Methodik 2100 (die z.B. durch die Profilerzeugungskomponente 406 ausgeführt wird) basierend auf vorhergesagten Elektrizitäts- und Brennstoffpreisen, Leistungsfähigkeitsmodelldaten des Gutes und Teilelebensdauermodelldaten des Gutes bestimmt werden.
Bei 2406 werden Werte für die Betriebstemperatur für jeweilige Stunden eines aktuellen Tages des Instandhaltungsintervalls ermittelt, die $\begin{array}{l} [Elektrizitätseinkommen] - [Brennstoffkosten] - \\ λ * [verbrauchte Teilelebensdauer] \end{array}$
Maximieren oder im Wesentlichen maximieren, wobei zumindest das Elektrizitätseinkommen und/oder die Brennstoffkosten und/oder die verbrauchte Teilelebensdauer unter Verwendung von aktualisierten Elektrizitäts- und Brennstoffpreisen sowie aktuellen Leistungsabgabewerten, die durch die Kraftwerksanlage für vorhergehende Stunden des aktuellen Tages erzeugt werden, berechnet werden.
Bei 2408 werden eine oder mehrere der jeweiligen Stunden des aktuellen Tages als empfohlene Kaltteillastbetriebszeiten identifiziert basierend auf den Werten der im Schritt 2406 erhaltenen Betriebstemperatur. Zum Beispiel können Stunden, in denen die in Schritt 2406 erhaltenen Betriebstemperaturen unter den Basislasttemperaturen (z.B. Heißlasttemperaturen) sind, als geeignete Kaltteillaststunden identifiziert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die empfohlenen Kaltteillastbetriebsstunden auch korreliert sein mit den vorhergesagten Brennstoffpreisinformationen, um eine Untergruppe der empfohlenen Kaltteillaststunden zu identifizieren, die einem oder mehreren geringsten Brennstoffpreisen entsprechen. Diese Untergruppe von empfohlenen Stunden können als Stunden markiert werden, die am besten geeignet sind für den Kaltteillastbetrieb. Bei 2410 werden die empfohlenen Kaltteillastbetriebszeiten an die Benutzerschnittstelle weitergegeben. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Betrieb der Kraftwerksanlage automatisch in Übereinstimmung mit den empfohlenen Kaltteillaststunden gesteuert werden, so dass die Kraftwerksanlagenbetriebstemperatur automatisch in Übereinstimmung mit den Ergebnissen des Schrittes 2408 geregelt wird.
Um einen Kontext für die verschiedenen Aspekte des offenbarten Gegenstandes bereitzustellen, sind die 25 und 26 sowie die nachfolgende Erläuterung dazu bestimmt, eine kurze, allgemeine Beschreibung einer geeigneten Umgebung bereitzustellen, in der die verschiedenen Aspekte des offenbarten Gegenstandes implementiert werden können.
Mit Bezug auf 25 enthält eine beispielhafte Umgebung 2510 zur Implementierung verschiedener Aspekte des vorher erwähnten Gegenstandes einen Computer 2512. Der Computer 2512 enthält eine Prozessoreinheit 2514, einen Systemspeicher 2516 und einen Systembus 2518. Der Systembus 2518 verbindet die Systemkomponenten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf den Systemspeicher 2516 mit der Prozessoreinheit 2514. Die Prozessoreinheit 2514 kann irgendeine von verschiedenen verfügbaren Prozessoren sein. Mikroprozessoren mit mehreren Kernen oder andere Multiprozessorarchitekturen können als die Prozessoreinheit 2514 verwendet werden.
Der Systembus 2518 kann irgendeiner von verschiedenen Arten von einer Busstruktur bzw. Busstrukturen sein, enthaltend den Speicherbus oder die Speichersteuerung, einen peripheren Bus oder externen Bus und/oder einen lokalen Bus unter Verwendung von irgendeiner Vielfalt von verfügbaren Busarchitekturen aufweisend, aber nicht beschränkt auf 8-Bit-Bus, Industrial Standard Architecture (ISA), Micro-Channel-Architecture (MSA), Extendend-ISA (EISA), Intelligent-Drive-Electronics (IDE), VESA-Lokal Bus (VLB), Peripheral-Component-Interconnect (PCI), Universeller Serieller Bus (USB), Advanced-Graphics-Port (AGP), Personal-Computer-Memory-Card-International-Association-Bus (PCMCIA), and Small-Computer-Systems-Interface (SCSI).
Der Systemspeicher 2516 enthält einen flüchtigen Speicher 2520 und einen nichtflüchtigen Speicher 2522. Das Basiseingabe-/Ausgabesystem (BIOS), das die Basisroutinen zum Informationsaustausch zwischen Elementen innerhalb des Computers 2512 enthält, wie etwa während des Hochfahrens, ist in dem nichtflüchtigen Speicher 2522 gespeichert. Im Wege der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung, kann der nichtflüchtige Speicher 2522 einen Lesespeicher (ROM), einen programmierbaren ROM (PROM), einen elektronisch programmierbaren ROM (EPROM), einen elektronisch löschbaren PROM (EEPROM) oder einen Flashspeicher aufweisen. Der flüchtige Speicher 2520 enthält einen Zugriffspeicher (RAM), der als ein externer Cachespeicher dient. Im Wege der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung ist RAM in vielen Formen verfügbar, wie etwa synchroner RAM (SRAM), dynamischer RAM (DRAM), synchroner DRAM (SDRAM), Doppeldatenraten SDRAM (DDR SDRAM), verbesserter SDRAM (ESDRAM), Synclink-DRAM (SLDRAM) und Rambus RAM (DRRAM).
Der Computer 2512 enthält auch ein entfernbares/nicht entfernbares, volatiles/nicht volatiles Computerspeichermedium. 25 veranschaulicht z.B. einen Plattenspeicher 2524. Der Plattenspeicher 2524 enthält, ist aber nicht beschränkt auf Einrichtungen wie ein magnetisches Plattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein Bandlaufwerk, ein Jaz-Laufwerk, ein Zip-Laufwerk, ein LS-100-Laufwerk, eine Flash-Speicherkarte oder einen Speicherstick. Zusätzlich kann der Plattenspeicher 2524 ein Speichermedium aufweisen, das separat oder in Kombination mit einem anderen Speichermedium ist, aufweisend, aber nicht beschränkt auf ein optisches Laufwerk, wie etwa ein Kompaktdisk ROM Laufwerk (CD-ROM), ein Laufwerk für beschreibbare CDs (CD-R-Laufwerk), ein Laufwerk für eine wiederbeschreibbare CD (CD-RW-Laufwerk) oder ein DVD-Speicherlaufwerk (DVD-ROM). Um die Verbindung des Plattenspeichers 2524 mit dem Systembus 2518 zu ermöglichen, wird eine entfernbare oder nicht entfernbare Schnittstelle typischerweise verwendet, wie etwa eine Schnittstelle 2526.
Es ist zu erkennen, dass 25 Software beschreibt, die als Vermittler zwischen Benutzern und den Basiscomputerresourcen agiert, die in der geeigneten Betriebsumgebung 2510 beschrieben sind. Solche Software enthält ein Betriebssystem 2528. Das Betriebssystem 2528, das in dem Plattenspeicher 2524 gespeichert werden kann, arbeitet, um Ressourcen des Computers 2512 zuzuteilen. Die Systemanwendungen 2530 erhalten den Vorteil des Managements der Ressourcen durch das Betriebssystem 2528 durch die Programmmodule 2532 und Programmdaten 2534, die entweder im Systemspeicher 2516 oder im Plattenspeicher 2524 gespeichert sind. Es ist zu erkennen, dass ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung mit verschiedenen Betriebssystemen oder Kombinationen von Betriebssystemen implementiert werden können.
Ein Benutzer gibt ein Befehl oder eine Information in den Computer 2512 durch eine Eingabeschnittstelle bzw. Eingabeschnittstellen 2536 ein. Eingabeschnittstellen 2536 enthalten, sind aber nicht beschränkt auf eine Zeigereinrichtung, wie etwa eine Maus, einen Trackball, einen Stift, eine berührungsempfindliche Fläche, eine Tastatur, ein Mikrofon, einen Joystick, ein Spielepad, eine Satellitenschüssel, einen Scanner, eine TV-Empfängerkarte, eine Digitalkamera, eine digitale Videokamera, eine Webkamera und dergleichen. Diese und andere Eingabeeinrichtungen verbinden die Prozessoreinheit 2514 durch den Systembus 2518 über den Schnittstellenanschluss bzw. die Schnittstellenanschlüsse 2538. Der Schnittstellenanschluss bzw. die Schnittstellenanschlüsse 2538 enthalten z.B. einen seriellen Anschluss, einen parallelen Anschluss, einen Spieleanschluss und einen universellen seriellen Bus (USB). Die Ausgabeeinrichtung bzw. die Ausgabeeinrichtungen 2540 verwenden einige desselben Typs von Anschlüssen wie die Eingabeeinrichtung bzw. Eingabeeinrichtungen 2536. Daher kann z.B. ein USB-Anschluss verwendet werden, um Eingaben für den Computer 2512 bereitzustellen und Informationen von dem Computer 2512 zu einer Ausgabeeinrichtung 2540 auszugeben. Ausgabeadapter 2542 sind bereitgestellt, um zu veranschaulichen, dass einige Ausgabeeinrichtungen 2540 vorhanden sind, wie Monitore, Lautsprecher und Drucker unter anderen Ausgabeeinrichtungen 2540, die spezielle Adapter erfordern. Die Ausgabeadapter 2542 enthalten im Wege der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung Video- und Audiokarten, die ein Mittel der Verbindung zwischen der Ausgabeeinrichtung 2540 und dem Systembus 2518 bereitstellen. Es sollte beachtet werden, dass andere Einrichtungen und/oder Systeme der Einrichtungen sowohl Eingabe- als auch Ausgabefähigkeiten bereitstellen, wie etwa entfernte Computer 2544.
Der Computer 2512 kann in eine Netzwerkumgebung unter Verwendung von logischen Verbindungen zu einem oder mehreren entfernten Computern, wie etwa einem entfernten Computer bzw. entfernten Computern 2544 arbeiten. Der entfernte Computer bzw. die entfernten Computer 2544 können ein Personal Computer, ein Server, ein Router, ein Netzwerk-PC, eine Workstation, eine Mikroprozessor basierte Anwendung, eine Peer-Einrichtung oder ein anderer allgemeiner Netzwerkknoten oder dergleichen sein und typischerweise viele oder sämtliche der Elemente enthalten, die in Bezug zum Computer 2512 beschrieben wurden. Zum Zwecke der Knappheit ist nur eine Speichereinrichtung 2546 mit dem entfernten Computer bzw. den entfernten Computern 2544 veranschaulicht. Der bzw. die entfernten Computer 2544 sind logisch mit dem Computer 2512 durch eine Netzwerkschnittstelle 2548 verbunden und dann physikalisch mittels einer Kommunikationsverbindung 2550 verbunden. Die Netzwerkschnittstelle 2548 umfasst Kommunikationsnetzwerke, wie etwa lokale Netzwerke (LAN) und Bereichsnetzwerke (WAN). Die LAN-Technologien enthalten Fiber-Distributed Data-Interface (FDDI), Copper-Distributed-Data-Interface (CDDI), Ethernet/IEEE 802.3, Token-Ring/IEEE 802.5 und dergleichen. WAN-Technologien enthalten, sind aber nicht beschränkt auf Punkt-Zu-Punkt-Verbindungen, leitungsvermittelte Netzwerke wie Integrated-Services-Digital-Networks (ISDN) und Variationen davon, Paket vermittelnde Netzwerke und Digital-Subscriber-Lines (DSL).
Eine Kommunikationsverbindung bzw. Kommunikationsverbindungen 2550 beziehen sich auf Hardware/Software, die verwendet wird, um die Netzwerkschnittstelle 2548 mit dem Systembus 2518 zu verbinden. Während die Kommunikationsverbindung 2550 zur veranschaulichenden Klarstellung innerhalb des Computers 2512 gezeigt ist, kann sie auch außerhalb des Computers 2512 sein. Die erforderliche Hardware/Software zur Verbindung mit der Netzwerkschnittstelle 2548 enthält, für nur beispielhafte Zwecke, interne und externe Technologien, wie etwa Modems aufweisend übliche Telefonmodems, Kabelmodems und DSL-Modems, ISDN-Adapter und Ethernet-Karten.
26 ist ein schematisches Blockschaltbild einer beispielhaften Rechenumgebung 2600, mit der der offenbare Gegenstand interagieren kann. Die beispielhafte Computerumgebung 2600 enthält einen oder mehrere Clients 2602. Der Client bzw. die Clients 2602 können Hardware und/oder Software sein (z.B. Threads, Prozesse, Recheneinrichtungen). Die beispielhafte Rechenumgebung 2600 enthält auch einen oder mehrere Server 2604. Der oder die Server 2604 können auch Hardware und/oder Software sein (z.B. Threads, Prozesse, Recheneinrichtungen). Die Server 2604 können Threads beinhalten, um Transformationen auszuführen, z.B. durch das Verwenden von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, wie sie hierin beschrieben sind. Eine mögliche Kommunikation zwischen einem Client 2602 und einem Server 2604 kann in der Form von Datenpaketen sein, die angepasst sind, um zwischen zwei oder mehr Computerprozessen übertragen zu werden. Die beispielhafte Rechenumgebung 2600 enthält ein Kommunikations-Framework 2606, das verwendet werden kann, um die Kommunikation zwischen dem Client bzw. den Clients 2602 und dem Server oder den Servern 2604 zu ermöglichen. Der Client oder die Clients 2602 sind betriebsverbunden mit einem oder mehreren Clientdatenspeichern 2608, die verwendet werden können, um Informationen lokal auf dem Client bzw. den Clients 2602 zu speichern. Gleichermaßen ist der Server bzw. sind die Server 2604 betriebsverbunden mit einen oder mehreren Serverdatenspeichern 2610, die verwendet werden können, um Informationen lokal für die Server 2604 zu speichern.
Die vorstehende Beschreibung von veranschaulichten Ausführungsbeispielen des Gegenstandes, einschließlich dessen, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, ist nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein oder die offenbarten Ausführungsbeispiele auf präzise offenbarte Formen zu beschränken. Während spezifische Ausführungsbeispiele und Beispiele zu illustrativen Zwecken hierin beschrieben sind, sind verschiedene Modifikationen möglich, die innerhalb des Schutzbereichs von solchen Ausführungsbeispielen und Beispielen betrachtet werden, wie es Fachleute auf dem betreffenden Gebiet erkennen können.
Im Hinblick darauf, während der offenbarte Gegenstand in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen und korrespondierenden Figuren beschrieben wurde, wo es anwendbar ist, versteht es sich, dass andere ähnliche Ausführungsbeispiele verwendet werden können oder Modifikationen und Hinzufügungen zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen gemacht werden können, um die gleichen, ähnliche, alternative oder Ersatzfunktionen des offenbarten Gegenstandes auszuführen, ohne davon abzuweichen. Daher sollte der offenbarte Gegenstand nicht auf irgendwelche einzelnen Ausführungsbeispiele beschränkt sein, die hierin beschrieben sind, sondern sollte vielmehr ausgelegt werden in der Breite und in dem Bereich in Übereinstimmung mit den unten beigefügten Ansprüchen.
Außerdem ist der Begriff „oder“ dazu bestimmt, inklusiv-„oder“ zu bedeuten, vielmehr als exklusiv-„oder“. Das heißt, solange nichts anderes angegeben ist oder von dem Kontext deutlich wird, „X verwendet A oder B“ ist dazu bestimmt, irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen zu bedeuten. Das heißt, wenn X verwendet A; X verwendet B; oder X verwendet sowohl A als auch B, dann ist „X verwendet A oder B“ unter irgendeinem der vorhergehenden Beispiele erfüllt. Außerdem werden Artikel „ein/eine/einer“, wie sie in der vorliegenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen verwendet werden, sollten allgemein ausgelegt werden zu bedeuten „eine oder mehrere“, solange nichts anderes angegeben ist oder von dem Kontext klar wird, dass es zu einer Singularform führt.
Was vorstehend beschrieben wurde, enthält Beispiele von Systemen und Verfahren, die den offenbarten Gegenstand veranschaulichen. Es ist natürlich nicht möglich, jede Kombination von Komponenten oder Methodiken hierin zu beschreiben. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kann erkennen, dass viele weitere Kombinationen und Permutationen des beanspruchten Gegenstands möglich sind. Außerdem insoweit die Begriffe „enthält“, „hat“, „besitzt“ und dergleichen in der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen, den Anlagen und den Zeichnungen verwendet werden, sind solche Ausdrücke dazu bestimmt, inklusiv zu sein auf eine Weise ähnlich zu dem Begriff „aufweisen“, wie „aufweisen“ interpretiert wird, wenn es als Übergangswort in einem Anspruch verwendet wird.
Ein Abgabeoptimierungssystem setzt wirksam Umgebungs- und Marktvorhersagedaten sowie ein Leistungsfähigkeits- und Teilelebensdauermodell eines Gutes ein, um empfohlene Betriebspläne für Gasturbinen oder andere leistungserzeugende Kraftwerksanlagen zu erzeugen, die den Profit im Wesentlichen maximieren, während Teilelebensdauerrandbedingungen erfüllt werden. Das System erzeugt Betriebsprofile, die optimale Spitzenlastgelegenheiten mit optimalen Kaltteillastgelegenheiten innerhalb eines Instandhaltungsintervalls oder eines anderen Betriebshorizonts ausgleichen. Während des Echtzeitbetriebs der Anlagen kann das Optimierungssystem den Betriebsplan basierend auf aktuellen Markt-, Umgebungs- und Betriebsdaten aktualisieren. Das System stellt Informationen bereit, die Betreiber dabei unterstützen können, geeignete Zustände zu ermitteln, in denen die Anlagen in einer optimalen profitablen Weise ohne Verletzung der Ziellebensdauerrandbedingung mit Kaltteillast oder Spitzenlast zu betreiben sind.

Claims

Verfahren, aufweisend: Empfangen, durch ein wenigstens einen Prozessor aufweisendes System, von Betriebsprofildaten für ein oder mehrere Leistungserzeugungsanlagen, die Werte von einer oder mehreren Betriebsvariablen für jeweilige Zeiteinheiten eines Lebenszyklus definieren; Bestimmen, durch das System, eines Betrages von gutgeschriebener Teilelebensdauer relativ zu der Ziellebensdauer für eine erste Untergruppe von jeweiligen Zeiteinheiten des Lebenszyklus entsprechend einem ersten Betriebsmodus, der Teilelebensdauerguthaben gegenüber einer Ziellebensdauer erzeugt, basierend auf den Betriebsprofildaten und den Teilelebensdauermodelldaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen; Bestimmen, durch das System, eines Betrages von verbrauchter Teilelebensdauer relativ zu der Ziellebensdauer für eine zweite Untergruppe von jeweiligen Zeiteinheiten des Lebenszyklus entsprechend einem zweiten Betriebsmodus, der das Teilelebensdauerguthaben gegenüber der Ziellebensdauer verbraucht, basierend auf den Betriebsprofildaten und den Teilelebensdauermodelldaten; Bestimmen, durch das System, eines Betrages von angesammelter Teilelebensdauer zu einem bestimmten Zeitpunkt des Lebenszyklus basierend auf einem Netto des Betrages der gutgeschriebenen Teilelebensdauer und des Betrages der verbrauchten Teilelebensdauer; Umwandeln, durch das System, des Betrages der angesammelten Teilelebensdauer in einen Betrag von verfügbarer Leistungsabgabe, die durch den zweiten Betriebsmodus während des Lebenszyklus erzeugt werden kann, ohne die Ziellebensdauer zu verletzten; und Weiterleiten, durch das System, der Menge von verfügbarer Leistungsabgabe an eine Schnittstellenanzeige.
Verfahren nach Anspruch 1, außerdem aufweisend: Bestimmen, durch das System, eines Lebensdauerpreiswertes, der Kosten pro Einheit der angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen repräsentiert, wobei der Lebensdauerpreiswert ein Nicht-Vektorwert oder ein Vektorwert ist; Bestimmen, durch das System, eines minimalen Elektrizitätspreises basierend auf dem Lebensdauerpreiswert, zu dem der Verkauf der verfügbaren Leistungsabgabe zu einem Profit führen wird; und Weiterleiten, durch das System, des minimalen Elektrizitätspreises an die Schnittstellenanzeige oder eine andere Schnittstellenanzeige.
Verfahren nach Anspruch 2, außerdem aufweisend: Identifizieren, durch das System, von einer oder mehreren Zeiteinheiten des Lebenszyklus, während denen der zweite Betriebsmodus empfohlen wird, basierend auf dem minimalen Elektrizitätspreis und den vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten; und Weiterleiten, durch das System, der einen oder mehreren Zeiteinheiten, während denen der zweite Betriebsmodus empfohlen wird, an die Schnittstellenanzeige oder eine andere Schnittstellenanzeige.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem aufweisend das Plotten, durch das System, eines kumulativen Wertes des Betrages von verfügbarer Leistungsabgabe über der Zeit an der Schnittstellenanzeige oder einer anderen Schnittstellenanzeige.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem aufweisend: Bestimmen, durch das System, eines Lebensdauerpreiswertes, der Kosten pro Einheit der angesammelten Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen repräsentiert; Identifizieren, durch das System, von einer oder mehreren Zeiteinheiten des Lebenszyklus, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen wird, basierend auf dem Lebensdauerpreiswert, den vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten, den vorhergesagten Brennstoffpreisdaten, von Leistungsfähigkeitsmodelldaten, die einen Brennstoffverbrauch für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen modelliert, und Teilelebensdauermodelldaten, die einen Teilelebensdauerverbrauch für die eine oder mehreren Leistungserzeugungsanlagen modelliert; und Weiterleiten, durch das System, der einen oder mehreren Zeiteinheiten, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen wird, an die Schnittstellenanzeige oder eine andere Schnittstellenanzeige.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Identifizieren der einen oder mehreren Zeiteinheiten, während denen der erste Betriebsmodus empfohlen wird, das Identifizieren einer Betriebstemperatur T für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen für die jeweiligen Zeiteinheiten des Lebenszyklus umfasst, die $\begin{array}{l} ElektrizitätsPreis * MW - \\ Brennstoffkosten * BrennstoffVerbraucht (MW, T, Amb) - \\ λ * FHH_Verbraucht (MW, T, Amb) \end{array}$
maximiert oder im Wesentlichen maximiert, wobei ElektrizitätsPreis ein vorhergesagter oder aktueller Preis der Leistung zu der Zeiteinheit ist, MW ein vorhergesagter oder aktueller Wert der Leistungsabgabe für die Zeiteinheit ist, Brennstoffkosten ein vorhergesagter oder aktueller Preis des Brennstoffes für die Zeiteinheit ist, Amb ein oder mehrere Werte für eine oder mehrere Umgebungszustände für die Zeiteinheit ist bzw. sind, BrennstoffVerbraucht (MW, T, Amb) ein vorhergesagter Betrag des verbrauchten Brennstoffes für die Zeiteinheit als eine Funktion von MW, T und Amb ist, λ der Lebensdauerpreiswert ist und FFH_Verbraucht (MW, T, Amb) ein vorhergesagter Betrag der Teilelebensdauer ist, die erzeugt oder verbraucht wird in der Zeiteinheit als eine Funktion von MW, T und Amb.
Verfahren nach Anspruch 6, außerdem aufweisend das Steuern des Betriebs von der einen oder den mehreren Leistungserzeugungsanlagen durch das System in Übereinstimmung mit Werten der Betriebstemperatur T, die für die jeweiligen Zeiteinheiten bestimmt wurde.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, außerdem aufweisend: Aktualisieren des Lebensdauerpreiswertes auf einer periodischen Basis basierend auf historischen Betriebsdaten für die eine oder die mehreren Kraftwerksanlagen für die vergangenen Zeiteinheiten des Lebenszyklus, vorhergesagten Elektrizitätspreisdaten und Gaskostendaten für die verbleibenden Zeiteinheiten des Lebensdauerzyklus und vorhergesagten Umgebungsdaten für die verbleibenden Zeiteinheiten des Lebensdauerzyklus, um einen aktualisierten Lebensdauerpreiswert zu erhalten; und Aktualisieren, durch das System, der Betriebstemperatur T mehrfach während eines Tages des Lebensdauerzyklus für die jeweiligen Zeiteinheiten basierend auf dem aktualisierten Lebensdauerpreiswert.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Empfangen der Betriebsprofildaten umfasst: Auswählen, durch das System, eines Lebensdauerpreiswertes, der Kosten pro Einheit von angesammelter Teilelebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungskraftwerksanlagen repräsentiert; Bestimmen, durch das System, von provisorischen Werten der einen oder der mehreren Betriebsvariablen für die jeweiligen Zeiteinheiten des Lebensdauerzyklus, die die Profitwerte maximieren oder im Wesentlichen maximieren basierend auf dem Lebensdauerpreiswert, wobei die eine oder die mehreren Betriebsvariablen zumindest die Leistungsabgabe oder die Betriebstemperatur aufweisen; Bestimmen, durch das System, eines vorhergesagten Betrages von verbrauchter Teilelebensdauer über den Lebenszyklus für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen basierend auf den provisorischen Werten von der einen oder den mehreren Betriebsvariablen; als Antwort auf das Bestimmen, dass der vorhergesagte Betrag der verbrauchten Lebensdauer die Ziellebensdauer nicht verletzt, Erzeugen, durch das System, der Betriebsprofildaten basierend auf den provisorischen Werten von der einen oder den mehreren Betriebsvariablen.
System, aufweisend: einen Speicher, der ausführbare Komponenten speichert; einen Prozessor, der betriebsverbunden ist mit dem Speicher, der die ausführbaren Komponenten ausführt, wobei die ausführbaren Komponenten aufweisen: eine Profilerzeugungskomponente, die dazu eingerichtet ist, Betriebsprofildaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen zu erzeugen, wobei die Betriebsprofildaten Werte von einer oder mehreren Betriebsvariablen für jeweilige Zeiteinheiten eines Instandhaltungsintervalls aufweisen; eine Teilelebensdauermetrikkomponente, die eingerichtet ist zum: Bestimmen einer Anzahl von Teilelebensdauerguthaben für eine erste Untergruppe von jeweiligen Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls entsprechend einem ersten Betriebsmodus des Betriebs, der Teilelebensdauerguthaben gegenüber einer Ziellebensdauer erzeugt, die durch den ersten Betriebsmodus erzeugt werden, basierend auf den Betriebsprofildaten und Teilelebensdauermodelldaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen, wobei die Teilelebensdauerguthaben einen Betrag der Teilelebensdauer darstellen, der durch einen zweiten Betriebsmodus verbraucht werden kann, der die Teilelebensdauerguthaben während des Instandhaltungsintervalls verbraucht, ohne eine Randbedingung in Bezug auf eine Ziellebensdauer zu verletzen, Ermitteln einer Anzahl von Teilelebensdauerabzügen für eine zweite Untergruppe der jeweiligen Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls entsprechend einem zweiten Betriebsmodus, die durch den zweiten Betriebsmodus erzeugt werden, basierend auf den Betriebsprofildaten und den Teilelebensdauermodelldaten, wobei die Teilelebensdauerabzüge einen Betrag der Teilelebensdauer repräsentieren, der durch den ersten Betriebsmodus während des Instandhaltungsintervalls kompensiert werden muss, um eine Verletzung der Randbedingung in Bezug auf die Ziellebensdauer zu vermeiden, Bestimmen eines Betrages von angesammelter Teilelebensdauer zu einem aktuellen Zeitpunkt des Instandhaltungsintervalls basierend auf einem Abgleich der Anzahl der Teilelebensdauerguthaben und der Anzahl der Teilelebensdauerabzüge, und Umwandeln des Betrages der angesammelten Teilelebensdauer in einen Betrag von angesammelter Leistungsabgabe, die für den zweiten Betriebsmodus während des Instandhaltungsintervalls verfügbar ist, die die Randbedingung in Bezug auf die Ziellebensdauer nicht verletzt; und eine Benutzerschnittstellenkomponente, die dazu eingerichtet ist, den Betrag der angesammelten Leistungsabgabe, die für den zweiten Betriebsmodus verfügbar ist, an einer Schnittstellenanzeige wiederzugeben.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium, mit darauf gespeicherten ausführbaren Instruktionen, die als Antwort auf die Ausführung ein wenigstens einen Prozessor aufweisendes System veranlassen, Betriebsabläufe auszuführen, wobei die Betriebsabläufe aufweisen: Empfangen von Betriebsprofildaten für eine oder mehrere Leistungserzeugungsanlagen, die Werte einer oder mehrerer Betriebsvariablen für jeweilige Zeiteinheiten eines Instandhaltungsintervalls definieren; Bestimmen eines Betrages der Teilelebensdauer, der gegenüber einer Ziellebensdauer gutgeschrieben ist, für eine erste Untergruppe von jeweiligen Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls entsprechend einem ersten Betriebsmodus, der Teilelebensdauer gegenüber der Ziellebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen gutschreibt, basierend auf den Betriebsprofildaten und Teilelebensdauermodelldaten für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen; Bestimmen eines Betrages von gegenüber der Ziellebensdauer verbrauchten Teilelebensdauer für eine zweite Untergruppe von jeweiligen Zeiteinheiten des Instandhaltungsintervalls entsprechend einem zweiten Betriebsmodus, der Teilelebensdauer gegenüber der Ziellebensdauer für die eine oder die mehreren Leistungserzeugungsanlagen verbraucht, basierend auf den Betriebsprofildaten und den Teilelebensdauermodelldaten; Bestimmen eines Betrages von angesammelter Teilelebensdauer zu einem aktuellen Zeitpunkt des Instandhaltungsintervalls basierend auf einem Netto des Betrages der gutgeschriebenen Teilelebensdauer und des Betrages der verbrauchten Teilelebensdauer; Bestimmen eines Betrages von verfügbarer Leistungsabgabe, die in der Lage ist, durch den zweiten Betriebsmodus während eines verbleibenden Rests des Instandhaltungsintervalls erzeugt zu werden, ohne die Ziellebensdauer zu verletzten, als eine Funktion des Betrages der angesammelten Teilelebensdauer; und Anzeigen des Betrages der verfügbaren Leistungsabgabe auf einer Schnittstellenanzeige.