JP2018200682A - ガスタービンのディスパッチオプティマイザのリアルタイム指令および動作 - Google Patents
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Abstract
Description
電力収入は、時間単位の電力価格と時間単位に対して生成された電力出力(例えば、MWh)との積に基づいて決定することができる。燃料の燃焼コストは、時間単位の燃料コストと時間単位の間に消費された燃料量(資産の燃料消費を電力出力および/または動作温度の一方または両方の関数としてモデル化するプラント資産の性能モデルデータに基づいて決定することができる)との積に基づいて決定することができる。寿命のコストは、寿命λの推定価格と消費されたFFHの数(消費されたFFHを電力出力および/または動作温度の一方または両方の関数としてモデル化するプラント資産の部品寿命モデルデータに基づいて決定することができる)との積に基づいて決定することができる。
ここで、ElecPrice(t)は、時間の関数としての予測電力価格であり、FuelPrice(t)は、時間の関数としての予測燃料価格(例えば、ガスタービンの場合にはガス価格)であり、両方とも時間毎の予測データ710から得られる。式(2)によって与えられる利益は、問題の時間単位(例えば、時間)に対する動作温度Tにおいて出力電力MWを生成した結果としての寿命価格λと消費されたFFH数との積で表される消費された寿命コスト(FFH)を考慮に入れていることに留意されたい。
動作スケジュールがプラント出力MWと動作温度Tの両方によって見いだされるシナリオでは、時間単位毎に最大化される利益は、上記の式(2)によって与えられ得る。しかしながら、他の変数により動作スケジュールが見いだされる場合には、そのような他の変数により定義された他の適切な利益計算式を使用することができる。すべての場合において、利益計算では、消費された部品寿命のコスト(動作変数の関数としての、寿命価格値λと消費された部品寿命の計算された量との積)を考慮する。ステップ2104は、全体的な反復問題解法プロセスの内側ループとみなすことができ、動作スケジュールで定義される動作変数(例えば、電力出力MW、動作温度Tなど)の数に応じて、メンテナンス間隔の時間単位毎に最大利益を見いだすための複数の反復を必要とする場合がある。
ここで、電力収入、燃料コスト、または消費された部品寿命のうちの少なくとも1つが、更新された電力価格および燃料価格、ならびに当日の前の時間のプラント資産によって生成された実際の電力出力値を使用して計算される。
106 熱回収蒸気発生器
108 蒸気タービン
202 グラフ
204 線
206 線
302 グラフ
304 点
306 点
402 ディスパッチ最適化システム
404 予測コンポーネント
406 プロファイル生成コンポーネント
408 ユーザインターフェースコンポーネント
410 リアルタイムデータ取得コンポーネント
412 部品寿命メトリックコンポーネント
414 制御インターフェースコンポーネント
416 モデルデータ
418 プロセッサ
420 メモリ
502 グラフ
504 正の曲線
506 負の曲線
508 目標寿命、垂直破線
602 概観表示
604 長期計画、長期グラフィック
606 前日計画、動作プロファイル
610 予測データ
702 最適化アルゴリズム
706 長期動作プロファイル
710 予測データ
802 性能モデルデータ表
804 部品寿命モデルデータ表
808 データ値、燃料消費値
810 データ値
812 列
814 行
902 グラフ
904 グラフ
906 グラフ
1002 内側ループ
1004 外側ループ
1006 初期寿命価格値
1041 ガスタービン
1042 ガスタービン
1202 グラフ
1204 グラフ
1302 グラフィック表示
1304 停止日入力フィールド
1306 セレクタグラフィック
1308 グラフィックボタン
1310 シャットダウン入力エリア
1312 電力棒グラフ、電力出力グラフ
1314 周囲温度棒グラフ、周囲温度グラフ
1316 燃料コスト棒グラフ、燃料コストグラフ
1318 電力価格棒グラフ、電力価格グラフ
1402 グラフィック表示
1404 グラフ
1406 グラフ
1502 履歴データ
1506 動作プロファイル
1508 寿命価格値、寿命価格
1602 前日能力表示画面
1604 翌日のピーク能力
1606 ベースライン能力
1608 劣化要因
1610 推奨最小ピーク電力価格
1702 表示画面
1704 プラント出力棒グラフ、チャート
1706 電力価格棒グラフ、チャート
1708 ファイル選択エリア
1710 フィールド
1712 提出ボタン
1714 ボタン
1802 表示画面
1804 出力プロファイル棒グラフ、プロファイルチャート
1806 燃料コスト棒グラフ、プロット
1808 線
1810 線
1812 棒
1814 棒
1816 棒
1818 MWhデポジットエリア
1820 棒
1822 平均燃料コスト、棒
1824 推奨ピーク価格、ピーク価格インジケータ、棒
1902 リアルタイム実行表示画面
1904 チャート
1906 VTC状態エリア
1908 垂直線
1910 水平線
2002 リアルタイムモニタリング表示画面
2004 ピークバンク残高グラフ
2006 累積ピーク燃焼グラフ
2008 累積MBTUグラフ
2010 ピークバンク残高エリア
2012 累積ピーク燃焼MWhエリア
2014 累積MBTUエリア
2016 垂直スライダバー
2018 オーバーレイウィンドウ
2100 方法論
2200 方法論
2300 方法論
2400 方法論
2510 動作環境
2512 コンピュータ
2514 処理ユニット
2516 システムメモリ
2518 システムバス
2520 揮発性メモリ
2522 不揮発性メモリ
2524 ディスク記憶装置
2526 インターフェース
2528 オペレーティングシステム
2530 システムアプリケーション
2532 プログラムモジュール
2534 プログラムデータ
2536 入力装置
2538 インターフェースポート
2540 出力装置
2542 出力アダプタ
2544 リモートコンピュータ
2546 メモリ記憶装置
2548 ネットワークインターフェース
2550 通信接続
2600 サンプルコンピューティング環境
2602 クライアント
2604 サーバ
2606 通信フレームワーク
2608 クライアントデータストア
2610 サーバデータストア
Claims (20)
- 寿命サイクルの各時間単位についての1つまたは複数の動作変数の値を定義する1つまたは複数の発電資産に関する動作プロファイルデータを、少なくとも1つのプロセッサ(418)を含むシステム(402)によって受信するステップと、
目標寿命に対する部品寿命クレジットを生成する第1の動作モードに対応する前記寿命サイクルの各時間単位の第1のサブセットについて前記システム(402)によって、前記1つまたは複数の発電資産の前記動作プロファイルデータおよび部品寿命モデルデータに基づいて、前記目標寿命に対してクレジットされた部品寿命量を決定するステップと、
前記目標寿命に対する前記部品寿命クレジットを消費する第2の動作モードに対応する前記寿命サイクルの各時間単位の第2のサブセットについて前記システム(402)によって、前記動作プロファイルデータおよび前記部品寿命モデルデータに基づいて、前記目標寿命に対して消費された部品寿命量を決定するステップと、
前記クレジットされた部品寿命量と前記消費された部品寿命量との正味に基づいて、前記寿命サイクルの現時点における積み立てられた部品寿命量を、前記システム(402)によって決定するステップと、
前記積み立てられた部品寿命量を、前記目標寿命に違反することなく前記寿命サイクル中に前記第2の動作モードによって生成することができる利用可能な電力出力量に、前記システム(402)によって変換するステップと、
前記利用可能な電力出力量を、前記システム(402)によってインターフェースディスプレイ上でレンダリングするステップと、
を含む方法。 - 前記1つまたは複数の発電資産の前記積み立てられた部品寿命の単位当たりのコストを表す寿命価格値を、前記システム(402)によって決定するステップであって、前記寿命価格値は、非ベクトル値またはベクトル値の一方である、ステップと、
前記寿命価格値に基づいて前記システム(402)によって、前記利用可能な電力出力の販売が利益をもたらす最小電力価格を決定するステップと、
前記システム(402)によって、前記最小電力価格を前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上にレンダリングするステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記最小電力価格および予測電力価格データに基づいて、前記第2の動作モードが推奨される前記寿命サイクルの1つまたは複数の時間単位を、前記システム(402)によって特定するステップと、
前記システム(402)によって、前記第2の動作モードが推奨される前記1つまたは複数の時間単位を前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上にレンダリングするステップと、
をさらに含む、請求項2に記載の方法。 - 前記システム(402)によって、前記利用可能な電力出力量の経時的な累積値を前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上にプロットするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記システム(402)によって、前記1つまたは複数の発電資産の前記積み立てられた部品寿命の単位当たりのコストを表す寿命価格値を決定するステップと、
前記寿命価格値、予測電力価格データ、予測燃料価格データ、前記1つまたは複数の発電資産の燃料消費量をモデル化する性能モデルデータ、ならびに前記1つまたは複数の発電資産の部品寿命消費量をモデル化する部品寿命モデルデータに基づいて、前記第1の動作モードが推奨される前記寿命サイクルの1つまたは複数の時間単位を、前記システム(402)によって特定するステップと、
前記システム(402)によって、前記第1の動作モードが推奨される前記1つまたは複数の時間単位を前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上にレンダリングするステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の動作モードが推奨される前記1つまたは複数の時間単位を特定する前記ステップは、前記寿命サイクルの各時間単位について、次式を最大化または実質的に最大化する前記1つまたは複数の発電資産の動作温度Tを特定するステップを含み、
ElectricityPrice*MW−FuelCost*FuelUsed(MW,T,Amb)−λ*FHH_Consumed(MW,T,Amb)
ElectricityPriceは、前記時間単位での電力の予測された価格または実際の価格であり、
MWは、前記時間単位についての前記電力出力の予測値または実際値であり、
FuelCostは、前記時間単位についての燃料の予測された価格または実際の価格であり、
Ambは、前記時間単位についての1つまたは複数の周囲条件の1つまたは複数の値であり、
FuelUsed(MW,T,Amb)は、MW、T、およびAmbの関数としての前記時間単位についての消費される燃料の予測量であり、
λは前記寿命価格値であり、
FHH_Consumed(MW,T,Amb)はMW、T、およびAmbの関数としての前記時間単位について生成または消費される部品寿命の予測量である、
請求項5に記載の方法。 - 前記各時間単位について決定された前記動作温度Tの値に従って、前記1つまたは複数の発電資産の動作を、前記システム(402)によって制御するステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 更新された寿命価格値を得るために、前記寿命サイクルの過去の時間単位についての前記1つまたは複数のプラント資産の動作履歴データ、前記寿命サイクルの残りの時間単位についての予測電力価格データおよびガスコストデータ、ならびに前記寿命サイクルの前記残りの時間単位についての予測周囲データに基づいて、前記寿命価格値を前記システム(402)によって定期的に更新するステップと、
前記システム(402)によって、前記更新された寿命価格値に基づいて前記寿命サイクルの1日の間に、前記各時間単位について前記動作温度Tを複数回更新するステップと、
をさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 前記動作プロファイルデータを受信する前記ステップは、
前記システム(402)によって、前記1つまたは複数の発電プラント資産の積み立てられた部品寿命の単位当たりのコストを表す寿命価格値を選択するステップと、
前記寿命価格値に基づいて利益値を最大にするまたは実質的に最大にする前記1つまたは複数の動作変数の暫定値を、前記寿命サイクルの各時間単位について前記システム(402)によって決定するステップであって、前記1つまたは複数の動作変数は、電力出力または動作温度の少なくとも一方を含む、ステップと、
前記1つまたは複数の動作変数の前記暫定値に基づいて、前記1つまたは複数の発電資産の前記寿命サイクルにわたって消費された部品寿命の予測量を、前記システム(402)によって決定するステップと、
前記消費された部品寿命の予測量が前記目標寿命に違反していないとの判定に応答して、前記システム(402)によって、前記1つまたは複数の動作変数の前記暫定値に基づいて前記動作プロファイルデータを生成するステップと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 実行可能なコンポーネントを格納するメモリ(420)と、
前記メモリ(420)に動作可能に結合され、前記実行可能なコンポーネントを実行するプロセッサ(418)と、を含み、前記実行可能なコンポーネントは、
前記1つまたは複数の発電資産についての動作プロファイルデータを生成するように構成されたプロファイル生成コンポーネント(406)であって、前記動作プロファイルデータは、メンテナンス間隔の各時間単位についての1つまたは複数の動作変数の値を含む、プロファイル生成コンポーネント(406)と、
部品寿命メトリックコンポーネント(412)であって、
前記1つまたは複数の発電資産の前記動作プロファイルデータおよび部品寿命モデルデータに基づいて、目標寿命に対する部品寿命クレジットを生成する第1の動作モードに対応する前記メンテナンス間隔の前記各時間単位の第1のサブセットについて、前記第1の動作モードによって生成される部品寿命クレジットの数を決定し、前記部品寿命クレジットは、目標寿命に対する制約に違反することなく前記メンテナンス間隔の間に前記部品寿命クレジットを消費する第2の動作モードによって消費することができる部品寿命量を表し、
前記動作プロファイルデータおよび前記部品寿命モデルデータに基づいて、前記第2の動作モードに対応する前記メンテナンス間隔の前記各時間単位の第2のサブセットについて、前記第2の動作モードによって生成された部品寿命デビットの数を決定し、前記部品寿命デビットは、前記目標寿命に対する前記制約の違反を防止するために、前記メンテナンス間隔の間の前記第1の動作モードによって補償される部品寿命量を表し、
前記部品寿命クレジットの数と前記部品寿命デビットの数とのバランスに基づいて、前記メンテナンス間隔の現時点における積み立てられた部品寿命量を決定し、
前記積み立てられた部品寿命量を、前記目標寿命に対する前記制約に違反しない前記メンテナンス間隔の間の前記第2の動作モードで利用可能な積み立てられた電力出力量に変換する
ように構成された部品寿命メトリックコンポーネント(412)と、
前記第2の動作モードで利用可能な前記積み立てられた電力出力量をインターフェースディスプレイ上にレンダリングするように構成されたユーザインターフェースコンポーネント(408)と、
を含むシステム(402)。 - 前記プロファイル生成コンポーネント(406)は、前記1つまたは複数の発電資産の前記積み立てられた部品寿命の単位当たりのコストを表す寿命価格値を決定するようにさらに構成され、前記寿命価格値は、非ベクトル値またはベクトル値の一方であり、
前記部品寿命メトリックコンポーネント(412)は、前記積み立てられた電力出力の販売が利益をもたらす最小電力価格または電力価格の範囲を決定するようにさらに構成され、
前記ユーザインターフェースコンポーネント(408)は、前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上に前記最小電力価格または前記電力価格の範囲をレンダリングするようにさらに構成される、
請求項10に記載のシステム(402)。 - 前記プロファイル生成コンポーネント(406)は、前記最小電力価格および予測電力価格データに基づいて前記第2の動作モードが推奨される前記メンテナンスプロファイルの1つまたは複数の時間単位を特定するようにさらに構成され、
前記ユーザインターフェースコンポーネント(408)は、前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上に、前記第2の動作モードが推奨される前記1つまたは複数の時間単位を特定する1つまたは複数のグラフィック表示をレンダリングするようにさらに構成される、
請求項11に記載のシステム(402)。 - 前記プロファイル生成コンポーネント(406)は、
前記1つまたは複数の発電資産の前記積み立てられた部品寿命の単位当たりのコストを表す寿命価格値を決定し、
前記寿命価格値、予測電力価格データ、予測燃料価格データ、前記1つまたは複数の発電資産の燃料消費量をモデル化する性能モデルデータ、ならびに前記1つまたは複数の発電資産の部品寿命消費量をモデル化する部品寿命モデルデータに基づいて、前記第1の動作モードが推奨される前記メンテナンスプロファイルの1つまたは複数の時間単位を特定する
ようにさらに構成され、
前記ユーザインターフェースコンポーネント(408)は、前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上に、前記第1の動作モードが推奨される前記1つまたは複数の時間単位を特定する1つまたは複数のグラフィック表示をレンダリングするようにさらに構成される、
請求項10に記載のシステム(402)。 - 前記プロファイル生成コンポーネント(406)は、前記メンテナンス間隔の各時間単位について、次式を最大化または実質的に最大化する前記1つまたは複数の発電資産の動作温度Tを特定することによって、前記第1の動作モードが推奨される前記1つまたは複数の時間単位を特定するように構成され、
ElectricityPrice*MW−FuelCost*FuelUsed(MW,T,Amb)−λ*FHH_Consumed(MW,T,Amb)
ElectricityPriceは、前記時間単位での電力の予測された価格または実際の価格であり、
MWは、前記時間単位についての前記電力出力の予測値または実際値であり、
FuelCostは、前記時間単位についての燃料の予測された価格または実際の価格であり、
Ambは、経時的な1つまたは複数の周囲条件の1つまたは複数の値であり、
FuelUsed(MW,T,Amb)は、MW、T、およびAmbの関数としての前記時間単位についての消費される燃料の予測量であり、
λは前記寿命価格値であり、
FHH_Consumed(MW,T,Amb)はMW、T、およびAmbの関数としての前記時間単位について生成または消費される部品寿命の予測量である、
請求項13に記載のシステム(402)。 - 前記各時間単位について決定された前記動作温度Tの値に従って前記1つまたは複数の発電資産の動作を制御するように構成された制御インターフェースコンポーネント(414)をさらに含む、請求項14に記載のシステム(402)。
- 前記プロファイル生成コンポーネント(406)は、
更新された寿命価格値を得るために、前記メンテナンス間隔の過去の時間単位についての前記1つまたは複数の発電資産の動作履歴データ、前記メンテナンス間隔の残りの時間単位についての予測電力価格データ、ならびに前記メンテナンス間隔の前記残りの時間単位についての予測周囲データに基づいて、前記寿命価格値を定期的に更新し、
前記更新された寿命価格値に基づいて前記メンテナンス間隔の1日の間に、前記各時間単位について前記動作温度Tを複数回更新するようにさらに構成される、
請求項14に記載のシステム(402)。 - 前記プロファイル生成コンポーネント(406)は、
前記1つまたは複数の発電資産の積み立てられた部品寿命の単位当たりのコストを表す寿命価格値を選択し、
前記寿命価格値に基づいて利益値を最大にするまたは実質的に最大にする前記1つまたは複数の動作変数の暫定値を、前記寿命サイクルの各時間単位について決定し、前記1つまたは複数の動作変数は、電力出力または動作温度の少なくとも一方を含み、
前記1つまたは複数の動作変数の前記暫定値に基づいて、前記1つまたは複数の発電資産の前記メンテナンス間隔にわたって消費された部品寿命の予測量を決定し、
前記消費された部品寿命の予測量が前記目標寿命に対する前記制約に違反していないとの判定に応答して、前記1つまたは複数の動作変数の前記暫定値に基づいて前記動作プロファイルデータを生成するように構成される、
請求項10に記載のシステム(402)。 - 実行に応答して、少なくとも1つのプロセッサ(418)を含むシステム(402)に動作を実行させる実行可能命令が格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記動作は、
メンテナンス間隔の各時間単位についての1つまたは複数の動作変数の値を定義する1つまたは複数の発電資産に関する動作プロファイルデータを受信するステップと、
前記1つまたは複数の発電資産の目標寿命に対する部品寿命をクレジットする第1の動作モードに対応する前記メンテナンス間隔の前記各時間単位の第1のサブセットについて、前記1つまたは複数の発電資産の前記動作プロファイルデータおよび部品寿命モデルデータに基づいて、前記目標寿命に対してクレジットされた部品寿命量を決定するステップと、
前記1つまたは複数の発電資産の前記目標寿命に対する部品寿命を消費する第2の動作モードに対応する前記メンテナンス間隔の前記各時間単位の第2のサブセットについて、前記動作プロファイルデータおよび前記部品寿命モデルデータに基づいて、前記目標寿命に対して消費された部品寿命量を決定するステップと、
前記クレジットされた部品寿命量と前記消費された部品寿命量との正味に基づいて、前記メンテナンス間隔の現時点における積み立てられた部品寿命量を決定するステップと、
前記目標寿命に違反することなく前記メンテナンス間隔の残りの間に前記第2の動作モードによって生成することができる利用可能な電力出力量を、前記積み立てられた部品寿命量の関数として決定するステップと、
前記利用可能な電力出力量をインターフェースディスプレイ上に表示するステップと、を含む、
非一時的なコンピュータ可読媒体。 - 前記動作は、
前記1つまたは複数の発電資産の前記積み立てられた部品寿命の単位当たりのコストを表す寿命価格値を決定するステップであって、前記寿命価格値は、非ベクトル値またはベクトル値の一方である、ステップと、
前記寿命価格値に基づいて、前記利用可能な電力出力の販売が利益をもたらす最小電力価格または電力価格の範囲を決定するステップと、
前記最小電力価格または前記電力価格の範囲を前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上に表示するステップと、をさらに含む、
請求項18に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。 - 前記動作は、
前記最小電力価格および予測電力価格データに基づいて、前記第2の動作モードが推奨される前記メンテナンスプロファイルの1つまたは複数の時間単位を特定するステップと、
前記第1の動作モードが推奨される前記1つまたは複数の時間単位を前記インターフェースディスプレイまたは別のインターフェースディスプレイ上に表示するステップと、をさらに含む、
請求項19に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
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