JP2011069356A - 複合サイクル発電システムの始動をスケジュールするためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスタービンエンジン(12)、蒸気タービン(16)、並びにユーザ入力デバイス(26)及び出力デバイス(24)を含むコンピュータ制御システム(22)を備えた複合サイクル発電システム(10)の起動期間(42)を予報する方法であって、本方法は、複合サイクル発電システムが給電可能負荷に到達するようになる所望時間(38)を入力する段階(144)と、複合サイクル発電システムの所定運転条件の現在値(124)を収集する段階と、コンピュータ制御システムが、所望時間及び現在値に基づいて予報起動時間(150)を生成するアルゴリズムを実行し、複合サイクル発電システムが、予報起動時間にて起動されたときの所望時間に給電可能負荷であるよう予測されるようにする段階と、コンピュータシステムが、予報起動時間(42)を出力デバイスに出力する段階(148)と、を含む。
【選択図】 図8
Description
(i)プラント構成(例えば、1つのガスタービンと1つの蒸気タービン(1X1)、2つのガスタービンと1つの蒸気タービン(2X1)、3つのガスタービンと1つの蒸気タービン(3X1))
(ii)現在の条件(例えば、蒸気タービンのロータ温度)
(iii)プラントからの給電可能負荷が要求されるまでの残り時間
(iv)プラントの最近の始動運転の始動性能履歴
(v)プラントの始動シーケンスを開始する提案スケジュール及び予報
(vi)蒸気ロータ温度を含む、CC発電システムの動作パラメータの最小値、最大値、及び標準偏差などの統計データ履歴
HMIは、プラントの推定始動条件に基づき始動シーケンスを実施するのに必要な時間期間を推定するツールを提供する。HMIツールは、システムにおける蒸気タービンの初期ロータ温度など、既知の始動条件に基づいて始動シーケンスの期間を算出する。既知の始動条件を決定するために、HMIツールは、プラントの始動シーケンスの時間量を推定する計算を実施し、プラントからの電力需要が生じるようスケジュールされたときに給電可能電力レベルに到達させるために、HMIツールが何時始動シーケンスを開始すべきかを予報できるようにする。HMIスクリーンの出力は、プラントオペレータが、通信指令員、系統オペレータ、又は電力業者により要求される起動時間及び燃料消費量などの入力を容易に伝達できるように提示される。HMIコンピュータシステムの技術的作用は、複合サイクル発電システムにおいて、当該システムが開始できる予報起動時間を生成し、例えば電力網に要求電力を提供する予定時間に給電可能負荷に到達させることである。例えば、予報起動時間により、発電システムは、要求電力を提供する予定時間前の3から5分を超えない時間に給電可能負荷に到達できるようになる。
12 ガスタービン(複数)
14 熱回収蒸気発生器
16 蒸気タービン
18 発電機
20 電力会社網
22 制御システム
23 凝縮器
24 表示スクリーン
26 ユーザ入力デバイス
30 図2の算出の起動期間のスクリーン画像
32 ナビゲーションボタン
34 プラント構成
36 ロータ温度
38 プラントが給電可能負荷に到達する目標時間
40 算出ボタン
42 起動時間予報
44 起動時のロータ温度
46 起動までの時間
48 履歴データ
50 比較起動データ
51 ロータ温度範囲
52 同様の起動数
54 同様の始動シーケンスの期間範囲
60 図3のスクリーン表示
62 温度範囲選択
64 始動統計データ
66 入力ボタン
68 始動データのグラフ
70 グラフの説明部
72 推定燃料及び時間節減
80 図4のスクリーン画像
82 データベース(fig.1)
84 温度範囲
86 追加データベースフィールド
88 始動シーケンスのデータを記憶するためのデータ入力フィールド
100 予報起動期間に対するアルゴリズム
102 起動条件に関する初期情報
104 給電可能負荷時間に等しい起動時間
106 予報時間と給電可能出力時の時間との比較
108 正確な起動時間
109 算出(破線ボックス)
110 時間期間X
111 調整起動時間A
112 起動時間時のメタル温度(Y)決定
114 メタル温度(Y)の起動平均時間を決定する
116 算出109の繰り返し
118 起動時間,メタル温度、給電可能負荷までの時間を表示
120 図8及び7のアルゴリズム
122 予報起動時間
124 現在ロータ温度
126 初期推定起動時間(A)
128 蒸気タービンモデル
130 起動(Y)時の予測ロータ温度
132 履歴始動シーケンスのデータベース
133 プラント構成
134 予測始動期間
136 予報期間及び始動期間の合計
138 新しい推定起動時間
140 プラントが給電可能負荷に到達するまでの総時間
142 比較
144 プラントが給電可能負荷に到達する目標時間
146 起動時間の許容差期間
148 表示デバイス
150 予報起動時間
152 予報起動時間の減分
160 システムシャットダウン
162 STロータ温度低下
164 ST転動
166 GT起動
168 出力
170 定常STロータ温度
172 給電可能負荷レベル
Claims (15)
- ガスタービンエンジン(12)、蒸気タービン(16)、並びにユーザ入力デバイス(26)及び出力デバイス(24)を含むコンピュータ制御システム(22)を備えた複合サイクル発電システム(10)の起動期間(42)を予報する方法であって、
前記複合サイクル発電システムが給電可能負荷に到達するようになる所望時間(38)を入力する段階(144)と、
前記複合サイクル発電システムの所定運転条件の現在値(124)を収集する段階と、
前記コンピュータ制御システムが、前記所望時間及び現在値に基づいて予報起動時間(150)を生成するアルゴリズムを実行し、前記複合サイクル発電システムが、前記予報起動時間にて起動されたときの所望時間に給電可能負荷であるよう予測されるようにする段階と、
前記コンピュータシステムが、前記予報起動時間(42)を前記出力デバイスに出力する段階(148)と、
を含む方法。 - 前記コンピュータ制御システムが、前記発電システム又は同様の発電システムの以前の起動期間に前記所定運転条件を関連付けるデータベース(82、322)からデータを取り出す段階と、
前記コンピュータ制御システムが、前記取り出したデータに基づいて予報起動時間を生成する前記アルゴリズム(134)を実行する段階と、
を更に含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記所定運転条件が、前記蒸気タービンのタービン温度(124)である、
請求項1に記載の方法。 - 前記予報起動時間(40)の出力が、前記制御システムと電気的に連通した表示装置上に提示される、
請求項1に記載の方法。 - 前記コンピュータシステムが、前記予報起動時間での前記所定運転条件の起動条件値を決定(109、118、130)し、該起動条件を適用して、前記データベースから前記起動条件に対応する起動期間を示すデータを取り出すようにする、
請求項1に記載の方法。 - 前記複合サイクル発電システムが、前記所望時間(146)より前の5分を超えずに給電可能負荷に到達するよう予測される、
請求項1に記載の方法。 - ガスタービン(12)及び蒸気タービン(16)を有する複合サイクル発電システム(10)の予報起動期間(42)を生成するコンピュータ制御システム(22)であって、
前記複合サイクル発電システムが給電可能負荷に到達するようになる所望時間(38)と、前記複合サイクル発電システムの所定運転条件の現在値(124)とを受け取るユーザ入力部(26)と、
予報起動時間(42)を出力し、前記複合サイクル発電システムが前記予報起動時間にて起動されたときの所望時間に給電可能負荷であるよう予測されるようにする出力デバイス(24)と、
プロセッサと、
電子メモリと、
を備え、
前記電子メモリが、
前記所望時間及び前記現在値を示すデータと、
前記発電システム又は同様の発電システムの起動期間に前記所定運転条件を関連付ける履歴情報を有するデータベース(82)と、
前記所望時間と、前記現在値と、前記データベースから取り出され又は前記複合サイクル発電システムの少なくとも一部の数学モデルにより生成されるデータとに基づいて前記予報起動時間を生成するアルゴリズム(109)と、
を記憶している、コンピュータシステム(22)。 - 前記所定運転条件(124)が、前記蒸気タービンのタービン温度である、
請求項7に記載のコンピュータ制御システム。 - 前記予報起動時間(42)の出力が、表示装置(24)上に提示される、
請求項7に記載のコンピュータ制御システム。 - 前記アルゴリズム(109)が、前記予報起動時間での前記所定運転条件の起動条件値を決定し、該起動条件を適用して、前記データベースから前記起動条件に対応する起動期間を示すデータを取り出すようにする、
請求項7に記載のコンピュータ制御システム。 - ガスタービンエンジン(GT)(12)と、少なくとも1つの蒸気タービン(ST)(16)と、ユーザ入力部(26)及び表示装置(24)を有するコントローラ(22)とを含む複合サイクル発電システム(10)の起動時間(42)を予報する方法であって、
(a)前記蒸気タービンの少なくとも1つのうちの最新時間に対応する温度を前記制御システムに入力する段階と、
(b)前記制御システムが、前記最新時間から前記発電システムが給電可能負荷にあるようにスケジュールされる目標時間までの期間として目標時間期間を決定する段階と、
(c)前記制御システムが、前記最新時間から前記発電システムの始動シーケンスの起動までの期間として予報起動時間期間を選択する段階と、
(d)前記予報起動時間期間及び最初の温度に基づいて、前記コントローラにより前記予報起動時間で生じる推定タービン温度を決定する段階と、
(e)前記推定タービン温度に基づいて、前記コントローラにより前記始動シーケンスの推定時間期間を決定する段階と、
(f)前記コントローラにより、前記予報起動時間期間と前記始動シーケンスの推定時間期間とを合計(136)し、前記最新時間から前記始動シーケンスの終わりまでの推定総時間を生成する段階と、
(g)前記コントローラにより、前記推定総時間及び前記目標時間期間を比較する段階と、
(h)前記コントローラが、前記比較の実施時に前記推定総時間が前記目標時間期間の所定期間内にあると判定した場合に、前記予報起動時間を出力する段階と、
(i)前記コントローラが、前記推定総時間が前記目標時間期間の所定期間外にあると判定した場合に、前記予報起動時間を減分する段階と、
前記段階(d)から(h)を繰り返す段階と、
を含む方法。 - 段階(d)から(h)は、前記推定総時間が前記目標時間期間の所定期間内にあると前記比較が判定するまで繰り返される、
請求項11に記載の方法。 - 前記予報起動時間期間が、前記所定期間に等しい量だけ減分(152)される、
請求項11に記載の方法。 - 前記段階(d)が、前記第1の温度と、第1の時間と前記予報起動時間との間の期間とを入力として受け取り、前記予報起動時間に対応する推定ロータ温度を出力する、蒸気タービンの電子モデル(128)を用いる段階を含む、
請求項11に記載の方法。 - 前記段階(e)が、始動シーケンス中に時間に相関付けられた蒸気タービンロータ温度のデータフィールドを有する始動シーケンスの履歴データベース(82)にアクセスする段階(132)を含む、
請求項11に記載の方法。
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