，因此在運種輸出動態(tài)功率Pdyn的情況下當(dāng) 然設(shè)置了界限。在到達(dá)該界限之前，必須利用足夠的安全距離來穩(wěn)定燃?xì)鉂M輪機轉(zhuǎn)速nmech。 為了不突然地從一個具有非常高的動態(tài)功率輸出Pdyn的運行方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€沒有動態(tài)功率 輸出Pdyn的運行方式，機械轉(zhuǎn)速nmech可W例如首先W大于電網(wǎng)頻率變化的梯度的高梯度降 低直到第一界限，其相對于燃?xì)鉂M輪機12的設(shè)計界限還具有比較多的余地。到達(dá)該第一界 限之后，燃?xì)鉂M輪機12的轉(zhuǎn)速nmesh可W W例如小于電網(wǎng)頻率變化的梯度的降低的梯度而繼 續(xù)變化。相應(yīng)于該降低的梯度，還可W將動態(tài)功率Pdyn輸出到電網(wǎng)21上，直到達(dá)到第二界限 為止。該第二界限代表了相對于燃?xì)鉂M輪機12的設(shè)計界限的最小差別，其必須被保持，W便 確保安全的運行。由于設(shè)計界限包含了機械的界限和空氣動力的界限，因此該界限可W是 燃?xì)鉂M輪機12的運行條件的、特別是機械轉(zhuǎn)速nmesh的、空氣動力轉(zhuǎn)速的W及壓力或者壓力 比的函數(shù)。
[0139] 除了具有固定的梯度或比例的運行方式之外(其在界限中逐步地發(fā)生變化），在機 械轉(zhuǎn)速nmech的變化和電網(wǎng)頻率變化之間的比例還可W作為燃?xì)鉂M輪機12的當(dāng)前機械轉(zhuǎn)速 nmech和設(shè)計界限之間的差別的函數(shù)來選擇。在此，當(dāng)機械轉(zhuǎn)速nmwh接近于相對于燃?xì)鉂M輪機 12的設(shè)計界限的最小差別時，該比例接近于零。
[0140] 如果電網(wǎng)頻率F在過小頻率-或過大頻率事件之后穩(wěn)定，可W通過電去禪使得燃?xì)?滿輪機12與電網(wǎng)頻率F的值無關(guān)地再次運行到最佳機械轉(zhuǎn)速nmech上。對此，調(diào)節(jié)地W小梯度 加速或延遲軸系。特別當(dāng)軸系加速時，梯度足夠小地選擇，W便為了加速所需要的動態(tài)功率 Pdyn不會導(dǎo)致輸出到電網(wǎng)21上的功率的顯著降低。梯度通常運樣選擇，即僅僅最大大約5%的 燃?xì)鉂M輪機功率應(yīng)用為用于加速的動態(tài)功率Pdyn。優(yōu)選地該部分甚至保持在小于3%。實際上 小于1%的部分就足夠了。
[0141] 蒸汽滿輪機在過低頻率事件或過高頻率事件中的性能在圖14至18中未示出?；?在電網(wǎng)與蒸汽滿輪機之間的未改變的固定禪合，蒸汽滿輪機的性能在短時間的頻率變化中 相對于常規(guī)的組合式發(fā)電站未發(fā)生變化。運表明，輸出的動態(tài)功率類似于在圖14至16中對 于具有固定禪合的燃?xì)鉂M輪機所說明的實例的動態(tài)功率。蒸汽滿輪機24的似穩(wěn)的功率無需 進一步措施相應(yīng)于水-蒸汽循環(huán)25的熱慣性W與通過燃?xì)鉂M輪機12提供的排氣流相關(guān)的延 遲而改變。如果通過燃?xì)鉂M輪機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，燃?xì)鉂M輪機12的轉(zhuǎn)速降低小于電網(wǎng)頻率F的降 低，則與常規(guī)的發(fā)電站相比原則上改善了水蒸汽循環(huán)的功率輸出。如果燃?xì)鉂M輪機12的轉(zhuǎn) 速降低大于電網(wǎng)頻率F的降低，W便短時間地將動態(tài)功率Pdyn輸出到電網(wǎng)上，則水蒸汽循環(huán) 的功率輸出可能變差。
[0142] 與對于具有連續(xù)燃燒的燃?xì)鉂M輪機12類似的運行方案對于具有簡單燃燒室的燃 氣滿輪機12是可W考慮的。在此，原則上存在如下可能性，將兩個燃燒室15,15/的化。t用于 調(diào)節(jié)或者僅僅改變一個燃燒室15,15/的化。t。具有另外的參數(shù)的組合在此同樣也根據(jù)運行 方案和工作點可W看出。
[0143] 另外的過程變量、如質(zhì)量流量、壓縮機最終壓力、壓縮機出口溫度、冷卻空氣溫度 和壓力，W及排氣參數(shù)W對于技術(shù)人員已知的方式與所選擇的運行方案相關(guān)地變化。
[0144] 轉(zhuǎn)速nmeeh和熱氣體溫度ThDt對于燃?xì)鉂M輪機功率Prel的影響的比例，W及調(diào)節(jié)的動 態(tài)過程，與燃?xì)鉂M輪機12的結(jié)構(gòu)類型和所實現(xiàn)的調(diào)節(jié)器W及調(diào)節(jié)參數(shù)強相關(guān)。例如在帶有 連續(xù)燃燒的燃?xì)鉂M輪機12中的第二燃燒室15/的熱氣體溫度ThDt的影響顯著高于第一燃燒 室15的影響。根據(jù)燃?xì)鉂M輪機12的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，例如機械的、空氣動力的和冷卻要求，W及電 網(wǎng)要求，燃?xì)鉂M輪機12的運行方案可W相應(yīng)于所示出的實施例加 W優(yōu)化。在此，運行方案不 限于所示出的實例，而是可W通過技術(shù)人員相應(yīng)于要求加 W組合和擴展。此外例如可能的 是具有多個不同的變頻器的實施方式和方法，因此例如在應(yīng)用多級轉(zhuǎn)換器、中間電路轉(zhuǎn)換 器或直接轉(zhuǎn)換器、也就是說電流-和/或電壓轉(zhuǎn)換器的情況下。
[0145] 參考標(biāo)號表 8 第二發(fā)電機 9 蒸汽滿輪機的軸 10，1〇/，1〇/'發(fā)電站設(shè)備 11,11' 滿輪機系 12 燃?xì)鉂M輪機 13 壓縮機 14,14a,b 滿輪機 15,15^ 燃燒室 16 空氣入口 17,17/ 燃料供給 18 第一發(fā)電機 19 軸 20 電網(wǎng)連接(頻率禪合的） 21 電網(wǎng) 22 排氣出口 23 余熱蒸汽發(fā)生器 24 蒸汽滿輪機 25 水-蒸汽-循環(huán) 26 變速器(機械的） 27 去禪裝置或可變化的電子變速器或矩陣變換器 28 時鐘發(fā)生器 29 功率部分 30 負(fù)載 31 調(diào)節(jié)器 32 開關(guān)(雙向的） 33 電壓測量裝置 34 電流測量裝置 35 控制線路 36,…，38 信號線路 39 調(diào)節(jié)裝置 40,41 調(diào)節(jié)閥 42 可調(diào)節(jié)的壓縮機導(dǎo)向葉片 43,…，47 測量值傳感器 48 測量線路(發(fā)電機頻率/轉(zhuǎn)速） 49 電網(wǎng)頻率傳感器 50 冷卻空氣供給裝置 51 發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速 52,52a,b 滿輪機出口溫度 53,54 測量值傳感器水-蒸汽循環(huán) 55 水-蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)器 56 單元控制器 57 調(diào)節(jié)信號余熱蒸汽發(fā)生器 58 調(diào)節(jié)信號燃?xì)鉂M輪機調(diào)節(jié)/單元控制器 59 調(diào)節(jié)信號水-蒸汽循環(huán)調(diào)節(jié)器/單元控制器 60 軸系 61 排氣 62 調(diào)節(jié)信號蒸汽滿輪機 Gl,…,G6 相(發(fā)電機） LI,…，L3 相（負(fù)載） F 頻率(轉(zhuǎn)速） P 功率 Prel 燃?xì)鉂M輪機的相對功率 A，B 曲線 ZL 目標(biāo)功率 Tki 壓縮機入口溫度 化Id 設(shè)計條件下的壓縮機入口溫度 化。t 燃?xì)鉂M輪機的滿輪機入口前的熱氣體溫度 to 時刻:開始提高燃?xì)鉂M輪機轉(zhuǎn)速nmech tl 時刻:提高了燃?xì)鉂M輪機轉(zhuǎn)速nmech t2 時刻:開始降低電網(wǎng)頻率 t3 時刻:降低了電網(wǎng)頻率 t4 時刻:開始恢復(fù)電網(wǎng)頻率 t5 時刻：電網(wǎng)頻率再次到達(dá)標(biāo)稱值 T 時間 fc 標(biāo)準(zhǔn)化的電網(wǎng)頻率 Pdyn 燃?xì)鉂M輪機軸系的動態(tài)功率，其基于轉(zhuǎn)速梯度輸出至電網(wǎng) To 時刻:開始提高燃?xì)鉂M輪機的轉(zhuǎn)速 Tl 時刻:提高了燃?xì)鉂M輪機的轉(zhuǎn)速 T2 時刻:開始降低電網(wǎng)頻率 T3 時刻:降低了電網(wǎng)頻率 T4 時刻:穩(wěn)定了GT n* 空氣動力轉(zhuǎn)速 Ilmech 機械轉(zhuǎn)速 nmech d 設(shè)計條件下的機械轉(zhuǎn)速 Hmin 最小允許的機械轉(zhuǎn)速 Hmax 最大允許的機械轉(zhuǎn)速 Hd 常規(guī)的壓縮機設(shè)計轉(zhuǎn)速(空氣動力的） n〇pt 最佳壓縮機轉(zhuǎn)速(空氣動力的） mcooi 標(biāo)準(zhǔn)化的冷卻空氣消耗 HhDDid 設(shè)計條件下標(biāo)準(zhǔn)化的冷卻空氣消耗 JIcool 標(biāo)準(zhǔn)化的冷卻空氣壓力比 JTcool d 設(shè)計條件下標(biāo)準(zhǔn)化的冷卻空氣壓力比 Hcomp 壓縮機效率 n〇〇?p d 設(shè)計條件下的壓縮機效率(常規(guī)的設(shè)計） n〇pt 最佳壓縮機效率 An 與壓縮機的喘振界限的差別
【主權(quán)項】
1. 一種發(fā)電站設(shè)備（10)，具有:至少一個軸系(60)，所述軸系由蒸汽渦輪機(24)和由所 述蒸汽渦輪機(24)直接驅(qū)動的、產(chǎn)生交流電的第二發(fā)電機(8)組成，所述第二發(fā)電機的輸出 端與帶有給定的電網(wǎng)頻率(F)的電網(wǎng)（21)連接;和至少一個渦輪機系（11)，所述渦輪機系由 燃?xì)鉁u輪機(12)和由所述燃?xì)鉁u輪機(12)直接驅(qū)動的、產(chǎn)生帶有工作頻率的交流電的第一 發(fā)電機（18)組成，所述第一發(fā)電機的輸出端與帶有給定的電網(wǎng)頻率(F)的所述電網(wǎng)（21)連 接，其特征在于，在所述第一發(fā)電機(18)與所述電網(wǎng)（21)之間布置了變頻器(27)，以及所述 第二發(fā)電機(8)相關(guān)于頻率地直接耦合于帶有所述電網(wǎng)頻率(F)的所述電網(wǎng)（21)，其中所述 變頻器(27)作為可變化的電子變速器(27)運行，所述電子變速器利用機械轉(zhuǎn)速(n mech)和電 網(wǎng)頻率(F)之間的變換比(X)通過所述第一發(fā)電機（18)將轉(zhuǎn)速強加于所述燃?xì)鉁u輪機（12) 以及調(diào)節(jié)所述至少一個燃?xì)鉁u輪機(12)的機械或空氣動力轉(zhuǎn)速。2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述變頻器（27)作為電子去耦裝置 (27)運行，所述電子去耦裝置使所述燃?xì)鉁u輪機（12)的工作頻率從所述電網(wǎng)頻率(F)中去 親。3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述變換比(X)是可調(diào)節(jié)的。4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述變換比(X)是固定值。5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述至少一個燃?xì)鉁u輪 機(12)設(shè)計用于小于50Hz的設(shè)計頻率。6. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述至少一個燃?xì)鉁u輪 機(12)設(shè)計用于小于正/負(fù)10%的空氣動力轉(zhuǎn)速的變化。7. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述至少一個燃?xì)鉁u輪 機(12)的壓縮機(13)在滿負(fù)載和設(shè)計條件的情況下相對于喘振界限有小于10%的空氣動力 轉(zhuǎn)速的差別。8. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，輸出到所述電網(wǎng)（21)上 的電流通過由所述至少一個第一發(fā)電機（18)產(chǎn)生的和通過至少一個矩陣變換器(27)輸出 到所述電網(wǎng)（21)上的電流與由所述至少一個第二發(fā)電機(8)產(chǎn)生的電流的疊加而變得平 滑。9. 一種用于運行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的發(fā)電站設(shè)備（10)的方法，其特征在 于，所述蒸汽渦輪機(24)的轉(zhuǎn)速固定地耦合于所述電網(wǎng)（21)的電網(wǎng)頻率(F)，以及通過機械 轉(zhuǎn)速(n mec；h)和電網(wǎng)頻率(F)之間的變換比(X)調(diào)節(jié)所述至少一個燃?xì)鉁u輪機（12)的機械或 空氣動力轉(zhuǎn)速。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將由所述燃?xì)鉁u輪機的調(diào)節(jié)裝置(39)形成 的額定轉(zhuǎn)速傳輸至所述可變化的電子變速器(27)的調(diào)節(jié)器。11. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述至少一個燃?xì)鉁u輪機（12)的機械 或空氣動力轉(zhuǎn)速作為所述發(fā)電站設(shè)備(10)的一個或多個參數(shù)的函數(shù)來調(diào)節(jié)。12. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述至少一個燃?xì)鉁u輪機（12)的機械 或空氣動力轉(zhuǎn)速作為排氣熱含量的和/或排氣溫度的和/或排氣質(zhì)量流量的函數(shù)來調(diào)節(jié)。13. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述燃?xì)鉁u輪機（12)包括用于壓縮燃 燒用空氣的壓縮機（13);測量所述壓縮機（13)的最終壓力和/或最終溫度和/或測量由所述 壓縮機分流的冷卻空氣的饋送條件；以及所述燃?xì)鉁u輪機(12)的機械或空氣動力轉(zhuǎn)速作為 壓縮機最終壓力的和/或壓縮機最終溫度的和/或由所述壓縮機分流的冷卻空氣的饋送條 件的函數(shù)來調(diào)節(jié)。14. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，設(shè)置目標(biāo)功率(ZL)用于所述燃?xì)鉁u輪 機(12)的運行；以及所述燃?xì)鉁u輪機（12)的機械或空氣動力轉(zhuǎn)速作為所述目標(biāo)功率(ZL)的 函數(shù)來調(diào)節(jié)。15. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，一旦達(dá)到機械或另外的邊界值，就將所 述機械轉(zhuǎn)速(nmah)調(diào)節(jié)到恒定值。16. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，將所述至少一個燃?xì)鉁u輪機（12)的機 械或空氣動力轉(zhuǎn)速與所述電網(wǎng)頻率(21)的比例調(diào)節(jié)到恒定值。17. 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，當(dāng)在所述電網(wǎng)（21)中出現(xiàn)短時間的過 高頻率事件或過低頻率事件時，蒸汽渦輪機轉(zhuǎn)速隨著所述電網(wǎng)頻率發(fā)生變化；以及調(diào)節(jié)地 匹配所述燃?xì)鉁u輪機(12)的機械轉(zhuǎn)速(n mech)。18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述燃?xì)鉁u輪機（12)的轉(zhuǎn)速梯度，以 便從所述軸系（19)中提取預(yù)設(shè)的動力功率以及作為電功率饋送到所述電網(wǎng)（21)中。19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，由所述水-蒸汽循環(huán)的調(diào)節(jié)器(55)形成的 額定轉(zhuǎn)速傳輸至所述燃?xì)鉁u輪機的調(diào)節(jié)裝置(39)和/或所述可變化的電子變速器(27)的調(diào) 節(jié)器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及發(fā)電站設(shè)備及其運行方法，發(fā)電站設(shè)備具有：至少一個軸系，該軸系由蒸汽渦輪機和由蒸汽渦輪機直接驅(qū)動的、產(chǎn)生交流電的第二發(fā)電機組成，該第二發(fā)電機的輸出端與帶有給定的電網(wǎng)頻率的電網(wǎng)連接；和至少一個渦輪機系，該渦輪機系由燃?xì)鉁u輪機和由燃?xì)鉁u輪機直接驅(qū)動的、產(chǎn)生帶有工作頻率的交流電的第一發(fā)電機組成，該第一發(fā)電機的輸出端與帶有預(yù)設(shè)的電網(wǎng)頻率的電網(wǎng)連接，其中在第一發(fā)電機與電網(wǎng)之間布置了電子去耦裝置或可變化的電子變速器，該電子去耦裝置使工作頻率從電網(wǎng)頻率中去耦。這樣的設(shè)備不僅允許高的總效率的靈活的穩(wěn)定運行，而且也允許靈活的瞬時運行。
【IPC分類】F01K23/10, F01K13/02
【公開號】CN105587351
【申請?zhí)枴緾N201511001314
【發(fā)明人】J·霍夫曼, T·梅因德爾
【申請人】阿爾斯托姆科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2009年3月25日
【公告號】CN102124187A, DE112009000663A5, US8247919, US20110018265, WO2009118332A2, WO2009118332A3