專利名稱：穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說與電網(wǎng)有關(guān)，更具體地說，涉及到控制與電網(wǎng)連接的 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的方法和設(shè)備。
技術(shù)背景這里用到的"滿負(fù)荷" 一詞與"額定輸出"和"最大連續(xù)功率，，(MCR) 同義。這些術(shù)語是指發(fā)電系統(tǒng)及其相關(guān)元件的連續(xù)運行輸出的上限。"部 分負(fù)荷"則表示低于滿負(fù)荷的輸出水平。電網(wǎng)一般包括一些將電力提供給電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)，和一些從電網(wǎng)取 電的用電戶。當(dāng)發(fā)出的和消費的電力相等時，電網(wǎng)頻率基本不變。電網(wǎng) 頻率通常是一個保持基本穩(wěn)定值的參數(shù)。歐洲和北美系統(tǒng)的公稱標(biāo)準(zhǔn)電 網(wǎng)頻率分別為50Hz和60Hz。瞬態(tài)性質(zhì)的頻率偏差可能由于用電量的增減和/或發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)停 或添加而產(chǎn)生。增加用電量和關(guān)停發(fā)電系統(tǒng)導(dǎo)致電網(wǎng)頻率減小。減少用 電量和添加發(fā)電系統(tǒng)導(dǎo)致電網(wǎng)頻率增大。電能的消耗和產(chǎn)生是與時間有 關(guān)的變數(shù)，可引起頻率在大約+ O. 5Hz和-0. 5Hz范圍內(nèi)的變化。通常， 頻率不穩(wěn)的持續(xù)時間很短，約幾秒到幾分鐘，而且如上所述，幅度也很 小。頻率不穩(wěn)的幅度典型的是受到在整個變化持續(xù)時間內(nèi)，電能變化幅 度與電網(wǎng)和相關(guān)互連網(wǎng)內(nèi)總電能水平之比的影響。上述小幅度的頻率不 穩(wěn)，與典型的電能變化量比標(biāo)定互聯(lián)網(wǎng)的典型大容量要小是一致的。另 外， 一般來說，電網(wǎng)有自我修正而使電網(wǎng)頻率保持在基本不變范圍內(nèi)的 傾向。例如，當(dāng)頻率偏離標(biāo)準(zhǔn)值時，在一些發(fā)電系統(tǒng)上發(fā)電量的短暫變 化，可通過至少一個控制系統(tǒng)和至少一種控制方法來減少頻率不穩(wěn)的幅 度和持續(xù)時間而得以緩解，使得頻率不穩(wěn)通常不致影響到用戶。由于瞬間失去一臺或幾臺發(fā)電機(有時稱為跳閘)，而使頻率減小 等引起的+ 0. 5Hz至-0. 5Hz左右范圍以外的較大的頻率不穩(wěn)，可能會造 成較大的頻率下降。 一種減少頻率不穩(wěn)幅度和持續(xù)時間的方法是，在網(wǎng) 內(nèi)具有一定量的備用發(fā)電能力(有時稱為系統(tǒng)儲備)，以應(yīng)付幾秒以內(nèi) 的瞬時頻率下降。例如，在電網(wǎng)上的特定發(fā)電機組，可以使其送到電網(wǎng) 上的相關(guān)發(fā)電輸出快速增加。 現(xiàn)在的許多發(fā)電設(shè)備包括蒸汽渦輪機發(fā)電機(STG)，燃燒渦輪機發(fā) 電機(CTG),或它們的某種組合。這些結(jié)構(gòu)通常包括與相關(guān)發(fā)電機旋轉(zhuǎn) 連接的渦輪機。發(fā)電機的頻率一般與電網(wǎng)頻率同步，并以基本類似于電 網(wǎng)頻率的速率旋轉(zhuǎn)。許多現(xiàn)有的STG運行時與蒸汽發(fā)生設(shè)備(如鍋爐)流體連通。 一般 是使空氣和燃料燃燒以釋放熱能，然后利用熱能使水沸騰產(chǎn)生蒸汽。所 產(chǎn)生的蒸汽被送到渦輪機內(nèi)，在那兒蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，使渦輪 機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。所產(chǎn)生的功率與進入渦輪機的蒸汽流的速率成正比?，F(xiàn)有的一種維持功率儲備的方法是，讓STG與處于局部打開(或節(jié) 流)位置的至少一個蒸汽供應(yīng)控制閥一起工作，使得蒸汽發(fā)生器，STG 和電網(wǎng)處在平衡態(tài)(有時叫做穩(wěn)態(tài)條件)，而工作在低于蒸汽發(fā)生器和 STG裝置的滿額定負(fù)荷的某個值。滿負(fù)荷和局部負(fù)荷之間的差別往往被 稱為自旋儲備。利用控制器來探測系統(tǒng)頻率的減小并產(chǎn)生控制信號，在 探測到頻率不穩(wěn)幾秒鐘內(nèi)傳給蒸汽閥門。此控制信號使閥門移至開得更 大的位置，同時儲存在蒸汽發(fā)生設(shè)備(如過熱爐)元件內(nèi)的熱能，開始 通過增加的流過蒸汽發(fā)生器的蒸汽流被立即耗散。接著冷卻流體，空氣 和燃料增加，以便在蒸汽發(fā)生器，STG，和電網(wǎng)之間建立一種修正的平衡 態(tài)。但是，當(dāng)許多蒸汽發(fā)生器和STG組合為了減輕受到影響的元件的應(yīng) 力和磨損的增大，而工作在預(yù)定的參數(shù)以內(nèi)時，可能要花2至5分鐘才 能達到這種修正的平衡態(tài)。另外，按上述方式儲存的熱能一般是有限的。 再者，許多蒸汽發(fā)生器和STG組合可能不能以穩(wěn)定的，受到控制的響應(yīng) 對電網(wǎng)頻率不穩(wěn)作有效的反應(yīng)。例如，上面提到的STG的蒸汽閥門可能 打開太快，同時熱能的儲備消耗太快，以致不能提供持續(xù)而有效的響應(yīng)。 或者，STG的蒸汽閥門可能打開太慢，以致不能提供及時而有效的響應(yīng)?，F(xiàn)有很多CTG點燃燃燒室組件內(nèi)的燃料-空氣混合物并產(chǎn)生燃燒燃 氣蒸汽，后者通過一條熱燃氣通道進入渦輪機機組。被壓縮的空氣由壓 縮機機組送入燃燒室組件，后者通常與渦輪機相連接，也即壓縮機，渦 輪機和發(fā)電機以相同的速度旋轉(zhuǎn)。所產(chǎn)生的功率與流到渦輪機的燃燒燃 氣流速和燃氣流蒸汽的溫度成正比。 一般來說，許多現(xiàn)有的CTG在運行 上具有比STG (及其相關(guān)的蒸汽源)更高效能的特性，因此，CTG對系統(tǒng) 不穩(wěn)的反應(yīng)更快。一種現(xiàn)有的維持電能儲備的方法是，讓CTG運行時至少有一個相關(guān) 的空氣導(dǎo)向葉片，和至少一個處于局部打開(即節(jié)流的)位置的燃料供應(yīng)閥門，使得CTG和電網(wǎng)處在平衡狀態(tài)，即運行在低于CTG滿額定負(fù)荷 的某個值。如上面對STG所作的說明，滿負(fù)荷和局部負(fù)荷之間的差別常 被稱為自旋儲備?？刂破魈綔y到電網(wǎng)頻率下降并產(chǎn)生信號，使空氣進氣 導(dǎo)向葉片和燃料供應(yīng)閥門在探測到頻率不穩(wěn)后幾秒鐘內(nèi)進一步打開。因 為壓縮機，渦輪機和發(fā)電機是連在相同的軸上，同時因為與電網(wǎng)同步的 發(fā)電機隨著電網(wǎng)頻率下降而減速，所以存在使進入CTG的空氣開始減少 的傾向。這種狀態(tài)有使CTG的發(fā)電量減少的傾向，這可能對以后增加CTG 發(fā)電量的工作產(chǎn)生負(fù)面影響。另外，空氣流減少及隨后通過相關(guān)壓縮機 的空氣流增加的傾向可能引起壓縮機的壓力波動，即空氣流和壓縮機卸 載壓力的基本上不受控制的起伏，而且在壓縮機額定空氣流的低端波動 可能更顯著。隨著葉片打開以增加空氣流和閥門打開以增加燃料流，燃 燒燃氣的質(zhì)量流率和燃燒燃氣溫度在探測到系統(tǒng)頻率不穩(wěn)幾秒鐘內(nèi)開始 增加。然后空氣和燃料再度增加，以促進在CTG和電網(wǎng)之間建立修正的 平衡態(tài)。為了克服發(fā)電量開始減少的傾向并接著使CTG加速，燃燒渦輪 機可能需要作峰值點火，即快速增加燃燒速度以迅速提高燃氣蒸汽的溫 度，然后連續(xù)增加空氣流量。雖然CTG可能對頻率不穩(wěn)的響應(yīng)能力更高 效，但現(xiàn)有的許多CTG可能有溫度和溫度梯度的限制，這可能延長增加 燃氣蒸汽溫度的持續(xù)時間，以便減輕與CTG相關(guān)的一部分材料上的應(yīng)力。 否則，元件的應(yīng)力可能增加，且其相關(guān)壽命可能受到不利的影響?，F(xiàn)有許多蒸汽產(chǎn)生設(shè)備和CTG在熱學(xué)上是最有效地工作在接近其發(fā) 電范圍的高端范圍內(nèi)。使發(fā)電水平維持在該范圍以下可能降低熱效率， 并增加以后的運行成本，還可能使設(shè)備所有者失去出售在儲備中且通常 不發(fā)出的電能的收入?，F(xiàn)有的許多聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備包括至少一個CTG和至少一個STG。 這類設(shè)備的某些現(xiàn)有結(jié)構(gòu)包括將燃燒廢氣從CTG引向熱量回收蒸汽發(fā)生 器(HRSG)，其中燃燒廢氣的熱能使水沸騰變成蒸汽，然后將蒸汽引向 STG。典型情況是，聯(lián)合循環(huán)設(shè)備在結(jié)構(gòu)上利用CTG作為對電網(wǎng)頻率不穩(wěn) 的主要響應(yīng)機構(gòu)，而STG用作次要響應(yīng)。雖然這種結(jié)構(gòu)的效率較高，因 而運行較經(jīng)濟，但這種響應(yīng)結(jié)構(gòu)和方法在對電網(wǎng)頻率不穩(wěn)的快速高效反 應(yīng)上還有些問題。
發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了與電網(wǎng)相連的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的控制方 法。此聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)包括至少一個發(fā)電機，與此至少一個發(fā)電機相連的 蒸汽渦輪機，與此至少一個發(fā)電機相連的燃燒渦輪機，和具有熱能存儲 器的蒸汽源，該熱能存儲器通過至少一個控制閥門與蒸汽渦輪機流體連 通。本方法包括控制在第一電能輸出處的蒸汽渦輪機，控制在第一電能 輸出處的燃燒渦輪機，控制在第一熱能級處的蒸汽源，該蒸汽渦輪機至 少有一個處在第一位置的控制閥門，燃燒渦輪機至少有一個處在第一位 置的空氣進氣導(dǎo)向葉片。蒸汽渦輪機和燃燒渦輪機與電網(wǎng)的工作頻率同 步，因此蒸汽渦輪機，燃燒渦輪機，和電網(wǎng)的工作頻率基本上與標(biāo)準(zhǔn)化 電網(wǎng)頻率值類似。 一旦探測到電網(wǎng)頻率偏離標(biāo)準(zhǔn)化電網(wǎng)頻率值，系統(tǒng)確 定熱能存儲器當(dāng)前的熱能容量，并利用此熱能存儲器當(dāng)前的熱能容量和 至少一個蒸汽渦輪機控制閥門的預(yù)定變化率，來確定可用的頻率復(fù)原率。若被確定的頻率復(fù)原率大于電網(wǎng)頻率偏離和預(yù)定復(fù)原周期，則將該 至少 一個蒸汽渦輪機控制閥門移至第二位置，以便在預(yù)定時間周期內(nèi)得到基本均勻的預(yù)定電網(wǎng)復(fù)原率。若被確定的頻率復(fù)原率小于電網(wǎng)頻率偏 離和預(yù)定復(fù)原周期，則幾乎同時將該至少一個燃燒渦輪機空氣進氣導(dǎo)向 葉片移至第二位置，且該至少一個蒸汽渦輪機控制閥門移至第二位置， 以便在預(yù)定時間周期內(nèi)得到基本均勻的預(yù)定電網(wǎng)復(fù)原率。在另 一個實施例中，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)頻率控制系統(tǒng)包 括一個蒸汽渦輪機，它包含蒸汽流控制閥門，經(jīng)控制閥門與此蒸汽渦輪 機按流體連通相連的蒸汽源(它包含熱能存儲器)，燃燒渦輪機(它包 含進氣導(dǎo)向葉片)，發(fā)電機(它與上述蒸汽渦輪機和燃燒渦輪機的至少 一個連接，此發(fā)電機與電網(wǎng)電氣連接，發(fā)電機和電網(wǎng)的頻率同步在電網(wǎng) 的工作頻率上)，和控制器，后者用來幾乎同時調(diào)節(jié)上述蒸汽流控制閥 門和進氣導(dǎo)向葉片，以便在預(yù)定時間周期內(nèi)得到基本均勻的預(yù)定電網(wǎng)頻 率復(fù)原率。在還有一個實施例中，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括蒸汽渦輪機(它包含 蒸汽流控制閥門，且此蒸汽渦輪機與至少一個發(fā)電機連接)，蒸汽源(它 包含熱能存儲器，且經(jīng)過蒸汽流控制岡門與上述蒸汽渦輪機流體連通)， 與至少一個發(fā)電機連接的燃燒渦輪機(它包含進氣導(dǎo)向葉片)，和控制 器，后者與上述蒸汽流控制閥門，蒸汽源，和進氣導(dǎo)向葉片通過通信聯(lián) 絡(luò)連接。此控制器用來確定熱能存儲器當(dāng)前的熱能容量，利用熱能存儲
器當(dāng)前的熱能容量和蒸汽渦輪機控制閥門預(yù)定的變化率確定可用的頻率 復(fù)原率，響應(yīng)超出熱能存儲器可提供的頻率復(fù)原率的電網(wǎng)頻率過低狀 態(tài)，幾乎同時打開蒸汽流控制閥門和進氣導(dǎo)向葉片，并響應(yīng)超出熱能存 儲器可提供的頻率復(fù)原率的電網(wǎng)頻率過高狀態(tài)，幾乎同時關(guān)閉蒸汽流控 制閥門和進氣導(dǎo)向葉片。
圖l是按本發(fā)明一個實施例的蒸汽渦輪機發(fā)電機系統(tǒng)示意圖；圖2是圖1所示蒸汽渦輪機發(fā)電機的簡化示意圖；圖3是控制可用于圖2所示渦輪機的渦輪機控制器輸出的方法流程圖。
具體實施方式
圖1是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)100示意圖。系統(tǒng)100包括至少一個燃燒 渦輪機空氣進氣導(dǎo)向葉片102，燃燒渦輪機壓縮機104 (它與至少一個燃 燒室106流體連通)，燃料儲存設(shè)備108 (它通過至少一個燃料供應(yīng)閥 門IIO也與燃燒室106流體連通)，燃燒渦輪機112，公共軸114，燃燒 渦輪機發(fā)電機(CTG) 116 (它經(jīng)軸114與壓縮機104和渦輪機112旋轉(zhuǎn)連 接)，發(fā)電機輸出連接118， 一些CTG傳感器120，和燃燒渦輪機廢氣管 道122，后者與熱量回收蒸汽發(fā)生器(HRSG) 124流體連通。肌SG 124 包括第一組管群126，第二組管群128，蒸汽鼓130，和第三組管群132， 管群126、 128、 132和鼓130相互流體連通。系統(tǒng)100還包括過熱蒸汽 集氣管134，它通過至少一個蒸汽渦輪機控制閥136與蒸汽渦輪機138 流體連通。公用軸140將渦輪機138旋轉(zhuǎn)連接到蒸汽渦輪機發(fā)電機(STG ) 142。系統(tǒng)IOO還包括一些STG傳感器144和發(fā)電機輸出連接146。另 外，蒸汽渦輪機廢氣管道148，凝汽器150，帶冷卻水流的冷卻液體管群 151,冷凝劑供應(yīng)集氣管152，冷凝劑/給水泵154，和給水供應(yīng)集氣管 156相互流體連通。HRSG廢氣管道158與HRSG 124和冷卻塔160流體 連通。系統(tǒng)100的自動和手動控制利用控制器162進行。發(fā)電機116和 142通過輸電線166與電網(wǎng)164相互連接。用戶168連接到電網(wǎng)164和 其它發(fā)電設(shè)備170上。電能由CTG 116產(chǎn)生。壓縮機104通過空氣進氣導(dǎo)向葉片102將空 氣送至燃燒室106。或者，也可以使用一些快動作導(dǎo)向葉片。燃料從儲存 設(shè)備108經(jīng)燃料閥IIO送至燃燒室106。在此實施例中，儲存設(shè)備108
是天然氣供應(yīng)站。設(shè)備108也可以是天然氣儲存罐，燃油儲存罐，或燃 油掛車。另外，系統(tǒng)100還可包括整體氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)工廠，其 中設(shè)備108產(chǎn)生人造汽油。燃燒室106通過空氣點燃燃料并使燃料燃燒， 以產(chǎn)生約1316"C ( 2400)的燃燒燃氣，后者稍后進入渦輪機112。在 此實施例中，渦輪機112是多燃料機組，其中燃燒室106可點燃和燃燒 天然氣，燃油，或其它燃料。燃燒燃氣中的熱能被轉(zhuǎn)化為渦輪機112中 的旋轉(zhuǎn)能。如上所述，渦輪機112通過軸114與壓縮機104和發(fā)電機116 旋轉(zhuǎn)連接，且壓縮機104和發(fā)電機116與渦輪機112以基本類似的旋轉(zhuǎn) 速度旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機116產(chǎn)生電壓和電流，其頻率在發(fā)電機116不和電網(wǎng) 164同步時正比于軸114的旋轉(zhuǎn)速度。發(fā)電機116的輸出電能經(jīng)互連線 118輸送到電網(wǎng)164，其頻率當(dāng)發(fā)電機116與電網(wǎng)164同步時基本與電網(wǎng) 164的頻率類似。發(fā)電機116可以通過激勵系統(tǒng)(圖1未示出)來控制。 多個傳感器120可包括至少一個電流變換器(圖l未示出)， 一個電壓 變換器(圖1未示出)和一個頻率變換器(圖1未示出)。傳感器120 的輸出被送至控制器162。電能也可由STG 142產(chǎn)生。HRSG 124通過集氣管134和控制閥門 136將過熱蒸汽傳給渦輪機138?？刂崎y門136通過控制器162連續(xù)偏 移，以調(diào)節(jié)進入渦輪機138的蒸汽流，這在下面將進一步討論?？刂破?162從傳感器144接收輸入信號。在此實施例中，傳感器144包括緊鄰 閥門136上游和下游的壓力變換器。蒸汽中的熱能在渦輪機138中被轉(zhuǎn) 變成機械能，使軸140旋轉(zhuǎn)。如上所述，渦輪機138通過軸140與發(fā)電 機142旋轉(zhuǎn)連接，且STG 142以基本類似的旋轉(zhuǎn)速度和渦輪機138—起 旋轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)電機142不與電網(wǎng)164同步時，發(fā)電機142產(chǎn)生電壓和電流， 其頻率正比于軸140的旋轉(zhuǎn)速度。發(fā)電機142的電能輸出經(jīng)互連線146 輸送給電網(wǎng)164，當(dāng)發(fā)電機142與電網(wǎng)164同步時，其頻率基本類似于 電網(wǎng)164的頻率。發(fā)電機142可通過激勵系統(tǒng)(圖1未示出)來控制。 眾多傳感器144中可包括至少一個電流變換器(圖1未示出)， 一個電 壓變換器(圖1未示出)，和一個頻率變換器(圖1未示出)。傳感器 144的輸出傳給控制器162。另一方面，可以使用包括各種結(jié)構(gòu)的蒸汽渦輪機機組。例如，蒸汽 渦輪機機組可包括高壓力段，中壓力段，和低壓力段。另外，在另一些 實施例中，蒸汽渦輪機機組和燃燒渦輪機機組連接在單個軸上，以旋轉(zhuǎn)
驅(qū)動單個發(fā)電機。渦輪機138的蒸汽由RHSG 124產(chǎn)生。也可以用獨立點火的鍋爐設(shè)備 替代HRSG 124。在該實施例中，HRSG 124通過管道122從渴輪機112 接收廢氣。通常燃燒渦輪機的廢氣包含可用的熱能，其溫度范圍約在538 'C至649t: ( 1000 至1200 )，這些熱能不轉(zhuǎn)化為渦輪機112的機械 能來使軸114旋轉(zhuǎn)。廢氣從較高溫度的蒸汽產(chǎn)生元件(在此實施例中用 過熱爐管群132表示)，經(jīng)過HRSG 124首先流到較低溫度管群128，然 后流到管群126。燃氣一般經(jīng)過環(huán)境控制系統(tǒng)(圖1未示出)進入管道 158，然后進入冷卻塔160，由此進入周圍環(huán)境。 一般當(dāng)蒸汽排向周圍環(huán) 境時，其中留下的可用熱能已非常少。水被燒開后在HRSG124內(nèi)產(chǎn)生蒸汽。局部冷卻后的水被儲存在凝汽 器150內(nèi)。在該實施例中，凝汽器150包括主凝汽器，它通過管道148 從渦輪機138接收蒸汽。凝汽器150還包含一個空腔(圖l未示出)， 用于儲存水和管群151。在該實施例中，管群151包括許多管道，它們 引導(dǎo)從水源(圖l未示出，可包括冷卻塔，湖泊或河流)來的冷卻水。 從渦輪機138排出的蒸汽流過管群151的外表面，其中熱能從蒸汽經(jīng)管 群壁傳給冷卻水。從蒸汽中取走熱能引起流體的狀態(tài)變?yōu)橐后w形式。液 體收集在凝汽器150內(nèi)，從那兒通過吸收集氣管152進入泵154。在此 實施例中，泵154是供水泵。泵154也可以是冷凝增壓泵，冷凝泵和供 水泵系列。另外，系統(tǒng)100內(nèi)還可包括至少一個供水加熱器，它在供水 進入HRSG 124之前將水預(yù)熱。供水進入第一管群126，且熱能從流過管 群126表面的燃燒蒸汽傳給管126內(nèi)的供水。被加熱的供水進入管群 128，在那兒熱能按與管126基本類似的方式傳給供水，只不過蒸汽在管 128周圍的溫度較高。到現(xiàn)在供水是水和蒸汽的組合，它從管128被送 至蒸汽鼓130。在本實施例中，蒸汽鼓130包括許多蒸汽/水分離裝置(圖 l未示出)，用來從蒸汽和水流蒸汽中排除水并讓水返回鼓130。絕大部 分水已被排除的蒸汽進而進入過熱爐管群132，其中從渦輪機112來的 廢蒸汽處在其最高溫度，并按與管126和128類似的方式將熱能傳給管 132內(nèi)的蒸汽。過熱蒸汽從HRSG 124出來后立即進入蒸汽集氣管134。CTG 116產(chǎn)生的電流經(jīng)互連線119送至輸電線166。同樣，電流經(jīng)互 連線146從STG 142送至輸電線166。輸電線166將電能164和系統(tǒng)100 連接。其它發(fā)電設(shè)備170產(chǎn)生電能并將電能輸至電網(wǎng)164供用戶168使 用?？刂破?62包括處理器(圖1未示出)，存儲器(圖1未示出)， 一些輸入通道(圖1未示出)， 一些輸出通道(圖1未示出)，可能還 包括計算機(圖1未示出)。這里所說的計算機，不只限于計算機技術(shù) 中那些集成電路，而是指廣義上的處理器，微控制器，可編程邏輯控制 器，專用集成電路，和其它可編程電路，而且這些術(shù)語在這里可以互換 使用。在本實施例中，存儲器可包括，但不限于，計算機可讀媒體，如 隨機存取存儲器。另外，還可使用軟盤，小型盤-只讀存儲器(CD-R0M)， 磁-光盤(MOD)，和/或通用數(shù)字盤(DVD)。還有，在本實施例中，輸 入通道可代表，但不限于，與操作界面相關(guān)的外圍設(shè)備，如鼠標(biāo)和鍵盤。 還可使用其它計算機外圍設(shè)備，如掃描儀。此外，在本實施例中，輸出 通道可包括，但不限于，操作員接口監(jiān)視器。控制器162從許多傳感器(包括傳感器120和144)接收輸入，對 輸入加以處理，響應(yīng)編程計算和具體情況產(chǎn)生適當(dāng)?shù)妮敵觯⑿盘杺?送給適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)100的元件，使那些元件產(chǎn)生偏移。例如，當(dāng)電網(wǎng)164 上的頻率不穩(wěn)為小的下降(如低O. 5Hz左右或更少)時，控制器162接 收從傳感器120傳來的頻率輸入。然后控制器162使進氣導(dǎo)向葉片102 和燃料閥110開大。在整個瞬態(tài)過程中進氣導(dǎo)向葉片102都在調(diào)整，使 得壓縮機可能的波動狀態(tài)維持預(yù)定的限度。燃燒室106內(nèi)的燃燒增加并引起燃氣蒸汽質(zhì)量流率和燃氣蒸汽溫度類似的增加。燃氣蒸汽的變化保 持在預(yù)定溫度和溫度梯度參數(shù)范圍內(nèi)，以減少渦輪機112元件內(nèi)可能存 在的應(yīng)力。渦輪機112加速并通過軸114在發(fā)電機116內(nèi)引起旋轉(zhuǎn)加速， 從而使電網(wǎng)164的頻率朝著名義系統(tǒng)頻率值(例如，在歐洲為50Hz，在 北美為60Hz)局部增高。類似地，當(dāng)探測到電網(wǎng)頻率增加0. 5Hz或更少 時，控制器162從傳感器120接收頻率輸入，并使空氣導(dǎo)向葉片102和 燃料閥110關(guān)小，從而降低燃燒室106產(chǎn)生的燃氣蒸汽的質(zhì)量流率和溫 度。以后由渦輪機112引發(fā)的裝置114減速也使CTG 116減速，并使電 網(wǎng)164的頻率朝著名義頻率值減小。對STG 142可以觀察到類似的過程。傳感器144探測到電網(wǎng)164頻 率下降并將相關(guān)信號傳至控制器162。控制器162使蒸汽閥門136開大。 閥門136打開的速度應(yīng)使它上游和下游的蒸汽集氣管134的壓力保持在 預(yù)定參數(shù)范圍以內(nèi)。另外，應(yīng)適當(dāng)控制HRSG 124，使以后蒸汽溫度的任
何變化維持在預(yù)定溫度和溫度梯度參數(shù)范圍之內(nèi)，以減小渦輪機138元 件中可能的應(yīng)力。圖2是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)100 (如圖l所示)對電網(wǎng)164頻率過低 狀態(tài)的響應(yīng)圖200。響應(yīng)圖200包括縱坐標(biāo)202 (Y軸)，其增量為2%， 此圖代表CTG 116和STG 142的大致電能輸出與時間的函數(shù)關(guān)系。縱坐 標(biāo)202在圖200的原點取值88%,最大限度為100%,相當(dāng)于CTG116和 STG 142的MCR。圖200還包括橫坐標(biāo)(X軸)204，代表以分鐘為單位 的時間，增量為1分鐘。時間=O表示電網(wǎng)164上頻率過低瞬態(tài)的開始。 時間=7表示瞬態(tài)和系統(tǒng)100的響應(yīng)基本終結(jié)。曲線206表示CTG 116 可能的輸出響應(yīng)與時間的關(guān)系。作為比較，曲線208表示不用本發(fā)明的 方法時STG 142可能的輸出響應(yīng)與時間的關(guān)系。曲線210表示使用本發(fā) 明的方法時STG 142可能的輸出響應(yīng)與時間的關(guān)系。圖3是應(yīng)對聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)100 (如圖1所示)的電網(wǎng)頻率不穩(wěn) 狀態(tài)的一例方法300的流程圖。方法300包括使STG 142和CTG 116運 行在基本穩(wěn)態(tài)的狀況302,此時STG 142運行在MCR, CTG116運行在低 于MCR的局部負(fù)荷。閥門136被打開得足夠大，使STG 142能工作在MCR， 葉片102和閥門IIO處在節(jié)流位置，使得系統(tǒng)IOO可以看成工作在電能 產(chǎn)生的頻率敏感模式。系統(tǒng)IOO也可以工作在按計劃進行的調(diào)度模式， 此時電能調(diào)度當(dāng)局支配系統(tǒng)100和其它設(shè)備170的電能輸出。為了有助于STG 142和CTG 116運行在基本穩(wěn)態(tài)狀況302，閥門136， 傳感器144和控制器162相配合，使系統(tǒng)100工作在頻率敏感模式。閥 門136的結(jié)構(gòu)和位置及與控制器162的配合，應(yīng)使閥門136開得足夠大， 以便讓STG 142工作在MCR。 一些閥門136位于全開和全關(guān)位置之間， 加上HRSG 124對每一位置的相應(yīng)反壓力，有助于產(chǎn)生特定的蒸汽質(zhì)量流 率。HRSG 120的反壓力有助于保持存儲器具有基本上可直接使用的功 率，并保持存儲器具有基本上可直接使用的容量，以儲存可用的熱能， 這將在下面說明。響應(yīng)增加或減少功率的要求，控制器162傳遞信號使 閥門136適當(dāng)移動以產(chǎn)生功率，同時保持適當(dāng)?shù)姆磯毫?。控制?62依 據(jù)現(xiàn)有功率要求，現(xiàn)有蒸汽流速，現(xiàn)有電網(wǎng)頻率和現(xiàn)有HRSG反壓力來移 動閥門136。閥門136，控制器162和傳感器144的協(xié)同動作將在下面進 一步說明。應(yīng)指出，上述協(xié)同動作可讓系統(tǒng)100工作在有助于產(chǎn)生較高 效率的輸出水平。
系統(tǒng)IOO通過傳感器120和144探測電網(wǎng)164上的頻率不穩(wěn)狀態(tài) 304。這相當(dāng)于圖2中時間=O分鐘。所示的頻率過低狀態(tài)可能是由于一 個或幾個發(fā)電機組170跳閘，或者是用戶要求大量增加用電量，使得電 網(wǎng)頻率比標(biāo)準(zhǔn)頻率下降0. 5Hz以上。頻率過高狀態(tài)可能是由于用戶大幅 度減少用電量造成的。控制器162認(rèn)為這種不穩(wěn)是要求系統(tǒng)10 0迅速改 變發(fā)電量?？刂破?62響應(yīng)儲存在HRSG 124內(nèi)的蒸汽總量和能量確定HRSG 124 當(dāng)前的熱能容量(306 )。當(dāng)頻率不穩(wěn)比較小時，HRSG 124的熱能容量 能釋放或儲存足夠的能量，以補償使電網(wǎng)頻率返回到標(biāo)準(zhǔn)頻率所需的能 量。當(dāng)頻率不穩(wěn)比較大時，HRSG 124的熱能容量可能不能釋放或儲存足 夠的能量，以補償使電網(wǎng)頻率返回到標(biāo)準(zhǔn)頻率所需的能量。利用熱能存 儲器當(dāng)前的熱能容量和閥門136預(yù)定的變化率，控制器162還可確定可 用的頻率復(fù)原率(308 )。如果所確定的可用頻率復(fù)原率大于電網(wǎng)頻率偏 離和預(yù)定的復(fù)原周期，控制器162將信號傳至蒸汽控制閥門136，在熱 能存儲器和蒸汽渦輪機之間引起熱能轉(zhuǎn)移，這有助于僅用蒸汽渦輪機控 制閥門136在預(yù)定的時間內(nèi)使電網(wǎng)頻率返回到標(biāo)準(zhǔn)頻率。如果所確定的可用頻率復(fù)原率小于電網(wǎng)頻率偏離和預(yù)定的復(fù)原周 期，控制器162傳送信號至蒸汽控制閥門136，進氣導(dǎo)向葉片102和燃 料閥IIO,使STG 142和CTG 116的功率水平幾乎同時快速變化，以利于在預(yù)定時間周期內(nèi)得到基本均勻的預(yù)定電網(wǎng)頻率復(fù)原率。響應(yīng)圖200的曲線208表示不采用本發(fā)明時STG 142對上述頻率過 低不穩(wěn)的可能反應(yīng)，以資比較。在這種情況下，閥門136快速開至基本 完全打開的位置。到渦輪機138的蒸汽流快速增加，STG 142的電能輸 出隨之增加到基本類似于MCR為100%的值。電能輸出在基本類似于100% MCR值時保持穩(wěn)定，但是，在不到l分鐘后，隨著熱能儲備的消耗而使 HRSG 124內(nèi)閥門136上游蒸汽反壓力的減小，功率輸出下降。響應(yīng)圖200 的曲線206表示CTG 116的響應(yīng)?？刂破?62開始讓葉片102和閥門110 朝著基本完全打開的位置移動。在此實施例中，進氣導(dǎo)向葉片102在整 個瞬態(tài)過程中被調(diào)節(jié)，以使可能的壓縮機波動狀況維持在預(yù)定限度。在 HRSG 124內(nèi)使用熱能儲備，有利于葉片120的調(diào)節(jié)和以后增加可能的波 動狀況限度。也可以把主動壓縮機波動管理方法包括在控制計劃內(nèi)。閥 門110反應(yīng)較快，因此壓縮機104的空氣流開始增加時，富含燃料的混
合物峰值點燃渦輪機112。應(yīng)該指出，由于與閥門110打開相關(guān)的時間 有一定長度(為了安全和控制目的)，以及上面所述壓縮機104的速度 隨CTG 116頻率下降成比例地減小，CTG 116的響應(yīng)略比STG 124慢一 些。這些與CTG 116相關(guān)的情況，與儲存在HRSR 124熱存儲器內(nèi)的基本 可直接利用的額外蒸汽流容量類似。如響應(yīng)圖200的曲線206所示，CTG 116維持在大約96%至98%MCR 的穩(wěn)定輸出。相關(guān)的沖(plateau )表示CTG 116的初始響應(yīng)限制在100% MCR以下，因為峰值點火使燃燒蒸汽溫度和燃燒蒸汽溫度梯度增加，故必 須控制在預(yù)定的參數(shù)范圍內(nèi)，以減輕在可能與燃氣蒸汽接觸的渦輪機112 元件中引起熱應(yīng)力的可能性，并維持燃料與空氣的比在適當(dāng)?shù)闹笖?shù)以 內(nèi)。由于葉片102打開和CTG116加速造成空氣流增加，通過渦輪機112 的質(zhì)量流率增加，同時燃料閥IIO再次趨于進一步打開，以讓更多燃料 通過。因而，CTG 116的輸出穩(wěn)定地增加，直至基本得到100% MCR。應(yīng) 指出，從系統(tǒng)100探測到頻率過低狀態(tài)到功率輸出開始穩(wěn)定增加需要2 分鐘左右，而基本達到100% MCR要6至7分鐘。隨著燃燒燃氣的溫度和質(zhì)量流率被引入HRSG 124，及相關(guān)的HRSG 124內(nèi)從燃氣至水/蒸汽通路熱能傳遞的增加，STG 142功率輸出的減少 開始緩和，且曲線208在瞬態(tài)開始約3分鐘以后跟隨曲線206。在瞬態(tài) 開始約7分鐘后STG 142基本達到100% MCR。在一個實施例中，在蒸汽渦輪機138入口的溫度設(shè)定點被臨時設(shè)定 在臨時的溫度變化限度，它的選擇應(yīng)使在預(yù)定的時間周期內(nèi)容易得到預(yù) 定的電網(wǎng)頻率復(fù)原率。在另一個實施例中，HRSG 124的溫度設(shè)定點被臨 時設(shè)定在臨時的溫度變化限度，它的選擇應(yīng)使在預(yù)定的時間周期內(nèi)容易 得到預(yù)定的電網(wǎng)頻率復(fù)原率。通過在蒸汽源124內(nèi)儲存更多熱能，或從 蒸汽源124釋放更多能量，有助于達到預(yù)定的電網(wǎng)頻率復(fù)原率。按本發(fā)明一個實施例，控制器162確定當(dāng)前的蒸汽源124熱能容量 306，并確定利用閥門136緩解頻率不穩(wěn)的響應(yīng)時間308。如果所確定的 響應(yīng)時間在預(yù)定限度以內(nèi)，則控制器162通過閥門136利用儲存在蒸汽 源124內(nèi)的能量矯正頻率不穩(wěn)312。若所確定的響應(yīng)時間不在預(yù)定限度 以內(nèi)，或蒸汽源124當(dāng)前的熱能容量不足以矯正頻率不穩(wěn)，則控制器162 基本同時通過增加CTG 116的功率輸出水平，及通過閥門136利用儲存 在蒸汽源124內(nèi)的能量，來矯正頻率不穩(wěn)314。只利用STG 142來矯正 在蒸汽源124所儲存能量容量以內(nèi)的頻率不穩(wěn)，有助于減小CTG 116的 溫度和應(yīng)力不穩(wěn)狀況。當(dāng)控制器162斷定，頻率不穩(wěn)的幅度和/或儲存在 蒸汽源124內(nèi)的能量使STG 142不可能矯正頻率不穩(wěn)時，控制器162確 定有助于矯正頻率不穩(wěn)的STG 142和CTG 116的相對貢獻，并迅速使閥 門136和閥門IIO及IGV 102傾斜至估計的位置，以在預(yù)定的時間內(nèi)矯 正頻率不穩(wěn)。這里所述的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)的方法和設(shè)備，有助于對聯(lián)合循環(huán) 發(fā)電系統(tǒng)的控制。更具體地說，上述聯(lián)合循環(huán)電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)的設(shè) 計，安裝和控制，通過利用熱能儲存能力在所連接電網(wǎng)上頻率過低不穩(wěn) 期間協(xié)助維持電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化頻率，有助于對聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的控制。 此外，在所連接電網(wǎng)上的頻率過高也可以利用電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)來緩 解。這樣就有助于維持穩(wěn)定的電網(wǎng)頻率，并減少或消除不斷的維護費用 和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的停機。雖然這里描述和/或展示的方法和設(shè)備是針對聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，更 具體說是電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)，但本方法的實踐不限于電網(wǎng)頻率控制子 系統(tǒng)， 一般而言也不限于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，而可以應(yīng)用于任何系統(tǒng)的 設(shè)計，安裝和控制。上面對與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)連接的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)的實施例作 了詳細說明。這些方法，設(shè)備和系統(tǒng)不限于這里所述的具體實施例，也 不限于具體電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)的設(shè)計，安裝和控制，這些設(shè)計，安裝 和控制電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)的方法，可以和這里所述的其它方法，設(shè)備 和系統(tǒng)分開單獨使用，或者用于這里沒有提到的其它元件的設(shè)計，安裝 和控制。也就是說，其它元件也可以利用這里所說的方法來設(shè)計、安裝 和控制。這里用到實時控制器，所謂實時是指在影響輸出的輸入變化后很短 時間產(chǎn)生的輸出。這個時間是常規(guī)重復(fù)任務(wù)每次重復(fù)之間的時間總 量。這類重復(fù)任務(wù)被稱為周期性任務(wù)。此時間周期是實時系統(tǒng)的設(shè)計參 數(shù)，它可響應(yīng)輸出和/或系統(tǒng)實施輸入處理以產(chǎn)生輸出的能力來選擇。這里所用的控制器一詞，包括任何以處理器或微處理器為基礎(chǔ)的系 統(tǒng)，如計算機系統(tǒng)，后者包括微控制器，簡化指令設(shè)置電路(RISC)， 專用集成電路(ASIC)，邏輯電路，和任何能執(zhí)行這里所說各項功能的 其它電路或處理器。上面給出的例子僅僅是舉例而已，完全沒有限制控 制器一詞的定義和/或意義的意思。各種實施例或其組成部分可作為計算機系統(tǒng)的一部分提供。計算機 系統(tǒng)可包括計算機，輸入裝置，顯示部件，和到互聯(lián)網(wǎng)的接口等。還可 以包括連接到通信母線的微處理器。計算機可包括存儲器，包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)，以及儲存裝置，后者可以是硬 盤驅(qū)動器或活動儲存裝置(如軟驅(qū))，光盤驅(qū)動器，等等。儲存裝置還 可以是將計算機程序或其它指令裝入計算機系統(tǒng)的其它類似裝置。計算機系統(tǒng)執(zhí)行一組儲存在一個和幾個存儲元件內(nèi)的指令以處理輸 入數(shù)據(jù)。存儲元件還可以按需要和要求儲存數(shù)據(jù)或其它信息，而且可以 是處理機內(nèi)信息源或?qū)嶋H存儲元件的形式。指令組可包括各種命令，告 訴計算機系統(tǒng)執(zhí)行各種具體操作，如本發(fā)明各實施例的各種處理。指令 組還可以是軟件程序的形式。軟件可以是各種形式，如系統(tǒng)軟件或應(yīng)用 軟件。另外，軟件可以是許多分離程序的集合，較大程序中的程序模塊， 或程序模塊的一部分。軟件還可包括以目標(biāo)定向程序形式的模塊程序。 處理機可響應(yīng)用戶命令，以前處理的結(jié)果，或另一臺處理機的要求，處 理輸入數(shù)據(jù)。這里使用的術(shù)語"軟件"和"硬件"可以互換，且包括計算機將要 執(zhí)行的儲存在存儲器內(nèi)的任何計算機程序，存儲器包括RAM存儲器，ROM 存儲器，EPR0M存儲器，和永久性RAM(NV RAM)存儲器。上述這些存 儲器的類型僅僅是舉例，而不是限制用來儲存計算機程序的存儲器的類 型。上述預(yù)示控制方法的模式的性價比和可靠性都很高。這種方法可以 讓機器的負(fù)荷輪廓很快達到保持點(即可能的最高點)，然后是可控制 的下降和及早達到滿負(fù)荷。因而，這種預(yù)示控制方法的模式有助于讓機 器按性價比和可靠性都很高的方式運行。雖然本發(fā)明是就各種具體實施例加以說明的，但本專業(yè)技術(shù)人員清 楚，可以在下面權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)對本發(fā)明進行修改。零部件清單IOO聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)102進氣導(dǎo)向葉片104壓縮機106燃燒器
08設(shè)備 IO燃料閥 12燃燒渦輪機 14軸16燃燒渦輪機發(fā)電機(CTG )18發(fā)電機輸出連接19互連線20傳感器22燃氣管道24熱量回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)或蒸汽表面26第一管群28管道30蒸汽鼓32過熱爐管群34蒸汽集氣管36蒸汽渦輪機控制閥門38蒸汽渦輪機40軸42蒸汽渦輪機發(fā)電機(STG )44傳感器46發(fā)電機輸出連接48管道5 0凝汽器51管群52集氣管54泵56集氣管58管道60冷卻塔62控制器64電網(wǎng)66輸電線 168用戶 17 0發(fā)電設(shè)備 200響應(yīng)圖 202縱坐標(biāo)2 04X-軸 206曲線 208曲線 210曲線 300方法302使與電網(wǎng)連接的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的蒸汽渦輪機發(fā)電機和燃燒 渦輪機發(fā)電機工作在穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)3 04探測瞬態(tài)來自電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率的電網(wǎng)頻率306根據(jù)響應(yīng)儲存在蒸汽源內(nèi)的蒸汽量和含能量，確定蒸汽渦輪機蒸 汽源當(dāng)前的熱能容量308利用蒸汽源當(dāng)前的熱能容量和閥門預(yù)定變化率，確定可用的頻率 復(fù)原率310只用儲存在蒸汽源和蒸汽渦輪機發(fā)電機內(nèi)的能量，確定蒸汽源是 否包含足夠的能量來完成頻率矯正312打開STG控制閥門使頻率返回電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率314完全打開STG控制閥門，基本同時打開CTG IGV和燃料閥一定 的量，使頻率返回電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率316使STG控制閥門和CTG IGV及燃料閥返回到穩(wěn)態(tài)控制
權(quán)利要求
1.一種用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(100)的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)，該控制子系統(tǒng)包括蒸汽渦輪機(138)，它包含蒸汽流控制閥門(136)；蒸汽源(124)，它通過上述控制閥門與上述蒸汽渦輪機按流體連通連接；此蒸汽源包含熱能存儲器；燃燒渦輪機(112)，它包含進氣導(dǎo)向葉片(102)；與上述蒸汽渦輪機和燃燒渦輪機中至少一個連接的發(fā)電機，該發(fā)電機與電網(wǎng)(164)電氣相聯(lián)，發(fā)電機和電網(wǎng)的頻率同步在電網(wǎng)的工作頻率上；控制器(162)，用來幾乎同時調(diào)節(jié)所述蒸汽流控制閥門和進氣導(dǎo)向葉片，以利于在預(yù)定時間感應(yīng)預(yù)定電網(wǎng)頻率復(fù)原率，其中該預(yù)定電網(wǎng)頻率復(fù)原率是基本均勻的。
2. 如權(quán)利要求1的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)，可響應(yīng)電網(wǎng)頻率過4氐狀態(tài) 打開所述蒸汽控制閥門(136)，并響應(yīng)電網(wǎng)頻率過高狀態(tài)關(guān)閉該蒸汽控 制閥門。
3. 如權(quán)利要求l的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)，其中控制器(162)用來 確定熱能存儲器當(dāng)前的熱能容量。
4. 如權(quán)利要求l的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)，其中控制器(162)用來 確定可用的頻率復(fù)原率，所依據(jù)的是熱能存儲器當(dāng)前的熱能容量和至少 一個蒸汽渦輪機控制閥門(136)的預(yù)定變化率。
5. 如權(quán)利要求l的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)，其中控制器(162)響應(yīng) 電網(wǎng)頻率過低率狀態(tài)打開導(dǎo)向葉片(102)，并響應(yīng)電網(wǎng)頻率過高率狀態(tài) 關(guān)閉該導(dǎo)向葉片。
6. —種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(100)，包括蒸汽渦輪機(138)，它包含蒸汽流控制閥門(136)，此蒸汽渦輪 才幾與至少一個發(fā)電機連接；蒸汽源(124)，它包含一個熱能存儲器，此蒸汽源通過上述蒸汽流 控制閥門與蒸汽渦輪才凡流體連通；燃燒渦輪機(112)，它與至少一個發(fā)電機連接，此燃燒渦輪機包含 一個進氣導(dǎo)向葉片(102);及控制器(162),它與上述蒸汽流控制閥門，蒸汽源，和進氣導(dǎo)向葉片通信連接，該控制器用來確定熱能存儲器當(dāng)前的熱能容量；利用熱能存儲器當(dāng)前的熱能容量和蒸汽渦輪機控制閥門的預(yù)定變化 率，確定可用的頻率復(fù)原率；當(dāng)電網(wǎng)頻率過低狀態(tài)超過可用的熱能存儲器頻率復(fù)原率時，幾乎同 時打開蒸汽流控制閥門和進氣導(dǎo)向葉片；當(dāng)電網(wǎng)頻率過高狀態(tài)超過可用的熱能存儲器頻率復(fù)原率時，幾乎同 時關(guān)閉蒸汽流控制閥門和進氣導(dǎo)向葉片。
7. 按權(quán)利要求6的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(100),其中蒸汽源(124) 包括熱量回收蒸汽發(fā)生器(124)。
8. 按權(quán)利要求6的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(100)，其中蒸汽渦輪機(138 )，燃燒渦輪機(112 )，和發(fā)電機(116 )旋轉(zhuǎn)連接在公共旋轉(zhuǎn)軸 (114)上，使得控制閥門(136)，空氣進氣導(dǎo)向葉片(102)，和控制 器(162)協(xié)同動作，將控制閥門和進氣導(dǎo)向葉片移向基本打開的位置， 以在電網(wǎng)頻率過低狀態(tài)下使公共旋轉(zhuǎn)軸加速，或移向基本關(guān)閉的位置， 以在電網(wǎng)頻率過高狀態(tài)下使公共旋轉(zhuǎn)軸減速。
9. 按權(quán)利要求6的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(100),其中至少一個發(fā)電 機包括第一發(fā)電機，此第一發(fā)電機與蒸汽渦輪機(138)旋轉(zhuǎn)連接，使得 蒸汽渦輪機控制閥門(136)有助于此第一發(fā)電機的加速和減速。
10. 按權(quán)利要求6的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(100)，其中至少一個發(fā)電 機還包括第二發(fā)電機，此第二發(fā)電機與燃燒渦輪機(112)旋轉(zhuǎn)連接，使 得燃燒渦輪機空氣進氣導(dǎo)向葉片(102 )有助于此第二發(fā)電機的加速和減 速。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)。這種用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)頻率控制子系統(tǒng)包括蒸汽渦輪機(138)(它包含蒸汽流控制閥門(136))，蒸汽源(124)(它通過控制閥門與蒸汽渦輪機按流體連通連接，并包含熱能存儲器)，燃燒渦輪機(112)(它包含進氣導(dǎo)向葉片(102))，發(fā)電機(它與蒸汽渦輪機和燃燒渦輪機中的至少一個連接)，此發(fā)電機與電網(wǎng)(164)電氣相連，且發(fā)電機和電網(wǎng)的頻率同步在電網(wǎng)工作頻率上，控制器(162)用來幾乎同時調(diào)節(jié)蒸汽流控制閥門和進氣導(dǎo)向葉片，以有助于在預(yù)定時間內(nèi)得到基本均勻的復(fù)原率。
文檔編號H02P9/04GK101162883SQ20071018077
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者J·E·福德, P·L·安德魯, T·A·梅爾塞爾特 申請人:通用電氣公司