專利名稱：用于運(yùn)行發(fā)電廠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行發(fā)電廠的方法。特別地，在下面參照組合發(fā)電廠。
背景技術(shù)：
通常，發(fā)電廠，例如組合發(fā)電廠(即包括燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的發(fā)電廠)生產(chǎn)供給電網(wǎng)的基礎(chǔ)電能。隨著能源市場的撤銷管制，燃料價格的上漲和可再生能源的擴(kuò)散，組合發(fā)電廠越來越用于適應(yīng)峰值電力需求。為了適應(yīng)峰值電力需求，組合發(fā)電廠需要非常迅速地適配它們的運(yùn)行(尤其是供給所述電網(wǎng)的電力)；也就是說，它們必須能夠非常靈活地運(yùn)行。例如，當(dāng)所述電網(wǎng)需要的能量低時，它們必須能夠減小所述供給到電網(wǎng)的電力直到零，并且當(dāng)所述電網(wǎng)再次需要電力時，它們必須能夠非?？斓靥峁╇娏?在一些情況下，它們必須能夠在數(shù)秒后提供數(shù)十兆瓦)。EP 2 056 421公開了一種將組合發(fā)電廠(具有燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī))連接到電網(wǎng)的方法，這個方法包括下述步驟-在第一步驟中，所述燃?xì)廨啓C(jī)全速運(yùn)行但不向所述電網(wǎng)提供任何電力(另外，所述斷路器斷開)。在這個步驟期間中，所述蒸汽輪機(jī)加載；-在第二步驟中，所述斷路器閉合。在這個步驟期間中，所述蒸汽輪機(jī)繼續(xù)加載；-在第三步驟中，所述發(fā)電廠與所述電網(wǎng)通電。也在這個步驟期間中，所述蒸汽輪機(jī)加載；-在第四步驟中，所述發(fā)電廠向所述電網(wǎng)供電。在這個步驟期間，所述蒸汽輪機(jī)繼續(xù)加載。因而，很明顯地，在第一至第四步驟期間，所述蒸汽輪機(jī)不向所述電網(wǎng)供給任何電力，即所述蒸汽輪機(jī)處于瞬態(tài)、加載運(yùn)行。因?yàn)檫@個原因，上面的這個方法可能具有一些缺陷。事實(shí)上，當(dāng)所述蒸汽輪機(jī)處于瞬態(tài)運(yùn)行時，它不能夠向所述電網(wǎng)提供任何電力；所述發(fā)電廠因而不能夠滿足來自所述電網(wǎng)的突然電力需求。例如，在一些情況下，來自所述電網(wǎng)的突然電力需求可能高達(dá)50MW/S或更高。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個方面是提供一種方法，組合發(fā)電廠利用這種方法能夠適應(yīng)來自所述電網(wǎng)的大的突然電力需求。根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)所附的權(quán)利要求書所提供的方法得到本發(fā)明的這個和其他方面。


通過附圖中的非限制性實(shí)例所顯示的，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選但并非排他的實(shí)施例，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，在附圖中圖1和2是能夠用于實(shí)施所述方法的組合發(fā)電廠的示意圖；圖3和4顯示所述方法的兩個實(shí)施例；圖5和6顯示啟動所述發(fā)電廠以使其進(jìn)入它連接所述電網(wǎng)但不向其提供任何電力的狀態(tài)的實(shí)施例；以及圖7和8顯示所述發(fā)電廠卸載以使其進(jìn)入它連接所述電網(wǎng)(斷路器斷開或者不斷開)但不向其提供任何電力的狀態(tài)的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式所述方法能夠在圖1中所示意性地描述的發(fā)電廠中實(shí)施。發(fā)電廠I包括燃?xì)廨啓C(jī)2，燃?xì)廨啓C(jī)2具有壓縮機(jī)3、燃燒室4和渦輪機(jī)5。燃燒室4被供給燃料6和氧化劑7 (常常是在壓縮機(jī)3中壓縮的空氣)；燃料6和氧化劑7燃燒以產(chǎn)生熱氣體，所述熱氣體在渦輪機(jī)5中膨脹以聚集機(jī)械能。渦輪機(jī)5排出廢氣8，廢氣8然后供給到蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10 ;蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10具有蒸發(fā)器11 (也稱作熱量回收蒸汽產(chǎn)生器HRSG)，它接收來自燃?xì)廨啓C(jī)2的廢氣8并且產(chǎn)生在蒸汽輪機(jī)12中膨脹的蒸汽。一般還設(shè)置冷凝器13和泵14。燃?xì)廨啓C(jī)2和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10致動發(fā)電機(jī)20，發(fā)電機(jī)20經(jīng)由導(dǎo)線22連接到電網(wǎng)21。圖2顯示不同發(fā)電廠的實(shí)例；在這個視圖中，相同的數(shù)字表示與已經(jīng)描述的那些部件相同或類似的部件。在圖2的發(fā)電廠中，燃?xì)廨啓C(jī)2和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10中的每一個都致動一個發(fā)電機(jī)20a、20b ;發(fā)電機(jī)20a和20b又經(jīng)由導(dǎo)線22連接電網(wǎng)21，并且經(jīng)由導(dǎo)線23相互連接。其他不同的方案無論如何也是可能的。參照圖1和3描述所述用于運(yùn)行發(fā)電廠的方法。根據(jù)所述方法,在發(fā)電廠I平穩(wěn)運(yùn)行中，燃?xì)廨啓C(jī)2產(chǎn)生大于零的第一輸送電力30，蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10產(chǎn)生大于零的第二輸出電力31，并且產(chǎn)生的總電力32 (產(chǎn)生的總電力32是第一和第二輸出電力30、31的和)基本上等于發(fā)電廠I的廠內(nèi)負(fù)荷33。廠內(nèi)負(fù)荷33對應(yīng)發(fā)電廠I必須提供或生產(chǎn)以供給輔助設(shè)備和用于它的內(nèi)部使用的電力。因而，當(dāng)在廠內(nèi)負(fù)荷33運(yùn)行時，所述發(fā)電廠生產(chǎn)的電力用于它的內(nèi)部使用但基本上不能夠向電網(wǎng)21供給任何電力。在這方面，附圖標(biāo)記32表示供給到電網(wǎng)的能量是零。優(yōu)選地，在這個平穩(wěn)狀態(tài)運(yùn)行期間，發(fā)電機(jī)20連接到電網(wǎng)21(即斷路器閉合)；因此，發(fā)電機(jī)20與電網(wǎng)21通電但不向其供給任何電力。替代地，發(fā)電機(jī)20還能夠不連接電網(wǎng)21 (即所述斷路器斷開)。在圖3所示的實(shí)例中，輸出電力31是輸出電力30的幾乎兩倍大；無論如何都非常清楚的是，這只是無數(shù)可能性中的一種可能性，并且一般地，輸出電力30和31能夠相等或不同。在不同的實(shí)例(圖4)中，燃?xì)廨啓C(jī)2能夠產(chǎn)生負(fù)電力，或者換句話說，能夠需要電力來運(yùn)行(主要運(yùn)行所述壓縮機(jī))；在這種情況下，所述燃?xì)廨啓C(jī)所需要的電力由蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10提供。在這個方面，圖4顯不蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10產(chǎn)生大于廠內(nèi)負(fù)荷33的輸出電力31,并且燃?xì)廨啓C(jī)2需要電力(因?yàn)檩敵鲭娏?0是負(fù)的)。因?yàn)檎敵鲭娏?1補(bǔ)償負(fù)輸出電力30，產(chǎn)生的總電力32 (它被供給到電網(wǎng)21)是零。當(dāng)在這些狀態(tài)下運(yùn)行時，發(fā)電廠I準(zhǔn)備在非常短的時間中向電網(wǎng)21提供大的電力，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)2和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10已經(jīng)處于工作狀態(tài)了(無論是否連接到電網(wǎng)21)。另外，這些狀態(tài)能夠長時間維持，使得發(fā)電廠I能夠持續(xù)連接所述電網(wǎng)，但不向所述電網(wǎng)提供任何電力，以只在需要時向所述電網(wǎng)提供電力。發(fā)電廠I因而能夠例如與可再生發(fā)電廠一起適應(yīng)峰值電力需求地運(yùn)行。從關(guān)閉狀態(tài)(因而所述發(fā)電廠必須啟動)或者從所述發(fā)電廠在此期間供給電能到電網(wǎng)21的正常運(yùn)行(因而所述發(fā)電廠必須卸載)能夠達(dá)到上面描述的平穩(wěn)運(yùn)行。啟動參照圖5描述所述啟動，圖5顯示燃?xì)廨啓C(jī)2的輸出電力30、蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10的輸出電力31和產(chǎn)生的總電力32 (等于輸出電力30和31的和)。為了啟動發(fā)電廠1，燃?xì)廨啓C(jī)2在步驟45中被啟動并且加載達(dá)到廠內(nèi)負(fù)荷33，然后維持在廠內(nèi)負(fù)荷33 (步驟46)。另外，在步驟46期間，蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10啟動(即它加速直到所述同步速度)，然后在步驟47中加載；在這些狀態(tài)下，蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10產(chǎn)生大于零的第二輸出電力31。當(dāng)蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10加載時(即在步驟47期間)，燃?xì)廨啓C(jī)2的輸出電力30下降。產(chǎn)生的總電力32 (是第一和第二輸出電力30、31的和)基本上等于發(fā)電機(jī)I的廠內(nèi)負(fù)荷33。圖6顯示附加實(shí)例，其中，在步驟47期間，燃?xì)廨啓C(jī)輸出電力30減小到低于零，即燃?xì)廨啓C(jī)2需要電力來運(yùn)行；如已經(jīng)解釋的，在這種情況下，燃?xì)廨啓C(jī)2所需要的電力能夠由蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10提供,蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10能夠產(chǎn)生大于廠內(nèi)負(fù)荷33的輸出電力31,使得電力31補(bǔ)償電力30并且產(chǎn)生的總電力32基本上等于零。發(fā)電廠I然后維持在平穩(wěn)運(yùn)行，其中產(chǎn)生的總電力32基本上等于廠內(nèi)負(fù)荷33 ( SP沒有電力供給到電網(wǎng)21)。有利地，發(fā)電機(jī)20連接到電網(wǎng)21 ;在這種狀態(tài)下，因?yàn)榘l(fā)電廠I只生產(chǎn)等于廠內(nèi)負(fù)荷33的電力，發(fā)電廠I不向電網(wǎng)21提供任何電力。在蒸發(fā)器11中產(chǎn)生以后在蒸汽輪機(jī)12中膨脹的蒸汽；另外，蒸汽輪機(jī)12具有靜子12a和轉(zhuǎn)子12b。優(yōu)選地，燃?xì)廨啓C(jī)2的輸出電力30在步驟47期間下降時，燃?xì)廨啓C(jī)2被調(diào)節(jié)到與轉(zhuǎn)子12b相兼容的蒸汽最小溫度。換句話說，既然所述蒸汽與轉(zhuǎn)子12b交換熱量，所述蒸汽溫度不能太不同于同一轉(zhuǎn)子12b的溫度，這是因?yàn)檫@能夠產(chǎn)生高應(yīng)力。因?yàn)檫@個原因，所述蒸汽的溫度優(yōu)選應(yīng)接近轉(zhuǎn)子12b的溫度。卸載參照圖7描述輸出電力的減小引起發(fā)電廠I從它向電網(wǎng)21供電的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到它連接電網(wǎng)21但不向電網(wǎng)21供給任何電力的狀態(tài)。圖7顯不燃?xì)廨啓C(jī)2的第一輸出電力30,蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10的第二輸出電力31,產(chǎn)生的總電力32(對應(yīng)供給到電網(wǎng)21的電力)和廠內(nèi)負(fù)荷33。從發(fā)電廠I向電網(wǎng)21供電的平穩(wěn)運(yùn)行54開始，所述方法包括降低燃?xì)廨啓C(jī)2的第一輸出電力30的步驟55。在所述方法的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一輸出電力降低直到獲得與轉(zhuǎn)子12b相兼容的最小蒸汽溫度。在這個階段期間，因?yàn)橛伤鋈細(xì)廨啓C(jī)廢氣向蒸發(fā)器11提供更少的熱量，引起在蒸發(fā)器11中產(chǎn)生更少的蒸汽，蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10的第二輸出電力31也減小。然后，在步驟56中，蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10的第二輸出電力31降低到穩(wěn)定運(yùn)行(而燃?xì)廨啓C(jī)2的第一輸出電力30維持基本恒定)，并且在隨后的步驟57中，燃?xì)廨啓C(jī)2的第一輸出電力30繼續(xù)降低，使得產(chǎn)生的總電力32基本上等于 發(fā)電機(jī)I的廠內(nèi)負(fù)荷33，產(chǎn)生的總電力32即由燃?xì)廨啓C(jī)2和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10生產(chǎn)的第一和第二輸出電力30、31的和。圖7顯不燃?xì)廨啓C(jī)2和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10產(chǎn)生正的第一電力輸出30和第二電力輸出31的實(shí)例。圖8顯示燃?xì)廨啓C(jī)2的輸出電力30減小直到小于零的實(shí)例。在這種情況下，燃?xì)廨啓C(jī)2需要電力以運(yùn)行，這個電力由蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10供給。因而，所述發(fā)電廠維持在平穩(wěn)運(yùn)行(步驟58)，其中，產(chǎn)生的總電力32基本上等于發(fā)電廠I的廠內(nèi)負(fù)荷33。圖1的發(fā)電廠I具有通過一個單軸連接的渦輪機(jī)5，蒸汽輪機(jī)12和發(fā)電機(jī)20。顯然，所述同一方法也能夠用具有多于一個軸的發(fā)電廠I實(shí)施，例如圖2的發(fā)電廠。在這種情況下，燃?xì)廨啓C(jī)2 (或者如果設(shè)置多于一個燃?xì)廨啓C(jī)時每個燃?xì)廨啓C(jī))和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10 (或者如果設(shè)置多個蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10時每個蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10)連接到發(fā)電機(jī)20a、20b，發(fā)電機(jī)20a、20b連接電網(wǎng)21。從蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10傳送到燃?xì)廨啓C(jī)2(當(dāng)它需要時)的電力能夠經(jīng)由電網(wǎng)21進(jìn)行。也就是說，蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10能夠向電網(wǎng)21提供電力，燃?xì)廨啓C(jī)2能夠從電網(wǎng)21吸收電力(它的發(fā)電機(jī)20b作為電動機(jī)工作)，使得產(chǎn)生的總電力(即供給到電網(wǎng)21的電力，并且是由蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)10供給的電力與燃?xì)廨啓C(jī)2吸收的電力的差)等于零。另外或替代地，所述電力能夠經(jīng)由導(dǎo)線23在發(fā)電機(jī)20a、20b之間直接傳送。另外，還能夠使發(fā)電機(jī)I與電網(wǎng)21斷開連接。自然，所描述的特征可以彼此單獨(dú)地設(shè)置。在實(shí)踐中，根據(jù)需求和現(xiàn)有技術(shù)能夠任意選擇材料和尺寸。附圖標(biāo)記列表I發(fā)電廠2燃?xì)廨啓C(jī)3壓縮機(jī)4燃燒室5渦輪機(jī)6燃料7氧化劑8廢氣10蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)
11蒸發(fā)器12渦輪機(jī)12a靜子12b轉(zhuǎn)子13冷凝器14泵20、20a、20b 發(fā)電機(jī)
21電網(wǎng)22導(dǎo)線23導(dǎo)線30 (30a)來自2的第一輸出電力31 (31a)來自12的第二輸出電力32產(chǎn)生的總電力(30+31)33廠內(nèi)負(fù)荷45、46、47步驟54、55、56、57 步驟t時間
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)行發(fā)電廠(I)的方法，所述發(fā)電廠(I)包括燃?xì)廨啓C(jī)(2)和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)致動至少一個發(fā)電機(jī)(20)，其中，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)產(chǎn)生廢氣(8)，所述廢氣(8)被供給到所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)的蒸發(fā)器 (10)中，其特征在于，在平穩(wěn)運(yùn)行中，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)產(chǎn)生大于或小于零的第一輸出電力(30)，所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)產(chǎn)生大于零的第二輸出電力(31)，所述產(chǎn)生的總電力(32)是所述第一和第二輸出電力(30、31)的和，基本上等于所述發(fā)電廠(I)的廠內(nèi)負(fù)荷(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)產(chǎn)生大于所述廠內(nèi)負(fù)荷(33)的第二輸出電力(31)，并且所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)產(chǎn)生的電力超過所述廠內(nèi)負(fù)荷(33)的電力用于驅(qū)動所述燃?xì)廨啓C(jī) ⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(20)連接到電網(wǎng)(21)。
4.一種用于啟動發(fā)電廠(I)的方法，所述發(fā)電廠(I)包括致動至少一個發(fā)電機(jī)(20)的燃?xì)廨啓C(jī)(2)和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)，其中，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)產(chǎn)生廢氣(8)，所述廢氣(8) 被供給到所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)的蒸發(fā)器(11)中，其特征在于，-啟動且加載所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)，使其產(chǎn)生大于零并且基本上等于廠內(nèi)負(fù)荷的第一輸出電力(30)，然后，-啟動且加載所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)，使其產(chǎn)生大于零的第二輸出電力(31)，-當(dāng)所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)加載時，降低所述第一輸出電力(30)，而作為所述第一和第二輸出電力(30、31)的和的所述產(chǎn)生的總電力(32)基本上等于所述發(fā)電廠(I)的廠內(nèi)負(fù)荷(33)，然后-維持所述發(fā)電廠(I)處于平穩(wěn)運(yùn)行，其中，所述產(chǎn)生的總電力(32)基本上等于所述發(fā)電廠⑴的廠內(nèi)負(fù)荷(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(20)連接到電網(wǎng)(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，-在所述蒸發(fā)器(11)中產(chǎn)生蒸汽，然后所述蒸汽在所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)的一個或多個渦輪機(jī)(12)中膨脹，-所述渦輪機(jī)(12)具有靜子(12a)和轉(zhuǎn)子(12b)，-當(dāng)減少所述第一輸出電力(30)時，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)被調(diào)節(jié)以得到與所述轉(zhuǎn)子 (12b)相兼容的蒸汽最小溫度。
7.一種用于減小所述發(fā)電廠(I)的電力的方法，所述發(fā)電廠(I)包括燃?xì)廨啓C(jī)(2) 和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)致動至少一個發(fā)電機(jī) (20)，其中，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)產(chǎn)生廢氣(8)，所述廢氣(8)被供給到所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)的蒸發(fā)器(11)中，其中，在所述蒸發(fā)器(11)產(chǎn)生蒸汽，然后所述蒸汽在所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)的渦輪機(jī)(12)中膨脹，并且其中，所述渦輪機(jī)(12)具有靜子(12a)和轉(zhuǎn)子 (12b)，所述方法包括-降低所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)的第一輸出電力(30)，然后-降低所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)的第二輸出電力(31)，然后 -繼續(xù)降低所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)的第一輸出電力(30)，使得作為所述第一和第二輸出電力(30、31)的和的產(chǎn)生的總電力(32)基本上等于所述發(fā)電廠(I)的廠內(nèi)負(fù)荷(33)，然后 -維持所述發(fā)電廠(I)處于平穩(wěn)運(yùn)行，其中，所述產(chǎn)生的總電力(32)基本上等于所述發(fā)電廠⑴的廠內(nèi)負(fù)荷(33)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述首先降低所述第一輸出電力(30)期間，所述第一輸出電力(30)降低直到得到與所述轉(zhuǎn)子(12b)相兼容的最低蒸汽溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電廠(I)與所述電網(wǎng)(21)斷開連接。
全文摘要
一種用于運(yùn)行發(fā)電廠(1)的方法，所述發(fā)電廠(1)包括燃?xì)廨啓C(jī)(2)和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)和蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)致動至少一個發(fā)電機(jī)(20)，其中，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)產(chǎn)生廢氣(8)，所述廢氣(8)被供給到所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)的蒸發(fā)器(11)中。在平穩(wěn)運(yùn)行中，所述燃?xì)廨啓C(jī)(2)產(chǎn)生大于零的第一輸出電力(30)，所述蒸汽能產(chǎn)生系統(tǒng)(10)產(chǎn)生大于零的第二輸出電力(31)，并且作為所述第一和第二輸出電力(30、31)的和的產(chǎn)生的總電力(32)基本上等于所述發(fā)電廠(1)的廠內(nèi)負(fù)荷(33)。
文檔編號F01K13/00GK102996190SQ20121032785
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者H·奧利亞, J·施勒西爾 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司