[发明专利]用于电厂块加载的方法及系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及电厂(power plant)块加载(block loading)，且 更具体地涉及一种用于协调联合循环电厂(combined-cycle power plant)的块加载的方法及系统。

背景技术

块加载是一种在电气网格(在下文中称为“电网”)的部分或全部停 电之后加载电厂的方法。这里，正常的加载电厂过程是不可能的。当电 网被切断或分解成孤立部分，活动的(active)发电机组必须提供频率 /速度控制。可以采用一种重新连接小量或小“块”负载的策略来确保 不超过电厂的操作极限。突然将大块负载重新连接至电网可能下拉系统 频率或者导致活动的发电机组超过操作极限并跳闸离线(trip off-line)。

电力系统通常由电网、电力负载、输电线和诸如但不限于燃气轮机 和蒸汽轮机的发电设备组成。在电力系统中，电力负载的量应当按照相 等的发电量进行平衡。负载的任何变化应当与发电的相同变化匹配。作 为一种保护性措施，所有电力负载和发电设备在停电后与输电系统隔离 开。重建到系统的电力要求谨慎协调添加系统负载和发电，以使得不超 过发电设备的操作极限。

在电力系统停电后恢复电力的一般过程可以包括：1)通过断开每个 电站(power station)的发电机或线路断路器，隔离所有发电设备。2) 通过断开各种输电线断路器和/或地区配电系统断路器，隔离输电系统 与所有电力负载。3)重启发电机组并使机组准备接受负载。这个电站 必须具有“黑启动”能力，这是无需连接到电网上就可启动的能力。4) 闭合黑启动电站的发电机断路器。这被称为“不带电母排(dead bus)” 闭合。5)将输电系统激励至额定系统电压。6)通过闭合地区配电子站 断路器将负载块连接到电网。7)黑启动电站将对负载需求作出响应并 提高电力输出以匹配负载块。发电机组必须能够在数秒内将负载提高至 等于负载块的量而不超过任何操作极限。8)一旦发电条件稳定，可以 重复这个过程并使地区配电系统的附加段并网。部分负载块(load block)可以用来启动不具备黑启动能力的其它电厂。

在由至少一个燃气轮机和至少一个蒸汽轮机组成的联合循环电厂 中，至少一个燃气轮机通常用于通过依照下降调速器改变燃料流量来控 制总电厂输出。蒸汽轮机输出一般跟随燃气轮机输出，因为附加蒸汽是 根据该至少一个燃气轮机排气产生的。蒸汽轮机不对负载需求提供主响 应。在将块负载应用到典型的联合循环电厂中，燃气轮机调速器会随着 负载块被连接到电网而提高燃料流量。接着，随着蒸汽产量和蒸汽轮机 输出增加，燃气轮机卸载以将总电厂输出保持在恒定水平从而匹配电气 系统负载。

对于目前已知的分块加载(blocking loading)方法存在几个缺点。 在块加载期间出现的由于燃气轮机的突然加载和随后卸载所致的热瞬 变(thermal transient)是不希望的。块加载还可能因诸如但不限于 燃烧稳定性、冷却系统要求等等的其它操作限制而受到约束。取决于块 负载的大小，可能超过电厂操作极限。这可能导致保护性动作，诸如但 不限于中止恢复电网的尝试。

出于前述的原因，需要一种协调联合循环电厂的块加载以使得不违 反操作极限的方法及系统。该方法及系统应当操作电厂，使得充分保持 在操作极限内，并且提高了电网恢复的成功率。

发明内容

依照本发明的实施例，一种块加载至少一个电厂的方法，该方法包 括：在所述至少一个电厂上提供块加载系统180，其中所述至少一个电 厂包括至少一个燃气轮机105、至少一个蒸汽轮机145以及至少一个余 热锅炉125；确定是否满足所述块加载系统180的至少一个块加载容许 (permissive)330；向电网输出电力以加载第一块，其中所述电力由 所述至少一个电厂产生335；确定是否满足所述块加载系统180的至少 一个稳定容许340；且在需要时，将燃气轮机负载控制环路从第一燃气 轮机加载环路调节到第二燃气轮机加载环路；并将蒸汽轮机负载控制环 路从第一蒸汽轮机加载环路调节到第二蒸汽轮机加载环路；其中当所述 至少一个蒸汽轮机在工作时，所述第二燃气轮机加载环路和所述第二蒸 汽轮机加载环路允许所述至少一个蒸汽轮机提供所述至少一个电厂的 主速度控制345；且其中所述块加载系统180允许所述至少一个蒸汽轮 机145主要控制频率同时向该电网输出电力。