[发明专利]用于发电厂负荷控制的发电系统及其控制方法

说明书

一种控制系统使用前馈神经网络模型，以比仅使用多元线性回归模型或制造商提供的校正函数的控制方案更高效和更准确的方式来执行对在滑压模式下的蒸汽涡轮机发电系统的控制。在滑压控制模式下的蒸汽涡轮机发电系统的涡轮机入口蒸汽压力与蒸汽涡轮机发电系统的电能负荷(输出)具有直接的一对一关系。这种新的控制系统提供了对涡轮机入口蒸汽压力的较准确的表示，以使得由发电厂生成的功率被更接近地控制到目标(需求)。更具体地说，对涡轮机入口蒸汽压力的前馈神经网络模型预测以非常小的误差与实际的涡轮机入口蒸汽压力较接近地拟合，并且从而提供了对电能负荷的较佳控制。

技术领域

概括地说，本公开内容涉及对发电装置的控制，更具体地说，本公开内容涉及实现对用于在滑压控制模式下操作的蒸汽涡轮发电过程和系统的涡轮蒸汽入口压力与电能负荷之间的关系的基于模型的表征。

背景技术

多种工业的以及非工业的应用使用燃料燃烧锅炉，其中燃料燃烧锅炉通常操作为通过燃烧各种类型的燃料(例如，煤、燃气、石油、废料等等)中的一种，将化学能转换成热能。燃料燃烧锅炉的示例性使用可以在热发电机中，其中燃料燃烧炉膛通过穿过锅炉内的多个管道(pipe)和管路(tube)的水来生成蒸汽，并且所生成的蒸汽然后可以用于操作一个或多个蒸汽涡轮机以便发电。热发电机的电能负荷(或功率输出)可以是锅炉中所生成的热量的函数，其中热量可以例如直接由每小时消耗(例如，燃烧)的燃料的数量确定。

在许多情况下，发电系统包括具有炉膛的锅炉，其中炉膛燃烧或者以其它方式使用燃料来生成热量，该热量转而被传递至流经锅炉的各个区段内的管道或管路的水。典型的蒸汽生成系统包括具有过热器区段(具有一个或多个子区段)的锅炉，其中产生蒸汽并且然后蒸汽被提供给第一、通常高压的蒸汽涡轮机并在该蒸汽涡轮机内使用。虽然基于热的发电机的效率在很大程度上依赖于用于燃烧燃料并将热量传递至在锅炉的过热器区段或任何额外的一个或多个区段内流动的蒸汽的特定炉膛/锅炉组合的传热效率，但该效率还依赖于用于控制锅炉的过热器区段或任何额外的一个或多个区段中的蒸汽的温度的控制技术。为了增加系统的效率，离开第一蒸汽涡轮机的蒸汽可以在锅炉的再热器区段(其可以包括一个或多个子区段)中进行再热，并且经再热的蒸汽然后可以提供给第二、通常较低压的蒸汽涡轮机。然而，必须以协调的方式来控制功率系统的炉膛/锅炉区段以及功率系统的涡轮机区段二者，以产生期望的功率量。

此外，发电厂的蒸汽涡轮机通常在不同的时间以不同的操作水平运行，以便基于向发电厂提供的可变的能量或负荷需求来产生不同数量的电力或功率。例如，在许多情况下，发电厂可以关联到电力传输和分配网络(有时被称为电网)中，并且向电网提供指定数量的功率。在该情况下，电网管理器或控制(调度)机构通常对电网进行管理，以使得电网上的电压电平保持在恒定或近似恒定的电平(其可以在额定电平内)，并基于电力用户向电网施加的电力(功率)的当前需求而提供一致的功率供应。当然，电网管理器通常在一天中的某些时间期间计划比一天中的其它时间期间更重度的使用(以及因此更大的功率要求)，并且在一周和一年中的某些天期间计划比一周和一年中的其它天期间更重度的时间(以及因此更大的功率要求)，并且可以运行一个或多个优化例程，以确定由连接到电网的各个发电厂在任何特定的时间为了满足对电网的当前或期望的整体功率需求而需要生成的功率的最佳量和类型。

作为该过程的一部分，电网管理器通常将功率或负荷需求要求(还被称为负荷需求设定点或电能负荷设定点)发送给向电网供电的发电厂中的每个发电厂，其中电能负荷设定点指定在任何特定的时间可以要求每个特定的发电厂提供到电网上的功率量。当然，为了实现对电网的恰当控制，电网管理器可以针对在任何时间连接到电网的不同发电厂发送新的电能负荷设定点，以考虑供应给电网的或者从电网中消耗的功率的预期/或意外的改变。例如，电网管理器可以响应于需求(与晚上和周末相比，需求在正常营业时间期间和在工作日通常会更高)的预期或意外的变化而针对特定发电厂改变电能负荷设定点。类似地，电网管理器可以响应于电网上的功率供应的意外或预期减少(例如，因特定发电厂处的一个或多个功率单元意外地发生故障或者脱机以进行常规或安排的维修而引起的)而针对特定发电厂改变电能负荷设定点。