[发明专利]联合循环发电厂的快速启动控制方法以及系统

说明书

本发明涉及联合循环发电厂的启动控制方法以及系统。包括：联合循环发电厂，包括气体涡轮机、回收来自气体涡轮机的高温的排气而产生蒸汽的余热锅炉、利用余热锅炉中传递的蒸汽使转子旋转的蒸汽涡轮机、利用在气体涡轮机以及蒸汽涡轮机中生成的转子的旋转力来生成电力的发电机；对联合循环发电厂的结构部件的动作状态进行测定的传感器；以及基于从传感器获得的联合循环发电厂的结构部件的动作状态来控制联合循环发电厂的启动的控制器，控制器基于从传感器获得的结构部件的动作状态来验证限制条件，并基于验证结果设定运行参数的运行值。根据本发明，能够缩短联合循环发电厂的启动时间而更有效地运转联合循环发电厂，还能够减少有害物质的释放。

技术领域

本发明涉及联合循环发电厂的启动控制方法以及系统，更详细而言，涉及能够使基于模型预测控制的计算最小化并且能够取得更快的启动时间的联合循环发电厂的启动控制方法以及系统。

背景技术

联合循环发电厂(Combined Cycle Power Plant；CCPP)将基于燃料的燃烧的热能在气体涡轮机(Gas Turbine；GT)中转换为旋转力，由该旋转力驱动发电机而生产电力，并且将在气体涡轮机排出的高温排气(exhaust gas)回收而在余热锅炉(Heat RecoverySteam Generator；HRSG)中产生蒸汽，通过利用该蒸汽而从蒸汽涡轮机(Steam Turbine；ST)得到的旋转力来驱动发电机而生产电力。

在联合循环发电厂启动时，一般会发生急剧的过渡现象，这可能对联合循环发电厂结构部件的寿命及氮氧化物、一氧化碳、碳化氢等有害物质的排出造成相当大的影响。

作为一个例子，在联合循环发电厂初始启动时，联合循环发电厂结构部件的温度可能维持得低。但是若流向蒸汽涡轮机的蒸汽的温度高于蒸汽涡轮机的转子(rotor)的温度，则可能对转子带来冲击。

因此，一般的传统的启动方法以低负荷运行气体涡轮机即以使由气体涡轮机生产的电力小的方式运行气体涡轮机。这样一来，能够在更低的温度下生成蒸汽，并由此防止可能对转子造成的冲击。

然而，若以低负荷运行气体涡轮机，则到稳定为止(即，到急剧的过渡现象消失而变成正常状态为止)需要相当长的时间，由此排出的有害物质的量变多，到余热锅炉中生成蒸汽为止需要等待更多时间。即，联合循环发电厂的效率降低。

作为应对这种传统的启动方法的对策，近几年提出了模型预测控制(ModelPredictive Control；MPC)。模型预测控制对联合循环发电厂的各结构部件进行建模，基于该模型计算能够不对转子等结构部件带来冲击并且最有效地启动联合循环发电厂的负荷量，根据该负荷量来运行气体涡轮机，由此解决现有的传统启动方法所存在的问题。

然而，由于模型预测控制需要构成模型，并基于模型在每个取样周期执行用于各模型的最佳化的计算，所以需要大量的计算能力(computing power)。结果，无法由一般的现有DCS(Distributed Control System，集散控制系统)所具有的计算能力来实现该计算，存在需要另行具有用于模型预测控制的计算机系统的问题。另外，存在如下问题：模型预测控制方法所具有的准确度是有限的，在特定情况下有可能在可靠度上存在问题，并且在找不到针对最佳化问题的解决方案的情况下直接使用现有技术中使用的运行参数而不进行控制。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够使所需的计算能力的量最小化并且使联合循环发电厂有效且在更快的时间内到达正常状态地启动的启动控制方法以及系统。