用于起動和操作聯合循環發電設備的方法技術

一種用于起動聯合循環發電設備(1)的蒸汽渦輪(12)的方法，聯合循環發電設備(1)包括燃氣渦輪(2)和包括蒸汽渦輪(12)的蒸汽發電系統(10)，聯合循環發電設備(1)觸動可連接于電力網(21)的至少一個發電機(20)，其中，燃氣渦輪(2)包括壓縮機(3)，使得在蒸汽渦輪(12)的起動期間，燃氣渦輪(2)和蒸汽渦輪(12)兩者都操作，蒸汽渦輪(12)以如下方式隨燃氣渦輪(2)的負載變化來調整其負載，使得由燃氣渦輪(2)提供的負載和由蒸汽渦輪(12)提供的負載的和等于設備(1)的輔助功率需求，輸出至電網(21)的負載等于零。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于起動在廠用負載下操作而沒有任何功率輸出至電網的聯合循環發電設備的方法。
技術介紹
在目前，來自可再生能源的生產在穩定增長，將日益需要〃常規〃發電設備承擔附加任務，以便向它們所連接的電網立即提供補充的電力生產，特別是在沒有大規模儲能系統的情況下，該大規模儲能系統仍離商業化較遠。在白天期間的大波動需要發電機快速反應來保持需求與生產之間的平衡。在這些情況下，發電設備必須以靈活的方式將電力供應至電網:例如，當電網所需的能量為低的時，它們必須能夠使供應至電網的功率降至零，而當電網又需要功率時，它們必須能夠非?？焖俚靥峁┕β?在一些情況下，它們必須能夠在數秒內提供幾十兆瓦)。在近十年里，常規功率源的關鍵集中區域已經從基本負載變換至過渡負載操作，并且因此需要快速負載勻變、較短低負載和起動時間，以及電網穩定。此外，對于輔助服務(諸如提供控制儲備和頻率支持以及第三控制儲備和負載遵循操作)的需要顯著地增加。結果，已經出現了新的操作要求，諸如，兩班操作、負載遵循操作、島操作、黑啟動能力、頻率支持和非常高的起動和操作可靠性，以便穩定電力網動態，并且因此確保安全和經濟的電力供應。由于負載循環的要求變化并且可再生能源的擴張增加，故〃常規〃發電設備將必須適應存在超過或低于功率容量的時期。取決于國家和所關注的電力網，需要各種動態能力。聯合循環設備(即，包括燃氣渦輪和蒸汽渦輪的發電設備)允許較寬負載范圍內的較快負載變化，這使這些設備更靈活。此外，當考慮快速起動和效率時，聯合循環發電設備與其它發電方法相比更好。甚至，聯合循環設備由于創新和特別開發的系統而比其它常規發電設備提供了顯著更高的負載變化速率。如果在未來，當前計劃的可再生能力變得可操作，則之前的基本負載的發電設備(諸如，聯合循環發電設備)將不僅僅必須降到部分負載運行，而是將必須在許多情況下完全停機來避免顯著的產能過剩。這些聯合循環發電設備接著將需要盡可能快地從停機狀態起動，以滿足短期失去可再生功率的情況下的需求。在沒有足夠的儲存系統的情況下的唯一解決方案在于在所謂的兩班操作(即，日常的起動和停機(并且有時每天若干次))中增加常規設備的使用，以便補償負載的波動。在這些操作狀態下，重要的是起動能夠非常快且可靠地發生，這在聯合循環設備的情況下是可能的，因為它們的燃料和燃燒系統相對簡單。如提到的，起動可靠性變為日益重要的問題，并且聯合循環設備在該方面展現優于其它常規技術的顯著優點，因為它們具有最低的復雜程度的事實。例如，根據EP 2423462A2、EP 0605156 A2，CN 202230373 U，用于聯合循環發電設備的若干起動方法是在現有技術水平下已知的。例如，根據US 2005/0268594 AUUS 2009/0126338 Al 或WO 2012/Al，加強的起動是已知的。用以將包括燃氣渦輪和蒸汽渦輪的聯合循環設備連接于電網的方法也是在現有技術水平下已知的，例如，根據EP2056421。在具有兩個發電單元(燃氣渦輪和蒸汽渦輪)的聯合循環發電設備中，在起動期間，燃氣渦輪作為第一單元通過將軸速度增大至標稱速度來運行。在與電力網絡同步之后，燃氣渦輪開始將功率供應至電網。蒸汽渦輪為第二單元，其可在蒸汽狀態(諸如，由蒸汽發生器系統提供的蒸汽壓力和蒸汽溫度)達到適用于蒸汽渦輪構件(諸如，軸、外殼和蒸汽進入閥)的狀態時啟動。蒸汽渦輪材料越冷，蒸汽狀態就應當越低(例如，較低蒸汽壓力和較低蒸汽溫度)，以便防止急劇影響蒸汽渦輪構件的壽命。這可通過在對應于最低可能的燃氣渦輪排氣溫度和排氣質量流的最低可能的負載下操作燃氣渦輪來實現。為了實現蒸汽渦輪的起動要求，蒸汽發生系統(諸如余熱回收蒸汽發生器)必須配備有消除過熱站，其能夠控制所需的蒸汽溫度。此外，還必須設計對應于用于起動的蒸汽渦輪壓力要求的蒸汽渦輪旁通站。傳統的起動程序需要蒸汽渦輪在低到中間燃氣渦輪操作負載下啟動，這導致消除過熱站和蒸汽渦輪旁通站的超要求設計。此外，由于起動的負載輪廓的不可預知性，故在起動期間的輸出功率不由電網權限給予。電網操作者必須將燃氣渦輪和蒸汽渦輪的輸出功率整合到電力網絡中，并且相應地操縱總電網功率。另外，起動燃料消耗成本必須由設備所有者承擔。此外，設備所有者更喜歡在最低可能燃氣渦輪負載下啟動蒸汽渦輪來降低起動成本。因此，將合乎需要的是蒸汽渦輪起動(運行和加熱)至準備加載的狀態發生在最低可能的功率下，而不輸出任何功率到電網。本專利技術針對這些需要。
技術實現思路
本專利技術涉及一種用于起動在廠用負載下操作故沒有功率輸出至電網的可連接于電網的聯合循環發電設備的方法。更具體而言，本專利技術涉及一種將聯合循環發電設備的蒸汽渦輪起動至發生在最低可能的功率下的準備加載的狀態而沒有輸出任何功率至電網的方法。在本專利技術的操作方法中，發電設備的所有渦輪(燃氣渦輪和蒸汽渦輪兩者)連接(聯線)，并且產生的有效功率(即，由發電設備中的所有渦輪生成的總功率輸出)不超過廠用負載消耗(即，不超過發電設備的內部消耗所需的功率供應)。因此，輸出至電網的有效功率為零。本專利技術的方法可利用連接于電網的發電設備操作，并且還可利用與電網斷開的發電設備操作。本專利技術的聯合循環起動和操作提供了相對于單元投入問題的潛在可能。單元投入被認為是在可用的發電能力的成本有效的利用的背景下的日益重要的方面。該最佳利用受制于聯合循環發電設備的起動/停機成本和勻變約束。此外，儲備要求(旋轉和非旋轉)將被考慮。本專利技術提供了以下優點:-有效功率輸出至電網變得非常有確定性，因為由蒸汽渦輪的起動和加載過程引入的中斷被消除:因此，由于蒸汽渦輪在輸出有效功率之前同步而可減小不確定性； -蒸汽渦輪起動出現在對于操作可能的最低燃料消耗處(等于或低于燃氣渦輪的零負載)； -降低了消除過熱站容量，這意味著成本降低； -降低了蒸汽渦輪旁通站容量，這意味著成本降低； -蒸汽渦輪的任何起動故障不影響電網穩定性(電網連接斷路器開啟，因為沒有功率輸出至電網)； -旋轉儲備容量提高:容量可從廠用負載提供至聯合循環基本負載，而不中斷加載過程(例如，對于燃氣渦輪啟動)?！靖綀D說明】在結合附圖時，通過參照以下詳細描述，本專利技術的前述目的和許多伴隨的優點將由于其變得更好理解而將變得更容易被認識到，在附圖中: 圖1示出了可用于實施根據本專利技術的方法的聯合循環發電設備的示意圖。圖2顯示了根據已知的現有技術的類似于圖1中所示的聯合循環發電設備的起動和操作，示出了燃氣渦輪和蒸汽渦輪的啟動。圖3顯示了根據本專利技術的類似于圖1中所示的聯合循環發電設備的起動和操作，示出了燃氣渦輪和蒸汽渦輪的啟動。部件列表 I發電設備 2燃氣渦輪 3壓縮機 4燃燒室 5渦輪 6燃料 7氧化劑 8煙道氣體 10蒸汽發電系統 11鍋爐 12蒸汽渦輪 12a定子 12b轉子 13冷凝器 14泵 20發電機 21電網 22線 40旁通線?！揪唧w實施方式】本專利技術公開了一種用于起動如圖1中示意性地示出的一個的聯合循環發電設備的方法。根據本專利技術的方法，如將進一步闡釋的，蒸汽渦輪起動至準備加載的狀態發生在最低可能的功率下，而不輸出任何功率至電網。發電設備I包括燃氣渦輪2和蒸汽發電系統10:燃氣渦輪本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于起動聯合循環發電設備(1)的蒸汽渦輪(12)的方法，所述聯合循環發電設備(1)包括燃氣渦輪(2)和包括蒸汽渦輪(12)的蒸汽發電系統(10)，所述聯合循環發電設備(1)觸動可連接于電力網(21)的至少一個發電機(20)，其中，所述燃氣渦輪(2)包括壓縮機(3)，其特征在于，在所述蒸汽渦輪(12)的起動期間，所述燃氣渦輪(2)和所述蒸汽渦輪(12)兩者都操作，所述蒸汽渦輪(12)以如下方式隨所述燃氣渦輪(2)的負載變化來調整其負載，使得由所述燃氣渦輪(2)提供的所述負載和由所述蒸汽渦輪(12)提供的所述負載的和等于所述設備(1)的輔助功率需求，輸出至所述電網(21)的所述負載等于零。

【技術特征摘要】
2013.03.06 EP 13158063.11.一種用于起動聯合循環發電設備(I)的蒸汽渦輪(12)的方法，所述聯合循環發電設備(I)包括燃氣渦輪(2)和包括蒸汽渦輪(12)的蒸汽發電系統(10)，所述聯合循環發電設備(I)觸動可連接于電力網(21)的至少一個發電機(20)，其中，所述燃氣渦輪(2)包括壓縮機(3)，其特征在于，在所述蒸汽渦輪(12)的起動期間，所述燃氣渦輪(2)和所述蒸汽渦輪(12)兩者都操作，所述蒸汽渦輪(12)以如下方式隨所述燃氣渦輪(2)的負載變化來調整其負載，使得由所述燃氣渦輪(2)提供的所述負載和由所述蒸汽渦輪(12)提供的所述負載的和等于所述設備(I)的輔助功率需求，輸出至所述電網(21)的所述負載等于零。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸汽渦輪(12)可提供的所述最低負載值對應于足以在標稱速度下操作所述蒸汽渦輪(12)的所述負載。3.根據權利要求1至權利要求2中任一項所述的方法，其特征在于，所述蒸汽渦輪(12)可提供的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H奧里亞，J施勒斯爾，M布雷特菲爾德，P布倫納，M斯特文斯，M卡夫里施，
申請(專利權)人：阿爾斯通技術有限公司，
類型：發明
國別省市：瑞士;CH