[发明专利]发电厂性能监测中统计分析的使用

说明书

本申请是申请日为2008年3月12日、申请号为200880007954.8（PCT/US2008/056741）且名称为“发电厂性能监测中统计分析的使用”的发明的分案申请。

相关申请

本专利申请是基于2007年3月12日递交的、名称为“Statistical Analysis in Power Plant Performance（发电厂性能中的统计分析）”美国临时专利申请No.60/894,339的正规递交的申请，并要求该美国临时专利申请的优先权权益，由此美国临时专利申请的全部公开内容通过参考被特别合并于此。

技术领域

本专利总的来说涉及发电厂中包括例如基于涡轮机（turbine）的发电厂系统或其它蒸汽发电厂系统的发电装置的控制和实施。

背景技术

多种工业以及非工业应用使用以燃料为动力的锅炉，该锅炉通常通过使诸如煤、煤气、油、废料等的多种燃料中的一种燃料进行燃烧，来将化学能转化为热能。以燃料为动力的锅炉的一种示例性应用是用在火力发电机中，其中以燃料为动力的锅炉将水经过锅炉内的若干管路和管道来生成蒸汽，然后所生成的蒸汽用于操作一个以上蒸汽涡轮机来发电。火力发电机的输出是锅炉中所生成的热量的函数，其中，例如热量由每小时所消耗的（例如，所燃烧的）燃料量来直接确定。

在很多情况下，电力发生系统包括具有炉膛（furnace）的锅炉，该炉膛使燃料燃烧，或以其它方式使用燃料来生成热能，接着所生成的热能被传递给流过锅炉多个部件中的管路或管道的水。典型的蒸汽发生系统包括具有过热器部件（具有一个以上子部件）的锅炉，蒸汽在该过热器部件中产生，然后被提供给通常是高压的第一蒸汽涡轮机，并在该第一蒸汽涡轮机中使用。为了提高系统的效率，第一蒸汽涡轮机排出的蒸汽随后在锅炉中的可包括一个以上子部件的再热器部件中被再热，然后再热后的蒸汽被提供给通常是较低压的第二蒸汽涡轮机。虽然基于热的电力发生器的效率很大程度上取决于用于使燃料燃烧并将传热给在锅炉的多个部件中流动的水的特定炉膛/锅炉组合的传热效率，不过该效率又取决于用于对锅炉的多个部件中，例如锅炉的过热器部件中和锅炉的再热器部件中的蒸汽温度进行控制的控制技术。

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，以基于能量或负载需求而产生不同的电量。对于大多数使用蒸汽锅炉的发电厂来说，在锅炉最后的过热器和再热器出口处的期望蒸汽温度设定点以及系统内的其它设置被保持恒定，并且必需在所有负载水平下将蒸汽温度设定点以及其它操作参数设定点维持在接近于一组预先建立的设定点（例如，在较窄的范围内）。这些设定点在很多情况下可根据制造商参考值和校正曲线的使用被设置。

已知的是，包括蒸汽发电厂或涡轮机发电厂的发电厂的操作效率基于工厂内的若干个因素，不仅包括装置的操作状态，还包括在任意特定时间被施加的控制的类型。近几十年来，发电厂，并且特别是连接至公共电网并为其提供电力的发电厂，通常在相当恒定的输出下运行，并且因此可使用由ASME开发的各种技术随时间进行优化。不过在目前，电力（电气）市场正转向被解除管制的市场，这种市场允许并且实际上鼓励基于市场因素不断改变被任意特定公用事业公司或发电厂置于电网上的电量。市场的这种改变导致由特定工厂生成的电力可能通常处于变动或改变的情况。这种因素与市场转入ISO型结构的事实一起，导致计算机控制和诊断系统的任务增加，这使得先前的性能方法被废弃。具体而言，这些先前的性能方法中的若干个关键方面，包括基于制造商的参考值和校正曲线的使用在内，可能导致对工厂性能的评估非常不精确和不充分，特别是考虑到在动态电气市场中的操作行为的情况下，其中能够快速和准确量化工厂性能以便能够有利地在变化的市场状况下供应电力是非常重要的。

当前被用于在发电厂中实施性能监测的工厂性能方法早在20或30年前已被开发出来用于以电力行业中的期望状况操作的发电单元。该方法是基于重视可靠性（并且不必要重视效率）的20世纪60和70年代的美国和西欧标准被开发的，并且对应于该标准。尽管当时该方法以改进性能监测质量的形式带来很多显著的优点，但是发电行业的当前动态解除管制方面使其变得过时。这种废弃是由两个因素造成的，包括（1）计算机技术的进步，其允许数字自动控制系统的普遍使用，以及（2）电力能量市场中的系统变化。结果，使用这种旧的性能分析方法作为工厂能力的真实性能指数的可行性变得更低。