用于發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在考慮到蒸汽發(fā)生器運行期間使用以蒸汽和/或水運行的凈化裝置的情況下用于用來發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)的方法。該方法包括：監(jiān)測蒸汽發(fā)生器的狀態(tài)變量，這些狀態(tài)變量允許間接或直接地推導(dǎo)出蒸汽發(fā)生器的加熱面的效率和/或污染狀態(tài)。該方法還包括：借助于所測量和/或所測定的狀態(tài)變量建立效率預(yù)測；作為針對這個或這些蒸汽發(fā)生器的電流需求和/或熱需求的函數(shù)建立負荷預(yù)測；作為可用性預(yù)測并且作為環(huán)境溫度和/或燃料質(zhì)量的函數(shù)建立對于這個或這些蒸汽發(fā)生器的預(yù)計可用的最大功率的預(yù)測；以及作為效率預(yù)測的函數(shù)確定最佳的凈化時間點，其中，依賴于負荷預(yù)測和可用性預(yù)測在如下條件下推遲或抑制和/或縮短或延長和/或強化或弱化根據(jù)效率預(yù)測待引入的額定凈化工序，即不低于蒸汽發(fā)生器的加熱面的預(yù)定最小效率和/或不高于加熱面的預(yù)定的最大允許的污染。
【專利說明】
用于發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于用來發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)的方法，優(yōu)選 在包括多個鍋爐的如下蒸汽發(fā)生器處，這些鍋爐用化石的或有機的燃料燒暖，更確切地說 在考慮到在該蒸汽發(fā)生器運行期間使用用于該蒸汽發(fā)生器的加熱面的以蒸汽和/或水運行 的凈化裝置的情況下。
[0002] 根據(jù)本發(fā)明的用于這些蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)的方法還包括帶有在用于余料燃 燒、余料附帶燃燒以及用于垃圾燃燒的點燃設(shè)備的蒸汽發(fā)生器處的功率調(diào)節(jié)。
[0003] 根據(jù)本發(fā)明的用于蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)的方法尤其包括在如下蒸汽發(fā)生器處 的功率調(diào)節(jié)，通常在最大功率的范圍內(nèi)運行這些蒸汽發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0004] 蒸汽發(fā)生器在額定條件下的該最高的持續(xù)電功率(或在熱發(fā)生器中該熱功率)被 稱為額定功率(參見VGB指南RV 809)。靜態(tài)地確定蒸汽發(fā)生器的該額定功率并使該額定功 率與該蒸汽發(fā)生器的設(shè)計值相對應(yīng)。瓶頸功率不同于該額定功率，該瓶頸功率同樣作為在 標準條件下的持續(xù)功率給出并且在較長的時間段內(nèi)分別受到該功率最小的設(shè)備部件(瓶 頸)限制(參見VGB指南RV 809)。在下文中同義地使用術(shù)語"額定功率"和"瓶頸功率"作為標 稱地限制的電功率的標志。
[0005] 在本申請的意義上，以蒸汽和/或水運行的凈化裝置尤其被理解為蒸汽噴吹器或蒸汽槍 螺旋噴吹器（Dampf丨anzenschraubblMser )、節(jié)能蒸汽噴吹器（Eco-Dampfbl3ser )、 水槍/蒸汽槍、水槍噴吹器和水噴吹器。
[0006] 在運行期間通常用水槍噴吹器來清潔蒸汽鍋爐的燃燒空間的輻射加熱面，用這些 蒸汽噴吹器和類似的設(shè)備來凈化在蒸汽鍋爐的下游連接的加熱面。
[0007] 用于發(fā)電和熱利用的化石燃料的點燃設(shè)備、余料的附帶燃燒設(shè)備以及垃圾燃燒設(shè) 備由于在該燃料中的產(chǎn)生灰塵的物質(zhì)而經(jīng)受越來越大的鍋爐污染。因此，必須在連續(xù)的運 行中用以水和/或蒸汽運行的凈化裝置來清潔該污染。用于凈化所需的蒸汽大多作為過程 蒸汽與這些設(shè)備脫耦。如果沒有及時進行凈化或明顯太晚地進行凈化，則沉積物(這些沉積 物尤其歸因于沉積物的熔融、燒結(jié)或歸因于化學(xué)工藝）導(dǎo)致不斷的結(jié)垢，這些結(jié)垢明顯損害 這些設(shè)備的熱傳導(dǎo)和效率。
[0008] 根據(jù)沉積物的類型和范圍，在蒸汽發(fā)生器的所計劃的停機期間必須進行機械的/ 液壓的清潔。在此，部分地產(chǎn)生巨大的成本及可用性損失。此外，較大的結(jié)塊例如意外掉落 在這些連接在下游的加熱面上會導(dǎo)致鍋爐的機械損傷。
[0009] 因此，在該蒸汽發(fā)生器運行期間有針對性且適當?shù)膬艋遣豢扇鄙俚?。在此，?yīng)盡 可能目標精確且按照需要地來凈化鍋爐中被污染的區(qū)域，因為凈化不足和凈化過度都會使 設(shè)備的狀態(tài)劣化。凈化過度伴隨所涉及的設(shè)備零件的提高的磨損，這同樣是不值得期望的。
[0010] 用于運行該凈化裝置所需的蒸汽不能用于發(fā)電，因此此類的蒸汽排出 (Dampfanzapfung)等同于功率損失。
[0011] 使用用于清潔鍋爐壁/輻射加熱面的水冷卻了這些鍋爐壁并且從該系統(tǒng)提取熱， 該熱否則可以用于發(fā)電或熱利用，由此使得該凈化工序一般來說與功率損失相聯(lián)系。
[0012] 由于在相對于未被污染的表面進行界定的意義上準確地確定被污染的表面具有 一定的模糊性，通常必須凈化更大的區(qū)域。在此，于是還用蒸汽或水噴射干凈的表面，然后 這些表面超比例地冷卻并干擾蒸汽產(chǎn)生。對干凈的加熱面的凈化是易于磨損的并且應(yīng)盡可 能地被避免。
[0013] 最后，水和蒸汽的使用通常導(dǎo)致新制蒸汽溫度和中間過熱器溫度的下降，這進而 產(chǎn)生功率下降和效率損失。
[0014] 例如由DE 10 2006 022 627A1已知一種用于控制水槍噴吹器的方法，該方法尤其 將磨損問題納入考慮。由于待凈化的壁區(qū)域的一定程度的熱負載與燃燒空間壁的凈化相關(guān) 聯(lián)，在DE 10 2006 022 627A1中描述了一種凈化方法，其中凈化該蒸汽發(fā)生器的僅一個按 照面積和范圍而限定的渣化區(qū)域。例如由DE 281453B5已知一種類似的方法。例如由DE 41 39 838A1已知另一種用于控制水槍運行的方法，該水槍用于凈化燃燒壁。
[0015] 在這些已知的用于控制凈化裝置的方法中占主導(dǎo)的目的在于:在不出現(xiàn)設(shè)備停機 (該設(shè)備停機與更大的可用性損失相聯(lián)系）的情況下，盡可能久地確保鍋爐的可用性。
[0016] 隨著從所謂的可再生能源載體中產(chǎn)生的越來越多的電流饋送，在電力市場上產(chǎn)生 不斷增強的需求波動，由此值得期望的是，還以如下方式運行蒸汽發(fā)生器(這些蒸汽發(fā)生器 通常用于電力市場的基本負荷供應(yīng)，：所涉及的蒸汽發(fā)生器的盡可能所有的負荷潛力是可 用的。
[0017]在本申請的意義上，蒸汽發(fā)生器被理解為一種發(fā)電站單元，該發(fā)電站單元帶有點 燃裝置和所屬的水-蒸汽回路。多個蒸汽發(fā)生器或者發(fā)電站單元能夠組合成一個發(fā)電站。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 因此本發(fā)明所基于的目的在于，提供一種用于蒸汽發(fā)生器在考慮到在該鍋爐或蒸 汽發(fā)生器運行期間使用以蒸汽和/或水運行的凈化裝置的情況下的功率調(diào)節(jié)的方法，該方 法既確保最佳的功率收益，也確保該蒸汽發(fā)生器的最佳效率。
[0019] 本發(fā)明的另一方面涉及:在最佳地考慮到對短期提供調(diào)節(jié)能量的要求的情況下， 對用于發(fā)電的多個設(shè)備的綜合性的功率調(diào)節(jié)。
[0020] 在本申請中，所用的術(shù)語鍋爐用作術(shù)語"蒸汽發(fā)生器"的同義詞。
[0021 ]本發(fā)明所基于的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和權(quán)利要求14所述的方法實 現(xiàn)。這些方法的有利的設(shè)計從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求得出。
[0022] 該用于用來發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器在考慮到在該蒸汽發(fā)生器運行期間使用 以蒸汽和/或水運行的凈化裝置的情況下的功率調(diào)節(jié)的方法，包括以下方法步驟：
[0023] -監(jiān)測該蒸汽發(fā)生器的狀態(tài)變量，這些狀態(tài)變量允許間接或直接地推斷出該蒸汽 發(fā)生器的加熱面的效率和/或污染程度，
[0024] -借助于所測量和/或所測定的狀態(tài)變量建立效率預(yù)測，
[0025] -作為市場的電流需求和/或熱需求的函數(shù)建立負荷預(yù)測，
[0026] -作為可用性預(yù)測并且作為預(yù)期的環(huán)境溫度和/或燃料質(zhì)量的函數(shù)建立關(guān)于該蒸 汽發(fā)生器的預(yù)計可用的最大功率的預(yù)測，
[0027] -作為效率預(yù)測的函數(shù)確定最佳的凈化時間點，其中，依賴于該負荷預(yù)測和/或該 可用性預(yù)測在如下條件下改變根據(jù)該效率預(yù)測待引入的一個額定凈化工序，即不低于該蒸 汽發(fā)生器的加熱面的預(yù)定的最小效率和/或不高于該加熱面的預(yù)定的、最大允許的污染。
[0028] 在本申請的意義上，效率預(yù)測可以理解為如下預(yù)測:確定一個凈化時間點和/或凈 化周期，該凈化時間點和/或凈化周期在這些加熱面的主導(dǎo)技術(shù)的效率觀點下適合于防止 過度的材料磨損和/或計劃之外的設(shè)備停機。在此，效率預(yù)測例如可以涉及這些加熱面的溫 度的伴隨污染而變化的測量值。
[0029] 該額定凈化工序的變化尤其在于:推遲或抑制和/或縮短或延長和/或強化或弱化 該凈化工序。就此而言，該額定凈化工序如下地改變:在最初計劃的時間點改變向該蒸汽發(fā) 生器中的介入，以便在負荷預(yù)測方面最佳地匹配該蒸汽發(fā)生器的實際功率。
[0030] 在本發(fā)明的意義上，負荷預(yù)測可以理解為對用于提供電/熱的蒸汽發(fā)生器的預(yù)計 需求(負荷)的預(yù)測。例如可以通過網(wǎng)絡(luò)運營商、轉(zhuǎn)接分配者、能量經(jīng)銷商或在對該蒸汽發(fā)生 器本身的控制中建立該負荷預(yù)測。在此，該負荷預(yù)測優(yōu)選考慮的是:在考慮到用于覆蓋負荷 的優(yōu)先次序(Merit Order)的情況下，是否以及以哪個功率使用該蒸汽發(fā)生器。
[0031] 負荷預(yù)測和可用性預(yù)測優(yōu)選在多次迭代的范圍內(nèi)彼此適配。
[0032]在本發(fā)明的意義上，可用性預(yù)測可以理解為關(guān)于該蒸汽發(fā)生器的預(yù)計可用的最大 功率的預(yù)測，其中，根據(jù)條件，該最大功率可以處于該蒸汽發(fā)生器或所涉及的發(fā)電站單元的 額定功率或瓶頸功率之下或之上。這是以如下認識為基礎(chǔ)的：一個蒸汽發(fā)生器的實際可用 的功率圍繞該蒸汽發(fā)生器的額定功率波動。除其他因素外，尤其是環(huán)境溫度和燃料質(zhì)量對 實際可用的功率有大的影響。在此，環(huán)境溫度首先影響冷卻塔的冷卻性能，該冷卻性能在必 要時形成針對蒸汽發(fā)生器的可用功率的限制因素。該功率在白天溫度相對低時大于在環(huán)境 溫度高時。此外，該功率還取決于所使用的燃料的熱值，例如在使用煤作為燃料時該功率取 決于所使用的煤質(zhì)量。煤質(zhì)量的改變例如能夠引起煙氣量的改變，煙氣量的改變進而伴隨 風(fēng)扇的功率需求的改變并且由此影響該蒸汽發(fā)生器的(凈)功率。
[0033] 在考慮到這些情形的情況下，建立關(guān)于該蒸汽發(fā)生器的預(yù)計可用的最大功率的預(yù) 測能夠?qū)崿F(xiàn):將該蒸汽發(fā)生器圍繞該額定功率/瓶頸功率的功率波動用于確定凈化時間點 和凈化周期。
[0034] 此外通過根據(jù)本發(fā)明的方法，作為電流需求和/或熱需求的函數(shù)的負荷預(yù)測用作 用于確定凈化時間點和凈化周期的指標，其方式為:在該蒸汽發(fā)生器的技術(shù)可用性的意義 上在效率觀點下依賴于負荷地推遲所測定的最佳凈化時間點和/或必要時在這些待凈化的 表面的比例的意義上依賴于負荷地推遲一個為此測定的最佳凈化時間。額外地或替代性 地，能夠提高或減弱該凈化工序的強度。這是以如下想法為基礎(chǔ)的，在網(wǎng)絡(luò)中的負荷需求高 峰的情況下，鍋爐的一個盡可能最大的功率收益是值得期待的，從而應(yīng)該在這些時間窗口 中避免該鍋爐的由凈化導(dǎo)致的負荷下降。根據(jù)本發(fā)明，能夠在全負荷優(yōu)化的意義上依賴于 電需求來推遲或優(yōu)化對于凈化和/或凈化周期可用的時間窗口。
[0035] 也就是說，當一個最佳的凈化時間點落入負荷需求高峰的階段內(nèi)時，必要時例如 可以如下地推遲該最佳的凈化時間點，使得該凈化時間點落入對該蒸汽發(fā)生器的負荷要求 較低的階段內(nèi)，在該階段內(nèi)于是自然地該依賴于需求的電價也較低。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，該蒸汽發(fā)生器的需求導(dǎo)向的（bedarfsorientierte)凈化和由此引起 的不足的功率與實際的電需求和由此引起的電價或與實際的熱需求相聯(lián)系。
[0037] 在此應(yīng)確保的是：一方面，該污染不持續(xù)地損害該過程；以及另一方面，如下地實 現(xiàn)該使用，即該蒸汽發(fā)生器的由凈化導(dǎo)致的預(yù)期功率損失發(fā)生在電需求較小的這些階段 中。
[0038] 在此，不應(yīng)高于某一最大允許的污染，以避免該鍋爐的計劃之外的停機。
[0039] 前面描述的方法尤其適用于用褐煤燒暖的鍋爐或蒸汽發(fā)生器，因為根據(jù)性質(zhì)褐煤 包含高比例的成渣物質(zhì)并且在這些蒸汽發(fā)生器中效率優(yōu)化的運行是特別重要的。
[0040] 至少檢測和/或測量該蒸汽發(fā)生器的加熱面溫度和/或新制蒸汽溫度和/或該蒸汽 發(fā)生器的中間過熱器溫度作為該蒸汽發(fā)生器的狀態(tài)變量。加熱面溫度例如能夠用于測定加 熱面的污染狀態(tài)，這些加熱面溫度例如能夠借助于已知的熱成像方法來確定。該燃燒空間 的壁溫度可以用作用于該燃燒空間的污染狀態(tài)的指示。例如也能夠用合適的溫度傳感器來 測量這些加熱面的溫度。
[0041 ] 例如在DE 10 2006 022 627A1和DE 10 2007 039 945A1中描述了用于測定和監(jiān) 測燃燒空間溫度的方法。此外，在后一個文件中還描述了一種用于測定加熱面效率的方法。 [0042]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選的變體中提出的是，作為氣象學(xué)的預(yù)告數(shù)據(jù)的函 數(shù)建立對于該蒸汽發(fā)生器的負荷預(yù)測。原則上已知的是，在確定的天氣條件下從可再生能 源載體向該電網(wǎng)中饋送較少的電流，使得在多天的時間段內(nèi)建立一個完全可靠的負荷預(yù) 測。在通過蒸汽發(fā)生器供熱的情況下，依賴于所預(yù)測的熱需求實現(xiàn)該負荷預(yù)測。并非必須基 于氣象學(xué)的預(yù)告建立負荷預(yù)測，例如也可以基于工業(yè)的電流消耗器和/或熱消耗器的所計 劃的接通和關(guān)斷來實現(xiàn)該負荷預(yù)測。例如在啟動一個用于制造鋁的生產(chǎn)設(shè)備時需要大量的 電流，使得一個此類設(shè)備的開機(Hochfahren)形成可預(yù)測的負荷下降。
[0043]在電網(wǎng)中預(yù)測到高負荷的情況下，能夠抑制和/或弱化和/或推遲和/或縮短一個 額定凈化工序;在預(yù)測到低負荷的情況下，能夠提前和/或強化一個額定凈化工序。在本申 請的意義上，額定凈化工序可以理解為如下凈化工序，基于所實施的效率預(yù)測，該凈化工序 在一個確定的凈化時間點是有意義且值得期待的，但在該時間點該凈化工序不是強制必須 的。在一個要強制遵守的凈化時間點的強制必需的凈化工序僅是如下凈化工序，該凈化工 序在低于該加熱面的一個預(yù)定的最小效率的情況下或在高于該加熱面最大允許的污染的 情況下被觸發(fā)。
[0044] 在一個確定的凈化時間點實施一個確定的凈化周期，其中，必要時還可以設(shè)定的 是，不推遲該凈化時間點，但在待凈化的表面的意義上限制或擴展該凈化范圍。必要時能夠 減小或提高該凈化強度，例如通過控制使用水槍噴吹器時的水壓。在本申請的意義上，凈化 時間點可以理解為一個凈化周期的開始。
[0045] 特別便利的是，強化一個延遲的額定凈化工序。也就是說，然后強化一個額定凈化 工序(額定凈化工序在該電網(wǎng)的高負荷階段內(nèi)被抑制并且在較晚的時間點被接受），以避免 在這些加熱面處持續(xù)的污染。
[0046] 特別有利的是，借助于神經(jīng)模型建立該可用性預(yù)測和該效率預(yù)測。
[0047] 還有利的是:至少將該效率預(yù)測和該負荷預(yù)測用作在一個模糊調(diào)節(jié)器中的輸入變 量，通過該模糊調(diào)節(jié)器來觸發(fā)和/或開啟這些凈化周期。
[0048] 依賴于該凈化工序的時長和面積大小，同樣能夠?qū)⑦@些加熱面的預(yù)期的、由凈化 導(dǎo)致的磨損用作在該模糊調(diào)節(jié)器中的輸入變量。
[0049] 該負荷預(yù)測優(yōu)選形成為電價預(yù)測。于是在模糊調(diào)節(jié)的情況下，使用該電價預(yù)測作 為在該模糊調(diào)節(jié)器中的輸入變量。借助診斷系統(tǒng)、例如加熱面效率導(dǎo)向的吹灰管理系統(tǒng)(Ru Pblas-Management-Systemen)或例如紅外線相機導(dǎo)向的凈化系統(tǒng)來確定技術(shù)上的凈化需 求及技術(shù)上優(yōu)化的凈化時間點并將其轉(zhuǎn)發(fā)給用于控制凈化裝置的控制技術(shù)器件。正如前面 已經(jīng)說明的，技術(shù)上的凈化需求是從效率預(yù)測得出的凈化需求。
[0050] 替代性地，例如季節(jié)性地或依賴于工業(yè)消耗器的接通和關(guān)斷作為熱需求預(yù)測來建 立該負荷預(yù)測。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明，通過一個負荷調(diào)節(jié)器對在蒸汽發(fā)生器(發(fā)電站單元）中的負荷計劃、 凈化計劃和使用計劃進行評價和自動化。作為負荷調(diào)節(jié)器，用于電氣數(shù)據(jù)處理的裝置例如 設(shè)置有對應(yīng)的軟件。在負荷調(diào)節(jié)器中確定時間的或技術(shù)的操作余地并且例如與電力市場的 價格發(fā)展和需求相聯(lián)系。于是從中得到一個價格優(yōu)化且需求優(yōu)化的凈化計劃，該凈化計劃 然后在電力市場的價格高的時間允許盡可能小的最小負荷并且在低價格階段控制這些凈 化裝置。由此，最佳地將實際的電和熱需求納入考慮。還可以將燃料安排包括到該優(yōu)化中。 [0052]評估從電力市場或熱需求得到的單據(jù)/價格、測定可代表的凈化周期并且尋找并 控制兩個指標的一個最佳值。然后能夠自動地通過診斷系統(tǒng)和/或控制技術(shù)實現(xiàn)對這些凈 化系統(tǒng)的控制，或者作為建議轉(zhuǎn)發(fā)給之后進行控制的操作人員。
[0053] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個有利的變體中提出的是，在高負荷階段中將一個額定 凈化工序推遲到一個具有預(yù)測的高可用性的時間段內(nèi)。在此，在凈化工序的實施計劃中還 考慮到該蒸汽發(fā)生器的更高的、最大可能的功率。于是特別有利的是:該更高的、最大可能 的功率尚未包括在該可用性預(yù)測中，而是由于參數(shù)(否則這些參數(shù)是限制功率的）的改變才 短期地得到。
[0054] 在該方法的另一個有利的設(shè)計中，在建立該可用性預(yù)測的情況下以及在實際調(diào)節(jié) 的情況下尤其監(jiān)測并考慮該蒸汽發(fā)生器的限制功率的因素。這些因素例如是燃料的熱值、 新制蒸汽量、新制蒸汽溫度、中間過熱器溫度、中間過熱器壓力、中間過熱器量和/或冷卻水 溫度。
[0055] 便利的是，依賴于該負荷預(yù)測和該可用性預(yù)測建立一個控制計劃，以便以控制負 荷的方式進行該蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)并且借助于在其功率方面的控制計劃來調(diào)節(jié)該蒸 汽發(fā)生器。由此實現(xiàn)對該蒸汽發(fā)生器的額定-實際控制。
[0056] 以常見的方式方法通過頻率調(diào)節(jié)和發(fā)電機之后的次級功率調(diào)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)該蒸汽 發(fā)生器的功率控制。在此情況下，通過控制電功率實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，該電功率從連接在該蒸汽 發(fā)生器下游的一個發(fā)電機輸出到一個電網(wǎng)中。
[0057] 有利的是，針對根據(jù)小時和天測量的時間段建立該負荷預(yù)測、該可用性預(yù)測和該 效率預(yù)測，優(yōu)選針對當天的大約〇至24小時之間的時間段以及接下來幾天的大約0至48小時 之間的時間段。
[0058] 該控制計劃例如能夠以針對下一天(在這下一天借助于該控制計劃對該蒸汽發(fā)生 器進行調(diào)節(jié))的日程計劃的形式作為針對該蒸汽發(fā)生器的運行方式的運行計劃輸出，其中， 該控制計劃預(yù)先設(shè)定針對該蒸汽發(fā)生器的功率的引導(dǎo)變量。
[0059] 實際上可以設(shè)定的是，例如根據(jù)電網(wǎng)的要求每一刻鐘過調(diào)節(jié)(iibersteuern)針對 一天的時間段或24小時的時間段輸出的該控制計劃。
[0060] 還可以設(shè)定的是，考慮在該可用性預(yù)測中補充的功率選項和/或用于提供調(diào)節(jié)能 量的選項。補充的功率選項尤其是如下功率選項，這些功率選項無論如何能夠暫時地實現(xiàn) 該蒸汽發(fā)生器的較高的功率，但是必要時與該蒸汽發(fā)生器的較低的效率相聯(lián)系。一個此類 的補充功率選項的示例是對預(yù)加熱的關(guān)斷。由此實現(xiàn)了將功率提高至效率的負荷。為了提 供調(diào)節(jié)能量，能夠更準確地指定該蒸汽發(fā)生器的功率帶（Leistunsb§nder ),在這些 功率帶中能夠產(chǎn)生調(diào)節(jié)功率。
[0061] 根據(jù)本發(fā)明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn):在如下意義上利用蒸汽發(fā)生器的完全的負荷潛能， 即，還能夠?qū)崿F(xiàn)在該蒸汽發(fā)生器的額定功率/瓶頸功率之上的最大功率的安排。此外，功率 的更好的可計劃性能夠在提供功率的情況下實現(xiàn)一個較窄的保險帶(31(：1161'116；^86&11(1)。 這在沒有可用性預(yù)測的情況下是必需的，以便圍繞該蒸汽發(fā)生器的額定功率提供一個已知 的功率帶寬作為不可用的單元功率，并且必要時根據(jù)該電網(wǎng)的負荷要求在該帶寬內(nèi)控制該 蒸汽發(fā)生器。通過建立可用性預(yù)測能夠?qū)崿F(xiàn):安排處在該蒸汽發(fā)生器的額定功率之上的該 蒸汽發(fā)生器的功率，使得在計劃一個凈化工序時能夠考慮到該蒸汽發(fā)生器最大可能的功 率。
[0062] 本發(fā)明實現(xiàn)的另一個優(yōu)點在于，同時考慮多個蒸汽發(fā)生器和/或至少一個蒸汽發(fā) 生器和一個設(shè)備，以便在平衡回路管理(Bilanzkreismanagements)的范圍內(nèi)提供調(diào)節(jié)能 量。原則上，對蒸汽發(fā)生器存在如下要求:這些蒸汽發(fā)生器必須提供其功率的一個固定的部 分作為儲備(調(diào)節(jié)能量），以便在需要時準確地遵守該負荷要求和/或有助于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。還 可以通過在平衡回路管理的范圍內(nèi)預(yù)存一個對應(yīng)的功率來滿足該要求。
[0063] 與此對應(yīng)地，設(shè)定一種用于發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)的方法，其 中，將至少一個蒸汽發(fā)生器和向一個虛擬平衡回路提供調(diào)節(jié)能量的一個設(shè)備組合。該用于 提供調(diào)節(jié)能量的設(shè)備原則上可以是任何類型的能量發(fā)生器，該能量發(fā)生器能夠尤其在預(yù)定 的時間段內(nèi)根據(jù)要求提供一個足夠的、提前限定的功率。由此對于適用性而言關(guān)鍵的首先 是該最大功率以及為了達到該最大功率可能的啟動斜率(Anfahrrampe)。用于提供調(diào)節(jié)能 量的設(shè)備尤其可以是另一個蒸汽發(fā)生器、一個抽水蓄能發(fā)電站或可關(guān)斷的功率。
[0064]于是，該根據(jù)本發(fā)明的方法包括:作為針對這個或這些蒸汽發(fā)生器的電流需求和/ 或熱需求的函數(shù)建立一個負荷預(yù)測;作為可用性預(yù)測針對該或這些蒸汽發(fā)生器的預(yù)計可用 的最大功率建立一個預(yù)測；以及建立一個控制計劃，其中，考慮到組合成該平衡回路的、具 有最大功率的這些蒸汽發(fā)生器以及具有最小功率的用于提供調(diào)節(jié)能量的設(shè)備。
[0065] 本發(fā)明提供的優(yōu)點在于：與迄今為止不同，這些蒸汽發(fā)生器能夠以其最大的功率 運行并且不必提供調(diào)節(jié)能量。這能夠尤其在設(shè)備磨損的觀點下實現(xiàn)這些蒸汽發(fā)生器的更經(jīng) 濟的使用，因為能夠避免經(jīng)常性的負荷變化。
[0066] 在考慮到多個蒸汽發(fā)生器的情況下，由于隨機效應(yīng)這些單獨的蒸汽發(fā)生器的功率 波動大部分進行自身補償或集中地通過用于提供調(diào)節(jié)能量的這個(這些)設(shè)備進行補償。
[0067] 尤其針對未來的時間段建立該控制計劃，例如針對根據(jù)小時和天測量的時間段， 優(yōu)選針對當天的大約〇至24小時的時間段以及接下來幾天的大約0至48小時之間的時間段。 [0068]正如前面已經(jīng)描述的，優(yōu)選作為環(huán)境溫度和/或燃料質(zhì)量的函數(shù)提出該可用性預(yù) 測，因為這些參數(shù)對可用的功率具有顯著的影響。
[0069] 在本方法的范圍內(nèi)，優(yōu)選監(jiān)測該或這些蒸汽發(fā)生器的總發(fā)電機功率和/或凈發(fā)電 機功率。對這兩個功率值之一進行監(jiān)測是足夠的，因為在對應(yīng)的設(shè)備知識下能夠推導(dǎo)出另 一個值。然后以如下方式調(diào)節(jié)該用于提供調(diào)節(jié)能量的設(shè)備，使得該設(shè)備補償與控制計劃相 比的產(chǎn)生的差異并且由此在任何時間點補償該平衡回路。
[0070] 還可以設(shè)定的是，考慮在該可用性預(yù)測中補充的功率選項和/或用于提供調(diào)節(jié)能 量的選項。補充的功率選項尤其是如下功率選項，這些功率選項無論如何能夠暫時地實現(xiàn) 該蒸汽發(fā)生器的較高的功率，但是在必要時與該蒸汽發(fā)生器的較低的效率相聯(lián)系。一個此 類的補充功率選項的示例是對預(yù)加熱的關(guān)斷。由此實現(xiàn)了將功率提高至效率的負荷。尤其 能夠?qū)⒀a充功率選項用于提供調(diào)節(jié)能量。
[0071] 在根據(jù)權(quán)利要求14的用于多個蒸汽發(fā)生器的功率控制的方法中，還尤其能夠應(yīng)用 (前面所述的）考慮在該蒸汽發(fā)生器運行期間使用以蒸汽和/或水運行的凈化裝置。就此而 言，參照前面的描述。
【附圖說明】
[0072] 下面參照附圖借助一個實施例來解釋本發(fā)明，在附圖中：
[0073] 圖1示出了在24小時的時間段內(nèi)一個蒸汽發(fā)生器的功率曲線圖，其中示出了該蒸 汽發(fā)生器的最大可能的電功率作為總功率、示出了該發(fā)電機的電功率作為總功率、示出了 該蒸汽發(fā)生器的電功率作為凈功率并且示出了針對所涉及的時間段的控制計劃(下面稱為 運行計劃），
[0074] 圖2示出了控制和預(yù)測該蒸汽發(fā)生器的一個框圖，
[0075] 圖3示出了關(guān)于多天的控制計劃或運行計劃的一個示例，其中，在一個時間標度上 示出該電功率，以及
[0076] 圖4示出了在16小時的時間段內(nèi)一個蒸汽發(fā)生器的電功率的圖示，其中，示出了該 蒸汽發(fā)生器的最大可能的總功率、該蒸汽發(fā)生器的最大可能的功率減去為了凈化所需的功 率下降和根據(jù)該蒸汽發(fā)生器的控制實際所調(diào)用的總發(fā)電機功率。
【具體實施方式】
[0077] 當在下文中提及總發(fā)電機功率和凈發(fā)電機功率時，則用總發(fā)電機功率指代在該發(fā) 電機的端子處的可作為電功率供使用的電功率。該凈發(fā)電機功率是實際上饋送到一個電氣 的電網(wǎng)中的功率。在凈發(fā)電機功率與總發(fā)電機功率之間的差是如下功率:為了運行該蒸汽 發(fā)生器本身，該功率在該電力電網(wǎng)之前分支。一般來說，借助于基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的總發(fā)電機功 率來調(diào)節(jié)該蒸汽發(fā)生器，其中，能夠推導(dǎo)出該凈發(fā)電機功率。
[0078] 該蒸汽發(fā)生器的額定功率是如下的電額定功率:該蒸汽發(fā)生器是針對該電額定功 率而設(shè)置的。該最大可能的電功率是如下功率:該功率是該蒸汽發(fā)生器依賴于外部溫度或 環(huán)境溫度和燃料質(zhì)量以及加熱面的效率能夠?qū)嶋H提供的功率。
[0079] 如果在該蒸汽發(fā)生器運行期間凈化這些加熱面，則該實際最大可能的功率在該凈 化工序期間根據(jù)凈化工序的類型而下降，例如在具有300MW(兆瓦）的電額定功率的蒸汽發(fā) 生器中下降大約15至30MW。
[0080] 凈化例如可以包括如下清潔:借助于一個或多個水槍噴吹器來清潔在一個燃燒空 間中分別與一個凈化裝置對置地設(shè)置的該輻射加熱面。在此，具有高壓力的水通過該燃燒 空間被施加到該對置的輻射加熱面上，使得例如在那里存在的粘附物或結(jié)塊被溶解。
[0081]在本申請的意義上，作為對加熱面的凈化也可以提供如下凈化:借助于所謂的吹 灰器來凈化該蒸汽發(fā)生器的所謂的在下游連接的加熱面。
[0082]普遍已知的是，在該蒸汽發(fā)生器運行期間實施這些凈化工序。
[0083] 下面描述的例子借助于用于控制帶有褐煤灰燃燒器的蒸汽發(fā)生器的一個裝置進 行說明。該蒸汽發(fā)生器或該發(fā)電站單元具有300MW的額定功率。
[0084] 在圖1中示出了在過去24小時的時間段內(nèi)，發(fā)電站單元(蒸汽發(fā)生器）的最大可能 的總功率(Pmb)、實際的總發(fā)電機功率Pgb、實際的凈發(fā)電機功率Pgn以及針對該電網(wǎng)安排的功 率PDisp。的控制計劃或運行計劃。
[0085] 從圖1中可看到的是，該蒸汽發(fā)生器的最大可能的功率Pmb明顯大于根據(jù)運行計劃 實際安排的功率(PDisp。）。
[0086] 從圖1中還可看到的是，大致在13點和16點之間以及大致在21點至0點之間對該蒸 汽發(fā)生器進行了凈化，這伴隨該凈發(fā)電機功率p?的下降。
[0087] 現(xiàn)在借助于在圖2中示出的框圖對根據(jù)本發(fā)明的控制的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)進行解釋。在 該框圖中用1指代該發(fā)電站單元或蒸汽發(fā)生器，指的是物理上存在的發(fā)電站單元。該發(fā)電站 單元1包括一個燃燒空間或鍋爐(所述鍋爐帶有一個水-蒸汽回路）以及以蒸汽運行的至少 一個發(fā)電機，該發(fā)電機向用2表示的電網(wǎng)饋送電流。通過用3示意性地示出的發(fā)電站控制技 術(shù)器件來控制該發(fā)電站單元1，通過該發(fā)電站控制技術(shù)器件實現(xiàn)凈化裝置4的負荷調(diào)節(jié)和控 制。一個虛擬發(fā)電站單元5以虛擬設(shè)備模型的形式連接在該發(fā)電站控制技術(shù)器件3的上游。 該虛擬發(fā)電站單元包括:對用于該發(fā)電站單元1的狀態(tài)變量的、所有物理上存在的測量、監(jiān) 測和診斷裝置的虛擬反映，以及對單元負荷的反映和對這些凈化裝置4的控制的反映。
[0088] 來自該發(fā)電站控制裝置3和該虛擬發(fā)電站單元5的數(shù)據(jù)被組合在一個數(shù)據(jù)庫6中， 該數(shù)據(jù)庫與一個負荷調(diào)節(jié)器/優(yōu)化器7通訊。該負荷調(diào)節(jié)器7形成為基于軟件的、具有至少一 個模糊調(diào)節(jié)器的神經(jīng)系統(tǒng)并且包括一個基于網(wǎng)絡(luò)的用戶界面。這些輸入值（以來自發(fā)電站 控制技術(shù)器件、效率、優(yōu)良等級、效率等級和設(shè)備特征參數(shù)的測量值和額定值的形式）以及 從該虛擬發(fā)電站單元6 (該虛擬發(fā)電站單元還反映該發(fā)電站單元1的診斷系統(tǒng))得到的消耗 量進入該負荷調(diào)節(jié)器。在該調(diào)節(jié)器7中，作為優(yōu)化的承載能力和優(yōu)化的凈化控制來生成該效 率預(yù)測、負荷預(yù)測和可用性預(yù)測。基于該發(fā)電站使用計劃9的數(shù)據(jù)來建立該負荷預(yù)測以及該 可用性預(yù)測，其中，這些數(shù)據(jù)考慮天氣數(shù)據(jù)和預(yù)見的市場要求。該負荷調(diào)節(jié)器7還建立一個 可用性預(yù)測8或承載能力預(yù)測，進而在該發(fā)電站使用計劃9中如下地考慮到該可用性預(yù)測或 該承載能力預(yù)測，基于該可用性預(yù)測8和該電力市場的負荷要求10以控制計劃的形式建立 一個運行計劃11，在該發(fā)電站控制裝置3中將該運行計劃考慮為用于控制該發(fā)電站單元1的 控制變量。
[0089] 通過診斷裝置對該蒸汽發(fā)生器或該發(fā)電站單元1的狀態(tài)變量進行監(jiān)測，這些診斷 裝置的診斷數(shù)據(jù)在該虛擬發(fā)電站單元5中示出并被存儲在數(shù)據(jù)庫6中?；谶@些數(shù)據(jù)在該負 荷調(diào)節(jié)器7中建立一個效率預(yù)測，基于該效率預(yù)測確定一個額定凈化時間點。在考慮到作為 電需求的函數(shù)的負荷預(yù)測的情況在以及必要時在考慮到該蒸汽發(fā)生器的預(yù)計可用的最大 功率的情況下，生成用于控制這些凈化裝置4的控制命令。以此方式能夠?qū)崿F(xiàn):依賴于市場 的負荷要求10來確定并引起該最佳的凈化時間點和該最佳的凈化強度。此外，能夠由該負 荷調(diào)節(jié)器7建立一個可用性預(yù)測8或承載能力預(yù)測，該可用性預(yù)測或承載能力預(yù)測為用于建 立一個優(yōu)化的運行計劃11而被考慮，其中該優(yōu)化的運行計劃11考慮該發(fā)電站單元1的優(yōu)化 的承載能力，這正如例如在下文中借助于圖4以圖形的方式示出的。圖4示出了一個曲線圖， 該曲線圖大致與圖1中的曲線圖相對應(yīng)，其中，那里示出了 ：該發(fā)電站單元1的最大可能的總 功率pMB、吹灰之后該發(fā)電站單元1的最大可能的總功率pMBR、總發(fā)電機功率p CB和根據(jù)控制計 劃或運行計劃11可安排的功率PDlsp。。畫陰影的面積示出了在考慮該發(fā)電站單元1的最大可 用性的情況下所獲得的負荷潛能，在PMB和P MBR之間的這些畫陰影的面積展示了通過對應(yīng)地 控制這些凈化裝置所獲得的負荷潛能。
[0090] 附圖標記列表
[0091] P"b 蒸汽發(fā)生器的最大可能的總電功率
[0092] PGB 總發(fā)電機功率
[0093] PGN 凈發(fā)電機功率
[0094] PDisp。 控制計劃/運行計劃
[0095] Pmbr 吹灰后蒸汽發(fā)生器的最大總功率
[0096] 1 發(fā)電站單元
[0097] 2 電網(wǎng)
[0098] 3 發(fā)電站控制技術(shù)器件
[0099] 4 凈化裝置
[0100] 5 虛擬發(fā)電站單元
[0101] 6 數(shù)據(jù)庫
[0102] 7 負荷調(diào)節(jié)器
[0103] 8 可用性預(yù)測
[0104] 9 發(fā)電站使用計劃
[0105] 10 負荷要求
[0106] 11 運行計劃
【主權(quán)項】
1. 用于用來發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器在考慮到在該蒸汽發(fā)生器運行期間使用以蒸 汽和/或水運行的凈化裝置的情況下的功率調(diào)節(jié)的方法， 該方法包括： -監(jiān)測該蒸汽發(fā)生器的狀態(tài)變量，這些狀態(tài)變量允許間接或直接地推導(dǎo)出該蒸汽發(fā)生 器的加熱面的效率和/或污染狀態(tài)， -借助于所測量和/或所測定的狀態(tài)變量建立效率預(yù)測， -作為電流需求和/或熱需求的函數(shù)建立負荷預(yù)測， -作為可用性預(yù)測并且作為環(huán)境溫度和/或燃料質(zhì)量的函數(shù)建立對于該蒸汽發(fā)生器的 預(yù)計可用的最大功率的預(yù)測， -作為效率預(yù)測的函數(shù)確定最佳的凈化時間點，其中，依賴于該負荷預(yù)測和/或該可用 性預(yù)測在如下條件下改變根據(jù)該效率預(yù)測待引入的額定凈化工序，即不低于該蒸汽發(fā)生器 的加熱面的預(yù)定的最小效率和/或不高于該加熱面的預(yù)定的、最大允許的污染。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，推遲或抑制和/或縮短或延長和/或強化或 弱化根據(jù)該效率預(yù)測待引入的額定凈化工序。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少檢測和/或測量該蒸汽發(fā)生器的加 熱面溫度和/或新制蒸汽溫度和/或中間過熱器溫度作為狀態(tài)變量。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，作為氣象學(xué)的預(yù)告數(shù)據(jù)的函數(shù)建 立對于該蒸汽發(fā)生器的負荷預(yù)測。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在預(yù)測到高負荷的情況下，抑制或 推遲和/或弱化和/或縮短額定凈化工序;并且在預(yù)測到低負荷的情況下，提前和/或強化額 定凈化工序。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，對延遲的額定凈化工序進行強化。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于神經(jīng)模型來建立該負荷預(yù) 測、該可用性預(yù)測和該效率預(yù)測。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，至少將該效率預(yù)測和該負荷預(yù)測用作在一 個模糊調(diào)節(jié)器中的輸入變量，用這些輸入變量來控制這些凈化工序。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，依賴于凈化工序的時長和面積大小，將該 蒸汽發(fā)生器的這些加熱面的預(yù)期的、由凈化導(dǎo)致的磨損用作在該模糊調(diào)節(jié)器中的輸入變 量。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，該負荷預(yù)測形成為電價預(yù)測，并 且優(yōu)選將該電價預(yù)測用作在該模糊調(diào)節(jié)器中的輸入變量。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在高負荷階段內(nèi)將額定凈化工序 推遲到該蒸汽發(fā)生器的具有預(yù)測的高可用性的時間段內(nèi)。12. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，依賴于該負荷預(yù)測和該可用性預(yù) 測建立控制計劃，以便以控制負荷的方式對該蒸汽發(fā)生器進行功率調(diào)節(jié)，并且借助于在蒸 汽發(fā)生器的功率方面的控制計劃來調(diào)節(jié)該蒸汽發(fā)生器。13. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，針對根據(jù)小時和/或天測量的時 間段建立該負荷預(yù)測、該可用性預(yù)測和該效率預(yù)測，優(yōu)選針對約〇至24小時和/或0至48小 時。14. 尤其根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于用來發(fā)電和/或供熱的蒸汽發(fā)生器的功率 調(diào)節(jié)的方法，其中，將至少一個蒸汽發(fā)生器和向虛擬平衡回路提供調(diào)節(jié)能量的設(shè)備組合， 該方法包括： -作為針對所述蒸汽發(fā)生器的電流需求和/或熱需求的函數(shù)建立負荷預(yù)測， -作為可用性預(yù)測并且優(yōu)選作為環(huán)境溫度和/或燃料質(zhì)量的函數(shù)建立對于所述蒸汽發(fā) 生器的預(yù)計可用的最大功率的預(yù)測， 其中，控制計劃對組合成該平衡回路的具有該最大功率的蒸汽發(fā)生器以及具有最小功 率的用于提供調(diào)節(jié)能量的設(shè)備進行考慮。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，監(jiān)測所述蒸汽發(fā)生器的總發(fā)電機功率 和/或凈發(fā)電機功率，并且調(diào)節(jié)該用于提供調(diào)節(jié)能量的設(shè)備，使得該調(diào)節(jié)能量補償與該控制 計劃相比的產(chǎn)生的差異。16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，將可關(guān)斷的負荷和/或用于發(fā)電的 設(shè)備、尤其蒸汽發(fā)生器或氣體發(fā)電站用作用于提供調(diào)節(jié)能量的設(shè)備。17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16之一所述的方法，其特征在于，考慮在該可用性預(yù)測中補充的 功率選項和/或調(diào)節(jié)能量選項;優(yōu)選地，這些補充的功率選項涉及各降低功率的部件的暫時 關(guān)斷。
【文檔編號】F28G15/00GK105899874SQ201380081953
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2013年12月10日
【發(fā)明人】H·霍夫曼, U·舒爾策
【申請人】Rwe動力股份公司