本公開(kāi)涉及如權(quán)利要求1中闡述的用于操作發(fā)電設(shè)備的方法。其進(jìn)一步涉及發(fā)電設(shè)備，具體是適合于根據(jù)公開(kāi)的方法操作的發(fā)電設(shè)備。

背景技術(shù)：

發(fā)電設(shè)備在于電網(wǎng)中操作時(shí)不但需要能夠提供調(diào)配的功率至電網(wǎng)，而且需要提供快速功率調(diào)節(jié)來(lái)支持相當(dāng)恒定的電網(wǎng)頻率。電網(wǎng)頻率可例如響應(yīng)于電網(wǎng)中的單個(gè)發(fā)電設(shè)備的斷電或突然的未調(diào)配功率需求而經(jīng)歷突然下降。電功率電網(wǎng)更易受臨界頻率下降，總電網(wǎng)功率越小，則獨(dú)立發(fā)電設(shè)備供應(yīng)至電網(wǎng)的功率就越大。此外，長(zhǎng)距離的電力線容量可限制總體電網(wǎng)穩(wěn)定性。

響應(yīng)于臨界頻率過(guò)低事件，發(fā)電設(shè)備可供應(yīng)附加電功率至電網(wǎng)來(lái)至少部分地補(bǔ)償另一發(fā)電設(shè)備的斷電或電功率需求的突然增大。為了保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性，此類(lèi)響應(yīng)需要在技術(shù)上盡可能快且以盡可能高的供電梯度來(lái)提供。在突然電功率短缺或突然電功率需求增大的第一情況下，發(fā)電設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)軸的慣性可用于延遲頻率下降。然而，關(guān)鍵在于在電網(wǎng)頻率達(dá)到臨界水平之前補(bǔ)償電功率供應(yīng)與電網(wǎng)中的電功率需求之間的差異，該臨界水平繼而可引起附加發(fā)電設(shè)備的無(wú)意頻率過(guò)低關(guān)閉，并且最終可導(dǎo)致電網(wǎng)中斷。

例如，已知低于發(fā)電設(shè)備的額定滿(mǎn)功率操作發(fā)電設(shè)備，以便提供功率儲(chǔ)備用于所謂的頻率響應(yīng)能力。例如，蒸汽或聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中的蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可通過(guò)使蒸汽渦輪入口控制閥節(jié)流來(lái)在固定壓力模式下操作。儲(chǔ)存在鍋爐中的熱能接著可通過(guò)開(kāi)啟蒸汽渦輪入口蒸汽控制閥來(lái)釋放。同樣地，燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備可低于滿(mǎn)功率輸出操作，并且因此可提供功率儲(chǔ)備用于頻率響應(yīng)操作。us2014/0239638公開(kāi)了一種用于操作聯(lián)合發(fā)電設(shè)備來(lái)提供頻率響應(yīng)能力的方法。us7,784,286公開(kāi)了一種方法，其中軟化水噴射到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)中，以便增大設(shè)備功率輸出。通常，發(fā)電設(shè)備操作者由電網(wǎng)操作者補(bǔ)償提供頻率響應(yīng)能力，其通常償還由于低于額定的發(fā)電設(shè)備操作而產(chǎn)生的功率生成和效率的損失(penalty)。然而，所探討(athand)的因此保持的附加電功率提供的響應(yīng)時(shí)間例如由發(fā)電設(shè)備控制、過(guò)程所需的(例如，流體流動(dòng)花費(fèi)的)時(shí)間限制，以引起發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的功率變化，以及可容許的溫度梯度。

盡管所述延遲時(shí)間可在大電網(wǎng)中為完全可接受的，其中大量熱動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)操作，并且其由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性而固有地用于使電網(wǎng)頻率最初穩(wěn)定，或使電網(wǎng)頻率下降延遲。在沒(méi)有或僅具有有限能力的電力線連接來(lái)儲(chǔ)備功率的小電網(wǎng)中，此類(lèi)頻率過(guò)低可在導(dǎo)致緊急狀態(tài)的干擾開(kāi)始之后的短時(shí)間內(nèi)達(dá)到臨界值。此類(lèi)電網(wǎng)可典型地在島嶼上發(fā)現(xiàn)，但相同的狀態(tài)可適于僅具有與電網(wǎng)的其它區(qū)域的有限線連接能力的較大電網(wǎng)的區(qū)域。隨著可再生功率的普遍性提高，該問(wèn)題變得更顯著，因?yàn)榭稍偕l(fā)電設(shè)備不提供旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性，如，光伏發(fā)電設(shè)備，或僅有限的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性，如，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并且此外，功率產(chǎn)生中的不可調(diào)配的變化變得具有對(duì)電網(wǎng)操作而言的提高的重要性。這需要幾乎立即的非延遲頻率響應(yīng)能力。wo2009/050205提出了操作包括co2捕集系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備，以及關(guān)閉co2捕集系統(tǒng)來(lái)提供即時(shí)的附加功率至電網(wǎng)。然而，本文中提出的操作需要發(fā)電設(shè)備裝備有co2捕集系統(tǒng)。wo2009/087210中提出的操作模式具有對(duì)發(fā)電設(shè)備操作的較大影響，其中在提供頻率響應(yīng)功率輸出時(shí)，co2捕集系統(tǒng)并未操作。這可引起發(fā)電設(shè)備操作者的財(cái)務(wù)損失。此外，co2捕集系統(tǒng)需要在頻率響應(yīng)時(shí)間結(jié)束之后重啟。在另一方面，對(duì)電網(wǎng)的光伏和風(fēng)力供電的大份額可不但導(dǎo)致突然非計(jì)劃的功率短缺，而且還可導(dǎo)致突然的非計(jì)劃的功率過(guò)剩。盡管本領(lǐng)域中解決了對(duì)快速電網(wǎng)功率輸出增大的需求，但用于在頻率響應(yīng)模式中操作發(fā)電設(shè)備的提出的方法并未解決提供在高兆瓦數(shù)每秒的額定值下增大和減小發(fā)電設(shè)備電網(wǎng)輸出的能力的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

當(dāng)前公開(kāi)的主題的目的在于提供一種用于操作發(fā)電設(shè)備的方法以及發(fā)電設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)頻率和/或電網(wǎng)功率需求的變化的即時(shí)響應(yīng)。在另一方面，當(dāng)前公開(kāi)的主題的目的在于提供一種用于操作發(fā)電設(shè)備的方法以及發(fā)電設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于發(fā)電設(shè)備的總電功率輸出和/或軸功率輸出來(lái)至少暫時(shí)地調(diào)制發(fā)電設(shè)備的電網(wǎng)功率輸出。在該方面的調(diào)制將意味著增大電網(wǎng)功率輸出以及減小電網(wǎng)功率輸出的能力。因此，在再一方面，當(dāng)前公開(kāi)的主題的目的在于提供一種用于操作發(fā)電設(shè)備的方法以及發(fā)電設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)在足夠高的兆瓦數(shù)每秒的額定值下對(duì)電網(wǎng)功率需求增大以及電網(wǎng)功率需求減小的即時(shí)響應(yīng)。在又一些方面，調(diào)制電網(wǎng)功率輸出應(yīng)當(dāng)在不影響總體設(shè)備操作的情況下實(shí)現(xiàn)，如將是例如在關(guān)閉co2捕集系統(tǒng)時(shí)的情況。當(dāng)前公開(kāi)的主題的又一個(gè)目的在于提供即時(shí)調(diào)制能力，同時(shí)避免對(duì)發(fā)電設(shè)備的構(gòu)件的過(guò)大熱梯度，以及關(guān)于其的過(guò)大壽命消耗。在再一方面，將公開(kāi)一種用于操作發(fā)電設(shè)備的方法以及發(fā)電設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)以更快響應(yīng)和/或在比軸功率輸出的更高速率下遵循電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化的實(shí)際電網(wǎng)功率輸出，并且因此可調(diào)制總電功率生成。

這由權(quán)利要求1中描述的主題實(shí)現(xiàn)。

不論明確提到與否，公開(kāi)的主題的另外的效果和優(yōu)點(diǎn)將鑒于下文提供的公開(kāi)而變得顯而易見(jiàn)。

因此，公開(kāi)了一種用于操作發(fā)電設(shè)備的方法，該方法包括提供至少一個(gè)軸功率，由此提供總軸功率，以及驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，由此提供總電功率輸出。理解的是，總軸功率可為由單一的傳動(dòng)軸或傳動(dòng)軸系提供的軸功率，但在其它情況下可為由許多傳動(dòng)軸或傳動(dòng)軸系提供的軸功率的和。同樣地，總電功率輸出可為來(lái)自單一發(fā)電機(jī)的電功率輸出，但在其它情況下可為來(lái)自許多發(fā)電機(jī)的電功率輸出的和。該方法還包括將總電功率輸出的第一份額提供至電網(wǎng)作為電網(wǎng)功率輸出，將總電功率輸出的第二份額提供至至少一個(gè)功率消耗物，以及在總電功率輸出的第二份額的調(diào)制中，獨(dú)立于總電功率輸出和軸功率輸出調(diào)制電網(wǎng)功率輸出。

理解的是，減小總電功率輸出的第二份額或功率消耗物的功率消耗，實(shí)質(zhì)的附加電功率提供至電網(wǎng)。

獨(dú)立于總電功率輸出和/或軸功率輸出調(diào)制電網(wǎng)功率輸出可對(duì)于一種情況包括保持總電功率輸出和/或軸功率輸出恒定至少達(dá)有限時(shí)間段，同時(shí)電網(wǎng)功率輸出在由至少一個(gè)功率消耗物消耗的總電功率輸出的第二份額的調(diào)制中調(diào)制。在該方面，該方法可包括在總電輸出的第二份額的調(diào)制中調(diào)制電網(wǎng)功率輸出，同時(shí)總軸功率和總電功率輸出為恒定的，特別是在小電網(wǎng)頻率偏差的情況中，和/或在直到軸輸出和總電功率輸出的開(kāi)始的變化變得有效的時(shí)間段內(nèi)?？傒S功率和總電功率輸出可有意地保持恒定，或者可由于對(duì)相應(yīng)功率設(shè)置點(diǎn)的變化的延遲響應(yīng)而為恒定的，即，可最初為恒定的并且以延遲的變化響應(yīng)。對(duì)于另一情況，獨(dú)立于總電功率輸出和/或軸功率輸出調(diào)制電網(wǎng)功率輸出可包括在總電功率輸出的第二份額的調(diào)制中調(diào)制電網(wǎng)功率輸出，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)功率需求變化的立即響應(yīng)，以及隨后以延遲和/或較慢的響應(yīng)來(lái)調(diào)制總電功率輸出和/或軸功率輸出。

調(diào)制總電功率輸出的第二份額可包括增大以及減小至少一個(gè)功率消耗物的功率消耗。因此，該方法可應(yīng)用于響應(yīng)于電網(wǎng)功率需求的瞬時(shí)增大以及電網(wǎng)功率需求的瞬時(shí)減小。

該方法可包括調(diào)制電網(wǎng)功率輸出來(lái)分別匹配電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)或設(shè)備負(fù)載設(shè)置點(diǎn)。即，調(diào)制電功率輸出的第二份額應(yīng)用于補(bǔ)償總電功率輸出的延遲響應(yīng)或慢響應(yīng)，其中總電功率輸出具有小于電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的梯度。

在另一方面，該方法可包括將總電功率輸出的第二份額提供至功率消耗物，其獨(dú)立于發(fā)電設(shè)備操作來(lái)操作。即，所述功率消耗物不涉及發(fā)電設(shè)備循環(huán)操作，如例如關(guān)于co2捕集系統(tǒng)、鍋爐泵、煙道氣體洗滌系統(tǒng)等將是此情況。

如上文暗示的，在某些情況中，該方法可包括隨后調(diào)制總軸功率和因此總電功率輸出。隨后調(diào)制可包括開(kāi)始延遲或慢于電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化的、總電功率輸出的響應(yīng)，以及即時(shí)地開(kāi)始所述變化，但總電功率輸出由于例如系統(tǒng)約束而響應(yīng)延遲或具有有限的響應(yīng)速度。

該方法可包括調(diào)制總軸功率輸出和由此總電功率輸出，以實(shí)現(xiàn)總電功率輸出與電網(wǎng)功率輸出之間的設(shè)置的受控差異。即，在總電功率輸出的第二份額的調(diào)制針對(duì)對(duì)電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的瞬時(shí)變化的快速響應(yīng)應(yīng)用時(shí)，軸功率輸出和由此總電功率輸出隨后以固有的延遲或慢響應(yīng)控制成遵循電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化，并且控制成將總電功率輸出的第二份額調(diào)整至設(shè)置值。

調(diào)制總電功率輸出可包括將總電功率輸出保持在大于或至少不小于電網(wǎng)功率輸出的值。這意味著至少在其中提供頻率響應(yīng)能力的操作模式中，功率消耗物操作成消耗電功率。

在操作方法的某些情況中，其可包括級(jí)聯(lián)控制構(gòu)思，其中為了匹配電網(wǎng)功率需求的基本控制在控制總軸功率輸出中執(zhí)行，同時(shí)總電功率輸出的第二份額的調(diào)制應(yīng)用于補(bǔ)償軸功率輸出和因此總電功率輸出對(duì)電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)中的瞬時(shí)變化的慢響應(yīng)。例如，在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)負(fù)載設(shè)置點(diǎn)變化的響應(yīng)是最慢響應(yīng)，而蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)較快，特別是如果蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在固定壓力模式中以節(jié)流的蒸汽渦輪入口控制閥操作。例如，在相應(yīng)的負(fù)載設(shè)置點(diǎn)變化時(shí)，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以以2.5秒延遲響應(yīng)并且使相關(guān)軸功率輸出緩升。蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以以1秒延遲響應(yīng)并且使相關(guān)軸功率輸出緩升。因此，總電功率輸出的第二份額的調(diào)制可用于即時(shí)響應(yīng)，并且補(bǔ)償發(fā)電設(shè)備電網(wǎng)輸出設(shè)置點(diǎn)(即，待供應(yīng)至電網(wǎng)的電功率)與動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)負(fù)載設(shè)置點(diǎn)的變化的延遲響應(yīng)之間的差異。

因此，在某些情況中，該方法可包括響應(yīng)于電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化，調(diào)制電網(wǎng)功率輸出，以及進(jìn)一步開(kāi)始總電功率輸出的變化，由此調(diào)制電功率輸出的第二份額用作對(duì)電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的瞬時(shí)變化的初始響應(yīng)，以補(bǔ)償總電功率輸出的慢響應(yīng)。

如提到的，設(shè)備可控制成使得調(diào)制電功率輸出的第二份額可包括取決于或響應(yīng)于電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化來(lái)增大電功率輸出的第二份額以及減小電功率輸出的第二份額。

在另外的情況中，該方法可包括電功率輸出的第二份額用于生成至少一種可儲(chǔ)存的能量。取決于實(shí)際功率需求，所述至少一種可儲(chǔ)存的能量可立即使用，或者可儲(chǔ)存在適合的儲(chǔ)存裝置中，例如用于隨后峰值負(fù)載/功率增大的操作。在該方面，電功率輸出的第二份額例如可提供至氫生成設(shè)備和/或電力操作的蒸汽發(fā)生器。來(lái)自氫生成設(shè)備的氫例如可立即用作發(fā)電設(shè)備的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料。在另一情況中，來(lái)自氫生成設(shè)備的氫可儲(chǔ)存在儲(chǔ)存容器中，并且可隨后使用。對(duì)于另一情況，來(lái)自氫發(fā)生器的氫可立即使用或在中間儲(chǔ)存之后使用，以在燃料電池中生成電。來(lái)自電力操作的蒸汽發(fā)生器的蒸汽可立即用于發(fā)電設(shè)備的蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，但在其它情況中，來(lái)自蒸汽的熱能可儲(chǔ)存在熱能儲(chǔ)存裝置中。來(lái)自蒸汽的熱能可隨后用于生成用于蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的蒸汽。同樣地，蒸汽和/或儲(chǔ)存的熱能可用于加熱目的，或其它工業(yè)目的。蒸汽還可供應(yīng)至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器或膨脹渦輪，以在膨脹渦輪中的膨脹時(shí)提供有用的功率。理解的是，可儲(chǔ)存的能量的以上列舉和所述可儲(chǔ)存能量的使用是非詳盡的，并且其它情況可能夠容易由技術(shù)人員想到。在本公開(kāi)的另一個(gè)方面，公開(kāi)了一種發(fā)電設(shè)備。具體而言，公開(kāi)了適合于根據(jù)以上描述的方法操作的發(fā)電設(shè)備。

因此，本文中描述的發(fā)電設(shè)備包括用于生成動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)軸功率輸出的至少一個(gè)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，以及由動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用于生成總發(fā)電機(jī)電功率輸出的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)。所述至少一個(gè)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)典型地可包括同時(shí)不限于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中的至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、至少一個(gè)蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，或兩者。發(fā)電設(shè)備還包括用于將電網(wǎng)功率輸出提供至電網(wǎng)的電網(wǎng)連接。發(fā)電設(shè)備還包括能夠連接于發(fā)電機(jī)的至少一個(gè)電功率消耗物。電功率消耗物為獨(dú)立功率消耗物。如上文標(biāo)明的，除消耗生成的總電功率輸出的一部分的能力之外，獨(dú)立功率消耗物為不是發(fā)電設(shè)備操作的一部分的功率消耗物。發(fā)電設(shè)備還包括裝置，其用于調(diào)制獨(dú)立功率消耗物的功率消耗，使得發(fā)電設(shè)備的電網(wǎng)功率輸出可分別獨(dú)立于總發(fā)電機(jī)電功率輸出或動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)軸功率輸出來(lái)控制。

獨(dú)立電功率消耗物可為用于將電能轉(zhuǎn)換成可儲(chǔ)存形式的能量的裝置。如上文指示的，例如，所述裝置可包括用于生成氫的電解設(shè)備，或者對(duì)于另一情況，可包括電力操作的蒸汽發(fā)生器。另外，發(fā)電設(shè)備可包括用于可儲(chǔ)存的能量的儲(chǔ)存裝置。例如，熱能儲(chǔ)存裝置可提供用于儲(chǔ)存來(lái)自電力操作的蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的蒸汽的熱。

技術(shù)方案1.一種用于操作發(fā)電設(shè)備(1)的方法，所述方法包括提供至少一個(gè)軸功率(psh,gt,psh,st)，由此提供總軸功率，驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)電機(jī)，由此提供總電功率輸出，將所述總電功率輸出的第一份額提供至電網(wǎng)作為電網(wǎng)功率輸出，

將所述總電功率輸出的第二份額(pel,2)提供至至少一個(gè)功率消耗物(11,13)，

其特征在于，在所述總電功率輸出的所述第二份額(pel,2)的調(diào)制中，獨(dú)立于所述總電功率輸出和所述總軸功率輸出調(diào)制所述電網(wǎng)功率輸出。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，在調(diào)制所述總電輸出的所述第二份額(pel,2)中調(diào)制所述電網(wǎng)功率輸出，同時(shí)所述總軸功率和所述總電功率輸出為恒定的。

技術(shù)方案3.根據(jù)前述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，調(diào)制所述電網(wǎng)功率輸出來(lái)匹配電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)。

技術(shù)方案4.根據(jù)前述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括將所述總電功率輸出的所述第二份額(pel,2)提供至獨(dú)立于所述發(fā)電設(shè)備操作來(lái)操作的功率消耗物(11,13)。

技術(shù)方案5.根據(jù)前述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，隨后調(diào)制所述總軸功率和由此所述總電功率輸出。

技術(shù)方案6.根據(jù)前述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，調(diào)制所述總軸功率輸出和由此所述總電功率輸出，以實(shí)現(xiàn)所述總電功率輸出與所述電網(wǎng)功率輸出之間的設(shè)置的受控差異。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案5或技術(shù)方案6所述的方法，其特征在于，調(diào)制所述總電功率輸出包括將所述總電功率輸出保持在大于所述電網(wǎng)功率輸出的值下。

技術(shù)方案8.根據(jù)前述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化，調(diào)制所述電網(wǎng)功率輸出，包括開(kāi)始所述總電功率輸出的變化，由此調(diào)制所述電功率輸出的所述第二份額(pel,2)用作對(duì)電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化(δpg)的初始響應(yīng)，以補(bǔ)償所述總電功率輸出的慢響應(yīng)。

技術(shù)方案9.根據(jù)前述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述設(shè)備(1)控制成使得調(diào)制所述電功率輸出的所述第二份額(pel,2)可包括取決于所述電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)的變化增大所述電功率輸出的所述第二份額(pel,2)以及減小所述電功率輸出的所述第二份額(pel,2)。

技術(shù)方案10.根據(jù)前述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述電功率輸出的所述第二份額(pel,2)用于生成至少一種可儲(chǔ)存的能量。

技術(shù)方案11.根據(jù)前述技術(shù)方案所述的方法，其特征在于，將所述電功率輸出的所述第二份額(pel,2)提供至氫生成設(shè)備和/或電力操作的蒸汽發(fā)生器中的至少一個(gè)。

技術(shù)方案12.一種發(fā)電設(shè)備(1)，其包括用于生成動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)軸功率輸出(psh,gt,psh.st)的至少一個(gè)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(100,200)，以及由所述動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(100,200)驅(qū)動(dòng)用于生成總發(fā)電機(jī)電功率輸出的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(104,204)，所述發(fā)電設(shè)備還包括用于將電網(wǎng)功率輸出(pg,gt,pg,st)提供至電網(wǎng)的電網(wǎng)連接，所述發(fā)電設(shè)備還包括能夠連接于所述發(fā)電機(jī)(104,204)的至少一個(gè)電功率消耗物(11,13)，其特征在于，所述電功率消耗物(11,13)是獨(dú)立的功率消耗物，并且所述發(fā)電設(shè)備還包括裝置，其用于調(diào)制所述獨(dú)立功率消耗物(11,13)的功率消耗(pel,2)，使得所述發(fā)電設(shè)備的所述電網(wǎng)功率輸出可分別獨(dú)立于所述總發(fā)電機(jī)電功率輸出或所述動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)軸功率輸出來(lái)控制。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述獨(dú)立的電功率消耗物(11,13)為用于將電能轉(zhuǎn)換成可儲(chǔ)存形式的能量的裝置，其中具體地，所述發(fā)電設(shè)備包括用于所述可儲(chǔ)存能量的儲(chǔ)存裝置(12)。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案12或技術(shù)方案13所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述獨(dú)立的電功率消耗物為電加熱的蒸汽發(fā)生器(11)和電解設(shè)備(13)中的至少一個(gè)。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)電設(shè)備包括用于儲(chǔ)存所述蒸汽發(fā)生器中提供的熱能的tes裝置(12)。

理解的是，上文公開(kāi)的特征和實(shí)施例可與彼此組合。還將認(rèn)識(shí)到的是，能夠構(gòu)想出在本公開(kāi)和要求權(quán)利的主題的范圍內(nèi)的另外的實(shí)施例，其對(duì)技術(shù)人員而言為明顯且顯而易見(jiàn)的。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在借助于附圖中示出的選擇的示例性實(shí)施例更詳細(xì)說(shuō)明本公開(kāi)的主題。附圖示出了：

圖1為包括獨(dú)立功率消耗物的發(fā)電設(shè)備的第一示例性實(shí)施例；

圖2為示出響應(yīng)于增大的電網(wǎng)功率需求操作發(fā)電設(shè)備的示例性模式的圖表；以及

圖3為包括獨(dú)立功率消耗物的發(fā)電設(shè)備的第二示例性實(shí)施例。

理解的是，附圖是高度示意性的，并且出于說(shuō)明目的不需要的細(xì)節(jié)可省略用于易于理解和描述。進(jìn)一步理解的是，附圖僅示出選擇的說(shuō)明性實(shí)施例，并且未示出的實(shí)施例仍可良好在本文中公開(kāi)和/或要求權(quán)利的主題的范圍內(nèi)。

部件列表

1發(fā)電設(shè)備，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備

10余熱回收蒸汽發(fā)生器

11獨(dú)立的功率消耗物，電力操作的蒸汽發(fā)生器

12熱能儲(chǔ)存單元

13獨(dú)立的功率消耗物，電解設(shè)備

100燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)

101壓縮機(jī)

102燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓膨脹渦輪

103燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓膨脹渦輪

104發(fā)電機(jī)

105燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸系

106高壓燃燒器

107低壓燃燒器

108燃料供應(yīng)管線

109燃料供應(yīng)管線

200蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)

201蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪

202蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中壓渦輪

203蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪

204發(fā)電機(jī)

205蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸系

208冷凝器

209給水泵

psh,gt燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功率輸出

pel,gt來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)的電功率輸出

pg,gt燃?xì)鉁u輪電網(wǎng)功率輸出

psh,gt蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功率輸出

pel,st來(lái)自蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)的電功率輸出

pg,st蒸汽渦輪電網(wǎng)功率輸出

pel,2功率消耗物的功率消耗

δpg頻率響應(yīng)電網(wǎng)功率輸出

δpel,gt來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率響應(yīng)附加功率輸出

δpel,st來(lái)自蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率響應(yīng)附加功率輸出

δpel,2'由于功率消耗物的功率消耗減小而產(chǎn)生的頻率響應(yīng)附加電網(wǎng)功率輸出，實(shí)質(zhì)的電功率輸出。

具體實(shí)施方式

圖1示出了適合于根據(jù)以上描述操作方法操作的發(fā)電設(shè)備1的第一示例性實(shí)施例。發(fā)電設(shè)備1是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備，以技術(shù)人員公知的方式包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100和蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)200。理解的是，發(fā)電設(shè)備可包括許多燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和/或蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括壓縮機(jī)101、高壓膨脹渦輪102和低壓膨脹渦輪103。來(lái)自壓縮機(jī)101的壓縮工作流體(例如，空氣)提供至高壓燃燒器106，在該處，其由燃料供應(yīng)管線108提供的燃料的燃燒加熱，并且在高壓膨脹渦輪102中部分地膨脹。在高壓膨脹渦輪102中膨脹之后，仍富氧的部分地膨脹的煙道氣體提供至低壓燃燒器107，在該處，其由通過(guò)燃料供應(yīng)管線109提供的燃料的燃燒進(jìn)一步加熱。來(lái)自低壓燃燒器107的燃燒產(chǎn)物在低壓膨脹渦輪103中進(jìn)一步膨脹。煙道氣體提供至余熱回收蒸汽發(fā)生器10，在該處，其用于生成用于蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)200的蒸汽。理解的是，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)僅經(jīng)由實(shí)例示為再熱燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。如對(duì)技術(shù)人員而言明顯的，這對(duì)本文中公開(kāi)的主題不是決定性的，并且提供再熱類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)不是強(qiáng)制性的。在膨脹中，膨脹渦輪102和103中的工作流體的有用功率在軸系105中生成。該有用功率部分地用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)101。剩余的有用功率可用作燃?xì)鉁u輪軸功率輸出psh,gt來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)104，由此提供電功率pel,gt。余熱回收蒸汽發(fā)生器10中生成的蒸汽在蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)200的高壓渦輪201、中壓渦輪202和低壓渦輪203中膨脹。再次，蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可不同地構(gòu)造。膨脹的蒸汽在冷凝器208中冷凝，在給水泵209中加壓，并且作為給水給送至余熱回收蒸汽發(fā)生器10來(lái)再次蒸發(fā)、過(guò)熱并且給送到蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)200中。通過(guò)蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹渦輪201,202和203中的蒸汽的膨脹，有用功率在軸系205中生成，并且蒸汽渦輪軸功率psh,st用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)204，因此生成蒸汽渦輪電功率輸出pel,st。技術(shù)人員良好理解的是，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備1可包括多種控制閥，其是技術(shù)人員熟知的。還理解的是，例如，許多燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可用于生成用于一個(gè)蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的蒸汽。本領(lǐng)域中還已知的是，蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可驅(qū)動(dòng)共同的軸系和共同的發(fā)電機(jī)。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的所有這些實(shí)施例和其它實(shí)施例是技術(shù)人員公知的。理解的是，發(fā)電設(shè)備中的所有軸功率輸出的和(即，在本實(shí)例中，燃?xì)鉁u輪軸功率psh,gt和蒸汽渦輪軸功率psh,st的和)代表發(fā)電設(shè)備的總軸功率。還理解的是，發(fā)電設(shè)備中的所有電功率輸出的和(即，在本實(shí)例中，燃?xì)鉁u輪電功率輸出pel,gt和蒸汽渦輪電功率輸出pel,st的和)代表總電功率輸出。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)將燃?xì)鉁u輪電網(wǎng)功率輸出pg,gt提供至電網(wǎng)。蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)將蒸汽渦輪電網(wǎng)功率輸出pg,st提供至電網(wǎng)。設(shè)備提供總電網(wǎng)功率輸出pg=pg,gt+pg,st至電網(wǎng)。更一般而言，設(shè)備的總電網(wǎng)功率輸出等于設(shè)備中的所有發(fā)電機(jī)的所有電網(wǎng)功率輸出的和。

技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到的是，發(fā)電設(shè)備的大體設(shè)置可變化，并且發(fā)電設(shè)備可包括該示例性實(shí)施例中未示出但技術(shù)人員熟知的許多另外的構(gòu)件。

提供了獨(dú)立的功率消耗物11。在所示情況中，獨(dú)立的功率消耗物11為電力操作的蒸汽發(fā)生器。電力操作的蒸汽發(fā)生器11可提供蒸汽至技術(shù)人員大體上熟悉的類(lèi)型的熱能儲(chǔ)存單元12，例如，熔鹽熱能儲(chǔ)存裝置。來(lái)自電力操作的蒸汽發(fā)生器11的蒸汽可與熱能儲(chǔ)存單元12交換熱，例如，以容納在熱能儲(chǔ)存單元12中的加熱和/或熔融的鹽。已知的是，此類(lèi)熱能儲(chǔ)存單元可在高達(dá)700℃的溫度下操作。儲(chǔ)存在熱能儲(chǔ)存單元12中的熱可隨后用于生成除余熱回收蒸汽發(fā)生器10中生成的蒸汽之外的附加蒸汽，并且接著可給送至蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)200，以便生成附加蒸汽渦輪軸功率。取決于蒸汽壓力，還可發(fā)現(xiàn)適合的是將熱能儲(chǔ)存單元12中生成的蒸汽給送至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的燃燒器或膨脹渦輪。同樣地，可提供旁通管線，其允許將電力操作的蒸汽發(fā)生器11中生成的蒸汽直接地給送至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹渦輪，或至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器。蒸汽還可用作燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100中的冷卻劑。在以電功率pel,2的消耗來(lái)操作獨(dú)立的功率消耗物中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)功率輸出減小至pg,gt=pel,gt-pel,2。同樣地，設(shè)備總電網(wǎng)功率輸出減小至pg=pel,gt+pel,st-pel,2。換言之，如果獨(dú)立功率消耗物操作成消耗一定的電功率消耗，則設(shè)備將在高于總電網(wǎng)功率輸出的總電功率輸出或總軸功率下操作。減小獨(dú)立功率消耗物的功率消耗因此將升高設(shè)備的總電網(wǎng)功率輸出?？梢哉f(shuō)，在獨(dú)立功率消耗物的功率消耗減少中提供了實(shí)質(zhì)的附加電網(wǎng)功率輸出。同樣地，設(shè)備的總電網(wǎng)功率輸出可調(diào)制，同時(shí)在調(diào)制獨(dú)立功率消耗物的功率消耗中在穩(wěn)態(tài)下操作發(fā)電設(shè)備。這可包括增大以及減小設(shè)備的總電網(wǎng)功率輸出。因此，設(shè)備總電網(wǎng)功率輸出可比將能夠改變負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)更快調(diào)制。應(yīng)當(dāng)注意的是，獨(dú)立功率消耗物的操作并不具有對(duì)發(fā)電設(shè)備操作的直接影響，如如果例如co2捕集系統(tǒng)或直接集成在發(fā)電設(shè)備操作中的任何其它裝置如煙道氣體洗滌系統(tǒng)的功率消耗將減小，則將是此情況。在上文提供的示例性實(shí)施例中，產(chǎn)生了蒸汽，其中來(lái)自蒸汽的熱為可儲(chǔ)存的能量，其可立即使用或者儲(chǔ)存在熱能儲(chǔ)存裝置中。

參照?qǐng)D2，示出了發(fā)電設(shè)備的操作的實(shí)例，該發(fā)電設(shè)備包括獨(dú)立功率消耗物，如對(duì)于圖1中所示的實(shí)施例的情況，電力操作的蒸汽發(fā)生器。在所示情況中，發(fā)電設(shè)備操作成提供頻率響應(yīng)能力。例如，發(fā)電設(shè)備操作成提供至少50mw的功率儲(chǔ)備，其中響應(yīng)能力為10mw每秒。要求在于在特定的兆瓦數(shù)每秒額定值下即時(shí)地提供頻率響應(yīng)功率輸出δpg，即，至電網(wǎng)的功率輸出應(yīng)當(dāng)緩升而無(wú)任何延遲。如可從圖表所見(jiàn)，來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加功率輸出δpel,gt開(kāi)始以近似2.5秒的延遲緩升。這歸因于由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的控制所需的響應(yīng)時(shí)間，例如，在可變?nèi)肟趯?dǎo)葉的調(diào)整時(shí)附加工作流體到達(dá)燃燒器所需的時(shí)間，燃料供應(yīng)控制器調(diào)整至附加工作流體流的燃料流所需的時(shí)間，以及加熱的流體到達(dá)膨脹渦輪并且提供有用功率所需的時(shí)間。此外，例如，調(diào)整可變?nèi)肟趯?dǎo)葉位置的初始步驟不可在一個(gè)突然操作中執(zhí)行，而且需要在一定時(shí)間內(nèi)以有限梯度執(zhí)行，以便不損害燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制。來(lái)自蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加功率輸出δpel,st可提供有例如1秒的較短延遲時(shí)間。例如，該延遲時(shí)間由附加蒸汽流動(dòng)穿過(guò)蒸汽管線至膨脹渦輪所需的時(shí)間引起，并且由于蒸汽的可壓縮性，故還花費(fèi)一定時(shí)間，直到附加質(zhì)量流變得在所有膨脹渦輪級(jí)(包括低壓渦輪203)中有效。因此，為了將即時(shí)的附加功率δpg提供至電網(wǎng)，在設(shè)備的電網(wǎng)功率輸出設(shè)置點(diǎn)變化時(shí)，獨(dú)立的功率消耗物(電力操作的蒸汽發(fā)生器11)的功率消耗以10mw每秒的額定值減小，因此提供了實(shí)質(zhì)的電網(wǎng)功率輸出δpel,2'，并且在所需的兆瓦數(shù)每秒額定值下將附加的電網(wǎng)功率輸出δpg即時(shí)地提供至電網(wǎng)。在蒸汽渦輪啟動(dòng)來(lái)提供附加電功率輸出之后，電力操作的蒸汽發(fā)生器的功率消耗保持恒定，因此實(shí)質(zhì)的附加功率生成δpel,2'保持恒定。來(lái)自蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電功率輸出δpel,st隨后以10mw每秒的額定值增大，直到來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加電功率輸出δpel,gt變得有效。在來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加電功率輸出δpel,gt變得有效之后，蒸汽渦輪電功率輸出保持恒定。因此，發(fā)電設(shè)備總附加電網(wǎng)功率輸出δpg在所需的兆瓦數(shù)每秒額定值下無(wú)延遲地即時(shí)提供。一旦附加電網(wǎng)功率輸出達(dá)到例如50mw的設(shè)置值，則電力操作的蒸汽發(fā)生器的功率消耗緩升，因此減小了實(shí)質(zhì)的電功率輸出δpel,2'，同時(shí)來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電功率輸出δpel,gt進(jìn)一步緩升。一旦來(lái)自電力操作的蒸汽發(fā)生器的實(shí)質(zhì)的電功率輸出δpel,2'減小至零，則來(lái)自蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加電功率輸出δpel,st緩降，同時(shí)來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電功率輸出δpel,gt進(jìn)一步緩升。

δpel,st一回到零，整個(gè)發(fā)電設(shè)備就準(zhǔn)備好下一頻率下降事件。

在該方面，在提供即時(shí)附加電網(wǎng)功率輸出的初始階段中，電網(wǎng)功率輸出在提供至電力操作的蒸汽發(fā)生器(或更一般而言，設(shè)在設(shè)備中的功率消耗物)的總電功率輸出的份額的調(diào)制中，獨(dú)立于設(shè)備的總電功率輸出來(lái)調(diào)制。

理解的是，在以上考慮中，來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電功率輸出可至少在定性考慮中由相應(yīng)的有用軸功率輸出等同地替換。進(jìn)一步理解的是，來(lái)自電力操作的蒸汽發(fā)生器的實(shí)質(zhì)的電功率輸出δpel,2'和來(lái)自蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加電功率輸出δpel,st緩降的順序可改變，或者它們可在較低獨(dú)立兆瓦數(shù)每秒的額定值下同時(shí)地緩降。更進(jìn)一步理解的是，上文提供的實(shí)例較大簡(jiǎn)化，因?yàn)榇篌w上在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中，如果燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)操作點(diǎn)變換至較高的值，則蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)也將在較高的功率輸出下操作。因此，來(lái)自蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加電功率輸出δpel,st可不減少至零，并且來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的附加電功率輸出δpel,gt可最終低于設(shè)備的附加電網(wǎng)功率輸出δpg。

理解的是，該方法不但應(yīng)用于響應(yīng)突然功率短缺，而且還適用于響應(yīng)獨(dú)立功率消耗物的功率消耗增大中的突然電網(wǎng)功率過(guò)剩。如果功率儲(chǔ)備由發(fā)電設(shè)備操作中直接涉及的功率消耗物(如例如，co2捕集系統(tǒng)或煙道氣體洗滌系統(tǒng))提供，則這不是此情況。

如技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到的，除電力操作的蒸汽發(fā)生器之外的其它功率消耗物可用于提供針對(duì)即時(shí)頻率響應(yīng)能力即時(shí)地提供實(shí)質(zhì)的發(fā)電設(shè)備功率輸出的能力。參照?qǐng)D3，示出了發(fā)電設(shè)備的實(shí)施例，其中電解設(shè)備13提供為獨(dú)立的功率消耗物。電解設(shè)備13可通過(guò)水的電解來(lái)生成氫，并且由此消耗設(shè)備總電功率輸出的份額pel,2。正如在上文提供的實(shí)例中，電解設(shè)備13的功率消耗可減小，以便向電網(wǎng)提供實(shí)質(zhì)的電功率輸出。電解設(shè)備13中生成的氫可儲(chǔ)存，或者可直接地給送至燃燒器106。在減小電解設(shè)備13的功率消耗時(shí)，氫可從儲(chǔ)存裝置提供至燃燒器106，或者可由通過(guò)燃料給送管線108提供的燃料替換。

盡管借助于示例性實(shí)施例說(shuō)明了本公開(kāi)的主題，但理解的是，這些實(shí)施例絕不旨在限制要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍。將認(rèn)識(shí)到的是，權(quán)利要求覆蓋了本文中未明確示出或公開(kāi)的實(shí)施例，并且背離執(zhí)行本公開(kāi)的教導(dǎo)的示例性模式中公開(kāi)的那些的實(shí)施例仍將由權(quán)利要求覆蓋。