我们如何应对不断变化的运营需求
为您的发电厂提供先进的功能以保持竞争力
由于可再生能源发电的增加以及电价的下降，全球能源市场正在经历巨变。这对火力发电厂的运行模式提出了更高灵活性的要求。为满足这一要求，西门子开发了灵活电力服务™，以满足各种不断变化的运营需求。
为您的火力发电厂提供四个方面的灵活电力服务
灵活电力服务提供硬件和软件解决方案以及研究和工厂评估。由于不断变化的运营要求，解决方案通常会受到整个工厂，而不仅仅是个别组件的影响。因此，西门子能源开发了集成的解决方案，例如联合循环发电厂中的燃气轮机、余热锅炉（HRSG）、汽轮机和发电机。
在许多情况下，灵活电力服务可以作为西门子机组改造项目提供，并与其他现代化改造项目相结合。实施这些先进的功能可以帮助发电厂组件保持可靠性，并提高发电厂在不断变化的能源市场中的竞争力。
启停性能
提供按需供电和增强各种启停性能的措施包括：
- 燃气轮机湿压缩
- 发电机转子快速检查服务
- 汽轮机的快速热启动
汽轮机快速热启动
解决方案
有些最初作为基本负荷发电厂建造的联合循环发电厂现在作为峰值负荷发电厂或每天启动的循环发电厂运行。夜间停机后的热启动可能需要快速执行，采取可预测的可靠措施可以提供高调度能力和市场可用性。
西门子能源为 F 级联合循环发电厂开发了创新升级包，旨在显著缩短发电厂的热启动时间，比如从 60 分钟或更长时间，缩短到工厂特定值，例如，少于 40 分钟。这一重大改进是基于燃气轮机和汽轮机的并行启动 —— 也称为联合循环快速热启动。
效益
鉴于您发电厂的操作限制和要求，改进的联合循环快速热启动的益处包括：
- 在短短 40 分钟内提供几乎满兆瓦加载能力，这可能会带来新的收入机会，例如调峰
- 自动启动程序，可帮助您在启动过程中节省燃料并获得更高的效率
- 减少燃气轮机在启动期间的一氧化碳排放量
燃气轮机启动和加载过程无需空载等待汽轮机启动
- 早期汽轮机在低压蒸汽源首次甩负荷
- 压力提升期间汽轮机升速和加载同步进行
- 由于更高的升压率，蒸汽耗量降低，通过减少向冷凝器排放的蒸汽来最大限度地减少启动损失
- 在燃气轮机处于基本负荷之前，提前关闭高压/中压旁通阀
** 举例说明。实际结果可能因工厂条件和其他因素而异。
范围
西门子能源灵活电力服务提供适合发电厂特定情况和配置的整体解决方案。
我们的联合循环快速热启动理念包括：
- 改进的高压/热再蒸汽温度控制和改进的机组控制
- 新的高压和热再旁路控制原理
- 汽轮机控制器的修改以及电厂系统信号的新平衡
- 改善的燃气轮机控制提升了宽负荷运行的范围，最大可能提升加载速率
- 在工厂的数字控制系统中实施逻辑变更
- 轮机和余热锅炉的应力和疲劳监测系统
- 重新调试、验证和调整
- 操作员培训和文档
汽轮机高级快速加载
解决方案
汽轮机的高级快速加载是我们提高运行中的联合循环发电厂灵活性和效率的解决方案之一。
许多现有机组越来越需要为从满载到最低部分负荷全功率范围内的快速启动和循环运行做好准备。由于联合循环发电厂中的许多燃气轮机已经针对更快的启动梯度和加载进行了改进，也需要为汽轮机提高加载速率。这对于实现所需的工厂启动时间和加载速率可能是必要的。
西门子能源汽轮机根据整个电厂的需要以固定速度瞬态加速，并基于最大负载瞬态加载。西门子能源开发了一种创新的升级包，可以将汽轮机的速度和负载瞬时提高至100%。这种优化有助于缩短汽轮机启动时间。
益处
在可靠性和效率方面，该产品旨在提高工厂启动性能。这可能是您的工厂对多变的能源市场做出响应的重要优势。
借助汽轮机高级快速加载功能，西门子能源为您提供了一种先进的方法，可根据特定的汽机类型缩短启动过程。实施汽轮机高级快速加载，进一步的改善可能包括：
- 对于灵活的操作给予快速响应
- 更高效的启动
- 由于更高效的启动过程而增加了收入
- 启动期间减少排放
- 充分利用燃气轮机升级
最终收益在很大程度上取决于工厂配置和工厂优化状态。
范围
为了提高启动性能和灵活的负载操作，汽轮机高级快速加载基于透平控制更新。西门子能源将据此设计推荐的仪表和控制修改。这也可能包括对机组主控制系统的更改。
此外，将对汽轮机进行机械分析，以便保证汽轮机更高的瞬态运行。仪控系统的各项修正可以在离线时段例如周末停机时实施。
用于联合循环发电厂更快启动的脱气电导率
解决方案
考虑到燃料成本和排放参数，启动和满载之间的任何时间缩短都会有显著效果。更短的启动时间对于解决这些问题至关重要，实现目标的关键是减少获得合格蒸汽的等待时间。
我们的灵活电力服务™ 产品脱气电导率可以帮助减少因溶解二氧化碳而导致的汽轮机在相应操作级别的运行时间，并减少消耗在这些操作级别的允许的总运行时间。
效益
更短的启动时间能更快地对市场做出反应，有助于降低联合循环发电厂的启动成本。借助灵活电力服务™脱气电导率，西门子能源可以提供有助于缩短启动时间，尤其是冷启动时间的先进方法。
使用快速启动包以及脱气电导率，可以显著缩短联合循环发电厂的启动时间和蒸汽纯度的等待时间。
益处包括：
- 通过更详细的蒸汽纯度分析提高灵活性
- 燃料消耗更少，运行更高效
- 在启动期间减少燃气轮机的排放
* 概念图仅供参考。不按比例。实际情况可能有所不同。
范围
脱气电导率监测是一种用于分析蒸汽纯度并确定蒸汽是否可以输送到汽轮机或冷凝器的方法。脱气电导率可以消除二氧化碳对酸电导率 (AC) 的影响。
新开发的方法通过测量脱气电导率来控制蒸汽纯度并区分腐蚀性污染物和危害较小的二氧化碳。分析仪将警戒线下游的样品重新煮沸以去除二氧化碳。针对空气压力变化的沸点自动补偿以及样品流量测量是系统中集成的功能。
除了硬件分配外，提供的其他服务包括：
- 工厂蒸汽条件的化学评估
- 化学操作模式的评估，可以为采样系统的改进提供建议
- 采样系统的调试和工厂人员培训
快速达到额定转速
解决方案
我们用于提高联合循环发电厂灵活性和效率的灵活电力服务™解决方案之一是快速达到额定转速。
为了使汽轮机可靠而温和地加速到额定转速，筒形缸汽轮机的所有区域都必须存在过热蒸汽。因此，在汽轮机暖机和达到额定转速之前对多个压力和温度点进行监测。
当前测量点位于高压缸的中间位置（顶部和底部测量），并且通常具有较长的时间延迟，这在可能需要更快启动过程的情况下不是可靠选择。
快速达到额定转速反映了更快的开机标准，可缩短燃气轮机部分负荷运行时间，从而减少启动过程中的燃料消耗和燃气轮机一氧化碳排放量。
效益
更短的启动时间可能是您的工厂对于多变能源市场响应能力的重要优势，并且有助于降低联合循环发电厂的启动成本。
益处包括：
- 由于缩短了启动过程而提高了灵活性
- 燃料消耗更少，运行更高效
- 减少燃气轮机启动期间的一氧化碳排放量
* 仅概念性说明！
范围
进行综合评估以识别新的、响应更快的测量点，以控制高压透平内的蒸汽温度。启动逻辑和用户界面图以及操作手册中的一些更改也是升级的一部分。
新理念包括硬件和软件更改，这些更改可以在燃气轮机小修或类似持续时间的停机中实施。该产品可作为西门子能源机组的改造产品，并可与其他灵活电力服务™产品结合使用，以便进一步提高发电厂的冷启动性能。
改进的预热理念以实现更快的冷启动
解决方案
灵活电力服务™为中压和低压 (IP/LP) 组合汽轮机的轴系提供改进的预热概念，其预热气流与中压和低压通流的流动方向相反。改进的预热概念正变得越来越重要，因为许多发电厂的运行周期都在延长。在许多国家，特别是在欧洲，这导致汽轮机冷启动次数增加（通常发生在停机超过 5 天后）
效益
实施灵活电力服务™产品改进的预热理念可以减少汽轮机的冷启动时间。根据您发电厂的运行限制和要求，改进预热理念的益处包括：
- 由于启动时间更短，提高了对输电系统运营商 (TSO) 的响应能力
- 由于更高效的启动过程而增加了收入
- 减少了启动期间的排放
范围
用于更快冷启动的改良的预热概念不仅包括软件升级，还包括预先对汽轮机轴系状况进行的广泛工程研究分析，该研究基于：
- 原始设备制造商 (OEM) 质量保证文件
- 机组的运行历史（例如启动次数）
可以通过轴系的超声波测试来支持分析工作。
该理念包括汽轮机自动化软件的多项仪控修改。使用改良预热的机组启动次数将被记录在内部启动计数器中，作为修改的一部分内容。当达到通过工程设计确定的启动次数后，原预热频率将在轴系通过超声波检测确定合格后自动激活。
发电厂的灵活性改善 — 现场评估
解决方案
为了最大程度地减少原始预期运营模式与实际要求之间的差距，西门子能源可以评估您工厂的当前需求，并根据您的需求量身定制解决方案。
定制的改进建议可以帮助分析和优化现有硬件和软件的交互以及您的手动操作。
一般现场评估从工厂走访开始。随后进行详细分析，以便为针对发电厂需求的改进提供量身定制的建议。根据这些建议，经验丰富的西门子能源工程师对工厂进行分析，并与工厂管理人员和操作人员探讨他们总的调查结果。
他们的目标是评估：
- 要求和任务
- 操作限制
- 未来的运营场景
- 历史运行方案
回到办公室，西门子能源专家会分析收集到的信息，并确定通过更快的启动、更快的加载速率或优化的运行方案来提供更多灵活操作的选项。
效益
实施现场评估中确定的改进措施可以带来以下益处：
- 在设备生命周期内提高经济性
- 更快的启动和停机
- 提升加载速率
- 减少部分负荷运行时间
- 提高可靠性和可用性
- 提高灵活性和盈利能力
范围
我们根据客户需求提供建议和工程专业知识。由您决定是否采纳所有建议，或仅实施部分举措。我们的一些建议可以是单独开发的解决方案，但在大多数情况下，它们将成为西门子能源灵活电力服务™产品组合的一部分。
进行现场评估可以为您提供多种选项，以经济有效的方式升级您的发电厂，提高操作灵活性。
因此，我们提供：
- 涵盖潜在改进领域的综合报告
- 推荐的措施
- 提供信息帮助工厂管理层评估推荐升级选项的潜在经济性
最低部分负荷
减少最低部分负荷的措施考虑了排放目标和工厂的高效运行，可能涉及，比如：
- 燃气轮机的IGV进一步关小和减小低负载
- 用于汽轮机的带有级间阀的新型高压缸
改良的汽轮机阀门交错以提高部分负荷性能
解决方案
我们提高联合循环发电厂运行灵活性和效率的解决方案之一是在为供汽循环使用多台燃气轮机的联合循环发电厂 (CCPP) 中采用改良的汽轮机 (ST) 阀门交错。改良的汽轮机阀门交错升级旨在支持低负荷运行并减少这种运行条件下的效率损失。
如果多燃气轮机 (GT) 配置中的联合循环发电厂（CCPP）仅使用一台燃气轮机运行并将燃气轮机功率降低到一定水平，通常主蒸汽压力控制器开始节流主蒸汽控制阀以稳定压力。由于阀门交错，再热控制阀开始关闭，这与涡轮机启动性能有关。当前的标准阀门交错设置会导致高压排气温度升高，并在低负荷运行期间降低效率。也可能发生中压旁通站打开或由高压排气温度引起的涡轮机停机。
改良后的汽轮机阀门交错引入了一种新逻辑，可将中压控制阀与主蒸汽压力控制器的输出断开。
效益
该产品旨在提高部分负荷运行时的可靠性和效率，并且在只有一台燃气轮机运行的情况下降低联合循环发电厂的最低负荷运行。
益处包括：
- 提高部分负荷效率
- 减少再热控制阀的节流损失
- 在部分负荷运行期间降低高压排气压力和温度
- 由于排气温度高时跳闸风险降低，因此提高了可靠性
- 通过减小部分负荷进一步实现宽负荷运行
范围
改进的汽轮机阀门交错是一个过程和控制升级，旨在提高部分负荷性能（部分负载时的机组性能）。由于工厂配置种类繁多，对当前部分负荷运行的评估是范围的第一部分，会为汽轮机工艺更改和工厂平衡提供建议。
在此基础上，西门子能源将设计推荐的仪表和控制改造方案。这也可能包括对机组主控制系统的更改。
范围的最后一部分是可以在相对较短的停机期间（可能在周末停机期间）执行的增强功能。
发电厂的灵活性改善 — 现场评估
解决方案
为了最大程度地减少原始预期运营模式与实际要求之间的差距，西门子能源可以评估您工厂的当前需求，并根据您的需求量身定制解决方案。
定制的改进建议可以帮助分析和优化现有硬件和软件的交互以及您的手动操作。
一般现场评估从工厂走访开始。随后进行详细分析，以便为针对发电厂需求的改进提供量身定制的建议。根据这些建议，经验丰富的西门子能源工程师对工厂进行分析，并与工厂管理人员和操作人员探讨他们总的调查结果。
他们的目标是评估：
- 要求和任务
- 操作限制
- 未来的运营场景
- 历史运行方案
回到办公室，西门子能源专家会分析收集到的信息，并确定通过更快的启动、更快的加载速率或优化的运行方案来提供更多灵活操作的选项。
效益
实施现场评估中确定的改进措施可以带来以下益处：
- 在设备生命周期内提高经济性
- 更快的启动和停机
- 提升加载速率
- 减少部分负荷运行时间
- 提高可靠性和可用性
- 提高灵活性和盈利能力
范围
我们根据客户需求提供建议和工程专业知识。由您决定是否采纳所有建议，或仅实施部分举措。我们的一些建议可以是单独开发的解决方案，但在大多数情况下，它们将成为西门子能源灵活电力服务™产品组合的一部分。
进行现场评估可以为您提供多种选项，以经济有效的方式升级您的发电厂，提高操作灵活性。
因此，我们提供：
- 涵盖潜在改进领域的综合报告
- 推荐的措施
- 提供信息帮助工厂管理层评估推荐升级选项的潜在经济性
维护灵活性
提高维护灵活性的措施包括：
- 减少燃气轮机、汽轮机和发电机的冷却时间
- 延长燃气轮机、汽轮机和发电机的定期检查间隔
- 先进的组件保存理念
汽轮机的快速冷却
解决方案
通过广泛的分析，西门子能源能够提供汽轮机的快速冷却，比传统的冷却方法更明显地快速开始维护工作，从而使您的发电厂更快地恢复运行。
冷却梯度是使用有限元方法确定的，以防止过度热变形和不均匀膨胀。现有的温度测量点用于监测冷却梯度。这有助于在快速冷却期间保持推荐的温度限值。
在快速冷却期间，现有的或改装的冷凝器除气系统用于通过涡轮机的叶片流道从汽机房吸入空气，并进入冷凝器，最终从系统中排出。这种空气流可以排出更多的组件热量，并使汽轮机冷却得更快。
对于计划停机，快速冷却过程分为以下步骤：
汽轮机运行冷却
在工厂停机之前，主蒸汽/再热蒸汽温度根据工厂的允许限值和保护标准降低到最低允许值。由于快速冷却过程的起始温度较低，因此在操作期间降低温度可以缩短整体冷却时间。
自然冷却
一旦在降低的蒸汽温度达到稳态温度条件，汽轮机就会停机。在盘车阶段汽轮机进入自然冷却，使汽轮机内的温差达到平衡状态。
使用环境空气快速冷却
在汽轮机的自然冷却阶段结束时，进气控制阀上用于连接除湿器的喷嘴打开，真空泵启动。这样通过控制阀吸入环境空气，该空气穿过透平叶片流道。通过控制阀对气流进行调节。吸入空气直至达到目标温度。
效益
与自然冷却相比，快速冷却是一种可节省多达 5 天冷却时间的可靠方法。
我们的快速冷却解决方案具有以下潜在优势：
- 减少检查的总体停机时间
- 对电厂进行有针对性的优化
- 通过更短的冷却时间提高可用性，而不会对汽轮机造成风险
范围
考虑了材料强度限制、工厂特定操作变量和使用因素的冷却过程详细分析。
对于已经配备强制冷却系统的汽轮机，可以进行不同的优化。这些进一步缩短了停机时间并简化了操作：
自动化
在合适的汽轮机仪表和控制系统上可以提高自动化程度。用于调节空气流速的控制阀通过控制电路实现定位。
工艺优化
对现有程序进行系统特定检查，以优化工艺。这将导致更快的冷却速度。
硬件改造
在进气阶段可以采取优化冷凝器真空度的措施。
发电厂的灵活性改善 — 现场评估
解决方案
为了最大程度地减少原始预期运营模式与实际要求之间的差距，西门子能源可以评估您工厂的当前需求，并根据您的需求量身定制解决方案。
定制的改进建议可以帮助分析和优化现有硬件和软件的交互以及您的手动操作。
一般现场评估从工厂走访开始。随后进行详细分析，以便为针对发电厂需求的改进提供量身定制的建议。根据这些建议，经验丰富的西门子能源工程师对工厂进行分析，并与工厂管理人员和操作人员探讨他们总的调查结果。
他们的目标是评估：
- 要求和任务
- 操作限制
- 未来的运营场景
- 历史运行方案
回到办公室，西门子能源专家会分析收集到的信息，并确定通过更快的启动、更快的加载速率或优化的运行方案来提供更多灵活操作的选项。
效益
实施现场评估中确定的改进措施可以带来以下益处：
- 在设备生命周期内提高经济性
- 更快的启动和停机
- 提升加载速率
- 减少部分负荷运行时间
- 提高可靠性和可用性
- 提高灵活性和盈利能力
范围
我们根据客户需求提供建议和工程专业知识。由您决定是否采纳所有建议，或仅实施部分举措。我们的一些建议可以是单独开发的解决方案，但在大多数情况下，它们将成为西门子能源灵活电力服务™产品组合的一部分。
进行现场评估可以为您提供多种选项，以经济有效的方式升级您的发电厂，提高操作灵活性。
因此，我们提供：
- 涵盖潜在改进领域的综合报告
- 推荐的措施
- 提供信息帮助工厂管理层评估推荐升级选项的潜在经济性
技术报告下载
为更清洁的未来提供灵活的电力
清洁能源部长级会议充分认识到私有企业的重要作用，并寻求利用其专业知识、影响力和资本。私有企业合作伙伴；因其有远见的工作、创新的解决方案和雄心勃勃的方法而被选中的人，被鼓励提供高水平的政策意见和实用的专业知识，并直接参与 CEM 的技术工作。为未来创造可持续能源供应所涉及的两个主要因素是节约能源和更有效地使用能源。在全球范围内，发电厂需要进行修复和现代化改造，以提高效率和灵活性，从而实现发电部门的碳减排。每年，西门子能源都会投资数百万欧元开发新技术，以提供一系列解决方案来满足这些需求。
