Verfahren zum Betreiben eines GuD-Kraftwerks Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines GuD- Kraftwerks .

Unter einem GuD-Kraftwerk wird dabei ein Gas-und-Dampf- Kombikraftwerk oder Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk verstan- den, das die Prinzipien eines Gasturbinenkraftwerkes und ei ^¬ nes Dampfkraftwerkes kombiniert. Eine Gasturbine dient dabei als Wärmequelle für einen nachgeschalteten Kessel, der wiede ^¬ rum als Dampferzeuger für die Dampfturbine wirkt. Mit dieser Kombination wird im thermodynamischen Kreisprozess ein höherer Wirkungsgrad erreicht als mit Gasturbinen im of ^¬ fenen Betrieb oder in konventionell befeuerten Dampfkraftwerken. Kombikraftwerke gehören mit elektrischen Wirkungsgraden von bis zu 60 % zu den effizientesten konventionellen Kraft- werken.

Ferner sind derartige Kombikraftwerke im Kraftwerksmanagement sehr flexibel einsetzbar. Aufgrund kurzer Startzeiten und der Möglichkeit schneller Laständerungen sind sie ideale Mittel- last-Kraftwerke . Vorrangig werden diese Kraftwerke im Mittel ^¬ lastbereich und bei Bedarf sogar im Bereich des Spitzenstroms betrieben .

Jedoch liefert die Gasturbine unterhalb einer Mindestleistung keine konstante Abgastemperatur. Dies führt beim Abfahren der Gasturbine auch zu einem Absinken der Dampftemperatur . Wird die Dampfturbine dann weiter betrieben führt dies zu einem hohem Lebensdauerverbrauch bzw. Verkürzung der Lebensdauer. Daher wird die Dampfturbine abgefahren bevor die Gasturbine in den unteren Lastbereich gefahren wird. Für den Zeitraum des Dampfturbinenabfahrvorgangs muss die Gasturbine auf einem konstanten Leistungsniveau verharren. Dies führt - im Ver- gleich zum Anfahren - zu einem vergleichsweise langen Abfahr- prozess. Während des Abfahrens ist ferner der Wirkungsgrad nicht optimal.

Aus der EP 2 775 106 AI ist ein Verfahren zum Betrieb eines GuD-Kraftwerks mit einer Gasturbine und einer Dampfturbine zum Betrieb mit einer Minimallast bekannt. In Bezug auf ein Abfahren schlägt die EP 2 775 106 AI vor, dass ein Entlasten der Dampfturbine und eine Reduzierung des Dampfdrucks derart gewählt werden, dass eine minimale Dampfturbinenlast und ein minimale Dampfdruck erreicht werden vor einer Reduzierung der Dampftemperatur, verursacht durch eine Reduzierung der Gasturbinenabgastemperatur während des Entlastens der Gasturbi ^¬ ne .

Auch aus der EP 2 664 749 AI ist ein GuD-Kraftwerk bekannt. Ein Controller ist vorgesehen, der einen Dampfstrom durch eine Wärmerückgewinnungseinrichtung nach einem Abfahren bewirkt .

Ferner ist aus der EP 1 27 5 817 AI ein GuD-Kraftwerk bekannt, das neben einer Gasturbine und einer Dampfturbine eine Not ^¬ fallölabschaltvorrichtung aufweist, die nur die Dampfturbine oder alternativ im Falle eines technischen Defektes auch die

Gasturbine stoppen kann.

Es besteht daher Bedarf daran, zumindest einen Weg aufzuzei ^¬ gen, wie das Abfahren beschleunigt werden kann.

Erfindungsgemäß werden bei einem Verfahren zum Betreiben eines GuD-Kraftwerks mit einer Gasturbine und eine Dampfturbine sowie einer Abfahreinrichtung die Gasturbine und die Dampfturbine mittels der Abfahreinrichtung derart betrieben, dass die Gasturbine und die Dampfturbine innerhalb eines Zeitfens ^¬ ters, das sich von Beginn des Abfahrvorgangs zu einem ersten Zeitpunkt bis zum Abfall der Dampftemperatur auf einen unte ^¬ ren Grenzwert zu einem zweiten Zeitpunkt erstreckt, im We ^¬ sentlichen zum gleichen Zeitpunkt entlastet sind und die Blockleistung auf Null fällt, wobei in dem GuD-Kraftwerk gespeicherte Wärmeenergie ein sofortiges Absinken einer Dampf ^¬ temperatur auf einen Betrieb unter-halb einer Mindestleistung der Gasturbine innerhalb des Zeitfensters verhindert.

Die Erfindung macht sich dabei den Umstand zu Nutze, dass thermische Kapazitäten des GuD-Kraftwerks , wie z.B. im Rohr ^¬ leitungssystem umgewälzter Dampf und Gas, aber auch in den Wandungen von Rohrleitungen, die Komponenten des GuD- Kraftwerks miteinander verbinden, ausreichend sind, um einen raschen Temperaturabfall zu verhindern, wenn die Gasturbine abgefahren wird. Mit anderen Worten, die im GuD-Kraftwerk gespeicherte Wärmeenergie verhindert ein sofortiges Absinken der Dampftemperatur bei einem Betrieb unterhalb der Mindest- leistung des Gasturbine. So kann innerhalb dieses Zeitfens ^¬ ters, das sich von Beginn des Abfahrvorgangs bis zum Abfall der Dampftemperatur auf einen unteren Grenzwert erstreckt, die Gastturbine zeitgleich mit der Dampfturbine abgefahren werden. So kann das Abfahren beschleunigt werden. Von Vor- teil, aber keine Voraussetzung ist hierbei, dass die Gastur ^¬ bine eine hohe Dynamik aufweist.

Bevorzugt ist der Gasturbine ein Gasturbinen-Leistungsregler und der Dampfturbine ein Dampfturbinen-Leistungsregler zuge- ordnet, und dem Gasturbinen-Leistungsregler und dem Dampfturbinen-Leistungsregler wird der jeweilige Sollwert mit einem jeweiligen Abfahr-Sollwert-Verlauf vorgegeben, um die Gasturbine und die Dampfturbine zum im Wesentlichen gleichen Zeit ^¬ punkt entlastet sind. Dabei wird unter im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt verstanden, dass ein Betrieb der Dampfturbine nicht zu Schäden und/oder einer Verkürzung der Lebensdauer führt. Es werden also für das Abfahren dem Gasturbinen- Leistungsregler und dem Dampfturbinen-Leistungsregler vom Normalbetrieb abweichende Sollwerte vorgegeben. Bei den Soll- werten kann es sich jeweils um eine Reihe von Werten abnehmender Größe handeln, die aufeinander abgestimmt sind und die nacheinander nach Ablauf einer jeweiligen vorbestimmten Zeitdauer auf den jeweiligen Regler aufgeschaltet werden. Die je- weiligen Regler bewirken dann eine Nachführung des jeweiligen Ist-Wertes entsprechend der jeweiligen Sollwerte.

Bevorzugt ist der Gasturbine ein Gasturbinen-Leistungsregler und der Dampfturbine ein Dampfturbinen-Leistungsregler zugeordnet, und die jeweilige Stellgröße des Gasturbinen- Leistungsreglers und des Dampfturbinen-Leistungsreglers wird jeweils mit einem Abfahr-Vorsteuer-Verlauf beaufschlagt, um die Gasturbine und die Dampfturbine zum im Wesentlichen glei- chen Zeitpunkt entlastet sind. Der Abfahr-Vorsteuer-Verlauf kann jeweils eine Reihe von Werten abnehmender Größe aufwei ^¬ sen, die aufeinander abgestimmt sind und die nacheinander nach Ablauf einer jeweiligen vorbestimmten Zeitdauer auf den jeweiligen Regler aufgeschaltet werden. Es kann auch während des Abfahrens eine Vorsteuerung genutzt werden. Durch die

Vorsteuerung wird die jeweilige Stellgröße zusätzlich mit ei ^¬ nem Wert beaufschlagt, der unabhängig von den Zuständen der Regelstrecke ist. Die Vorsteuerung ermöglicht auf einfache Weise die Berücksichtigung des aufgrund des Sollwertverlaufs zu erwartenden Stellgrößen-Bedarfs. Da sie eine zusätzliche Steuerung ist gefährdet sie nicht die Stabilität der Regel ^¬ strecke .

Durch eine geeignete Umsetzung der Soll-Größe zur vorgesteu- erten Stellgröße lässt eine dynamische Regelung ohne negative Auswirkungen auf die Regelkreisstabilität aufbauen. Die Um ^¬ setzung von Soll- zu Stellgröße erfolgt derart, dass eine aufeinander folgende Reihe abnehmender Sollwerte eine Reihe aufeinander folgender Stellgrößen zur Folge hat.

Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines derartigen Verfahrens, ein derartiges GuD- Kraftwerk sowie ein Abfahreinrichtung für ein derartiges GuD- Kraftwerk .

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements anhand der beigefügten sche ^¬ matischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines GuD-Kraftwerks ,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Reglerstruktur für das in Fig. 1 dargestellte GuD-Kraftwerk,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren

Reglerstruktur für das in Fig. 1 dargestellte GuD- Kraftwerk,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Steuerungs ^¬ struktur für das in Fig. 1 dargestellte GuD- Kraftwerk, und Fig. 5 eine schematische Darstellung des Drehzahl- und

Blockleistungsverlaufs des in Fig. 1 dargestellten GuD-Kraftwerks während des Abfahrens.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen In Fig. 1 ist ein GuD-Kraftwerk 1 dargestellt.

Das GuD-Kraftwerk 1 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Gasturbine 2, eine Dampfturbine 3, einen Kondensator 4 und einen Kessel 5 auf.

Das GuD-Kraftwerk 1 kann als Mehrwellenanlage (engl.

Multishaft) ausgebildet sein, bei dem die Gasturbine 2 und die Dampfturbine 3 jeweils einen Generator (nicht darge- stellt) antreiben. Alternativ kann das GuD-Kraftwerk 1 auch als Einwellenanlage (engl, singleshaft) ausgebildet sein, bei der die Gasturbine 2 und die Dampfturbine 3 sowie ein Genera ^¬ tor aus einer gemeinsamen Welle sind, wobei zusätzlich eine selbstsynchronisierenden Überholkupplung zum Abkuppeln vorge- sehen sein kann.

Im Normalbetrieb wird der Gasturbine 2 Luft und Gas zuge ^¬ führt. Die heißen Abgase der Gasturbine 2 werden über eine Abgasleitung 14 dem Kessel 5 zur Erzeugung von Wasserdampf zugeführt und über einen Auslass 15 abgeführt. Über eine Dampfleitung 16 wird Dampf aus dem Kessel 5 der Dampfturbine 3 zugeführt und dort entspannt. Über eine weitere Dampflei- tung 17 wird der entspannte Dampf dem Kondensator 4 zugeführt, von dem Kondensat dann dem Kessel 5 über eine

Kondensatleitung 18 zugeführt wird.

Es wird nun zusätzlich auf Fig. 2 Bezug genommen.

Dargestellt ist eine Reglerstruktur für das in Fig. 1 darge ^¬ stellte GuD-Kraftwerk 1.

Die Reglerstruktur weist einen Gasturbinen-Leistungsregler 8 und einen Dampfturbinen-Leistungsregler 9 auf, wobei der Gasturbinen-Leistungsregler 8 der Gasturbine 2 - in Fig. 2 symbolisiert durch die Regelstrecke-Gasturbine 6 und der Dampf ^¬ turbinen-Leistungsregler 9 der Dampfturbine 3 - in Fig. 2 symbolisiert durch die Regelstrecke-Dampfturbine 7 zugeordnet ist.

Wie an sich bekannt, wird die Ausgangsgröße der Gasturbine 2 und der Dampfturbine 3 als jeweiliger Ist-Wert IST erfasst, eine Regeldifferenz aus einem jeweiligen Soll-Wert SOLL sowie Ist-Wert IST gebildet und als Regelabweichung e dem jeweili ^¬ gen Gasturbinen-Leistungsregler 8 und Dampfturbinen- Leistungsregler 9 zugeführt. Der jeweilige Gasturbinen- Leistungsregler 8 und Dampfturbinen-Leistungsregler 9 liefert dann eine jeweilige Stellgröße u, mit der die jeweilige Re- gelstrecke-Gasturbine 6 und Regelstrecke-Dampfturbine 7 be ^¬ aufschlagt wird, um so eine gewünschte Leistung zu gewähr ^¬ leisten .

Während eines Abfahrens wird eine Abfahreinrichtung 13 aktiv. Die Abfahreinrichtung 13 ist in dem in Fig. 2 dargestellten

Ausführungsbeispiel als Sollwertvorgabe-Vorrichtung 10 ausge ^¬ bildet . Die Abfahreinrichtung 13 schaltet einen Abfahr-Sollwert- Verlauf ASV I für die Gasturbine 2 und einen Abfahr-Sollwert- Verlauf ASV II für die Dampfturbine 3 als jeweilige Sollwerte auf den Gasturbinen-Leistungsregler 8 und Dampfturbinen- Leistungsregler 9. Dabei weisen der Abfahr-Sollwert-Verlauf ASV I für die Gasturbine 2 und der Abfahr-Sollwert-Verlauf ASV II für die Dampfturbine 3 im vorliegenden Ausführungsbei ^¬ spiel jeweils eine Reihe von Werten abnehmender Größe auf, die aufeinander abgestimmt sind und die nacheinander nach Ab- lauf einer vorbestimmten Zeitdauer auf den Gasturbinen- Leistungsregler 8 und Dampfturbinen-Leistungsregler 9 aufgeschaltet werden, um so die Gasturbine 2 und die Dampfturbi ^¬ ne 3 zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt tl (siehe Fig. 5) entlastet sind.

Es wird nun zusätzlich auf Fig. 3 Bezug genommen.

Dargestellt ist eine weitere Reglerstruktur für das in Fig. 1 dargestellte GuD-Kraftwerk 1.

Die in Fig. 3 dargestellte Reglerstruktur weist eine Abfahreinrichtung 13 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch als eine Vorsteuer-Vorrichtung 11 ausgebildet sein kann. Die Abfahreinrichtung 13 schaltet durch ihren jeweiligen Ab- fahr-Sollwert-Verlauf ASVI, ASV II auch einen Abfahr- Vorsteuer-Verlauf AVV I für die Gasturbine 2 und einen Ab- fahr-Vorsteuer-Verlauf AVV II für die Dampfturbine 3 als je ^¬ weilige Stellwerte s direkt auf die Gasturbine 2 bzw. die Re- gelstrecke-Gasturbine 6 und die Dampfturbine 3 bzw. die Re ^¬ gelstrecke-Dampfturbine 7. Dabei weisen der Abfahr-Vorsteuer- Verlauf AVV I für die Gasturbine 2 und der Abfahr-Vorsteuer- Verlauf AVV II für die Dampfturbine 3 im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils eine Reihe von Werten abnehmender Größe auf, die aufeinander abgestimmt sind und die nacheinander aufgeschaltet werden, um so die Gasturbine 2 und die Dampf ^¬ turbine 3 zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt tl (siehe Fig. 5) entlastet sind. Es wird nun zusätzlich auf Fig. 4 Bezug genommen.

Dargestellt ist Steuerungsstruktur für das in Fig. 1 darge- stellte GuD-Kraftwerk 1.

Die in Fig. 4 dargestellte Steuerungsstruktur weist eine Ab ^¬ fahreinrichtung 13 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Steuergerät 12 ausgebildet ist und eine Gastur- binen-Steuereinheit 13 zum Steuern der Gasturbine 2 und eine Dampfturbinen-Steuereinheit 14 zum Steuern der Dampfturbine 3 aufweist .

Die Abfahreinrichtung 13 schaltet einen Abfahr-Stellgrößen- Verlauf ASG I auf die Gasturbine 2 bzw. die Regelstrecke- Gasturbine 6 und einen Abfahr-Stellgrößen-Verlauf ASG I auf die Dampfturbine 3 bzw. die Regelstrecke-Dampfturbine 7, um so die Gasturbine 2 und die Dampfturbine 3 zum im Wesentli ^¬ chen gleichen Zeitpunkt tl (siehe Fig. 5) entlastet sind.

Es wird nun zusätzlich auf Fig. 5 Bezug genommen.

Dargestellt ist in schematischer Form der Drehzahlverlauf n und der Blockleistungsverlaufs P des GuD-Kraftwerks 1.

Ein Abfahren beginnt zum Zeitpunkt tO. Somit wird zum Zeit ^¬ punkt die Abfahreinrichtung 13 aktiv.

Wenn die Abfahreinrichtung 13 als Sollwertvorgabe-Vorrichtung 10 ausgebildet ist schaltet die Abfahreinrichtung 13 den Ab- fahr-Sollwert-Verlauf ASV I für die Gasturbine 2 und den Ab- fahr-Sollwert-Verlauf ASV II für die Dampfturbine 3 als je ^¬ weilige Sollwerte auf den Gasturbinen-Leistungsregler 8 und Dampfturbinen-Leistungsregler 9, um so die Gasturbine 2 und die Dampfturbine 3 zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt tl entlastet sind. Wenn die Abfahreinrichtung 13 als eine Vorsteuer-Vorrichtung 11 ausgebildet ist schaltet die Abfahreinrichtung 13 einen Abfahr-Vorsteuer-Verlauf AVV I für die Gasturbine 2 und einen Abfahr-Vorsteuer-Verlauf AVV II für die Dampfturbine 3 als jeweilige Stellwerte direkt auf die Gasturbine 2 bzw. die Re ^¬ gelstrecke-Gasturbine 6 und die Dampfturbine 3 bzw. die Re ^¬ gelstrecke-Dampfturbine 7, um so die Gasturbine 2 und die Dampfturbine 3 zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt tl ent ^¬ lastet sind.

Wenn die Abfahreinrichtung 13 als ein Steuergerät 12 ausgebildet ist schaltet die Abfahreinrichtung 13 einen Abfahr- Stellgrößen-Verlauf ASG I auf die Gasturbine 2 bzw. die Re ^¬ gelstrecke-Gasturbine 6 und einen Abfahr-Stellgrößen-Verlauf ASG I auf die Dampfturbine 3 bzw. die Regelstrecke- Dampfturbine 7, um so die Gasturbine 2 und die Dampfturbine 3 zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt tl entlastet sind.

So kann innerhalb eines Zeitfensters, das sich vom Zweitpunkt tO bis zum Zeitpunkt tl erstreckt, d.h. sich von Beginn des Abfahrvorgangs bis zum Abfall der Dampftemperatur auf einen unteren Grenzwert erstreckt, die Gastturbine 2 zeitgleich mit der Dampfturbine 3 abgefahren werden. Ferner fällt innerhalb des Zeitfensters zwischen den Zeitpunkten tO bis Tl der

Blockleistungsverlaufs P auf null.

So kann das Abfahren beschleunigt werden. Von Vorteil, aber keine Voraussetzung ist hierbei, dass die Gasturbine 2 eine hohe Dynamik aufweist.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .