CN114096741B - 启动控制装置、启动控制方法及程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在发电厂的启动中调整启动调度的启动控制装置。启动控制装置具备：判定部，关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值；速度调整部，在所述判定部判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速；及启动计时器，以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间。

Description

启动控制装置、启动控制方法及程序
技术领域
本发明涉及一种启动控制装置、启动控制方法及程序。
本申请主张基于2019年9月3日在日本申请的日本专利申请2019-160365号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
近年来，风力发电、太阳能发电等再生能源的导入取得进展，在整个电力系统中所占的比率正在增加。风力发电或太阳能发电由于发电量根据天气而变动，因此难以进行稳定的电力供应。在火力发电厂等中，要求补偿再生能源输出变动的作用。因此，对发电厂要求的价值在于在最短时间内启动。
缩短发电厂的启动时间本质上是通过向发电厂急剧增加燃料投入来进行。然而，例如，在构成发电厂的锅炉、涡轮等设备中存在热应力的制约，因此在该制约下进行缓慢地增加燃料投入量的运行。发电厂具有自动控制系统，若在发电厂中指定所期望的发电量，则自动进行如得到该发电量的、燃料投入的流量或蒸汽的温度和压力、用于使涡轮转动的蒸汽流量等的控制。从而，发电厂的启动也通过利用现有的自动控制系统在自动控制系统中指定发电量的上升调度而执行。
例如，在具备蒸汽涡轮的发电厂中，在欲缩短启动时间的情况下，最大制约事项是蒸汽涡轮的热应力。蒸汽涡轮在内部具有叶轮，将高温高压蒸汽所具有的热能转换成由叶轮使发电机转动的动力。叶轮在启动之前例如为常温，若高温蒸汽接触到叶轮，则在叶轮的表面和内部产生温度差，由于温度差导致的热伸长的差异，在叶轮上产生热应力。若使流入到蒸汽涡轮中的蒸汽的流量缓慢地增加，则叶轮的热应力能够抑制在制约内。在将叶轮的热应力维持在制约内的同时，使得尽快达到目标输出，从而实现最短时间内的启动。
如此为了实现最短时间启动，热应力很重要，但是无法直接测量热应力。因此，预先使用数值模型，针对大量启动曲线的候选计算蒸汽的温度和压力、以及热应力的预测值，通过数值搜索而确定最佳启动曲线。
图10表示现有的启动调度的确定方法的一例。在图10的曲线图100中示出发电厂的启动调度。曲线图100的横轴是从启动起的经过时间，纵轴是发电量。在启动调度中确定有与从启动起的经过时间对应的目标发电量。以下，将该发电量的上升曲线称为启动曲线。最佳启动曲线101是在满足热应力等的制约的基础上最快启动发电厂时的启动曲线。缓和启动曲线102是缓和启动速度而启动时的启动曲线。
图10的曲线图200中示出在发电厂启动中叶轮的热应力的推移。以下，将热应力的推移称为应力预测值曲线。曲线图200的横轴是经过时间，纵轴是应力的预测值。曲线图100和曲线图200的横轴的相同位置表示相同时间。最佳应力预测值曲线201表示根据最佳启动曲线101启动了发电厂时产生的热应力的预测值，应力预测值曲线202表示根据缓和启动曲线102启动了发电厂时产生的热应力。最佳应力预测值曲线201、应力预测值曲线202是分别将根据最佳启动曲线101、缓和启动曲线102来启动发电厂时的蒸汽涡轮入口的蒸汽的温度、流量等输入到规定的应力预测模型中而得到的。蒸汽涡轮入口的蒸汽的温度、流量等是模拟发电厂的动作的模拟器根据数值模型计算出的值。
如图所示，最佳应力预测值曲线201上升至表示应力限制值的限制线203附近。在模拟器用于计算的数值模型中存在误差，启动中的蒸汽的温度和压力与预测的不同。在蒸汽温度比预想的高时，认为热应力比预先预测的大。例如，若根据最佳启动曲线101启动，则实际应力有可能超过限制线203。为了避免这种情况，在现有技术中，考虑到模拟结果与实际运行的误差，平缓地设定启动曲线(例如，缓和启动曲线102)，以即使产生误差也不超过限制线203。然而，若启动曲线平缓，则即使能够将热应力抑制在制约内，启动时间也变长，无法实现最短时间内的启动。
在专利文献1中公开了一种如下方法：关于具有产生蒸汽的锅炉和由该锅炉产生的蒸汽来驱动的蒸汽涡轮的火力发电厂的启动调度，通过根据工厂启动过程中的运行限制要素(例如，蒸汽涡轮的应力)的余量值来校正根据启动时的温度状态决定的基本调度而算出。更具体而言，公开了如下内容：使用根据模糊推论校正了基本调度的第1启动调度X1、以及以输出与工厂的运用条件对应的校正量的方式构建的神经网络所输出的校正量校正了基本调度的第2启动调度X2，通过(1-λ)X1+λX2算出启动调度，随着重复启动而增大第2启动调度X2的采用比率λ。根据专利文献1的方法，能够在满足运行限制条件的同时自动创建使启动时间最短的启动调度。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开8-339204号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1中公开的方法在每当重复启动时根据预测与现实的误差来校正并优化启动调度，但是在下一个启动时反映该校正。从而，必须考虑实际启动中的外部气温或海水温度等外部影响、锅炉传热面的污垢等工厂本身变化的影响等所导致的热应力的预测值与实际的热应力的偏差，例如，通过选择如图10中例示的缓和启动曲线102那样的缓慢的启动，结果，有可能无法实现最短时间内的启动。
本发明提供一种能够解决上述课题的启动控制装置、启动控制方法及程序。
用于解决技术课题的手段
本发明的启动控制装置具备：判定部，关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值；速度调整部，在所述判定部判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速；及启动计时器，以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间。
在本发明的启动控制方法中，关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值，在所述判定中判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速，以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间。
本发明的程序使计算机作为如下机构发挥作用：关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值的机构：在所述判定中判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速的机构；及以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间的机构。
发明效果
根据上述启动控制装置、启动控制方法及程序，能够在启动中调整发电厂的启动调度。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
图2是表示第一实施方式所涉及的启动控制装置的处理的一例的图。
图3A是对第一实施方式所涉及的启动控制方法进行说明的第1图。
图3B是对第一实施方式所涉及的启动控制方法进行说明的第2图。
图4是表示第二实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
图5是表示第三实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
图6是表示第三实施方式所涉及的启动控制装置的处理的一例的图。
图7是表示第四实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
图8是表示第四实施方式所涉及的启动控制装置的处理的一例的图。
图9是表示第五实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
图10是对发电厂的一般启动控制方法进行说明的图。
图11是表示各实施方式所涉及的启动控制装置的硬件结构的一例的图。
具体实施方式
以下，参考图1～图11，对各实施方式所涉及的发电厂的控制系统进行详细说明。
<第一实施方式>
(结构)
图1是表示第一实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
图1中示出发电厂1和控制发电厂1的启动的启动控制装置10。发电厂1例如具备锅炉3、由来自锅炉3蒸汽来驱动的蒸汽涡轮2、由蒸汽涡轮2驱动并发电的发电机5、将从蒸汽涡轮2排出的蒸汽恢复到水并供给到锅炉3的冷凝器4。启动控制装置10具备监视机构11、应力模型12、启动计时器速度调整器13、启动计时器14、控制机构15及应力预测机构16。
监视机构11获取设置于发电厂1中的传感器测量的运行数据。例如，监视机构11获取流入到蒸汽涡轮2中的蒸汽的温度、压力及流量的测量值、冷凝器4的水的温度和压力的测量值、蒸汽涡轮2的涡轮金属温度的测量值等。
应力模型12是若输入监视机构11获取的运行数据，则输出在蒸汽涡轮2的叶轮中产生的热应力的估计值的数值模型。
启动计时器速度调整器13控制启动计时器14的推进速度(启动计时器M测量的经过时间的推进程度)。
启动计时器14以基于启动计时器速度调整器13的速度指令的速度来推进启动发电厂1后启动调度中的经过时间。在初始设定中，启动计时器14例如以与实际时间相同的速度测量时间。
控制机构15控制发电厂1启动时的运行。控制机构15具有确定了最佳启动曲线101的曲线图100。控制机构15将启动计时器14测量的经过时间中的最佳启动曲线101所示的发电输出确定为此时的目标输出，并运算用于实现目标输出的控制信号(例如，阀的开度指令值、燃料投入量的指令值等)。控制机构15时刻运算与基于启动计时器14测量的经过时间和最佳启动曲线101的目标输出对应的控制信号，并通过将该控制信号输出到发电厂1而控制发电厂1的启动。在实现最快启动的情况下，启动计时器14以与实际时间相同的速度来测量时间，控制机构15以相同时间的经过速度来运算与最佳启动曲线101所示的各时刻的目标输出对应的控制信号，并输出到发电厂1。
应力预测机构16输出启动计时器14测量的经过时间中的在蒸汽涡轮2的叶轮中产生的热应力的预测值。应力预测机构16具有确定了热应力的预测值的曲线图200。最佳应力预测值曲线201示出在发电厂1进行最佳启动曲线101所示的最快启动时在蒸汽涡轮2的叶轮中产生的热应力。最佳应力预测值曲线201通过基于最佳启动曲线101的模拟而创建。应力预测机构16输出启动计时器14测量的经过时间中的最佳应力预测值曲线201所示的应力的值作为热应力的预测值。应力预测机构16也可以输出热应力的限制值(限制线203)。
(动作)
接着，参考图2、图3A、图3B，对启动控制装置10的动作进行说明。
图2是表示第一实施方式所涉及的启动控制装置的处理的一例的图。图3A是对第一实施方式所涉及的启动控制方法进行说明的第1图。图3B是对第一实施方式所涉及的启动控制方法进行说明的第2图。
启动控制装置10从发电厂1的启动开始到启动完成为止，以规定的控制周期来重复进行以下处理。在此期间，监视机构11以规定的时间间隔从发电厂1获取运行数据的最新测量值。启动计时器14以启动计时器速度调整器13所指示的速度来计时。
监视机构11从发电厂l获取蒸汽涡轮2的入口处的蒸汽的温度、压力及流量、冷凝器4的水的温度和压力、涡轮金属温度等。监视机构1l将这些值输入到应力模型12。应力模型12根据所输入的参数来估计在蒸汽涡轮2的叶轮中产生的热应力，并将应力估计值输出到启动计时器速度调整器13(步骤S11)。
另一方面，应力预测机构16获取启动计时器14测量的从启动起的经过时间，并计算该经过时间中的最佳应力预测值曲线201所示的应力。应力预测机构16将根据最佳应力预测值曲线201算出的应力作为应力预测值输出到启动计时器速度调整器13(步骤S12)。步骤S11和步骤S12的处理并行进行，处理顺序没有优劣。
接着，启动计时器速度调整器13比较所获取的应力预测值与应力估计值(步骤S13)。在应力预测值为应力估计值以上的情况下(步骤S13；否)，当前基于从发电厂1获取的测量值的热应力的估计值小于最短启动时产生的热应力，因此认为实际产生的热应力在容许范围内。从而，不需要减缓发电厂1的启动速度，启动计时器14只要保持当前速度来推进经过时间即可。启动计时器速度调整器13指示启动计时器14以与当前相同的速度来推进经过时间(或者没有特别指示)。例如，启动计时器速度调整器13向启动计时器14输出1.0倍的速度指令。启动计时器14以当前速度来测量(推进)从启动起的经过时间，并将此时的经过时间输出到控制机构15和应力预测机构16。控制机构15根据最佳启动曲线101和从启动计时器14获取的经过时间来确定目标输出，并运算与目标输出对应的控制信号。控制机构15将控制信号输出到发电厂1(步骤S15)。
在应力估计值超过应力预测值的情况下(步骤S13；是)，当前产生的热应力超过最短启动时产生的热应力，因此有可能超过容许热应力的制约。从而，需要减缓发电厂1的启动速度而抑制热应力。启动计时器速度调整器13指示启动计时器14延缓推进经过时间的推进速度(步骤S14)。例如，根据应力估计值超过应力预测值的程度预先设定有使启动调度上的经过时间的推进速度延缓的比例，启动计时器速度调整器13按照该设定进行速度指令。例如，启动计时器速度调整器13指示启动计时器14以0.8倍的速度来推进经过时间。于是，启动计时器14将经过时间的计时速度延缓到目前为止的0.8倍。启动计时器14将以目前为止的0.8倍的速度来计时每个时刻的经过时间输出到控制机构15和应力预测机构16。
控制机构15根据最佳启动曲线101和从启动计时器14获取的经过时间来确定目标输出，并运算与目标输出对应的控制信号。在此，参考图3A、图3B。在图3A中，在最佳启动曲线101、图3B中例示出最佳应力预测值曲线201的主要部分。经过时间T1是在前一个控制周期中启动计时器14所测量的经过时间。经过时间T2是将时间的推进速度设为1.0倍(保持当前状态)时的在本次控制周期中启动计时器14测量的经过时间。经过时间T2′是延缓了时间的推进速度时的在本次控制周期中启动计时器14测量的经过时间。应力估计值为应力预测值S以下的情况下(步骤S13；否)，控制机构15将目标输出确定为P2并运算控制信号。另一方面，在应力估计值超过应力预测值S的情况下(步骤S13；是)，控制机构15将目标输出确定为P2′并运算控制信号。
接着，在控制周期中，启动控制装置10也进行步骤S11～步骤S15的处理。在步骤S13中，比较与启动计时器14测量的经过时间对应的应力预测值S和根据最新的测量值估计的应力估计值。通过延缓启动计时器14的推进速度而降低目标输出，若应力模型12输出的应力估计值成为应力预测值S以下，则启动计时器14的推进速度保持不变。由此，在满足热应力的制约的同时，发电厂1比最佳启动曲线101所示的启动缓慢地使输出上升而启动。即使在该情况下，也有可能比从最初开始根据缓和启动曲线102进行起动更短时间内能够启动。在步骤S13中，在一次也未判定为“是”的情况下，发电厂1能够进行最短启动。如此，根据本实施方式的启动控制方法，能够根据实际的热应力(估计值)尽快启动发电厂1。
在步骤S13中，比较了应力估计值和应力预测值，但是应力预测机构16将限制线203所示的应力限制值输出到启动计时器速度调整器13，启动计时器速度调整器13也可以进行应力估计值与应力限制值的比较。在该情况下，若应力估计值超过应力限制值，则启动计时器速度调整器13指示启动计时器14延缓计时器的推进速度。
本实施方式的启动控制装置10具有：(1)应力模型12，从发电厂1时刻输入流入到蒸汽涡轮2中的蒸汽的温度、压力、流量等最新测量值，并估计在蒸汽涡轮2的叶轮中产生的每个时刻的应力的估计值；(2)启动计时器速度调整器13，输入应力模型12输出的应力估计值和在最佳启动曲线101中启动时产生的应力的预测值或应力限制值，并进行应力估计值与应力预测值的比较、或者应力估计值与应力限制值的比较，例如在应力估计值超过应力预测值的情况下，向启动计时器14发出速度指令，以对启动计时器14测量经过时间的速度进行减速；及(3)启动计时器14，根据该速度指令来推进启动调度上的经过时间。这些结构具有在启动中途实时调整启动曲线的作用。通过实时调整启动曲线的作用，能够调节在数值模型中预测到的工厂的响应与实际工厂的响应的偏差。尤其，在发电厂1中测量的蒸汽的温度比预测值更高地推移的情况下，有可能叶轮的应力超过限制值，但是在这种情况下，可以获得使启动曲线缓和以防止应力超过的效果。
在图2的流程图中，也可以构成为：当应力估计值超过应力预测值或应力限制值时，启动计时器速度调整器13指示启动计时器14延缓计时器的推进速度，但是相反地，当应力估计值低于应力预测值或应力限制值时，根据该偏差的大小，启动计时器速度调整器13指示启动计时器14使计时器的推进速度上升。由此，能够在满足热应力的限制要求的同时，防止启动速度的降低，并接近于最佳启动曲线101所示的启动速度。
<第二实施方式>
(结构)
以下，参考图4，对根据本发明的第二实施方式的启动控制装置10A进行说明。
图4是表示第二实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
在本发明的第二实施方式所涉及的结构中，对构成本发明的第一实施方式所涉及的启动控制装置10的功能部相同的部分标注相同的符号，并省略对其说明。第二实施方式所涉及的启动控制装置10A除了第一实施方式的结构以外，还具备记录机构17、初始温度计算模型18。
记录机构17将从发电厂1启动前起的运行数据的履历记录到未图示的存储部。例如，记录机构17将从发电厂1启动前到开始启动为止的期间监视机构11以规定的时间间隔获取的蒸汽涡轮2的入口处的蒸汽的温度、压力、流量的测量值、冷凝器4的水的温度和压力的测量值、涡轮金属温度的测量值等，与获取这些测量值的时刻一同记录到存储部。
初始温度计算模型18是读取记录机构17所记录的各种参数，并计算发电厂1启动时的蒸汽涡轮2的叶轮的初始温度的数值模型。
例如，在热天和冷天中，蒸汽涡轮2的叶轮的初期温度不同。若初始温度不同，则在启动后叶轮中产生的热应力也出现差异。在第二实施方式中，根据启动前的运行数据适当地设定叶轮的初始温度，提高基于应力模型12的热应力的计算精度。
(动作)
当发电厂1的启动开始时，初始温度计算模型18计算叶轮的初始温度。初始温度计算模型18将叶轮的初始温度输出到应力模型12。应力模型12使用叶轮的初始温度来估计启动开始后叶轮的热应力。关于启动开始后的其他处理，与图2中已说明的处理相同。
本实施方式所涉及的启动控制装置1OA具备记录机构17、初始温度计算模型18。这些结构在基于应力模型12的应力计算中起到正确地确定叶轮的初始温度的作用。由此，改善应力计算的精度，并获得降低因应力超标而损伤的风险的效果。
<第三实施方式>
(结构)
以下，参考图5～图6，对根据本发明的第三实施方式的启动控制装置10B进行说明。
图5是表示第三实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
如图5所示，发电厂1B具备蒸汽涡轮2a(高压)，2b(中压)，2c(低压)。启动控制装置10B具备监视机构11a～11c、应力模型12a～12c、启动计时器速度调整器13a～13c、启动计时器14B、控制机构15a～15c、应力预测机构16a～16c及速度调节机构19。
控制机构15a具有用于蒸汽涡轮2a的最佳启动曲线101a。控制机构15b具有用于蒸汽涡轮2b的最佳启动曲线101b。控制机构15c具有用于蒸汽涡轮2c的最佳启动曲线101c。
用于蒸汽涡轮2a的最佳启动曲线101a是指，在满足热应力的制约的同时，确定了最快启动蒸汽涡轮2a时的与从启动起的经过时间对应的发电输出的目标值的启动曲线。关于最佳启动曲线101b、101c也相同。
应力预测机构16a具有最佳应力预测值曲线201a，该最佳应力预测值曲线201a示出根据最佳启动曲线101a启动了蒸汽涡轮2a时的在蒸汽涡轮2a的叶轮中产生的热应力的预测值。同样地，应力预测机构16b具有与最佳启动曲线101b对应的最佳应力预测值曲线201b。同样地，应力预测机构16c具有与最佳启动曲线101c对应的最佳应力预测值曲线201c。最佳应力预测值曲线201a是在使用模拟发电厂1的动作的模拟器模拟了最佳启动曲线101a的启动时算出的在蒸汽涡轮2a的叶轮中产生的热应力的预测值的推移。关于最佳应力预测值曲线201b、201c也相同。
启动控制装置10B例如具备：监视机构11a，与蒸汽涡轮2a对应地获取蒸汽涡轮2a的运行数据；应力模型12a，估计蒸汽涡轮2a的叶轮的热应力；启动计时器速度调整器13a；控制机构15a，控制蒸汽涡轮2a的启动；及应力预测机构16a。关于蒸汽涡轮2b、2c也相同。监视机构11a～11c、应力模型12a～12c、启动计时器速度调整器13a～13c、控制机构15a～15c、应力预测机构16a～16c的功能与第一实施方式相同。
速度调节机构19从启动计时器速度调整器13a～13c的每一个获取速度指令，并选择最慢的速度指令。例如，在从启动计时器速度调整器13a获取1.0倍、从启动计时器速度调整器13b获取0.9倍、从启动计时器速度调整器13c获取0.8倍的速度指令的情况下，速度调节机构19选择0.8倍。
启动计时器14B获取速度调节机构19所选择的速度指令，并调整发电厂1启动后经过时间的推进速度。启动计时器14B将所测量的经过时间输出到控制机构15a～15c和应力预测机构16a～16c。
在发电厂1的启动中，在蒸汽涡轮2a～2c中只有蒸汽涡轮2a的叶轮的应力估计值超过应力预测值的情况下，只有蒸汽涡轮2a使启动曲线平缓地启动，蒸汽涡轮2b、2c无法根据最佳启动曲线101b、101c启动。在这种情况下，使蒸汽涡轮2a～2c的所有启动曲线与平缓的曲线一致，并花费相同的时间来启动。
(动作)
图6是表示第三实施方式所涉及的启动控制装置的处理的一例的图。
启动控制装置10B以规定的控制周期进行以下处理。
首先，启动控制装置10B对蒸汽涡轮2a～2c的每一个算出速度指令(步骤S21)。具体而言，例如，关于蒸汽涡轮2a，启动控制装置10B使用监视机构11a、应力模型12a、启动计时器速度调整器13a、应力预测机构16a进行图2的步骤S11～步骤S13的处理。根据步骤S13的比较结果，启动计时器速度调整器13a设定速度指令，并将速度指令输出到速度调节机构19。关于蒸汽涡轮2b、2c也相同。启动计时器速度调整器13b将与蒸汽涡轮2b的叶轮的热应力的状态对应的速度指令输出到速度调节机构19。启动计时器速度调整器13c将与蒸汽涡轮2c的叶轮的热应力的状态对应的速度指令输出到速度调节机构19。
接着，速度调节机构19在从启动计时器速度调整器13a～13c的每一个获取的速度指令中选择最慢的速度指令(步骤S22)。例如，在获取1.0倍、0.9倍、0.8倍的速度指令的情况下，速度调节机构19选择0.8倍。速度调节机构19将所选择的值输出到启动计时器14B。启动计时器14B以基于从速度调节机构19指示的速度指令的速度来推进经过时间。启动计时器14B将所测量的经过时间输出到控制机构15a～15c和应力预测机构16a～16c。
如图2的步骤S15中已说明，控制机构15a根据最佳启动曲线101a和从启动计时器14B获取的经过时间来设定目标输出，并将与目标输出对应的控制信号输出到蒸汽涡轮2a(步骤S23)。同样地，控制机构15b根据最佳启动曲线101b和从启动计时器14B获取的经过时间来设定目标输出，并将与目标输出对应的控制信号输出到蒸汽涡轮2b。控制机构15c根据最佳启动曲线101c和从启动计时器14B获取的经过时间来设定目标输出，并将与目标输出对应的控制信号输出到蒸汽涡轮2c。
本实施方式所涉及的启动控制装置10B与发电厂1具备的多个蒸汽涡轮2a～2c对应地具有：(1)多个最佳启动曲线101a～101c及最佳应力预测值曲线201a～201c；(2)多个启动计时器速度调整器13a～13c；及(3)速度调节机构19，调节多个启动计时器速度调整器13a～13c输出的速度指令，并输出最终速度指令。由此，对于具有多个蒸汽涡轮2a～2c的发电厂1，也能够获得与第一实施方式相同的效果。
第三实施方式也可以与第二实施方式组合。
<第四实施方式>
以下，参考图7～图8，对根据本发明的第四实施方式的启动控制装置进行说明。
在第一实施方式～第三实施方式中，根据叶轮的热应力控制了发电厂1的启动速度。相对于此，在第四实施方式中，根据蒸汽涡轮2入口的蒸汽温度控制启动速度。
(结构)
图7是表示第四实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
在本发明的第四实施方式所涉及的结构中，对构成本发明的第一实施方式所涉及的启动控制装置10的功能部相同的部分标注相同的符号，并省略对其说明。
第四实施方式所涉及的启动控制装置10C具备监视机构11、启动计时器速度调整器13C、启动计时器14、控制机构15及蒸汽温度预测机构16C。
启动计时器速度调整器13C代替应力预测值、应力估计值而获取蒸汽温度预测值和蒸汽温度的测量值来进行比较。在蒸汽温度的测量值超过蒸汽温度预测值的情况下，启动计时器速度调整器13C输出使启动计时器14的推进速度降低的速度指令。
蒸汽温度预测机构16C输出启动计时器14测量的经过时间中的蒸汽涡轮2入口处的蒸汽温度的预测值。蒸汽温度预测机构16C具有确定了蒸汽温度的预测值的曲线图300。在发电厂1进行最佳启动曲线101所示的最快启动的情况下，最佳蒸汽温度预测值曲线301模拟流入到蒸汽涡轮2中的蒸汽的温度而创建。蒸汽温度预测机构16C在从启动计时器14获取的经过时间中，将最佳蒸汽温度预测值曲线301所示的蒸汽温度输出为蒸汽温度预测值。
(动作)
接着，参考图8，对启动控制装置10C的动作进行说明。
图8是表示第四实施方式所涉及的启动控制装置的处理的一例的图。
监视机构11从发电厂1获取蒸汽涡轮2的入口处的蒸汽的温度、压力及流量、冷凝器4的水的温度和压力、涡轮金属温度等。监视机构11将蒸汽温度的测量值输出到启动计时器速度调整器13C(步骤S31)。
另一方面，蒸汽温度预测机构16C获取启动计时器14测量的经过时间，并计算该经过时间中的最佳蒸汽温度预测值曲线301所示的蒸汽温度。蒸汽温度预测机构16C将根据最佳蒸汽温度预测值曲线301算出的蒸汽温度作为蒸汽温度预测值输出到启动计时器速度调整器13C(步骤S32)。
步骤S31和步骤S32的处理并行进行，处理顺序没有优劣。
接着，启动计时器速度调整器13C比较所获取的蒸汽温度预测值与蒸汽温度的测量值(步骤S33)。蒸汽涡轮2入口处的蒸汽温度与在叶轮中产生的热应力呈正相关，若蒸汽温度上升，则热应力也变大。从而，在蒸汽温度预测值为蒸汽温度(测量值)以上的情况下(步骤S33；否)，认为实际的热应力在容许范围内。从而，启动计时器速度调整器13C指示启动计时器14以与当前相同的速度来推进经过时间。启动计时器14以当前速度来测量从启动起的经过时间，并将该每个时刻的经过时间输出到控制机构15和蒸汽温度预测机构16C。控制机构15根据最佳启动曲线101和从启动计时器14获取的经过时间来确定目标输出，并将与目标输出对应的控制信号输出到发电厂1(步骤S35)。
在蒸汽温度估计值超过蒸汽温度的情况下(步骤S33；是)，实际的热应力超过最短启动时的热应力，有可能超过热应力的制约(限制线203)。启动计时器速度调整器13C指示启动计时器14降低经过时间的推进速度。启动计时器14使启动调度上的经过时间的推进速度降低(步骤S34)。启动计时器14将每个时刻的经过时间输出到控制机构15和蒸汽温度预测机构16C。控制机构15根据最佳启动曲线101和从启动计时器14获取的经过时间来确定目标输出，并将与目标输出对应的控制信号输出到发电厂1(步骤S35)。
与第一实施方式同样，启动控制装置10C在下一个控制周期中也进行步骤S31～步骤S35的处理。例如，在降低了启动计时器14的速度的情况下，在步骤S33中，比较与启动计时器14测量的经过时间对应的蒸汽温度预测值与最新的蒸汽温度的测量值。通过延缓启动计时器14的推进速度而降低目标输出，若蒸汽温度的测量值成为蒸汽温度预测值以下，则启动计时器14的推进速度保持不变。或者，在蒸汽温度的测量值远低于蒸汽温度预测值的情况下，启动计时器速度调整器13C可以将使经过时间的推进速度上升的速度指令输出到启动计时器14。即使是基于蒸汽温度的启动控制，也能够获得与第一实施方式相同的效果。
本实施方式的启动控制装置10C具有：(1)最佳蒸汽温度预测值曲线301，表示在最佳启动曲线101中启动时的蒸汽温度的预测值的推移；及(2)启动计时器速度调整器13C，输入实际的蒸汽温度并比较两者，例如，在蒸汽温度的测量值超过蒸汽温度的预测值的情况下，向启动计时器14输出速度指令，以对启动计时器14的推进速度进行减速。由此，在满足热应力的制约的同时，能够高速启动发电厂1。在基于第一实施方式～第三实施方式的应力模型12的应力计算中，计算负荷高。相对于此，根据第四实施方式，由于不需要实时进行应力计算，因此实用性提高。
<第五实施方式>
关于在第三实施方式中已说明的包括多个蒸汽涡轮的发电厂1B，也可以适用基于第四实施方式的启动控制装置10C的启动控制方法。
(结构)
以下，参考图9，对根据本发明的第五实施方式的启动控制装置10D进行说明。图9是表示第五实施方式所涉及的发电厂的启动控制装置的结构例的图。
启动控制装置10D具备监视机构11a～11c、启动计时器速度调整器13C1～13C3、启动计时器14B、控制机构15a～15c、蒸汽温度预测机构16C1～16C3、速度调节机构19。
蒸汽温度预测机构16C1具有最佳蒸汽温度预测值曲线301a，该最佳蒸汽温度预测值曲线301a示出根据最佳启动曲线101a启动了蒸汽涡轮2a时的蒸汽涡轮2a入口的蒸汽温度的预测值。关于蒸汽温度预测机构16C2、16C3也相同。启动计时器速度调整器13C1～13C3具有与第四实施方式的启动计时器速度调整器13C相同的功能。
(动作)
启动控制装置10D对蒸汽涡轮2a～2c的每一个进行图8的步骤S31～S33的处理而算出速度指令。接着，速度调节机构19在从启动计时器速度调整器13C1～13C3的每一个获取的速度指令中选择最慢的速度指令，并将所选择的值输出到启动计时器14B。启动计时器14B以基于从速度调节机构19指示的速度指令的速度来推进经过时间。启动计时器14B将所测量的经过时间输出到控制机构15a～15c、蒸汽温度预测机构16C1～16C3。
由此，在满足流入到多个蒸汽涡轮2a～2c的每一个中的蒸汽温度的制约的同时，能够在最短时间内启动蒸汽涡轮2a～2c。
图11是表示各实施方式所涉及的启动控制装置的硬件结构的一例的图。
计算机900具备CPU901、主存储装置902、辅助存储装置903、输入/输出接口904、通信接口905。
上述启动控制装置10、10A、10B、10C及10D安装于计算机900。而且，上述各功能以程序的形式存储于辅助存储装置903。CPU901从辅助存储装置903读取程序并将其扩展到主存储装置902，并按照该程序执行上述处理。CPU901按照程序在主存储装置902中确保存储区域。CPU901按照程序在辅助存储装置903中确保存储处理中的数据的存储区域。
将用于实现启动控制装置10、10A、10B、10C及10D的全部或部分功能的程序可以记录于计算机可读取的记录介质中，通过使计算机读取并执行记录于该记录介质中的程序而进行基于各功能部的处理。在此，所谓的“计算机系统”是指包括OS、外围设备等硬件。若为利用WWW系统的情况，则“计算机系统”也包括网页提供环境(或显示环境)。并且，“计算机可读取的记录介质”是指CD、DVD、USB等便携式介质、内置于计算机系统中的硬盘等存储装置。在该程序通过通信线路分配于计算机900的情况下，接受分配的计算机900可以将该程序扩展到主存储装置902，并执行上述处理。上述程序可以用于实现前述功能的一部分，还可以通过与已经记录在计算机系统中的程序的组合能够实现前述功能。
启动控制装置10～10D也可以分别由可以通信的多个计算机900构成。例如，在启动控制装置10、10A中，可以将应力模型12安装于不同的计算机900。例如，在启动控制装置10B、10D中，针对每一个蒸汽涡轮2a～2c将控制功能(例如，在启动控制装置10B的蒸汽涡轮2a的情况下，监视机构11a，启动计时器速度调整器13a、控制机构15a、应力预测机构16a)安装于不同的计算机900，还可以将应力模型12a～12c的每一个安装于不同的计算机900。
如上所述，对本发明所涉及的几种实施方式进行了说明，但是这些所有实施方式是作为例子而提示的，无意限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、替换及变更。这些实施方式及其变形包括在发明的范围或主旨中，同样也包括在与权利要求范围中记载的发明及其等同的范围内。
<附记>
各实施方式中记载的启动控制装置10～10D、启动控制方法及程序例如如下掌握。
(1)第1方式所涉及的启动控制装置10～10D具备：判定部(启动计时器速度调整器13、13C)，关于成为发电厂1的启动制约的规定的物理量(叶轮的热应力、流入到蒸汽涡轮2中的蒸汽温度)，根据规定的最佳启动调度(最佳启动曲线101)启动了所述发电厂1时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值(应力预测机构16输出的应力预测值、蒸汽温度预测机构16C输出的蒸汽温度的预测值)和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值(应力模型12输出的应力估计值、监视机构11输出的蒸汽温度)，判定所述观测值是否超过所述预测值；速度调整部(启动计时器速度调整器13、13C)，在所述判定部判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速；及启动计时器14、14B，以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间。
由此，能够将发电厂1的最佳启动曲线101调整为实际启动时(启动中)。由此，可以调节在确定最佳启动曲线101时利用的数值模型的预测与实际工厂的响应的误差。由于根据最佳启动调度进行调整，因此能够高速启动发电厂1。由于在发电厂1的启动中可以调整启动调度，因此不需要根据绘制确保安全的平缓的输出上升曲线的启动调度来启动发电厂1。观测值包括监视机构11获取的测量值和应力模型12估计的估计值。
(2)第2方式所涉及的启动控制装置10～10B为(1)的启动控制装置10～10B，还具备：估计模型(应力模型12)，根据在所述发电厂1的启动中测量的运行数据来估计所述物理量(热应力)的观测值，所述判定部根据所述估计模型估计的所述观测值和所述预测值来判定所述观测值是否超过所述预测值。
由此，能够估计在成为发电厂1的启动制约的规定的物理量中无法测量的物理量(热应力)。为了使用根据测量值估计的物理量来判断是否满足制约，可以根据启动中的发电厂1的实际状态来调整启动调度。
(3)第3方式所涉及的启动控制装置10～10B为(2)的启动控制装置10～10B，所述估计模型根据包括蒸汽涡轮2的入口的蒸汽的温度、压力及流量的测量值的输入参数，输出在所述蒸汽涡轮的叶轮中产生的热应力的观测值，所述判定部判定所述热应力的所述观测值是否超过所述热应力的所述预测值。
由此，根据蒸汽涡轮2的叶轮的热应力的实际状态，可以调整启动调度。
(4)第4方式所涉及的启动控制装置I0A为(3)的启动控制装置I0A，其还具备：初始温度计算模型18，根据包括蒸汽涡轮2的入口的蒸汽的温度、压力及流量的测量值的输入参数，计算所述发电厂启动时的所述蒸汽涡轮的叶轮的初始温度。
由此，能够使蒸汽涡轮2的叶轮的热应力的估计精度提高。从而，能够减少在发电厂1的启动中叶轮的热应力超过制约范围的风险。
(5)第5方式所涉及的启动控制装置10C、10D为(1)的启动控制装置10C、10D，所述判定部(启动计时器速度调整器13C)根据与从基于所述最佳启动调度的所述启动起的经过时间对应的蒸汽涡轮的蒸汽温度的预测值和在所述发电厂的启动中测量的所述蒸汽涡轮的蒸汽温度的测量值，判定所述蒸汽温度的测量值是否超过所述蒸汽温度的预测值，在所述判定部判定为所述蒸汽温度的测量值超过所述蒸汽温度的预测值的情况下，所述速度调整部(启动计时器速度调整器13C)指示对所述经过时间的推进速度进行减速。
由于可以不进行热应力的计算，因此能够减轻启动中的启动控制装置10C的计算负荷，并使处理高速化。并且，可以获得减少所导入的计算机的数量等降低成本效果。
(6)第6方式所涉及的启动控制装置10B、10D为(1)至(5)的启动控制装置10B、10D，其还具备：速度调节部(速度调节机构19)，所述判定部针对所述发电厂具备的多个工厂设备的每一个(蒸汽涡轮2a～2c)判定所述物理量的所述观测值是否超过所述物理量的所述预测值，根据所述判定部的判定，在所述速度调整部针对所述工厂设备的每一个所指示的速度指令中选择减速程度最大的所述速度指令，将所选择的所述速度指令输出到所述启动计时器。
由此，在发电厂1包括必须经过相同时间启动的多个工厂设备的情况下，也能够在发电厂1的启动中调整启动调度。由于根据最佳启动调度进行调整，因此能够高速启动发电厂1。
(7)第7方式所涉及的启动控制方法关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值，在所述判定中判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速，以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间。
(8)第8方式所涉及的程序使计算机作为如下机构发挥作用：关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值的机构：在所述判定中判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速的机构；及以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间的机构。
产业上的可利用性
根据上述启动控制装置、启动控制方法及程序，能够在启动中调整发电厂的启动调度。
符号说明
1、1B-发电厂，2、2a、2b、2c-蒸汽涡轮，3-锅炉，4-冷凝器，5-发电机，10、10A～10D-启动控制装置，11、11a～11c-监视机构，12、12a～12c-应力模型，13、13a～13c、13C、13C1～13C3-启动计时器速度调整器，14、14B-启动计时器，15、15a～15c-控制机构，16、16a～16c-应力预测机构，16C、16C1～16C3-蒸汽温度预测机构，17-记录机构，18-初始温度计算模型，19-速度调节机构，100、200-曲线图，101、101a～101c-最佳启动曲线，102-缓和启动曲线，201-最佳应力预测值曲线，202-应力预测值曲线，203-限制线，900-计算机，901-CPU，902-主存储装置，903-辅助存储装置，904-输入/输出接口，905-通信接口。

Claims (8)

1.一种启动控制装置，其具备：
判定部，关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值；
速度调整部，在所述判定部判定为超过的情况下，指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速；
启动计时器，以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间；及
控制部，将与目标输出对应的控制信号输出到所述发电厂，所述目标输出是与由所述启动计时器表示的所述经过时间对应的时间处的基于所述最佳启动调度的目标输出。
2.根据权利要求1所述的启动控制装置，其还具备：
估计模型，根据在所述发电厂的启动中测量的运行数据来估计所述物理量的观测值，
所述判定部根据所述估计模型估计的所述观测值和所述预测值来判定所述观测值是否超过所述预测值。
3.根据权利要求2所述的启动控制装置，其中，
所述估计模型根据包括蒸汽涡轮入口的蒸汽的温度、压力及流量的测量值的输入参数，输出在所述蒸汽涡轮的叶轮中产生的热应力的所述观测值，
所述判定部判定所述热应力的所述观测值是否超过所述热应力的所述预测值。
4.根据权利要求3所述的启动控制装置，其还具备：
初始温度计算模型，根据包括蒸汽涡轮入口的蒸汽的温度、压力及流量的测量值的输入参数，计算所述发电厂启动时所述蒸汽涡轮的叶轮的初始温度。
5.根据权利要求1所述的启动控制装置，其中，
所述判定部根据与从基于所述最佳启动调度的所述启动起的经过时间对应的蒸汽涡轮的蒸汽温度的预测值和在所述发电厂的启动中测量的所述蒸汽涡轮的蒸汽温度的测量值，判定所述蒸汽温度的测量值是否超过所述蒸汽温度的预测值，
所述判定部在判定为所述蒸汽温度的测量值超过所述蒸汽温度的预测值的情况下，所述速度调整部指示对所述经过时间的推进速度进行减速。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的启动控制装置，其还具备：
速度调节部，所述判定部针对所述发电厂所具备的多个工厂设备的每一个判定所述物理量的所述观测值是否超过所述物理量的所述预测值，根据所述判定部的判定，在所述速度调整部针对所述工厂设备的每一个所指示的速度指令中选择减速程度最大的所述速度指令，将所选择的所述速度指令输出到所述启动计时器。
7.一种启动控制方法，其包括：
关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值，
在所述判定中判定为超过的情况下，向推进从所述启动起的经过时间的启动计时器指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速，
以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间，
将与目标输出对应的控制信号输出到所述发电厂，所述目标输出是与由以基于所述指示的速度推进了所述经过时间的所述启动计时器表示的所述经过时间对应的时间处的基于所述最佳启动调度的目标输出。
8.一种记录介质，记录有程序，该程序用于使计算机作为如下机构发挥作用：
关于成为发电厂的启动制约的规定的物理量，根据基于规定的最佳启动调度启动了所述发电厂时的与从该启动起的经过时间对应的所述物理量的预测值和在所述发电厂的启动中获取的所述物理量的观测值，判定所述观测值是否超过所述预测值的机构：
在所述判定中判定为超过的情况下，向推进从所述启动起的经过时间的启动计时器指示对所述最佳启动调度中的从所述启动起的经过时间的推进速度进行减速的机构；
以基于所述指示的速度来推进从所述启动起的经过时间的机构；及
将与目标输出对应的控制信号输出到所述发电厂的机构，所述目标输出是与由以基于所述指示的速度推进了所述经过时间的所述启动计时器表示的所述经过时间对应的时间处的基于所述最佳启动调度的目标输出。
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