JP2003013744A - ガスタービン制御装置、コージェネレーションシステム - Google Patents
ガスタービン制御装置、コージェネレーションシステムInfo
- Publication number
- JP2003013744A JP2003013744A JP2001199998A JP2001199998A JP2003013744A JP 2003013744 A JP2003013744 A JP 2003013744A JP 2001199998 A JP2001199998 A JP 2001199998A JP 2001199998 A JP2001199998 A JP 2001199998A JP 2003013744 A JP2003013744 A JP 2003013744A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas turbine
- power
- heavy load
- turbine
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力需要のピーク負荷に対して、ガスタービ
ン設備の本来有するピーク発電能力を生かすことのでき
るガスタービン制御装置を提供する。 【解決手段】 ガスタービン１０の排気ガスより排熱回
収蒸気をえると共に、ガスタービン１０の軸動力により
発電を行うコージェネレーションシステムに用いられる
ガスタービン制御装置４０において、ベースモードとガ
スタービン１０の発電出力を前記ベースモードよりも増
大させる重負荷モードとを切替えるタービン能力切替部
４２と、ガスタービン１０の保守部品の累積負荷から算
出される前記重負荷モードで運転したときの運転保守期
間が、交換時期から定められる所定期間確保できている
か判断する保守部品寿命管理部４４とを備え、保守部品
寿命管理部４４により必要な寿命があると判断される場
合にはタービン能力切替部４２により重負荷モードに切
替える。
ン設備の本来有するピーク発電能力を生かすことのでき
るガスタービン制御装置を提供する。 【解決手段】 ガスタービン１０の排気ガスより排熱回
収蒸気をえると共に、ガスタービン１０の軸動力により
発電を行うコージェネレーションシステムに用いられる
ガスタービン制御装置４０において、ベースモードとガ
スタービン１０の発電出力を前記ベースモードよりも増
大させる重負荷モードとを切替えるタービン能力切替部
４２と、ガスタービン１０の保守部品の累積負荷から算
出される前記重負荷モードで運転したときの運転保守期
間が、交換時期から定められる所定期間確保できている
か判断する保守部品寿命管理部４４とを備え、保守部品
寿命管理部４４により必要な寿命があると判断される場
合にはタービン能力切替部４２により重負荷モードに切
替える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、盛夏昼間の冷房用
電力需要のようなピーク負荷に対して、新たな発電設備
を増設することなく供給電力を増大させるガスタービン
制御装置、コージェネレーションシステムに関する。
電力需要のようなピーク負荷に対して、新たな発電設備
を増設することなく供給電力を増大させるガスタービン
制御装置、コージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】我が国においては電力の安定供給という
政策的目標を達成するため、電力会社において盛夏昼間
の冷房用電力需要のようなピーク負荷でも安定供給を確
保できるように原子力発電所や揚水式発電所を建設して
いる。この場合、発電設備の投資額が高騰して通常時の
発電コストが高値で安定するという課題がある。
政策的目標を達成するため、電力会社において盛夏昼間
の冷房用電力需要のようなピーク負荷でも安定供給を確
保できるように原子力発電所や揚水式発電所を建設して
いる。この場合、発電設備の投資額が高騰して通常時の
発電コストが高値で安定するという課題がある。
【０００３】また、米国のカリフォルニア州のように、
盛夏昼間の冷房用電力需要のようなピーク負荷に対して
は市場から電力を購入することによって、過大な電力設
備投資をすることなく電力価格を全体では安価にすると
いう政策の採用されている地域もある。この場合、ピー
ク時の電力取引価格は平時の数百倍にまで高騰すること
があり、この出費が電力会社の経営に対して深刻な影響
を及ぼしている。また計画停電によってピーク負荷を少
なくするという政策も採用されているが、需要家である
一般家庭や工場においては著しい不便を負担している。
盛夏昼間の冷房用電力需要のようなピーク負荷に対して
は市場から電力を購入することによって、過大な電力設
備投資をすることなく電力価格を全体では安価にすると
いう政策の採用されている地域もある。この場合、ピー
ク時の電力取引価格は平時の数百倍にまで高騰すること
があり、この出費が電力会社の経営に対して深刻な影響
を及ぼしている。また計画停電によってピーク負荷を少
なくするという政策も採用されているが、需要家である
一般家庭や工場においては著しい不便を負担している。
【０００４】ところで、近年省エネの観点からコージェ
ネレーション用ガスタービンが地域冷暖房用に普及して
きており、熱供給でのエネルギー効率５０％と電力供給
での発電効率３０％を組合せることによって、従来の発
電所に比較しても高いエネルギー効率を有する設備が普
及してきている。
ネレーション用ガスタービンが地域冷暖房用に普及して
きており、熱供給でのエネルギー効率５０％と電力供給
での発電効率３０％を組合せることによって、従来の発
電所に比較しても高いエネルギー効率を有する設備が普
及してきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
ガスタービンの運転においては、運転コストを低減する
ため保守部品であるタービン動翼の交換周期を長くする
ように、運転することが行われている。例えば、タービ
ン動翼の交換周期として２万時間という長期運転を保証
することによって顧客の動力需要を安定的に賄えるよう
にしている。そこで、仮に電力需要のようなピーク負荷
において電力が高値で取引されている場合にも、通常の
ガスタービンの運転を維持して、発電量も規格に定めら
れた一定量を維持していた。
ガスタービンの運転においては、運転コストを低減する
ため保守部品であるタービン動翼の交換周期を長くする
ように、運転することが行われている。例えば、タービ
ン動翼の交換周期として２万時間という長期運転を保証
することによって顧客の動力需要を安定的に賄えるよう
にしている。そこで、仮に電力需要のようなピーク負荷
において電力が高値で取引されている場合にも、通常の
ガスタービンの運転を維持して、発電量も規格に定めら
れた一定量を維持していた。
【０００６】そのため、コージェネレーション用ガスタ
ービン設備が発電設備として無視できない量に普及して
きたのに、相変わらず電力需要のピーク負荷に適合する
ように発電所を建設することは需要家が平時に高い電力
料金を負担しなければならず、国民の福利厚生にそぐわ
ないという課題があった。また、米国のように送電、配
電、給電の３態様が完全に独立運営される場合には、ガ
スタービン設備の本来有するピーク発電能力を生かすこ
とによって、ピーク時の電力取引価格の低額化や停電と
いう事態の発生を未然に防止できる。しかし、ガスター
ビン設備の本来有するピーク発電能力を生かす場合に、
タービン動翼のような消耗部品の交換管理が従来のガス
タービンの保守管理契約と馴染まず、普及の妨げになっ
ているという課題があった。
ービン設備が発電設備として無視できない量に普及して
きたのに、相変わらず電力需要のピーク負荷に適合する
ように発電所を建設することは需要家が平時に高い電力
料金を負担しなければならず、国民の福利厚生にそぐわ
ないという課題があった。また、米国のように送電、配
電、給電の３態様が完全に独立運営される場合には、ガ
スタービン設備の本来有するピーク発電能力を生かすこ
とによって、ピーク時の電力取引価格の低額化や停電と
いう事態の発生を未然に防止できる。しかし、ガスター
ビン設備の本来有するピーク発電能力を生かす場合に、
タービン動翼のような消耗部品の交換管理が従来のガス
タービンの保守管理契約と馴染まず、普及の妨げになっ
ているという課題があった。
【０００７】本発明は上述する課題を解決するもので、
第１の目的はエネルギー及び電力需要のピーク負荷に対
してガスタービン設備の本来有するピーク発電能力及び
排熱回収蒸気のピーク出力能力を生かすことのできるガ
スタービン制御装置を提供することである。第２の目的
はガスタービンの保守管理契約においてタービン動翼の
ような消耗部品の交換管理が簡便に行えるガスタービン
制御装置を提供することである。
第１の目的はエネルギー及び電力需要のピーク負荷に対
してガスタービン設備の本来有するピーク発電能力及び
排熱回収蒸気のピーク出力能力を生かすことのできるガ
スタービン制御装置を提供することである。第２の目的
はガスタービンの保守管理契約においてタービン動翼の
ような消耗部品の交換管理が簡便に行えるガスタービン
制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１及び第２の目的を達
成する本発明のガスタービン制御装置は、図１に示すよ
うに、ガスタービン１０の排気ガスより排熱回収蒸気を
えると共に、ガスタービン１０の軸動力により発電を行
うコージェネレーションシステムに用いられるガスター
ビン制御装置４０において、ガスタービン１０の保守部
品の通常交換周期が確保されるベースモードと、ガスタ
ービン１０の発電出力若しくは排熱回収蒸気の出力の少
なくとも一方を前記ベースモードよりも増大させる重負
荷モードとを切替えるタービン能力切替部４２と、ガス
タービン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記
重負荷モードで運転したときの運転保守期間が、交換時
期から定められる所定期間確保できているか判断する保
守部品寿命管理部４４とを備え、保守部品寿命管理部４
４により前記所定期間確保できていると判断される場合
にはタービン能力切替部４２により重負荷モードに切替
えるものである。
成する本発明のガスタービン制御装置は、図１に示すよ
うに、ガスタービン１０の排気ガスより排熱回収蒸気を
えると共に、ガスタービン１０の軸動力により発電を行
うコージェネレーションシステムに用いられるガスター
ビン制御装置４０において、ガスタービン１０の保守部
品の通常交換周期が確保されるベースモードと、ガスタ
ービン１０の発電出力若しくは排熱回収蒸気の出力の少
なくとも一方を前記ベースモードよりも増大させる重負
荷モードとを切替えるタービン能力切替部４２と、ガス
タービン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記
重負荷モードで運転したときの運転保守期間が、交換時
期から定められる所定期間確保できているか判断する保
守部品寿命管理部４４とを備え、保守部品寿命管理部４
４により前記所定期間確保できていると判断される場合
にはタービン能力切替部４２により重負荷モードに切替
えるものである。
【０００９】このように構成された装置においては、タ
ービン能力切替部４２によりガスタービン１０の発電出
力若しくは排熱回収蒸気の出力をベースモードから重負
荷モードに切替えて、電力や冷暖房エネルギーのピーク
負荷に応えることができる。保守部品寿命管理部４４に
よりガスタービン１０の保守部品の累積負荷から算出さ
れる前記重負荷モードで運転したときの運転保守期間
が、交換時期から定められる所定期間確保できているか
判断することで、重負荷モードの運転途中で保守部品の
寿命が尽きて、保守部品の交換前に保守部品が損壊する
事態を防止している。
ービン能力切替部４２によりガスタービン１０の発電出
力若しくは排熱回収蒸気の出力をベースモードから重負
荷モードに切替えて、電力や冷暖房エネルギーのピーク
負荷に応えることができる。保守部品寿命管理部４４に
よりガスタービン１０の保守部品の累積負荷から算出さ
れる前記重負荷モードで運転したときの運転保守期間
が、交換時期から定められる所定期間確保できているか
判断することで、重負荷モードの運転途中で保守部品の
寿命が尽きて、保守部品の交換前に保守部品が損壊する
事態を防止している。
【００１０】好ましくは、前記重負荷モードでは、ガス
タービン１０への燃料供給量を増して前記ガスタービン
動翼の入口温度を所定値高める構成とすると、保守部品
の寿命に対して著しい影響を及ぼさない態様で、ガスタ
ービン１０の発電出力や排熱回収蒸気の出力を増大させ
ることができる。
タービン１０への燃料供給量を増して前記ガスタービン
動翼の入口温度を所定値高める構成とすると、保守部品
の寿命に対して著しい影響を及ぼさない態様で、ガスタ
ービン１０の発電出力や排熱回収蒸気の出力を増大させ
ることができる。
【００１１】好ましくは、さらにガスタービン１０の発
電機１８からの給電を受けている需要家の電力需要が所
定値、例えば買電容量とベースモードにおける発電機１
８の発電容量、を上回るとき若しくは上回ることが予想
されるときを判断する電力需要監視部４６を備え、電力
需要監視部４６は前記需要家の電力需要が所定値を上回
るとき若しくは上回ることが予想されるときに、タービ
ン能力切替部４２に対して重負荷モードに切替える切替
依頼信号を出力する構成とすると、需要家の電力需要が
買電容量とベースモードにおける発電機１８の発電容量
を上回った場合でも、重負荷モードにおける発電機１８
の発電容量を確保することで一部停電のような迷惑を需
要家に及ぼす恐れがない。
電機１８からの給電を受けている需要家の電力需要が所
定値、例えば買電容量とベースモードにおける発電機１
８の発電容量、を上回るとき若しくは上回ることが予想
されるときを判断する電力需要監視部４６を備え、電力
需要監視部４６は前記需要家の電力需要が所定値を上回
るとき若しくは上回ることが予想されるときに、タービ
ン能力切替部４２に対して重負荷モードに切替える切替
依頼信号を出力する構成とすると、需要家の電力需要が
買電容量とベースモードにおける発電機１８の発電容量
を上回った場合でも、重負荷モードにおける発電機１８
の発電容量を確保することで一部停電のような迷惑を需
要家に及ぼす恐れがない。
【００１２】好ましくは、さらに、前記需要家が買電し
ている電力供給事業体からの電力供給状況が安定的であ
るかを判断する電力供給監視部４８を備え、電力供給監
視部４８は前記電力供給事業体の電力供給に関して、量
的に不足する場合、若しくは供給される電力単価が高騰
する場合に、タービン能力切替部４２に対して重負荷モ
ードに切替える切替依頼信号を出力する構成とすると、
電力供給事業体の供給電力量が全体需要よりも不足する
場合でも、不足電力供給量を補填するように発電機１８
の発電容量を重負荷モードに増強するので、ピーク電力
負荷に対する電力供給システム全体の耐性が高まる。
ている電力供給事業体からの電力供給状況が安定的であ
るかを判断する電力供給監視部４８を備え、電力供給監
視部４８は前記電力供給事業体の電力供給に関して、量
的に不足する場合、若しくは供給される電力単価が高騰
する場合に、タービン能力切替部４２に対して重負荷モ
ードに切替える切替依頼信号を出力する構成とすると、
電力供給事業体の供給電力量が全体需要よりも不足する
場合でも、不足電力供給量を補填するように発電機１８
の発電容量を重負荷モードに増強するので、ピーク電力
負荷に対する電力供給システム全体の耐性が高まる。
【００１３】好ましくは、さらに、ガスタービンの発電
出力を高める必要のある高出力期間であるかを判断する
電力使用期間監視部５０を備え、電力使用期間監視部５
０は前記夏季需要期価格の設定期間に該当している時間
内は、タービン能力切替部４２に対して重負荷モードに
切替える切替依頼信号を出力する構成とすると、発電機
１８の発電容量をベースモードから重負荷モードに増強
するタイミングが事前に判明しているので、ガスタービ
ン制御装置４０は時間帯に応じて運転モードを切替える
制御を行うだけで済み、制御プログラムが簡単に構築で
きる。
出力を高める必要のある高出力期間であるかを判断する
電力使用期間監視部５０を備え、電力使用期間監視部５
０は前記夏季需要期価格の設定期間に該当している時間
内は、タービン能力切替部４２に対して重負荷モードに
切替える切替依頼信号を出力する構成とすると、発電機
１８の発電容量をベースモードから重負荷モードに増強
するタイミングが事前に判明しているので、ガスタービ
ン制御装置４０は時間帯に応じて運転モードを切替える
制御を行うだけで済み、制御プログラムが簡単に構築で
きる。
【００１４】第１及び第２の目的を達成する本発明のコ
ージェネレーションシステムは、図１に示すように、ガ
スタービン１０の排気ガスより排熱回収蒸気をえると共
に、ガスタービン１０の軸動力により発電を行うコージ
ェネレーションシステムと、ガスタービン１０の保守部
品の通常交換周期が確保されるベースモードと、ガスタ
ービン１０の発電出力若しくは排熱回収蒸気の出力の少
なくとも一方を前記ベースモードよりも増大させる重負
荷モードとを切替えるタービン能力切替部４２と、ガス
タービン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記
重負荷モードで運転したときの運転保守期間が、交換時
期から定められる所定期間確保できているかを判断する
保守部品寿命管理部４４とを備え、保守部品寿命管理部
４４により前記所定期間確保できていると判断される場
合にはタービン能力切替部４２により重負荷モードに切
替えるものである。
ージェネレーションシステムは、図１に示すように、ガ
スタービン１０の排気ガスより排熱回収蒸気をえると共
に、ガスタービン１０の軸動力により発電を行うコージ
ェネレーションシステムと、ガスタービン１０の保守部
品の通常交換周期が確保されるベースモードと、ガスタ
ービン１０の発電出力若しくは排熱回収蒸気の出力の少
なくとも一方を前記ベースモードよりも増大させる重負
荷モードとを切替えるタービン能力切替部４２と、ガス
タービン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記
重負荷モードで運転したときの運転保守期間が、交換時
期から定められる所定期間確保できているかを判断する
保守部品寿命管理部４４とを備え、保守部品寿命管理部
４４により前記所定期間確保できていると判断される場
合にはタービン能力切替部４２により重負荷モードに切
替えるものである。
【００１５】第１及び第２の目的を達成する本発明のガ
スタービン制御装置は、図１に示すように、発電を行う
ガスタービン１０に用いられるガスタービン制御装置４
０において、ガスタービン１０の保守部品の通常交換周
期が確保されるベースモードと、ガスタービン１０の発
電出力を前記ベースモードよりも増大させる重負荷モー
ドとを切替えるタービン能力切替部４２と、ガスタービ
ン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記重負荷
モードで運転したときの運転保守期間が、交換時期から
定められる所定期間確保できているか判断する保守部品
寿命管理部４４とを備え、保守部品寿命管理部４４によ
り前記所定期間確保できていると判断される場合にはタ
ービン能力切替部４２により重負荷モードに切替えるも
のである。
スタービン制御装置は、図１に示すように、発電を行う
ガスタービン１０に用いられるガスタービン制御装置４
０において、ガスタービン１０の保守部品の通常交換周
期が確保されるベースモードと、ガスタービン１０の発
電出力を前記ベースモードよりも増大させる重負荷モー
ドとを切替えるタービン能力切替部４２と、ガスタービ
ン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記重負荷
モードで運転したときの運転保守期間が、交換時期から
定められる所定期間確保できているか判断する保守部品
寿命管理部４４とを備え、保守部品寿命管理部４４によ
り前記所定期間確保できていると判断される場合にはタ
ービン能力切替部４２により重負荷モードに切替えるも
のである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号
を付し、重複した説明は省略する。図１は本発明のガス
タービン制御装置を有するコージェネレーションシステ
ムの構成ブロック図である。図において、ガスタービン
１０は圧縮機１２、コンプレッサタービン１４並びにパ
ワータービン１６を備えている。圧縮機１２は例えば遠
心一段とし、圧力比８に選定する。コンプレッサタービ
ン１４とパワータービン１６は、例えば軸流一段とす
る。発電機１８はパワータービン１６から軸動力を得る
もので、発電効率は例えば３０％である。パワータービ
ン１６の燃焼排ガスの温度は、例えば６００℃で、熱電
対や放射温度計のような温度センサにて測定される。コ
ンプレッサタービン１４の入口温度は燃焼器２２の燃焼
温度で、例えば１１００℃であり、放射温度計のような
耐熱性の高い温度センサで直接測定しても良く、またパ
ワータービン１６の燃焼排ガス温度から間接的に測定し
ても良い。
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号又は類似符号
を付し、重複した説明は省略する。図１は本発明のガス
タービン制御装置を有するコージェネレーションシステ
ムの構成ブロック図である。図において、ガスタービン
１０は圧縮機１２、コンプレッサタービン１４並びにパ
ワータービン１６を備えている。圧縮機１２は例えば遠
心一段とし、圧力比８に選定する。コンプレッサタービ
ン１４とパワータービン１６は、例えば軸流一段とす
る。発電機１８はパワータービン１６から軸動力を得る
もので、発電効率は例えば３０％である。パワータービ
ン１６の燃焼排ガスの温度は、例えば６００℃で、熱電
対や放射温度計のような温度センサにて測定される。コ
ンプレッサタービン１４の入口温度は燃焼器２２の燃焼
温度で、例えば１１００℃であり、放射温度計のような
耐熱性の高い温度センサで直接測定しても良く、またパ
ワータービン１６の燃焼排ガス温度から間接的に測定し
ても良い。
【００１７】燃料弁２０は燃料タンク１９から燃焼器２
２に供給する燃料の量を調整するもので、弁開度制御信
号をガスタービン制御装置４０より得ている。燃焼器２
２は燃焼空気をコンプレッサタービン１４に供給するも
ので、コンプレッサタービン１４の動翼を高温から保護
するためにベースモードでは１１００℃、重負荷モード
でも１１５０℃以下になるように調整されている。吸気
空気２４と冷却空気２６は切替弁２８を介して圧縮機１
２に供給されるものである。ガスタービン１０には吸気
温度が高くなると出力が低下する特性があり、夏季には
吸気空気２４を冷水により１５℃まで冷却して冷却空気
２６として圧縮機１２に供給すると良い。外気温度を３
３℃から１５℃まで冷却すると、ガスタービン出力は約
２０％増加する。
２に供給する燃料の量を調整するもので、弁開度制御信
号をガスタービン制御装置４０より得ている。燃焼器２
２は燃焼空気をコンプレッサタービン１４に供給するも
ので、コンプレッサタービン１４の動翼を高温から保護
するためにベースモードでは１１００℃、重負荷モード
でも１１５０℃以下になるように調整されている。吸気
空気２４と冷却空気２６は切替弁２８を介して圧縮機１
２に供給されるものである。ガスタービン１０には吸気
温度が高くなると出力が低下する特性があり、夏季には
吸気空気２４を冷水により１５℃まで冷却して冷却空気
２６として圧縮機１２に供給すると良い。外気温度を３
３℃から１５℃まで冷却すると、ガスタービン出力は約
２０％増加する。
【００１８】再生器３０は、圧縮機１２にて約３００℃
まで昇温された空気をパワータービン１６の燃焼排ガス
約６００℃と熱交換して、約５５０℃に昇温して燃焼器
２２に供給すると共に、燃焼排ガスを約３５０℃に冷却
して排熱ボイラ３２に供給するもので、気体用の熱交換
器が使用される。排熱ボイラ３２ではポンプ３４により
給水された水を約３５０℃に冷却された燃焼排ガスと熱
交換して、蒸気を生成する。蒸気は工場やビルのような
需要家のプロセスや空調に使用される。
まで昇温された空気をパワータービン１６の燃焼排ガス
約６００℃と熱交換して、約５５０℃に昇温して燃焼器
２２に供給すると共に、燃焼排ガスを約３５０℃に冷却
して排熱ボイラ３２に供給するもので、気体用の熱交換
器が使用される。排熱ボイラ３２ではポンプ３４により
給水された水を約３５０℃に冷却された燃焼排ガスと熱
交換して、蒸気を生成する。蒸気は工場やビルのような
需要家のプロセスや空調に使用される。
【００１９】ガスタービン制御装置４０は、タービン能
力切替部４２と保守部品寿命管理部４４を備えている。
さらに、必要に応じて電力需要監視部４６、電力供給監
視部４８並びに電力使用期間監視部５０の少なくとも一
つを適宜設けると良い。タービン能力切替部４２は、ガ
スタービン１０の保守部品の通常交換周期が確保される
ベースモードと、ガスタービン１０の発電出力又は／及
び排熱回収蒸気の出力をベースモードよりも増大させる
重負荷モードとを切替えるもので、切替は切替依頼信号
の入力を待って行う。保守部品寿命管理部４４は、ガス
タービン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記
重負荷モードで運転したときの運転保守期間が、交換時
期から定められる所定期間確保できているかを判断す
る。
力切替部４２と保守部品寿命管理部４４を備えている。
さらに、必要に応じて電力需要監視部４６、電力供給監
視部４８並びに電力使用期間監視部５０の少なくとも一
つを適宜設けると良い。タービン能力切替部４２は、ガ
スタービン１０の保守部品の通常交換周期が確保される
ベースモードと、ガスタービン１０の発電出力又は／及
び排熱回収蒸気の出力をベースモードよりも増大させる
重負荷モードとを切替えるもので、切替は切替依頼信号
の入力を待って行う。保守部品寿命管理部４４は、ガス
タービン１０の保守部品の累積負荷から算出される前記
重負荷モードで運転したときの運転保守期間が、交換時
期から定められる所定期間確保できているかを判断す
る。
【００２０】電力需要監視部４６は、ガスタービン１０
の発電機１８からの給電を受けている需要家の電力需要
が所定値、例えば買電容量とベースモードにおける発電
機１８の発電容量、を上回るとき若しくは上回ることが
予想されるときを判断する。電力需要監視部４６は需要
家の電力需要が所定値を上回るとき若しくは上回ること
が予想されるときに、タービン能力切替部４２に対して
重負荷モードに切替える切替依頼信号を出力する。電力
供給監視部４８は、需要家が買電している電力供給事業
体、例えば電力会社からの電力供給状況が安定的である
か判断する。電力供給監視部４８は電力供給事業体の電
力供給に関して、量的に不足する場合、若しくは供給さ
れる電力単価が高騰する場合に、タービン能力切替部４
２に対して重負荷モードに切替える切替依頼信号を出力
する。
の発電機１８からの給電を受けている需要家の電力需要
が所定値、例えば買電容量とベースモードにおける発電
機１８の発電容量、を上回るとき若しくは上回ることが
予想されるときを判断する。電力需要監視部４６は需要
家の電力需要が所定値を上回るとき若しくは上回ること
が予想されるときに、タービン能力切替部４２に対して
重負荷モードに切替える切替依頼信号を出力する。電力
供給監視部４８は、需要家が買電している電力供給事業
体、例えば電力会社からの電力供給状況が安定的である
か判断する。電力供給監視部４８は電力供給事業体の電
力供給に関して、量的に不足する場合、若しくは供給さ
れる電力単価が高騰する場合に、タービン能力切替部４
２に対して重負荷モードに切替える切替依頼信号を出力
する。
【００２１】電力使用期間監視部５０は、ガスタービン
の発電出力を高める必要のある高出力期間として、例え
ば需要家が買電している電力供給事業体において需要期
価格を設定している期間であるかを判断し、需要期価格
の設定期間に該当している時間内は、タービン能力切替
部４２に対して重負荷モードに切替える切替依頼信号を
出力する。需要期価格として、例えば夏季ピーク時間の
電力量料金を高く設定している季時別料金を採用してい
る場合はピーク時間帯１３時から１６時の間のガスター
ビン発電出力を増加させたいニーズがある。料金体系の
一例として、ある電力供給事業体は７月、８月、９月の
３ヶ月間について１３時から１６時までを１８．９５
［円／ｋＷｈ］、その他の時間帯を１７．５５［円／ｋ
Ｗｈ］、２２時から８時までの夜間を５．９５［円／ｋ
Ｗｈ］と設定している。
の発電出力を高める必要のある高出力期間として、例え
ば需要家が買電している電力供給事業体において需要期
価格を設定している期間であるかを判断し、需要期価格
の設定期間に該当している時間内は、タービン能力切替
部４２に対して重負荷モードに切替える切替依頼信号を
出力する。需要期価格として、例えば夏季ピーク時間の
電力量料金を高く設定している季時別料金を採用してい
る場合はピーク時間帯１３時から１６時の間のガスター
ビン発電出力を増加させたいニーズがある。料金体系の
一例として、ある電力供給事業体は７月、８月、９月の
３ヶ月間について１３時から１６時までを１８．９５
［円／ｋＷｈ］、その他の時間帯を１７．５５［円／ｋ
Ｗｈ］、２２時から８時までの夜間を５．９５［円／ｋ
Ｗｈ］と設定している。
【００２２】このように構成された装置の動作を次に説
明する。図２はガスタービンの排気温度と保守間隔並び
に発電量との関係を説明する図である。ここでは、ガス
タービンとして、例えば出力４０００ｋＷ級を示してい
る。ガスタービン排気温度とは、パワータービン１６の
燃焼排ガスの温度で、例えば６００℃をベースモードと
し、６５０℃を重負荷モードの最大値とする。ガスター
ビン入口温度とはコンプレッサタービン１４の入口温度
で、例えば１１００℃をベースモードとし、１１５０℃
を重負荷モードの最大値とする。保守間隔とはガスター
ビン１０のタービン動翼の交換周期で、例えばベースモ
ードでは累計運転時間１５０００時間とし、重負荷モー
ドの最大値では累計運転時間４００時間とする。発電量
は発電機１８によるもので、例えばベースモードでは４
２００ｋＷ、重負荷モードの最大値では４９００ｋＷと
する。重負荷モードでの運転態様は、例えばガスタービ
ン排気温度やガスタービン入口温度を所定の温度の刻
み、例えば１０℃間隔で定める。このとき、保守間隔と
発電量は重負荷モードでの運転態様に応じて定まる。例
えば、重負荷モードの最大値ではベースモードに比較し
て発電能力として１６％程度増加するが、保守間隔を基
準とする運転時間換算乗率では３２となる。即ち、重負
荷モードの最大値での運転１時間は、ベースモードでの
運転３２時間に相当するタービン動翼の費消をもたら
す。
明する。図２はガスタービンの排気温度と保守間隔並び
に発電量との関係を説明する図である。ここでは、ガス
タービンとして、例えば出力４０００ｋＷ級を示してい
る。ガスタービン排気温度とは、パワータービン１６の
燃焼排ガスの温度で、例えば６００℃をベースモードと
し、６５０℃を重負荷モードの最大値とする。ガスター
ビン入口温度とはコンプレッサタービン１４の入口温度
で、例えば１１００℃をベースモードとし、１１５０℃
を重負荷モードの最大値とする。保守間隔とはガスター
ビン１０のタービン動翼の交換周期で、例えばベースモ
ードでは累計運転時間１５０００時間とし、重負荷モー
ドの最大値では累計運転時間４００時間とする。発電量
は発電機１８によるもので、例えばベースモードでは４
２００ｋＷ、重負荷モードの最大値では４９００ｋＷと
する。重負荷モードでの運転態様は、例えばガスタービ
ン排気温度やガスタービン入口温度を所定の温度の刻
み、例えば１０℃間隔で定める。このとき、保守間隔と
発電量は重負荷モードでの運転態様に応じて定まる。例
えば、重負荷モードの最大値ではベースモードに比較し
て発電能力として１６％程度増加するが、保守間隔を基
準とする運転時間換算乗率では３２となる。即ち、重負
荷モードの最大値での運転１時間は、ベースモードでの
運転３２時間に相当するタービン動翼の費消をもたら
す。
【００２３】図３はガスタービン出力と吸気温度の関係
を示す図である。ガスタービン出力は、吸気温度が高い
ほど低下する傾向があり、例えば夏季には外気温度３３
℃の吸気空気２４を冷水により１５℃まで冷却して冷却
空気２６として圧縮機１２に供給すると、ガスタービン
出力は約２０％増加する。このようなタービン温度制限
値の違いにより重負荷モードでの出力曲線はベースモー
ドでの出力曲線を基準として、最大で約２０％大きな出
力値となる。そこで、ベースモードから重負荷モードの
最大値への切り替え時には、ガスタービン出力が２０％
程度増えるので、出力増加率が許容値以内になるよう燃
料弁を開いていくようにして、燃料量急変による失火を
防止するのが好ましい。
を示す図である。ガスタービン出力は、吸気温度が高い
ほど低下する傾向があり、例えば夏季には外気温度３３
℃の吸気空気２４を冷水により１５℃まで冷却して冷却
空気２６として圧縮機１２に供給すると、ガスタービン
出力は約２０％増加する。このようなタービン温度制限
値の違いにより重負荷モードでの出力曲線はベースモー
ドでの出力曲線を基準として、最大で約２０％大きな出
力値となる。そこで、ベースモードから重負荷モードの
最大値への切り替え時には、ガスタービン出力が２０％
程度増えるので、出力増加率が許容値以内になるよう燃
料弁を開いていくようにして、燃料量急変による失火を
防止するのが好ましい。
【００２４】図４はタービン排気許容温度と圧縮機出口
圧力の関係を示す図である。前述したように、ガスター
ビン入口温度は１１００℃に達する高温であるため、工
業上はガスタービン入口温度を直接測定するよりは、タ
ービン排気温度と圧縮機出口圧力を計測して間接的に求
めるのが実用的である。図４に示すように、重負荷モー
ドとベースモードでは、タービン排気許容温度が高くな
ると圧縮機出口圧力が低下する関係がある。そこで、タ
ービン排気許容温度が、重負荷モードやベースモードに
おけるガスタービン入口温度に対応するように設定され
る。そして、タービン能力切替部４２によって、実測さ
れたタービン排気温度が計算許容温度以下になるよう
に、燃料弁２０が制御されている。
圧力の関係を示す図である。前述したように、ガスター
ビン入口温度は１１００℃に達する高温であるため、工
業上はガスタービン入口温度を直接測定するよりは、タ
ービン排気温度と圧縮機出口圧力を計測して間接的に求
めるのが実用的である。図４に示すように、重負荷モー
ドとベースモードでは、タービン排気許容温度が高くな
ると圧縮機出口圧力が低下する関係がある。そこで、タ
ービン排気許容温度が、重負荷モードやベースモードに
おけるガスタービン入口温度に対応するように設定され
る。そして、タービン能力切替部４２によって、実測さ
れたタービン排気温度が計算許容温度以下になるよう
に、燃料弁２０が制御されている。
【００２５】図５は代表的な事務所における電力負荷と
冷暖房負荷の月別分布図である。事務所においては昼間
だけ執務が行われ、夜間には事務員が滞在しないことか
ら７月、８月の夏場における冷房負荷が突出すると共
に、電力負荷も大きくなっている。図示しないが、病院
やホテルのように昼間だけでなく夜間も空調を行う場合
には、冬場の夜間における暖房負荷が大きくなる傾向が
ある。なお、電力負荷の単位［ｋＷｈ／ｍ２・月］と、
冷暖房負荷の単位［Ｍｃａｌ／ｍ２・月］との間には、
次の換算関係がある。 １ｋＷｈ＝０．８６Ｍｃａｌ＝３．６ＭＪ
冷暖房負荷の月別分布図である。事務所においては昼間
だけ執務が行われ、夜間には事務員が滞在しないことか
ら７月、８月の夏場における冷房負荷が突出すると共
に、電力負荷も大きくなっている。図示しないが、病院
やホテルのように昼間だけでなく夜間も空調を行う場合
には、冬場の夜間における暖房負荷が大きくなる傾向が
ある。なお、電力負荷の単位［ｋＷｈ／ｍ２・月］と、
冷暖房負荷の単位［Ｍｃａｌ／ｍ２・月］との間には、
次の換算関係がある。 １ｋＷｈ＝０．８６Ｍｃａｌ＝３．６ＭＪ
【００２６】図６は電力負荷頻度分布と累積曲線の説明
図である。図７は冷房負荷頻度分布と累積曲線の説明図
である。図６及び図７を参照することで、病院や事務所
などのコージェネレーション需要家において、ガスター
ビンを重負荷モードで使う時間がどの程度あるか推算で
きる。即ち、病院、事務所の最大需要を負荷１００％と
すると、重負荷モードにおける保守間隔４００時間に相
当する需要は負荷９０％程度であり、ガスタービンを重
負荷モードで運転することにより、需要の全量をガスタ
ービンの発電機１８で供給できることを示唆している。
図である。図７は冷房負荷頻度分布と累積曲線の説明図
である。図６及び図７を参照することで、病院や事務所
などのコージェネレーション需要家において、ガスター
ビンを重負荷モードで使う時間がどの程度あるか推算で
きる。即ち、病院、事務所の最大需要を負荷１００％と
すると、重負荷モードにおける保守間隔４００時間に相
当する需要は負荷９０％程度であり、ガスタービンを重
負荷モードで運転することにより、需要の全量をガスタ
ービンの発電機１８で供給できることを示唆している。
【００２７】ガスタービンの高温部品であるタービン動
翼のベースモードでの交換時間の一例は１５０００時間
であるが、重負荷モードで使用された時間は等価時間と
して重負荷モードでの運転１時間をベース３７．５時間
に換算して、タービン動翼の交換を管理するとよい。年
間４０００時間運転するガスタービンでベースモードの
みで運用する場合は４年でタービン動翼を交換すればよ
い。他方、年４００時間のピーク運転する場合は年１５
０００時間相当となり１年でタービン動翼を交換しなけ
ればならない。他方、買電においては病院、事務所等の
需要家における最大需要においても電力供給事業体から
安定給電が受けられるように、最大契約給電量に応じた
基本料金を需要家は電力供給事業体に対して支払う。
翼のベースモードでの交換時間の一例は１５０００時間
であるが、重負荷モードで使用された時間は等価時間と
して重負荷モードでの運転１時間をベース３７．５時間
に換算して、タービン動翼の交換を管理するとよい。年
間４０００時間運転するガスタービンでベースモードの
みで運用する場合は４年でタービン動翼を交換すればよ
い。他方、年４００時間のピーク運転する場合は年１５
０００時間相当となり１年でタービン動翼を交換しなけ
ればならない。他方、買電においては病院、事務所等の
需要家における最大需要においても電力供給事業体から
安定給電が受けられるように、最大契約給電量に応じた
基本料金を需要家は電力供給事業体に対して支払う。
【００２８】そこでタービン動翼のような交換部品の交
換費用の増加額と、ガスタービンの重負荷モード運転に
よる買電での基本料金削減額を対比して、増加額が基本
料金削減額を下回るような状況であれば、買電による電
力供給に代えて重負荷モードの運転を選択しても、経済
合理性が生じる。経済効果の一例として、ベースモード
４２００［ｋＷ］、運転時間が４０００［時間／年］の
ガスタービンの年間保守費用が１．５［円／ｋＷｈ］ｘ
４２００［ｋＷ］ｘ４０００時間＝２４百万円とし、４
００時間の重負荷モード運転により、６百万円の交換部
品費用の追加が発生したとする。一方、４９００ｋＷの
重負荷モード運転により、基本料金年額（４９００−４
２００）［ｋＷ］ｘ１５００［円／ｋＷ・月］ｘ１２ヶ
月＝１２．６百万円の節約が発生したとする。すると、
ガスタービンの重負荷モード運転により、ガスタービン
を大型の発電能力のものに交換したり買買電によりピー
ク電力を調達する場合に比較して、１２．６−６＝６．
６［百万円／年］の経済的効果を享受できたことにな
る。
換費用の増加額と、ガスタービンの重負荷モード運転に
よる買電での基本料金削減額を対比して、増加額が基本
料金削減額を下回るような状況であれば、買電による電
力供給に代えて重負荷モードの運転を選択しても、経済
合理性が生じる。経済効果の一例として、ベースモード
４２００［ｋＷ］、運転時間が４０００［時間／年］の
ガスタービンの年間保守費用が１．５［円／ｋＷｈ］ｘ
４２００［ｋＷ］ｘ４０００時間＝２４百万円とし、４
００時間の重負荷モード運転により、６百万円の交換部
品費用の追加が発生したとする。一方、４９００ｋＷの
重負荷モード運転により、基本料金年額（４９００−４
２００）［ｋＷ］ｘ１５００［円／ｋＷ・月］ｘ１２ヶ
月＝１２．６百万円の節約が発生したとする。すると、
ガスタービンの重負荷モード運転により、ガスタービン
を大型の発電能力のものに交換したり買買電によりピー
ク電力を調達する場合に比較して、１２．６−６＝６．
６［百万円／年］の経済的効果を享受できたことにな
る。
【００２９】電力供給監視部４８は、例えば病院に設置
されたコージェネレーションシステムを、買電の供給が
途絶えた時も病院の機能を維持する防災拠点の電源とし
ても機能させることができる。災害用に備えて、電力供
給監視部４８として、停電検知を瞬時に行いガスタービ
ンの発電機を停止することなく、電力を供給するような
電力遮断器を設けるとよい。防災時には最大電力を供給
するために、発電は継続したままでガスタービンの発電
機をベースモードから重負荷モードに切り替えることに
よって、円滑な電力供給が行える。
されたコージェネレーションシステムを、買電の供給が
途絶えた時も病院の機能を維持する防災拠点の電源とし
ても機能させることができる。災害用に備えて、電力供
給監視部４８として、停電検知を瞬時に行いガスタービ
ンの発電機を停止することなく、電力を供給するような
電力遮断器を設けるとよい。防災時には最大電力を供給
するために、発電は継続したままでガスタービンの発電
機をベースモードから重負荷モードに切り替えることに
よって、円滑な電力供給が行える。
【００３０】さらに、電力供給監視部４８の他の用途と
して、特定規模電気事業向けが存在する。特定規模電気
事業は電力会社の送電線を借りて電力の調達と販売する
事業であり、コージェネレーションシステムを設置する
需要家への電力の供給と同時に余剰電力を買い取り、他
の需要家に販売することもある。そこで、特定規模電気
事業者の給電司令所から、電力の安定供給を目的として
重負荷モード運転要求信号を受ける場合には、重負荷モ
ード運転によって発生するタービン動翼のようなガスタ
ービン高温部品費用を電力料金に賦課できるようにする
とよい。
して、特定規模電気事業向けが存在する。特定規模電気
事業は電力会社の送電線を借りて電力の調達と販売する
事業であり、コージェネレーションシステムを設置する
需要家への電力の供給と同時に余剰電力を買い取り、他
の需要家に販売することもある。そこで、特定規模電気
事業者の給電司令所から、電力の安定供給を目的として
重負荷モード運転要求信号を受ける場合には、重負荷モ
ード運転によって発生するタービン動翼のようなガスタ
ービン高温部品費用を電力料金に賦課できるようにする
とよい。
【００３１】電力使用期間監視部５０は、ガスタービン
制御装置に時計とカレンダー機能を持たせることで実現
される。図８は需要期価格の設定期間に該当している時
間内は、タービン能力切替部により重負荷モードに切替
える場合の動作説明図である。例えば、夏季（７月〜９
月）の平日１３時００分から１５時５９分までの間は図
４の重負荷モードでの曲線により、許容排気温度を求
め、重負荷モード運転を可能とする。指定時間以外の時
間帯では、ベースモードの曲線により許容排気温度を求
め、ベースモード運転を行うことができる。
制御装置に時計とカレンダー機能を持たせることで実現
される。図８は需要期価格の設定期間に該当している時
間内は、タービン能力切替部により重負荷モードに切替
える場合の動作説明図である。例えば、夏季（７月〜９
月）の平日１３時００分から１５時５９分までの間は図
４の重負荷モードでの曲線により、許容排気温度を求
め、重負荷モード運転を可能とする。指定時間以外の時
間帯では、ベースモードの曲線により許容排気温度を求
め、ベースモード運転を行うことができる。
【００３２】ところで、既設のコージェネレーションシ
ステムにおけるガスタービン制御装置の設定値として、
ベースモード運転と重負荷モード運転を設けている場合
に、ベースモード運転から重負荷モード運転に変更する
にはガスタービンを一旦停止させ、ガスタービン制御装
置の設定値をベースモード運転から重負荷モード運転に
再設定する仕様としている場合がある。このように運転
モードの切替時において、一旦タービンの運転を停止し
ているのは、ガスタービンの保守契約において、ガスタ
ービン保守担当者がガスタービンの利用者に対して、ガ
スタービンの運転時間に応じて保守料金を徴収したり、
あるいは無償補修期間を設定している関係で、運転時間
の積算を容易にする為である。しかし、保守部品寿命管
理部４４において、ベースモード運転と重負荷モード運
転の累計運転時間を独立に管理することで、一旦タービ
ンの運転を停止することなく、ベースモード運転から重
負荷モード運転に変更するように仕様を変更することも
できる。
ステムにおけるガスタービン制御装置の設定値として、
ベースモード運転と重負荷モード運転を設けている場合
に、ベースモード運転から重負荷モード運転に変更する
にはガスタービンを一旦停止させ、ガスタービン制御装
置の設定値をベースモード運転から重負荷モード運転に
再設定する仕様としている場合がある。このように運転
モードの切替時において、一旦タービンの運転を停止し
ているのは、ガスタービンの保守契約において、ガスタ
ービン保守担当者がガスタービンの利用者に対して、ガ
スタービンの運転時間に応じて保守料金を徴収したり、
あるいは無償補修期間を設定している関係で、運転時間
の積算を容易にする為である。しかし、保守部品寿命管
理部４４において、ベースモード運転と重負荷モード運
転の累計運転時間を独立に管理することで、一旦タービ
ンの運転を停止することなく、ベースモード運転から重
負荷モード運転に変更するように仕様を変更することも
できる。
【００３３】例えば重負荷モード運転は規定総運転時間
として４００時間／年以内を推奨するガスタービン保守
担当者があるが、夏季３ヶ月の総時間は２２５０時間あ
り、規定総運転時間以内の重負荷モード運転で済むの
か、ガスタービン保守担当者はガスタービンの運転状態
を管理する必要がある。そこで、保守部品寿命管理部４
４を用いて、タービン動翼のような交換部品の寿命に到
達するような時間、重負荷モードで運転される場合には
累積運転時間を管理し、事前にタービン動翼の交換準備
をしておくことが可能となる。そして、寿命となる運転
時間に到達した時点でタービン動翼の交換を行うこと
で、コージェネレーションシステムの運転停止期間を最
小限度とすることができる。
として４００時間／年以内を推奨するガスタービン保守
担当者があるが、夏季３ヶ月の総時間は２２５０時間あ
り、規定総運転時間以内の重負荷モード運転で済むの
か、ガスタービン保守担当者はガスタービンの運転状態
を管理する必要がある。そこで、保守部品寿命管理部４
４を用いて、タービン動翼のような交換部品の寿命に到
達するような時間、重負荷モードで運転される場合には
累積運転時間を管理し、事前にタービン動翼の交換準備
をしておくことが可能となる。そして、寿命となる運転
時間に到達した時点でタービン動翼の交換を行うこと
で、コージェネレーションシステムの運転停止期間を最
小限度とすることができる。
【００３４】尚、上述した実施の形態においては、コー
ジェネレーションシステムのうち発電を主眼として説明
してきたが、地域冷暖房の用途では排熱回収蒸気に関し
て重負荷モードで運転する需要も少なくない。例えば、
盛夏の冷房需要の他に極寒気候時の暖房需要がある。本
発明は、コージェネレーションシステムによって排熱回
収蒸気に関して、ベースモードから重負荷モードに運転
を切替える場合にも有用である。
ジェネレーションシステムのうち発電を主眼として説明
してきたが、地域冷暖房の用途では排熱回収蒸気に関し
て重負荷モードで運転する需要も少なくない。例えば、
盛夏の冷房需要の他に極寒気候時の暖房需要がある。本
発明は、コージェネレーションシステムによって排熱回
収蒸気に関して、ベースモードから重負荷モードに運転
を切替える場合にも有用である。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のガスタ
ービン制御装置は、ガスタービンの保守部品の通常交換
周期が確保されるベースモードと、ガスタービンの発電
出力若しくは排熱回収蒸気の出力の少なくとも一方を前
記ベースモードよりも増大させる重負荷モードとを切替
えるタービン能力切替部を備えているので、ガスタービ
ン運転中にベースモードから重負荷モードに切り替える
ことができ、例えば夏季ピーク時間帯のような需要期に
発電設備を増強することなく電力や排熱回収蒸気の出力
増加が容易に行える。また、ガスタービンの保守部品の
累積負荷から算出される前記重負荷モードで運転したと
きの運転保守期間が、交換時期から定められる所定期間
確保できているか判断する保守部品寿命管理部とを備
え、保守部品寿命管理部により前記所定期間確保できて
いると判断される場合にはタービン能力切替部により重
負荷モードに切替える構成としているので、ベースモー
ドから重負荷モードに切り替える場合に、保守部品の寿
命が途中で尽きる事態が防止でき、運転担当者は安心し
て重負荷モードに切り替えることができる。
ービン制御装置は、ガスタービンの保守部品の通常交換
周期が確保されるベースモードと、ガスタービンの発電
出力若しくは排熱回収蒸気の出力の少なくとも一方を前
記ベースモードよりも増大させる重負荷モードとを切替
えるタービン能力切替部を備えているので、ガスタービ
ン運転中にベースモードから重負荷モードに切り替える
ことができ、例えば夏季ピーク時間帯のような需要期に
発電設備を増強することなく電力や排熱回収蒸気の出力
増加が容易に行える。また、ガスタービンの保守部品の
累積負荷から算出される前記重負荷モードで運転したと
きの運転保守期間が、交換時期から定められる所定期間
確保できているか判断する保守部品寿命管理部とを備
え、保守部品寿命管理部により前記所定期間確保できて
いると判断される場合にはタービン能力切替部により重
負荷モードに切替える構成としているので、ベースモー
ドから重負荷モードに切り替える場合に、保守部品の寿
命が途中で尽きる事態が防止でき、運転担当者は安心し
て重負荷モードに切り替えることができる。
【図１】 本発明のガスタービン制御装置を有するコー
ジェネレーションシステムの構成ブロック図である。
ジェネレーションシステムの構成ブロック図である。
【図２】 ガスタービンの排気温度と保守間隔並びに発
電量との関係を説明する図である。
電量との関係を説明する図である。
【図３】 ガスタービン出力と吸気温度の関係を示す図
である。
である。
【図４】 タービン排気許容温度と圧縮機出口圧力の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図５】 代表的な事務所における電力負荷と冷暖房負
荷の月別分布図である。
荷の月別分布図である。
【図６】 電力負荷頻度分布と累積曲線の説明図であ
る。
る。
【図７】 冷房負荷頻度分布と累積曲線の説明図であ
る。
る。
【図８】 需要期価格の設定期間に該当している時間内
は、タービン能力切替部により重負荷モードに切替える
場合の動作説明図である。
は、タービン能力切替部により重負荷モードに切替える
場合の動作説明図である。
１０ ガスタービン
４０ ガスタービン制御装置
４２ タービン能力切替部
４４ 保守部品寿命管理部
４６ 電力需要監視部
４８ 電力供給監視部
５０ 電力使用期間監視部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０１Ｄ 25/00 Ｆ０１Ｄ 25/00 Ｎ
Ｗ
Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｒ
Ｓ
Ｕ
Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｐ
(72)発明者 中村 修三
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
(72)発明者 井口 和春
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
Ｆターム(参考） 3G071 AB01 BA04 BA10 BA26 FA01
FA06 GA02 HA02 HA05 JA03
JA04
5H590 AA02 AA08 CA08 CA21 CA26
CC01 CE02 EA07 EB14 FA01
FA05 HA16 HA18
Claims (7)
- 【請求項１】 ガスタービン排気ガスより排熱回収蒸気
をえると共に、前記ガスタービンの軸動力により発電を
行うコージェネレーションシステムに用いられるガスタ
ービン制御装置において；前記ガスタービンの保守部品
の通常交換周期が確保されるベースモードと、前記ガス
タービンの発電出力若しくは排熱回収蒸気の出力の少な
くとも一方を前記ベースモードよりも増大させる重負荷
モードとを切替えるタービン能力切替部と；前記ガスタ
ービンの保守部品の累積負荷から算出される前記重負荷
モードで運転したときの運転保守期間が、交換時期から
定められる所定期間確保できているか判断する保守部品
寿命管理部とを備え；前記保守部品寿命管理部により前
記所定期間確保できていると判断される場合には前記タ
ービン能力切替部により重負荷モードに切替えるガスタ
ービン制御装置。 - 【請求項２】 前記重負荷モードでは、前記ガスタービ
ンへの燃料供給量を増して前記ガスタービン動翼の入口
温度を所定値高める請求項１に記載のガスタービン制御
装置。 - 【請求項３】 さらに、前記ガスタービンの発電機から
の給電を受けている需要家の電力需要が所定値を上回る
とき若しくは上回ることが予想されるときを判断する電
力需要監視部を備え；前記電力需要監視部は前記需要家
の電力需要が所定値を上回るとき若しくは上回ることが
予想されるときに、前記タービン能力切替部に対して重
負荷モードに切替える切替依頼信号を出力する請求項１
又は請求項２に記載のガスタービン制御装置。 - 【請求項４】 さらに、前記需要家が買電している電力
供給事業体からの電力供給状況が安定的であるか判断す
る電力供給監視部を備え；前記電力供給監視部は前記電
力供給事業体の電力供給に関して、量的に不足する場
合、若しくは供給される電力単価が高騰する場合に、前
記タービン能力切替部に対して重負荷モードに切替える
切替依頼信号を出力する請求項１又は請求項２に記載の
ガスタービン制御装置。 - 【請求項５】 さらに、前記ガスタービンの発電出力を
高める必要のある高出力期間であるか判断する電力使用
期間監視部を備え；前記電力使用期間監視部は前記高出
力期間に該当している時間内は、前記タービン能力切替
部に対して重負荷モードに切替える切替依頼信号を出力
する請求項１又は請求項２に記載のガスタービン制御装
置。 - 【請求項６】 ガスタービン排気ガスより排熱回収蒸気
をえると共に、前記ガスタービンの軸動力により発電を
行うコージェネレーションシステムと；前記ガスタービ
ンの保守部品の通常交換周期が確保されるベースモード
と、前記ガスタービンの発電出力若しくは排熱回収蒸気
の出力の少なくとも一方を前記ベースモードよりも増大
させる重負荷モードとを切替えるタービン能力切替部
と；前記ガスタービンの保守部品の累積負荷から算出さ
れる前記重負荷モードで運転したときの運転保守期間
が、交換時期から定められる所定期間確保できているか
判断する保守部品寿命管理部とを備え；前記保守部品寿
命管理部により前記所定期間確保できていると判断され
る場合には前記タービン能力切替部により重負荷モード
に切替えるコージェネレーションシステム。 - 【請求項７】 発電を行うガスタービンに用いられるガ
スタービン制御装置において；前記ガスタービンの保守
部品の通常交換周期が確保されるベースモードと、前記
ガスタービンの発電出力を前記ベースモードよりも増大
させる重負荷モードとを切替えるタービン能力切替部
と；前記ガスタービンの保守部品の累積負荷から算出さ
れる前記重負荷モードで運転したときの運転保守期間
が、交換時期から定められる所定期間確保できているか
判断する保守部品寿命管理部とを備え；前記保守部品寿
命管理部により前記所定期間確保できていると判断され
る場合には前記タービン能力切替部により重負荷モード
に切替えるガスタービン制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001199998A JP2003013744A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | ガスタービン制御装置、コージェネレーションシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001199998A JP2003013744A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | ガスタービン制御装置、コージェネレーションシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003013744A true JP2003013744A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19037198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001199998A Withdrawn JP2003013744A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | ガスタービン制御装置、コージェネレーションシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003013744A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006029190A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンにおける高温部品の寿命診断方法 |
| KR100864506B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2008-10-20 | (주) 아이엔텍 | 다중 주파수 레이더 검출기 |
| JP2011047365A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン用吸気調温装置、並びに、これを備えたガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラント |
| US8499874B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-08-06 | Icr Turbine Engine Corporation | Gas turbine energy storage and conversion system |
| US8669670B2 (en) | 2010-09-03 | 2014-03-11 | Icr Turbine Engine Corporation | Gas turbine engine configurations |
| KR20140038874A (ko) * | 2012-09-21 | 2014-03-31 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 터빈 제어 장치, 터빈 제어 방법 및 터빈 제어 프로그램을 기록한 기록 매체 |
| JP2014111937A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-19 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン作動のためのシステムおよび方法 |
| US8866334B2 (en) | 2010-03-02 | 2014-10-21 | Icr Turbine Engine Corporation | Dispatchable power from a renewable energy facility |
| US8984895B2 (en) | 2010-07-09 | 2015-03-24 | Icr Turbine Engine Corporation | Metallic ceramic spool for a gas turbine engine |
| US9051873B2 (en) | 2011-05-20 | 2015-06-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine shaft attachment |
| JP5973096B1 (ja) * | 2016-01-14 | 2016-08-23 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| JP6062581B1 (ja) * | 2016-01-14 | 2017-01-18 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| JP2018060387A (ja) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | 株式会社日立製作所 | 予兆診断装置及びそれを有する発電装置制御システム |
| US10094288B2 (en) | 2012-07-24 | 2018-10-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine |
| CN108694271A (zh) * | 2017-03-31 | 2018-10-23 | 通用电气公司 | 燃气涡轮机调配优化系统及方法及非暂态计算机可读介质 |
-
2001
- 2001-06-29 JP JP2001199998A patent/JP2003013744A/ja not_active Withdrawn
Cited By (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006029190A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンにおける高温部品の寿命診断方法 |
| KR100864506B1 (ko) * | 2007-04-16 | 2008-10-20 | (주) 아이엔텍 | 다중 주파수 레이더 검출기 |
| US8708083B2 (en) | 2009-05-12 | 2014-04-29 | Icr Turbine Engine Corporation | Gas turbine energy storage and conversion system |
| US8499874B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-08-06 | Icr Turbine Engine Corporation | Gas turbine energy storage and conversion system |
| JP2011047365A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン用吸気調温装置、並びに、これを備えたガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラント |
| US8866334B2 (en) | 2010-03-02 | 2014-10-21 | Icr Turbine Engine Corporation | Dispatchable power from a renewable energy facility |
| US8984895B2 (en) | 2010-07-09 | 2015-03-24 | Icr Turbine Engine Corporation | Metallic ceramic spool for a gas turbine engine |
| US8669670B2 (en) | 2010-09-03 | 2014-03-11 | Icr Turbine Engine Corporation | Gas turbine engine configurations |
| US9051873B2 (en) | 2011-05-20 | 2015-06-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine shaft attachment |
| US10094288B2 (en) | 2012-07-24 | 2018-10-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine |
| KR20140038874A (ko) * | 2012-09-21 | 2014-03-31 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 터빈 제어 장치, 터빈 제어 방법 및 터빈 제어 프로그램을 기록한 기록 매체 |
| KR101595619B1 (ko) | 2012-09-21 | 2016-02-18 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 터빈 제어 장치, 터빈 제어 방법 및 터빈 제어 프로그램을 기록한 기록 매체 |
| JP2014111937A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-19 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン作動のためのシステムおよび方法 |
| JP2017125456A (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| KR102015744B1 (ko) | 2016-01-14 | 2019-08-28 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 플랜트 분석 장치, 플랜트 분석 방법, 및 프로그램 |
| WO2017122468A1 (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| WO2017122469A1 (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| JP2017125776A (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| US10990070B2 (en) | 2016-01-14 | 2021-04-27 | Mitsubishi Power, Ltd. | Plant analyzer, plant analysis method, and program thereof |
| KR20180095576A (ko) * | 2016-01-14 | 2018-08-27 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 플랜트 분석 장치, 플랜트 분석 방법, 및 프로그램 |
| KR20180095579A (ko) * | 2016-01-14 | 2018-08-27 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 플랜트 분석 장치, 플랜트 분석 방법, 및 프로그램 |
| CN108463616A (zh) * | 2016-01-14 | 2018-08-28 | 三菱日立电力系统株式会社 | 设备分析装置、设备分析方法以及程序 |
| JP5973096B1 (ja) * | 2016-01-14 | 2016-08-23 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| KR102081573B1 (ko) * | 2016-01-14 | 2020-02-26 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 플랜트 분석 장치, 플랜트 분석 방법, 및 프로그램 |
| JP6062581B1 (ja) * | 2016-01-14 | 2017-01-18 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | プラント分析装置、プラント分析方法、およびプログラム |
| US20190018384A1 (en) * | 2016-01-14 | 2019-01-17 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Plant analyzer, plant analysis method, and program thereof |
| JP2018060387A (ja) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | 株式会社日立製作所 | 予兆診断装置及びそれを有する発電装置制御システム |
| JP2018200682A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-12-20 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンのディスパッチオプティマイザのリアルタイム指令および動作 |
| CN108694271A (zh) * | 2017-03-31 | 2018-10-23 | 通用电气公司 | 燃气涡轮机调配优化系统及方法及非暂态计算机可读介质 |
| JP7154794B2 (ja) | 2017-03-31 | 2022-10-18 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンのディスパッチオプティマイザのリアルタイム指令および動作 |
| CN108694271B (zh) * | 2017-03-31 | 2023-09-29 | 通用电气公司 | 燃气涡轮机调配优化系统及方法及非暂态计算机可读介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003013744A (ja) | ガスタービン制御装置、コージェネレーションシステム | |
| JP5025835B2 (ja) | 運転計画方法、及びヒートポンプ式給湯暖房システムの運転方法 | |
| US7567859B2 (en) | Methods and apparatuses for control of building cooling, heating and power co-generation systems | |
| CN101084522A (zh) | 通过机会发电降低分布式发电的成本 | |
| JP2004194485A (ja) | エネルギーシステム | |
| WO2002103830A1 (fr) | Appareil de cogeneration, procede de cogeneration, programme et support de donnees associes | |
| US20030236593A1 (en) | Method and apparatus for management of distributed heat and power generation | |
| US20080103993A1 (en) | Method for providing energy to a building using utility-compatible distributed generation equipment | |
| JPH06176792A (ja) | 電力貯蔵型熱電併給システム | |
| Gustafsson | Optimization of building retrofits in a combined heat and power network | |
| JP2018152962A (ja) | 分散型発電システム、及び該システムの運転計画の少なくとも一部を該システムの外部に与える方法 | |
| Matsumoto et al. | Engineering-economic optimization of a fuel cell cogeneration plant | |
| Byrne et al. | Photovoltaics as a demand‐side management technology: An analysis of peak‐shaving and direct load control options | |
| Archer et al. | A phosphoric acid fuel cell cogeneration system retrofit to a large office building | |
| JP2019075889A (ja) | 発電システム | |
| Ryan | Economics of cogeneration | |
| Parianen et al. | Investigating the use of standby generator sets to mitigate peak demand charges in industrial facilities | |
| Wagner et al. | Combined Heating and Power Using Microturbines in a Major Urban Hotel. | |
| Patton et al. | Curbing the distribution energy appetite | |
| Ja¨ a¨ skela¨ inen et al. | Operating experience with a 240 kw microturbine combined heating, cooling and power system | |
| Hoff et al. | The market for photovoltaics in new homes using micro-grids | |
| Seyedan et al. | Case study heat capacity for an industrial plant facility in a complex | |
| Williamson et al. | A Retrofit Integration of an Absorption Chiller With a Microturbine Array | |
| BYRNE | nuclear zyxwvutsrqponmlkjihgfe | |
| Crosby | Cogeneration: engineering natural gas-driven systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |