JP2004027890A

JP2004027890A - 多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置

Info

Publication number: JP2004027890A
Application number: JP2002182522A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mori; 森　高裕; Hiroyoshi Kishimoto; 岸本　裕義
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】複数のガスタービン軸および蒸気タービン軸から構成されるコンバインドサイクル発電システムにおいて、１ユニットとしての出力を一定に維持しつつ各ガスタービン出力に偏差を持たせた運転を可能にする。
【解決手段】統括負荷制御装置は、中央給電指令所からの負荷設定および系統周波数に基づいて、各々のガスタービン軸の負荷設定器に不均等の負荷設定値を割り振る。ガスタービン負荷制御装置は、統括負荷制御装置により負荷設定器に設定された負荷設定値とガスタービン負荷との偏差からガスタービンの速度設定値を求めガスタービン速度がその速度設定値になるようにガスタービン負荷を制御する。蒸気タービン負荷制御装置は蒸気タービン速度がその速度設定値になるように蒸気タービン負荷を制御する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンと発電機とからなる複数のガスタービン軸からの排ガスで蒸気を発生させ、蒸気タービンと発電機からなる蒸気タービン軸の蒸気タービンを駆動するようにした多軸型コンバインドサイクル発電プラントを一つの発電ユニットとして負荷制御する多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンバインドサイクル発電プラントはガスタービンで仕事を終えた排ガスで蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービンを駆動するようにしたものであり、そのようなコンバインドサイクル発電として、ガスタービンと発電機とからなる複数のガスタービン軸からの排ガスで蒸気を発生させ、蒸気タービンと発電機からなる蒸気タービン軸の蒸気タービンを駆動するようにした多軸型コンバインドサイクル発電プラントがある。
【０００３】
図５は、そのようなコンバインドサイクル発電プラントのガスタービン負荷制御装置のブロック構成図である。図５では、ｎ台のガスタービン軸と１台の蒸気タービン軸とが設けられた場合を示している。各々のガスタービン軸はガスタービン１１と発電機１２とから構成される。ガスタービン１１の燃焼器１３には燃料調節弁１４から燃料が供給され、ガスタービン１１で仕事を終えた排ガスは排熱回収ボイラ１５に導かれる。排熱回収ボイラ１５で発生した蒸気は蒸気加減弁１６を介して蒸気タービン１７に導かれ蒸気タービン１７に連結された発電機１８を駆動する。蒸気タービン１７で仕事を終えた蒸気は復水器１９で復水される。
【０００４】
次に、ガスタービン負荷制御装置２０では、負荷設定器２１に設定された負荷設定値と負荷検出器２２で検出されたガスタービン出力との偏差が減算器２３で求められ、速度設定器２４に出力される。速度設定器２４からの速度設定信号と速度検出器２５からのガスタービン回転数との偏差を減算器２６により減算し、その結果、得られた偏差信号に演算増幅器２７により比例演算を施す。そして、サーボ増幅器２８を介して燃料調整弁１４に与えその開度を調整する。これにより、ガスタービン１１の燃焼器１３に与えられる燃料の流量が制御されてガスタービン１１の出力が制御される。
【０００５】
一方、蒸気タービン軸については蒸気タービン負荷制御装置２９により制御される。蒸気タービン軸の蒸気タービン１７はガスタービン１１の排ガスにより排熱回収ボイラ１５で生成される蒸気により駆動されるが、その制御はガスタービン１１と同様に行われる。すなわち、回転数検出器３０からの蒸気タービンの回転数信号と図示省略の速度設定器からの速度設定信号とを減算器により減算し、その結果得られる偏差信号に演算増幅器により比例演算を施したものをサーボ増幅器を介して蒸気加減弁１６に与えその開度を調整する。これにより、蒸気タービン１７への蒸気流量が制御されて蒸気タービン１７の出力が制御される。通常、蒸気タービン１７の出力は排熱回収ボイラ１５で得られたエンタルピーによって決定されるため、蒸気加減弁１６は全開あるいは一定開度としておくことで復水器１９の真空度との関係で一義的に出力が決定される。
【０００６】
ガスタービン１１の発電機１２と蒸気タービン１７の発電機１８の出力は、それぞれのタービンの出力に発電機効率を乗じたものであり、これが電力系統に出力される。例えばガスタービン１１の発電機１２の出力は負荷検出器２２によって検出されて指示計に表示される。この表示値を運転員が確認した上で速度設定器２４を操作することにより負荷の制御ができる。なお、図５では、運転員の機能を自動化することを目的として、負荷設定器２１と減算器２３とを付加しており、手動の場合には負荷設定器２１と減算器２３とは設けなくても良い。
【０００７】
自動の場合には、負荷設定器２１の負荷設定値から負荷検出器２２で検出された負荷信号を減算器２３において減算し、その偏差に応じて速度設定器２４の設定値を変化させ、偏差が零すなわち負荷（発電機出力）が負荷設定値に等しくなるように制御される。
【０００８】
以上がコンバインドサイクル発電プラントの負荷制御方式であり、ガスタービン負荷制御装置２０および蒸気タービン負荷制御装置２９の各々がそれぞれ制御を行うことで各発電機１２、１７の調整される。
【０００９】
ここにおいて、各々のガスタービン１１の発電機１２および蒸気タービン１７の発電機１８は個別に電力を生み出しているが、電力系統から見た場合、これらを１つのユニットとして機能するように計画された統括負荷制御装置が知られている。図６は統括負荷制御装置のブロック構成図である。図５のガスタービン負荷制御装置２０における負荷設定器２１に与えられる負荷設定値を自動的に決定する働きを持つ。
【００１０】
図６において、中央給電指令所３１から発電ユニットとしての出力（負荷）指令が切替器３２に出力される。切替器３２には自ユニット全体の負荷設定を行う負荷設定器３３からの負荷設定値も入力され、切替器３２にていずれか一方が選択される。そして、変化率制限器３４により変化率を調整された後、電力系統の周波数偏差Δｆから関数発生器３５により決定される修正負荷が加算器３６にて加算される。
【００１１】
この時点で値としてユニット全体が目標とする負荷指令値が得られており、蒸気タービン負荷検出器３７で検出された蒸気タービン負荷を減算器３８で減じ、その結果をガスタービンの軸数ｎで割算することでガスタービン１台当りの出力を決定する。ここにおいて、乗算器３９での１／ｎの計算については、ガスタービン１１が複数存在するコンバインドサイクル発電システムの場合、ガスタービン出力を均等に制御することで排熱回収ボイラ１５で発生する総蒸気量が最大となることが知られているためであり、このようにすることで蒸気発生量最大、すなわち最高効率が得られるようになっている。
【００１２】
このように、従来の統括負荷制御方法では、中央給電指令所３１からの出力指令を受け蒸気タービン出力を減じた後のガスタービン１１への出力指令は一律に１／ｎ倍としている。一律としている理由は前述のとおりガスタービン１１が複数存在するコンバインドサイクル発電システムの場合、ガスタービン出力を均等に制御することで最高効率が得られるようになっているからである。
【００１３】
いま、定格運転状態での発電機出力がＮｏ．１ガスタービンが１６０ＭＷ、Ｎｏ．２ガスタービンが１６０ＭＷ、蒸気タービンが１６０ＭＷというプラントが存在したとした場合、通常であれば１ユニット全体の発電機出力は、これらをすべて合計した４８０ＭＷとなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラント運転において何らかの理由により、通常定格１６０ＭＷのガスタービンをＮｏ．１ガスタービンは出力１５５ＭＷ、Ｎｏ．２ガスタービンは出力１６５ＭＷというように、各ガスタービン出力に偏差を持たせつつ蒸気タービン出力は１６０ＭＷのままとし、１ユニットの出力としては４８０ＭＷを維持し続けて運転したいということも考えられる。その場合、運転員は各ガスタービン負荷を決定し、ガスタービン１１の負荷設定値を手動で操作する必要があった。
【００１５】
各ガスタービン１１の出力に偏差を持たせることは、ガスタービン１１に繋がる排熱回収ボイラ１５での蒸気発生量にも偏差が生まれることになるため、結果的に蒸気タービン１７の出力に変動が生じる。運転員がこの変動を考慮してガスタービン出力を手動にて設定することは容易ではなかった。
【００１６】
本発明の目的は、複数のガスタービン軸および蒸気タービン軸から構成されるコンバインドサイクル発電システムにおいて各ガスタービン出力に偏差を持たせた運転においても、１ユニットとしての出力を一定に維持する機能を有した多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置は、ガスタービンとガスタービン発電機と排熱回収ボイラとを組み合わせて構成された複数のガスタービン軸の各々の排熱回収ボイラより発生した蒸気によって蒸気タービンと蒸気タービン発電機とを組み合わせた蒸気タービン軸の蒸気タービンを駆動し全体として一つの発電ユニットとして負荷制御を行うコンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置において、ガスタービン負荷と負荷設定器に設定された負荷設定値との偏差からガスタービンの速度設定値を求めガスタービン速度がその速度設定値になるようにガスタービン負荷を制御するガスタービン負荷制御装置と、蒸気タービン速度がその速度設定値になるように蒸気タービン負荷を制御する蒸気タービン負荷制御装置と、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービン軸の負荷設定器に不均等の負荷設定値を割り振る統括負荷制御装置各々のガスタービン軸の負荷設定器に不均等の負荷設定値を割り振る統括負荷制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置においては、統括負荷制御装置は、中央給電指令所からの負荷設定および系統周波数に基づいて、発電ユニットの出力を目標負荷に保ちつつ各々のガスタービン軸の負荷設定器に不均等の負荷設定値を割り振る。ガスタービン負荷制御装置は、統括負荷制御装置により負荷設定器に設定された負荷設定値とガスタービン負荷との偏差からガスタービンの速度設定値を求めガスタービン速度がその速度設定値になるようにガスタービン負荷を制御する。蒸気タービン負荷制御装置は蒸気タービン速度がその速度設定値になるように蒸気タービン負荷を制御する。
【００１９】
請求項２の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置は、請求項１の発明において、前記統括負荷制御装置は、各々のガスタービン軸のガスタービン出力を不均等にすることに伴なう蒸気タービン出力の予測変動量を予測する蒸気タービン負荷予測制御装置と、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷偏差を配分する負荷配分制御装置と、前記負荷配分制御装置で配分された負荷偏差を設定するためのバイアス設定器と、前記バイアス設定器に設定された負荷偏差を各々のガスタービンの負荷設定値に加算し各々のガスタービンの負荷設定器に出力する加算器とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、統括負荷制御装置の蒸気タービン負荷予測制御装置は各々のガスタービン軸のガスタービン出力を不均等にすることに伴なう蒸気タービン出力の予測変動量を予測する。負荷配分制御装置は発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷偏差を配分しバイアス設定器に設定する。加算器はバイアス設定器に設定された負荷偏差を各々のガスタービンの負荷設定値に加算し各々のガスタービンの負荷設定器に出力する。これにより、発電ユニットの総出力の変動を抑えて、複数台のガスタービンそれぞれが異なる出力で運転を行うことができる。
【００２１】
請求項３の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置は、請求項２の発明において、前記負荷配分制御装置は、各軸のガスタービン出力が許容範囲を逸脱しないように各軸のガスタービン出力を配分することを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置においては、請求項２の発明の作用に加え、負荷配分制御装置は、各軸のガスタービン出力が許容範囲を逸脱しないように各軸のガスタービン出力を配分する。これにより、各軸のガスタービン出力が最大負荷および最小負荷を超えないように、自動的に各軸のガスタービン出力を調整することができる。
【００２３】
請求項４の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置は、請求項１の発明において、前記統括負荷制御装置は、各々のガスタービン軸のガスタービン出力を不均等にすることに伴なう蒸気タービン出力の予測変動量を予測する蒸気タービン負荷予測制御装置と、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷比率を配分する負荷配分制御装置と、前記負荷配分制御装置で配分された負荷比率を設定するためのバイアス設定器と、前記バイアス設定器に設定された負荷比率を各々のガスタービンの負荷設定値に乗算し各々のガスタービンの負荷設定器に出力する乗算器とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、統括負荷制御装置の蒸気タービン負荷予測制御装置は各々のガスタービン軸のガスタービン出力を不均等にすることに伴なう蒸気タービン出力の予測変動量を予測する。負荷配分制御装置は発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷比率を配分しバイアス設定器に設定する。加算器は各々のガスタービンの負荷設定値にバイアス設定器に設定された負荷比率を乗算し各々のガスタービンの負荷設定器に出力する。これにより、各軸のガスタービン出力を比率で設定できるので、常に一定の割合で各軸の負荷が配分することができる。
【００２５】
請求項５の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置は、請求項２乃至請求項４のいずれか一の発明において、前記負荷配分制御装置は、ユニット総出力の変化に応じて各々のガスタービンの効率が最適に保たれるための負荷配分を生成することを特徴とする。
【００２６】
請求項５の発明に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置においては、請求項２乃至請求項４のいずれか一の発明の作用に加え、負荷配分制御装置は、ユニット総出力の変化に応じて各々のガスタービンの効率が最適に保たれるための負荷配分を生成する。これにより、各軸のガスタービン出力の配分をユニット出力に応じて変更することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図である。
【００２８】
この第１の実施の形態は、図６に示す従来例に対し、各々のガスタービン軸のガスタービン出力を不均等にすることに伴なう蒸気タービン出力の予測変動量を予測する蒸気タービン負荷予測制御装置４１と、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷偏差を配分する負荷配分制御装置４２と、負荷配分制御装置４２で配分された負荷偏差を設定するためのバイアス設定器４３と、バイアス設定器に設定された負荷偏差を各々のガスタービンの負荷設定値に加算し各々のガスタービンの負荷設定器２１に出力する加算器４４とが追加して設けられている。これにより、統括負荷制御装置は、中央給電指令所３１からの負荷設定および系統周波数に基づいて得られる発電ユニットの目標負荷に保ちつつ、各々のガスタービン軸の負荷設定器２１に不均等の負荷設定値を割り振ることが可能となる。図６に示した従来例と同一要素は同一符号を付し重複する記載は省略する。
【００２９】
負荷配分制御装置４２は、各々のガスタービン軸の負荷配分を不均等とするために、手動設定または自動設定により各軸の負荷配分を決定する。すなわち、乗算器３９で得られた各々のガスタービン軸の負荷設定値にバイアス設定器４３から加算器４４を介して負荷偏差を与え、各々のガスタービン軸の負荷配分を不均等とする。各々のバイアス設定器４３には、負荷配分制御装置４２の出力に応じて変動する負荷偏差がバイアス信号として与えられている。
【００３０】
統括負荷制御装置では、直接蒸気タービン出力を制御していない。このため、各軸のガスタービン出力を不均等にすることにより、蒸気タービンに流入する総蒸気量が変動し、その結果、蒸気タービン出力が変動することになる。そこで、発電ユニット全体の総出力は、蒸気タービン出力の変動分だけ一時的に変動し、その後、統括負荷制御により目標負荷に整定する。
【００３１】
この蒸気タービン出力変動分によるユニット総出力の変動を抑えるために、蒸気タービン負荷予測制御装置４１は、各軸のガスタービン出力を不均等にすることによる蒸気タービン出力の変動量を予測して、各軸のガスタービン負荷設定値を変更させる機能を持つ。
【００３２】
例えば、ｎ台のガスタービンの発電ユニットで、発電ユニット全体の総出力がＺ、総ガスタービン出力がＸ、蒸気タービン出力がＹ（Ｚ＝Ｘ＋Ｙ）のときに、第１軸のガスタービン出力をＸ／ｎ＋α１に、第２軸のガスタービン出力をＸ／ｎ＋α２に、第ｎ軸のガスタービン出力をＸ／ｎ＋αｎに変更する場合を考える。この場合、この変更に伴い蒸気タービン出力がＹ−βに変動するとすると、蒸気タービン負荷予測制御装置４１はガスタービン出力を不均等にすることにより蒸気タービン出力がＹ−βに変動することを予測し、自動的に各軸のガスタービン負荷設定値を変更させる。すなわち、（Ｘ＋β）／ｎに変更し、α１〜αｎの変更に伴う蒸気タービン出力の変動を相殺する。
【００３３】
第１の実施の形態によれば、各軸のガスタービン出力を不均等にすることによる蒸気タービン出力の変動量を相殺するので、発電ユニットの総出力をＺに保ったまま、各軸のガスタービン毎に別々の出力でプラントの運転が可能となる。つまり、自動制御モードにおいて発電ユニット出力を一定に保ちつつ複数台のガスタービン出力に偏差を持たせた形でプラント運転を継続することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示す第１の実施の形態に対し、各々のガスタービン出力が最大値／最小値を逸脱しないように制限を加える出力制限器４５を設けたものであり、負荷配分制御装置４２は、各軸のガスタービン出力が許容範囲を逸脱しないように各軸のガスタービン出力を配分するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載は省略する。
【００３５】
出力制限器４５は、バイアス設定器４３に設定された負荷偏差を加算器４４で各々のガスタービン負荷設定値に加算した後に、自動制御中の各軸の出力設定値が各軸の最大負荷以上および最小負荷以下にならないように制限を加えるものである。
【００３６】
いま、第１軸のガスタービン出力をＸ／ｎ＋α１に変更しようとした場合、最大負荷Ｗを超える場合（Ｘ／ｎ＋α１＞Ｗ）には、負荷配分制御装置４２は第１軸のガスタービン出力設定値を最大負荷Ｗとし、残りの第２軸のガスタービン出力〜第ｎ軸のガスタービン出力について、Ｘ／ｎ＋α２〜Ｘ／ｎ＋αｎを配分する。そして、この変更に伴う蒸気タービン出力の変動を第２軸のガスタービン〜第ｎ軸のガスタービンの負荷設定値を変更させることにより相殺する。
【００３７】
この第２の実施の形態によれば、各軸のガスタービン出力が最小負荷以上および最大負荷以下の範囲内で、発電ユニットの総出力を一定に保ちつつ複数台のガスタービン出力に負荷偏差を持たせた形でプラント運転を継続できる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図である。
【００３９】
この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、加算器４４に代えて乗算器４６を設け、負荷配分制御装置４２は、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷比率を配分し、バイアス設定器４３に設定するようにしたものであり、乗算器４６は、バイアス設定器４３に設定された負荷比率を各々のガスタービンの負荷設定値に乗算し各々のガスタービンの負荷設定器２１に出力するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する記載は省略する。
【００４０】
負荷配分制御装置４２は、各々のガスタービン軸の負荷配分を不均等とするために、手動設定または自動設定により各軸の負荷比率を決定する。すなわち、乗算器３９で得られた各々のガスタービン軸の負荷設定値に、乗算器４６はバイアス設定器４３の負荷比率を乗算して、各々のガスタービン軸の負荷配分を不均等とする。
【００４１】
例えば、ｎ台のガスタービンの発電ユニットで、発電ユニットの総出力がＺ、総ガスタービン出力がＸ、蒸気タービン出力がＹ（Ｚ＝Ｘ＋Ｙ）のときに、第１軸のガスタービン出力を（Ｘ／ｎ）×α１に、第２軸のガスタービン出力を（Ｘ／ｎ）×α２に、第ｎ軸のガスタービン出力を（Ｘ／ｎ）×αｎに変更する場合を考える。
【００４２】
この場合、この変更に伴い蒸気タービン出力がＹ−βに変動するとすると、蒸気タービン負荷予測制御装置４１はガスタービン出力を不均等にすることにより蒸気タービン出力がＹ−βに変動することを予測し、自動的に各軸のガスタービン負荷設定値を変更させる。すなわち、（Ｘ＋β）／ｎに変更し、α１〜αｎの変更に伴う蒸気タービン出力の変動を相殺する。
【００４３】
第３の実施の形態によれば、各軸のガスタービン出力を比率で設定することで、常に一定の割合で各軸の負荷が配分することができる。その際には、各軸のガスタービン出力を不均等にすることによる蒸気タービン出力の変動量を相殺するので、発電ユニットの総出力をＺに保ったまま、各軸のガスタービン毎に別々の出力でプラントの運転が可能となる。
【００４４】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図である。
【００４５】
この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、負荷配分制御装置４２は、ユニット総出力の変化に応じて各々のガスタービンの効率が最適に保たれるための負荷配分を生成するようにしたものである。
【００４６】
負荷配分制御装置４２は、発電ユニットの総出力に応じた関数を持ち各軸のガスタービンの出力配分を変える機能をもつ。例えば、経年変化等により第１軸のガスタービン出力が（Ｘ−γ）／ｎまでしか確保できない場合には、発電ユニットの総出力がＸ−γまでは全てのガスタービン出力を均一の出力（Ｘ−γ）／ｎとし、それ以上の出力指令、例えばＸが与えられた場合には、第１軸のガスタービン出力は（Ｘ−γ）／ｎのままとし、残りの第２軸のガスタービン出力〜第ｎ軸のガスタービン出力を、Ｘ／ｎ＋α２〜Ｘ／ｎ＋αｎとする。そして、この変更に伴う蒸気タービン出力の変動を第２軸のガスタービン〜第ｎ軸のガスタービンの負荷設定値を変更させることにより相殺する。
【００４７】
第４の実施の形態によれば、発電ユニットの総出力が所定値までは全てのガスタービン出力を均一の出力として各々のガスタービンの効率を最適に保ち、所定値を超えた特定の負荷範囲において、発電ユニット出力を一定に保ちつつ複数台のガスタービン出力に偏差を持たせた形でプラント運転を継続することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、発電ユニットの総出力を一定に保ったまま、各軸のガスタービン毎に別々の出力でプラントの運転が可能となり、複数台のガスタービン出力に偏差を持たせた形でプラント運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置の統括負荷制御装置のブロック構成図。
【図５】従来のコンバインドサイクル発電プラントのガスタービン負荷制御装置のブロック構成図。
【図６】従来の統括負荷制御装置のブロック構成図。
【符号の説明】
１１…ガスタービン、１２…発電機、１３…燃焼器、１４…燃料調節弁、１５…排熱回収ボイラ、１６…蒸気加減弁、１７…蒸気タービン、１８…発電機、１９…復水器、２０…ガスタービン負荷制御装置、２１…負荷設定器、２２…負荷検出器、２３…減算器、２４…速度設定器、２５…速度検出器、２６…減算器、２７…演算増幅器、２８…サーボ増幅器、２９…蒸気タービン負荷制御装置、３０…回転数検出器、３１…中央給電指令所、３２…切替器、３３…負荷設定器、３４…変化率制限器、３５…関数発生器、３６…加算器、３７…蒸気タービン負荷検出器、３８…減算器、３９…乗算器、４１…蒸気タービン負荷予測制御装置、４２…負荷配分制御装置、４３…バイアス設定器、４４…加算器、４５…出力制限器、４６…乗算器

Claims

ガスタービンとガスタービン発電機と排熱回収ボイラとを組み合わせて構成された複数のガスタービン軸の各々の排熱回収ボイラより発生した蒸気によって蒸気タービンと蒸気タービン発電機とを組み合わせた蒸気タービン軸の蒸気タービンを駆動し全体として一つの発電ユニットとして負荷制御を行うコンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置において、ガスタービン負荷と負荷設定器に設定された負荷設定値との偏差からガスタービンの速度設定値を求めガスタービン速度がその速度設定値になるようにガスタービン負荷を制御するガスタービン負荷制御装置と、蒸気タービン速度がその速度設定値になるように蒸気タービン負荷を制御する蒸気タービン負荷制御装置と、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービン軸の負荷設定器に不均等の負荷設定値を割り振る統括負荷制御装置とを備えたことを特徴とする多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置。
前記統括負荷制御装置は、各々のガスタービン軸のガスタービン出力を不均等にすることに伴なう蒸気タービン出力の予測変動量を予測する蒸気タービン負荷予測制御装置と、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷偏差を配分する負荷配分制御装置と、前記負荷配分制御装置で配分された負荷偏差を設定するためのバイアス設定器と、前記バイアス設定器に設定された負荷偏差を各々のガスタービンの負荷設定値に加算し各々のガスタービンの負荷設定器に出力する加算器とを備えたことを特徴とする請求項１記載の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置。
前記負荷配分制御装置は、各軸のガスタービン出力が許容範囲を逸脱しないように各軸のガスタービン出力を配分することを特徴とする請求項２記載の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置。
前記統括負荷制御装置は、各々のガスタービン軸のガスタービン出力を不均等にすることに伴なう蒸気タービン出力の予測変動量を予測する蒸気タービン負荷予測制御装置と、発電ユニット全体の総出力を目標値に保ちつつ各々のガスタービンにそれぞれ異なる負荷比率を配分する負荷配分制御装置と、前記負荷配分制御装置で配分された負荷比率を設定するためのバイアス設定器と、前記バイアス設定器に設定された負荷比率を各々のガスタービンの負荷設定値に乗算し各々のガスタービンの負荷設定器に出力する乗算器とを備えたことを特徴とする請求項１記載の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置。
前記負荷配分制御装置は、ユニット総出力の変化に応じて各々のガスタービンの効率が最適に保たれるための負荷配分を生成することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一記載の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置。