JP2012005237A - Power plant load controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は中央給電指令所、または発電所からの負荷指令を、複数の発電ユニットに負荷を配分する制御を行う発電所負荷制御装置に関する。 The present invention relates to a power plant load control device that performs control to distribute a load command from a central power supply command station or a power plant to a plurality of power generation units.
発電所における複数の発電ユニットは、中央給電指令所または発電所からの負荷指令に基づいて運転される。複数の発電ユニットは新旧の型、あるいは発電方法の異なる型の発電機が様々に混在しているのが一般的であり、各発電ユニットにおいては発電能力と、発電効率(発電量に対する燃料使用量)はそれぞれ異なっていることが多い。
したがって、中央給電指令所または発電所からの総発電量の負荷指令に対して、発電所として最も効率良い運転をする為には、任意の負荷指令信号に対してその都度、効率が良い発電ユニットと効率が良くない発電ユニットの負荷分担を変える必要がある。
これの解決方法の一例として特許文献1では、複合サイクルプラントに対し、ガスタービンの使用燃料の種類に注目し、LPG/LNG機燃料単価や発電機単価等で非線形方程式を構築し、自動的に負荷指令値にバイアスさせる技術を開示している。
The plurality of power generation units in the power plant are operated based on a load command from the central power supply command station or the power plant. It is common for multiple power generation units to have a mix of old and new types or generators with different power generation methods. In each power generation unit, the power generation capacity and power generation efficiency (the amount of fuel used relative to the amount of power generation) ) Are often different.
Therefore, in order to perform the most efficient operation as a power plant with respect to the load command of the total power generation amount from the central power supply command station or the power plant, an efficient power generation unit for any load command signal each time It is necessary to change the load sharing of power generation units that are not efficient.
As an example of a solution to this problem,
しかしながら、従来の発電所における発電ユニットの運転、あるいは発電所負荷制御装置は必ずしも最適な負荷分担の運転はなされていない。
また、前記した特許文献1の複合サイクルプラントに対し、ガスタービンの使用燃料の種類に注目し、LPG/LNG機燃料単価や発電機単価等で非線形方程式を構築し、自動的に負荷指令値にバイアスさせる技術は、適用される複数ユニットが同種燃料では効率が同じ場合を前提としており、各ユニットの効率が異なる場合は適用が不可であるという問題点がある。また、非線形方程式を解く必要があり、バイアス値を決定するには時間がかかることと、必ずしも解が得られるとは限らないことという問題点がある。
However, the operation of a power generation unit in a conventional power plant, or the power plant load control device is not necessarily operated in an optimum load sharing manner.
In addition, with respect to the combined cycle plant of
そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、異なった効率を持つ発電ユニットで構成された発電所が、中央給電指令所または発電所からの負荷指令に対して、効率の良い運転ができる発電所負荷制御装置を提供することにある。 Therefore, the present invention solves such problems, and the purpose of the present invention is that a power plant composed of power generation units having different efficiencies can be used as a central power supply command station or a load command from a power station. On the other hand, it is to provide a power plant load control device capable of efficient operation.
前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、複数の発電ユニットで構成された発電所の発電所負荷制御装置において、前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態によって前記複数の発電ユニットに発電所の負荷指令値を均等に負荷配分する均等負荷配分演算回路と、前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態信号と前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転特性関数から発電所の使用燃料量を演算する燃料量演算回路と、発電所の使用燃料量が最小となるような前記複数の発電ユニットへの補正負荷指令値を演算する補正負荷演算回路と、を備え、中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号を入力信号として、前記複数の発電ユニットへの負荷指令を出力信号とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the present invention is configured as follows.
That is, in a power plant load control apparatus configured with a plurality of power generation units, the load command value of the power plant is evenly distributed to the plurality of power generation units according to the respective operating states of the plurality of power generation units. A load distribution calculation circuit; a fuel amount calculation circuit for calculating a fuel amount used in the power plant from each operation state signal of each of the plurality of power generation units and an operation characteristic function of each of the plurality of power generation units; and a fuel used in the power plant A correction load calculation circuit for calculating a correction load command value for the plurality of power generation units that minimizes the amount, and the load command signal from the central power supply command station or the power plant as an input signal. The load command to the power generation unit is used as the output signal.
かかる構成により、発電能力と効率特性が異なる複数の発電ユニットの最適な負荷配分を与える。 With this configuration, optimal load distribution is provided for a plurality of power generation units having different power generation capacities and efficiency characteristics.
本発明によれば、異なった効率を持つ発電ユニットで構成された発電所が、中央給電指令所または発電所からの負荷指令に対して、効率の良い運転ができる発電所負荷制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power plant comprised by the power generation unit with different efficiency can provide the power plant load control apparatus which can operate efficiently with respect to the load command from a central electric power feeding command station or a power plant. .
本発明の実施形態を次に説明する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態を図1から図3を参照して説明する。本実施形態における特徴は図3に示す発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成にある。しかし、解りやすさの観点から、まず、図1を参照して、「複数の発電ユニットで構成される発電設備の構成」、図2を参照して「発電ユニットが2軸の場合の負荷と使用燃料量の特性」について先に説明し、その後に図3を参照して発電所負荷制御装置の第1の実施形態の特徴を現した「発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成」について説明する。
以上について、順に述べる。
Embodiments of the present invention will now be described.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The feature of this embodiment is the functional block configuration of the power plant load control apparatus shown in FIG. However, from the viewpoint of ease of understanding, first, referring to FIG. 1, “a configuration of a power generation facility composed of a plurality of power generation units” and FIG. ”Characteristics of the amount of fuel used” will be described first, and then “the functional block configuration of the power plant load control device” showing the characteristics of the first embodiment of the power plant load control device will be described with reference to FIG. 3. To do.
The above will be described in order.
<複数の発電ユニットを有する発電所の発電設備の構成>
図1は複数の発電ユニットを有する火力発電所の発電設備の概略を示す構成図である。
図1において、破線で囲んだ発電ユニット5はコンプレッサ1、燃焼器2、ガスタービン3、発電機4で構成されている。発電ユニット5とほぼ同じような構成の発電ユニットは複数(軸)あって、図1ではN軸ある場合を示している。
発電ユニット5においては、コンプレッサ(COM)1で燃料が最適な燃焼をするように圧縮され、燃焼器2で燃焼し、その燃焼されたガスによりガスタービン(GT)3が所定の回転出力を発生し、それを受けて発電機(G)4が回転出力を電気に変換して電力を発生し、電力系統に電力が出力される。
<Configuration of power generation facilities of a power plant having a plurality of power generation units>
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of power generation equipment of a thermal power plant having a plurality of power generation units.
In FIG. 1, a
In the
なお、図1には図示していないが、発電ユニット5(N軸)の排熱を利用し、蒸気タービンにて発電する発電設備がさらに配備されることがある。この場合には、複合サイクル発電設備となる。複合サイクル発電設備をコンバインドと呼称する。ボイラで発生する蒸気のみ利用して蒸気タービンを用いて発電する設備をコンベンショナルと呼称する。 Although not shown in FIG. 1, a power generation facility that uses the exhaust heat of the power generation unit 5 (N-axis) to generate power with a steam turbine may be further provided. In this case, it becomes a combined cycle power generation facility. The combined cycle power generation facility is called combined. A facility that uses only steam generated in a boiler and generates power using a steam turbine is referred to as conventional.
中央給電指令所または発電所からの負荷指令(総出力)がきたときには複数(N軸)の発電ユニット(5)が負荷を分担して発電することになる。この負荷を分担して複数の発電ユニット(5)に配分するのが発電所負荷制御装置10である。発電所負荷制御装置10は中央給電指令所または発電所からの負荷指令(総出力)を受けて、複数の発電ユニット(5)の状況と発電能力と効率特性等とを判定して、複数の発電ユニット(5)にそれぞれ負荷指令を出力する。
When a load command (total output) is received from the central power supply command station or the power plant, a plurality of (N-axis) power generation units (5) share the load and generate power. The power plant
<発電ユニットが2軸の場合の負荷と使用燃料量の特性>
図2は発電ユニット5が2軸の場合の負荷と使用燃料量の特性を示した図である。図2において、横軸は発電ユニット5の負荷であり、縦軸は発電ユニット5の使用燃料量を表す。F0は効率が相対的に良くない発電ユニット5の特性を表し、Fnは効率が相対的に良い発電ユニット5の特性を表している。
<Characteristics of load and fuel consumption when the power generation unit has two shafts>
FIG. 2 is a graph showing the characteristics of the load and the amount of fuel used when the
火力の発電ユニット5について言えば、図2に示すように発電出力(負荷)と使用燃料量との関係は、ほぼ線形関数のF(w)で表現できる。
なお、この関係式(特性)は、発電ユニット5が本格的に稼動される以前において、必ず試験運転されていて、そのときの試験データから実測値として、既に求められていることが一般的である。その実測値を前記の関係式として転用できる。
Speaking of the thermal
In general, this relational expression (characteristic) is always in a test operation before the
図2について、特性線F0で表したF0(w)は古い発電ユニット5で、Fnで表したFn(w)は新しい発電ユニット5であり、F0(w)はFn(w)と比べ、効率が良くない。したがって、プラントに最適な効率を与える為には、できるだけ新しい発電ユニット5を使用した方が得策であり、両発電ユニット5の負荷配分を変える必要がある。
For Figure 2, with F 0 (w) is the
以下に、最適な負荷配分を与える方法について述べる。なお、両発電ユニット5の機構上の制約を主とする理由から、F0(w)とFn(w)の出力には上限と下限が存在する。
中央給電指令所より負荷指令値WDが出力されると、手動ユニットの総出力WSが0の場合には、発電ユニット5が2軸なので、両発電ユニット5への基本的な負荷指令値は、WD/2となる。この値を基準として、前述したように最適なプラント効率を与える為に、新しい発電ユニット5の負荷配分を+Δw増加させ、古い発電ユニット5の負荷配分を−Δw減少させることになる。
In the following, a method for giving optimum load distribution will be described. It should be noted that there are upper and lower limits for the outputs of F 0 (w) and F n (w) mainly because of the mechanical constraints of both
When the load command value W D from the central feed command is output, when the total output W S of the manual operation unit is 0, since the
これより、両発電ユニット5の使用燃料量はそれぞれ下記の(1式)と(2式)となる。
なお、(1式)、(2式)の右辺が、本来の意味であり、左辺は、それぞれの右辺の意味を表現し、それを定義する式であるものとする。
また、後で参照する図3においては、(1式)、(2式)における左辺を、変数名として用い、図面における表現の簡略化の目的で用いるものとする。
It is assumed that the right side of (Equation 1) and (Equation 2) is the original meaning, and the left side is an expression that expresses the meaning of each right side and defines it.
In FIG. 3 to be referred to later, the left side in (Equation 1) and (Equation 2) is used as a variable name for the purpose of simplifying the expression in the drawing.
ここで、i=1として、次に下記の(3式)を計算する。なお、左辺は変数名である。
これを求める式を下記の(4式)で表す。
ただし、前記した機構上の理由から、
なお、図2においては、効率が良くない発電ユニット5と、効率の良い発電ユニット5の負荷の上限と下限をともに同じ値としているが、複数の発電ユニット5の間において、それぞれの上限と下限が異なることもある。
In FIG. 2, the upper limit and lower limit of the load of the
<発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成>
以上のような概念に基づき、図3で具体的な発電所負荷制御装置の構成例を示す。本実施形態の発電所負荷制御装置10(図1)は図3における手動ユニット補正回路36、均等負荷配分演算回路37、燃料量演算回路30、補正負荷演算回路31、均等負荷配分補正回路32、33、手動設定器381、382、切替器391、392を備えている。ただし、手動設定器381、382、切替器391、392、手動ユニット補正回路36は一般的に設けるものであるが、本実施形態における必須要素ではない。
<Configuration of functional block of power plant load control device>
Based on the above concept, FIG. 3 shows a specific configuration example of the power plant load control device. The power plant load control device 10 (FIG. 1) of the present embodiment includes a manual
図3において、中央給電指令所/発電所35からWDの負荷指令値が出力される。なお、図3においては「中央給電指令所」を略して「中給」とし、「中央給電指令所/発電所」を「中給/発電所」と表記している。また、「発電ユニット」を略して「ユニット」とし、「中央給電指令所/発電所モードの発電ユニット数」を「中給/発電所モードのユニット数」と表記している。
ただし、中央給電指令所/発電所35は負荷指令値WDを出力する源を表したものであり、本実施形態の発電所負荷制御装置10には含まれていない、。
3, the load command value W D from the central feed command /
However, the central feed command /
この負荷指令値WDは、手動ユニット補正回路36に入力し、手動ユニット補正回路36からは手動ユニットの総出力WS(手動によって運転されている発電ユニットの総出力)を差し引いた(WD−WS)が出力され、均等負荷配分演算回路37に入力する。
均等負荷配分演算回路37では中央給電指令所もしくは発電所(中給/発電所)35の負荷指令によって、運転されている発電ユニット数N(図3ではN=2)で、前記した手動ユニットの総出力WS(手動によって運転されている発電ユニット5の総出力)を差し引いた(WD−WS)を割る。なお、前記したように均等負荷配分演算回路37では中央給電指令所もしくは発電所35の負荷指令信号WDに基づく運転モードを有している。
The load command value W D is input to the manual
In the equal load distribution calculation circuit 37, the number of power generation units being operated is N (N = 2 in FIG. 3) according to the load command of the central power supply command station or the power plant (medium supply / power plant) 35. Divide (W D -W S ) by subtracting the total output W S (total output of the
これは中央給電指令所もしくは発電所(中央給電指令所/発電所)35の負荷指令値WDをN軸(図3ではN=2)の発電ユニット5で平均して負担する場合の各出力量を意味する。ただし、これでは、複数の各発電ユニット5の発電能力や燃料量からみた発電効率が考慮されていないので、燃料量演算回路30、補正負荷演算回路31、均等負荷配分補正回路32、33によって最適化のための補正を演算する。
It exits each case to bear on the average
まず、均等負荷配分演算回路37の出力は燃料量演算回路30に入力する。燃料量演算回路30では、複数の各発電ユニット5が運転されている否かの運転状態信号と、各発電ユニット5の運転特性関数(詳細は後記する)を参照して、前記した(式1)と(式2)とを別々に計算する。その後、(式3)を計算し、最小値を与える負荷配分のΔwを求める。そして、補正負荷演算回路31へ、その結果を出力する。
First, the output of the equal load distribution calculation circuit 37 is input to the fuel
次に補正負荷演算回路31は前記した燃料量演算回路30からの出力結果を入力して、まず、その出力結果が(式5)、(式6)を満たしているか否かを確認する。
満たす場合は、(式4)で蓄積した値を比較し、最小値を与えるΔwを求め、結果を均等負荷配分補正回路32、33へ出力する。ここでこの値をΔw’とする。
Next, the correction
If it satisfies, the values accumulated in (Equation 4) are compared, Δw giving the minimum value is obtained, and the result is output to the equal load
満たさない場合は、(式4)で燃料量演算回路30からの出力結果をまず蓄積し、Δwを変化させ、燃料量演算回路30で(式3)を再計算する。そして、また、補正負荷演算回路31で前記した計算を繰り返す。
補正負荷演算回路31で最も効率的であると判定した補正値−Δw’と+Δw’をそれぞれ均等負荷配分補正回路32と均等負荷配分補正回路33に出力する。
If not, the output result from the fuel
Correction values −Δw ′ and + Δw ′ determined to be the most efficient by the correction
全体としての均等負荷配分補正回路は、図3における均等負荷配分補正回路32、33とで構成されている。全体としての均等負荷配分補正回路は補正負荷演算回路31の補正値−Δw’と+Δw’を受けて、
具体的には均等負荷配分補正回路32は補正負荷演算回路31の補正値−Δw’と、均等負荷配分演算回路37の出力が切替器391を経て入力したWD/2(2軸の発電ユニット5で平均して負担する出力)との合計値である(−Δw’+WD/2)を燃料量の使用効率の相対的に悪く古い(old)発電ユニット#1に負荷指令値として与える。
Even load
また、均等負荷配分補正回路33は補正負荷演算回路31の補正値+Δw’と、均等負荷配分演算回路37の出力が切替器392を経て入力したWD/2(2軸の発電ユニットで平均して負担する出力)との合計値である(+Δw’+WD/2)を燃料量の使用効率の相対的に良く新しい(new)発電ユニット#2に負荷指令値として与える。
Further, even load
以上、各発電ユニット(#1、#2)の出力と使用燃料量の関係によって、発電所負荷制御装置10が最適な負荷指令値を、それぞれの発電ユニット(#1、#2)に与えることにより、発電所全体としての発電効率がよくなる。
なお、ここでは発電ユニット5の出力と使用燃料量の関係の特性を用いていたが、このように発電ユニット5の運転を制御する基となる特性を運転特性関数と呼称することにする。
ただし、運転特性関数は、必ずしも発電ユニット5の出力と使用燃料量の関係の特性のみとは限らない。例えば発電ユニット5の出力と発電効率の関係の特性の場合もある。
As described above, depending on the relationship between the output of each power generation unit (# 1, # 2) and the amount of fuel used, the power plant
Here, the characteristic of the relationship between the output of the
However, the operation characteristic function is not necessarily only the characteristic of the relationship between the output of the
なお、切替器391、392はそれぞれ手動設定器381、382によっても制御されることがある。ここで手動設定器381、382における「手動」の意味は手動で設定することも可能であるという意味であって、必ず手動で設定するという意味ではない。むしろ手動で行うことの方が稀である。前記した図3の発電ユニット5の負荷指令値補正においては「手動」としての制御は関与していない。
Note that the
(第2の実施形態)
前記した発電ユニット5が2軸の方法に基づき、さらに発電ユニット5がN軸の場合に拡張された場合の手法について述べる。
(Second Embodiment)
A method will be described in which the
<発電ユニットがN軸の場合の負荷と使用燃料量の関係>
次に発電ユニット5がN軸の場合の負荷と使用燃料量の関係について説明する。
発電ユニット5がN軸である場合において、各発電ユニット5の負荷をw={w1,w2,・・・,wi,・・・wN}とおき、その負荷と使用燃料量との関係式を、各発電ユニット5についてfi(wi)と表現する。尚、iはi番目の発電ユニット5を指す。
発電所の全使用燃料量であるF(w)は下記の(8式)で表現できる。なお、以下において、fの小文字で表した関数fi(wi)は各発電ユニット5の負荷と使用燃料量との関係を表し、Fの大文字で表した関数F(w)は発電所の全負荷と全使用燃料量との関係を表す。
<Relationship between load and fuel consumption when power generation unit is N-axis>
Next, the relationship between the load and the amount of fuel used when the
In case the
F (w), which is the total amount of fuel used in the power plant, can be expressed by the following (Equation 8). In the following, the function f i (w i ) expressed in lower case of f represents the relationship between the load of each
発電所の全使用燃料量であるF(w)は、
各発電ユニット5の負荷wは、
また、
また、前記係数は下記の(12式)、(13式)の条件式を満たす。ここで、Nは発電ユニット5の総軸数である。
また、(11式)については表1のようにまとめることができる。表1において、Mは係数の各組み合わせを表すαの番号を順に付けていった際の最大の番号である。つまり、表1では係数の意味のある組み合わせがM組存在することを示している。
なお、この適用例は、発電ユニット数=3のケース(第3の実施形態)で述べる。
This application example will be described in the case of the number of power generation units = 3 (third embodiment).
ここで(9式)における変化する項のΔw・pi αに着目し、変化しないWD/Nの表記を省略し、かつΔwをuとおくと、(8式)は下記の(14式)で表現できる。
上式の(14式)について表1よりα=1,2,・・・,Mなので、任意のαに対し下記の式を計算する。
このuと表1の組み合わせ番号αにおけるpi αを含めて、(15式)を満足する解をあらためてviとおいて、α=1,2,・・・,Mに対して、それぞれの場合の全使用燃料量F(w)の最小値をFi(vi)として、すべての場合についての最小値を列挙すれば、下記の(16式)となる。
ここで、前記したviのなかで全使用燃料量F(w)を最小にする値をvβとおくと、
なお、(17式)の最適値の算出において、都度、演算をいってもよいし、あるいはあらかじめ計算しておいたものを表形式にしておいて、最も良い効率のものをその表から選択する演算でもよい。
Here, if the value that minimizes the total fuel consumption F (w) in v i described above is v β ,
In the calculation of the optimum value of (Equation 17), calculation may be performed each time, or what has been calculated in advance is displayed in a table format, and the one with the highest efficiency is selected from the table. Calculation may be used.
(第3の実施形態)
前記した第2の実施形態として、発電ユニットがN軸として一般化した方法を、発電ユニット5が3軸の場合における発電所負荷制御装置の第3の実施形態として、より具体的に説明する。
(Third embodiment)
As the second embodiment described above, a method in which the power generation unit is generalized as the N-axis will be described more specifically as a third embodiment of the power plant load control device in the case where the
<発電ユニットが3軸の場合の負荷と使用燃料量の関係>
ここで中央給電指令所から負荷指令はWDとすると、各軸への均等負荷指令値はWD/3となる。
<Relationship between load and fuel consumption when power generation unit has 3 shafts>
Now load command from the central feed command is set to W D, even load command value to each axis becomes
前記した発電ユニット5がN軸の場合で示した方法において、N=3を適用して、最適な負荷配分を求める。
ここで(14式)において、N=3を適用すれば次の(18式)となる。
Here, if N = 3 is applied in (Expression 14), the following (Expression 18) is obtained.
また、前記の(13式)は次の(19式)となる。
また、前記の(12式)より、N=3では次の(20式)となる。
以上より、(20式)の組み合わせを表にすると表2のようになる。これは、各軸の負荷配分(w1,w2,w3)の組み合わせパターンである。
このとき、[表2]でM=12なので、表2のパターンを全て(18式)に適用すると、下記の様になる。
したがって、上記の[101]〜[112]について下記の計算を行う。
ここで、上記[113]〜[124]のそれぞれについて最小値を与える解をvで表し、列挙したものを下記の[125]とする。
(21式)のなかの最小のものを大小比較で選択する。
Here, the solution which gives the minimum value for each of the above [113] to [124] is represented by v, and the enumerated one is [125] below.
The smallest one of (Expression 21) is selected by size comparison.
ここで、例えば、表2における係数の添え字のα=8ときの(w1,w2,w3)の組み合わせ(−1,+2,−1)において、(18式)が最小になるとすると、
最適な負荷配分とは、
1軸目への負荷指令値:
What is optimal load distribution?
Load command value for the 1st axis:
なお、ここで、表2における係数の(w1,w2,w3)の組み合わせが前記した(−1,+2,−1)以外の他の組み合わせで最小となる場合には、上記の(22式)、(23式)、(24式)はそれに応じた負荷指令が各軸へ指令されることになる。 Here, when the combination of the coefficients (w 1 , w 2 , w 3 ) in Table 2 is the smallest among the combinations other than (−1, +2, −1) described above, In (Expression 22), (Expression 23), and (Expression 24), a load command corresponding to that is instructed to each axis.
例えば、ここで、各軸の負荷配分の組み合わせパターンを、表2におけるα=1の欄の組み合わせのなかの(0,+1,−1)と仮定すると、これは下記のことを意味する。 For example, here, assuming that the combination pattern of load distribution of each axis is (0, +1, −1) in the combination of the column of α = 1 in Table 2, this means the following.
1軸目の発電ユニットの使用燃料量:
<発電ユニット数が3軸の場合の発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成>
前記の発電ユニット数が3軸の場合における基本概念を具体化して示したのが図4A、図4Bである。
本実施形態の発電所負荷制御装置10(図1)は図4Aにおける手動ユニット補正回路46、均等負荷配分演算回路47、燃料量演算回路40、補正負荷演算回路41、均等負荷配分補正回路42、43、44、手動設定器481、482、483、切替器491、492、493を備えている。ただし、手動設定器481、482、483、切替器491、492、493、手動ユニット補正回路46は一般的に設けるものであるが、本実施形態における必須要素ではない。
<Structure of functional block of power plant load control device when the number of power generation units is 3 axes>
FIG. 4A and FIG. 4B illustrate the basic concept in the case where the number of power generation units is three.
The power plant load control device 10 (FIG. 1) of the present embodiment includes a manual
図4Aにおいて、中央給電指令所/発電所45からWDの負荷指令値が出力される。なお、図4Aにおいては前記のとおり「中央給電指令所」を略して「中給」とし、「中央給電指令所/発電所」を「中給/発電所」と表記している。また、前記のとおり「発電ユニット」を略して「ユニット」とし、「中央給電指令所/発電所モードの発電ユニット数」を「中給/発電所モードのユニット数」と表記している。
ただし、中央給電指令所/発電所45は本実施形態の発電所負荷制御装置10には含まれていない。負荷指令値WDを出力する源を表したものである。
In Figure 4A, the load command value W D is output from the central feed command /
However, the central power supply command station /
この負荷指令値WDは、手動ユニット補正回路46に入力し、手動ユニット補正回路46からは手動ユニットの総出力WS(手動によって運転されている発電ユニットの総出力)を差し引いた(WD−WS)が出力され、均等負荷配分演算回路47に入力する。
The load command value W D is input to the manual
均等負荷配分演算回路47では中央給電指令所もしくは発電所(中央給電指令所/発電所)45の負荷指令WDによって、運転されている発電ユニット数N(図4AではN=3)で、前記した手動ユニットの総出力WS(手動によって運転されている発電ユニットの総出力)を差し引いた(WD−WS)を割る。
これは中央給電指令所もしくは発電所(中央給電指令所/発電所)の負荷指令WDをN軸(図4AではN=3)の発電ユニットで平均して負担する場合の各出力量を意味する。なお、図4AではWS=0としている。
The load command W D of the equivalent load allocation calculating circuit 47 central feed command or power plant (central dispatching center / plant) 45, the number of power generating units being operated N (N = 3 in FIG 4A), the (W D −W S ) obtained by subtracting the total output W S of the manual unit (total output of the power generation unit operated manually) is subtracted.
This means the output amount when borne on average by the power generation unit of the central feed command or power plant N axis load instruction W D of (central dispatching center / plant) (in FIG. 4A N = 3) To do. In FIG. 4A, W S = 0.
ただし、これでは、複数の各発電ユニット5の発電能力や使用燃料量からみた発電効率が考慮されていないので、燃料量演算回路40、補正負荷演算回路41、均等負荷配分補正回路42、43、44によって最適化のための補正を演算する。
以上における基本的な構成である燃料量演算回路40、補正負荷演算回路41、均等負荷配分補正回路42、43、44の各回路の名称は図3において対応する各回路と同じであるが、それぞれの演算におけるロジックは異なっている。
However, this does not take into consideration the power generation efficiency of each of the plurality of
The names of the fuel
図4Aにおいて、燃料量演算回路40の具体的な構成は図4Bに示している。図4Bに示した燃料量演算回路40においては、前記した通り[101]〜[125]を順番に計算し、最終的にvαを補正負荷演算回路41へ出力する。燃料量演算回路40に含まれる表2に相当する各軸の負荷配分の組み合わせ表は発電ユニット5の軸数によって一義的に決まる為、予め作成することが可能である。
4A, the specific configuration of the fuel
図4Aにおいて、補正負荷演算回路41では、vαで(27式)を計算し、最小となるFα(vα)を求める。ここで前記した通りに、α=8でFα(vα)が最小となると仮定する。このとき、1、2、3軸の負荷配分はΔw・(−1)、Δw・(+2)、Δw・(−1)となるので、均等負荷配分補正回路42、43、44へそれぞれ出力される。
In Figure 4A, the correction
均等負荷配分補正回路42は補正負荷演算回路41の補正値Δw・(−1)と、均等負荷配分演算回路47の出力が切替器491を経て入力したWD/3(3軸の発電ユニット5で平均して負担する出力)との合計値である(WD/3+Δw・(−1))を燃料量の使用効率の相対的に悪い1軸目の発電ユニット5に負荷指令値として与える。
The equal load
均等負荷配分補正回路43は補正負荷演算回路41の補正値Δw・(+2)と、均等負荷配分演算回路47の出力が切替器492を経て入力したWD/3(3軸の発電ユニット5で平均して負担する出力)との合計値である(WD/3+Δw・(+2))を燃料量の使用効率の相対的に良い2軸目の発電ユニット5に負荷指令値として与える。
The equal load
均等負荷配分補正回路44は補正負荷演算回路41の補正値Δw・(−1)と、均等負荷配分演算回路47の出力が切替器493を経て入力したWD/3(3軸の発電ユニット5で平均して負担する出力)との合計値である(WD/3+Δw・(−1))を燃料量の使用効率の相対的に悪い3軸目の発電ユニット5に負荷指令値として与える。
The equal load
均等負荷配分補正回路42、43、44で構成される全体としての均等負荷配分補正回路は、それぞれの各軸に対し、下記の負荷指令が出力する。
1軸目への負荷指令値は、(22式)
2軸目への負荷指令値は、(23式)
3軸目への負荷指令値は、(24式)
とも表せる。
The uniform load distribution correction circuit as a whole composed of the uniform load
The load command value for the first axis is (22)
The load command value for the second axis is (Equation 23)
The load command value for the third axis is (24 formulas)
It can also be expressed.
以上において、発電所負荷制御装置が3軸の発電ユニットにおける使用燃料量が最も効率的となる負荷配分を行っているので、単純に3軸の発電ユニットで3分割して分担するよりも、使用燃料量が少なくてすむ。
また、表2において(18式)が最小となる係数の組み合わせ(w1,w2,w3)が他の組み合わせであった場合は、1軸目、2軸目、3軸目への負荷指令値はそれに応じて、異なる出力をする。
In the above, the power plant load control device distributes the load so that the amount of fuel used in the triaxial power generation unit is the most efficient. Less fuel is required.
In Table 2, when the combination of coefficients (w 1 , w 2 , w 3 ) that minimizes (Equation 18) is another combination, the load on the first, second, and third axes The command value outputs differently accordingly.
なお、切替器491、492、493はそれぞれ手動設定器481、482、483によっても制御されている。ここで手動設定器481、482、483における「手動」の意味は手動で設定することも可能であるという意味であって、必ず手動で設定するという意味ではない。前記した図4Aの発電ユニットの負荷指令値補正においては「手動」としての制御は関与していない。
Note that the
<参考図>
図5は比較例の発電所負荷制御装置を示したものである。本発明の実施形態が従来の技術と比較して優れていることを示すために、参考として説明する。
図5において、発電所負荷制御装置は、手動ユニット補正回路56、均等負荷配分回路57、複数の切替器591、複数の手動設定器581で構成されている。各発電ユニット(不図示)には、中央給電指令所運転モードと所内運転モードがある。中央給電指令所運転モードとは中央給電指令所55からの負荷指令WDで運転するモードである。所内運転モードは発電所55側の負荷指令値WDで運転するモードである。なお、図5においては「中央給電指令所」を略して「中給」とし、「中央給電指令所/発電所」を「中給/発電所」と表記している。また、「発電ユニット」を略して「ユニット」とし、「中央給電指令所/発電所モードの発電ユニット数」を「中給/発電所モードのユニット数」と表記している。
<Reference drawing>
FIG. 5 shows a power plant load control device of a comparative example. In order to show that the embodiment of the present invention is superior to the prior art, it will be described as a reference.
In FIG. 5, the power plant load control device includes a manual
中央給電指令所55から負荷指令値WDが出力され、手動運転モードの発電ユニットの総出力WSとすると、均等負荷配分演算回路57へは(WD−WS)の負荷指令値が出力される。
中央給電指令所運転モードの発電ユニットの数をN個とすると、各軸への負荷指令値は(WD−WS)/Nとなる。この負荷指令値は切替器591を経て各軸へ出力される。なお、切替器591が手動モードの場合は、手動設定器581の負荷指令値がその発電ユニットの負荷指令値として運転される。
以上においては、中央給電指令所55から負荷指令WDを発電ユニット数で単純に割り当てているだけなので、使用する燃料量の効率は最適とは云えない状態で発電所は運転する。したがって、比較例の負荷制御装置による発電ユニットの運転では使用する燃料量の効率は一般的には良くない。
Load command value W D from the
When the number of power generation units in the central power supply command station operation mode is N, the load command value for each axis is (W D −W S ) / N. The load command value is output to each axis via the
In the above, since only are simply allocated from a central dispatching center 55 a load command W D with the number of power generating units, power plants in the state not be said quantity of fuel efficiency is the best to be used to drive. Therefore, in the operation of the power generation unit by the load control device of the comparative example, the efficiency of the amount of fuel used is generally not good.
(その他の発明)
以上においては、発電ユニットの負荷と使用する燃料量の関連する特性(運転特性関数)において、演算、制御する方法について説明したが、発電ユニットの出力と発電効率という観点での特性データを用いてもよい。これらにおいては、「使用燃料量」に着目するか、「発電効率」という観点に着目するかの相違であって、本質的には差は殆どない。
また、本格的な稼動をする前の試験運転の際に、前記した「発電ユニットの出力と発電効率」として、試験データとして取得する場合もあって、この「発電効率」の観点からの特性を用いることが適している場合もある。そして、ほぼ同じような有効な結果が得られる。
また、出力に対する燃料量や発電効率と関連する同類の概念は他にもある。それらの同類の概念による特性(運転特性関数)を用いても良い。
(Other inventions)
In the above, the method of calculating and controlling the characteristics (operation characteristic function) related to the load of the power generation unit and the amount of fuel to be used has been described, but using the characteristic data from the viewpoint of the output and power generation efficiency of the power generation unit Also good. In these, it is a difference whether it pays attention to the viewpoint of "power generation efficiency", or the viewpoint of "power generation efficiency", and there is essentially no difference.
In addition, during the test operation before full-scale operation, the above-mentioned “power generation unit output and power generation efficiency” may be obtained as test data. It may be suitable to use. And almost the same effective results are obtained.
In addition, there are other similar concepts related to the amount of fuel with respect to output and power generation efficiency. You may use the characteristic (operation characteristic function) by the concept of those similar.
また、以上においては、複数の発電ユニットは異なる「負荷と使用する燃料量の関連する特性」を持つ場合について説明をしてきたが、複数軸の発電ユニットにおいては、同じ型と年代で、ほぼ同様の特性を持つ発電ユニットが複数あることがある。この場合には同じような特性を持つ複数の発電ユニットをグルーピングして一括して制御することもできる。このとき、均等負荷配分補正回路(42、43、44)の装置数(部品数)や演算処理量が軽減される効果がある。 In the above, a case where a plurality of power generation units have different “related characteristics of load and fuel amount to be used” has been described. However, in a multi-axis power generation unit, the same type and age are almost the same. There may be multiple power generation units with the following characteristics. In this case, a plurality of power generation units having similar characteristics can be grouped and controlled collectively. At this time, there is an effect that the number of devices (number of parts) and the amount of calculation processing of the equal load distribution correction circuit (42, 43, 44) are reduced.
また、燃料量演算回路、補正負荷演算回路、均等負荷配分補正回路などの回路は、ハードウェア構成でもソフトウェア構成でも良い。 In addition, circuits such as a fuel amount calculation circuit, a correction load calculation circuit, and a uniform load distribution correction circuit may have a hardware configuration or a software configuration.
また、本発明は火力発電プラント形態(コンバインドまたはコンベンショナル)に限定されることはない。 Moreover, this invention is not limited to a thermal power plant form (combined or conventional).
以上、本発明によれば、効率特性が異なる複数の発電ユニットで構成される発電所に対し、最適な負荷配分を、迅速かつ確実に与える。したがって、従来技術に比較して、使用する燃料量における、より効率良い運用が可能となる。 As described above, according to the present invention, optimal load distribution is quickly and reliably given to a power plant including a plurality of power generation units having different efficiency characteristics. Therefore, more efficient operation can be performed with respect to the amount of fuel used as compared with the prior art.
1 コンプレッサ
2 燃焼器
3 ガスタービン
4 発電機
5 発電ユニット
10 発電所負荷制御装置
30、40 燃料量演算回路
31、41 補正負荷演算回路
32、33、42、43、44 均等負荷配分補正回路
35、45、55 中給/発電所、中央給電指令所、発電所
36、46、56 手動ユニット補正回路
37、47、57 均等負荷配分演算回路
381、382、481、482、483、581 手動設定器
391、392、491、492、493、591 切替器
WD 中央給電指令所/発電所からの負荷指令(負荷指令値、負荷指令信号)
WS 手動ユニットの総出力
N 発電ユニット数
DESCRIPTION OF
Total output of WS manual unit N Number of power generation units
Claims (7)
前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態によって前記複数の発電ユニットに発電所の負荷指令値を均等に負荷配分する均等負荷配分演算回路と、
前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態信号と前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転特性関数から発電所の使用燃料量を演算する燃料量演算回路と、
発電所の使用燃料量が最小となるような前記複数の発電ユニットへの補正負荷指令値を演算する補正負荷演算回路と、
を備え、
中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号を入力信号として、前記複数の発電ユニットへの負荷指令を出力信号とすることを特徴とする発電所負荷制御装置。 In a power plant load control device of a power plant composed of a plurality of power generation units,
An equal load distribution calculation circuit that evenly distributes load command values of power plants to the plurality of power generation units according to the respective operating states of the plurality of power generation units;
A fuel amount calculation circuit for calculating the amount of fuel used in the power plant from each operation state signal of each of the plurality of power generation units and each operation characteristic function of the plurality of power generation units;
A correction load calculation circuit for calculating a correction load command value to the plurality of power generation units so that the amount of fuel used in the power plant is minimized;
With
A power plant load control device characterized in that a load command signal from a central power supply command station or the power plant is used as an input signal, and load commands to the plurality of power generation units are used as output signals.
前記複数の発電ユニットへの負荷指令が前記中央給電指令所からの負荷指令信号に基づく運転モードと、前記発電所からの負荷指令信号に基づく運転モードと、を備えることを特徴とする発電所負荷制御装置。 The power plant load control device according to claim 1,
A power plant load characterized in that a load command to the plurality of power generation units includes an operation mode based on a load command signal from the central power supply command station and an operation mode based on a load command signal from the power plant. Control device.
前記発電所負荷制御装置が前記中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号に基づく運転モードで運転されている際に、
前記均等負荷配分演算回路が前記中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号を前記複数の発電ユニット数で除すことを特徴とする発電所負荷制御装置。 The power plant load control device according to claim 1,
When the power plant load control device is operated in an operation mode based on a load command signal from the central power supply command station or the power plant,
The power plant load control device, wherein the equal load distribution calculation circuit divides a load command signal from the central power feeding command station or the power plant by the plurality of power generation units.
前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転特性関数が、発電ユニットの負荷と使用燃料量の関数、または発電ユニットの出力と発電効率の関数で表されることを特徴とする発電所負荷制御装置。 The power plant load control device according to claim 1,
The power plant load control device characterized in that an operation characteristic function of each of the plurality of power generation units is represented by a function of the load of the power generation unit and the amount of fuel used or a function of the output of the power generation unit and the power generation efficiency.
前記燃料量演算回路が、前記複数の発電ユニット毎か、または運転特性関数でグルーピングされた発電ユニットに対して、前記均等負荷配分演算回路の出力に所定量を増加もしくは減少させた負荷における使用燃料量を求め、それらを加算することで発電所での総使用燃料量を求めること特徴とする発電所負荷制御装置。 The power plant load control device according to claim 1,
Fuel used in a load in which the fuel amount calculation circuit increases or decreases a predetermined amount in the output of the equal load distribution calculation circuit for each of the plurality of power generation units or for the power generation units grouped by the operation characteristic function A power plant load control device characterized in that a total amount of fuel used in a power plant is obtained by obtaining the amounts and adding them.
前記補正負荷演算回路が、前記複数の発電ユニット毎か、または運転特性関数でグルーピングされた発電ユニットに対して、前記均等負荷配分演算回路の出力に所定量の負荷を連続的に変えて発電所の使用燃料量が最小となる負荷量値を求めることを特徴とする発電所負荷制御装置。 The power plant load control device according to claim 1,
The correction load calculating circuit continuously changes a predetermined amount of load to the output of the equal load distribution calculating circuit for each of the plurality of power generating units or the power generating units grouped by the operation characteristic function. A load control device for a power plant, wherein a load amount value that minimizes the amount of fuel used is determined.
さらに均等負荷配分補正回路を備え、
前記均等負荷配分補正回路は前記均等負荷配分演算回路からの出力信号に前記補正負荷演算回路からの出力信号を加算することを特徴とする発電所負荷制御装置。 The power plant load control device according to claim 1,
In addition, equipped with a uniform load distribution correction circuit,
The power plant load control device, wherein the equal load distribution correction circuit adds an output signal from the correction load calculation circuit to an output signal from the equal load distribution calculation circuit.
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