JP2012031852A - グリッド周波数レート制限システム - Google Patents

Abstract

【課題】タービン発電機に作用して、電力グリッドを安定させる電力応答可能なドループ調速機を提供する。
【解決手段】グリッド周波数レート制限システムは、過渡的電力応答要求指標）、タービン発電機出力レベル指標、グリッド安定度指標、燃料移送指標、燃焼モードタイミング指標、又は温度一致指標のデータを取得し、このデータに従ってレート制限値を定義するレート制限値計算器１３０と、レート制限値計算器に接続されて、電気グリッド２００のグリッド周波数に対応するグリッド周波数読み取り値を取得し、定義されたレート制限値を取得し、このレート制限値を用いてグリッド周波数をフィルタリングして、この周波数を提供するレート制限器１３４と、グリッド周波数レート制限システム１０６に動作接続されて、フィルタリングされた周波数を取得し、この周波数に基づいて、電気グリッド２００への電力応答を提供するドループ調速機１３６とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して発電用のタービン発電機に関する。より詳細には、本発明は、タービン発電機のグリッド周波数レート制限システム及びドループ調速機に関する。

ドループ調速機は、タービン発電機に作用して、電力グリッドを安定させる電力応答を電力グリッドに提供する。電力グリッドは、電力消費と電力生成の一定の平衡状態を必要とし、不均衡状態は、グリッド周波数の変化によって示される。一時的な生成不足は、周波数の低下として顕現する。ドループ調速機は、この周波数低下を検出し、タービン発電機の出力を増やして補償する。同様に、一時的な過剰生成は、周波数の上昇として顕現する。ドループ調速機は、この上昇を検出し、タービン発電機の出力を低減して補償する。従来より、電気グリッドにおいて、複数のドループ調速機がタービン発電機に作用しており、その各ドループ調速機は、前述の方式で応答してグリッドの均衡化を提供する。

米国特許第６２５０８７７Ｂ１号

本発明の第１の態様は、グリッド周波数レート制限システムを含むシステムを提供し、このグリッド周波数レート制限システムは、過渡的電力応答要求指標、タービン発電機出力レベル指標、グリッド安定度指標、燃料移送指標、燃焼モードタイミング指標、又は温度一致指標の少なくとも一つを含むデータを取得し、取得したデータに従ってレート制限値を定義するレート制限値計算器と、レート制限値計算器に動作接続されて、電気グリッドのグリッド周波数に対応付けられたグリッド周波数読み取り値を取得し、定義されたレート制限値を取得し、定義されたレート制限値を利用してグリッド周波数をフィルタリングして、フィルタリングされた周波数を提供するレート制限器と、グリッド周波数レート制限システムに動作接続されて、フィルタリングされた周波数を取得し、フィルタリングされた周波数に基づいて電気グリッドに電力応答を提供するドループ調速機とを含む。

本発明の第２の態様は、タービン発電機、及びグリッド周波数レート制限システムを含む発電システムを提供し、このグリッド周波数レート制限システムは、過渡的電力応答要求指標、タービン発電機出力レベル指標、グリッド安定度指標、燃料移送指標、燃焼モードタイミング指標、又は温度一致指標の少なくとも一つを含むデータを取得し、取得したデータに従ってレート制限値を定義するレート制限値計算器と、レート制限値計算器に動作接続されて、電気グリッドのグリッド周波数に対応付けられたグリッド周波数読み取り値を取得し、定義されたレート制限値を取得し、定義されたレート制限値を利用してグリッド周波数をフィルタリングして、フィルタリングされた周波数を提供するレート制限器と、グリッド周波数レート制限システムに動作接続されて、フィルタリングされた周波数を取得し、フィルタリングされた周波数に基づいて電気グリッドに電力応答を提供するドループ調速機とを含む。

本発明の第３の態様は、コンピュータ可読媒体に格納されたプログラム製品を提供し、このプログラム製品は、少なくとも一つのコンピュータデバイスによって実行されたときに、電気グリッドからグリッド周波数信号を取得し、過渡的電力応答要求指標、タービン発電機出力レベル指標、グリッド安定度指標、燃料移送指標、燃焼モードタイミング指標、又は温度一致指標の少なくとも一つを含むデータを取得し、取得したデータを用いて、グリッド周波数信号をフィルタリングするためのレート制限値を決定し、レート制限値に従ってグリッド周波数信号をフィルタリングし、ドループ調速機で用いるフィルタリングされた信号を提供することを実行する。

本発明の前述した特徴及び他の特徴は、付属の図面と組み合わせて提供する、本発明の各種の態様についての下記の詳細な説明から容易に理解されよう。本発明の各種の実施形態を表した、付属の図面は次のとおりである。

本発明の実施形態に係るグリッド周波数レート制限システムを含む環境を示す図である。 実施形態に係る模式的データ流れ図である。 実施形態に係る模式的データ流れ図である。

本発明の図面は原寸に比例したものではないことに留意されたい。図面は、本発明の代表的な態様のみを表すことを意図したものであるため、本発明の範囲を限定するものと見なされてはならない。図面において同様の番号は、図面間で同様の要素を表す。

上記に示したように、本発明は、少なくとも一つのパラメータに従って、ドループ調速機にフィルタリングされた周波数を提供するグリッド周波数レート制限システムを提供する。

当業者であれば理解されるように、本明細書に記載するグリッド周波数レート制限システムは、システム、方法、又はコンピュータプログラム製品、例えば、タービン発電機の全体制御システムの一部として実施できる。従って、本発明の実施形態は、完全なハードウェアの実施形態、完全なソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェアの態様とハードウェアの態様とを組み合わせた実施形態の形式を取ることができ、これらは全て、本明細書において包括的に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と呼ぶことができる。また、本発明は、有形の表現媒体に具現化され、その媒体に埋め込まれた、コンピュータが使用できるプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品の形式を取ることができる。

コンピュータが使用できる媒体、又はコンピュータ可読媒体の一つ以上の各種の組み合わせを利用できる。コンピュータが使用できる媒体、又はコンピュータ可読媒体は、特に限定するものではないが、例えば、電子、磁気、光、電磁、赤外線、もしくは半導体のシステム、装置、又はデバイスであってよい。コンピュータ可読媒体の具体的な例（網羅的なリストでない）としては、一つ以上のワイヤを有する電気接続、携帯型コンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、携帯型コンパクトディスク形読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶装置、インターネットもしくはイントラネットをサポートする通信媒体などの通信媒体、又は磁気記憶装置が挙げられる。また、プログラムは、例えば、紙や、他の媒体の光学式走査によって電子的に取り込んで、コンパイル、解釈、又は他の処理を必要に応じて適切な方法で行い、その後、コンピュータメモリに格納できるため、コンピュータが使用できる媒体、又はコンピュータ可読媒体は、前述のプログラムが印刷された紙、又は他の適切な媒体であってもよいことに留意されたい。本明細書の文脈において、コンピュータが使用できる媒体、又はコンピュータ可読媒体は、命令を実行するシステム、装置、もしくはデバイスによって用いられる、又はこれらに関連して用いられるプログラムを収容、格納、通信、又は転送できる各種の媒体であってよい。コンピュータが使用できる媒体は、ベースバンド内、又は搬送波の一部として内部に埋め込まれた、コンピュータが使用できるプログラムコードを有する伝搬されたデータ信号を含んでよい。コンピュータが使用できるプログラムコードは、任意の適切な媒体、特に限定するものではないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなどを含む、任意の適切な媒体を利用して通信できる。

本発明の動作を実行するコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（商標），Ｓｍａｌｌｔａｌｋ，Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含むプログラミング言語、又は同様のプログラミング言語の一つ以上を任意に組み合わせて記述されてよい。プログラムコードは、その全てがユーザのコンピュータ上で実行されても、一部がユーザのコンピュータ上で実行されても、独立したソフトウェアパッケージとして実行されても、一部がユーザのコンピュータ上で実行され、かつ一部がリモートコンピュータ上で実行されても、又は全てがリモートコンピュータ上もしくはサーバ上で実行されてもよい。このうちの最後の状況において、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）や、広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができ、また、外部コンピュータへの接続（例えば、インターネットサービスプロバイダを利用してインターネットを介した接続）が行われてもよい。

本発明の実施形態について、本明細書では、本発明の実施形態に係る方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のデータ流れ図、もしくはブロック図、又はその両方を参照して説明する。データ流れ図、もしくはブロック図、またはその両方の各ブロック、及び、流れ図、もしくはブロック図、またはその両方のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施できることは理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されて、マシンを生成できるため、コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される該命令は、流れ図、及びブロック図の少なくともいずれかのブロック、又は複数のブロックに指定された機能／動作を実行する手段を生成できる。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読媒体に格納することができ、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置に命令して、そのコンピュータ可読媒体に格納された命令が、流れ図及びブロック図の少なくともいずれかの一つ又は複数のブロックに指定された機能／動作を実施する命令手段を含む製品を生成する特定の方式で機能させることができる。

コンピュータプログラム命令は、コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置に読み込んで、そのコンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置上で一連の処理ステップを実行させて、コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置で実行される命令が、流れ図及びブロック図の少なくともいずれかの一つ又は複数のブロックに指定された機能／動作を実施するプロセスを提供する、コンピュータ実装プロセスを生成できる。

図１に、タービン発電機９２の例示的環境９０を示す。図示するように、タービン発電機９２は、発電機９６に連結されたタービン９４を含む。各部品は、現在知られているか、又は今後開発される、動作に必要な各種の構成を含み得ることは理解されよう。例えば、タービン９４は、任意の数の低圧、中圧、又は高圧区画を備えるガスタービン及び蒸気タービンの少なくともいずれかなどを含んでよい。環境９０は、本明細書に記載した各種のプロセスを実行できるコンピュータインフラストラクチャ１０２を含む。特に、コンピュータインフラストラクチャ１０２は、グリッド周波数レート制限システム１０６を含むコンピュータデバイス１０４を含むことが図示され、グリッド周波数レート制限システム１０６は、コンピュータデバイス１０４が、本発明の処理ステップを実行することによって、レート制限器１３４のレート制限値を設定できるようにする。

コンピュータデバイス１０４は、メモリ１１２、プロセッサ（ＰＵ）１１４、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス１１６、及びバス１１８を含んで図示されている。また、コンピュータデバイス１０４は、外部のＩ／Ｏデバイス／リソース１２０、及び記憶システム１２２と通信することが示されている。この分野で知られているように、プロセッサ１１４は、通常、メモリ１１２及び記憶システム１２２の少なくともいずれかに格納された、グリッド周波数レート制限システム１０６などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行している間、プロセッサ１１４は、温度データやグリッド周波数データなどのデータの読み取り、もしくは書き込み、又はその両方を、メモリ１１２、記憶システム１２２、及びＩ／Ｏインターフェイス１１６の少なくともいずれかに対して行うことができる。バス１１８は、コンピュータデバイス１０４の各構成要素間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏデバイス１２０は、ユーザによるコンピュータデバイス１０４との対話操作を可能にする任意のデバイス、又は、コンピュータデバイス１０４による一つ以上の他のコンピュータデバイスとの通信を可能にする任意のデバイスを含むことができる。入出力デバイス（キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイスなどが挙げられるが、これらには限定されない）は、直接、又は、中間のＩ／Ｏ制御装置を介して本システムに接続できる。

いずれの状況においても、コンピュータデバイス１０４は、ユーザによってインストールされたコンピュータプログラムコードを実行できる、各種の汎用コンピュータ製品（例えば、パソコン、サーバ、携帯用デバイスなど）を含む。ただし、コンピュータデバイス１０４及びグリッド周波数レート制限システム１０６は、本発明の各種の処理ステップを実行できる、各種の実現可能な同等のコンピュータデバイスの単なる代表例に過ぎない。この点で、コンピュータデバイス１０４は、他の実施形態において、特定の機能を実行するハードウェア及びコンピュータプログラムコードの少なくともいずれかを含む任意の専用コンピュータ製品、専用ハードウェア／ソフトウェアと汎用ハードウェア／ソフトウェアとの組み合わせを含む任意のコンピュータ製品などを含むことができる。いずれにおいても、プログラムコード及びハードウェアは、それぞれ標準的なプログラミング技術及びエンジニアリング技術を利用して作成／作製できる。

同様に、コンピュータインフラストラクチャ１０２は、本発明を実施する各種のコンピュータインフラストラクチャの単なる代表例に過ぎない。例えば、一実施形態において、コンピュータインフラストラクチャ１０２は、有線式と無線式の少なくともいずれかのネットワーク、共有メモリなど、各種の通信リンク上で通信して、本発明の各種の処理ステップを実行する２つ以上のコンピュータデバイス（例えば、サーバクラスタ）を含む。通信リンクがネットワークを含む場合、このネットワークは、一種類以上のネットワーク（例えば、インターネット、広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、仮想私設ネットワークなど）の任意の組み合わせを含むことができる。また、本システムにネットワークアダプタを接続して、データ処理システムが、中間の私設又は公共のネットワークを介して他のデータ処理システムや、リモートプリンタや、記憶装置に接続できるようにしてもよい。モデム、ケーブルモデム、及びイーサネット（商標）カードは、現在利用できるタイプのネットワークアダプタのほんの一部である。これに限らず、コンピュータデバイス間の通信には、各種の通信技術の任意の組み合わせが利用されてよい。

既に言及し、後で更に説明するように、グリッド周波数レート制限システム１０６は、コンピュータインフラストラクチャ１０２が、特に、本明細書に記載したレート制限機能を実行できるようにする。この点で、グリッド周波数レート制限システム１０６は、レート制限値計算器１３０、レート制限器１３４、及びドループ調速機１３６を含むことが図示されている。これらの構成要素、ならびに関連する方法及びシステムの各動作については後で説明する。ただし、図１に示した各種の構成要素のうちの一部は、独立して実装されても、組み合わせて実装されても、もしくはコンピュータインフラストラクチャ１０２に含まれる一つ以上の独立したコンピュータデバイスのメモリに格納されても、又はこれら全てであってもよいことは理解されよう。また、前述の構成要素及び機能の少なくともいずれかのうちの一部は実装されなくてもよいこと、又は追加のスキーマ及び機能の少なくともいずれかが、環境９０の一部に組み込まれてもよいことは理解されよう。

一般的に述べると、ドループ調速機の２つの属性を把握することは、本発明の少なくとも一つの側面の理解に役立ち得る。ドループ調速機の第１の属性は、そのドループ設定である。この属性は、通常、パーセントで表され、約２〜２０％の範囲の値を有する。ドループ設定は、ドループ調速機が、全出力領域でタービン発電機を駆動するように仕向けるグリッド周波数変化量を表す。周波数変化が小さくなると、それに比例して電力応答を小さくする。ただし、ドループ設定は、準定常状態を基準に想定される。すなわち、ドループ設定は、タービン発電機の応答が一定の値に落ち着くまで、グリッド周波数変化が十分に長く持続するというシナリオで決定される。例えば、ドループ調速機が４％のドループ設定を有し、グリッド周波数が２％だけ変化し、ある期間その状態に留まる場合、タービン発電機の電力応答は、最終的にその出力範囲の約半分に落ち着く（いずれの限界にも遭遇しないものとする）。

ただし、ドループ調速機の第２の属性は、そのドループ調速機が生成する過渡的応答によって表される。この過渡的応答は、タービン発電機が、グリッド周波数の変化に応答して初期状態から移動する際のタービン発電機出力の時間に対する軌跡である。グリッド周波数変化が十分に長く持続する場合、過渡的応答は、ドループ設定によって示される応答に必ず落ち着く。過渡的応答は、グリッド周波数の過渡的挙動と、ドループ調速機内の各種のパラメータとによって影響され得る。この過渡的応答は、ドループ調速機に入るグリッド周波数信号のフィルタリング、又はレート制限による影響も受け得る。これは、本発明の少なくとも一つの側面の焦点である。

グリッド周波数レート制限システム１０６は、ドループ調速機１３６に入力される周波数／速度に作用して、ドループ調速機１３６が、グリッド周波数変動の一部の動的局面に応答することを防ぐ。レート制限値計算器１３０は、リアルタイムの状況（例えば、図２のパラメータ２２０）に基づいてレート制限値を算出する。例えば、図２を見ると、データ流れ図１９０が記載され、レート制限値計算器１３０、レート制限値計算器１３０と、ドループ調速機１３６と、電気グリッド２００とに動作接続（例えば、無線、又は配線接続手段を介して接続）されたレート制限器１３４、及びドループ調速機１３６に動作接続（例えば、無線、又は配線接続手段を介して接続）されたＴＧ９２が図示されている。また、データ流れ図１９０には、グリッド周波数２１０、過渡的電力応答要求指標２３０、グリッド安定度指標２４０、燃料移送指標２５０、燃焼モードタイミング指標２６０、タービン発電機（ＴＧ）出力レベル指標２３６、及び温度一致指標２７０を含むデータオブジェクト（パラメータ２２０に相当するもの）も記載されている。

レート制限値計算器１３０は、少なくとも一つのパラメータ２２０を含むデータを取得し、その少なくとも一つのパラメータ２２０に基づいてレート制限値を定義するように構成される。パラメータ２２０は、この分野において知られている従来の方法を用いて取得される。例えば、パラメータ２２０は、ＴＧ９２の一つ以上の構成要素と共に電気グリッド２００を監視することによって取得できる。パラメータ２２０は、一つ以上の従来のセンサ（例えば、光学式、電気式、機械式などのセンサ）を用いて取得することができ、かつ、レート制限値計算器１３０で処理可能な各種のデータ形式を取ることができる。レート制限値計算器１３０は、一つ以上のパラメータ（データ）２２０を取得し、取得したパラメータ２２０に基づいてレート制限値を定義できる。一実施形態において、レート制限値計算器１３０は、レート制限器１３４に個別の上昇レート制限値と低下レート制限値とを送信できる。この後、レート制限器１３４は、電気グリッド２００から受け取ったグリッド周波数２１０を前述の複数のレート制限値に従ってフィルタリングし、そのフィルタリングされた周波数をドループ調速機１３６に提供できる。この後、ドループ調速機１３６は、レート制限器１３４から受け取ったフィルタリングされた周波数に基づいて、電気グリッド２００への電力応答を提供できる。

例えば、一実施形態において、過渡的電力応答要求指標２３０は、ＴＧ９２の出力を監視するように構成される構成要素から取得できる。ＴＧ９２の出力が所望のレベルよりも上であることが示される場合、レート制限値計算器１３０は、より高いレート制限値を算出し、その高いレート制限値をレート制限器１３４に送ることができる。逆に、ＴＧ９２の出力が所望のレベルよりも下であることが示される場合、レート制限値計算器１３０は、より低いレート制限値を算出し、その低いレート制限値をレート制限器１３４に送ることができる。この後、レート制限器１３４は、電気グリッド２００から受け取ったグリッド周波数２１０を、修正されたレート制限値に従ってフィルタリングできる。このフィルタリングされた周波数（より高い又は低い制限値に従ってフィルタリングされたもの）は、この後、ドループ調速機１３６が電気グリッド２００に電力応答を提供できるように、ドループ調速機１３６に提供される。

他の実施形態において、レート制限値計算器１３０は、ＴＧ出力レベル指標２３６に基づいて、より高い又はより低いレート制限値を算出してよい（ＴＧ出力レベル指標２３６は、過渡的電力応答要求指標２３０の計算にも部分的に利用することができ、これについてはここで更に説明する）。ＴＧ出力レベル指標２３６は、タービン発電機の出力レベルを表すことができる。ＴＧ出力レベル指標２３６が、ＴＧ９２の出力レベルは所望のレベルより上であることを示す場合、レート制限値計算器１３０は、より高いレート制限値を計算し、その高いレート制限値をレート制限器１３４に送信できる。逆に、ＴＧ出力レベル指標２３６が、ＴＧ９２の出力レベルは所望のレベルより下であることを示す場合、レート制限値計算器１３０は、より低いレート制限値を計算し、その低いレート制限値をレート制限器１３４に送信できる。この後、レート制限器１３４は、修正されたレート制限値に基づいて、電気グリッド２００から受け取ったグリッド周波数２１０をフィルタリングできる。このフィルタリングされた周波数（より高い、又は低い制限値に従ってフィルタリングされたもの）は、この後、ドループ調速機１３６が電気グリッド２００に電力応答を提供できるように、ドループ調速機１３６に提供される。

他の実施形態において、グリッド安定度指標２４０は、電気グリッド２００の安定度を監視するように構成された構成要素から取得できる。例えば、グリッド周波数又はグリッド電圧の一つ以上を監視するグリッド安定度計算器を利用して、グリッド安定度指標２４０を提供できる。電気グリッド２００は安定していると見なされる場合、レート制限値計算器１３０は、より高いレート制限値を決定できる。電気グリッド２００が不安定であると見なされる場合、レート制限値計算器１３０は、より低いレート制限値を決定できる。この後、レート制限器１３４は、電気グリッド２００から受け取ったグリッド周波数２１０を、修正されたレート制限値に従ってフィルタリングできる。このフィルタリングされた周波数（上昇又は低下させた制限値に従ってフィルタリングされたもの）は、この後、ドループ調速機１３６が電気グリッド２００に電力応答を提供できるように、ドループ調速機１３６に提供される。

他の実施形態において、燃料移送指標２５０は、ＴＧ９２内の燃料の移送を監視するように構成された構成要素から取得できる。例えば、燃料移送指標２５０は、異なる燃料タイプの使用を監視する制御システムから取得できる。燃料移送指標２５０によって燃料の移送が示される場合は、上昇レート制限値と低下レート制限値をゼロ（０）（上昇なし、低下なし）に設定できる。この場合、これらのゼロ値がレート制限器１３４に渡されたときに、これらの値は、レート制限器１３４の出力を効果的に停止でき、ひいては、電気グリッド２００へのドループ調速機（１３６）の電力応答を効果的に停止できる。

他の実施形態において、燃焼モードタイミング指標２６０は、タイマ論理回路（図３、要素３６０）を含むＴＧ９２内の燃焼区画を監視するように構成される構成要素から取得できる。燃焼モードタイミング指標２６０は、ＴＧ９２が、ある燃焼モードへの移行、又はある燃焼モードからの移行を行った時点からの経過時間の長さを表すことができる。一実施形態において、燃焼モードタイミング指標２６０は、燃焼区画が、排気量に対応した燃焼モードから移行しているかどうかを示すことができる。燃焼区画が排気量に対応した燃焼モードから移行していることを示す燃焼モードタイミング指標２６０に応答して、レート制限値計算器１３０は、レート制限器１３４がこの期間中に出力を低下させることがないように、低下レート制限値をゼロ（０）に設定することができ、これにより、この期間中に、ドループ調速機１３６が、排気量に対応した燃焼モードにＴＧ９２を戻す駆動を行うことを効果的に防止できる。

他の実施形態において、温度一致指標２７０は、下流設備の制限値にガスタービン排気温度を一致させる管理を行う制御システムから受け取ることができる。温度一致指標２７０が、温度を一致させる処理が有効であることを示す場合は、上昇レート制限値及び低下レート制限値をゼロ（０）（上昇なし、低下なし）に設定できる。この場合、これらのゼロ値がレート制限器１３４に渡されたときに、これらのゼロ値は、レート制限器１３４の出力を効果的に停止することができ、ひいては、電気グリッド２００へのドループ調速機（１３６）の電力応答を効果的に停止できる。

本明細書で説明したように、パラメータ２２０は、各種の従来の方法を用いて取得、もしくは計算、又は取得及び計算できる。図３を見ると、データ流れ図２９０が記載され、一つ以上のパラメータ２２０を決定する処理が示されている。一実施形態において、過渡的電力応答指標２３０は、過渡的電力応答要求計算器３３０によって算出される。過渡的電力応答要求計算器３３０は、例えば、ＴＧ出力レベル指標（ＴＧ９２用）を利用して、過渡的電力応答要求指標２３０を算出できる。また、図３には、グリッド安定度計算器３４０も示されており、このグリッド安定度計算器３４０は、グリッド周波数２１０及びグリッド電圧読み取り値の少なくともいずれかを取得して、グリッド安定度の指標２４０を算出するように構成される。グリッド安定度の決定は、例えば、瞬時のグリッド周波数及びグリッド電圧の少なくともいずれかと、所定の期間における履歴的平均や、フィルタ周波数や、フィルタ電圧値などの履歴的属性との比較に基づいたものであってよい。最後に、図３には、燃焼モード情報を取得して、燃焼モードタイミング指標２６０を生成するように構成されるタイマ論理回路３６０も示されている。例えば、この指標は、燃焼モードが変化してから少なくとも特定の長さの時間が経過したかどうかを示すことができる。

本明細書の説明から理解されるように、レート制限値計算器１３０によって出力される適切な上昇制限値又は低下制限値は、設定された期間において、燃料の移送が進行している間、又は燃焼モード移行の所定の時間内で、例えば、０に設定できる。これに代えて、レート制限値は、可変量であってもよい。異なる要因が各種のレート制限値を示す場合、レート制限値計算器１３０は、例えば、平均化技法や、他の組み合わせ技法や、各要因の優先度に基づいて他のものの中から一つの要因を選択するなどによって組み合わされたレート制限値を算出してもよい。

いずれの状況においても、グリッド周波数レート制限システム１０６は、グリッド周波数変動に応じて出力される過渡的タービン発電機（ＴＧ９２）出力の最適化を実現できる。この最適化は、要求事項と能力との均衡化である。例えば、一部の状況において、グリッド規制機関によって設定された過渡的電力応答要求は、ＴＧ９２の動作状態に相関する。この場合、ＴＧ９２は、最も高い可変要求以上である一定の過渡的電力応答を行うように設定されてよい。ただし、グリッド周波数レート制限システム１０６は、ＴＧ９２の応答を前述の要求に一致させることができるため、場合によって必要とされるものを大幅に超える応答を行うことはない。

他の例において、ＴＧ９２の過渡的能力は、その動作状態に相関し得ることは理解されよう。この場合、能力を超える過渡的応答を行おうとすると、例えば、火炎（ガスタービン内の火炎）の損失や、何らかの他の運用性問題をもたらし得る。この場合、ＴＧ９２は、最も低い可変能力以下である一定の過渡的電力応答を行うように構成されてよい。ただし、この場合、グリッド周波数レート制限システム１０６は、ドループ調速機１３６を介して、ＴＧ９２の応答をその能力に一致させることができるため、運用性問題に過度のリスクを生じることなく応答を最大化できる。

グリッド周波数レート制限システム１０６は、グリッド安定度に逆効果をもたらし得る過渡的電力応答を防ぐこともできる。例えば、グリッド周波数２１０は、ある期間、応答が実際に間違った方向にある時間枠だけＴＧ９２の電力応答を遅らせる方式で、振動することができる。

グリッド周波数レート制限システム１０６は、適切なグリッド安定化支援を提供する過渡的電力応答を行いながら、各種のグリッド周波数変動に応じたＴＧ９２の安定度（運用性）を保証できる。

図面のデータ流れ図及びブロック図に、本発明の各種実施形態に係るシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の実現可能な実施例のアーキテクチャ、機能、及び動作を示した。これについて、流れ図又はブロック図内の各ブロックは、一つ又は複数の特定の論理機能を実施する一つ以上の実行可能命令を含むコードのモジュール、セグメント、又は一部を表し得る。また、いくつかの代替の実施例において、ブロックに記載された機能は、図面に記載されたとおりの順序で生じなくてもよいことにも留意されたい。例えば、連続して図示される２つのブロックは、むしろ実質的に同時に実行されても、又は、関連する機能によっては、これらのブロックが逆の順序で実行されることがあってもよい。また、ブロック図及び流れ図の少なくともいずれかの各ブロック、ならびにブロック図及び流れ図の少なくともいずれかのブロックの組み合わせは、特定の機能又は動作を実行する専用ハードウェアベースのシステムによって、又は専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実行されてよいことも注記しておく。

本明細書で説明したように、各種のシステム及び構成要素は、データ（例えば、温度、グリッド周波数など）を「取得する」と記載した。対応するデータは、任意の解決法を用いて取得できることは理解されよう。例えば、対応するシステム／構成要素は、データを生成する、データの生成に利用される、一つ以上のデータ格納部又はセンサ（例えば、データベース）からデータを抽出する、他のシステム／構成要素からデータを受け取るなどのうちの少なくともいずれかを行うことができる。データが特定のシステム／構成要素によって生成されない場合、図示したシステム／構成要素とは別に、データを生成し、生成したデータを本システム／構成要素に提供すると共に、又はこれに代えて、生成したデータを本システム／構成要素からのアクセス用に保存する他のシステム／構成要素を実装できることは理解されよう。

上記の図面は、本発明の複数の実施形態に従って対応付けられたいくつかの処理を表している。このため、各図面、又は図面の流れ図内の各ブロックは、説明した方法の実施形態に対応するプロセスを表す。いくつかの代替の実施例において、図面に記載された動作又はブロックは、図面に記載された順序で生じなくても、又は、例えば、関連する動作によっては、むしろ実質的に同時、もしくは逆の順序で実行されてもよい。また、処理を表す他のブロックを追加してもよいことは、当業者であれば理解されよう。

本明細書で用いた用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としたものであり、本発明を限定するものではない。本明細書において、「一つの」及び「その」という単数形は、文脈に明瞭な指定がない限り、複数形も同様に含むことを意図したものである。更に、本明細書で用いられる場合、「含む」や「包含」という用語は、記載した特徴、整数、ステップ、動作、素子、もしくは構成要素、又はこれら全ての存在を示すものであるが、一つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、素子、構成要素、もしくはこれらのグループ、又はこれら全ての存在又は追加を排除するものではない。

請求項における機能要素を加えた全ての手段、又はステップが対応する構造、材料、動作、及び等価物は、他の請求項に記載の要素と共に、請求項に具体的に記載されたとおりに機能を実行する構造、材料、又は動作を含むことが意図される。本発明の説明は、例示及び説明することを目的として提示されたものであり、網羅的であること、又は開示した形式に本発明を限定することを意図したものではない。当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、多くの変形及び変更を行えることは明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及び実際の用途を最適に説明するため、かつ、当業者が、各種実施形態についての開示内容と共に、意図される特定の用途に合わせるための各種の変更を理解できるようにするために選択及び開示したものである。

９０ 環境
９２ タービン発電機
９４ タービン
９６ 発電機
１０２ コンピュータインフラストラクチャ
１０４ コンピュータデバイス
１０６ グリッド周波数レート制限システム
１１２ メモリ
１１４ プロセッサ
１１６ 入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス
１１８ バス
１２０ Ｉ／Ｏデバイス
１２２ 記憶システム
１３０ レート制限値計算器
１３４ レート制限器
１３６ ドループ調速機
１９０ データ流れ図
２００ 電気グリッド
２１０ グリッド周波数
２２０ パラメータ
２３０ 過渡的電力応答要求指標
２３６ ＴＧ出力レベル指標
２４０ グリッド安定度指標
２５０ 燃料移送指標
２６０ 燃焼モードタイミング指標
２６８ タービン発電機出力レベル指標
２７０ 温度一致指標
２９０ データ流れ図
３３０ 過渡的電力応答要求計算器
３４０ グリッド安定度計算器
３６０ タイマ論理回路

Claims (11)

1. グリッド周波数レート制限システム（１０６）を含むシステムであって、前記グリッド周波数レート制限システムは、
   過渡的電力応答要求指標（２３０）、タービン発電機出力レベル指標（２３６）、グリッド安定度指標（２４０）、燃料移送指標（２５０）、燃焼モードタイミング指標（２６０）、又は温度一致指標（２７０）の少なくとも一つを含むデータを取得し、前記取得したデータに従って、レート制限値を定義するレート制限値計算器（１３０）と、
   前記レート制限値計算器（１３０）に動作接続されて、電気グリッド（２００）のグリッド周波数（２１０）に対応するグリッド周波数読み取り値を取得し、前記定義されたレート制限値を取得し、前記定義されたレート制限値を用いて前記グリッド周波数（２１０）をフィルタリングして、フィルタリングされた周波数を提供するレート制限器（１３４）と、
   前記グリッド周波数レート制限システム（１０６）に動作接続されて、前記フィルタリングされた周波数を取得し、前記フィルタリングされた周波数に基づいて、前記電気グリッド（２００）に電力応答を提供するドループ調速機（１３６）とを含む、システム。
2. タービン発電機出力レベル指標（２６８）を取得して、前記過渡的電力応答要求を計算する過渡的電力応答要求計算器（３３０）を更に含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記レート制限器（１３４）による前記グリッド周波数読み取り値の取得前に、前記電気グリッド（２００）から前記グリッド周波数読み取り値（２１０）又はグリッド電圧読み取り値の少なくとも一つを取得するグリッド安定度計算器（３４０）を更に含み、前記グリッド安定度計算器（３４０）は、前記グリッド周波数読み取り値（２１０）、又は前記グリッド電圧読み取り値の少なくとも一つを用いて、前記グリッド安定度指標を生成する、請求項１に記載のシステム。
4. タービン発電機（９２）から燃焼モード情報を取得して、前記燃焼モードタイミング指標（２６０）を生成するタイマ論理回路（３６０）を更に含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記レート制限値の定義は、上昇レート制限値を含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記レート制限値の定義は、低下レート制限値を含む、請求項１に記載のシステム。
7. タービン発電機（９２）、及びグリッド周波数レート制限システム（１０６）を含む発電システムであって、前記グリッド周波数レート制限システム（１０６）は、
   過渡的電力応答要求指標（２３０）、タービン発電機出力レベル指標（２３６）、グリッド安定度指標（２４０）、燃料移送指標（２５０）、燃焼モードタイミング指標（２６０）、又は温度一致指標（２７０）の少なくとも一つを含むデータを取得し、前記取得したデータに従って、レート制限値を定義するレート制限値計算器（１３０）と、
   前記レート制限値計算器（１３０）に動作接続されて、電気グリッド（２００）のグリッド周波数（２１０）に対応するグリッド周波数読み取り値を取得し、前記定義されたレート制限値を取得し、前記定義されたレート制限値を用いて前記グリッド周波数（２１０）をフィルタリングして、フィルタリングされた周波数を提供するレート制限器（１３４）と、
   前記グリッド周波数レート制限システム（１０６）に動作接続されて、前記フィルタリングされた周波数を取得し、前記フィルタリングされた周波数に基づいて、前記電気グリッド（２００）に電力応答を提供するドループ調速機（１３６）とを含む、発電システム。
8. コンピュータ可読媒体に格納されたプログラム製品であって、少なくとも一つのコンピュータデバイス（１０４）によって実行されたときに、
   電気グリッド（２００）からグリッド周波数信号（２１０）を取得し、
   過渡的電力応答要求指標（２３０）、タービン発電機出力レベル指標（２３６）、グリッド安定度指標（２４０）、燃料移送指標（２５０）、燃焼モードタイミング指標（２６０）、又は温度一致指標（２７０）の少なくとも一つを含むデータを取得し、
   前記取得したデータを用いて、前記グリッド周波数信号（２１０）をフィルタリングするためのレート制限値を定義し、
   前記レート制限値に従って、前記グリッド周波数信号（２１０）をフィルタリングし、
   ドループ調速機（１３６）で使用するために、前記フィルタリングされた信号を提供することを実行するプログラム製品。
9. 前記ドループ調速機（１３６）に命令して、前記グリッド周波数信号（２１０）の代わりに前記フィルタリングされた信号を用いて、前記電気グリッド（２００）への電力応答を提供させることを更に実行する、請求項８に記載のプログラム製品。
10. タービン発電機（９２）の出力レベル指標（２６８）を取得して、前記過渡的電力応答要求（２３０）を計算することを更に実行する、請求項９に記載のプログラム製品。
11. 前記グリッド周波数信号（２１０）、又はグリッド電圧を用いて、前記グリッド安定度指標（２４０）を生成することを更に実行する、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のプログラム製品。

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