JP2014227911A - 発電プラント - Google Patents

Abstract

【課題】取水温度が急激に低下した場合でも、取排水温度差が規制値を超えないようにし、かつ、取水口から取水した海水が復水器を経て排水口に到達するまでの所要時間を考慮した、発電部の出力制御を行うことができる発電プラントを提供する。
【解決手段】蒸気タービンにより発電を行う発電部と、復水器と、取水された海水を復水器に送水して海に排水する海水系統部と、取水温度が温度低下した場合で、かつ、取排水温度差が規制値外になると予測される場合、前記所要時間に、取排水温度差が規制値内に収まるように、発電部の出力を制御する制御部とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、蒸気タービンにより所定の電力の発電を行う発電部と、蒸気タービンで発生した蒸気を復水する復水器と、海に面する取水口から取水された海水を復水器に送水して排水口から海に排水する海水系統部と、取水口における海水温度（以下、「取水温度」という）が急激に低下して、排水口における海水の温度（以下、「排水温度」という）との差（以下、「取排水温度差」という）が環境規制値（以下、単に「規制値」という場合がある）外になりそうな場合に発電部の出力を制御する制御部とを備えた発電プラントに関する。

一般に、蒸気タービンにより発電を行う発電部を備えた発電プラントにおいては、蒸気タービンを運転させて仕事をした蒸気は、復水器によって一旦水に戻される。復水器は、蒸気を水へ戻す冷却水として、海に面する取水口から取水した海水を使用し、海水と蒸気との間で熱交換させた後、温度上昇した海水を排水口から海に排水している（いわゆる温排水）。

このように温度上昇した海水を排水するため、取排水温度差について、例えば、ある自治体と結んだ公害防止協定では、日平均７℃以下、瞬時１０℃以下となるように定められている。

このため、取排水温度差が上述した環境規制値（日平均７℃以下、瞬時１０℃以下）内に収まるように、発電部の出力を制御する発電プラントが従来より開発されている。例えば、取排水温度差と発電部の出力との相関関係に着目し、取排水温度差が７℃以下であって、その計測時の温度差が以前の計測時より低くなる傾向のときに、発電部の出力値を現状より高い値に設定し、低くなる傾向でないときに発電部の出力値を現状維持にする。また、取排水温度差が７℃以上であって、その計測時の温度差が以前の計測時より高くなる傾向のときに、発電部の出力を現状より低い値に設定し、高くなる傾向でないときに現状維持にするものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２４８７１号公報

しかしながら、前記公報の発電プラントは、取水温度が安定している場合を想定しており、かつ、日平均７℃以下を主として発電部の出力を制限しているので、取水温度が急激に低下した場合は想定していない。具体的に説明すると、例えば、冬季（１１月〜２月）において、風速・気温・波高等の条件により、取水温度が急激に低下（２〜３℃）して、取排水温度差が大幅に拡大した場合、前記公報の発電プラントは対応できない。

また、前記公報の発電プラントは、取水温度と、取水温度を測定した時点での排水温度との差をリアルタイムで計算した取排水温度差を使用しているため、取水口から取水した海水が復水器を経て排水口に到達するまでの所要時間（例えば、ある発電所では約１８分間）は考慮されていない。海水が排水口に到達した時において、取排水温度差が規制値内に収まるように、発電部の出力を制御する必要がある。このような対策は、前記公報の発電プラントは備えていない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、取水温度が急激に低下した場合でも、取排水温度差が規制値を超えないようにし、かつ、取水口から取水した海水が復水器を経て排水口に到達するまでの所要時間を考慮した、発電部の出力制御を行うことができる発電プラントを提供することを目的とする。

本発明に係る発電プラントは、蒸気タービンにより所定の電力の発電を行う発電部と、蒸気タービンで発生した蒸気を復水する復水器と、海に面する取水口から取水された海水を復水器に送水して排水口から海に排水する海水系統部と、取水温度が低下した場合で、かつ、取水温度と排水温度との差である取排水温度差が規制値外になると予測される場合において、前記海水が取水口から復水器を通って排水口に到達するまでの間に、前記取排水温度差が規制値内に収まるように、前記発電部の出力を降下させる制御部とを備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、海水が排水口に到達するまでの間に、取排水温度差が規制値内に収まるように、発電部の出力を降下させる制御が行われるので、取水温度が低下しても、取排水温度差が規制値外となることが防止される。

また、本発明に係る発電プラントの一態様として、前記制御部は、取水温度、排水温度、取水温度と排水温度との差である取排水温度差、復水器入口温度を測定する測定部と、前記取排水温度差を規制値内に許容させるための目標取排水温度差、前記海水が取水口から復水器を通って排水口に到達するのに要する海水到達所要時間、発電部の出力制御開始時点から排水温度降下の開始時点に要する排水温度降下開始所要時間が、オペレータによって入力設定される入力設定部と、低下した取水温度と前記目標取排水温度差とから目標排水温度が演算によって設定される演算設定部とを備えるような構成を採用することもできる。

この場合、目標排水温度が、容易にかつ精度よく求められる。

また、本発明に係る発電プラントの他態様として、前記制御部は、蓄積されたデータから導き出される、復水器入口温度と、発電部が高出力で稼働している場合の排水温度との第１の相関関係における現時点の復水器入口温度の点座標と、蓄積されたデータから導き出される、復水器入口温度と、発電部が低出力で稼働している場合の排水温度との第２の相関関係における現時点の復水器入口温度の点座標とを結んで基準グラフを作成し、前記演算設定部で設定される目標排水温度に基づいて、基準グラフから目標発電部出力を求めるような構成を採用することもできる。

この場合、目標発電部出力が、容易にかつ精度よく求められる。

さらには、前記制御部は、前記基準グラフにおいて、現時点の排水温度および発電部の出力に基づいて、前記第１の相関関係における前記点座標を補正するとともに、当該補正した点座標と、前記第２の相関関係における前記点座標とを結んで補正グラフを作成し、前記演算設定部で設定される目標排水温度に基づいて、補正グラフから目標発電部出力を求めるような構成を採用することもできる。

この場合、目標発電部出力が、容易にかつさらに精度よく求められる。

また、本発明に係る発電プラントの他態様として、前記制御部は、低下した取水温度が測定された時点の発電部出力が前記目標発電部出力に降下するまでに要する目標発電部出力到達所要時間、および、低下した取水温度が測定された時点の排水温度が前記目標排水温度に降下するまでに要する目標排水温度到達所要時間と、前記排水温度降下開始所要時間および前記海水到達所要時間とに基づいて求められる、低下した取水温度が測定された時点から発電部の出力制御開始時点に要する発電部出力制御開始所要時間が演算される時間演算部を備えるような構成を採用することもできる。

この場合、目標発電部出力到達所要時間、目標排水温度到達所要時間、発電部出力制御開始所要時間が、容易にかつ精度よく求められる。

また、本発明に係る発電プラントの他態様として、前記制御部は、発電部出力制御開始所要時間内において、目標取排水温度差が設定値内であるか否かを判定するとともに、目標取排水温度差が設定値内にある場合は、発電部の出力降下制御を中止するような構成を採用することもできる。

この場合、発電部出力制御開始所要時間内において、目標取排水温度差が設定値内であるか否かを判定するとともに、目標取排水温度差が瞬時的に設定値外であっても、発電部出力制御開始所要時間内において、目標取排水温度差が設定値内にある場合は、発電部の出力降下制御を行わない。すなわち、環境に適した精度の高い発電部の出力降下制御が行われる。

また、本発明に係る発電プラントの他態様として、前記制御部は、目標発電部出力到達所要時間内において、発電部の出力が所定値以上の場合、固定値で出力降下するように制御し、発電部の出力が前記所定位置よりも低くなった場合、自動的に設定される設定値で出力降下するように制御するような構成を採用することもできる。

この場合、発電部に対して支障をきたすことなく、発電部の出力が精度よく降下されるようになる。

また、本発明に係る発電プラントの他態様として、前記制御部は、発電部の出力、取排水温度差、復水器入口温度、排水温度で構成される基準データと、目標発電部出力、目標取排水温度差、目標排水温度で構成される運用目標データとを表示する表示部を備えるような構成を採用することもできる。

この場合、オペレータは、基準データによって現時点での発電プラントの状態を把握できると共に、運用目標データによって発電部出力および排水温度の制御内容を把握することができる。

本発明によれば、海水温度が低下した場合でも、取排水温度差が規制値を超えないようにし、かつ、取水口から取水した海水が復水器を経て排水口に到達するまでの所要時間（遅延時間）を考慮した、発電部の出力制御を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る発電プラントの概略構成図。 同実施形態に係る発電プラントの制御部のハードウエアの構成を示すブロック図。 同実施形態に係る発電プラントの制御部の機能を示す機能ブロック図。 同実施形態に係る発電プラントの制御内容を示す図であり、海水が取水口から復水器を通って排水口へ到達するまでの間に、発電部の出力降下制御によって、排水温度が降下して、取排水温度差が規制値内に収まる状態を示す図。 （ａ）は、同実施形態に係る発電プラントの制御部で作成される基準グラフを示す図、（ｂ）は、同実施形態に係る発電プラントの制御部で作成される補正グラフを示す図。 同実施形態に係る発電プラントの表示部を示す図。 同実施形態に係る発電プラントの制御部で行われる第１段階の制御フローを示す図。 同実施形態に係る発電プラントの制御部で行われる第２段階の制御フローを示す図。 同実施形態に係る発電プラントの制御部で行われる第３段階の制御フローを示す図。

本発明の一実施形態に係る発電プラントについて図１〜図９（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。本実施形態に係る発電プラント１は、図１に示すように、発電部２と、復水器３と、海水系統部４と、制御部５とを備えている。

発電部２は、蒸気タービン（図示せず）により所定の電力の発電を行う。

復水器３は、蒸気タービンで発生した蒸気を復水する。

海水系統部４は、取水口４０から復水器３の入口に接続される入口側流路４ａと、復水器３の出口から排水口４１に接続される出口側流路４ｂとを備えている。そして、入口側流路４ａによって、取水口４０から取水された海水を復水器３に送水し、出口側流路４ｂによって、復水器３から排水口４１に送水する。

入口側流路４ａには、復水器入口弁４２と、復水器３の入口における海水の温度（以下、「復水器入口温度」という）を測定する復水器入口温度センサＴ１とが設けられている。また、復水器出口側流路４ｂには、復水器出口弁４３と、復水器３の出口における海水の温度（以下、「復水器出口温度」という）を測定する復水器出口温度センサＴ２が設けられている。

また、取水口４０には、該取水口４０における海水の温度（取水温度）を測定する取水口温度センサＴ３が設けられている。また、排水口４１には、該排水口４１における海水の温度（排水温度）を測定する排水口温度センサＴ４が設けられている。そして、復水器入口温度センサＴ１、復水器出口温度センサＴ２、取水口温度センサＴ３および排水口温度センサＴ４は、制御部５に接続されて、測定された温度データが制御部５に送信されるようになっている。

制御部５は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０、内部メモリ５１、操作部５２、表示部５３、Ｉ／Ｏコントローラ５４、機器接続用インターフェース５５および通信Ｉ／Ｆ５８がバスライン５６により接続されて構成されている。

ＣＰＵ５０は、内部メモリ５１に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、所要の制御を実現している。内部メモリ５１は、適宜読み出して実行されるプログラムを記憶し、プログラムの実行によって作成される種々の情報を記憶する。

操作部５２は、各種設定や入力操作を行うキーボードや操作ボタン等を備えており、操作部５２による入力情報はＣＰＵ５０の制御によって処理される。すなわち、オペレータは、操作部５２を介して、必要な各種の設定操作、または、指定操作等が行える。

Ｉ／Ｏコントローラ５４には、ハードディスク等で構成される外部記憶部５７を接続することができる。外部記憶部５７は、制御部５のプログラムを記憶している。さらに、外部記憶部５７は、各種の温度センサＴ１〜Ｔ４による温度データ、発電部２の出力値、操作部５２により入力される設定値、演算される設定値等が記憶される。

機器接続用インターフェース５５は、制御部５と、各種の温度センサＴ１〜Ｔ４とを接続し、各種の温度センサＴ１〜Ｔ４により測定された温度データを受信できるようにするためのインターフェースである。

通信Ｉ／Ｆ５８は、制御部５を専用ネットワークまたは公共ネットワークを介して他のサーバ（図示せず）等と接続できるようにするためのネットワーク・アダプタである。

そして、制御部５は、取水温度が急激に低下した場合で、かつ、取水温度と排水温度との差（取排水温度差）が規制値外になると予測される場合において、海水が取水口４０から復水器３を通って排水口４１に到達するまでの間に、取排水温度差が規制値内に収まるように、発電部２の出力が降下するように構成されている。具体的に説明すると、制御部５は、図３に示すように、測定部５００と、入力設定部５０１と、演算設定部５０２と、時間演算部５０３と、第１時間配分設定部５０４と、第２時間配分設定部５０５とを備えている。

測定部５００は、復水器入口温度、復水器出口温度、取水温度および排水温度の各温度データを取得する。具体的に説明すると、測定部５００は、復水器入口温度センサＴ１から復水器入口温度の温度データを取得し、復水器出口温度センサＴ２から復水器出口温度の温度データを取得し、取水口温度センサＴ３から取水温度の温度データを取得し、排水口温度センサＴ４から排水温度の温度データを取得する。

入力設定部５０１は、取排水温度差を規制値内に許容させるための目標取排水温度差、海水が取水口４０から復水器３を経て排水口４１に到達するのに要する海水到達所要時間ｔ０、発電部２の出力制御開始時点から排水温度降下の開始時点に要する排水温度降下開始所要時間ｔ３を、オペレータによる操作部５２のキーボードなどを用いた入力によって設定する。

演算設定部５０２は、取水口温度センサＴ３により測定される取水温度と、排水口温度センサＴ４により測定される排水温度との差である取排水温度差、および、急激に低下した取水温度と前記目標取排水温度差とから目標排水温度を演算して設定する。

時間演算部５０３は、図４に示すように、急激に低下した取水温度が測定された時点の発電部２の出力が後述する目標発電部出力に降下するまでに要する目標発電部出力到達所要時間ｔ１、および、急激に低下した取水温度が測定された時点の排水温度が前記目標排水温度に降下するまでに要する目標排水温度到達所要時間ｔ２を演算するとともに、これらと前記海水到達所要時間ｔ０および前記排水温度降下開始所要時間ｔ３とに基づき、急激に低下した取水温度が測定された時点から発電部出力の制御開始時点に要する発電部出力制御開始所要時間ｔ４を演算する。

第１時間配分設定部５０４は、図４に示すように、前記発電部出力制御開始所要時間ｔ４、前記排水温度降下開始所要時間ｔ３、前記目標排水温度到達所要時間ｔ２を、前記海水到達所要時間ｔ０内に収まるように時間配分する。

第２時間配分設定部５０５は、図４に示すように、前記発電部出力制御開始所要時間ｔ４および前記目標発電部出力到達所要時間ｔ１を、前記海水到達所要時間ｔ０から前記排水温度降下開始所要時間ｔ３を差し引いた時間内に収まるように時間配分する。

したがって、第１時間配分設定部５０４によって、発電部出力制御開始所要時間ｔ４、排水温度降下開始所要時間ｔ３、目標排水温度到達所要時間ｔ２が、海水到達所要時間ｔ０内に収まるように時間配分されるので、排水温度の降下制御を海水到達所要時間ｔ０内で完結させることができる。また、第２時間配分設定部５０５によって、発電部出力制御開始所要時間ｔ４および目標発電部出力到達所要時間ｔ１が、海水到達所要時間ｔ０から排水温度降下開始所要時間ｔ３を差し引いた時間内に収まるように時間配分されるので、発電部出力降下制御を海水到達所要時間ｔ０内で完結させることができる。

また、制御部５は、図９に示す制御フローＳ３によって、発電部出力制御開始所要時間ｔ４内において、目標取排水温度差が設定値内であるか否かを判定する。この判定によって、目標取排水温度差が設定値内にある場合、発電部出力降下制御を中止するようにしている。すなわち、発電部出力制御開始所要時間ｔ４内において、目標取排水温度差が設定値内に収まる場合は、発電部２の出力降下制御を行わない。つまり、環境に適した精度の高い発電部２の出力降下制御が行われる。

また、制御部５は、図４に示すように、目標発電部出力到達所要時間ｔ１内で、発電部２の出力が所定値（例えば、３１０ＭＷ）以上である時間ｔ１０において、固定値（例えば、３ＭＷ／ｍｉｎ）で出力降下するように制御し、発電部２の出力が前記所定値よりも低くなる時間ｔ１１において、ＡＦＣ（系統全体の目標周波数を自動制御する装置）によって自動的に設定される設定値（例えば、８ＭＷ／ｍｉｎ）で出力降下するように制御する。このように制御することで、発電部２に対して支障をきたすことなく、発電部２の出力が精度よく目標値に降下されるようになる。

ここで、取排水温度差と発電部２の出力との関係について説明する。取排水温度差は、発電部２の出力に対してある一定の関係がある。例えば、発電部２の出力の増減は、蒸気タービンへ流入する蒸気の増減に関係し、復水器３で冷却される蒸気の増減に関係する。また、復水器３で冷却される蒸気の増減は、海水との熱交換量の増減に関係し、取排水温度差の高低に関係する。なお、本実施形態においては、取水温度の変化に関わらず、復水器入口温度が安定しているので、復水器入口温度をグラフ作成時のパラメータとして使用する。

さらに、制御部５は、図３に示すように、発電部２の出力と相関関係のある取水温度と、排水温度と、復水器入口温度と、復水器出口温度とを記憶している。すなわち、制御部５は、第１温度記憶手段としての第１温度データベース５０６と、第２温度記憶手段としての第２温度データベース５０７とを備えている。

第１温度データベース５０６は、発電部２が低出力（例えば、１７５ＭＷ）で稼動している場合に測定された取水温度と、排水温度と、復水器入口温度と、復水器出口温度とを対応付けて定期的に記憶して蓄積している。

第２温度データベース５０７は、発電部２が高出力（例えば、３１０ＭＷ）で稼動している場合に測定された取水温度と、排水温度と、復水器入口温度と、復水器出口温度とを対応付けて定期的に記憶して蓄積している。

そして、制御部５は、図３に示すように、上述した相関関係と、温度に関するデータベースとに基づいて、発電部２の出力の基準グラフＡを作成する基準グラフ作成部５０８と、現時点の排水温度および発電部２の出力に基づいて基準グラフＡを補正して、入力設定部５０１で設定された目標排水温度に基づいて目標発電部出力を求めるための補正グラフＢを作成する補正グラフ作成部５０９とを備えている。

基準グラフＡは、図５（ａ）に示すように、蓄積されたデータから導き出される、復水器入口温度と、発電部２が高出力（本実施形態では、３１０ＭＷ）で稼働している場合の排水温度との相関関係（第１の相関関係）における、現時点の復水器入口温度の点座標と、蓄積されたデータから導き出される、復水器入口温度と、発電部２が低出力（本実施形態では、１７５ＭＷ）で稼働している場合の排水温度との相関関係（第２の相関関係）における、現時点の復水器入口温度の点座標とを結んで作成される。

補正グラフＢは、図５（ｂ）に示すように、基準グラフＡにおいて、現時点の排水温度および発電部２の出力に基づいて、第１の相関関係における前記点座標を補正するとともに、該補正した点座標と、第２の相関関係における前記点座標とを結んで作成される。

また、制御部５は、上述したように、測定部５００で測定された温度、制御部５によって制御される温度データや発電部出力データなどが表示される表示部５３を備えている。該表示部５３は、図６に示すように、基準データと、運用目標データとを表示する。基準データは、発電部２の出力、取排水温度差、取水温度、復水器入口温度、排水温度、海水到達所要時間で構成される。運用目標データは、目標発電部出力、目標取排水温度差、低下後の取水温度、負荷（発電部出力）変化率、目標発電出力到達所要時間、目標排水温度、発電部出力制御開始所要時間で構成される。そして、表示部５３に、基準データと運用目標データとが表示されることで、オペレータは、基準データによって現時点での発電プラント１の状態を把握できるとともに、運用目標データによって発電部２の出力および排水温度の制御内容を把握することができる。

つぎに制御部５における発電部２の出力制御について図７〜図９を参照して説明する。なお、本実施形態においては、冬季において、取水口温度センサＴ３によって、取水温度が急激に２〜３℃低下したことを例にとって説明する。また、制御部５においては、第１温度データベース５０６から、発電部２の出力が高出力時（例えば、３１０ＭＷ）における各種温度センサ（復水器入口温度センサＴ１、復水器出口温度センサＴ２、取水口温度センサＴ３、排水口温度センサＴ４）による測定温度データが取得されるとともに、第２温度データベース５０７から、発電部２の出力が低出力時（例えば、１７５ＭＷ）における各種温度センサＴ１〜Ｔ４による測定温度データが取得されているものとする。そして、内部メモリ５１において、これらの温度データを、発電部２の出力に対応付けて記憶されているものとする。

まず、制御部５における制御フローについて説明する。該制御フローは、第１段階〜第３段階の制御フローで構成される。

第１段階の制御フローＳ１は、図７に示すように、取水温度が急激に低下したことを検知するステップＳ１０と、検知信号に基づいて、オペレータに対して警報が発信されるステップＳ１１と、警報によって、オペレータが通常運転から出力降下制御運転に切り替えるステップＳ１２，Ｓ１３とが行われる。

第２段階の制御フローＳ２は、図８に示すように、基準グラフＡを作成するステップＳ２０と、補正グラフＢを作成するステップＳ２１と、基準グラフＡおよび補正グラフＢに基づいて、目標発電部出力を求めるステップＳ２２とで構成される。

第３段階の制御フローＳ３は、図９に示すように、発電部２の出力降下制御を開始するステップＳ３０と、基準データと運用目標データとが表示部に表示されるステップＳ３１と、測定された取水温度が表示されるステップＳ３３と、目標排水温度が演算されるステップＳ３４と、目標発電部出力と目標排水温度とが表示部に表示されるステップＳ３５と、時間配分されるステップＳ３６，Ｓ３７，Ｓ３８と、目標排水温度差を判定するステップＳ３９，発電部２の出力降下制御が中止されるステップＳ３９０とで構成される。

以下、第１段階〜第３段階の制御フローＳ１〜Ｓ３にしたがって説明する。まず、第１段階の制御フローＳ１において、取水口温度センサＴ３によって、取水温度が急激に２〜３℃低下したことが検知された場合（ステップＳ１０）、オペレータに対して、音声や光によって、発電部２の出力降下制御を行うための警報を発信する（ステップＳ１１）。

そして、警報を受けたオペレータは、操作部５２において発電部出力降下制御モードを選択する（ステップＳ１２）。この操作によって、通常運転から発電部出力降下制御運転に切り替えられる（ステップＳ１３）。

つぎに、第２段階の制御フローＳ２に移行する。図５（ａ）に示すように、前記第１の相関関係における現時点の復水器入口温度の点座標と、前記第２の相関関係における現時点の復水器入口温度の点座標とを結んで、基準グラフＡを作成する（ステップＳ２０）。

つぎに、図５（ｂ）に示すように、作成した基準グラフＡにおいて、現時点の排水温度および発電部２の出力に基づいて、第１の相関関係における前記点座標を補正するとともに、該補正した点座標と、第２の相関関係における前記点座標とを結んで補正グラフＢを作成する（ステップＳ２１）。そして、補正グラフＢにおいて、目標排水温度「１７．５℃」に基づいて、目標発電部出力を求める（ステップＳ２２）。

つぎに、第３段階の制御フローＳ３、すなわち、発電部２の出力降下制御運転が開始される（ステップＳ３０）と、現時点での発電部２の出力、取排水温度差、復水器入口温度、排水温度で構成される基準データと、目標発電部出力、目標取排水温度差、目標排水温度で構成される運用目標データとが表示部５３に表示される（ステップＳ３１）。例えば、図６に示すように、基準データとして、発電部出力表示欄に「３２０ＭＷ」が表示され、取排水温度差表示欄に「８．４℃」が表示され、取水温度表示欄に「１０℃」が表示され、復水器入口温度表示欄に「１１．１℃」が表示され、排水温度表示欄に、実温「１８．４℃」と、計算値の温度「１７．７℃」とが表示される。また、海水到達所要時間表示欄に「１８ｍｉｎ」が表示される。一方、運用目標データとして、運用目標データの取水温度表示欄に「８℃」と表示される。なお、運用目標データの目標発電部出力、目標取排水温度差、目標排水温度の表示欄は空白になっている。

なお、基準データは、上述した機器接続用インターフェース５５によって、各種温度センサＴ１〜Ｔ４の測定温度データが制御部５に送信されて、表示部５３に表示される。また、基準データにおける海水到達所要時間ｔ０および排水温度降下開始所要時間ｔ３については、いずれも発電プラント１の流路長によって決定されるので、オペレータによって予め入力されており、内部メモリ５１に記憶されているものとする。また、目標運用データの目標取排水温度差は、オペレータによって入力設定されるものとする。但し、表示部５３の取水温度表示欄に表示される取水温度「８℃」は、取水口温度センサＴ３に検知された時点で表示されるものとする。

そして、取水温度が２℃低下した場合、オペレータは、表示部５３の運用目標データに表示された取水温度が「８℃」であることを確認する（ステップＳ３２）。一方、表示された取水温度に対して、取排水温度差が規制値内に収まるように、目標運用データの目標取排水温度差表示欄に「Δ９．５℃」と入力設定する（ステップＳ３３）。入力設定された目標取排水温度差は表示部５３の目標取排水温度差表示欄に表示される（図６参照）。

つぎに、目標運用データの目標取排水温度差「Δ９．５℃」が入力設定されると、演算設定部５０２において、運用目標データの取水温度「８℃」と目標取排水温度差「Δ９．５℃」とから目標排水温度「１７．５℃」が求められる（ステップＳ３４）。そして、第２段階の制御フローＳ２で求められた、目標排水温度「１７．５℃」に応じた目標発電部出力「２８３ＭＷ」が、図６に示すように、表示部５３に運用目標データに表示される（ステップＳ３５）。

つぎに、時間演算部５０３において、目標発電部出力到達所要時間ｔ１、および、目標排水温度到達所要時間ｔ２と、排水温度降下開始所要時間ｔ３および海水到達所要時間ｔ０とに基づいて、発電部出力制御開始所要時間ｔ４が演算される（ステップＳ３６）。なお、演算された所要時間のうち、目標発電部出力到達所要時間ｔ１「６．８ｍｉｎ」および発電部出力制御開始所要時間ｔ４「４．１ｍｉｎ」のみが、表示部５３の運用目標データに表示される。また、目標排水温度到達所要時間ｔ２と、目標発電部出力到達所要時間ｔ１とは同一時間になっている。また、目標排水温度到達所要時間ｔ２と排水温度降下開始所要時間ｔ３とが加算された時間が、排水温度降下全所要時間となる。

つぎに、第１時間配分設定部５０４によって、図４に示すように、発電部出力制御開始所要時間ｔ４「４．１ｍｉｎ」、排水温度降下開始所要時間ｔ３「７ｍｉｎ」、目標排水温度到達所要時間ｔ２「６．７１ｍｉｎ」が、海水到達所要時間ｔ０「１８ｍｉｎ」内に収まるように時間配分される（ステップＳ３７）。

一方、第２時間配分設定部５０５によって、図４に示すように、発電部出力制御開始所要時間ｔ４「４．１ｍｉｎ」および目標発電部出力到達所要時間ｔ１「６．８ｍｉｎ」が、海水到達所要時間ｔ０「１８ｍｉｎ」から排水温度降下開始所要時間ｔ３「７ｍｉｎ」を差し引いた時間内に収まるように時間配分される（ステップＳ３８）。

そして、発電部出力制御開始所要時間ｔ４「４．１ｍｉｎ」が時間配分されると、発電部出力制御開始所要時間ｔ４「４．１ｍｉｎ」内において、目標取排水温度差が設定値内であるか否かを判定する（ステップＳ３９）。この際、目標取排水温度差が設定値内であれば、発電部出力降下制御を中止する（ステップＳ３９０）。そして、図６に示す運用目標データの目標発電部出力の表示欄に「発電部出力降下制御中止」を表示する。

そして、基準グラフＡおよび補正グラフＢに基づいて、発電部２の出力は、発電部出力制御開始所要時間ｔ４（４．１分）経過した時点から、目標発電部出力到達所要時間ｔ１（６．７１分間）内において、発電部出力が所定値以上（３１０ＭＷ以上）の場合、固定値（例えば、３ＭＷ／ｍｉｎ）でｔ１０（３．３３分間）の間出力降下し、発電部２の出力が前記所定値よりも低くなった場合、自動的に設定される設定値（例えば、８ＭＷ／ｍｉｎ）でｔ１１（３．３８分間）出力降下する。自動的に設定される設定値は、運用目標データの負荷変化率選択の表示欄に表示される（図６参照）。

一方、排水温度は、発電部出力制御開始所要時間ｔ４（４．１分）経過した時点から、排水温度降下開始所要時間ｔ３（７分間）を経て、目標排水温度到達所要時間ｔ２（６．７１分間）内において、急激に低下した取水温度が測定された時点の排水温度が目標排水温度に降下する。具体的には、０．１℃／ｍｉｎでｔ２０（３．３３分間）の間出力降下し、排水温度が前記所定値よりも低くなった場合、０．１４℃／ｍｉｎでｔ２１（３．３８分間）降下する。したがって、海水が取水口４０から復水器３を通って排水口４１に到達するまでの間に、取排水温度差が規制値内に収まることになる。

以上、本発明に係る発電プラントによれば、海水が取水口４０から復水器３を通って排水口４１に到達するまでの間に、取排水温度差が規制値内に収まるように、発電部２の出力を降下させる制御が行われるので、急激に取水温度が低下しても、取排水温度差が規制値外となることが防止される。すなわち、急激に取水温度が低下した場合に対応できる、実用的な制御が発電プラント１において行われることになる。

なお、本発明に係る発電プラントは、前記実施形態に限定することなく種々変更することができる。

例えば、前記実施形態の場合、海水到達所要時間ｔ０および排水温度降下開始所要時間ｔ３については、いずれも流路長によって決定されるので、種々の発電プラントの構成に応じて適宜変更可能である。

また、前記実施形態の場合、取水口４０の温度が急激に２℃低下した場合を例にとって説明したが、本発明の発電プラントは、低下する温度数値は任意に変更できる構成になっている。

また、前記実施形態の場合、発電部２を出力降下制御する際、ＡＦＣを利用しない場合は、排水温度の変化率は、通常の場合は、０．１４℃／ｍｉｎ×１１／８とし、または、緊急の場合は、０．１４℃／ｍｉｎ×１３／８とする。

１…発電プラント、２…発電部、３…復水器、４…海水系統部、４ａ…入口側流路、４ｂ…出口側流路、５…制御部、４０…取水口、４１…排水口、４２…復水器入口弁、４３…復水器出口弁、５１…内部メモリ、５２…操作部、５３…表示部、５４…コントローラ、５５…機器接続用インターフェース、５６…バスライン、５７…外部記憶部、５００…測定部、５０１…入力設定部、５０２…演算設定部、５０３…時間演算部、５０４…第１時間配分設定部、５０５…第２時間配分設定部、５０６…第１温度データベース、５０７…第２温度データベース、５０８…基準グラフ作成部、５０９…補正グラフ作成部、Ａ…基準グラフ、Ｂ…補正グラフ、Ｔ１…復水器入口温度センサ、Ｔ２…復水器出口温度センサ、Ｔ３…取水口温度センサ、Ｔ４…排水口温度センサ、ｔ０…海水到達所要時間、ｔ１…目標発電部出力到達所要時間、ｔ２…目標排水温度到達所要時間、ｔ３…排水温度降下開始所要時間、ｔ４…発電部出力制御開始所要時間

本発明に係る発電プラントは、蒸気タービンにより所定の電力の発電を行う発電部と、蒸気タービンで発生した蒸気を復水する復水器と、海に面する取水口から取水された海水を復水器に送水して排水口から海に排水する海水系統部と、取水温度が低下した場合で、かつ、取水温度と排水温度との差である取排水温度差が規制値外になると予測される場合において、前記海水が取水口から復水器を通って排水口に到達するまでの間に、前記取排水温度差が規制値内に収まるように、前記発電部の出力を降下させる制御部とを備え、前記制御部は、取水温度、排水温度、取水温度と排水温度との差である取排水温度差、復水器入口温度を測定する測定部と、前記取排水温度差を規制値内に許容させるための目標取排水温度差、前記海水が取水口から復水器を通って排水口に到達するのに要する海水到達所要時間、発電部の出力制御開始時点から排水温度降下の開始時点に要する排水温度降下開始所要時間が、オペレータによって入力設定される入力設定部と、低下した取水温度と前記目標取排水温度差とから目標排水温度が演算によって設定される演算設定部とを備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、海水が排水口に到達するまでの間に、取排水温度差が規制値内に収まるように、発電部の出力を降下させる制御が行われるので、取水温度が低下しても、取排水温度差が規制値外となることが防止される。また、目標排水温度が、容易にかつ精度よく求められる。

また、本発明に係る発電プラントの他態様として、前記制御部は、目標発電部出力到達所要時間内において、発電部の出力が所定値以上の場合、固定値で出力降下するように制御し、発電部の出力が前記所定値よりも低くなった場合、自動的に設定される設定値で出力降下するように制御するような構成を採用することもできる。

Claims (8)

1. 蒸気タービンにより所定の電力の発電を行う発電部と、蒸気タービンで発生した蒸気を復水する復水器と、海に面する取水口から取水された海水を復水器に送水して排水口から海に排水する海水系統部と、取水温度が温度低下した場合で、かつ、取水温度と排水温度との差である取排水温度差が規制値外になると予測される場合において、前記海水が取水口から復水器を通って排水口に到達するまでの間に、前記取排水温度差が規制値内に収まるように、前記発電部の出力を降下させる制御部とを備えたことを特徴とする発電プラント。
2. 前記制御部は、
   取水温度、排水温度、取水温度と排水温度との差である取排水温度差、復水器入口温度を測定する測定部と、
   前記取排水温度差を規制値内に許容させるための目標取排水温度差、前記海水が取水口から復水器を通って排水口に到達するのに要する海水到達所要時間、発電部の出力制御開始時点から排水温度降下の開始時点に要する排水温度降下開始所要時間が、オペレータによって入力設定される入力設定部と、
   低下した取水温度と前記目標取排水温度差とから目標排水温度が演算によって設定される演算設定部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
3. 前記制御部は、
   蓄積されたデータから導き出される、復水器入口温度と、発電部が高出力で稼働している場合の排水温度との第１の相関関係における現時点の復水器入口温度の点座標と、蓄積されたデータから導き出される、復水器入口温度と、発電部が低出力で稼働している場合の排水温度との第２の相関関係における現時点の復水器入口温度の点座標とを結んで基準グラフを作成し、
   前記演算設定部で設定される目標排水温度に基づいて、基準グラフから目標発電部出力を求めるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の発電プラント。
4. 前記制御部は、
   前記基準グラフにおいて、現時点の排水温度および発電部の出力に基づいて、前記第１の相関関係における前記点座標を補正するとともに、当該補正した点座標と、前記第２の相関関係における前記点座標とを結んで補正グラフを作成し、
   前記演算設定部で設定される目標排水温度に基づいて、補正グラフから目標発電部出力を求めるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の発電プラント。
5. 前記制御部は、
   低下した取水温度が測定された時点の発電部出力が前記目標発電部出力に降下するまでに要する目標発電部出力到達所要時間、および、低下した取水温度が測定された時点の排水温度が前記目標排水温度に降下するまでに要する目標排水温度到達所要時間と、前記排水温度降下開始所要時間および前記海水到達所要時間とに基づいて求められる、低下した取水温度が測定された時点から発電部の出力制御開始時点に要する発電部出力制御開始所要時間が演算される時間演算部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発電プラント。
6. 前記制御部は、発電部出力制御開始所要時間内において、目標取排水温度差が設定値内であるか否かを判定するとともに、目標取排水温度差が設定値内にある場合は、発電部の出力降下制御を中止することを特徴とする請求項５に記載の発電プラント。
7. 前記制御部は、目標発電部出力到達所要時間内において、発電部の出力が所定値以上の場合、固定値で出力降下するように制御し、発電部の出力が前記所定位置よりも低くなった場合、自動的に設定される設定値で出力降下するように制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の発電プラント。
8. 前記制御部は、発電部の出力、取排水温度差、復水器入口温度、排水温度で構成される基準データと、目標発電部出力、目標取排水温度差、目標排水温度で構成される運用目標データとを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発電プラント。

Images