JP3907832B2 - 火力発電プラントの送電端出力制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電プラントの自動制御装置に係り、特に、送電端出力を目標値に制御するのに好適なプラント出力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5に火力発電プラントの一般的な全体構成例を示す。ここにおいて、ボイラ31により発生した蒸気は、タービン32へ送られて熱的な仕事量によってタービンを回転させ、タービン軸直結の発電機33によって発電機出力12を得る。発電機出力12は主変圧器34によって高圧化され送電開閉所35に送られる一方、所内の起動変圧器36を通じて当該プラントのタービン補機37及びボイラ補機38の所内動力4を供給する。
【0003】
タービン補機37およびボイラ補機38によってボイラおよびタービン運転に必要なプロセス量42を確保して蒸気発生から発電へのサイクルが継続される。
【0004】
ここで、送電開閉所35の入口側電力は送電端出力21として、また所内起動変圧器36入口側電力は所内動力4として各々測定される。
【0005】
従来のプラント出力制御装置を図4に示す。これによると、発電機出力設定器1によって発電機出力目標値が与えられ、負荷変化率設定器2による信号と一緒に変化率制限器3に入力してその出力変化が緩和され、この信号は、当該プラントの運用によって決められる発電機出力上下限設定器7からの出力信号である上下限値と選択器8で比較されて、その上下限値の範囲内に収まっている際には、発電機出力要求信号9として出力する。
【0006】
この発電機出力要求信号9に基づいてボイラマスタ10を通じてボイラ制御装置11を制御して負荷に見合ったプロセス量制御を行うと共に、前記発電機出力要求信号9と実際の発電機出力12とを信号減算器13により比較してその出力偏差を求め、タービンマスタ14により偏差が零となるようにガバナ制御装置15を制御してタービンの制御を行う。すなわち、発電機出力の目標値を設定されて、ボイラ・タービンの出力を制御するようになっていた。
【0007】
しかし、図5に示すように、発電機出力の一部は当該プラントの所内動力に消費され、残りの発電量が送電端出力となっており、また、この所内動力は当該プラント負荷や状態によって変化するため、送電先である需要負荷側の要求値と前記発電端出力の目標値が不一致となる点について考慮されていなかった。
【0008】
この場合、需要負荷側は必要とする送電端出力を得ることができないため、この対策として、発電側は、所内動力分を実績レベルから見込んで発電機出力に上乗せすることを行っていたため、本来、必要とする精度の高い送電端出力を得ることは出来なかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、電力系統が必要とする発電機出力と送電端出力(送電電力量)との差について配慮がされておらず、送電系統の周波数変動の一因となったり、また、IPP(Independent Power Producer)事業者のように電力会社へ売電する場合、契約発電量偏差累積により発電機出力目標値設定を修正する運転管理上の問題があった。
【0010】
本発明の目的は、これら問題の要因である送電端出力と発電機出力の偏差を所内動力により自動的に演算して送電端出力の目標値を設定出来るようにすることにある。
【0011】
特に、IPP事業者の場合、売電先である電力会社から指定される各負荷パターンにおいて、例えば±1%定格送電出力を超える偏差時間が1年間に100時間を越えるとペナルティが発生するため、送電電力制御を、精度良く行う必要がある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
【0013】
ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器と負荷変化率設定器とにより送電端出力設定値を得る回路と、
前記送電端出力設定値と測定された所内動力の信号との加算により発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにタービンを制御する回路と、を有する火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【0014】
ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器の出力と測定された所内動力の信号とを加算する加算回路と、
前記加算回路と負荷変化率設定器とにより発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにボイラタービンを制御する回路と、を有する火力発電プラントの送電端出力制御装置。
【0015】
また、前記火力発電プラントの送電端出力制御装置において、前記測定された所内動力の信号に代えて、前記送電端出力設定値を入力とする、送電端出力設定値と所内動力との関係を表す関数発生器の出力信号を用いる送電端出力制御装置。
【0016】
また、前記火力発電プラントの送電端出力制御装置において、前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力を入力とする関数発生器の出力信号を用いる送電端出力制御装置。
【0017】
また、前記火力発電プラントの送電端出力制御装置において、前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力と測定された送電端出力の差信号を用いる送電端出力制御装置。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る火力プラントの送電端出力制御装置について、図1、図2及び図3を用いて以下説明する。図1は本発明の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図であり、図2は所内動力信号の加算形態の変形例を示す図であり、図3は所内動力信号の形成形態例を示す本発明の他の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【0019】
ここにおいて、2は負荷変化率設定器、3は変化率制限器、4は所内動力、5は信号加算器、6は発電機出力設定値、7は出力上下限設定器、8は信号選択器、9は発電機出力要求信号、10はボイラマスタ、11はボイラ制御装置、12は発電機出力、13は信号減算器、14はタービンマスタ、15はガバナ制御装置、16は関数発生器、17は所内動力演算信号、19は関数発生器、21は送電端出力、22は信号減算器、23は送電端出力設定値、100は送電端出力設定器、をそれぞれ表す。
【0020】
図1に示す本発明の実施形態を説明する。送電端出力設定器100によって送電端出力目標値が与えられ、負荷変化率設定器2による信号とともに変化率制限器3に入力され、送電端出力設定値信号となる。前記送電端出力設定値信号は加算器5で所内動力信号4と合計されることにより発電機出力設定値6が得られ、次に、当該プラントの運用によって決められる発電機出力上下限設定器7の出力信号と選択器8で比較されて発電機出力要求信号9となる。
【0021】
ここにおいて、送電端出力設定器100は、送電端出力が負荷変化で変更された際に、その変更の前後における送電端出力値を設定するものであり、また、負荷変化率設定器2は、送電端出力の変更の時間的変化の程度を設定するものであって、その変化程度をどのようにするかはプラントの性能等を勘案して決められるものである。したがって、送電端出力設定器100と負荷変化率設定器2とからの信号が変化率制限器3に入力され、出力変化を緩和する変化率制限器からの出力が送電端出力設定値信号となるものである。
【0022】
前記発電機出力要求信号9は、一般的にボイラマスタ10を通じてボイラ制御装置11へ送られて負荷に見合ったプロセス量制御を行う。一方、同時に前記発電機出力要求信号9は、実際の発電機出力信号12と減算器13で比較されて、出力偏差を求めてタービンマスタ14により偏差がゼロとなるようにガバナ制御装置15を使って制御動作を行う。
【0023】
以上説明したように、本発明の実施形態では、送電端出力を目標値として与えて、前記送電端出力に所内動力量を加算しているため、送電端出力に必要な発電機出力設定値を自動的に決めることが出来る。この発電機出力設定値は、負荷帯によって異なる所内動力差や負荷変化時の所内動力のオーバーまたはアンダーシュート量も自動的に補正されているため、結果として下記に示すバランスから送電端出力を目標値に一致させた制御を行うことが出来る。
【0024】
WT=WG−WH
ここで、図5を参照して、WT:送電端出力21、WG:発電機出力12、WH:所内動力4、を表す。
【0025】
次に、図2に示す本発明の実施形態は、送電端出力設定器100からの信号に所内動力4を加算する加算器5の設置個所の変形例である。図1では変化率制限器3の出力である送電端出力設定値信号に所内動力4を加算しているが、図2の実施形態では、送電端出力設定器100からの直接の信号に所内動力4を加算していて、この加算信号を変化率制限器3に入力している。
【0026】
本発明の更に他の実施形態を図3に示す。本実施形態は、所内動力を得る手段が図1に示す実施形態と異なるものであり、他の構成は同一である。
【0027】
先ず、図3の(1)の破線内に示す関数発生器16を設けることが本実施形態の特徴である。この関数発生器16は送電端出力設定値信号23を入力としその出力を加算器5に入力する。この関数発生器に対して、図3の(4)に示すような負荷対所内動力カーブを設定することにより、送電端出力設定値23から所内動力4を演算することが出来る。
【0028】
また、図3の(2)では、所内動力演算信号17の変形例を示し、実際の発電機出力12に基づき関数発生器19から所内動力17が演算されることを示している。
【0029】
更に、図3の(3)では、実際の発電機出力12と送電端出力21の差を減算器12によって求めることで所内動力4を得て、これを所内動力演算信号17としていることを示している。
【0030】
以上説明したように、本発明の実施形態は、送電端出力の目標値設定に対し、当該プラントの所内動力分を加算して発電機出力目標値とするものである。
【0031】
そして、火力発電プラントの所内動力は補機員数や型式などによって異なるが、定格状態で概ね8〜10%程度を消費している。しかし、この値は、プラント負荷帯により補機の使用台数が変化したり、効率も一定でないことから、プラント負荷に比例せず、また、負荷変化時はボイラ・タービン系統のプロセス量が、負荷変化率にもよるが10〜15%定格値のオーバーまたはアンダーシュートとなるため、プラント出力に対する所内動力比率を変動させることとなる。
【0032】
ここで、本発明の実施形態のように、送電端出力目標値に対して所内動力量分を加算して発電機出力目標値とし、この目標値に発電機出力を制御すれば、所内動力が負荷帯や負荷変化によって変動しても、発電機出力を所内動力により部分消費されて残る送電端出力は、その目標値に一致するように動作することになるので、送電端出力を目標値±1%定格値に制御することが可能になる。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、電力系統側の要求する送電端出力を±1%以下の精度で制御することが出来るので、系統周波数の変動幅低減に寄与する効果がある。
【0034】
また、IPP事業のような売電方式の場合、契約電力量を超過した運転時間を大幅に低減出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【図2】所内動力信号の加算形態の変形例を示す本発明の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【図3】所内動力信号の形成形態例を示す本発明の他の実施形態に係る送電端出力制御装置を示す図である。
【図4】従来技術である送電端出力制御装置を示す図である。
【図5】火力発電プラントの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
1 発電機出力設定器
2 負荷変化率設定器
3 変化率制限器
4 所内動力
5 信号加算器
6 発電機出力設定値信号
7 発電機出力上下限設定器
8 信号選択器
9 発電機出力要求信号
10 ボイラマスタ
11 ボイラ制御装置
12 発電機出力
13 信号減算器
14 タービンマスタ
15 ガバナ制御装置
16 関数発生器
17 所内動力演算信号
19 関数発生器
21 送電端出力
22 信号減算器
23 送電端出力設定値
100 送電端出力設定器
Claims (5)
- ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器と負荷変化率設定器とにより送電端出力設定値を得る回路と、
前記送電端出力設定値と測定された所内動力の信号との加算により発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにタービンを制御する回路と、を有する
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。 - ボイラとタービンを備えた火力発電プラントで、前記タービンと軸結合された発電機の発電機出力から当該プラントで消費する所内動力を差し引いた送電端出力を送電する火力発電プラントであって、
送電端出力設定器の出力と測定された所内動力の信号とを加算する加算回路と、
前記加算回路と負荷変化率設定器とにより発電機出力設定値を得る回路と、
前記発電機出力設定値に基づいて発電機出力要求信号を得る回路と、
前記発電機出力要求信号によりボイラを制御すると共に、前記発電機出力要求信号と測定された発電機出力とを比較してその偏差を無くするようにボイラタービンを制御する回路と、を有する
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。 - 請求項1に記載の火力発電プラントの送電端出力制御装置において、
前記測定された所内動力の信号に代えて、前記送電端出力設定値を入力とする、送電端出力設定値と所内動力との関係を表す関数発生器の出力信号を用いる
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。 - 請求項1または2に記載の火力発電プラントの送電端出力制御装置において、
前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力を入力とする関数発生器の出力信号を用いる
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。 - 請求項1または2に記載の火力発電プラントの送電端出力制御装置において、
前記測定された所内動力の信号に代えて、測定された発電機出力と測定された送電端出力の差信号を用いる
ことを特徴とする火力発電プラントの送電端出力制御装置。
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JP16225998A JP3907832B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 火力発電プラントの送電端出力制御装置 |
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JP16225998A Expired - Lifetime JP3907832B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 火力発電プラントの送電端出力制御装置 |
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-
1998
- 1998-06-10 JP JP16225998A patent/JP3907832B2/ja not_active Expired - Lifetime
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