JP5774058B2 - 発電設備の作動方法 - Google Patents
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Description
・商用電源網21の商用周波数を、幅広い商用周波数領域において支えることができる。固定的な周波数結合の場合、商用周波数の5〜6%の領域で商用周波数を支えることができるのに対し、電子的な結合解除によって、最大20%までの領域において支えることができる。
i.不足周波数が発生した場合、周波数変換を介して、ガスタービン12およびジェネレータ18から成るシャフト系統は商用周波数より大きく低減される。機械的回転数がこのようにより大きく低下することにより、回転エネルギーの放出によって周波数がより支えられるようになる。この場合、回転数低下が制御によって行われるので、適切なパイロット制御によって高温ガス温度の過渡的なオーバーシュートおよびアンダーシュートを縮小することができる。
11,11’ タービン系統
12 ガスタービン
13 コンプレッサ
14,14a,14b タービン
15,15’ 燃焼室
16 空気流入口
17,17’ 燃料供給部
18 ジェネレータ
19 シャフト
20 商用電源網接続部(周波数結合)
21 商用電源網
22 排ガス排出口
23 廃熱蒸気生成器
24 蒸気タービン
25 水‐蒸気循環路
26 伝動装置(機械的)
27 結合解除装置
28 クロック発生器
29 パワーセクション
30 負荷
31 制御回路
32 スイッチ(双方向)
33 電圧測定装置
34 電流測定装置
35 制御線路
36〜38 信号線路
39 制御部
40,41 制御弁
42 位置調整可能なコンプレッサ翼
43〜47 測定値センサ
48 測定線路(回転数)
49 商用周波数センサ
50 冷却空気供給部
51 ジェネレータ目標回転数
G1〜G6 相(ジェネレータ)
L1〜L6 相(負荷)
Thot ガスタービンのタービン入口前の高温ガス温度
Prel ガスタービンの相対的出力
nmech ガスタービンの公称機械的回転数
F 商用周波数、単位Hz
fG 公称商用周波数
Pdyn 回転数勾配に基づいて商用電源網へ出力されるガスタービンシャフト系統のダイナミック出力
T0 ガスタービンの回転数の上昇が開始される時点
T1 ガスタービンの回転数が上昇される時点
T2 商用周波数の低下が開始する時点
T3 商用周波数が低下する時点
T4 GTが安定化される時点
Claims (16)
- ガスタービン(12)と、該ガスタービン(12)によって直接駆動され作動周波数を有する交流電流を生成するジェネレータ(18)とから構成されるタービン系統(11)を備えた発電設備(10)の作動方法であって、
前記ジェネレータ(18)の出力側は、所定の商用周波数(F)を有する商用電源網(21)に接続されており、
前記ジェネレータ(18)と前記商用電源網(21)との間に、前記作動周波数と前記商用周波数(F)とを結合解除する電子的な結合解除装置(27)が配置されている作動方法において、
前記商用電源網(21)において、過周波数が短時間発生した場合、前記ガスタービン(12)の機械的回転数(nmech)を増加させることにより、前記ガスタービン(12)のシャフト系統(19)により回転エネルギーを吸収するか、または、不足周波数が短時間発生した場合、前記ガスタービン(12)の機械的回転数(n mech )を低下させることにより、前記ガスタービン(12)のシャフト系統(19)から回転エネルギーを出力することを特徴とする作動方法。 - 前記商用電源網(21)の不足周波数が発生した場合、前記ガスタービン(12)の機械的回転数(nmech)を、前記商用周波数の低下分より大きく低減するかまたは小さく低減する、請求項1記載の作動方法。
- 前記商用電源網(21)の過周波数が発生した場合、前記ガスタービン(12)の機械的回転数(nmech)を、前記商用周波数(F)の増加分より大きく増加するかまたは小さく増加する、請求項1記載の作動方法。
- 所定の運動パワーがシャフト系統(19)から取り出されて電力として前記商用電源網(21)へ供給されるように、前記回転数の勾配を制御する、請求項1から3までのいずれか1項記載の作動方法。
- 前記シャフト系統(19)の回転数の変化と、前記商用周波数の変化とを、固定的な比に制御する、請求項1記載の作動方法。
- 前記商用周波数から結合解除されるガスタービン(12)を、不足周波数の発生前に、上昇された機械的回転数で運転することにより、不足周波数の発生時には付加的な運動エネルギーが前記シャフト系統(19)から電力として前記商用電源網(21)へ出力されるようにする、請求項1から5までのいずれか1項記載の作動方法。
- 前記商用周波数から結合解除されるガスタービン(12)を、過周波数の発生前に、低下された機械的回転数で運転することにより、過周波数の発生時にはエネルギーが前記商用電源網(21)から吸収されるようにする、請求項1から6までのいずれか1項記載の作動方法。
- 前記商用電源網(21)の周波数が変化した場合、前記ガスタービン(12)の機械的回転数(nmech)を第1のリミットになるまで、前記商用周波数(F)の変化に対して第1の比で変化し、該第1のリミットに達したら第2のリミットになるまで、該商用周波数(F)の変化に対して第2の比で変化し、該第2のリミットに達したら、該商用周波数(F)に依存せずに一定に維持する、請求項1記載の作動方法。
- 両リミットのうち少なくともいずれかのリミットは、前記ガスタービン(12)の空気力学的回転数に依存する、請求項8記載の作動方法。
- 前記ガスタービン(12)の機械的回転数の変化の勾配は制限されている、請求項1から9までのいずれか1項記載の作動方法。
- 不足周波数または過周波数が発生した後、前記ガスタービンの機械的回転数(nmech)を低減された回転数勾配で、制御によって再び最適な作動点になるように制御する、請求項1から10までのいずれか1項記載の作動方法。
- 前記ガスタービン(12)の機械的回転数の変化の勾配に依存して、少なくとも1つの燃料制御弁のパイロット制御を行う、請求項1から11までのいずれか1項記載の作動方法。
- 前記商用電源網(21)の不足周波数または過周波数が発生した場合には、周波数変化が、前記商用周波数の上下に設けられたデッドバンドを超えた場合に初めて制御部(39)は応答する、請求項1から12までのいずれか1項記載の作動方法。
- 前記商用電源網(21)の不足周波数または過周波数が発生した場合には、前記商用周波数の平滑平均値に対して相対的な周波数変化が、所定のデッドバンドに対して相対的な周波数変化より大きくなった場合に初めて制御部(39)は応答する、請求項1から12までのいずれか1項記載の作動方法。
- マトリクスインバータは、(m×n)行列で配置された複数の制御可能な双方向スイッチ(32)を有し、
前記双方向スイッチ(32)は制御回路(31)によって制御されてm個の入力側とn個の出力側とを選択的に接続し、ただしm>nであり、
前記入力側を流れる電流の正負符号を検出するための第1の手段(34)と、該入力側の相互間の電圧の正負符号を検出するための第2の手段(33)とが設けられており、
前記第1の手段(34)と第2の手段(33)とは信号線路(38)によって前記制御回路(31)に接続されている、請求項1から14までのいずれか1項記載の作動方法。 - 前記商用電源網(21)の不足周波数または過周波数が発生した場合、前記ガスタービン(12)の機械的回転数(nmech)を一定に維持する、請求項1記載の作動方法。
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