JP6628554B2 - コンバインドサイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントの運転制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コンバインドサイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントの運転制御方法に関する。
ガスタービンコンバインドサイクル（Gas Turbine Combined Cycle：ＧＴＣＣ）発電プラントは、ガスタービンと、ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで生成された蒸気により回転する蒸気タービンとを備えている（例えば、特許文献１参照）。ＧＴＣＣ発電プラントでは、ガスタービン及び蒸気タービンの回転により、例えば発電機が駆動され、回転エネルギーが電気エネルギーに変換される。
実開昭６３−８７２０２号公報
ＧＴＣＣ発電プラントにおいて、プラント全体の負荷を変動させる場合には、ガスタービンの負荷を変動させ、蒸気タービンの負荷を追従して変動させる。つまり、ガスタービンの負荷が変動すると、排ガスの流量及び温度が変動するため、排ガスの排熱量が変動する。排熱量が変動すると、排熱回収ボイラで発生する蒸気の量が変動する。蒸気発生量が変動すると、蒸気タービンに流入する蒸気量が変動するため、蒸気タービンの負荷が変動する。これにより、プラント全体の負荷が変動する。このため、ＧＴＣＣ発電プラントは、全体の負荷変動に対するガスタービンの負荷追従性に対して、蒸気タービンの負荷追従性が低くなる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、全体の負荷変動に対する蒸気タービンの追従性を向上させることが可能なコンバインドサイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントの運転制御方法を提供することを目的とする。
本発明に係るコンバインドサイクルプラントは、空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転と、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した場合に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転と、を前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる制御部と、を備える。
従って、負荷下げ要求が入力された場合には、排熱回収ボイラから主蒸気ラインに流れる蒸気の一部がバイパスラインに流れるため、蒸気タービンに供給される蒸気の供給量が低減する。この場合、ガスタービンの負荷低下に伴って排熱回収ボイラで蒸気発生量が低減するよりも早く、蒸気タービンの負荷を低減させることができる。これにより、全体の負荷変動に対する蒸気タービンの追従性を向上させることが可能となる。
本発明のコンバインドサイクルプラントにおいて、前記制御部は、前記負荷下げ追従運転において、前記バイパス弁の開度を徐々に変化させる。
従って、バイパス弁の開度を徐々に変化させることで、蒸気タービンの負荷が不安定になることを防止できる。
本発明のコンバインドサイクルプラントにおいて、前記制御部は、前記負荷下げ追従運転において、前記バイパス弁を閉じた状態とすることで前記蒸気タービンの負荷が増加する場合には、前記蒸気タービンの負荷の増加に応じて前記ガスタービンの負荷が減少するように、前記燃料調整弁の開度を減少させる。
従って、ガスタービン及び蒸気タービンの合計負荷が変動することを抑制できる。
本発明のコンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に配置される復水器をさらに備え、前記蒸気タービン及び前記バイパスラインは、前記復水器に接続される。
従って、排熱回収ボイラからバイパスラインに流れる蒸気が復水器によって凝縮されるため、復水として再利用することができる。
本発明のコンバインドサイクルプラントは、前記復水器を冷却する冷却水を前記復水器に供給する冷却水供給部をさらに備え、前記制御部は、前記閉バイパス運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量よりも、前記負荷下げ追従運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量の方が多くなるようにするポンプ制御部を有する。
従って、バイパスラインから供給される蒸気により復水器での冷却水の温度が必要以上に上昇することを抑制できるため、復水器の出口温度の上昇を抑制できる。
本発明のコンバインドサイクルプラントにおいて、前記冷却水供給部は、前記閉バイパス運転及び前記負荷下げ追従運転において前記復水器に冷却水を供給する第１供給部と、前記負荷下げ追従運転において前記第１供給部と共に前記復水器に冷却水を供給する第２供給部と、を有する。
従って、復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量を多くする場合に第２供給部を用いることで、冷却水の供給量を容易に調整することができる。
本発明のコンバインドサイクルプラントにおいて、前記制御部は、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を上げる負荷上げ要求が入力される場合には、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記バイパス弁を開いた状態として前記負荷上げ要求の入力を待機し、前記負荷上げ要求の入力後に前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて増加させ、前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷上げ追従運転を、前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる。
従って、負荷上げ要求が入力される場合には、排熱回収ボイラから主蒸気ラインに流れる蒸気の一部を予めバイパスラインに流しておき、負荷上げ要求が入力された場合に、バイパスラインに流しておいた蒸気を主蒸気ラインに流すため、蒸気タービンに供給される蒸気の供給量を効率的に増加させることができる。この場合、ガスタービンの負荷増加に伴って排熱回収ボイラで蒸気発生量が増加するよりも早く、蒸気タービンの負荷を増加させることができる。これにより、全体の負荷変動に対する蒸気タービンの追従性を向上させることが可能となる。
また、本発明に係るコンバインドサイクルプラントは、空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転と、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を上げる負荷上げ要求が入力される場合には、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記バイパス弁を開いた状態として前記負荷上げ要求の入力を待機し、前記負荷上げ要求の入力後に前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて増加させ、前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷上げ追従運転と、を前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる制御部と、を備える。
従って、排熱回収ボイラから主蒸気ラインに流れる蒸気の一部を予めバイパスラインに流しておき、負荷上げ要求が入力された場合に、バイパスラインに流しておいた蒸気を主蒸気ラインに流すため、蒸気タービンに供給される蒸気の供給量を効率的に増加させることができる。この場合、ガスタービンの負荷増加に伴って排熱回収ボイラで蒸気発生量が増加するよりも早く、蒸気タービンの負荷を増加させることができる。これにより、全体の負荷変動に対する蒸気タービンの追従性を向上させることが可能となる。
本発明のコンバインドサイクルプラントにおいて、前記制御部は、前記負荷上げ追従運転において、前記バイパス弁の開度を徐々に変化させる。
従って、バイパス弁の開度を徐々に変化させることで、蒸気タービンの負荷が不安定になることを防止できる。
本発明のコンバインドサイクルプラントにおいて、前記制御部は、前記負荷上げ追従運転において、前記バイパス弁を開いた状態とすることで前記蒸気タービンの負荷が減少する場合には、前記蒸気タービンの負荷の減少に応じて前記ガスタービンの負荷が増加するように、前記燃料調整弁の開度を増加させる。
従って、ガスタービン及び蒸気タービンの合計負荷が変動することを抑制できる。
本発明のコンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に配置される復水器をさらに備え、前記蒸気タービン及び前記バイパスラインは、前記復水器に接続される。
従って、排熱回収ボイラからバイパスラインに流れる蒸気が復水器によって凝縮されるため、復水として再利用することができる。
本発明のコンバインドサイクルプラントは、前記復水器を冷却する冷却水を前記復水器に供給する冷却水供給部をさらに備え、前記制御部は、前記閉バイパス運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量よりも、前記負荷上げ追従運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量の方が多くなるようにするポンプ制御部を有する。
従って、バイパスラインから供給される蒸気により復水器での冷却水の温度が必要以上に上昇することを抑制できるため、復水器の出口温度の上昇を抑制できる。
本発明のコンバインドサイクルプラントは、前記冷却水供給部は、前記閉バイパス運転及び前記負荷下げ追従運転において前記復水器に冷却水を供給する第１供給部と、前記負荷上げ追従運転において前記第１供給部と共に前記復水器に冷却水を供給する第２供給部と、を有する。
従って、復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量を多くする場合に第２供給部を用いることで、冷却水の供給量を容易に調整することができる。
また、本発明に係るコンバインドサイクルプラントの運転方法は、空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、を備えるコンバインドサイクルプラントの運転制御方法であって、前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転を行うことと、前記閉バイパス運転において前記合計負荷の目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した後に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転を行うことと、を含む。
従って、ガスタービンの負荷低下に伴って排熱回収ボイラで蒸気発生量が低減するよりも早く、蒸気タービンの負荷を低減させることができる。これにより、全体の負荷変動に対する蒸気タービンの追従性を向上させることが可能となる。
また、本発明に係るコンバインドサイクルプラントの運転方法は、空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、を備えるコンバインドサイクルプラントの運転制御方法であって、前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転を行うことと、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を上げる負荷上げ要求が入力される場合には、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記バイパス弁を開いた状態として前記負荷上げ要求の入力を待機し、前記負荷上げ要求の入力後に前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて増加させ、前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷上げ追従運転を行うことと、を含む。
従って、ガスタービンの負荷増加に伴って排熱回収ボイラで蒸気発生量が増加するよりも早く、蒸気タービンの負荷を増加させることができる。これにより、全体の負荷変動に対する蒸気タービンの追従性を向上させることが可能となる。
本発明によれば、全体の負荷変動に対する蒸気タービンの追従性を向上させることが可能なコンバインドサイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントの運転制御方法を提供することができる。
図１は、第１実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントの一例を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る制御部の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントの動作を示すタイミングチャートである。 図４は、第１実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントの動作を示すフローチャートである。 図５は、閉バイパス運転を行うＧＴＣＣ発電プラントの例を示す図である。 図６は、負荷下げ追従運転を行うＧＴＣＣ発電プラントの例を示す図である。 図７は、負荷下げ要求が入力されてからの時間とＧＴＣＣ負荷との関係を簡略的に示すグラフである。 図８は、第２実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントの動作を示すタイミングチャートである。 図９は、第２実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントの動作を示すフローチャートである。 図１０は、負荷下げ要求が入力されてからの時間とＧＴＣＣ負荷との関係を簡略的に示すグラフである。 図１１は、変形例に係るＧＴＣＣ発電プラントの動作を示すフローチャートである。
以下、本発明に係るガスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ）発電プラントの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の一例を示す図である。図１に示すように、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、ガスタービン１０と、排熱回収ボイラ２０と、蒸気タービン３０と、復水器４０と、冷却水供給部５０と、制御部６０とを備えている。
ガスタービン１０は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３とを有している。圧縮機１１は、空気導入ラインＬａから空気を取り込んで圧縮し、高温高圧の圧縮空気とする。
燃焼器１２は、圧縮機１１から圧縮空気供給ラインＬｂを経由して供給される圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させる。燃料供給ラインＬｄは、燃焼器１２に接続されている。燃料供給ラインＬｄは、燃焼器１２に燃料を供給する。燃料調整弁Ｖｄは、燃料供給ラインＬｄに設けられている。燃料調整弁Ｖｄは、開度を調整することにより、燃焼器１２に対する燃料供給量を調整する。燃料調整弁Ｖｄの開度は、制御部６０によって調整される。
タービン１３は、燃焼器１２から燃焼ガス供給ラインＬｃを経由して供給される高温高圧の燃焼ガスによって回転する。タービン１３は、ロータ１４及び駆動軸１５に連結されている。ロータ１４及び駆動軸１５は、タービン１３の回転によって回転する。駆動軸１５は、発電機Ｇ１に接続されている。発電機Ｇ１は、駆動軸１５の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。発電機Ｇ１は、出力値（負荷）を制御部６０に送信する。また、タービン１３は、回転に用いた燃焼ガス（排ガス）を排ガスラインＬｅに排出する。
排熱回収ボイラ２０は、排ガスラインＬｅに設置され、排ガスラインＬｅを流れる排ガスと熱交換を行い、排ガスの熱を回収して蒸気を生成する。排熱回収ボイラ２０は、生成した蒸気を主蒸気ラインＬ１に排出する。排熱回収ボイラ２０は、排熱回収部２１を有している。排熱回収部２１は、熱交換器であり、伝熱管Ｌ０の内部に熱媒（蒸気）が流れ、伝熱管の外を流れる排ガスと内部を流れる熱媒との間で熱交換を行う。図１の排熱回収部２１は１つの熱交換器を示しているが、節炭器（エコノマイザ）、加熱器、再熱器等、複数の熱交換器を備えていてもよい。伝熱管Ｌ０は、復水ラインＬ３と主蒸気ラインＬ１とを接続している。
蒸気タービン３０は、主蒸気ラインＬ１に接続されている。蒸気タービン３０は、タービン３１及びロータ３２を有している。タービン３１は、排熱回収ボイラ２０から主蒸気ラインＬ１を経由して供給される蒸気によって回転する。ロータ３２は、タービン３１の回転によって回転する。ロータ３２は、発電機Ｇ２に接続されている。発電機Ｇ２は、ロータ３２の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。発電機Ｇ２は、出力値（負荷）を制御部６０に送信する。タービン３１は、回転に用いた蒸気を排出ラインＬ２に排出する。
主蒸気ラインＬ１には、主蒸気弁Ｖ１が設けられている。主蒸気弁Ｖ１は、主蒸気ラインＬ１を流通する蒸気の流量を調整する。主蒸気弁Ｖ１の開閉動作は、制御部６０によって制御される。
また、主蒸気ラインＬ１には、バイパスラインＬ４が設けられている。バイパスラインＬ４は、主蒸気ラインＬ１から分岐し、蒸気タービン３０よりも蒸気の流れ方向下流側の排出ラインＬ２に接続されている。バイパスラインＬ４は、主蒸気ラインＬ１を流通する蒸気の少なくとも一部を、蒸気タービン３０を迂回させて排出ラインＬ２に供給する。バイパスラインＬ４には、バイパス弁Ｖ４が設けられている。バイパス弁Ｖ４は、バイパスラインＬ４を流通する蒸気の流量を調整する。バイパス弁Ｖ４の開閉動作は、制御部６０によって制御される。
復水器４０は、蒸気タービン３０よりも蒸気の流れ方向下流側に配置され、例えば排出ラインＬ２に接続されている。復水器４０は、排出ラインＬ２から供給される蒸気中の水分を凝縮して、復水を生成する。復水器４０は、生成した復水を復水ラインＬ３に排出する。復水ラインＬ３は、上記の伝熱管Ｌ０に接続されている。したがって、伝熱管Ｌ０には、復水ラインＬ３から供給される復水が流通する。
冷却水供給部５０は、復水器４０に対して冷却水を供給する。冷却水供給部５０は、取水管５１と、排水管５２とを有している。取水管５１は、一端が海中に配置され、他端が復水器４０に接続されている。取水管５１には、第１ポンプ５３が設けられている。第１ポンプ５３は、海水を汲み上げ、取水管５１を流通させて復水器４０に供給する。排水管５２は、一端が復水器４０に接続され、他端が海中に配置されている。排水管５２は、復水器４０に供給されて冷却に用いられた冷却水を流通させて海中に戻す。
また、冷却水供給部５０は、分岐管５４を有している。分岐管５４は、取水管５１のうち第１ポンプ５３よりも冷却水の流れ方向上流側の第１部分５１ａから分岐して設けられている。また、分岐管５４は、取水管５１のうち第１ポンプ５３よりも冷却水の流れ方向下流側の第２部分５１ｂに接続されている。したがって、分岐管５４は、第１ポンプ５３を迂回するように、取水管５１に接続されている。分岐管５４には、第２ポンプ５５が設けられている。第２ポンプ５５は、海水を汲み上げ、取水管５１から第１部分５１ａ及び分岐管５４を経由し、第２部分５１ｂ及び取水管５１を流通させて、復水器４０に供給する。
制御部６０は、ＧＴＣＣ発電プラント１００の各部の動作を制御する。図２は、制御部６０の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、制御部６０は、主蒸気弁制御部６１と、バイパス弁制御部６２と、燃料調整弁制御部６３と、ポンプ制御部６４とを有している。
主蒸気弁制御部６１は、主蒸気弁Ｖ１の開閉動作を制御する。バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４の開閉動作を制御する。バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４の開度を調整可能である。燃料調整弁制御部６３は、燃料調整弁Ｖｄの開閉動作を制御する。燃料調整弁制御部６３は、燃料調整弁Ｖｄの開度を調整可能である。ポンプ制御部６４は、第１ポンプ５３及び第２ポンプ５５の動作を制御する。ポンプ制御部６４は、第１ポンプ５３の動作と、第２ポンプ５５の動作とを、別個に制御可能である。
続いて、上記のように構成されたＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を説明する。図３は、ＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を示すタイミングチャートである。図３の横軸は時刻を示している。図４は、ＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を示すフローチャートである。図４は、図３に示す各部の動作を順序立てて説明するものである。以下、図３及び図４に従ってＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を説明する。
まず、制御部６０は、ガスタービン１０を起動させる。ガスタービン１０は、圧縮機１１が空気を圧縮し、燃焼器１２において圧縮空気と燃料とが燃焼され、燃焼ガスによってタービン１３が回転する。発電機Ｇ１は、タービン１３の回転によって発電を開始し、出力値を制御部６０に送信する。
この動作において、制御部６０は、燃料調整弁Ｖｄの開度を目標値に応じて調整する（ステップＳ１０）。例えば、ＧＴＣＣ発電プラント１００が定負荷運転を行う場合、制御部６０は、ガスタービン１０及び蒸気タービン３０の合計負荷（以下、「ＧＴＣＣ負荷」と表記する）の目標値が１００％となるように設定する。そして、制御部６０は、ＧＴＣＣ負荷が１００％となるように燃料調整弁Ｖｄの開度を調整する。なお、目標値と燃料調整弁Ｖｄの開度との関係については、予め求めておき、データテーブルとして制御部６０に記憶させておくことができる。
また、制御部６０は、主蒸気弁制御部６１が主蒸気弁Ｖ１を開状態に設定し（ステップＳ２０）、バイパス弁制御部６２がバイパス弁Ｖ４を閉状態に設定する（ステップＳ３０）。ステップＳ２０及びステップＳ３０により、主蒸気ラインＬ１が開放され、バイパスラインＬ４が閉塞される。
また、制御部６０は、ポンプ制御部６４が第１ポンプ５３を起動し、復水器４０に冷却水を供給する（ステップＳ４０）。このように、ステップＳ１０からステップＳ４０では、制御部６０は、主蒸気弁Ｖ１を開いた状態とし、燃料調整弁Ｖｄの開度をＧＴＣＣ負荷の目標値に応じた開度とし、バイパス弁Ｖ４を閉じた状態とする閉バイパス運転を行う。なお、制御部６０は、ステップＳ２０からステップＳ４０までの動作については、全て同じ時刻に行ってもよいし、少なくとも１つの動作を異なる時刻に行ってもよい。
ガスタービン１０は、タービン１３が排ガスラインＬｅに排ガスＧを排出する。排ガスＧは、排ガスラインＬｅを経由して排熱回収ボイラ２０に供給される。排熱回収ボイラ２０は、排ガスラインＬｅから供給される排ガスＧの排熱を吸収して蒸気Ｓ１を生成する。図５は、閉バイパス運転を行うＧＴＣＣ発電プラント１００の例を示す図である。図５に示すように、閉バイパス運転では、バイパス弁Ｖ４が閉状態となり、バイパスラインＬ４が閉塞される。このため、排熱回収ボイラ２０で生成された蒸気Ｓ１は、バイパスラインＬ４を流れることなく、主蒸気ラインＬ１を経由して蒸気タービン３０に供給される。
蒸気タービン３０は、排熱回収ボイラ２０から供給される蒸気Ｓ１によってタービン３１が回転する。発電機Ｇ２は、タービン３１の回転によって発電を開始し、出力値を制御部６０に送信する。蒸気タービン３０は、回転に用いた蒸気Ｓ２を排出し、排出ラインＬ２を経由して復水器４０に供給する。復水器４０は、供給される蒸気Ｓ２中の水分を凝縮して復水Ｗを生成し、復水ラインＬ３を経由して排熱回収ボイラ２０に供給する。冷却水供給部５０は、第１ポンプ５３によって復水器４０に冷却水Ｒを供給することで、復水器４０を冷却する。復水器４０を冷却した冷却水Ｒは、排水管５２から海中に排出される。
このように、ガスタービン１０の動作により発電機Ｇ１で発電が行われ、蒸気タービン３０の動作により発電機Ｇ２で発電が行われることになる。ＧＴＣＣ負荷が目標値である１００％に到達した場合、ＧＴＣＣ発電プラント１００は定負荷運転となる（時刻ｔ１）。
次に、制御部６０は、ＧＴＣＣ負荷の目標値を１００％から下げる負荷下げ要求が入力されたか否かを検出する（ステップＳ５０）。負荷下げ要求は、例えば電力系統において需要低下が発生した場合等、ＧＴＣＣ発電プラント１００のＧＴＣＣ負荷を低下させる場合に入力される。
負荷下げ要求の入力が検出された場合（ステップＳ５０のＹｅｓ、時刻ｔ２）、制御部６０は、負荷下げ要求における新たな目標値にＧＴＣＣ負荷を追従させるため、負荷下げ追従運転を行う。以下、ＧＴＣＣ負荷の目標値を８０％に下げる負荷下げ要求が入力された場合を例に挙げて、負荷下げ追従運転を具体的に説明する。
ポンプ制御部６４は、第２ポンプ５５を起動する（ステップＳ６０）。第２ポンプ５５が起動することにより、汲み上げられた海水が取水管５１から第１部分５１ａ及び分岐管５４を流れ、第２部分５１ｂ及び取水管５１を流れて、復水器４０に供給される。したがって、復水器４０は、第１ポンプ５３によって供給される冷却水Ｒと、第２ポンプ５５によって供給される冷却水Ｒとによって冷却される。このため、復水器４０を冷却する単位時間当たりの冷却水Ｒの量が、第１ポンプ５３のみを起動させる場合に比べて多くなる。バイパス弁Ｖ４が開状態である場合、蒸気タービン３０を経由しない蒸気Ｓ１が復水器４０に供給される。この蒸気Ｓ１は、蒸気タービン３０を経由した蒸気Ｓ２に比べて熱エネルギーを多く有している。復水器４０には第１ポンプ５３及び第２ポンプ５５によって冷却水Ｒが供給されるため、復水器４０における冷却水Ｒの温度が必要以上に上昇することが抑制され、復水器４０の出口温度の上昇が抑制される。
また、燃料調整弁制御部６３は、負荷下げ要求における新たな目標値に応じて、燃料調整弁Ｖｄの開度を減少させる（ステップＳ７０）。つまり、燃料調整弁制御部６３は、燃焼器１２に対する燃料供給量を減少させるため、燃料調整弁Ｖｄの開度を減少させる。このとき、燃料調整弁制御部６３は、時間の経過と共に開度が徐々に減少するように燃料調整弁Ｖｄの開度を制御する。
また、バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４を開状態に変更する（ステップＳ７０）。なお、本実施形態では、バイパス弁制御部６２によりバイパス弁Ｖ４を開状態に変更する動作は、上記の燃料調整弁制御部６３により燃料調整弁Ｖｄの開度を減少させる動作と並列で行うものとして、同一のステップＳ７０で説明するが、これに限定するものではなく、例えばいずれか一方を先に行ってもよい。図６は、負荷下げ追従運転を行うＧＴＣＣ発電プラント１００の例を示す図である。図６に示すように、バイパス弁Ｖ４を開状態とすることにより、バイパスラインＬ４が開放され、主蒸気ラインＬ１と排出ラインＬ２とが接続される。このため、主蒸気ラインＬ１を流れる蒸気Ｓ１の一部がバイパスラインＬ４を経由して排出ラインＬ２に送られ、復水器４０に供給される。
ステップＳ７０において、バイパス弁制御部６２は、時間の経過と共にバイパス弁Ｖ４の開度を徐々に増加させる。例えば、図３に示すように、バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４の開度を一定の割合で増加させる。また、バイパス弁制御部６２は、例えばＧＴＣＣ負荷が目標値に到達する前の時点（時刻ｔ３）でバイパス弁Ｖ４の開度が全開状態となるように、開度増加の速度を調整する。バイパス弁Ｖ４の開度が全開状態になった場合、バイパス弁制御部６２は、その後バイパス弁Ｖ４の開度を全開状態で維持する。
ＧＴＣＣ発電プラント１００は、バイパス弁Ｖ４を開状態に変更することにより、それまで排熱回収ボイラ２０から主蒸気ラインＬ１に流れていた蒸気Ｓ１の一部がバイパスラインＬ４に流れる。このため、蒸気タービン３０に供給される蒸気Ｓ１の供給量が低減する。バイパス弁Ｖ４を開状態に変更してから蒸気タービン３０への蒸気供給量が低減するまでの時間は、排熱回収ボイラ２０での蒸気発生量がガスタービン１０の負荷低下に伴って低減するまでの時間よりも早い。このため、蒸気タービン３０の負荷が効率的に低減する。
その後、制御部６０は、ＧＴＣＣ負荷が目標値に到達したか否かを検出し（ステップＳ８０）、ＧＴＣＣ負荷が目標値に到達するまで上記運転を継続させる（ステップＳ８０のＮｏ）。ＧＴＣＣ負荷が目標値に到達したことを検出した場合（ステップＳ８０のＹｅｓ、時刻ｔ４）、バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４を閉状態に変更する（ステップＳ９０）。
本ステップにおいて、バイパス弁制御部６２は、時間の経過と共にバイパス弁Ｖ４の開度を徐々に減少させる。例えば、図３に示すように、バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４の開度を一定の割合で減少させる。バイパス弁Ｖ４の開度が全閉状態になった場合（時刻ｔ５）、バイパス弁制御部６２は、その後バイパス弁Ｖ４の開度を全閉状態で維持する。
また、バイパス弁Ｖ４の開度を減少させる場合、それまでバイパスラインＬ４を流れていた蒸気Ｓ１が主蒸気ラインＬ１を流れることになる。したがって、蒸気タービン３０に供給される蒸気Ｓ１の量が増加し、蒸気タービン３０の負荷が増加する。そこで、燃料調整弁制御部６３は、燃料調整弁Ｖｄの開度を減少させる（ステップＳ９０）。なお、本実施形態では、燃料調整弁制御部６３により燃料調整弁Ｖｄの開度を減少させる動作は、上記のバイパス弁制御部６２によりバイパス弁Ｖ４を閉状態に変更する動作と並列で行うものとして、同一のステップＳ９０で説明するが、これに限定するものではなく、例えばいずれか一方を先に行ってもよい。本ステップでは、燃料調整弁Ｖｄの開度が減少するため、ガスタービン１０の負荷が減少する。制御部６０は、蒸気タービン３０の負荷増加に対して、ガスタービン１０の負荷を減少させることで、ＧＴＣＣ負荷の変動を抑制する。
図３では、燃料調整弁Ｖｄの開度が時刻ｔ５で一定値となるように制御する場合を例に挙げている。この制御を行う場合、バイパス弁Ｖ４を閉状態とするときに増加する蒸気タービン３０の負荷を予め概算し、概算値に応じた燃料調整弁Ｖｄの開度を算出しておく。そして、燃料調整弁Ｖｄの開度が算出値となるまで徐々に減少させればよい。なお、燃料調整弁Ｖｄの開度の制御については、上記態様に限定するものではない。例えば、燃料調整弁制御部６３は、ガスタービン１０及び蒸気タービン３０の負荷を検出しつつ、ＧＴＣＣ負荷に応じて燃料調整弁Ｖｄの開度を調整してもよい。この場合、時刻ｔ５の後に継続して燃料調整弁Ｖｄの開度の調整を行ってもよい。
また、バイパス弁Ｖ４が全閉状態になると、バイパスラインＬ４が閉塞されるため、復水器４０には、主蒸気ラインＬ１からの蒸気Ｓ１が供給されなくなる。このため、第２ポンプ５５を用いて冷却水Ｒを供給する必要性が低下する。したがって、ポンプ制御部６４は、バイパス弁Ｖ４が全閉状態となった場合、第２ポンプ５５の動作を停止させる（ステップＳ１００、時刻ｔ５）。第２ポンプ５５の動作を停止させた後、又はステップＳ５０において負荷下げ要求の入力が検出されなかった場合（ステップＳ５０のＮｏ）、ＧＴＣＣプラント１００の動作終了指示が入力されたか否かを検出し（ステップＳ１１０）、検出された場合には動作を終了させる（ステップＳ１１０のＹｅｓ）。また、動作終了指示が検出されなかった場合（ステップＳ１１０のＮｏ）、ステップＳ５０以降の動作を繰り返し行わせる。このようにして、制御部６０は、負荷下げ追従運転を行う。
以上のように、本実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラント１００は、負荷下げ要求が入力された場合、負荷下げ追従運転において、排熱回収ボイラ２０から主蒸気ラインＬ１に流れる蒸気Ｓ１の一部をバイパスラインＬ４に流す。このため、蒸気タービン３０に供給される蒸気Ｓ１の供給量が低減する。これにより、負荷下げ要求に対して、蒸気タービン３０の負荷を効率的に低減させることができるため、蒸気タービン３０の負荷追従性を向上させることが可能となる。
図７は、負荷下げ要求が入力されてからの時間とＧＴＣＣ負荷との関係を簡略的に示すグラフである。図７の横軸は時刻であり、縦軸はＧＴＣＣ負荷の値を示している。また、図７の実線の曲線１０２は、本実施形態の負荷下げ追従運転を行った場合の関係を示している。また、図７の一点鎖線の曲線１０４は、負荷下げ追従運転を行わず、バイパスラインＬ４を閉塞させた状態で燃料調整弁Ｖｄの開度を低下させた場合の関係を示している。図７の横軸の時刻ｔ２及びｔ４は、図３における時刻ｔ２及びｔ４と対応している。
図７に示すように、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、負荷下げ追従を行うことにより、ＧＴＣＣ負荷が目標値に到達するまでの時間が例えばΔｔａ短縮される。このため、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、ＧＣＴＴ負荷の追従性を向上させることが可能となる。この時間Δｔａは、バイパス弁Ｖ４の開度を増加させる際の増加速度や、燃料調整弁Ｖｄの開度を変更させる際の変更速度等に応じて変動する。
また、本実施形態では、燃料調整弁Ｖｄの開度を調整する場合、燃料調整弁制御部６３は、時間の経過と共に開度を徐々に低下させるようにしている。また、バイパス弁Ｖ４の開閉状態を切り換える場合、バイパス弁制御部６２は、時間の経過と共に開度を徐々に変更させるようにしている。これにより、ガスタービン１０及び蒸気タービン３０の負荷が急激に変動することを抑制できるため、電源品質の低下を抑制できる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態では、ＧＴＣＣ発電プラント１００において閉バイパス運転を行っている場合に、ＧＴＣＣ負荷を上げる負荷上げ要求が入力される場合の動作を説明する。負荷上げ要求は、例えば電力系統において需要増加が見込まれる場合等、ＧＴＣＣ負荷を増加させる場合に入力される。
図８は、ＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を示すタイミングチャートである。図８の横軸は時刻を示している。図９は、ＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を示すフローチャートである。図９は、図８に示す各部の動作を順序立てて説明するものである。以下、図８及び図９に従ってＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を説明する。なお、第２実施形態では、負荷上げ要求が入力される予定の時刻（例えば図８の時刻ｔ８）が判明している場合を例に挙げて説明する。
制御部６０は、主蒸気弁Ｖ１を開いた状態とし、燃料調整弁Ｖｄの開度をＧＴＣＣ負荷の目標値に応じた開度とし、バイパス弁Ｖ４を閉じた状態とする閉バイパス運転を行わせる。第２実施形態では、制御部６０は、例えばＧＴＣＣ発電プラント１００がＧＴＣＣ負荷８０％となるように燃料調整弁Ｖｄの開度を設定しているものとする。なお、第２実施形態では、閉バイパス運転の状態からＧＴＣＣ負荷の目標値を上げる場合の例であるため、閉バイパス運転におけるＧＴＣＣ負荷の目標値は１００％未満であればよい。
この状態で、負荷上げ要求の入力予定時刻ｔ８よりも所定時間前の時刻ｔ６になった場合、制御部６０は、負荷上げ要求における新たな目標値にＧＴＣＣ負荷を追従させるため、負荷上げ追従運転を行う。なお、上記所定時間（時刻ｔ６から時刻ｔ８までの時間）については、予め設定しておくことができる。以下、ＧＴＣＣ負荷の目標値を１００％に上げる負荷上げ要求が入力された場合を例に挙げて、負荷上げ追従運転を具体的に説明する。
バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４を開状態に変更する（ステップＳ２１０）。バイパス弁Ｖ４を開状態とすることにより、バイパスラインＬ４が開放され、主蒸気ラインＬ１と排出ラインＬ２とが接続される。このため、主蒸気ラインＬ１を流れる蒸気Ｓ１の一部がバイパスラインＬ４を経由して排出ラインＬ２に送られ、復水器４０に供給される。
ステップＳ２１０において、バイパス弁制御部６２は、時間の経過と共にバイパス弁Ｖ４の開度を徐々に増加させる。例えば、図８に示すように、バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４の開度を一定の割合で増加させる。また、バイパス弁制御部６２は、例えば負荷上げ要求が入力される前の時点（時刻ｔ７）でバイパス弁Ｖ４の開度が全開状態となるように、開度増加の速度を調整する。バイパス弁Ｖ４の開度が全開状態になった場合、バイパス弁制御部６２は、その後バイパス弁Ｖ４の開度を全開状態で維持する。
また、バイパス弁Ｖ４を開く場合、それまで主蒸気ラインＬ１を流れていた蒸気Ｓ１の一部がバイパスラインＬ４を流れることになる。したがって、蒸気タービン３０に供給される蒸気Ｓ１の量が減少し、蒸気タービン３０の負荷が減少する。そこで、燃料調整弁制御部６３は、燃料調整弁Ｖｄの開度が増加するように調整する（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０では、燃料調整弁Ｖｄの開度が増加するため、ガスタービン１０の負荷が増加する。制御部６０は、蒸気タービン３０の負荷減少に対して、ガスタービン１０の負荷を増加させることで、ＧＴＣＣ負荷の変動を抑制する。
図８では、燃料調整弁Ｖｄの開度が一定の割合で増加するように制御する場合を例に挙げているが、これに限定するものではない。例えば、燃料調整弁制御部６３は、ガスタービン１０及び蒸気タービン３０の負荷を検出しつつ、ＧＴＣＣ負荷に応じて燃料調整弁Ｖｄの開度を調整してもよい。この場合、燃料調整弁Ｖｄの開度をＧＴＣＣ負荷に応じて増加または減少させるようにしてもよい。
また、ポンプ制御部６４は、第２ポンプ５５を起動する（ステップＳ２３０）。第２ポンプ５５が起動することにより、汲み上げられた海水が取水管５１から第１部分５１ａ及び分岐管５４を流れ、第２部分５１ｂ及び取水管５１を流れて、復水器４０に供給される。復水器４０には第１ポンプ５３及び第２ポンプ５５によって冷却水Ｒが供給されるため、復水器４０における冷却水Ｒの温度が必要以上に上昇することが抑制され、復水器４０の出口温度の上昇が抑制される。
制御部６０は、この状態で、負荷上げ要求の入力の有無を検出し（ステップＳ２４０）、負荷上げ要求の入力があるまで待機する（ステップＳ２４０のＮｏ）。負荷上げ要求の入力があった場合（ステップＳ２４０のＹｅｓ）、燃料調整弁制御部６３は、負荷上げ要求における新たな目標値に応じて、燃料調整弁Ｖｄの開度を増加させる（ステップＳ２５０）。本ステップにおいて、燃料調整弁制御部６３は、時間の経過と共に開度が徐々に増加するように燃料調整弁Ｖｄの開度を制御する。
また、バイパス弁制御部６２は、負荷上げ要求の入力時刻ｔ８が経過した後もバイパス弁Ｖ４を開状態に維持し、所定時間経過後の時刻ｔ９にバイパス弁Ｖ４を閉状態に変更する（ステップＳ２５０）。なお、負荷上げ要求の入力後にバイパス弁Ｖ４を開状態に維持する時間、つまり時刻ｔ８から時刻ｔ９までの時間については、予め設定しておいてもよいし、例えばＧＴＣＣ負荷の値に応じて制御部６０が算出してもよい。なお、本実施形態では、バイパス弁制御部６２によりバイパス弁Ｖ４を閉状態に変更する動作は、上記の燃料調整弁制御部６３により燃料調整弁Ｖｄの開度を増加させる動作と並列で行うものとして、同一のステップＳ２５０で説明するが、これに限定するものではなく、例えばいずれか一方を先に行ってもよい。本ステップにおいて、バイパス弁制御部６２は、時間の経過と共にバイパス弁Ｖ４の開度を徐々に減少させる。例えば、図８に示すように、バイパス弁制御部６２は、バイパス弁Ｖ４の開度を一定の割合で減少させる。バイパス弁Ｖ４の開度が全閉状態になった場合（時刻ｔ１０）、バイパス弁制御部６２は、その後バイパス弁Ｖ４の開度を全閉状態で維持する。
ＧＴＣＣ発電プラント１００は、バイパス弁Ｖ４を閉状態にすることにより、バイパスラインＬ４における蒸気Ｓ１の流れが遮断され、排熱回収ボイラ２０からの蒸気Ｓ１は主蒸気ラインＬ１に流れる。このため、蒸気タービン３０に供給される蒸気Ｓ１の供給量が増加する。バイパス弁Ｖ４を閉状態に変更してから蒸気タービン３０への蒸気供給量が増加するまでの時間は、排熱回収ボイラ２０での蒸気発生量がガスタービン１０の負荷増加に伴って増加するまでの時間よりも早い。このため、蒸気タービン３０の負荷が効率的に増加する。
なお、図８では、バイパス弁Ｖ４が全閉状態となる時刻と、燃料調整弁Ｖｄの開度を一定にする時刻と、ＧＴＣＣ負荷が目標値（１００％）に到達する時刻とが時刻ｔ１０で一致している場合を例に挙げているが、これに限定するものではない。いずれかの時刻が時刻ｔ１０の前又は後であってもよい。
また、ポンプ制御部６４は、バイパス弁Ｖ４が全閉状態となった場合、第２ポンプ５５の動作を停止させる（ステップＳ２６０、時刻ｔ１０）。このようにして、制御部６０は、負荷上げ追従運転を行う。
以上のように、本実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラント１００は、排熱回収ボイラ２０から主蒸気ラインＬ１に流れる蒸気Ｓ１の一部を予めバイパスラインＬ４に流しておき、負荷上げ要求が入力された場合に、バイパスラインＬ４に流しておいた蒸気Ｓ１を主蒸気ラインＬ１に流すため、蒸気タービン３０に供給される蒸気Ｓ１の供給量を効率的に増加させることができる。この場合、ガスタービン１０の負荷増加に伴って排熱回収ボイラ２０で蒸気発生量が増加するよりも早く、蒸気タービン３０の負荷を増加させることができる。これにより、蒸気タービン３０の負荷追従性を向上させることが可能となる。
図１０は、負荷上げ要求が入力されてからの時間とＧＴＣＣ負荷との関係を簡略的に示すグラフである。図１０の横軸は時刻であり、縦軸はＧＴＣＣ負荷の値を示している。また、図１０の実線の曲線１０６は、本実施形態の負荷上げ追従運転を行った場合の関係を示している。また、図７の一点鎖線の曲線１０８は、負荷上げ追従運転を行わず、バイパスラインＬ４を閉塞させた状態で燃料調整弁Ｖｄの開度を上昇させた場合の関係を示している。図１０の横軸の時刻ｔ８及びｔ１０は、図８における時刻ｔ８及びｔ１０と対応している。
図１０に示すように、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、負荷上げ追従を行うことにより、ＧＴＣＣ負荷が目標値に到達するまでの時間が例えばΔｔｂ短縮される。このため、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、ＧＣＴＴ負荷の追従性を向上させることが可能となる。この時間Δｔｂは、バイパス弁Ｖ４の開度を減少させる際の減少速度や、燃料調整弁Ｖｄの開度を変更させる際の変更速度等に応じて変動する。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、ＧＴＣＣ発電プラント１００が負荷下げ追従運転及び負荷上げ追従運転をそれぞれ行う場合の動作を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、負荷下げ追従運転及び負荷上げ追従運転の両方を実行可能であってもよい。
図１１は、変形例に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の動作の流れを示すフローチャートである。以下、図１１を参照して、ＧＴＣＣ発電プラント１００が負荷下げ追従運転及び負荷上げ追従運転の両方を行う場合の動作を説明する。図１１に示すように、制御部６０は、主蒸気弁Ｖ１を開いた状態とし、燃料調整弁Ｖｄの開度をＧＴＣＣ負荷の目標値に応じた開度とし、バイパス弁Ｖ４を閉じた状態とする閉バイパス運転を行わせる（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０において、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、閉バイパス運転として、例えば第１実施形態におけるステップＳ１０からステップＳ４０までの動作を行う。
次に、制御部６０は、ＧＴＣＣ負荷の目標値を下げる負荷下げ要求が入力されたか否かを検出する（ステップＳ３２０）。負荷下げ要求の入力が検出された場合（ステップＳ３２０のＹｅｓ）、制御部６０は、負荷下げ要求における新たな目標値にＧＴＣＣ負荷を追従させるため、負荷下げ追従運転を行う（ステップＳ３３０）。ステップＳ３３０において、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、負荷下げ追従運転として、例えば第１実施形態におけるステップＳ６０からステップＳ１００までの動作を行う。
負荷下げ要求の入力が検出されない場合（ステップＳ３２０のＮｏ）、制御部６０は、ＧＴＣＣ負荷の目標値を上げる負荷上げ要求が入力される予定があるか否かを検出する（ステップＳ３４０）。負荷上げ要求の入力予定があると検出された場合（ステップＳ３４０のＹｅｓ）、制御部６０は、負荷上げ要求が入力された場合に新たな目標値にＧＴＣＣ負荷を追従させるため、負荷上げ追従運転を行う（ステップＳ３５０）。ステップＳ３５０において、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、負荷上げ追従運転として、例えば第２実施形態におけるステップＳ２１０からステップＳ２６０までの動作を行う。
負荷下げ追従運転を行った後、負荷上げ追従運転を行った後、又は、負荷上げ要求の入力予定が検出されない場合（ステップＳ３４０のＮｏ）、制御部６０は、ＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を終了させるか否かを判断する（ステップＳ３６０）。動作を終了すると判断した場合（ステップＳ３６０のＹｅｓ）、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、判断に従ってＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を終了する。動作を継続させると判断した場合（ステップＳ３６０のＮｏ）、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、ステップＳ３２０以降の動作を繰り返し行う。
これにより、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、負荷下げ要求及び負荷上げ要求のいずれが入力される場合であっても、蒸気タービン３０の負荷を効率的に増減させることができる。これにより、蒸気タービンの負荷追従性を向上させることが可能となる。
また、上記実施形態では、蒸気タービン３０が１つ設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、蒸気タービン３０が複数段に設けられた構成であってもよい。また、複数段の蒸気タービン３０が設けられる場合、バイパスラインＬ４の下流側端部が高圧側の蒸気タービンと低圧側の蒸気タービンとの間に接続されてもよい。
また、上記実施形態では、負荷下げ追従運転及び負荷上げ追従運転において、制御部６０がバイパス弁Ｖ４及び燃料調整弁Ｖｄの開度を一定の割合で変化させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、制御部６０は、バイパス弁Ｖ４及び燃料調整弁Ｖｄの開度を段階的に変化させるようにしてもよい。また、制御部６０は、バイパス弁Ｖ４及び燃料調整弁Ｖｄの開度の変化の割合が徐々に大きく又は徐々に小さくなるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、負荷下げ追従運転においてバイパス弁Ｖ４を閉じることで蒸気タービン３０の負荷が増加する場合に、ＧＴＣＣ負荷の変動を抑制するためガスタービン１０の負荷を減少させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、ＧＴＣＣ負荷の変動が許容範囲内であれば、ガスタービン１０の負荷を減少させなくてもよい。
同様に、負荷上げ追従運転においてバイパス弁Ｖ４を開くことで蒸気タービン３０の負荷が減少する場合に、ＧＴＣＣ負荷の変動を抑制するためガスタービン１０の負荷を増加させる場合を例に挙げて説明したが、ＧＴＣＣ負荷の変動が許容範囲内であれば、ガスタービン１０の負荷を増加させなくてもよい。
また、上記実施形態では、冷却水供給部５０において、第１ポンプ５３及び第２ポンプ５５によって汲み上げられた冷却水が取水管５１の第２部分５１ｂで合流して復水器４０に供給される場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、第１ポンプ５３によって汲み上げられる冷却水と、第２ポンプ５５によって汲み上げられる冷却水とが、異なる経路で復水器４０に供給される構成であってもよい。
Ｇ 排ガス
Ｇ１，Ｇ２ 発電機
Ｌａ 空気導入ライン
Ｌｂ 圧縮空気供給ライン
Ｌｃ 燃焼ガス供給ライン
Ｌｄ 燃料供給ライン
Ｌｅ 排ガスライン
Ｌ０ 伝熱管
Ｌ１ 主蒸気ライン
Ｌ２ 排出ライン
Ｌ３ 復水ライン
Ｌ４ バイパスライン
Ｒ 冷却水
Ｓ１，Ｓ２ 蒸気
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ８，ｔ９ 時刻
Ｖｄ 燃料調整弁
Ｖ１ 主蒸気弁
Ｖ４ バイパス弁
Ｗ 復水
１０ ガスタービン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３，３１ タービン
１４，３２ ロータ
１５ 駆動軸
２０ 排熱回収ボイラ
２１ 排熱回収部
３０ 蒸気タービン
４０ 復水器
５０ 冷却水供給部
５１ 取水管
５１ａ 第１部分
５１ｂ 第２部分
５２ 排水管
５３ 第１ポンプ
５４ 分岐管
５５ 第２ポンプ
６０ 制御部
６１ 主蒸気弁制御部
６２ バイパス弁制御部
６３ 燃料調整弁制御部
６４ ポンプ制御部
１００ ＧＴＣＣ発電プラント
１０２，１０４，１０６，１０８ 曲線

Claims (15)

  1. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転と、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した場合に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転と、を前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記負荷下げ追従運転において、前記バイパス弁を閉じた状態とすることで前記蒸気タービンの負荷が増加する場合には、前記蒸気タービンの負荷の増加に応じて前記ガスタービンの負荷が減少するように、前記燃料調整弁の開度を減少させる
    コンバインドサイクルプラント。
  2. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転と、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した場合に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転と、を前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる制御部と、
    前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に配置される復水器と、
    前記復水器を冷却する冷却水を前記復水器に供給する冷却水供給部と、を備え、
    前記蒸気タービン及び前記バイパスラインは、前記復水器に接続され、
    前記制御部は、前記閉バイパス運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量よりも、前記負荷下げ追従運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量の方が多くなるようにするポンプ制御部を有する
    コンバインドサイクルプラント。
  3. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転と、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した場合に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転と、を前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を上げる負荷上げ要求が入力される場合には、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記バイパス弁を開いた状態として前記負荷上げ要求の入力を待機し、前記負荷上げ要求の入力後に前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて増加させ、前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷上げ追従運転を、前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる
    コンバインドサイクルプラント。
  4. 前記冷却水供給部は、
    前記閉バイパス運転及び前記負荷下げ追従運転において前記復水器に冷却水を供給する第１供給部と、
    前記負荷下げ追従運転において前記第１供給部と共に前記復水器に冷却水を供給する第２供給部と、を有する請求項２に記載のコンバインドサイクルプラント。
  5. 前記制御部は、前記負荷下げ追従運転において、前記バイパス弁の開度を徐々に変化させる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコンバインドサイクルプラント。
  6. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転と、前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を上げる負荷上げ要求が入力される場合には、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記バイパス弁を開いた状態として前記負荷上げ要求の入力を待機し、前記負荷上げ要求の入力後に前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて増加させ、前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷上げ追従運転と、を前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行わせる制御部と、を備えるコンバインドサイクルプラント。
  7. 前記制御部は、前記負荷上げ追従運転において、前記バイパス弁の開度を徐々に変化させる請求項３又は請求項６に記載のコンバインドサイクルプラント。
  8. 前記制御部は、前記負荷上げ追従運転において、前記バイパス弁を開いた状態とすることで前記蒸気タービンの負荷が減少する場合には、前記蒸気タービンの負荷の減少に応じて前記ガスタービンの負荷が増加するように、前記燃料調整弁の開度を増加させる請求項３、請求項６及び請求項７のいずれか一項に記載のコンバインドサイクルプラント。
  9. 前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に配置される復水器をさらに備え、
    前記蒸気タービン及び前記バイパスラインは、前記復水器に接続される請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のコンバインドサイクルプラント。
  10. 前記復水器を冷却する冷却水を前記復水器に供給する冷却水供給部をさらに備え、
    前記制御部は、前記閉バイパス運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量よりも、前記負荷上げ追従運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量の方が多くなるようにするポンプ制御部を有する請求項９に記載のコンバインドサイクルプラント。
  11. 前記冷却水供給部は、
    前記閉バイパス運転及び前記負荷上げ追従運転において前記復水器に冷却水を供給する第１供給部と、
    前記負荷上げ追従運転において前記第１供給部と共に前記復水器に冷却水を供給する第２供給部と、を有する請求項１０に記載のコンバインドサイクルプラント。
  12. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、を備えるコンバインドサイクルプラントの運転制御方法であって、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転を行うことと、
    前記閉バイパス運転において前記合計負荷の目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した後に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転を行うことと、を含み、
    前記負荷下げ追従運転において、前記バイパス弁を閉じた状態とすることで前記蒸気タービンの負荷が増加する場合には、前記蒸気タービンの負荷の増加に応じて前記ガスタービンの負荷が減少するように、前記燃料調整弁の開度を減少させる
    コンバインドサイクルプラントの運転制御方法。
  13. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、
    前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に配置される復水器と、
    前記復水器を冷却する冷却水を前記復水器に供給する冷却水供給部と、を備え、前記蒸気タービン及び前記バイパスラインが前記復水器に接続されるコンバインドサイクルプラントの運転制御方法であって、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転を行うことと、
    前記閉バイパス運転において前記合計負荷の目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した後に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転を行うことと、を含み、
    前記閉バイパス運転において、前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量よりも、前記負荷下げ追従運転において前記復水器に供給する冷却水の単位時間当たりの量の方が多くなるようにする
    コンバインドサイクルプラントの運転制御方法。
  14. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、を備えるコンバインドサイクルプラントの運転制御方法であって、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転を行うことと、
    前記閉バイパス運転において前記合計負荷の目標値を下げる負荷下げ要求が入力された場合に、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて減少させ、前記バイパス弁を開いた状態とした後、前記合計負荷が前記目標値に到達した後に前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷下げ追従運転を行うことと、を含み、
    前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を上げる負荷上げ要求が入力される場合には、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記バイパス弁を開いた状態として前記負荷上げ要求の入力を待機し、前記負荷上げ要求の入力後に前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて増加させ、前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷上げ追従運転を、前記燃料調整弁、前記主蒸気弁及び前記バイパス弁に対して行う
    コンバインドサイクルプラントの運転制御方法。
  15. 空気を圧縮する圧縮機と、燃料供給ラインから燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、を有し、燃料供給量を調整する燃料調整弁が前記燃料供給ラインに設けられたガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収し蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気により回転する蒸気タービンと、
    前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気ラインと、
    前記主蒸気ラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整する主蒸気弁と、
    前記主蒸気ラインから分岐し、前記蒸気タービンよりも前記蒸気の流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、前記蒸気の流通量を調整するバイパス弁と、を備えるコンバインドサイクルプラントの運転制御方法であって、
    前記主蒸気弁を開いた状態とし、前記燃料調整弁の開度を前記ガスタービン及び前記蒸気タービンの合計負荷の目標値に応じた開度とし、前記バイパス弁を閉じた状態とする閉バイパス運転を行うことと、
    前記閉バイパス運転において、前記合計負荷の前記目標値を上げる負荷上げ要求が入力される場合には、前記主蒸気弁を開いた状態で、前記バイパス弁を開いた状態として前記負荷上げ要求の入力を待機し、前記負荷上げ要求の入力後に前記燃料調整弁の開度を前記目標値に応じて増加させ、前記バイパス弁を閉じた状態とする負荷上げ追従運転を行うことと、を含むコンバインドサイクルプラントの運転制御方法。
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