JPS5914964B2 - 電力系統の負荷追従運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統の負荷追従運転方法に係り、特に各原
子力発電プラントの動特性に基づいて安全で安定な系統
運用が行なえる電力系統の負荷追従運転方法に関する。

電力系統の運用は、運用計画と運用制御からなる。

運用計画は負荷需要予測と発電計画が基本となり、運用
制御は電力系統の運転状態を時々刻々に制御することが
主体となる。まず負荷需要の予測であるが、通常は翌日
分を対象とし、翌日各時間の負荷の値、すなわち日間１
０負荷曲線を予測する。

予測方法はいろいろあるが、このうちの１例を説明する
。この方法は、（１）式に示すように、負荷に大きな影
響を与える要因をいくつか取り上げて、それに重み付け
した和の形で予測するものである。△ １５ｙ（を＋ｌ ）■Ｗ０＋Ｗ１Ｘ１（を）＋Ｗ２Ｘ２
（を）＋・・・・・・＋ＷｉＸ１（を）＋・・・・・・
＋ＷｎＸｎ（を）（１）ここで、を ：現在時点 △ ｙ（を＋ｌ）：予測時点（を＋ｌ）での系統負荷■０
の予測値ｘ４（を）：現在時点をで、予測時点（を＋ｌ
）の系統負荷△ ｙ（を＋ｌ）と相関のある要因 Ｗ１：重み係数 ■５ 要因（Ｘ１）としては、過去のいくつかの負荷デ
ータや予測時点の気漉、照度、湿度、風速の推定値など
が用いられ、各要因に対する重み付けは過去の有限な観
測期間内の実績から定めることになる。

予測精度は、他の予測方法と同程度で２〜３％前３０後
である。発電計画は、翌日の負荷需要の予測結果に基づ
いて、発電プラントの運用を計画するものである。

この際考慮するのは、（ハ総運用費をできるだけ小さく
することと、（２）突然の負荷需給アンバランス３５に
対処できるように出力応動性の異なる各発電プラントを
うまく組合わせて用いることである。発電プラントとし
ては、水力、火力、原子力の、ｑ一３つがある。

水力発電プラントの特徴は、一般に運用費が安いことと
出力応答性がすぐれていることであり、この特徴を生か
して負荷の水力分担を決定することになる。原子力発電
プラントは、現在電力系統に占める割合も小さく、高効
率運転のためほマ一定負荷運転を行なつている。火力発
電プラントの負荷分担分は、日負荷曲線から水力と原子
力の分担分を差引いたものである。ところが、火力発電
プラントの場合には補修によつて運転を休止しているも
のが多く、ほかにも運転中に生じた不都合によつて休止
を要請されているものがありこれを勘案して負荷分担の
対象となるプラントを把握する。また、火力発電プラン
トの場合、起動から並列全負荷運転にはいるまでに相当
の時間を必要とし、またその起動に水力発電プラントに
比べて無視できない費用がかかるということと、系統に
並入されているプラントについては最小負荷が存在する
ということを考慮しなければならない。したがつて、並
入、解列時刻を予定しておかなければならない。負荷需
要の予測結果に基づいた経済負荷配分（ＥＬＤ）予想計
算は、これらのことを考慮して行なう。次に、これにつ
いての基本的な定式化を説明する。ＥＬＤ予想計算は、
原子力発電プラントが一定負荷運転を行なつているので
、水力と火力を中心に行なつている。

この場合火力発電プラントの燃料費特性と水力発電プラ
ントの貯水池の運用が問題になる。火力発電プラントの
燃料費特性は、機種によつて異なるが、定性的には大体
第１図のようになつている。図かられかるように、出力
により効率（単位時間当りの燃料費）が変化し、Ａ点の
ように出力が小さいときよりもＢ点の出力の方が効率が
よく、単位ＫＷ廃たりの燃料費が少なくてすむ（直線０
ａの勾配が出力Ａのときの単位ＫＷ当たりの燃料費にな
る。）しかし、さらに出力が大きくなりＣになると、逆
に効率が悪くなり高価につく。このように１台の発電プ
ラントだけに着目すれば、その発電プラントのもつとう
効率のよい出力で運転するのが経済的となるが；各発電
プラントがかつてにそのような値をとつたのでは、般に
出力の合計が負荷に等しくならず系統運用が成り立たな
い。また、貯水池の運用には、発電にともなつて貯水池
の水位が下がつて来るので落差が変わり、これにより水
力発電プラントの発電能力が落ちてくるという問題があ
る。これらのことを考慮して、ＥＬＤ予想計算は基本的
に次のように定式化できる。（ａ） Ｐｓｉ（ｔ）をｉ
番目の火力発電プラントの出力分担、ＰＨｊ（ｔ）をｊ
番目の水力発電プラントの出力分担、Ｌ（ｔ）を電力系
統の総負荷需要から原子力発電プラントの分担分を差引
いた負荷需要Ｒ（ｔ）を電力系統における損失の総量と
する。

カツコ内のｔはそれぞれの量が時刻ｔにおける値である
ことを示す。、これから、需要バランスの条件は、Ｐｓ
，（ｔ）＋・・・・・・Ｐｓｌ（ｔ）＋・・・・・・＋
ＰｓＯ（ｔ）＋Ｐ｝｛，（ｔ）＋・・・＋Ｐ｝｛ｊ（ｔ
）＋・・・・・・＋Ｐ１｛１ｎ（ｔ）＝Ｌ（ｔ）＋Ｒ（
ｔ）・・・（２）で表わされる。

ｂ） ｉ番目の火力発電プラントの出力の上下限値をＰ
雫？Ｘ，ＰＷｌＯ，ｊ番目の水〃発電プラントの出力の
上下限値をＰ胃Ａｌｘ，ｐ片１嘔すると、それぞれの出
力の制約は、：去（′１等：。

゛１、゛≦？Ｓ｝＝｝：］］［計・・となる。ｃ） ｊ
番目の水力発電プラントの水の使用速度をＱ』（ｔ）と
すると、ＰＨｌ（ｔ）は、（４）式のようにＱｊ（ｔ）
の関係になる。

ＰＨｌ（ｔ）−ｈ（Ｑｊ（ｔ） ｊ−１，・・・，ｍ（
４）ｄ） ｊ番目の水力発電プラントの考察期間Ｔにお
ける全使用水量ＱｊＴは、Ｑｊ（ｔ）をＴ。

からＴ。＋Ｔまで積分したものである。運用上ＱｊＴは
与えられるものとする。ＦｌＯ＋ＴＱｊ（ｔ）Ｄｔ−Ｑ
ｊＴｊ−１，・・・，ｍ（５）ＴＯｅ）系統の損失は、
（６）式のように｛Ｐｓ，｝｛ＰＨｊ｝の関数である。

Ｒ（ｔ卜Ｒ（ＰＳｌ，ｐｓｉ・・・，Ｐｓｎ，ｐＨｌ，
ｐＨｊ，・・・，ＰＨｎｌ）
（６）ｆ） （２）〜（６）式を制約条件とし、目的関
数をＴＯ〜ＴＯ＋Ｔの間の総火力燃料費Ｆとする。

ｉ番目の火力発電プラントの出力がＰｓｉのときの単位
時間当りの燃料費をＦＳｌ（ＰＳ！）とすれば、（７）
式のように表わせる。Ｆ−ｆ『１｛Ｆｓ，（Ｐｓｌ）＋
・・・ＦＳｌ（ＰＳｌ）＋゜゜゜＋ＦＳｎ（Ｐｓｎ）｛
Ｄｔ（７）ＥＬＤ予想計算は、このＦを最小にするよう
なＰ・Ｓｉ（ｔ），Ｐ１｛１（ｔ）を、ＴＯ−ＴＯ＋Ｔ
にわたつて求めるものである（１＝１，・・・ Ｎ，ｊ
−１，・・・， ｍ）。

先に、水力発電プラントでは発電に伴つて貯水池の水位
が下がり落差が変化するので発電能力が落めるという問
題があると述べたが、これは（４）式の関数ｈの形状が
時間的に変動することを意味する。

発電計画は、（ａ）〜（ｆ）の定式化に基づいてＥＬＤ
の予想計算を行なつた後、電力の輸送を受け持つ部分の
運用計画を立てることにより終わる。

次に運用制御では、前田こ立てられた運用計画をもとに
して当日電力系統に課せられた３つの責務、すなわち（
１）低兼な電力の供給、（２）品質のよい電力の供給、
（３）安定不断な電力の供給、を遂行する。具体的に（
１）としては、前田こ作成されたＥＬＤ予想計算のオン
ライン修正を行なう。

（２）としては、電力系統の周波数を規定値に維持する
周波数制御と電力系統各所の電圧を目標値に維持する電
圧無効電力制御を行なう。また、（３）としては、電力
系統の安定な運転を確保するための信頼度制御を行なう
。以上が従来の電力系統の運用方式である。

ところで、原子力発電プラントは、先に述べたように現
在は電力系統に占める割合も小さく、高効率運転のため
にほとんど一定負荷運転を行なつているが、原子力発電
プラントの設置数が増加し、電源構成比が変化すると原
子力発電プラントと言えども負荷追従運転が要求される
ようになる。ところが、負荷追従運転を行なうようにな
ると炉出力の変化に連れてウランの核分裂により生成さ
れる中性子吸収物質例えばＸｅｌ３５濃度が変化し、Ｂ
ＷＲ（沸騰水型原子炉）発電プラントにおいては負荷指
令のパターンによつては操作量の制限内で炉出力を負荷
指令に追従させることができない場合が生じる。次にこ
れについて詳しく説明する。ＢＷＲ発電プラントにおい
て、原子炉の出力制御は、再循環ポンプにより駆動され
る炉心流量と制御棒の操作により行なう。第２図は、こ
の関係を示す図である。図において、実線で示す曲線、
例えば曲線ａは制御棒パターンを固定して炉心流量を変
化させたときの炉出力の変化を示すものであり、炉心流
量制御ラインという。また、破線で示す曲線、例えば曲
線ｂは再循環ポンプ速度を固定して制御棒パターンを変
化させたときの炉出力の変化を示し、制御棒制御ライン
という。次に操作量の制限について説明する。まず、燃
料棒保護のために燃料棒単位長さ当りの出力すなわち線
出力密度がＫｋＷ／Ｆｔ（炉出力にして約５０％）以上
では、挿入以外制御棒の操作はほとんど許されない。

また、第２図の炉出力ー流量曲線上において、（１）原
子炉の水力学的不安定を回避するための再循埠ポンプ速
度下限、（）ポンプ容量の限界である再循環ポンプ速度
上限、（ｌ）ポンプキヤビテーシヨン防止のための運転
下限、（［Ｖ）燃料棒破損防止のための制御棒引抜プロ
ツクライン（ＲＢＬ）からなる４つの太線の内側で運転
するように限定されている。負荷追従運転を行なう場合
、原子力発電プラントにおいては炉出力の変更に伴なつ
て（８）式に示す動特性に従つてＸｅｌ３５濃度が変化
する。

繋↓？峠：｛｛−２０ｘ？０００。｝８）ここで、 時間微分記号 １ ：炉内平均１１３５濃度（１／ｄ） Ｘ ： 〃 Ｘｅｌ２５濃度（１／Ｃｆ！ｌ）Φ ：
〃 中性子束（１／ｄ・ｓ）Σｆ ： 〃 核分
裂断面積（１／ＣｌｒＬ）γＩ，，Ｘ：１回の核分裂で
発生する１３５Ｘｅ１３５の個数（−）λＩ，λｘ：１
１３５，の崩壊定数（１／ｓ）σｘ ：Ｘｅｌ３５の中
性子吸収断面積（ｄ）ところで、Ｘｅｌ３５は中性子を
吸収する性質があり、Ｘｅｌ３５濃度が変化すると、例
えば増加すると、操作量を固定した状態では炉出力が減
少するなど炉の出力特性が変化する。

このため、中央操作室からの負荷指令に追従して炉出力
を大幅に変更しようとすると、線出力密度ＫｋＷ／Ｆｔ
以上では挿入以外制御棒をほとんど操作できないという
条件の下では、負荷指令のパターンによつては第２図の
４つの太線の外側にはみ出て運転せざるを得なくなる。
これらの代表例として、再循環ポンプ速度上限に掛かる
場合と原子炉状態がＲＢＬを越える場合がある。次にこ
れについて説明する。先ず、再循環ポンプ速度上限に掛
かる場合について説明する。負荷指令Ｌｄとして、１０
０％から５５％に出力を落とし、６時間その出力を保持
した後再び１００％出力に戻すような例を考える。これ
は夜間の負荷需要減少のために出力を落とすことに対応
する。初期状態としては、１００％出力で平衡している
ものとする。線出力密度ＫｋＷ／Ｆｔ以上では挿入以外
制御棒の操作がほとんど禁止されているので、上記の負
荷指令Ｌｄに炉出力Ｑｒを追従させようとすると炉心流
量のみを操作することにより対処することになる。

第３図は、この場合の炉出力Ｑｒと炉心流量Ｗｉの軌跡
を示したものであり、Ａ−＋Ｂ→Ｃ→Ｄ−＋Ａ−＋Ｅ−
＋Ａのように４状態が遷移する。この軌跡を時間的な変
化としてとらえると第４図のようになる。負荷指＋Ｌｄ
に従つて、炉出力Ｑｒを１００％から５５０１）に落と
すのは、Ａ−＋Ｂの状態遷移に対応する。

５５％を出力を保持しようとすると第４図に示すように
Ｘｅｌ３５濃度Ｘの増加による炉出力特性の変化を補償
するために炉心流量を増加させなければならず、Ｂ−＋
Ｃの状態遷移がこれに対応する。

５５％から１００％に炉出力Ｑｒを戻そうとして炉心流
量Ｗｌを１００％に増加させてもＸｅｌ３５濃度Ｘが増
加しているので炉出力Ｑｒは約９１％までしか回復せず
、負荷指令Ｌｄと炉出力Ｑｒとの間に約９（ｆ）の偏差
が生じる。

これはＣ→Ｄの状態遷移に対応する。この場合、炉心流
量Ｗｉを再循環ポンプ速度上限まで増加させないで１０
０％流量をあたかも炉心流量Ｗｉの上限のように扱つた
のは、再循環ポンプ速度を上限まで増加させても炉出力
Ｑｒが数％位しか増加せず効果が小さく安全運転上はこ
のようにした方がいいという理由による。炉心流量Ｗｉ
を１００ｆ）に保持しているとＸｅｌ３５の減少により
約２時間後に炉出力Ｑｒが１００％に回復する。これは
Ｄ−＋Ａの状態遷移に対応する。その後１００％に炉出
力を保持しようとするがＸｅｌ３′５濃度Ｘが更に減少
して逆に炉心流量Ｗｉを減少させなければ１００％出力
を保てない。Ａ−＋Ｅの状態遷移がこれに対応する。こ
の遷移の途中以後は第４図に示していないが、この後Ｘ
ｅｌ３５濃度Ｘが１００％出力に対応した濃度に回復す
る。これはＥ−＋Ａの状態遷移に対応する。次に、原子
炉状態がＲＢＬを越える場合について説明する。

負荷指令Ｌｄとして、１００％から２０％まで出力を落
とし、２日程その出力を保持した後再び１００％出力に
戻すような例を考える。これは、週休２日制の普及で土
．日曜日の２日間に亘つて出力を落とすことに対応する
。初期状態としては、再循環ポンプ速度上限に掛かる場
合と同様１００％出力で平衡しているものとする。線出
力密度ＫｋＷ／Ｆｔ以上では制御棒の引抜はほとんど禁
止されているが、例外として再循環ポンプ速度下限の近
傍では制御棒の引抜がある程度許されている。このため
、上記の負荷指令Ｌｄに炉出力Ｑｒを追従させようとす
ると炉心流量のみにより再循環ポンプ速度下限の近傍ま
で炉出力を下げ、その後制御棒操作により２００１）ま
で出力を下げてその出力を保持した後制御棒を１００％
制御棒パターンになるまで引抜いて、その後炉心流量Ｗ
ｌにより１００（ｆ）出力に戻すことにより対処するこ
とになる。第５図は、この場合の炉出力Ｑｒと炉心流量
Ｗｉの軌跡を示したものであり、Ａ−＋Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ
→Ｆ→Ａのように状態が遷移する。負荷指令Ｌｄに従つ
て、まず炉出力Ｑｒを１００％から５０％近くまで炉心
流量のみの操作により下げ、その後続いて再循環ポンプ
速度を下限近傍に固定したまま制御棒操作により炉出力
Ｑｒを２０％まで下げるのであるが、これはＡ→Ｂ−＋
Ｃの状態遷移に対応し、遷移時間が１時間程度の例を考
えている。

２０％に出力を保持しようとするとＸｅｌ３５濃度が過
渡的に増加し、その後２０％出力平衡Ｘｅｌ３５濃度に
向つて減少する。

このＸｅｌ３５濃度の変化に連れて、制御棒を引抜いた
り挿人したりしなければならない。２０％から１００％
に炉出力を戻すには、まず１０００１）制御棒パターン
になるまで制御棒を操作する。

これは、Ｃ→Ｄの状態遷移に対応する。また、１００％
制御棒パターンとは、定常状態として炉心流量Ｗｉが１
０００１）で炉出力Ｑｒが１００％となるような制御棒
パターンのことである。Ｂ点とＤ点の制御棒パターンは
同じであるが、Ｘｅｌ３５濃度が小さくなつているので
その分だけＤ点の方が出力が増加している。制御棒を１
００％制御棒パターンに戻した後、炉心流量のみの操作
により炉出力Ｑｒを１００（：！）まで増加させる。こ
れが、Ｄ−＋Ｅの状態遷移に対応する。この後過渡的に
Ｘｅｌ３５濃度が減少するので炉出力を１００％に保持
しようとすると炉心流量を減少させなければならず、原
子炉状態がＲＢＬを越えるようになる。これに対応する
のがＦ−＋Ｅの状態遷移である。その後、再びＸｅｌ３
５濃度が１００％出力Ｘｅｌ３５濃度に向つて増加しそ
のため炉心流量Ｗｉを増加させるが、これはＦ−＋Ａの
状態遷移に対応する。原子炉状態がＲＢＬを越えないよ
うにするには、制御俸を挿入すればよいが、そうすると
その後Ｘｅ濃度が増加したとき制御棒を引抜けないので
１００％出力を出せなくなる。以上のことから、原子力
発電プラントに系統の負荷需要に従つてその出力を大幅
に変化させるような運転を要求するような場合は、火力
発電プラントのように静特性（第１図）に基づいて負荷
配分を決定すると、負荷指令のパターンによつては、炉
心流量の上限に掛かつて高出力において負荷指令通りに
炉出力を増加させることができなくなつたり、原子炉状
態がＲＢＬを越えるような場合が生じる。

前者の場合は、供給予備力の減少をきたし、最悪の場合
は供給予備力がマイナスになる場合もあり得、系統の安
全運用上問題がある。また、後者の場合は、ＲＢＬを越
えないように制御棒の挿入を行なうとその後Ｘｅｌ３５
濃度が増加したとき負荷指令通りに出力を増加させるこ
とができなくなり、前者の場合と同様の問題が生じる。
逆に制御棒を挿入しないで、高出力を保持しようとする
と原子炉状態がＲＢＬを越えて燃料棒焼損の恐れがある
。したがつて、原子力発電プラントに電力系統の負荷需
要に従つてその出力を大幅に変化させるような運転を要
求するような場合は、上記の問題点を解決しなければな
らない。

本発明の目的は、上記した問題点を解消し５、原子力発
電プラントの運転を制限範囲内で実施できる電力系統の
安全な負荷指令を短時間に決定できる電力系統の負荷追
従運転方法を提供することにある。

本発明の特徴は、決定された負荷に基づく原子力発電所
の運転を行なつた場合におけるプラント運転制限条件を
逸脱する原子力発電所の有無を判定し、プラント運転制
限条件を逸脱する原子力発電所が存在する場合には原子
力発電所の負荷をプラント運転条件が満足されるように
修正し、原子力発電所の決定された負荷と修正された負
荷の差を他の種類の発電所に補償させることにある。

本発明の特徴は、予測した負荷需要を電力系統ノの静特
性に基づいて経済負荷配分することにより各々の発電プ
ラントに対する第１負荷をそれぞれ決定し、決定された
その第１負荷に基づく負荷追従運転後における原子力発
電プラントの運転制限範囲逸脱の有無を原子力発電プラ
ントから入力した動特性を考慮して推定することにある
。

第６図は、本発明の一実施例を示す。

図において、負荷指令決定システム１は、翌日の系統の
負荷需要を予測し、その予測結果に基づいてＥＬＤ予想
計算を行ない翌日の系統の各発電プラントの負荷配分す
なわち負荷指令を決定し、それを負荷指令調整システム
２に与える。負荷指令調整システム２は、限子力発電プ
ラント群５の各発電プラントからの原子炉状態量に基づ
いて各原子力発電プラントのＸｅｌ３５濃度を推定し、
その推定値と負荷指令決定システム１により決定された
翌日の各発電プラントの負荷指令に基づいて翌日の各原
子力発電プラントの炉出力を予測し、プラント運転制限
条件内で負荷指令通りに炉出力を変更できない原子力発
電プラントがあれば、各原子力発電プラントにおいてプ
ラント運転制限条件内で負荷指令通りに炉出力を変更で
きると共に電力系統負荷の需給バランスを保持するため
に、負荷指令決定システム１により決定された翌日の電
力系統の各発電プラントの負荷指令を調整する。次に、
具体的に説明する。電力系統の負荷需要の予測には、従
来技術が利用できる。

例えば（１）式に示したように、負荷に大きな影響を与
える要因をいくつか取り上げて、それに重み付けした和
により翌日の電力系統の負荷需要の予測を行なう。また
、翌日の電力系統の負荷需要予測結果に基づいたＥＬＤ
予想計算は、基本的に次のように定式化できるっ（ａ／
）Ｐｓｉ（ｔ）をｉ番目の火力発電プラントの出力分担
、ＰＨｊ（ｔ）をｊ番目の水力発電プラントの出力分担
、ＰＡｋ（ｔ）をｋ番目の原子力発電プラントの出力分
担、Ｌ（ｔ）を系統の総負荷需要、Ｒｔ）を系統におけ
る損失の総量とする。

カツコ内のｔは、それぞれの量が時刻ｔにおける値であ
ることを示す。これから、需要バランスの条件は、Ｐｓ
ｌ（ｔ）＋・・・＋Ｐｓｉ（ｔ）＋・・＋ＰｓＯ（ｔ）
＋ＰＨｌ（ｔ）＋・・・＋ＰＨｊ（ｔ）＋・・・＋ＰＨ
町ｔ）＋ＰＡｌ（ｔ）＋・・・ＰＡｋ（０＋・・＋ＰＡ
ｌ（ｔ）一ｔ）＋Ｒ（ｔ） ・・・・・・・・・・
・・（８）で表わせる。（ｂ′） ｉ番目の火力発電プ
ラントの出力の上下限値をＰ冑１Ｘ，Ｐ′ｉ１？ｊ番目
の水力発電プラントの出力の上下限値をＰ胃Ａｉｘ，ｐ
胃１ｊｎ，ｋ番目の原子力発電プラントの出力の上下限
値をＰＷ′１ｃＸ，Ｐ実１ｋｒ１（！：すると、それぞ
れの出力の制約は、となる。

（Ｃｆ） ｊ番目の水力発電プラントの水の作用速度を
Ｑｊ（ｔ）とすると、ＰＨ』（ｔ）は、ａω式のように
Ｑｊ（ｔ）の関数になる。

ＰＨｊ（ｔ）＝ｈ（Ｑｊ（ｔ）） ｊ＝１，・・・，Ｍ
ＯＩ（ｄ／） ｊ番目の水力発電プラント≠ｊの考察期
間Ｔにおける全使用水量ＱｊＴは、Ｑ』（ｔ）をＴＯ（
考察開始時間）からＴ。

＋Ｔまで積分したものである。運用上ＱｊＴは与えられ
るものとする。仁−４−Ｔ ｖｔＯ−ＶＪｌ▼′ ！ 〜レ ＪｌＪ轟ア
ア１Ｕμｙ（ｅつ 系統の損失は、（自）式のよう
に｛Ｐｓｉ｝，｛ＰＨｊ｝， ｛ＰＡｋ｝の関数である
。

（ｆつ （８）〜（自）式を制約条件とし、目的関数を
ＴＯ〜ＴＯ＋Ｔの間の総火力．原子力燃料費Ｆとする。

ｉ番目の火力発電プラントの出力がＰＳｉのときの単位
時間当りの燃料費をＦＳｌ（ＰＳｌ），ｋ番目の原子力
発電プラントの出力がＰＡ，の３ときの単位時間当りの
燃料費をＦＡｋＯ）Ａｋ）とすれば、（自）式のように
表わせる。一 會．．−Ｇｒ， ＥＬＤ予想計算は、このＦを最小にするようなＰｓｉ（
ｔ），ＰＨｊ（ｔ），ＰＡｋ（ｔ）を、ＴＯ−ＴＯ＋Ｔ
に亘つて求めるものである（１＝１，・・・，Ｎ，ｊ＝
１９て５ｍ９ｋ０１ツｏ″ｙｌ）０（ｂつにおける発電
プラントの出力の上下限値には、静的特性値を与える。

また、原子力発電プラントの単位出力当りの燃料費は、
第１図に示す火力発電プラントの燃料費特性と同様プラ
ント効率に関係し出力の関数として与える。次にＸｅｌ
３５濃度の推定について説明する。

Ｘｅｌ３５濃度は、直接計測することができないので、
関連する原子炉状態量に基づきモデルを用いて推定する
ことになる。関連する原子炉状態量は、炉出力Ｑｒ、制
御棒位置Ｒ、炉心流量Ｗｉの３つがある。これらの状態
量とＸｅｌ３５濃度Ｘとの関係は、０４）式で表わせる
。ここで、 添字０：基準値を表わす記号 △：基準値からの変化分を表わす記号 Ｒ：制御棒位置（ＮＯｃｈ） Ｗｉ：炉心流量（％） ９１：制御棒位置Ｒの変化による炉出力 Ｑｒの変化の感度 ９２：炉心流量Ｗｉの変化による炉出力 Ｑｒの変化の感度 ９３．Ｘｅ１３５濃度Ｘの変化による炉出力・Ｑｒの変
化の感度 ９１は、制御棒１本を１ノツチ動かした場合の感度であ
り、制御棒パターンと炉出力の関数となる。

制御棒操作シーケンスは、オフラインで決定され、オン
ラインでの修正は小幅なので、９１はテーブルとして記
憶しておき、原子力発電プラントの運転データにより適
時更新する。９２は、炉心流量と炉出力の関数となり、
（自）式で表ろすことができる。

式中の定数Ｃは、燃焼度などに依存し、設計データある
いは運転中の炉出力と炉心流量から決定できる。

９３は、炉出力の関数として表わすことができ、Ａ６）
式のようになる。

Ａ６）式は、炉出力Ｑｒのべき級数で近似でき、その係
数は運転データにより決定する。

Ｘｃｌ３５濃度は、９１，９２，９３を用いて、Ａ４）
式により推定する。炉出力の予測は、上で求めたＸｅｌ
３５濃度の推定値を基に、（８）式と（自）式を組合せ
て行なう次に、負荷指令調整システム２における各発電
プラントの負荷指令の調整について説明する。

負荷指◆の調整は、先に述べたように負荷指令決定シス
テム１により決定された各発電プラントの負荷指令に基
づき、上で説明した方法により各原子力発電プラントの
炉出力を予測し、予測の結果、再循環ポンプ速度上限に
掛かつたり、原子炉状態がＲＢＬを越えるなどしてプラ
ント運転制限条件内で負荷指令通りに炉出力を変更でき
ない原子力発電プラントがあれば、プラント運転制限条
件内で負荷指令通りに炉出力を変更できると共に電力系
統負荷の需給バランスを保持するために行う。再循環ポ
ンプ速度上限に掛かつて高振力において負荷指令と炉出
力の間に大きな偏差が生じる場合は、（１）電力系統の
供給予備力が大きく他の発電プラントでその偏差を補償
することができれば、経済負荷配分によりそれを他の発
電プラントに分担させる、（２）供給予備力が小さく電
力系統の安全運転上問題があれば、電力系統の運用状況
に応じて低出力から高出力に早めに戻す、あるいは低出
力に落す場合の低出力レベルを高くするという原理に基
づいて負荷指令の調整を行なう。（２）において、低出
力における偏差は、（１）とは逆に経済負荷配分により
他の発電プラントの出力を下げることにより補償する。
また、原子炉状態がＲＢＬを越える場合は、（３）系統
の供給予備力が大きいときは、制御棒挿入によりこれに
対処し、この後Ｘｅｌ３５濃度増加による出力低下は経
済負荷配分によりそれを他の発電プラントに補償させる
、（４）供給予備力が小さく系統の安全運転上問題があ
れば、電力系統の運用状況に応じて低出力から高出力に
早めに戻す、あるいは低出力に落す場合の低出力レベル
を高くするという原理に基づいて負荷指令の調整を行な
う。低出力の補償は（２）と同様にして行なつＯ以上、
本発明の具体的実施例を説明したが、これにより各原子
力発電プラントにおいてプラント運転制限条件内で負荷
指令通りに炉出力を変更できると共に電力系統負荷の需
給バランスを保持できる。

第７図は、Ｘｅｌ３５濃度を推定して各プラントへの負
荷指令を与える場合の一実施例である。

本実施例により系統の各発電プラントの負荷指令を決定
するに当り、燃料費などの静的特性に基づいて負荷指令
を決定しＸｅｌ３５濃度の動的ふるまいを予測し、炉出
力を予測してその結果に基づき負荷指令を調整すること
により、プラント運転制限条件内で原子力発電プラント
の出力を負荷指令に追従させることができプラントを安
全に運転できると共に電力系統負荷の需給バランスを最
適に保持して電力系統を安全に運用できる。本実施例は
、第１ステツプとして電力系統の静特性に基づく経済負
荷配分により原子力発電プラント、火力発電プラントお
よび水力発電プラントの負荷を決定しているので、それ
らの発電プラントの負荷追従運転後の電力系統における
供給予備力を大きくすることができる。

その上で、第２ステツプとしてＸｅ濃度、すなわち原子
力発電プラントの動特性に基づいて原子力発電プラント
の運転状態を予測し、さらにこの予測結果に基づいて前
述したように原子力発電プラントの負荷を修正している
ので、原子力発電プラントの負荷の修正分を他の種類の
発電プラントにて補償させた場合でも電力系統の供給予
備力を確保することができる。従つて、電力系統の一部
の突発的な事故に対しても余裕を持つて対処でき、電力
系統を安全に運用することができる。さらに、前述した
ように第１ステツプで電力系統の静特性を考慮し、次の
第２ステツプで｝京子力発電プラントの動特性を考慮し
て電力系統の各発電プラントの負荷を決定しているので
、負荷追従運転時の負荷の決定に要する時間が著しく短
縮される。

従つて、電力系統の各発電プラントに対する負荷追従運
転時の負荷を短時間で決定でき、電力系統の負荷追従運
転が容易になる。実施例では、各発電プラントの負荷指
令を決定するステツプを、各原子力発電プラントの静的
特性を考慮して決定する第１のステツプと第１のステツ
プにより決定された負荷指令に基づいて炉出力をＸｅｌ
３５動特性に注目して予測し、この予測結果により元の
負荷指令を再調整する第２のステツプに分けたが、静特
性と動特性を一括して扱い１つのステツプで最終的な負
荷指令を決定することもできる。

本発明によれば、原子力発電プラントの運転を制限範囲
内で実施できる電力系統の安全な負荷指令を短時間に決
定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は火力発電プラントの燃料費特性を示す図、第２
図は炉出力と炉心流量の関係を示す図、第３図は再循環
ポンプ速度上限に掛かつて炉出力を負荷指令に追従させ
ることができない場合の原子炉状態遷移を示す図、第４
図は第３図の原子炉状態遷移をプラント状態量の時間的
変化として表した図、第５図は炉出力を負荷指令通りに
変化させたときに原子炉状態がＲＢＬを越える場合の状
態遷移を示す図、第６図は本発明になる電力系統運用方
式の一実施例を示す図、第７図は具体的な一実施例図で
ある。 符号の説明、１・・・・・・負荷指令決定システム、２
・・・・・・負荷指令調整システム、３・・・・・・水
力発電プラント群、４・・・・・・火力発電プラント群
、５・・・・・・原子力発電プラント群。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子力発電プラントおよび原子力発電プラント以外
   の他の種類の発電プラントを有する電力系統の負荷需要
   を予測し、予測した負荷需要に前記電力系統を追従させ
   る運転方法において、予測した前記負荷需要を電力系統
   の静特性に基づいて経済負荷配分することによつて各々
   の前記発電プラントに対する第１負荷をそれぞれ決定し
   、決定された前記第１負荷に基づく負荷追従運転後にお
   ける原子力発電プラントの運転制限範囲逸脱の有無を、
   前記原子力発電プラントから入力した動特性を考慮して
   推定し、前記運転制限範囲を逸脱する場合には、前記原
   子力発電プラントに対する前記第１負荷を、前記運転制
   限範囲を満足する第２負荷に修正し、前記原子力発電プ
   ラントの前記第１負荷と前記第２負荷の差を経済負荷配
   分により前記他の種類の発電プラントに補償させること
   を特徴とする電力系統の負荷追従運転方法。