JPH0533609A - コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置 - Google Patents

コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置

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JPH0533609A
JPH0533609A JP18744791A JP18744791A JPH0533609A JP H0533609 A JPH0533609 A JP H0533609A JP 18744791 A JP18744791 A JP 18744791A JP 18744791 A JP18744791 A JP 18744791A JP H0533609 A JPH0533609 A JP H0533609A
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Fumiaki Sato
佐藤  文昭
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トータル負荷の上昇時および下降時における
オーバーシュートやアンダーシュートの発生を防止する
ことができ、従来に較べて良好な制御を行うことのでき
るコンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置を
提供する。 【構成】 上限負荷検出器40および下限負荷検出器4
3によって、各ガスタービン毎にその負荷信号44が上
限値あるいは下限値になっているか否かを検出する。そ
して、全てのガスタービンの負荷が上限値あるいは下限
値となっている時は、マスタ負荷制御上限制限ロジック
41およびマスタ負荷制御下限制限ロジック43から、
上限制限指令47および下限制限指令48を出力し、サ
ブループ目標負荷信号12を現状値より増加および減少
しないように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のガスタービン
と、1 台ないし複数台の蒸気タービンとから構成される
コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般にコンバインドサイクル発電プラン
トは、複数台のガスタービン及び1 台ないし複数台の蒸
気タービンから構成されている。
【0003】このようなコンバインドサイクル発電プラ
ントおよびその負荷制御装置の構成の一例を図3に示
す。
【0004】ガスタービン1から出た高温の排気は、排
気路2を通り、排熱回収ボイラ3に導かれる。そして、
この排気の熱によって排熱回収ボイラ3にて蒸気を発生
させ、この蒸気を蒸気管4を通して蒸気タービン5へ供
給し、発電機6を回転させる。なお、ガスタービン1
と、発電機6と、蒸気タービン5とは、同軸でつながっ
ており、ガスタービン1と蒸気タービン5の両方で発電
機6を駆動する。すなわち、発電機6の負荷はガスター
ビン1の負荷と蒸気タービン5の負荷の和である。この
ガスタービン1の負荷は、燃料調節弁7により燃焼器8
へ送る燃料を調節することにより制御される。一方、蒸
気タービン5の負荷は、ガスタービン1の排気の温度お
よび量によって決まる。
【0005】また、このように構成されたコンバインド
サイクル発電プラントの負荷制御は、例えば次のように
して行っている。
【0006】図3に示すように、負荷制御装置は、マス
ター制御部9と、サブループ制御部10の二つのレベル
の制御部から構成されている。
【0007】マスタ制御部9は、マスタ負荷設定器13
より出力される、マスタ目標負荷信号14と、各コンバ
インドサイクル発電ユニットの発電機負荷信号11の合
計であるトータル負荷信号15の偏差をマスタ負荷制御
器16へ入力し、サブループ目標不負荷信号12をサブ
ループ制御部10へ出力することにより、トータル負荷
信号15の値を、マスタ目標負荷設定信号14の値に一
致させるように制御を行う。
【0008】また、各コンバインドサイクル発電ユニッ
ト毎に設けられたサブループ制御部10は、マスタ制御
部9からのサブループ目標負荷信号12と、発電機負荷
信号11の偏差をサブループ負荷制御器17へ入力し、
燃料調節弁7に燃料調節弁操作指令18を出力すること
により、発電機負荷信号11の値をサブループ目標負荷
信号12の値へ一致させる制御を行う。
【0009】このようなマスタ制御部9と、複数のサブ
ループ制御部10の制御により、トータル負荷信号15
の値をマスタ目標負荷信号14の値へ制御する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、コン
バインドサイクル発電プラントにおいては、蒸気タービ
ン5の負荷は、ガスタービン1の排気の温度および排気
量により変わるが、排熱回収ボイラ3における蒸気発生
プロセスの遅れが大きいため、ガスタービン1の負荷が
増加してから、蒸気タービン5の負荷が増加するまでに
は多くの時間を要する。このため、上記説明の従来の負
荷制御では次のような不都合が生じるという問題があっ
た。
【0011】図4は、図3のシステムにおいて、マスタ
目標負荷信号14の値を上昇させた場合のトータル負荷
信号15、ガスタービン1の負荷30、蒸気タービン5
の負荷31の値の変化の様子を示す。なお、以下ガスタ
ービン1の定格負荷を50MW、蒸気タービン5の定格負荷
すなわちガスタービン1が連続定格負荷運転を行ってい
る時の負荷を50MWに単純化して説明する。
【0012】マスタ目標負荷信号14を、0 MWから225
MWまで上昇させた場合、応答の速いガスタービン1によ
り、時刻aまではトータル負荷信号15は、マスタ目標
負荷信号14に追従して上昇する。
【0013】時刻aにて、ガスタービン1の負荷30
は、定格値である50MWに到達する。このため、時刻a以
後は、ガスタービン1の負荷30は、50MWで一定とな
る。
【0014】一方、応答の遅い蒸気タービン5の負荷3
1は、時刻a以降もゆっくりと上昇を続ける。
【0015】時刻a以降のトータル負荷信号15の上昇
は、蒸気タービン5の負荷31による。このため、時刻
a以降、トータル負荷信号15は、マスタ目標負荷信号
14に追従できなくなる。この結果、マスタ制御部9内
のマスタ目標負荷信号14と、トータル負荷信号15の
偏差が正側に大きくなる。ところで、マスタ負荷制御器
16には、積分要素が組み込まれている。このため、そ
の積分動作により、サブループ目標負荷信号12は増加
を続ける。
【0016】このため、図4において時刻bでトータル
負荷信号15がマスタ目標負荷信号14に到達した後
は、マスタ目標負荷信号14と、トータル負荷信号15
の偏差は負の値になるが、マスタ負荷制御器16の積分
動作により、サブループ目標負荷信号12の値は、50MW
より大きく、よってガスタービン1の負荷値30は時刻
b以後も下がらない。したがって、トータル負荷信号1
5は、蒸気タービン5の負荷値31の上昇により、上昇
を続ける。
【0017】この後、時刻cにて、サブループ目標負荷
信号12の値が下がって50MWに到達し、この結果ガスタ
ービン1の負荷30が下降を始め、トータル負荷信号1
5は、マスタ目標負荷信号14の値に制御される。すな
わち、ガスタービン1の負荷30が定格値に達した後、
負荷制御が不能にもかかわらず、マスタ負荷制御器16
が負荷制御を行うことにより、図4に示すトータル負荷
信号15のオーバーシュートが生じる。
【0018】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、トータル負荷の上昇時および下降時にお
けるオーバーシュートやアンダーシュートの発生を防止
することができ、従来に較べて良好な制御を行うことの
できるコンバインドサイクル発電プラントの負荷制御装
置を提供しようとするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のコン
バインドサイクル発電プラントの負荷制御装置は、コン
バインドサイクル発電プラントのガスタービンおよび蒸
気タービンの全ての合計負荷の目標負荷信号であるマス
タ目標負荷信号を出力するマスタ負荷設定器と、前記マ
スタ目標負荷信号と、前記合計負荷を示すトータル負荷
信号との偏差に基づき、前記ガスタービンの各々に設け
られたサブループ制御部へサブループ目標負荷信号を送
るマスタ負荷制御器と、それぞれ前記各ガスタービンの
負荷信号を入力し、その負荷値が該ガスタービンの出力
可能な上限値か否かを検出する複数の上限負荷検出器
と、全ての前記上限負荷検出器の出力を入力し、全ての
前記ガスタービンの負荷が上限値となっている時は、前
記マスタ負荷設定器に上限制限指令を出力して、前記サ
ブループ目標負荷信号の値の増加を制限するマスタ負荷
制御上限制限ロジックと、それぞれ前記ガスタービンの
負荷信号を入力し、その負荷値が該ガスタービンの出力
可能な下限値か否かを検出する複数の下限負荷検出器
と、全ての前記下限負荷検出器の出力を入力し、全ての
前記ガスタービンの負荷が下限値となっている時は、前
記マスタ負荷設定器に下限制御指令を出力して、前記サ
ブループ目標負荷信号の値の減少を制限するマスタ負荷
制御下限制限ロジックとを具備したことを特徴とする。
【0020】
【作用】上記構成の本発明のコンバインドサイクル発電
プラントの負荷制御装置では、上限負荷検出器および下
限負荷検出器によって、各ガスタービン毎にその負荷値
が上限値あるいは下限値になっているか否かを検出す
る。
【0021】そして、全てのガスタービンの負荷が上限
値あるいは下限値となっている時は、マスタ負荷制御上
限制限ロジックおよびマスタ負荷制御下限制限ロジック
から、上限制限指令および下限制限指令を出力し、サブ
ループ目標負荷信号を現状値より増加および減少しない
ように制御する。
【0022】したがって、全ガスタービンの負荷が上限
値になっている時は、サブループ目標負荷信号が現状値
に上限リミットされるため、トータル負荷の上昇時にお
けるオーバーシュートを防止することができ、全ガスタ
ービンの負荷が下限値になっている時は、サブループ目
標負荷信号が現状値に下限リミットされるため、トータ
ル負荷の下降時におけるアンダーシュートを防止するこ
とができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明のコンバインドサイクル発電プ
ラントの負荷制御装置の詳細を、図面を参照して一実施
例について説明する。
【0024】図1は、本発明の一実施例に関わるコンバ
インドサイクル発電プラントの負荷制御装置の要部構成
を示すもので、同図において符号9aは、マスタ制御部
を示している。なお、このマスタ制御部9aは、図3に
示した従来の負荷制御装置におけるマスタ制御部9に相
当するものであって、図3と同一部分には同一符号を付
してある。
【0025】このマスタ制御部9aには、マスタ負荷設
定器13およびマスタ負荷制御器16が設けられてい
る。マスタ負荷設定器13は、マスタ目標負荷信号14
を出力し、このマスタ目標負荷信号14と各コンバイン
ドサイクル発電ユニットの発電機負荷信号11の合計で
あるトータル負荷信号15との偏差がマスタ負荷制御器
16へ入力される。そして、マスタ負荷制御器16は、
これらの偏差に応じてサブループ目標不負荷信号12を
出力する。
【0026】このサブループ目標不負荷信号12は、図
3に示した各サブループ制御部10に入力され、前述し
た如くこれらのサブループ制御部10によって燃料調節
弁7の開度が制御される。
【0027】さらに、マスタ制御部9aには、上限負荷
検出器40と、マスタ負荷制御上限制限ロジック41、
および、下限負荷検出器42と、マスタ負荷制御下限制
限ロジック43が設けられている。
【0028】上限負荷検出器40および下限負荷検出器
42には、各コンバインドサイクル発電ユニットのガス
タービン1の負荷信号44がそれぞれ入力される。そし
て、上限負荷検出器40および下限負荷検出器42は、
これらのガスタービン1の負荷が出力可能な上限値にあ
るか否か、および下限値にあるか否かを検出する。
【0029】これらの上限負荷検出器40の検出信号4
5、および下限負荷検出器42の検出信号46は、それ
ぞれマスタ負荷制御上限制限ロジック41、マスタ負荷
制御下限制限ロジック43に入力される。そして、マス
タ負荷制御上限制限ロジック41は、全てのガスタービ
ン1の負荷が各ガスタービンが出力可能な上限値にある
場合はマスタ負荷制御器16へ上限制限指令47を出力
する。同様に、マスタ負荷制御下限制限ロジック43
は、全てのガスタービン1の負荷が各ガスタービンが出
力可能な下限値にある場合はマスタ負荷制御器16へ下
限制限指令48を出力する。
【0030】そして、マスタ負荷制御器16は、上限制
限指令47が入力されている場合は現状値以上にサブル
ープ目標不負荷信号12の値を増加させないよう固定
し、また、下限制限指令48が入力されている場合は現
状値以上にサブループ目標不負荷信号12の値を減少さ
せないよう固定するよう構成されている。
【0031】次に、上記構成の本実施例のコンバインド
サイクル発電プラントの負荷制御装置によって、前述の
図4に示した場合と同じ条件の制御を実施した場合の特
性を図2を参照して説明する。
【0032】同図に示すように、マスタ目標負荷信号1
4を、0 MWから225 MWまで上昇させた場合、まず、応答
の速いガスタービン1により、時刻aまでは従来と同様
にトータル負荷信号15は、マスタ目標負荷信号14に
追従して上昇する。
【0033】時刻aにおいて、全ガスタービン1の負荷
が上限値50MWとなる。このため、時刻a以後は、ガスタ
ービン1の負荷30は一定となる。したがって、時刻a
以降のトータル負荷信号15の上昇は、応答の遅い蒸気
タービン5の負荷31の上昇速度に依存し、トータル負
荷信号15は、マスタ目標負荷信号14に追従できなく
なる。この結果、マスタ制御部9a内のマスタ目標負荷
信号14と、トータル負荷信号15の偏差が正側に大き
くなる。
【0034】ここで、従来の制御装置では、この偏差に
応じて、サブループ目標負荷信号12は増加を続ける。
一方、本実施例では、時刻aにおいて、マスタ負荷制御
器16に上限制限指令47が入力されるため、サブルー
プ目標負荷信号12は時刻aの時の値に固定される。
【0035】このため、時刻bにおいて、マスタ目標負
荷信号14と、トータル負荷信号15とが一致し、これ
らの偏差が負になると、サブループ目標負荷信号12は
直ちに減少し、これによって、燃料調節弁操作指令18
も直ちに減少するので、ガスタービン1の負荷30も直
ちに減少し、図4に見られたようなトータル負荷制御信
号15のオーバーシュートを防止することができる。
【0036】このように、本実施例によれば、トータル
負荷上昇時に、全ガスタービンの負荷が上限値に達した
際のトータル負荷のオーバーシュートを防止することが
できる。なお、トータル負荷下降時に、全ガスタービン
の負荷が下限値に達した際のトータル負荷のアンダーシ
ュートも、同様にして防止することができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンバイ
ンドサイクル発電プラントの負荷制御装置によれば、ト
ータル負荷の上昇時および下降時におけるオーバーシュ
ートやアンダーシュートの発生を防止することができ、
従来に較べて良好な制御を行うことかできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成を示すブロック
図。
【図2】図1の実施例における負荷制御特性を示すグラ
フ。
【図3】従来の負荷制御装置の一例を示すブロック図。
【図4】従来装置における負荷制御特性を示すグラフ。
【符号の説明】
9a マスタ制御部 11 発電機負荷信号 12 サブループ目標不負荷信号 13 マスタ負荷設定器 14 マスタ目標負荷信号 15 トータル負荷信号 16 マスタ負荷制御器 40 上限負荷検出器 41 マスタ負荷制御上限制限ロジック 42 下限負荷検出器 43 マスタ負荷制御下限制限ロジック 44 ガスタービンの負荷信号 45 検出信号 46 検出信号 47 上限制限指令 48 下限制限指令

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 コンバインドサイクル発電プラントのガ
    スタービンおよび蒸気タービンの全ての合計負荷の目標
    負荷信号であるマスタ目標負荷信号を出力するマスタ負
    荷設定器と、 前記マスタ目標負荷信号と、前記合計負荷を示すトータ
    ル負荷信号との偏差に基づき、前記ガスタービンの各々
    に設けられたサブループ制御部へサブループ目標負荷信
    号を送るマスタ負荷制御器と、 それぞれ前記各ガスタービンの負荷信号を入力し、その
    負荷値が該ガスタービンの出力可能な上限値か否かを検
    出する複数の上限負荷検出器と、 全ての前記上限負荷検出器の出力を入力し、全ての前記
    ガスタービンの負荷が上限値となっている時は、前記マ
    スタ負荷設定器に上限制限指令を出力して、前記サブル
    ープ目標負荷信号の値の増加を制限するマスタ負荷制御
    上限制限ロジックと、 それぞれ前記ガスタービンの負荷信号を入力し、その負
    荷値が該ガスタービンの出力可能な下限値か否かを検出
    する複数の下限負荷検出器と、 全ての前記下限負荷検出器の出力を入力し、全ての前記
    ガスタービンの負荷が下限値となっている時は、前記マ
    スタ負荷設定器に下限制御指令を出力して、前記サブル
    ープ目標負荷信号の値の減少を制限するマスタ負荷制御
    下限制限ロジックとを具備したことを特徴とするコンバ
    インドサイクル発電プラントの負荷制御装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01155006A (ja) * 1987-12-14 1989-06-16 Toshiba Corp 発電プラントの負荷制御装置
JPH01257704A (ja) * 1988-04-08 1989-10-13 Hitachi Ltd 一軸型複合サイクル発電プラントの負荷制御装置
JPH0343609A (ja) * 1989-07-07 1991-02-25 Toshiba Corp 発電プラントの制御方法

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