JPS5840613A - 火力発電プラントの効率最適化制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火力発電プラントの制御方法に係り、特に通常
負荷運転時において海水温度、大気温度など周囲栄件が
変動する場合でも常にプラント効率を最昼点に維持する
のに好適な制御方法に関する。

火力発電プラントの筒効率化運用ｍｌＪ御の問題は話題
になってから久しいが、プラントラ総括的なｄ点から効
率同上を図った制御システムは末だ実用化に至っていな
い。僅かに、粱燃比紫操作することによるボイラ効率の
Ｒ適化に関する報告（例えば、ｐ＋Ｍｏｒａｎ　ｅｔ　
ａｌ、、　ｌ）ｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｌｆ−ｏｐｔｉｍｉｓｉｎ
ｇ　ｃｏｎｔｒｏｌｔｏ　ｃｏａｌ−ｆｉｒｅｄ　ｓｔ
ｅａｍ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　ｐｌａｎｔ。

Ｐｒ０Ｃ，ＩＥＥ、ＶＯ４，１１５，Ａ２（１９６８−
２）　）　７）”あるのみである。これら従来の制御シ
ステムでは、第１図に示すように、プラント１００から
の状態フィードバック４に基づいて制御装置２内の探索
子ざ３において最大効率探索全行ない、最適操作量５を
決定する。

しかし、従来方式の第′１の問題点は、大きな熱時定数
をもつプラントからの状態フィードバックに基づいて制
御するため、最大効率点即ち最迩操作置を見出すのに多
大な時間を要することでるる。

また、ぼ来方式の第２の問題点は、効４を爾精実でズ測
することが困難なため１例えば主蒸気圧力などの挙動を
効率評価の代用とする効率イ／デノクス法を用いている
ため、その信憑性が低いことである。きらに、従来方式
の第３の問題点は、実測ｌ１Ｍを用いるためノイズ及び
検出誤差の影響全党は易いという点である。

本発明の目的は、火力発成プラントの利一方法において
、＠記従米方式の欠点ｆｃｓ＜すとともに。

プラントを総括的な一点から効率向上を打解ならしめ、
荷に、安全性、安定性の尚い火力覚醒プラントの効率最
適化制御方法全提供するにある。

本発明では、従来方式の間４点を克服するために、第２
図に示す制御システム２００に内蔵きせた効率計算用の
プラントモデル２４０を用いて、モデル規範形効率予測
計算をＡｉ丁ことＶこより、プラントの応答速度に汚宋
されず、じん速かつ扁樗度の効率最適化１ｒ央現した。

本制御システム世における戚犬効率探索十段１且型の基
本方式は。

最適操作ｊｔｌｌを決定する前にフリントモデル２４０
に対して試行操作ｉ９全出力し、これに対応したプラン
ト効率１０全ボめるという手順を繰返すことにより最大
効率点を探索してゆく方法でるる。この橋片、既に試行
済みの試行点のうち効率が商い方から榎数１−の試行点
を選び、この試行点が形成する多次元多用形の重心点に
対応する操作量を実際にプラントを運転するための操作
指令１直とする。

４３図は本発明の実施例である効率最適化制御システム
の基本構成を示すものである。但し、本図は効率最適化
に、ｆｆ臂な機能についてのみ示すもので、従米方式金
そのまま通用できる各種のマイナ制御系及びプラント側
斜系については図面の緊線化を趙けるために省略した。

同、第３図において谷記号は夫々以下のものを表わして
いる。

９ａは試行０２過剰率、９ｂは試行ダンパ開度。

９Ｃは試行復水器真窒度、１１ａは最通ｏ２過刺率、ｌ
ｌｂは最適ダンパ開度、１１ｃは最適復水６真ヂ度、１
３ａは節炭器（Ａ）、１３ｂＦｉ、４炭器０゜１４は水
壁、１５は１次過熱器、１６は２次過熱器、１７は主蒸
気、１８は高圧ターピノ、１９は１次再熱器、２０１１
″ｌｔ２次再熱器、２１は再熱蒸気。

２２は甲・１氏圧タービン、２３は発成磯、２４は１水
器、２５は俊水、２６は低圧給水ｊＪｌｌ熱器。

２７は、Ｃ水ポンプ、２８は高圧給水／ＪＯ熱器、２９
は１ｌｉｆ遣水ポンプ、３０はパラレルダ／パ、３１は
欧徹戻ミル、３２は望気予熱益、３３は押込みｊノ虱ｖ
４＋　３４は吸引１ｍＪ虱ｄ、４２ｖ’：ｊボイラ、５
０はタービン、６０は給水系１０ 効率に彫４を及ぼす操ｆパラメータは多数めるが、本芙
施・−］の説明では比較的効果が犬ぎい０２過剰率ｍｌ
　、パラレルダンパーＭｌ−”２＋　’Ｊｌ水器真債度
ｒｎ３の３つ全選択し、こ扛全−ν１１として最適化す
ることにした。最大効率探索のための基本アルゴリズム
として、極１直探紫手法の１つであるコンプレックス法
を利用する。第３図の最大効率深淵手段２３０では、コ
ンプレックス法による最大効率探索の原理をわかり易く
解説するために、操１’ｌＥハラメータがｍ、とｍ２の
２つの場合について示した。今、試行点１に対応した試
１ゴ操作４　ｍｊ　＋１ｎ↓全効率計遅用のプラントモ
デル２４０に与え、足常値としての効率η１をボめる。

試行点２，３についても同・謙にη２．η３を求める。

このうちの効率が最低となる点（この場合１とする）と
残された点の重心（この場８は１ｄ分２，３上にある）
を７ｄんだ直１諌の延長上に／？たな試行点４を選び、
試行操作７ｍｌ、ｍ♂に対応した効率η４を求める。こ
こで、試何点１をｉいて新たにできた三角形２３４から
同・謙に新たな試行点５を求める。このとき、試行点５
がプラント状態値の制約条件金−イする場合は定義域内
の試行点６に戻り、新たな三角形３４６を用いて試行方
＋Ｑ］を決定する。このような試行方法′ｆ：ｆ＃返す
ことにより、最大効率点くこの硼曾７）に達することが
できる。この点に対応した操ｒ’）：ｔが最ｉ［１＋ｉ
　（コの場合ｍ７　、　ｍ’ｌ、　）でめり、プラント
に対する実際の操ｆ出力となる。

このようｌ制＄ｌＩ動作を続行することにより、海水温
厩や大気直皮などの周囲条件の変ＩＩＪＶＣより最大効
率点が移動しても、これに追従して−通操作量金決足す
ることができる。

以上は、コンプレックス法を通用した効率最適化＋［ｉ
ｌＪ岬の原理説明１ことどめたが、仄に実施料における
ーＩＩ　＋４アルゴリズムの概要について説明する。

第４図は不発明の実施グリにおける効率最適１ヒ制呻の
基本処理手順を示すものである。以下、順を追ってその
制御叶アルゴリズムｔ、、５Ｅ明する。但し、記号は次
のように足竣する。

ｍＩ　：操１乍量 ■＝１０２過剰率（ん） ｉ二２　パラレルダンパ開度（％） ｉ二３　慎水器冥空度にａ）（ｇ） ここで、ｍ２ｙ３パラレルダンパの開度ヲ示してもよい
が、ここでは次式で定義する。

ここで、Ｇ５１ｄ第３．Ａにおいて１次過熱器１５゜Ｉ
ｉ６炭器（Ａ）１３ａが配置されているガス通路でのガ
ス流量を辰わし、Ｇｌｌは１次丹熱器１９　、　ｉ６炭
器［Ｆ］）１３ｂが自己直されているガス通路でのガス
流量を表わす。

ｍ、、、工、　Ｉｎム１．：操作量上、下限１＝１　０
２過剰率上、下限 に２　パラレルダンパ開度上、下限 ！＝３　復水器真望朋上、下限 Ｇｃｔ、ｍａｚ　ｌ　ＧＣＬ　ｍｌ。：復水４　ｖｎ４
１水ａｔ上、下限（Ｋ９／％） ＤＴｍ＊ｘ　：　１７水器ｖｇ４水己菱上昇品上ｐＪ（
Ｃ）Ｙｗｒａｘ：低圧タービン排気温！１１度上限（％
）ＧＧＲ＋ｏａｚ　Ｉ　ＧＧＲｍｉｎ　：ガス再ｖｍ４
訛黛上、下限（Ｋ９／％） 巨Ｗ貢ヨロ初期シンプレックスの形成 ！ 初期試行点ｍ１　（に１〜３）は上記制約条件を全て４
足するものとし、ｒｎ、、ｍ２．ｍ３が１ｆる３次元空
間にｋＡ（第４図の場合はに−６）の多角形（こｎをシ
ンプレックスという）を形成させ、こｎ’ｌ初勘シンプ
レックスとする。この形成方法としては、１点はｆ７７
期試付点５とし、残りの（ｋ　−１）　１１１１の点は
例えば−葎乱ｇｌｚｒ　　（Ｊ＝２〜ｋ）を用いて次式
により決定する。

１ｎＩ＝ｍ１１．＋　［（”１ｍａｘ　−ｍＩｍ１ｍ）
　　　　”””（２）但し、０＜ｒ　　くｌ このようにして決定したｍｔｉｔ操作量としての制約条
ｒｆ（こｆ′１．を陽の制約朱汗という）を必ず満足す
るが、プロセス状態ｔとしての制約条件（こｔ″Ｌを、
呉の例約条芹という）は満足しない場合もめる。その場
８は、その試行点をすてに犬足さｎた点の重心方＋４Ｊ
へ中点まで移動させる。このようにして兇極的にＣま至
での点が決定される。そして以上の試行により決定され
た各点に対し６したプラント効率η　（Ｊ＝１〜６）が
プラントモデル２４０を用いて得られる。

［１頁「］口重心の計算 ここでは、シンプレックスの付点のうち効率が最も低い
点？除外した（ｋ−１）個の点で定義さｎるシンプレッ
クスの１心ｍ（１＠　ｆ求める。今％効４最低点をＪ−
１とするとｍＧＩｒｉ仄式で表わされ　　ｊ Ση１ ６２ また、幼４ＪＩｉ低点から１七までの４離ΔｍＱ、は次
式で表わされる。

１ｍ　Ｑ　、　＝＝　ｍ　Ｑ　、　−ｍ　’、　　　　
　・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）新たに
試行する方ｌＩＪ］を、最低効率点から重心方間にと９
、両魚間の距離ΔｍＧ、のα１倍だけ１心から延長した
点を新試行点とし、こｎをｉｎ、　　　とすると。

Ｉｎ、　　二ｍＧＨ＋ａ　、４ｍＧ１１゛１６°−−−
−−１−１−−−−−（５）で〆Ｖされる。この場合、
ｉ場の制約条件を４害する′場合は試行点を利約榮件上
にとることにする。

すなわち、上限ｍ、、、ｘを４害する４盆は、ｍ、＝ｍ
、、、、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（６ンとし、下限ｍ１１゜を４害する場合は。

ｋ＋１ ｍ、＝ｍ１１゜　　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（７）とする。

［了枦正二口　効率計算 効率計算用のプラントモデル２４０を用いて、＃試行点
ｍ、　　に対応した効率η　を求める。ここで、プラン
トモデルとしての模擬−囲は１通常（１０） 負荷運転で必要とさｎる系統のうち、エネルギー収支が
ｌｉ：ｉ１題となる系統の全てを対酸としている。

タービン系杭においては油気系統はもとより、シール蒸
気についても考慮する。また、ボイラ系統においては排
ガスによる熱損失はもちろん、ボイラｊからの熱放射も
考慮する。さらに、各機に対するマイナ制御系及びプラ
ン）　ｆｆ１ｌＪ御系は当然のことではあるが、諌ｉ対
家としている。また、周囲条件としての海水遥度、大気
Ａ度及び風速は実１す直を用いる。

効羊ｔｌ禅用のプラントモデル２４０で計算したプロセ
ス状態が陰の制約条件を侵害している４甘は試行点ｍ、
　　に関する屑報ｒｉ全て無効とし、Ｓ’ｒＥＰ−３に
戻り、ｆＴ試試行を決定する。この４曾、操作とフ頴セ
ス状態の因米関床を考慮して次式に従ってαＩｋ＋−正
して５ＴＥＰ−３に戻る。

・・・・・・・・・・・・（８） Ｕ（ＤＴ＞ＤＴ、、；）Ｕ（Ｙ＞Ｙ−−−）　　”’（
９）ここで、０□過刺率に対するα１は修正しない。

その理由は、０２過剥４を制限皿内で操作する限り、陰
の制約条件を侵害することがないからである。

新試行点と元のシンプレックスを、４或する６点に対応
した効率のうち、最大及び最小の効率を、そｎぞれη１
ｌａＫ及びη１．とし、効率最大点に到達したか否かを
次式に従って判定する。

ここに、とは効４最大点到達刊定基準である。

上式が満足され扛ば実用上最大効率点到達したといえる
。最大点に達したならばη１．８に対応する操作を葡出
力し、再び５ＴＥＰ−１に戻９初期シンプレックスを形
成する。最大点に達しなければ次の５ＴＥＰ−７に進む
。

膚試行点が元のシンプレックス全１４成する谷点の効率
のどれよりも高い幼４が得られる部付は、最大４３４点
に達していなくとも、操作出力をし、仄の５ＴＥＰ−８
へ進む。操作出力しない４曾は、そのまま仄の５ＴＥＰ
−８へ進む。本機、４己を設けた理由は、試行点が尻在
の運転状態よりも効４を確実に向上させるならば、最大
効率点に到達するの金持たずして、実際に１！Ｉｉ！乍
出力をするためでめる。

元のシンプレックスを４成している点のうち。

最も低い効４を示す操作点を除外し、新試行点を追卵し
てできたｋｌＩａＩの点から新たなシンプレックスを形
成し、５ＴＥＰ−２に戻る。

次に１本発明による効４４適化副呻過・ｄの１列を第５
図に示す。本図は、操作パラメータでのる０２過刺率ｍ
１．パラレルダンパ開度ｍｔ＋ＵＩ水器真望度ｍ、が張
る３次元望間で各々が最、・ｒ４１１ｍに同って移動す
る軌跡を３つの平面に投影したものでるる。この図で１
〜６は初期シンプレックスの頂点、７〜１１は試行点、
二重丸は最大効率点、７〜１１の点を結ぶ点線は試行操
作過程、７〜１１０点全一を結ぶ芙祿は最適操作過程で
ある。

・列えば、ｍｌとｍ、の関係金みると、第１１回目の試
行で最適点に到達している。しかし、ｍ３については、
ｔＬ４点の近傍まで来ているが、最適点には達していな
い。

以上は、犬施列における制御アルゴリズムの概要λ明に
とどめたが、以下その具体方式について追７ＪＩ］説明
する。

初期シンプレックス形成ステップ１において初期試行点
ｍ：とシンプレックスの大きさを如何に決定するかは、
最大効率探索の収束性を去右する１要な問題である。収
束・注を良くするためには、できるだけ効率が嶋い点に
初期試行点ｍ：を選ぶべきであり、また、このｍ、と操
作許容限界までの距−に応じて初期シンプレックスの大
きさを決定すべきと考え、次のような方式とした。

第６図は０２過刺率ｍ、に対するプラント効率の関係を
示すもので、大気温度が効４荷性に与える影響について
も示した。つまり、実線が大気一度３０Ｃのときの点線
が１０Ｃのときの効率特性でるる。ｍｌの許容域として
の上限及び下限はボイラ排ガス規制＋ｔｉｒ、１Ｍ−ａ
ａの安だ注、ファン６瀘などで定まるが、負荷レベルに
よって異なる。この特性から、負荷りの関数として操作
量の上限ｍ、　、＆、　（［此下限ｍ、ｗａ、ａ（ト）
を表わすことができ、負１青りと大気温７Ｔ、の関数と
して最大効率点Ｖこ対応する操作ｔｍ１Ｍ（Ｌ、　Ｔ、
　）を表わすことができる。

従って、第７図に示すように、初期試行点決定部９６で
は１、東作許容域内で最大効率が期待できる点に初期試
行点ｍ：を選ぶ。次に初期シンプレックスの大きさを１
ｍｊから操作許容限界までの距離に応じて決定するため
に、ｍＸ金ばく初期シンプレックスの頂点のｍ１座標ｍ
、（Ｊ＝＝２〜ｋ）を次式で決定する。

・・・・・・・・・Ｕυ 但し、ｍ＋　＝　（”ｒｍ＊ｘ　＋　ｍｌ　ｓ＋Ｊ　／
　２、ｒ　は−掻乱ｄ　（ｏ＜ｒ　　＜ｉ　）、　ＫＬ
ｌは定ｄ（０＜Ｋｂ＋＜１）である。

第９図はパラレルダンパ開度ｍ２に対するプラント効率
及びガス再循４流量の関係を示すものである。ｍ２の計
容域としての上限は、ガス再循環ファン容量磯界荷性ａ
と扁速ガス流による１次過熱器１５及び節炭器（至）１
３ａのアソ７ユヵットを防止するためのアッシュカット
防止限界特注すで定まる。また、下限は１次再熱器１９
及び節炭器＠１３ｂに対するアッシュカット防止限界ｆ
ｆ注ｃガス再循壌流量低下に伴うＮ（Ｊｘ濃度の上昇を
抑制するためのＮ　ＣＪ　ｘ対策下限特注ｄ及び再熱蒸
気温度安定化下限時性ｅで定まる。ｍ、Ｕ２．　ｍ２ｏ
、。

ｍ２Ｌ、　、　ｍ２．　、　ｍ２Ｌ、は夫々４性ａ、ｂ
、ｃ、ｄ。

ｅで定まる限界点でろり、この図の４曾はｍ２Ｌ３とｍ
２．、　　の間が操作許容域となる。第８図のような特
性となる物理的根拠は、ｍ２を小さくすると、（１）式
の足義から明らかなように、１次再熱器側に分流される
ガス量が増すが、再熱蒸気−夏制御系では、ガス再循Ｉ
流量を低下させることにより再熱蒸気温度を一定に採つ
ためである。第９図に示す５つの操作許容限界は負荷レ
ベルに応じて変化するため、最終的許容限界ｍ、、、、
とｍ２１．は第１０図に示すようにして決定する。即ち
ｍ２１．ｘは、ガス再傭項ファンｄ量限界計算手段１０
２で峙られた上ｐＪｊｍ２ｕ２　とアッシュカット防止
上限計算手段１０３で得られた上ｄｍ２υ１のうち低い
方の１直を低置選択手段１０７により決定する。また。

ｍ２１１は、アツンユカット防止下限計算手段１０４で
得られた下ＰＪＩｍ２Ｌ、Ｓ　ＮＵＸ対策対策下針ｌ計
算手段１０５られた下限ｍ２Ｌ２．及び再熱蒸気温度安
だ化下限計算手段１０６で傅られた下限ｍ２ＬＩのうち
最も大きな＋ＩｌＵを最大ｌ［Ａ択手段１０８により決
定する。ここで、Ｉｎ２［２，ｍ２．、　ｍ２Ｌ、は負
荷りの関数として計算され、ｍ２υ、　、　ｍ２Ｌ、は
燃焼ガス体積流ＪｔｖＧＡｓ　　の関数として計算され
る。また、Ｖ　ＧＡ８は燃脱ガス体積流量計算手段１０
１により負荷の関数として計算される。第９図に示すよ
うに、ｍ２が大きくなるにつれガス再循項訛菫が壇太し
、これに伴ってガス再循櫨ファン動力が増すため、プラ
ント効率は垂下４性をもつ。従って、最大効率点は常に
操作許容限界の下限ｍ２１つにあると見做して、初期試
行点ｍ４にこｎＫ選ぶ。また、ｍｌの部会と同様に、０
Ｊ）ＪＡレシンレックスの大きさをｍｌからの操作許容
限界までの距離に応じて決定するために、ｍｌを除く初
期シンプレックスの頂点のｍ２座ｄＡｍ２　（」−２〜
ｋ）を次式で決定する。

・・・・・・・・・・・・（６） 但し１夙二（ｍ２．、工＋ｍ２．１．）／２、ｒｌは一
様乱ｆｆ　（０＜ｒ＜１　）　、　ＫＬ２は定ａ　＜　
ｏ　＜Ｋｔ２＜。

１）である。

第１Ｏ図は復水器真壁度ｍ３に対するプラント効率、−
環水流量、及び循環水温度上昇−の関係を示すものであ
る。このような特性を示す物理的根拠は、ｍ３を大きく
するとタービン内部効率が上昇するが、その反面、循環
水流量の増加に伴いポンプ動力が増し、結果として、プ
ラント効率が最大となる点をもつことによる。また、ｍ
、の低下と共に９１項水流量が低下するため循環水温度
上昇幅が大きくなる。ここで、操作許容域を規定するの
は１４櫨水ポンプ容量で足まる循環水流量上限４ｉ生ｆ
、冷却管内のスケール付層速度を制限するための、）１
項水流前下限時注ｇ、及び循環水に含まれるプランクト
ンを保護するための循環水温度上昇幅上限時性ｈ″′ｃ
ある。以上の制限は、プラントの計画段階で定まるもの
で、運転中に変化するものでハ沈いが、これらによ゛り
規定される操作許容域は、第１１図に示すように負荷レ
ベル及び海水１変により犬きく左右さｎる。図で火線は
海水温度２１Ｃのときの、また点線ｒｉ１８ｔ：’のと
きの効率を示す。そこで、初期試行点ｍＡを決定するた
めに第１２図に示すような初期試行点決定手段１０９ｉ
用いる。本手段では、第１１図に示す特性に基づき、負
荷りの関数として操作量の上限ｍ３□、工υ、下ｐＨｍ
、１．υ、最大効率点に対応する操作量ｍ８Ｍ（ト）を
表わすとともに、海水温度Ｔ、を・（ラメータとしてＴ
ｃ＝Ｔ１．Ｔ２．・・・Ｔ１に対応した特性関数全準備
している。従って、第１２図に示すように、初期試行点
内定手段１０９では、操作許容域内で最大効率が期待で
きる点に初期試行点ｍｌ　（、選ぶ。次に初期シンプレ
ックスの大きさを、ｍＪから操作許容限界までの距離に
応じて決定するために、ｍ）を除く初期７ンプレツクス
の頂点のｍ、座標ｍ３′　（ｊ＝２〜ｋ）を次式で決定
する。

・・・・・・・・・・・・α１ 但し、苗、＝＝（ｍ、、、、＋　ｍ３　ｍ　＋。）／２
、ｒ　は−掻乱数（０（ｒ　　＜１　）　、　ＫＬ３は
足ｄ　（０＜ＫＬｓく１）である。

第６図、第８図、第１１図に示したプラントの諸舟性に
ついては、プラントモデル２４０を用いて知ることがで
きる。また、第７図、第９図、第１２図に示す各手段で
決定する操作量上Ｐｉ　川ｒ　＝−、（ｉ＝１〜３）及
び下限ｍ１１．（ｉ＝１〜３）は。

いずれも陰の制約条件を考慮したものであり、（２）式
で用いている陽の制約条件とは意味が異なる。

従ってすυ（６）０３式で決定する初期シンプレックス
の６頂点座標ｍ、（ｌ二１〜３．Ｊ二２〜ｋ）が陽の制
約条件を侵害する場合は、（６）（方式と同様の考え方
により、６頂点座標を陽の制約条件の上にとる。また、
００四Ｃ１３式における定数ＫＬＩ　（１＝　１〜３　
）　（Ｄ＋Ｉｌｉハ、シミュレーションにより市１ｊ岬
特性を解析することにより、利岬対象プラントに会った
適切な＋［を決定すればよい。

本発明の実施例に関する以上の説明では、負荷変動及び
補機運転台数切替に伴うプラントの過渡状態に対する取
扱いについては融ｎなかったが。

これについて以下に説明する。

プラントは犬＠な熱容量をもつため、過渡時に真の効＄
を把握することは困４である。そのため本実施列では第
１３図に示すように、負荷変動中と負荷変動完了直後は
最大効率探索手段２３０は動作を休止する方式としてい
る。負荷変動の有無を検知する友めに、現時刻をｔｏと
しサンプリング間隔Δｔで過去ｎ点までの負荷Ｌ　（ｔ
ｏ　）、Ｌ　（ｔ。

−Δｔ、）、・Ｌ（ｔｏ−ｎΔｔ）のうち最大１直をり
、、８、最小直をＬ１ユ　とし、 −Ｌｍ＊ｘ　　Ｌｍｌ。〉εＬ　　　　　　・・・・・
・・・・ａ４ならば負荷変動が有ったと見做す。即ち第
１３図の時刻ｔ２までは（１４）式に従って定常負荷と
見做し、ｔ２で負荷変動を検知したのち最大効率探索手
段２３０を休止する。負ｆｉ変動が完ｒしてもプラント
が熱的に過渡状態にめる時刻ｔ、までは最大効率探索手
段２３０は休止している。ｔ、以降は定常状態と見做し
、再び動作する。この場合は、最大効率探索手段２３０
において、第４図の初期シンプレックス形成ステップ１
から動作が開始されることになる。ここで、ｎΔｔの直
は制御対象プラントの過ｇ荷注を考慮して、必要十分な
１直を用いる。

微粉炭ミル、給水ポンプなど補機類の運転台数に切替が
伴うような大福な負荷変動時に対しては、台数切替によ
る熱的過渡状態を考慮して最大効率探索手段２３０ｔ−
動作ろるいは休止させる。判ち第１４図に示すように、
５ｇ１３図に示した例に補機運転台数の切替が伴った場
合は１台数切替ンーケンス作動中及び台数切替結果必要
となる熱平衡化時間１ｓだけ経過してから最大効率探索
手段２３０を動作させる。定常負荷状態においても補機
運転台数が切替えられる場合は、切替シーケンス作動中
とｊｓｌ団だけは体止することになる。第１５図は、上
記目的に対する実施例の処理手順を示すものである。こ
の処理は周期ΔｔでＤｄＪ作し、シーケンス作動判定手
段１１１では、補機運転台数切替のシーケンスが作動中
でるるかどうかを判ｄし１作−中でめれば、タイマリセ
ット手段１１２で、切替シーケンス完了後の時間ｔＡ１
計時するためのタイマ’ｋ　ＩＪ上セツト、最大効率探
索手段２３０の動−を休止指令手段１１３により休止さ
せる。一方、切替シーケンスが完了した部会は、その後
の一過時間ＩＡを計時す段１１４で計時する。次に、負
荷変動状態判足手段１１５ではｔ、１４＞式に従って負
荷変動中でるるか否かを−ｆｌＪ祈する。負ｇ変動中で
あれば、最大効率探索手段２３０の動作を休止させ、負
荷変動が完了していれば熱平衡状態判定手段１１６でＩ
Ａとｔ５の大小全比較すること呵より熱平衡状態を判定
する。熱平衡状態であれば動作指令手段１１７により最
大効率探索手段２３０を動作させる。

本実施例において、初期シンプレックスの谷頂点の座標
を決めるにあたり、０２過剰率に関する初期試行点ｍ１
を負１爵りと大気製置Ｔ１の両者を考慮して決定してい
る。しかし、大気ｔａ度がプラント特性に与える影響は
比較的小さいため、必ずしも太Ａ装置を考慮する必要ぐ
よなく、単に負荷のみ考慮して初期試行点ｍ１を決定す
る方式としてもｍｌＪ御特性を大福に悪化する心配はな
い。また、第４図で示したように、操作量が最大効率点
に収束した場合、第６図〜第１２図に示すような方法で
、再び初期シンプレックス全形成するとしたが、負荷変
動あるいは補機運転台叔切替などで最大効率探索手段玄
１刃の動作が中断されない限り、収原点付近で初期シン
プレックスを形成する方式としても勿論制御特性は損わ
ない。

また１本実施例において、新試行点の方向を、効率が最
低となるシンプレックスの頂点から（３）式で衣わされ
る重心方向に決定しているが、必ずしもこのような方向
とする必要はなく、次の方法によっても安定な効率最適
化がｏＴ症である。その第１の方法は、シンプレックス
を形成するに１固の頂点のうち、効率が低い方から９個
の点の重心と残りの（ｋ−ｐ）１固の点の重心を通る直
線上に新試行点全決足する方法である。また、第２の方
法は、ｋ個の頂点を効率の低い方のｐ詞からなるＡ群と
Ａジの９個からなるＢ群に分け、両群の効率最低点から
ｔ（ｔ＝１〜ｐ）番目の点を除いた重心を通る直線方向
に新たな試行点をｔ個決記する方法でるる。また、第３
の方法は、シンプレックスの重心ｍＱ、を求めるｖ？、
に、（３）代金用いて各頂点の効率η凰を直接重み係数
とする代シに、標準値ηに対する差分ηｉ−ηを重み係
数とする次式で求める方法である。

ｋ　　　Ｊ　　− Σ（η皿−η） ただし、ηは負荷レベルに応じて修正するのが望ましい
。上記、第１及び第２の方式は最低効率点の特異性に圧
右さｎることなく安定な収束性をＭ侍できる。また、０
〜式にきつく第３の方式は（３）式とルーして、操作量
に対する効率時性の最大傾斜方回金より適確に見極めて
新試行点を決定するため、良好な収束性が期待できる。

また１本実施例において、新試行点が元のシンプレック
スを偶成する各点の効率のどれよりも筒い効率が得られ
る場付け、最大効率点に達していなくとも操作出力？す
ることにより、操作量の急倣な変更を避けている。史に
、この効釆全上げるために、７７プレソクスの頂点での
効率が商い方からｎ１固の頂点を選び、その重心点を夷
ρの操作量とする方式も有効である。この場合、ｎの値
は２くｎくに／２の範囲で選ぶと有効でるる。

また、本実施例において、耕試行点におけるプロセス状
態が堪の制約条件を侵害している場合は、侵害した制約
条件に直接関係のある操作量のみを（８）（９）式に従
って後退させている。しかし、制約乗件が課せられたプ
ロセス状態と操作量の因果関係は必ずしも１対１に対応
しないから、侵害した制約条件に直接関係する操作量に
対しては（８）（９）式をそのまま生かすものとし、直
接関係がない操作量に対しては α簸＝α＋（１−β）　　　・・・・・・・・・αＱに
従ってαＩ（１″１−正するのが望丑しい。ただし、上
式においてβ＝０．２程度とすればよい。ｌた。

別の方法として、原の制約条件の侵害度付により操作ｌ
ｔ限界１ｒ：推足し、限界値まで後退させる方法も有効
である。この方法は、操作量に対する効率考性が単調関
数を示す操作ｔの最適化に有効である。いま、シンプレ
ックスにおける効率最低点での状態量をｘ＋ｓ’ＪＩＴ
試行点での状態量をＸｔ　ｓ制約条件をＸＬとすると、
αを１６正して操作量を限界直まで後退させるには、例
えば次式 により巌形補間してα′を求めることができる。

実際ｆ−は非線形性を考慮して補正係数ξ（０くξ＜１
）を用いて次式でｆｒ試行点を犬定することになる。

また１本犬流例において、負荷の変動状態及び補機運転
台数切替に応じて最大効率探索手段２３〇を動作あるい
は坏土させているが、この場合、第１３図、第１４図に
示す負荷変１１ｈ”ｌＡ視区間ｎΔｔは必ずしも一定で
ある必要はなく、要するにプラントが熱平衡状態に達す
る必要最小限の時間であればよい。従って、負荷レベル
及び負ｇ変動幅に応じて達成修正することによシ、最大
効率探索手段２３０が動作する１残会を多くすることが
できる。

火力発成プラントでは、一般に萬負荷運転時には低負荷
運転時よりも熱時定数が小さいから、高負荷運転時はど
熱平衡時間は短くなりｎΔｔは小さくできる。また、補
機運転台数の切替に伴う熱平衡化所要時間１．も上記理
由により負荷レベルに応じて修正することが望ましい。

このｔ８はさらに、台数切替の対象となる補機の橿頂に
よっても異なるから、負荷レベルと補機の種類を考慮し
て修正することが望ましい。これによジ、効率最適化制
御手段の稼動率を極力−めることがｏＴ畦であり、プラ
ントの高効率化運用への貢献度を向上できる。

本発明による第１の効果は、制御システムに内蔵したプ
ラントモデルを用いた予測制御を行なうため、大きな熱
時定数をもつプラントの応答速度に拘束されず、５分以
内のじん速な効４最迩化が可能となり、最適化機能の稼
動率を大福に向上できる点でるる。従来方式においては
最適化に３０〜６０分の時間が必要であり、このことは
定常負荷状態がこれ以上＃ｇ続しないと最適化の機能を
なさないことを意味し、近年の火力プラントに対する中
間負荷運用のニーズに対しては殆ど来月に供し侍ないと
いえる。

本発明による第２の効果は、プラント効率に影響を及ぼ
すｆｉ数の操作パラメータの操作量を最適化することに
よりプラントの総括的一点η）ら効率を向上でき、機器
単体の効率向上を対象とした従来方式と比較して大幅に
効率を同上できる点である。

本発明による第３の効果は、効率最適化に際し、制御シ
ステムに内蔵したプラントモデルを用いて直接計算した
プラント効率を用いているため、効率インデックス法に
基づいて間接的に効率を検知する従来方式と比較して、
最適値への収束精度が高い点である。

本発明による第４の効果は、制御システムに内蔵したプ
ラントモデルを用いて効率の最適化を図るため、実測値
に基づいて効率最適化を図る従来方式と比較して、ノイ
ズ及び検出誤差の影響を受けず、安定かつ萬４度の４４
化が可ｉＱとなる点である。

本発明による第５の効果は、急激な操作量の変更を防止
することにより、安全性、安定性の高いプラント運転が
可能となる点である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２図に示す本発明の制御システムとの対比
させて、従来方式の制御システムの構造的差異を説明す
るためのもの。第２図は、第１図に示した従来方式のｆ
ｆ１ｌＪ　１１システムとの対比させて、本発明のＷｉ
１１両シスナシステム的特徴全説明するためのもの。第
３図は、効率最適化制御システムの基本構成を示す。第
４図は、効率最適化制御の基本処理手順を示す。第５図
は、効率最適化制御過程の１例を示す。第６図は、０２
過剰率に対するプラント効率の特性を示す。第７図は、
第７図の特性に基づき０２過剰率についての初期試行点
及び操作量限界の決定方法を示す。第８図は、パラレル
ダンパ開度に対するプラント効率及びガス再循環流量の
特性を示す。第９図は、第８図の特性に基づきパラレル
ダンパ開度についての初期試行点及び操作を限界の決定
方法を示す。第１０図は。 復水器真空度に対するプラント効率、１４４水流量、及
び循環水温度上昇幅の特性を示す。第１１図は、復水器
真空度に対するプラント効率の特性を負荷レベル及び海
水温度をパラメータとして示す。第１２図は、第１１図
の特性に基づき復水器真空度についての初期試行点及び
操作量限界の決定方法を示す。第１３図は、負荷変動に
伴う最大効率探索手段の動作区間及び休止区間を示す。 第１４図は、負荷変動と補機運転台数切替に伴う最大効
率探索手段の動作区間及び休止区間を示す。第１５図は
、第１４図に示した目的金美現するための処理手段を示
す。 １００・・・プラント、２・・・制御システム、３・・
・最大効率探索手段、４・・・状態フィードバック、５
・・・最適操作量、２００　・・・制御システム、２３
０・・・最大効率探索手段、２４０・・・プラントモデ
ル、９・・・試行操作量、１０・・・プラント効率、１
１・・・最適操作葬４図 ％ｓ口 Ｏ７通剰牟 ？ｒＬ２（パラＵ）しグンぐ関度） 算ＣＩ　図 第１３図 寥／４１ 訪件　　　　　　曝ｔ　　　　動作

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．０□過剰率、パラレルダンパ開度、復水器真空度の
   うち少なくとも１つを運用制御上の操作パラメータとす
   る火力発電プラントの該パラメータの操作量の関数とし
   てプラント効率を求めることと、該プラント効率を用い
   て前記パラメータの操作量を決定することを有し、前記
   プラント効率を用いた試行操作により効率を最大ならし
   める操作量を決定する制御方法において、既に試行済み
   の試行点のうち効率が高い方から複数個の試行点を選び
   、この試行点が形成する多次元多角形の重心点に対応す
   る操作量を実際にプラントを運転するだめの操作指令値
   とすることを特徴とする火力発電プラントの効率最適化
   制御方法。