(57)【要約】  太陽熱又は燃焼排ガスの熱エネルギで得られた温水を利用することで出力と発電効率の向上を図る。  本発明のガスタービン発電装置(１００)は、空気を圧縮する圧縮器(２)と、圧縮器(２)からの圧縮空気と燃料を燃焼する燃焼器(４)と、燃焼器(４)の燃焼ガスにより駆動されるガスタービン(１)と、ガスタービン(１)と軸(１ａ)を介して連結され、ガスタービン(１)の回転によって駆動され発電する発電機(３)と、給水を送り込む給水ポンプ(５)と、ガスタービン(１)の排ガスを用いて給水を加熱する給水加熱器(６)、並びに、太陽熱を集熱する太陽集熱装置(７)で給水を加熱する集熱管(８)のうちの少なくとも何れかの加熱手段と、圧縮器(２)の吸気を冷却するための吸気冷却室(９)と、加熱手段で加熱された温水または給水を吸気冷却室(９)に噴霧するための噴霧ノズル(１０)とを備える。
2012042628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンで発電を行うガスタービン発電装置であって、
空気を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器からの圧縮空気と燃料を燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記ガスタービンと軸を介して連結され、前記ガスタービンの回転によって駆動され発電する発電機と、
給水を送り込む給水ポンプと、
前記ガスタービンの排ガスを用いて前記給水を加熱する給水加熱器、並びに、太陽熱を集熱する太陽集熱装置で前記給水を加熱する集熱管のうちの少なくとも何れかの加熱手段と、
前記圧縮器の吸気を冷却するための吸気冷却室と、
前記加熱手段で加熱された温水または前記給水を前記吸気冷却室に噴霧するための噴霧ノズルとを
備えたことを特徴とするガスタービン発電装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載のガスタービン発電装置において、
前記温水を蒸発させて前記燃焼器に送り込む蒸発器を備えたことを特徴とするガスタービン発電装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載のガスタービン発電装置において、
前記ガスタービンのタービン翼に送られ該タービン翼を冷却するための前記圧縮器の出口からの空気を、前記温水で冷却するインタークーラを備えたことを特徴とするガスタービン発電装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項に記載のガスタービン発電装置において、
前記温水を蒸発させて前記燃焼器に送り込む蒸発器と、
前記ガスタービンのタービン翼に送られ該タービン翼を冷却するための前記圧縮器の出口からの空気を、前記温水で冷却するインタークーラとを
備えたことを特徴とするガスタービン発電装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項から第４項の何れか一項に記載のガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、
前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、
前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、
前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、
前記制御部は、
前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項６】
請求の範囲第１項から第４項の何れか一項に記載のガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、
前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、
前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、
前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、
前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項７】
請求の範囲第１項から第４項の何れか一項に記載のガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、
前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、
前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、
前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、
前記制御部は、
前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測し、
前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測した結果と、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項８】
請求の範囲第５項に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置は、前記集熱管からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項９】
請求の範囲第５項に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置は、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項１０】
請求の範囲第５項に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記制御部は、前記温水が設定条件温度に達しない場合に、前記温水と切り替えて前記給水を前記噴霧ノズルで噴霧する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項１１】
請求の範囲第５項に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記運転条件判定部にて判定された結果を任意の時間幅で表示装置にて表示する第１表示部を備える
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項１２】
請求の範囲第６項に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記運転条件判定部にて予測した温水温度の結果と実際に得られた温水温度の結果を任意の時間幅で表示装置にて比較表示する第２表示部を備える
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項１３】
請求の範囲第５項に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置に、前記集熱管からの前記温水をバイパスするラインと、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするラインとを備え、
前記制御部は、
前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記集熱管からの前記温水または前記給水加熱器からの前記温水の何れか一方の温水が利用できないとき、前記利用できない方のバイパスラインに取り付けられた調整弁を開き、前記利用できない側への逆流を抑制する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項１４】
請求の範囲第１項から第４項の何れか一項に記載のガスタービン発電装置と、運転条件判定部と、関連情報記憶部と、制御部と、インターフェイス部とを備えるガスタービン発電システムの制御方法であって、
前記運転条件判定部は、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定し、
前記関連情報記憶部は、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存し、
前記制御部は、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定し、
前記インターフェイス部は、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力し、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１５】
請求の範囲第１項から第４項の何れか一項に記載のガスタービン発電装置と、運転条件判定部と、関連情報記憶部、制御部と、インターフェイス部とを備えるガスタービン発電システムの制御方法であって、
前記運転条件判定部は、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定し、
前記関連情報記憶部は、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存し、
前記制御部は、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定し、
前記インターフェイス部は、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力し、
前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１６】
請求の範囲第１項から第４項の何れか一項に記載のガスタービン発電装置と、運転条件判定部と、関連情報記憶部と、制御部と、インターフェイス部とを備えるガスタービン発電システムの制御方法であって、
前記運転条件判定部は、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水を前記噴霧ノズルの何れに供給するか判定し、
前記関連情報記憶部は、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存し、
前記制御部は、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定し、
前記インターフェイス部は、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力し、
前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測し、前記温水の温度を予測した結果と、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１７】
請求の範囲第１４項に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電装置は、前記集熱管からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１８】
請求の範囲第１４項に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電装置は、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１９】
請求の範囲第１４項に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記制御部は、前記温水が設定条件温度に達しない場合に、前記温水と切り替えて前記給水を前記噴霧ノズルで噴霧する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項２０】
請求の範囲第１４項に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電システムは、第１表示部と表示装置とを備え、
前記第１表示部は、前記運転条件判定部にて判定された結果を任意の時間幅で前記表示装置にて表示する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項２１】
請求の範囲第１５項に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電システムは、第２表示部と表示装置とを備え、
前記第２表示部は、前記運転条件判定部にて予測した温水温度の結果と実際に得られた温水温度の結果を任意の時間幅で前記表示装置にて比較表示する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項２２】
請求の範囲第１４項に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電装置は、前記集熱管からの前記温水をバイパスするラインと、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするラインとを備え、
前記制御部は、
前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記集熱管からの前記温水または前記給水加熱器からの前記温水の何れか一方の温水が利用できないとき、利用している温水のラインから利用できない方のラインに温水が逆流した場合に前記利用できない方のバイパスラインに取り付けられた調整弁を開き、前記利用できない側への逆流を抑制する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンによる発電装置において、特に、高湿分空気を利用する高湿分ガスタービンサイクル発電設備のガスタービン発電装置、ガスタービン発電システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラントには、燃焼器によってガスを燃焼させ、その高温高圧な燃焼ガスによってガスタービンを回転駆動させて発電するガスタービン発電装置や、ガスタービンで燃焼した排ガスを利用し、排熱回収ボイラにて蒸気を発生させ、その蒸気にて蒸気タービンを回転駆動させるコンバインドサイクル発電装置がある。【０００３】
何れの装置にもガスタービンが備わっているが、ガスタービンの出力は、入口側吸気温度が高くなると燃焼ガスの質量流量が少なくなり、低下することが知られている。従って、外気温度が高くなる夏季での運用や、もともと外気温度の高い地域での運用では、燃焼ガスの質量流量が少なくなることから、定格出力を下回ることもある。その為、圧縮器入口で水を噴霧することでガスタービンの入口側吸気温度を低下させて質量流量の低下を防ぎ、外気温度の高い場合でも、定格出力を維持するための装置や方法が考案されている。【０００４】
一方、近年、二酸化炭素低減の観点から自然エネルギを利用した発電が注目されている。
特に、太陽光発電あるいは太陽熱を利用した発電が急速に広まっている。前者は、大容量の発電を得るために広大な設置スペースが必要となる。後者は、単独での発電よりは、既設の発電プラントへの熱供給利用という範囲にとどまっている。
従来技術としては、ガスタービンの燃焼排ガスの熱エネルギを回収し得られた蒸気をガスタービン燃料用の空気に混入し燃焼器で得られた高湿分の燃焼排ガスでタービンを駆動することで、出力および発電効率の向上を実現するガスタービンサイクルがある。【０００５】
また、下記の特許文献１には、圧縮機の入口に導入される吸気中に液滴を噴霧して出力の向上と熱効率の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２３６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ガスタービンで所望の出力あるいは発電効率を得るためには、その入口側吸気温度を低下させ燃焼空気の質量流量が少なくなるのを抑制し、燃焼器に供給される圧縮空気に大量の水を注入する必要がある。しかしながら、これによって、燃焼器での燃焼に不安定が生じる。特に、ガスタービンを用いた発電装置では、高温高圧での燃焼に伴う燃焼排ガスに含まれるNOxを低減させるべく、安定燃焼範囲の狭い空気と燃料の予混合燃焼を行うため影響が大きい。【０００８】
前記の従来技術のガスタービンサイクルでは、大量の水を利用するため、この問題に対応するのは困難である。一方、特許文献１では、圧縮機の入口に導入される吸気中に液滴を噴霧することで、出力の向上と熱効率の向上を図れるが、更なる出力の向上と熱効率の向上が望まれる。【０００９】
本発明は上記実状に鑑み、太陽熱あるいは燃焼排ガスの熱エネルギで得られた温水を利用することで出力の向上および発電効率の向上を図れるガスタービン発電装置、ガスタービン発電システムおよびその制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求の範囲第1項に関わるガスタービン発電装置は、ガスタービンで発電を行うガスタービン発電装置であって、空気を圧縮する圧縮器と、前記圧縮器からの圧縮空気と燃料を燃焼する燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、前記ガスタービンと軸を介して連結され、前記ガスタービンの回転によって駆動され発電する発電機と、給水を送り込む給水ポンプと、前記ガスタービンの排ガスを用いて前記給水を加熱する給水加熱器、並びに、太陽熱を集熱する太陽集熱装置で前記給水を加熱する集熱管のうちの少なくとも何れかの加熱手段と、前記圧縮器の吸気を冷却するための吸気冷却室と、前記加熱手段で加熱された温水または前記給水を前記吸気冷却室に噴霧するための噴霧ノズルとを備えている。【００１１】
本発明の請求の範囲第５項に関わるガスタービン発電システムは、請求の範囲第1項に関わるガスタービン発電装置と、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、前記制御部は、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御している。【００１２】
本発明の請求の範囲第６項に関わるガスタービン発電システムは、請求の範囲第1項に関わるガスタービン発電装置と、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測している。【００１３】
本発明の請求の範囲第７項に関わるガスタービン発電システムは、請求の範囲第1項に関わるガスタービン発電装置と、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測し、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測した結果と、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御している。【００１４】
本発明の請求の範囲第１４項に関わるガスタービン発電システムの制御方法は、請求の範囲第５項に関わるガスタービン発電システムの制御方法である。【００１５】
本発明の請求の範囲第１５項に関わるガスタービン発電システムの制御方法は、請求の範囲第６項に関わるガスタービン発電システムの制御方法である。【００１６】
本発明の請求の範囲第１６項に関わるガスタービン発電システムの制御方法は、請求の範囲第７項に関わるガスタービン発電システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、太陽熱あるいは燃焼排ガスの熱エネルギで得られた温水を利用することで出力の向上および発電効率の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るガスタービン発電装置の概念的構成図である。
【図２】実施形態のガスタービン発電装置とこれを制御するための制御装置との関係を示すガスタービン発電システムの概念図である。
【図３】実施形態の関連情報データベースに保存されている計測信号に係わる情報の態様を示す図である。
【図４】実施形態のガスタービン発電装置の周辺の気候状態の実測値および予測値の情報の様式を示した図であり、(ａ)は実測値を表す実測値データテーブルを示す図であり、(ｂ)は予測値を表す予測値データテーブルを示す図である。
【図５】実施形態の関連情報データベースに格納されている予測値データテーブルに格納されているデータを用いて、集熱管から吐出される温水の温度を推定するニューラルネットワークのモデルを示す図である。
【図６】実施形態の運転条件判定部での動作(処理)を示すフローチャートである。
【図７】実施形態のガスタービン発電装置の通常運転時の調整弁による制御方法を示した図である。
【図８】実施形態のガスタービン発電装置の起動時の調整弁による制御方法を示した図である。
【図９】実施形態のガスタービン発電装置の停止時の調整弁による制御方法を示した図である。
【図１０】実施形態のガスタービン発電装置の負荷遮断時の調整弁による制御方法を示した図である。
【図１１】実施形態の画像表示装置に表示される初期画面である。
【図１２】実施形態の画像表示装置に表示される運転状態を表示する運転状態表示画面を示す図である。
【図１３】実施形態の運転状態のトレンドを画像表示装置に表示させるための表示設定画面を示す図である。
【図１４】実施形態の画像表示装置に表示させる運転状態トレンド画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係るガスタービン発電装置１００の概念的構成図である。
【００２０】
ガスタービン発電装置１００は、発電のための基本構成要素として、吸入した空気を圧縮して高圧にした圧縮空気を出力する圧縮機２と、圧縮器２から供給される圧縮空気と燃料を燃焼する燃焼器４と、圧縮器２からの燃焼(排)ガスで回転駆動するガスタービン１と、ガスタービン１にガスタービン軸１ａを介して連結されガスタービン１の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機３とを備えている。
【００２１】
また、ガスタービン発電装置１００は、発電出力および発電効率の向上のために使用する温水を得るための構成要素として、給水を行う給水ポンプ５と、該給水をガスタービン１から排出される排ガスの熱を用いて加熱する給水加熱器６と、太陽の日照で得られる熱を集熱する太陽集熱装置７および該集熱した熱によって給水ポンプ５から送られる給水を加熱する集熱管８とを備えている。
【００２２】
そして、ガスタービン発電装置１００は、温水を用いるための構成要素として、集熱管８および／または給水加熱器6で加熱された温水にて圧縮器２の吸気を冷却する吸気冷却室９と、温水を吸気冷却室９内で噴霧する噴霧ノズル１０と、温水を蒸発させ燃焼器４に投入する蒸発器１１と、圧縮器２の出口から排出される高温(例えば、約４００℃)のガスタービン１のタービン翼の冷却用空気を冷却水に加えて当該温水(約１５０℃〜１８０℃程度)を用いて冷却するインタークーラ１２とを備えている。
【００２３】
次に、本ガスタービン発電装置１００にて発電出力および発電効率が向上する作用(現象)について説明する。
集熱管８および／または給水加熱器6で加熱した温水を吸気冷却室９内にある噴霧ノズル１０から吸気冷却室９内に噴霧することで、その一部が蒸発して蒸発潜熱により空気が冷却される。ここで、空気は冷却されると分子の運動エネルギが低下し密度が高くなる。
冷却された空気は吸気冷却室９から圧縮器２に入る。
【００２４】
冷却された空気は密度が高くなることから、圧縮器２に入る空気の質量流量が増加する。この効果によって、タービン翼(図示せず)に当たる圧縮器２からの燃焼(排)ガスの質量が増加してタービン翼に与えられる運動エネルギが増加する。これにより、ガスタービン１の回転駆動力が大きくなり、ガスタービン１の出力が増加する。
従来、用いていた水に比較した場合の温水を利用することの利点(メリット)は、温水を吸気冷却室９内に噴霧することで減圧による沸点の低下で減圧沸騰が生じ、噴霧される液滴が一層微粒子化する。このため、より多くの噴霧水(温水)を噴霧することができ、更に質量流量が増加する。この結果、温水を噴霧することで、更なる出力向上を得ることが可能となる。なお、本実施形態では、減圧沸騰が生じ易い温水の温度として、約１５０℃〜１８０℃を想定している。
【００２５】
また、温水を蒸発器１１に通すことで得られる蒸気を燃焼器４に噴射することにより、燃焼器４からガスタービン１に入る質量流量を増やすことができるため、この効果によって、ガスタービン１の出力が増加する。
加えて、圧縮器２から排出される空気(約４００℃)を、インタークーラ１２において温水(約１５０℃〜１８０℃)の蒸発潜熱で再冷却し、インタークーラ１２から供給されるタービン翼を冷却するための空気の量である冷却空気量を低減する。
【００２６】
このように、温水を用いるインタークーラ１２での冷却用空気の冷却により、圧縮器２の出口から排出される冷却用空気(例えば、約４００℃)が温水(約１５０℃〜１８０℃程度)で冷却されるため、インタークーラ１２で冷却用空気を冷却するための冷却水を用いるエネルギを節約できる。また、冷却用空気が従来より低温になるために冷却用空気量が低減される。
従って、従来に比べインタークーラ１２で圧縮器２の出口から排出される空気を冷却するために必要とされるエネルギが低減され、ガスタービン発電装置１００の発電効率が向上する。
【００２７】
＜ガスタービン発電システムＳ＞
図２は図１で示すガスタービン発電装置１００とこれを制御するための制御装置２００との関係を示すガスタービン発電システムＳの概念図である。
次に、ガスタービン発電装置１００と、これを制御するための制御装置２００と、支援ツール９１０および入力装置９００および画像表示装置９５０とを具備するガスタービン発電システムＳについて説明する。
【００２８】
ガスタービン発電装置１００には、制御装置２００からの制御信号１３０を受けて動作し、給水ポンプ５から送られる給水の流れを制御する調整弁１０１〜１０９が設けられている。
調整弁１０１は、給水ポンプ５からの管路を開閉することで、ガスタービン発電装置１００への給水量を調節するためのものである。
調整弁１０２は、調整弁１０１の下流に設けられ、ガスタービン１の排ガスで給水ポンプ５からの給水を加熱する給水加熱器６への給水の量を調節するためのものである。
【００２９】
調整弁１０３は、調整弁１０１の下流に設けられ、給水ポンプ５から太陽集熱装置７で加熱する集熱管８への給水の量を調節するためのものである。
また、調整弁１０４は、太陽集熱装置７の集熱管８の下流に設けられ、集熱管８で温められた温水をバイパスさせ排出するためのものである。調整弁１０５は、給水加熱器６の下流に設けられ、給水加熱器６にてガスタービン１の排ガスで加熱された温水をパイパスさせ排出するためのものである。
【００３０】
調整弁１０６は、太陽集熱装置７の集熱管８および給水加熱器６の下流に設けられ、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に供給する温水の量を調節するためのものである。調整弁１０７は、太陽集熱装置７の集熱管８および給水加熱器６の下流に設けられ、蒸発器１１に供給する温水の量を調節するためのものである。調整弁１０８は、給水加熱器６および太陽集熱装置７の集熱管８の下流に設けられ、インタークーラ１２に供給する温水の量を、調節するためのものである。調整弁１０９は、給水ポンプ５、調整弁１０１の下流に設けられ、給水加熱器６および／または集熱管８による温水が用いられない場合に給水ポンプ５からの通常の水を噴霧ノズル１０に供給して吸気冷却室９に噴霧する量を調節するためのものである。
【００３１】
ガスタービン発電装置１００には、その各種物理量を計測する計測器(図示せず)が設けられている。例えば、図２に示すガスタービン発電装置１００のｓ１からｓ９の箇所にそれぞれ流量センサ、温度センサ、圧力センサが設けられ、ｎ１、ｎ２の箇所にＮＯｘなどの濃度を計測する濃度センサが設けられ、発電機３の出力側に図示しない電力測定器が設けられている。なお、これらの流量センサ、温度センサ、圧力センサ、濃度センサを設けた位置は一例を挙げたものであり、限定されない。
【００３２】
制御装置２００は、ガスタービン発電装置１００の計測器(図示せず)からの計測信号１２０を基に、ガスタービン発電装置１００が適切な運転状態となるよう調整弁１０１〜１０９の開度を調節し、太陽熱で暖められた集熱管８の温水またはガスタービン１の排ガスによって給水加熱器６で加熱された温水を、吸気冷却室９、蒸発器１１、インタークーラ１２に適切な量を供給するように制御信号１３０を出力する。
【００３３】
制御装置２００の関連情報データベース３００は、ガスタービン発電装置１００の計測器からの計測信号１２０の情報やその運転条件を判定したり、ガスタービン発電装置１００を制御する際に用いるための情報などを格納している。
制御装置２００の運転条件判定部４００では、計測信号１２０から得られる情報および運転条件を判定するために必要なデータを基にガスタービン発電装置１００の運転条件(状態)を判定する。ここで、運転条件を判定するために必要なデータとは、例えば、外気温度、太陽集熱装置７で太陽熱を利用している場合には日照データの情報などが挙げられる。これらデータの形態については、後に詳述する。
【００３４】
制御装置２００の制御部５００では、運転条件判定部４００の判定結果を受け、ガスタービン発電装置１００の運転の制御に適切な制御信号１３０を出力する。この制御信号１３０に基づいて、ガスタービン発電装置１００内の調整弁１０１〜１０９の開度を調節する。
制御装置２００は、例えば、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)であり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory))、ＲＡＭ(Random Access Memory)、フラッシュメモリなどのメモリ、Ｉ／Ｏポートなどを含んで構成される。
【００３５】
メモリには、運転条件判定部４００、制御部５００の制御プログラムが格納され、また、データが一部更新される関連情報データベース３００が格納される。
運転条件判定部４００、制御部５００は、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納される運転条件判定部４００、制御部５００の制御プログラムをＲＡＭに展開し実行することで具体化される。
なお、制御装置２００は、その少なくとも一部をＩＣ(Integrated Circuit)、ＬＳＩ(Large Scale Integration)などの回路で構成してもよく、制御装置２００の機能が果たせればその実現形態は、例示したものに限定されず適宜選択可能である。
【００３６】
また、制御装置２００には、ガスタービン発電装置１００との間に、図示しないＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、各種計測器の信号を増幅する増幅回路などの入出力インターフェースが設けられている。
制御装置２００の内部で生成した信号などの情報２１０は、必要に応じて、支援ツール９１０にも出力されるとともに、支援ツール９１０から制御装置２００に必要な情報２１０が出力される。
【００３７】
制御装置２００の運転条件判定部４００による判定結果および制御装置２００からの制御信号１３０を求めるアルゴリズムについては、後に詳述する。
ガスタービン発電装置１００に関わるユーザは、キーボード９０１やマウス９０２、タッチパネル(図示せず)などで構成される入力装置９００と画像表示装置９５０とに接続されている支援ツール９１０を用いることにより、ガスタービン発電装置１００に関する様々な情報を画像表示装置９５０で見ることが可能である。
また、ユーザは、支援ツール９１０を介して、制御装置２００内の情報にアクセスすることができる。
【００３８】
支援ツール９１０は、外部入出力インターフェイス９２０、データ送受信処理部９３０、外部出力インターフェイス９４０を含んで構成される。
ユーザのキーボード９０１やマウス９０２などの入力により入力装置９００で生成した入力信号８００は、外部入出力インターフェイス９２０を介して、デジタル信号の入力信号８０１として支援ツール９１０のデータ送受信処理部９３０に取り込まれる。また、制御装置２００からの情報２１０についても、同様に外部入出力インターフェイス９２０を介して、入力信号８０１として支援ツール９１０のデータ送受信処理部９３０に取り込まれる。一方、支援ツール９１０から制御装置２００に、外部入出力インターフェイス９２０を介して、必要な情報２１０が出力される。
【００３９】
データ送受信処理部９３０では、ユーザの入力による入力信号８００の情報に従って、制御装置２００からの情報２１０および制御装置２００への入力または出力の情報２１０を処理し、出力信号８０２として外部出力インターフェイス９４０に送信する。出力信号８０２は外部出力インターフェイス９４０で出力信号８０３とされ、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)などの画像表示装置９５０に表示される。
【００４０】
なお、支援ツール９１０は、プラント内の監視制御装置、例えば、専用コンピュータであり、スタンドアローンとしても構成してもよいし、構内ＬＡＮ(Local Area Network)で複数の専用コンピュータを接続してもよく、限定されない。支援ツール９１０は、説明する機能を果たせれば、その実現態様は特に限定されない。
【００４１】
＜関連情報データベース３００の情報＞
次に、関連情報データベース３００に格納されている計測信号１２０の情報、運転条件判定用データについて説明する。
始めに、ガスタービン発電装置１００から得られる計測信号１２０の情報について説明する。
図３は関連情報データベース３００に保存されている計測信号１２０に係わる情報の態様を示す図である。
【００４２】
ガスタービン発電装置１００において各種の計測器で計測した情報が、図３に示すように、計測器毎(図３の縦列)に各計測時刻(図３の横列)と共に保存される。
ＰＩＤ番号とは、関連情報データベース３００に格納されているデータを容易に識別または活用できるように、各計測器の計測値に割り付けられた固有の番号である。
ＰＩＤ番号の下にあるアルファベットは、被計測対象の物理量が何であるかを示す記号である。例えば、集熱管８および／または給水加熱器６で作られる温水の流量値Ｆ、温水の温度値Ｔ、温水の圧力値Ｐ、発電出力値Ｅ、燃焼器４の燃焼(排)ガスに含まれるNOxの濃度値Ｄである。なお、図３では１秒周期でデータを保存する場合を例示しているが、データ収集のサンプリング周期は対象となるガスタービン発電装置１００によって異なる。
【００４３】
次に、ガスタービン発電装置１００の運転条件を判定する際に必要となる情報について説明する。
図４は、ガスタービン発電装置１００の周辺の気候状態の実測値および予測値の情報の様式を示した図であり、図４(ａ)は実測値を示し、図４(ｂ)は予測値を示す。
なお、図４に示す実測値および予測値は、関連情報データベース３００に格納されるが、制御装置２００の一時記憶エリア(ワークエリア)に記憶するようにしてもよい。
【００４４】
図４に示す実測値および予測値とも、時間(時刻)、天気、気温(摂氏)、風向、風速、湿度(相対湿度)、日射量を含んで格納されている。
時間(時刻)の周期は、計測可能な時間幅により決定される。天気は、例えば、気象庁が一般向けに発信している１５種類を用いて表現する。１５種類とは、快晴、晴れ、薄曇り、曇り、煙霧、砂塵嵐、地吹雪、霧、霧雨、雨、みぞれ、雪、あられ、ひょう、雷である。
風向きは日本では1６方位を用いるのが一般的であるが、国際式では、真北を基準とし、時計回りの方向に３６０度に分割して表現する３６０方位が用いられている。図４中では、３６０方位で表現しているが、１６方位においてもそれぞれの方位に対して２２．５度の割合を与えて表現すれば、同様に度で数値化できる。
【００４５】
図４(ａ)の実測値データテーブルには、実際に実測されたそれぞれの数値が格納される。
図４(ｂ)の予測値データテーブルには、例えば予測モデルでの計算結果や、気象庁や気象会社などからの配信データを基にそれぞれの数値が格納される。場所によっては、現在、１時間毎に、時間(時刻)、天気、気温(摂氏)、風向、風速などの各数値を配信している場合もあるが、それ以外では、過去のデータを基に予測値を計算するモデルが必要となる。
【００４６】
この予測モデルには、例えば、物理式を基に大気の状態を予測するためのモデルであるメソ気象モデルWRF(Weather Research and Forecasting)modelがある。本モデルでは、所望の地域を予報するための設定が必要なため、過去のデータを基に回帰式などを用いて、簡易的に求める方法もある。ここでは、何れの方式であっても構わない。
なお、図４(ａ)の実測値データテーブルおよび図４(ｂ)の予測値データテーブルは外気の状態情報の一例を示したものであり、その他の表現を用いてもよいのは勿論である。
また、関連情報データベース３００に格納される情報は、必要に応じて適宜、一時記憶領域(ワークエリア)に記憶するように構成してもよい。
【００４７】
図５は、関連情報データベース３００に格納されている図４(ｂ)に示す予測値データテーブルに格納されているデータを用いて、集熱管８から吐出される温水の温度を推定するニューラルネットワークのモデルを示す図である。
ニューラルネットワークのモデルは、入力層、中間層、出力層を持ち、それぞれの層には、複数のノード(図５中、○で示す)が備わっている。これらのノードは、入力層から出力層に向かって、リンクされており、リンクの強さを表す重み係数が設定されている。つまり、重み係数はノード間の連結数だけ存在する。本ニューラルネットワークのモデルは、人間の持つ脳神経ネットワークを模擬したものである。
【００４８】
本モデルに、入力値を与え、その入力値に対する所望の出力値が出力されるよう重み係数を調整することで、入力値のもつ相関関係をモデルとして表現できるようになる。この重み係数を調整する過程を学習と呼んでいる。学習が完了すると重み係数が決まるので、本モデルに入力値を入力することで、その時の入力値のもつ重み係数に依る相関関係をもとに、出力値を推定することが可能となる。ノードに設定する関数はシグモイド関数と呼ばれる指数関数を用いるのが一般的であるが、それに限定するものではない。また、学習時に、重み係数を適切に調整するアルゴリズムは多数考案されている。一般的には、バックプロパゲーション法を用いる。これらの詳しい計算アルゴリズムについては、「基礎と実践  ニューラルネットワーク、臼井支朗他著、コロナ社」に詳しい。
【００４９】
＜制御装置２００の運転条件判定部４００と制御部５００での演算機能＞
次に、図２に示す制御装置２００における運転条件判定部４００での演算機能の動作について説明する。
図６に、運転条件判定部４００での動作(処理)をフローチャートにて示す。
始めに、Ｓ(ステップ)４０１では、太陽集熱装置７があるか否かを、入力装置９００からの入力情報やガスタービン発電システムＳへの設定情報などから判断する。あればステップ４０２へ、なければステップ４０９に進む。
【００５０】
太陽集熱装置７があると判断された場合(Ｓ４０１でＹｅｓ)、Ｓ４０２で、ガスタービン１の排ガスによる熱を用いて給水を加熱して温水を生成できる給水加熱器６があるか否かを、入力装置９００からの入力情報やガスタービン発電システムＳへの設定情報などから判定する。
給水加熱器６があると判定された場合(Ｓ４０２でＹｅｓ)、Ｓ４０３へ進み、図５で示したモデルを用いて、現在の気温や日射量から太陽集熱装置７の太陽熱による温水の温度の推定値が減圧沸騰の効果を得る設定温度(例えば、約１５０℃〜１８０℃)以上で温水が供給可能か否かを判定する。なお、温水による減圧沸騰の効果を得るためには、１５０℃を温水の温度の設定温度とするのが適しているが、発電設備のガスタービン発電装置１００の状況によって、本設定温度は多少前後する。また、温水は、実際に使用される箇所で適温、例えば１５０℃になるように流量などを増減して調整すればよい。
【００５１】
太陽集熱装置７の集熱管８の太陽熱による温水の温度の推定値が設定温度以上で供給可能であると判定された場合(Ｓ４０３でＹｅｓ)、Ｓ４０４へ進み、太陽集熱装置７による温水および給水加熱器６のガスタービン１の排ガスの加熱による温水の両方が供給可能であるので、太陽集熱温水のフラグおよび排ガス加熱温水のフラグはともに“１”が設定される。
【００５２】
一方、Ｓ４０３で、太陽集熱装置７の集熱管８の太陽熱による温水の温度の推定値が設定温度以上で供給可能でないと判定された場合(Ｓ４０３でＮｏ)、Ｓ４０５に進み、太陽集熱装置７の太陽熱による温水を供給できないため、太陽集熱温水のフラグに“０”が設定され、排ガス加熱温水のフラグに“１”が設定される。
【００５３】
Ｓ４０２で、給水加熱器６がないと判定された場合(Ｓ４０２でＮｏ)、Ｓ４０６に進み、太陽集熱装置７のみが設置されている状況で、太陽熱による温水の温度の推定値が前記の減圧沸騰の効果を得る設定温度(例えば、約１５０℃〜１８０℃)以上で供給可能であるか否か判定される。
太陽集熱装置７のみが設置されている状況で、太陽熱による温水の温度の推定値が設定温度以上で供給可能であると判定された場合(Ｓ４０６でＹｅｓ)、ステップ４０７へ進み、太陽集熱装置７の太陽熱による温水のみ供給可能となるため、太陽集熱温水のフラグに“１”が設定され、排ガス加熱温水のフラグに“０”が設定される。
【００５４】
一方、Ｓ４０６で、太陽集熱装置７のみが設置されている状況で、太陽熱による温水の温度の推定値が設定温度以上で供給可能でないと判定された場合(Ｓ４０６でＮｏ)、Ｓ４０８へ進み、全ての温水が利用不可となるため、太陽集熱温水のフラグに“０”が設定され、かつ、排ガス加熱温水のフラグに“０”が設定される。
Ｓ４０１で、太陽集熱装置７がないと判断された場合(Ｓ４０１でＮｏ)、Ｓ４０９に進み、ガスタービン１の排ガスの加熱による給水加熱器６があるか否か判定される。
【００５５】
ガスタービン１の排ガスの加熱による給水加熱器６があると判定された場合(Ｓ４０９でＹｅｓ)、太陽熱による太陽集熱装置７がない状況でのステップ４０３と同様となり、Ｓ４０５に進み、太陽集熱装置７がないために太陽集熱温水のフラグに“０”が設定され、排ガスによる給水加熱器６の温水供給が可能であるので排ガス加熱温水のフラグに“１”が設定される。
【００５６】
Ｓ４０９で、ガスタービン１の排ガスの加熱による給水加熱器６がないと判定された場合(Ｓ４０９でＮｏ)、Ｓ４０８へ進み、太陽集熱温水のフラグおよび排ガス加熱温水のフラグともに、それぞれ“０”が設定される。
このように、太陽集熱温水のフラグおよび排ガス加熱温水のフラグに、“０”または“１”の値が設定されれば、図６の運転条件判定部４００での処理は終了する。
なお、図６の例では、温水の温度の推定値が設定温度以上であるか否か判断する場合を例示したが、ガスタービン発電装置１００に設けた計測器で計測した温水の温度の計測値を用いて、設定温度以上であるか否か判断してもよい。
【００５７】
＜制御装置２００の制御部５００での演算機能＞
次に、図２に示す制御装置２００における制御部５００での演算機能の動作について説明する。
図７〜図１０は、それぞれガスタービン発電装置１００の通常、起動時、停止時、負荷遮断時の各運転状態における運転条件判定部４００の判定結果に応じた制御部５００での機能を示す図である。
【００５８】
＜ガスタービン発電装置１００の通常運転時＞
ガスタービン発電装置１００の通常運転時の図２に示す調整弁１０１〜１０９による制御方法を説明する。
図７は、ガスタービン発電装置１００の通常運転時の調整弁１０１〜１０９による制御方法を示した図である。
【００５９】
通常運転時、太陽集熱温水のフラグおよび排ガス加熱温水のフラグが両方“１”の場合(図７の通常運転時の制御方法の１列目)、図２に示す太陽集熱装置７、給水加熱器６の両方の温水を利用できるため、太陽集熱装置７の集熱管８からの温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４と給水加熱器６からの温水のバイパスラインを形成する調調整弁１０５を閉じて、集熱管８からの温水および給水加熱器６からのからの温水が、バイパスラインを経由しないようにする。また、太陽集熱装置７、給水加熱器６の両温水が利用できない場合に備えて設けた通常の水を噴霧をするためのラインを形成する調整弁１０９は閉じておく。
【００６０】
通常運転時、太陽集熱温水のフラグが“１”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図７の通常運転時の制御方法の２列目)は、図２に示す太陽集熱装置７の太陽熱による温水のみが利用可能であるため、太陽集熱装置７の集熱管８からのバイパスラインを形成する調整弁１０４を閉じて、集熱管８からの温水がバイパスラインを経由しないようにする。さらに、給水加熱器６の給水側上流の調整弁１０２を閉じて、給水ポンプ５から給水加熱器６のガスタービン１の排ガス側のラインを孤立させる。
【００６１】
ここで、給水加熱器６の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０５は、太陽集熱装置７の集熱管８の温水の圧力変動や運転中の突発的変動で、太陽熱側の集熱管８の温水が排ガス側のライン(給水加熱器６に続くライン)に逆流してきた場合に備えて開けておく。一方、太陽集熱装置７、給水加熱器６の温水が利用できない場合に備えて設けた通常の水を噴霧するためのラインを形成する調整弁１０９は閉じておく。
【００６２】
通常運転時、太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“１”の場合(図７の通常運転時の制御方法の３列目)は、図２に示すガスタービン１の排ガスによる給水加熱器６の温水のみが利用可能であるため、給水加熱器６のバイパスラインを形成する調整弁１０５を閉じて、給水加熱器６の温水がバイパスラインを経由しないようにする。さらに、太陽集熱装置７の集熱管８に給水する調整弁１０３を閉じて、給水ポンプ５から太陽熱側の集熱管８に続くラインを孤立させる。
【００６３】
太陽集熱装置７の集熱管８の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４は、給水加熱器６の温水の圧力変動や運転中の突発的変動で、ガスタービン１の排ガス側の給水加熱器６の温水が、太陽熱側の集熱管８のラインに逆流してきた場合に備えて開けておく。一方、太陽集熱装置７、給水加熱器６の温水が利用できない場合に備えて設けた通常の水を噴霧するためのラインは、調整弁１０９にて閉じておく。
【００６４】
最後の通常運転時の太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図７の通常運転時の制御方法の４列目)は、図２に示す太陽集熱装置７の集熱管８の温水およびガスタービン１の排ガス側の給水加熱器６の温水が利用できない。そのため、両温水を用いる際に使用する調整弁１０２〜１０８を閉じる。そして、給水ポンプ５から吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０への給水ラインを形成する調整弁１０１と調整弁１０９を開いて、噴霧ノズル１０から吸気冷却室９内に通常の水噴霧ができるようにする。
【００６５】
なお、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に温水を供給する調整弁１０６、蒸発器１１に温水を供給する調整弁１０７、インタークーラ１２に温水を供給する調整弁１０８、および、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に水を供給する調整弁１０９のそれぞれの開度は、各ラインを流れる流体(温水)の圧力、温度、流量をそれぞれ計測し、それぞれの計測値が所望の値になるように制御される。
【００６６】
特に、温水を利用する場合は、温水を減圧沸騰させるための温度条件が重要であるため、減圧沸騰のための設定温度に温水の温度が満たない場合は、太陽集熱装置７の集熱管８の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４や、ガスタービン１の排ガス側の給水加熱器６のバイパスラインを形成する調整弁１０５を開き、それぞれのバイパスラインから流体(温水または水)を排出し、条件を満たさない流体(温水または水)が流れないようにする。温水の温度が減圧沸騰のための設定温度よりも高過ぎる場合も同様である。なお、温水の温度は、ガスタービン発電装置１００に設けた計測器の温度センサで計測する。
【００６７】
＜ガスタービン発電装置１００の起動時＞
次に、ガスタービン発電装置１００の起動時の調整弁１０１〜１０９(図２参照)による制御方法を説明する。
図８は、ガスタービン発電装置１００の起動時の調整弁１０１〜１０９による制御方法を示した図である。
【００６８】
ガスタービン発電装置１００の起動時、太陽集熱温水のフラグおよび排ガス加熱温水のフラグが両方“１”の場合(図８の起動時の制御方法の１列目)、図２に示す太陽集熱装置７、給水加熱器６の両方の温水を利用できるため、太陽集熱装置７の集熱管８からの温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４と給水加熱器６からの温水のバイパスラインを形成する調整弁１０５を、それぞれ「開」から「閉」とする。このときの開度調整は、温水の温度が設定温度に達した場合である。設定温度に達しない場合は、系統(吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続くライン、蒸発器１１に続くライン、インタークーラ１２に続くライン)に流すことができないため、調整弁１０４および／または調整弁１０５を開いた状態で温水をバイパスさせる。
【００６９】
また、給水ポンプ５からの水の供給側の調節弁１０１も、系統に流す温水の温度、圧力、流量の条件に応じて、「閉」から「開」という流量制御を実施する。以下、図８に示す起動時の全ての条件で調整弁１０１は、同様である。
一方、太陽集熱装置７および／または給水加熱器６による温水が利用できない場合に備えて設けた通常の水噴霧をするためのライン(給水ポンプ５から吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続くライン)は、調整弁１０９にて閉じておく。
【００７０】
起動時の太陽集熱温水のフラグが“１”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図８の制御方法の２列目)は、図２に示す太陽熱による集熱管８の温水のみが利用可能であるため、太陽熱による集熱管８の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４を「開」から「閉」とし、徐々に集熱管８の温水がバイパスラインを経由しないようにする。給水加熱器６の上流側の調整弁１０２は閉じておく。
一方、太陽集熱装置７および／または給水加熱器６による温水が利用できない場合に備えて設けた通常の水噴霧をするためのライン(給水ポンプ５から吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続くライン)は、調整弁１０９にて閉じておく。
【００７１】
起動時の太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“１”の場合(図８の制御方法の３列目)は、図２に示すガスタービン１の排ガスによる給水加熱器６の温水のみが利用可能であるため、給水加熱器６の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０５を「開」から「閉」とし、徐々にバイパスラインを経由しないようにする。集熱管８の上流側の調整弁１０３は閉じておく。
一方、太陽集熱装置７および／または給水加熱器６による温水が利用できない場合に備えて設けた通常の水噴霧をするためのライン(給水ポンプ５から吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続くライン)は、調整弁１０９にて閉じておく。
【００７２】
最後の太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図８の起動時の制御方法の４列目)は、図２に示す太陽集熱装置７の集熱管８、給水加熱器６両者の温水が利用できない。そのため、太陽集熱装置７の集熱管８、給水加熱器６両者の温水の供給に関る調整弁１０２〜１０８を閉じ、給水の元栓の調整弁１０１を徐々に開く。そして、温水が利用できない場合に備えて設けた通常の水を供給するための調整弁１０９を開いて、通常の水噴霧ができるようにする。
【００７３】
＜ガスタービン発電装置１００の停止時＞
次に、ガスタービン発電装置１００の停止時の図２に示す調整弁１０１〜１０９による制御方法を説明する。
図９は、ガスタービン発電装置１００の停止時の調整弁１０１〜１０９による制御方法を示したものである。
【００７４】
ガスタービン発電装置１００の停止時、太陽集熱温水のフラグおよび排ガス加熱温水のフラグが両方“１”の場合(図９の停止時の制御方法の１列目)、図２に示す太陽集熱装置７、給水加熱器６の両方の温水を利用しているため、閉じていた太陽集熱装置７の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４および閉じていた給水加熱器６の温水の調整弁１０５を開くことでバイパスラインを経由させる。元栓の調整弁１０１、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０６、蒸発器１１に続く調整弁１０７、インタークーラ１２に続く調整弁１０８は閉じる。
【００７５】
停止時、太陽集熱温水のフラグが“１”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図９の停止時の制御方法の２列目)は、図２に示す太陽集熱装置７の集熱管８の太陽熱による温水のみを利用しているため、集熱管８の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４を開くことで、集熱管８の温水をバイパスラインに経由させる。給水の元栓の調整弁１０１、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０６、蒸発器１１に続く調整弁１０７、インタークーラ１２に続く調整弁１０８は閉じる。
【００７６】
停止時、太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“１”の場合(図９の停止時の制御方法の３列目)は、図２に示すガスタービン１の排ガスによる給水加熱器６の温水のみを利用しているため、給水加熱器６の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０５を開くことで、給水加熱器６の温水をバイパスラインに経由させる。給水の元栓の調整弁１０１、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０６、蒸発器１１に続く調整弁１０７、インタークーラ１２に続く調整弁１０８は閉じる。
【００７７】
最後の停止時の太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図９の停止時の制御方法の４列目)は、図２に示す太陽集熱装置７、給水加熱器６両者の温水を利用しておらず、通常の水噴霧である。従って、給水の元栓の調整弁１０１と通常の水を吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に供給する調整弁１０９を閉じる。
【００７８】
＜ガスタービン発電装置１００の負荷遮断時＞
次に、ガスタービン発電装置１００の負荷遮断時の図２に示す調整弁１０１〜１０９による制御方法を説明する。
図１０は、ガスタービン発電装置１００の負荷遮断時の調整弁による制御方法を示したものである。
【００７９】
ガスタービン発電装置１００の負荷遮断時、太陽集熱温水のフラグおよび排ガス加熱温水のフラグが両方“１”の場合(図１０の負荷遮断時の制御方法の１列目)、図２に示す太陽集熱装置７の集熱管８、給水加熱器６の両方の温水を利用しているため、集熱管８の温水のバイパスラインを形成する温水調整弁１０４および給水加熱器６の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０５を開くことで、集熱管８の温水および給水加熱器６の温水を、バイパスラインを経由させる。吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０６、蒸発器１１に続く調整弁１０７、インタークーラ１２に続く調整弁１０８は閉じる。
【００８０】
負荷遮断時、太陽集熱温水のフラグが“１”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図１０の負荷遮断時の制御方法の２列目)は、図２に示す太陽集熱装置７の集熱管８の太陽熱による温水のみを利用しているため、集熱管８の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０４を開くことで、集熱管８の温水を、バイパスラインを経由させる。吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０６、蒸発器１１に続く調整弁１０７、インタークーラ１２に続く調整弁１０８は閉じる。
【００８１】
負荷遮断時、太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“１”の場合(図１０の負荷遮断時の制御方法の３列目)は、図２に示すガスタービン１の排ガスによる給水加熱器６の温水のみを利用しているため、給水加熱器６の温水のバイパスラインを形成する調整弁１０５を開くことで、給水加熱器６の温水をバイパスラインを経由させる。吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０６、蒸発器１１に続く調整弁１０７、インタークーラ１２に続く調整弁１０８は閉じる。
【００８２】
最後の負荷遮断時の太陽集熱温水のフラグが“０”で、排ガス加熱温水のフラグが“０”の場合(図１０の負荷遮断時の制御方法の４列目)は、図２に示す給水の元栓の調整弁１０１と吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０９とを開いた通常の水噴霧である。従って、調整弁１０１と調整弁１０９を閉じる。
【００８３】
＜ガスタービン発電システムＳのユーザへの表示＞
次に、ユーザが図２に示す支援ツール９１０を用いて、画像表示装置９５０に計測信号１２０の情報、制御信号１３０の情報、運転条件判定部４００の判定結果や関連情報データベース３００の情報を表示させる方法について説明する。
図１１〜図１４は、画像表示装置９５０(図２参照)に表示される画面の一例である。
【００８４】
ユーザは、キーボード９０１、マウス９０２を用いてこれら図１１〜図１３に示す画面Ｇ１〜Ｇ３の空欄となっている箇所にパラメータ値を入力する、選択肢から選択するなどの操作を実行する。
図１１は、画像表示装置９５０に表示される初期画面Ｇ１である。図１２は、運転状態を表示する運転状態表示画面Ｇ２である。図１３は、運転状態のトレンドを画像表示装置９５０に表示させるための表示設定画面Ｇ３である。
【００８５】
ユーザは、図１１の初期画面Ｇ１で、運転状態表示ボタン９５１、トレンド表示ボタン９５２のうちから必要なボタンを選び、マウス９０２(図２参照)を用いてカーソル９５３を移動させてマウス９０２でクリックすることにより、所望の画面(図１２の運転状態表示画面Ｇ２または図１３の表示設定画面Ｇ３)を表示させる。
すなわち、図１１の初期画面Ｇ１において、運転状態表示ボタン９５１をクリックすることにより、図１２の運転状態表示画面Ｇ２が表示される。
【００８６】
運転状態表示画面Ｇ２の系統情報表示欄９６１の表示については、ユーザは、画像表示装置９５０(図２参照)に表示させたい系統情報表示欄９６１の時間(時刻)を、時刻入力欄９６２に入力する。そして、表示ボタン９６３をクリックすることにより、図２に示す支援ツール９１０のデータ送受信処理部９３０が関連情報データベース３００の情報などから、系統情報表示欄９６１にその時間での各種状態を表示する。
具体的には、関連情報データベース３００の情報から、その時間に、太陽集熱温水(集熱管８による温水)または排ガス温水(給水加熱器６による温水)のどの温水または温水を用いない水噴霧を、どのような状態で噴霧しているのかを噴霧状態表示９６４にて表示する。
【００８７】
図６で示した運転状態の判定結果を基に、太陽集熱温水のフラグおよび／または排ガス加熱温水フラグで“１”が立っている状態の表示が強調表示に変化する。両方のフラグが０のときは、水噴霧の表示が強調表示に変化する。さらに、フラグ“１”の場合の流体の流量、圧力、温度が、図２のｓ３、ｓ５箇所の計測器の計測値から、数値で表示される。また、外気の状態については、図４(ａ)の実測値データテーブルの情報または図４(ｂ)の予測値データテーブルの情報から、関連情報表示欄９６５にて表示される。
【００８８】
図１２の運転状態表示画面Ｇ２において、戻るボタン９６６をクリックすることにより、図１１の初期画面Ｇ１に戻ることができる。
図１１の初期画面Ｇ１において、ユーザが、トレンド表示ボタン９５２をクリックすることにより、図１３の表示設定画面Ｇ３が表示される。
【００８９】
ユーザは、表示設定画面Ｇ３の計測信号表示欄９８１には、画像表示装置９５０に表示させたい計測信号の情報、あるいは操作信号の情報を入力欄９８１の名称の選択肢(プルダウンリストやコンボボックスなど)から選択するとともに、そのレンジ（上限/下限の値）を入力する。また、表示させたい時間帯(始点と終点の時刻)を時刻入力欄９８２に入力する。
【００９０】
そして、表示ボタン９８３をクリックすることにより、図２に示す支援ツール９１０のデータ送受信処理部９３０が関連情報データベース３００の情報などから、図１４に示すトレンドグラフの運転状態トレンド画面Ｇ４を画像表示装置９５０に表示する。運転状態トレンド画面Ｇ４の横軸は、表示設定画面Ｇ３の時刻入力欄９８２に入力された時間帯を示し、縦軸は、計測信号の情報または操作信号の情報の大きさを表す。
【００９１】
図１４の運転状態トレンド画面Ｇ４の戻るボタン９９１をクリックすることにより、図１３の表示設定画面Ｇ３に戻る。
図１３の表示設定画面Ｇ３の関連情報表示欄９８４では、天気、気温、風向、風速、湿度、日射量の任意を選択し、表示ボタン９８６をクリックすることで、該当情報が記載されている情報を、図２に示すデータ送受信処理部９３０が関連情報データベース３００などから検索し、図１４のトレンド画面Ｇ４に表示する。
【００９２】
なお、天気については、前記したように、気象庁が一般向けに発信している１５種類を用いて表現する。各種類に応じて番号を割り振り、これを数値でトレンド表示する。つまり、快晴を０、晴れを１、薄曇を２というように、順次１４まで番号を割り振る。表示させたい時間帯を時刻入力欄９８５に入力し、表示ボタン９８６をクリックすることで、関連情報データベース３００の情報などから、図１４の運転状態トレンド画面Ｇ４のトレンドグラフが画像表示装置９５０に表示される。
【００９３】
図１３の表示設定画面Ｇ３の温水温度比較表示では、予測した温水温度と実際の温水温度を比較表示する。時刻入力欄９８７に比較させたい時間帯を入力し、表示ボタン９８８をクリックすると、図１４の運転状態トレンド画面Ｇ４に予測した温水温度と実際の温水温度との各トレンドグラフが画像表示装置９５０に表示される。運転状態トレンド画面Ｇ４の戻るボタン９９１をクリックすると、図１３の表示設定画面Ｇ３に戻る。
そして、表示設定画面Ｇ３の戻るボタン９８９をクリックすることにより、図１１の初期画面Ｇ１に戻ることができる。
【００９４】
上記構成によれば、温水を噴霧ノズル１０から吸気冷却室９内に噴霧するか、または、温水を蒸発器１１で蒸発させて蒸気として燃焼器４に送り込むか何れかを行うことで、ガスタービン１の入り口の質量流量を増加させる。これにより、ガスタービン発電装置１００の出力の向上を図れる。
また、燃焼器４に蒸気を送り込むことで、燃焼器４内では安定燃焼範囲の空気となり、燃焼器４の燃焼が安定化する。そのため、燃焼器４の燃焼(排)ガスに含まれるNOxが低減される。また、ガスタービン１の入り口の質量流量を増加し、ガスタービン発電装置１００の出力が向上する。
【００９５】
また、圧縮機２の出口から送られるガスタービン１のタービン翼の冷却空気を、インタークーラ１２において温水の蒸発潜熱で再冷却し冷却空気量を低減することで、タービン翼の冷却空気に用いられるエネルギが低減され、発電効率が向上する。
従って、外気温度が高い期間においても、ガスタービン発電装置１０は定格出力を維持できる。それ以外の期間では、出力向上やあるいは出力一定として燃料を抑制するなどの運用に寄与できる。
【００９６】
なお、前記実施形態においては、太陽集熱装置７の集熱管８の温水と給水加熱器６の温水とを、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０と、蒸発器１１と、インタークーラ１２とに用いる場合を例示したが、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０、蒸発器１１、インタークーラ１２のうちの少なくとも何れかに用いるように構成してもよい。また、太陽集熱装置７の集熱管８と給水加熱器６とを備える場合を例示したが、太陽集熱装置７の集熱管８と給水加熱器６との何れかを備えるように構成してもよい。
【００９７】
また、前記実施形態においては、インタークーラ１２へも、低温沸騰の設定値の範囲内の温水をインタークーラ１２に供給する場合を例示したが、必ずしも低温沸騰の設定値の範囲内の温水をインタークーラ１２に供給しなくともよい。この場合には、低温沸騰の設定値の範囲に温水の温度が達するまで、吸気冷却室９内の噴霧ノズル１０に続く調整弁１０６および蒸発器１１に続く調整弁１０７を閉じ、インタークーラ１２に続く調整弁１０８を開くことになる。
【符号の説明】
【００９８】
１      ガスタービン
１ａ    ガスタービン軸(軸)
２      圧縮機
３      発電機
４      燃焼器
５      給水ポンプ
６      給水加熱器(加熱手段)
７      太陽集熱装置(加熱手段)
８      集熱管(加熱手段)
９      吸気冷却室
１０    噴霧ノズル
１１    蒸発器
１２    インタークーラ
１００  ガスタービン発電装置
１０４  調整弁(集熱管のバイパスラインの調整弁)
１０５  調整弁(給水加熱器のバイパスラインの調整弁)
２００  制御装置(制御部、運転条件判定部)
３００  関連情報データベース(関連情報記憶部)
４００  運転条件判定部
５００  制御部
９１０  支援ツール(第１表示部、第２表示部)
９２０  外部入出力インターフェイス(インターフェイス部)
９３０  データ送受信処理部(第１表示部、第２表示部)
９４０  外部出力インターフェイス(インターフェイス部)
９５０  画像表示装置(表示装置)
Ｇ１    初期画面(第１表示部、第２表示部)
Ｇ２    運転状態表示画面(第１表示部)
Ｇ３    表示設定画面(第２表示部)
Ｇ４    トレンド画面(第２表示部)
Ｓ      ガスタービン発電システム
【図１】
2012042628.tif 000003
【図２】
2012042628.tif 000004
【図３】
2012042628.tif 000005
【図４】
2012042628.tif 000006
【図５】
2012042628.tif 000007
【図６】
2012042628.tif 000008
【図７】
2012042628.tif 000009
【図８】
2012042628.tif 000010
【図９】
2012042628.tif 000011
【図１０】
2012042628.tif 000012
【図１１】
2012042628.tif 000013
【図１２】
2012042628.tif 000014
【図１３】
2012042628.tif 000015
【図１４】
2012042628.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月6日(2013.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンで発電を行うガスタービン発電装置であって、
空気を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器からの圧縮空気と燃料を燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記ガスタービンと軸を介して連結され、前記ガスタービンの回転によって駆動され発電する発電機と、
給水を送り込む給水ポンプと、
前記ガスタービンの排ガスを用いて前記給水を加熱する給水加熱器、並びに、太陽熱を集熱する太陽集熱装置で前記給水を加熱する集熱管のうちの少なくとも何れかの加熱手段と、
前記圧縮器の吸気を冷却するための吸気冷却室と、
前記加熱手段で加熱された温水または前記給水を前記吸気冷却室に噴霧するための噴霧ノズルと、
前記温水を蒸発させて前記燃焼器に送り込む蒸発器と、
前記ガスタービンのタービン翼に送られ該タービン翼を冷却するための前記圧縮器の出口からの空気を、前記温水で冷却するインタークーラとを
備えたことを特徴とするガスタービン発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、
前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、
前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、
前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、
前記制御部は、
前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載のガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、
前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、
前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、
前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、
前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載のガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、
前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、
前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、
前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、
前記制御部は、
前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測し、
前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測した結果と、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項５】
請求項２に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置は、前記集熱管からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項６】
請求項２に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置は、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項７】
請求項２に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記制御部は、前記温水が設定条件温度に達しない場合に、前記温水と切り替えて前記給水を前記噴霧ノズルで噴霧する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項８】
請求項２に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記運転条件判定部にて判定された結果を任意の時間幅で表示装置にて表示する第１表示部を備える
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項９】
請求項３に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記制御部にて予測した温水温度の結果と実際に得られた温水温度の結果を任意の時間幅で表示装置にて比較表示する第２表示部を備える
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項１０】
請求項２に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置に、前記集熱管からの前記温水をバイパスするラインと、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするラインとを備え、
前記制御部は、
前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記集熱管からの前記温水または前記給水加熱器からの前記温水の何れか一方の温水が利用できないとき、前記利用できない方のバイパスラインに取り付けられた調整弁を開き、前記利用できない側への逆流を抑制する
ことを特徴としたガスタービン発電システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のガスタービン発電装置と、運転条件判定部と、関連情報記憶部と、制御部と、インターフェイス部とを備えるガスタービン発電システムの制御方法であって、
前記運転条件判定部は、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定し、
前記関連情報記憶部は、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存し、
前記制御部は、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定し、
前記インターフェイス部は、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力し、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のガスタービン発電装置と、運転条件判定部と、関連情報記憶部、制御部と、インターフェイス部とを備えるガスタービン発電システムの制御方法であって、
前記運転条件判定部は、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定し、
前記関連情報記憶部は、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存し、
前記制御部は、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定し、
前記インターフェイス部は、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力し、
前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項１に記載のガスタービン発電装置と、運転条件判定部と、関連情報記憶部と、制御部と、インターフェイス部とを備えるガスタービン発電システムの制御方法であって、
前記運転条件判定部は、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水を前記噴霧ノズルの何れに供給するか判定し、
前記関連情報記憶部は、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存し、
前記制御部は、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定し、
前記インターフェイス部は、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力し、
前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測し、前記温水の温度を予測した結果と、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電装置は、前記集熱管からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電装置は、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記バイパスラインに取り付けられた調整弁にて前記温水の流量を制御する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記制御部は、前記温水が設定条件温度に達しない場合に、前記温水と切り替えて前記給水を前記噴霧ノズルで噴霧する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電システムは、第１表示部と表示装置とを備え、
前記第１表示部は、前記運転条件判定部にて判定された結果を任意の時間幅で前記表示装置にて表示する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電システムは、第２表示部と表示装置とを備え、
前記第２表示部は、前記制御部にて予測した温水温度の結果と実際に得られた温水温度の結果を任意の時間幅で前記表示装置にて比較表示する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【請求項１９】
請求項１１に記載のガスタービン発電システムの制御方法において、
前記ガスタービン発電装置は、前記集熱管からの前記温水をバイパスするラインと、前記給水加熱器からの前記温水をバイパスするラインとを備え、
前記制御部は、
前記ガスタービン発電装置の運転状態に応じて、前記集熱管からの前記温水または前記給水加熱器からの前記温水の何れか一方の温水が利用できないとき、利用している温水のラインから利用できない方のラインに温水が逆流した場合に前記利用できない方のバイパスラインに取り付けられた調整弁を開き、前記利用できない側への逆流を抑制する
ことを特徴としたガスタービン発電システムの制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の請求項１に関わるガスタービン発電装置は、ガスタービンで発電を行うガスタービン発電装置であって、空気を圧縮する圧縮器と、前記圧縮器からの圧縮空気と燃料を燃焼する燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、前記ガスタービンと軸を介して連結され、前記ガスタービンの回転によって駆動され発電する発電機と、給水を送り込む給水ポンプと、前記ガスタービンの排ガスを用いて前記給水を加熱する給水加熱器、並びに、太陽熱を集熱する太陽集熱装置で前記給水を加熱する集熱管のうちの少なくとも何れかの加熱手段と、前記圧縮器の吸気を冷却するための吸気冷却室と、前記加熱手段で加熱された温水または前記給水を前記吸気冷却室に噴霧するための噴霧ノズルと、前記温水を蒸発させて前記燃焼器に送り込む蒸発器と、前記ガスタービンのタービン翼に送られ該タービン翼を冷却するための前記圧縮器の出口からの空気を、前記温水で冷却するインタークーラとを備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の請求項２に関わるガスタービン発電システムは、請求項１に関わるガスタービン発電装置と、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、前記制御部は、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の請求項３に関わるガスタービン発電システムは、請求項１に関わるガスタービン発電装置と、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の請求項４に関わるガスタービン発電システムは、請求項１に関わるガスタービン発電装置と、前記ガスタービン発電装置の物理量を計測する計測器からの計測信号の情報が入力されるとともに、前記加熱手段で加熱された温水、または、前記給水の何れを前記噴霧ノズルに供給するか判定する運転条件判定部と、前記計測信号の情報および前記運転条件判定部で演算された結果や外気の状態情報を保存する関連情報記憶部と、前記運転条件判定部で演算された結果を基に前記ガスタービン発電装置を制御するための制御方法を決定する制御部と、前記運転条件判定部で演算された結果、前記計測信号の情報、前記外気の状態情報、または前記制御部で決定された制御方法のうちの少なくとも何れかを外部に出力するインターフェイス部とを備え、前記制御部は、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測し、前記外気の状態情報より前記温水の温度を予測した結果と、前記ガスタービン発電装置に設けられた機器の状態、得られた前記温水の条件、および前記ガスタービン発電装置の運転条件に応じて、前記ガスタービン発電装置を制御している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の請求項１１に関わるガスタービン発電システムの制御方法は、請求項２に関わるガスタービン発電システムの制御方法である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の請求項１２に関わるガスタービン発電システムの制御方法は、請求項３に関わるガスタービン発電システムの制御方法である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の請求項１３に関わるガスタービン発電システムの制御方法は、請求項４に関わるガスタービン発電システムの制御方法である。
【国際調査報告】
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