(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を駆動するガスタービンと、原水を淡水化して用水を製造する用水製造設備とを備えたガスタービン発電システムにおいて、
太陽熱を集熱する集熱装置と、
該集熱装置で得られた太陽熱により温水と冷水を生成する吸収式ヒートポンプと、
該吸収式ヒートポンプで生成された冷水により前記ガスタービンの吸気を冷却する吸気冷却装置と、
前記吸収式ヒートポンプで生成された温水により、前記用水製造設備で淡水化する原水を昇温させる原水加熱器を備えたことを特徴とするガスタービンシステム。
【請求項２】
燃焼用空気を圧縮する圧縮機、該圧縮機で圧縮された燃焼用空気と燃料とを燃焼させる燃焼器、該燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービン、該タービンによって駆動される発電機により構成されるガスタービンと、
原水をろ過するろ過設備、前記ガスタービンの動力の一部を用いて前記ろ過設備でろ過された原水を送水する原水供給ポンプ、該原水供給ポンプにより供給された原水を淡水と濃縮水に分離する淡水化設備、該淡水化設備により生成された淡水を貯留する用水タンクにより構成される用水製造設備と、
太陽熱エネルギーを集熱する集熱装置と、
該集熱装置で得られた太陽熱エネルギーを用いて温水と冷水を生成する吸収式ヒートポンプと、
該吸収式ヒートポンプで生成された冷水により、前記圧縮機の吸気を冷却する吸気冷却装置と、
前記吸収式ヒートポンプで生成された温水により、前記淡水化設備に供給される原水を昇温させる原水加熱器と、を備えたことを特徴とするガスタービン発電システム。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記用水タンクに貯留された淡水を前記ヒートポンプで生成する温水及び冷水の給水として供給する給水配管と備えたことを特徴とするガスタービン発電システム。
【請求項４】
請求項２に記載のガスタービン発電システムにおいて、
前記用水タンクの水位レベルに応じて、前記用水製造設備の負荷を制御する用水製造設備負荷指令と、前記原水供給ポンプの起動停止を制御する原水供給ポンプ制御指令を出力する用水製造設備制御手段と、
電力需要を表す発電出力指令及び前記用水製造設備負荷指令に基づいて、前記燃焼器への燃料流量を制御する燃料流量調整弁開度指令と、前記吸収式ヒートポンプから前記吸気冷却装置への冷却水流量を制御する冷却水流量調整弁開度指令を出力する発電設備制御手段とを備えたことを特徴とする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、
前記淡水化設備で分離された濃縮水により前記原水供給ポンプを駆動するエネルギー回収タービンを備えたことを特徴とするガスタービン発電システム。
【請求項６】
発電機を駆動するガスタービンと、原水を淡水化して用水を製造する用水製造設備とを備えたガスタービン発電システムの運転方法において、
太陽熱エネルギーを熱源に吸収式ヒートポンプで温水と冷水を生成し、
前記吸収式ヒートポンプで生成された温水によって、前記用水製造設備で淡水化する原水を加熱し、
前記吸収式ヒートポンプで生成された冷水により、前記ガスタービンの吸気を冷却することを特徴とするガスタービン発電システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水等の原水から用水を製造する用水製造設備を備えたガスタービン発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部から離れて立地する工業地域や地方都市、あるいは気候や地形，付近の治安などの諸要因により外部からの送電が困難とされる地域に電力を供給するための手段として、その地域内に独立した送電網を構築するオフグリッド・システムが提案されている。【０００３】
オフグリッド・システムは、発電機を既設の送電網（電力系統）に接続せず、独自の送電網内で電力を発生・消費する自家発電の一形態である。本形態は、その地域内で余剰・不足となった電力を他の電力系統との間で融通しないことを前提として構築する。そのため、本システムの発電設備には、時々刻々変動するシステム内の電力需要に対応可能な運用、たとえば急速起動停止や急速負荷変化等の幅広い運用が求められる。【０００４】
このようなシステムに適する発電設備のひとつに、ガスタービン・エンジン（以下ガスタービン）がある。ガスタービンは、天然ガス，石油，炭層ガスなど様々な燃料が利用可能な点、発電出力が大きく、工場や都市へ電力供給が可能な点で大型のオフグリッド・システムに適する。【０００５】
一方、このようなシステムが必要な地域の中には、電力に加えて工業用水や飲料水，生活用水といった用水の確保が必要な場合がある。特に、河川や湖沼からの引水が困難な地域や海に面した地域では、海水からの用水製造が有効である。海水からの用水製造方法としては、主として蒸発法，電気透析法，逆浸透法がある。蒸発法は熱源を用いて海水を蒸発し淡水を得る方法，電気透析法はイオン交換膜に電圧を与え海水から塩分を除去する方法，逆浸透法は水以外の分子を透過しない微細な膜（逆浸透膜）を用い海水から淡水を分離する方法である。中でも逆浸透法を用いた用水製造は、海水を加圧するため大容量のポンプを必要とする。そこで、用水製造設備に発電設備を併設し、ポンプ等の電力を、発電設備が供給する方式が考案されている。なお、特許文献１には逆浸透法を用いた淡水化発電プラントに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３０９２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、用水製造設備を有するオフグリッド・システムでは、発電設備内の電力需要のみならず、システム全体の電力需要を考慮したシステム運用が求められる。システム内での電力需要には、主として工場，家庭，用水製造設備の３系統があり、それぞれに消費の傾向が異なる。例えば、工場は生産性を確保するため電力を昼夜連続で消費する一方、休日には電力消費量を最少とする。また、用水製造設備は、タンク等に貯留した用水の量に応じて設備を起動・停止する間欠運転となる。システム内での電力需要が発電量を上回った場合、系統周波数の変動，系統電圧の低下が生じ、最悪の場合には地域全体が停電となる。【０００８】
一方で、システム内での用水需要には、主として工場，家庭，農場が挙げられ、これについてもそれぞれ消費の傾向が異なる。用水はタンクや貯水槽に貯蔵が可能であるが、タンクや貯水槽が満水となった場合には用水製造設備を停止する必要がある。反対に、タンクや貯水槽の水が不足した場合にはシステム内が断水状態となり、工場，家庭へ悪影響を与える。【０００９】
本発明の目的は、電力と用水の双方を効率的かつ継続的に供給可能なガスタービン発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を解決するため、本発明のガスタービン発電システムは、発電機を駆動するガスタービンと、原水を淡水化して用水を製造する用水製造設備とを備えたガスタービン発電システムにおいて、太陽熱を集熱する集熱装置と、該集熱装置で得られた太陽熱により温水と冷水を生成する吸収式ヒートポンプと、該吸収式ヒートポンプで生成された冷水により前記ガスタービンの吸気を冷却する吸気冷却装置と、前記吸収式ヒートポンプで生成された温水により、前記用水製造設備で淡水化する原水を昇温させる原水加熱器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電力と用水の双方を効率的かつ継続的に供給可能なガスタービン発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例によるガスタービン発電システムの概略図。
【図２】図１に示す発電設備制御手段の概略図。
【図３】比較例（平日）における電力系統運転結果。
【図４】比較例（休日）における電力系統運転結果。
【図５】本発明の第１の実施例による電力系統運転結果。
【図６】本発明の第２の実施例によるガスタービン発電システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔第１の実施例〕
図１を用いて本発明の第１の実施例を説明する。本図は用水製造設備を有するガスタービン発電システムの概念図である。
【００１４】
ガスタービン１は、圧縮機２，燃焼器３，高圧タービン（圧縮機側タービンとも称する）４，低圧タービン（負荷側タービンとも称する）５からなる。圧縮機２では、大気を圧縮・加圧し燃焼用空気を得る。燃焼器３では、前記燃焼用空気及び燃料から高温の燃焼ガスを生成する。なお、燃焼器３に供給する燃料には気体燃料，液体燃料あるいは気体にて搬送される固体燃料などがあり、どの燃料を用いても良い。燃焼器３へと供給する燃料の流量は、燃料流量調整弁９で調整する。高圧タービン４は前記高温の燃焼ガスにより圧縮機２を駆動する。高圧タービン４を通過した燃焼ガスは低圧タービン５にて発電機６を駆動する。発電機６はタービンの駆動力によって電力を発生する。
【００１５】
本実施例のガスタービン発電システムは、ガスタービン１の吸気側（すなわち圧縮機２の吸気側）に吸気冷却装置８を設ける。吸気冷却装置８は熱交換器の一種であり、冷却媒体と大気の熱交換により空気を冷却する。本実施例では、冷却の媒体に吸収式ヒートポンプ２２で発生した冷水を用いる。吸気冷却装置８での熱交換量は冷水配管２４を通過する冷水の流量で制御可能であることから、本実施例では吸気冷却装置８の冷却媒体の流量を冷却水流量調整弁１０で制御する。
【００１６】
なお、本実施例には記載しないが、吸気冷却装置８にて熱交換したあとの冷水は、後述する用水製造設備３０に還流し、用水あるいは原水の一部として再利用する。
【００１７】
一方、本実施例の用水製造設備３０は、ろ過設備１２，原水加熱器１３，高圧ポンプ１４，淡水化設備１５，エネルギー回収タービン１６，用水タンク１７，用水ポンプ１８，用水流量調整弁１９により構成される。ろ過設備１２は、原水１１を海，河川，湖沼等から取水し、砂やごみ，微生物や藻類などの不純物（有機物，無機物）を除去する。ろ過の方式としては、沈殿，フィルタ，薬剤などがあり、そのどれを用いても良い。原水加熱器１３は、ろ過設備１２で得られた清浄な原水１１を、後述する太陽熱エネルギーにより生成された温水を用いて加熱する。この加熱により流体の粘度が低下することから、高圧ポンプ１４にて原水１１を所定の圧力まで加圧する際のポンプ動力が低減する。原水供給ポンプである高圧ポンプ１４は、トルクコンバータ７を介して伝達される低圧タービン５の駆動力の一部によって駆動される。また、高圧ポンプ１４は後述のエネルギー回収タービン１６によっても駆動される。
【００１８】
淡水化設備１５は、加圧・加熱した原水１１をより塩分濃度の高い原水（濃縮水）と、淡水に分離する。分離には先にも述べた逆浸透膜を用いる。なお、塩分濃度の高い原水は高い圧力を有していることから、この原水を用いてエネルギー回収タービン１６を駆動し、高圧ポンプ１４の動力の一部とする。これにより、高圧ポンプ１４の駆動を補助することができる。また、塩分濃度の高い原水をろ過設備１２に還流し、フィルタの逆洗などに利用する。淡水化設備１５にて得られた淡水は、用水として用水タンク１７に貯留される。また、用水需要に応じて用水ポンプ１８で加圧した用水を地域に供給する。用水の供給量は用水流量調整弁１９を用いて調整する。
【００１９】
なお、本実施例では、原水供給ポンプである高圧ポンプ１４の駆動力の一部をエネルギー回収タービン１６から得るとともに、トルクコンバータ７を介して低圧タービンからも得る構成としたが、発電機６で得られた電力を用いて高圧ポンプ１４を電気駆動する構成としても良い。
【００２０】
また、本実施例のガスタービン発電システムは、太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置２１と、この太陽熱集熱装置２１で集熱された太陽熱エネルギーを用いて冷水と温水を生成する吸収式ヒートポンプ２２を備えている。吸収式ヒートポンプ２２で生成された冷水は、冷水配管２４，冷却水流量調節弁１０を介して吸気冷却装置８に供給される。また、温水は温水配管２３を介して原水加熱器１３に原水１１の加熱媒体として供給される。なお、吸収式ヒートポンプ２２には、用水タンク１７に貯留された淡水が補給水配管２０を通じて給水される。
【００２１】
以上に述べたガスタービン発電システムの制御システムについて説明する。
【００２２】
ガスタービン発電システムは、ガスタービンを制御する発電設備制御手段５０と、用水製造設備を制御する用水製造設備制御手段５１からなる。用水製造設備制御手段５１は、用水タンク１７の水位である用水タンクレベル５６を計測し、水位がある一定値を下回った場合に用水製造設備を起動する。図１には、用水製造設備起動時の代表的な制御信号として高圧ポンプ制御指令５５を記載する。また、用水製造設備制御手段５１は、設備が必要とする電力需要を用水製造設備負荷指令５７として発電設備制御手段５０へと出力する。
【００２３】
発電設備制御手段５０は、系統の電力需要を示す発電出力指令５２及び用水製造設備負荷指令５７を入力し、燃料流量調整弁開度指令５３，冷却水流量調整弁開度指令５４及びヒートポンプ負荷指令５８を出力する。
【００２４】
次に、発電設備制御手段５０の処理内容について、図２を用いて詳細に説明する。図２は発電設備制御手段５０の制御ブロック図である。
【００２５】
図２において、用水製造設備負荷制御手段１０２は、用水製造設備負荷指令５７を入力し、前記指令値に応じた冷却水量を算定し、冷却水流量指令１５３として出力する。また、冷却水流量最大値算出手段１０３では、大気温度６０を入力し、大気を冷却しうる冷却水の最大流量として、冷却水流量最大値１５４を算定する。最小値選択１０４は、前記冷却水流量指令１５３及び冷却水流量最大値１５４から低値を選択し、修正冷却水流量指令１５５として出力する。冷却水流量調整弁制御手段１０５は、前記修正冷却水流量指令１５５を入力し、冷却水流量調整弁開度指令５４を算定・出力する。なお、本実施例において冷却水流量調整弁制御手段１０５は修正冷却水流量指令１５５から冷却水流量調整弁開度指令５４を直接求めたが、冷却水の実流量を計測し、比例積分制御を用いて実流量と冷却水流量指令とが一致するよう冷却水流量調整弁開度指令５４を決定しても良い。
【００２６】
一方、発電出力指令修正値算出手段１０６では、前記修正冷却水流量指令１５５を入力し、修正冷却水流量指令１５５によって見込まれる修正負荷指令１５６を算定する。すなわち、用水製造設備負荷制御手段１０２と前記発電出力指令修正値算出手段１０６は互いに逆関数となる。また、用水製造設備負荷指令５７と修正負荷指令１５６との差を求め、発電出力指令修正値１５７とする。従って、発電出力指令修正値１５７は、用水製造設備の起動にともなう電力需要の増大に対し、吸気冷却によって補償されない需要分とみなすことができる。
【００２７】
次に、図２における燃料流量制御部について説明する。
【００２８】
燃料流量制御部では、発電出力指令５２と発電出力指令修正値１５７とから、修正発電出力指令１５１を求める。発電出力指令修正値１５７は、用水製造設備の起動・停止にともなう発電出力の増減に対する先行制御指令として機能する。負荷制御手段１００は、発電出力指令修正値１５７を入力し、燃焼器へと投入する燃料流量の計画値すなわち燃料流量指令１５２を算定する。燃料流量調整弁制御手段１０１は、燃料流量指令１５２を入力し、燃料流量調整弁開度指令５３を算定・出力する。なお、本実施例において燃料流量調整弁制御手段１０１は燃料流量指令１５２より燃料流量調整弁開度指令５３を決定したが、燃料流量の実流量を計測し、比例積分制御を用いて実流量と燃料流量指令とが一致するよう燃料流量調整弁開度指令５３を決定しても良い。同様に、本実施例における負荷制御手段１００は、発電出力指令修正値から燃料流量指令を計算したが、燃料流量指令の計算に際しては高圧タービンあるいは低圧タービンの回転数計測値を用いても良い。
【００２９】
本実施例のガスタービン発電システム及び発電設備制御手段を用いてオフグリッド・システムを運用した際の電力需要及び用水需要の変動特性及び効果について、図３から図５を用いて説明する。
【００３０】
最初に、比較例における平日の電力需要及び用水需要の変動特性を図３及び図４に示す。
【００３１】
図３に、平日における電力及び用水の需要変動の一例を示す。横軸は時刻（０時より翌日０時までの２４時間）とし、図の上段に電力需要、中段に用水需要、下段に用水タンク水位レベルを折線グラフで示す。
【００３２】
なお、本実施例の用水製造設備は、用水タンクレベルの範囲内で間欠的に運用する。すなわち、用水タンクレベルがあらかじめ指定した水位（用水製造設備運転開始水位）を下回った際に運転を開始し、標準水位へと到達した際に運転を停止する。また、夜間は、逆浸透膜に付着した不純物を洗浄・除去する逆洗運転を実施し、用水の水質を維持する。
【００３３】
最初に、図３上段の電力需要変動について説明する。工場、家庭及び用水製造設備を有するオフグリッド・システムでは、それぞれの電力需要に応じて、システム内の電力需要が時刻に応じて変動する。例えば、昼夜を通して操業する工場では、一日の電力需要はほぼ一定であるが、家庭では、朝５時から電力需要が増加し、昼にピークを迎えたのち、深夜０時に低下する特性となる。用水製造設備の電力需要は、当該設備の運転状態に依存し、本図では用水製造設備運転開始水位となった５時から用水製造設備が増加し、１７時頃に設備を停止する特性となる。
【００３４】
次に、図３中段の用水需要変動について説明する。システムの用水需要は、工場及び家庭の用水需要の合計値で表すことができる。昼夜を通してほぼ一定量を消費する工場に対し、家庭では炊事や洗濯・入浴によって朝・昼・夜間にそれぞれ需要のピークが発生する。
【００３５】
最後に、図３下段に示す用水タンクのレベルは、用水製造向け設備の運転状態（用水供給量）、及び用水需要によって決定する。図において、６時から９時，１１時から１５時，１７時から０時までの３つの区間で用水タンクレベルが一定となるが、これは用水供給量と用水需要が一致したことを意味する。用水製造設備の用水製造量を、平日における用水需要の最大量を仮定したことに起因する。
【００３６】
電力及び用水の休日の需要変動の一例を図４に示す。横軸及び縦軸は図３と同様である。また、用水製造設備の運用方法についても図３と同様である。
【００３７】
休日に工場の操業が停止した場合、電力及び用水の需要は平日に比して減少する。用水需要の減少により、用水製造運転は昼間においても間欠運転となることから、昼間の電力需要は用水製造運転の起動停止に伴い不定期に増加・減少する。また、工場設備向け発電量の低下により、ガスタービン発電システムにおいては常に中間負荷で運用する特性となる。
【００３８】
一般に、ガスタービンは、中間負荷運用において発電効率（燃料に対する発電出力量）が低下することが知られている。また、急激な負荷変化は、ガスタービン内部温度の上昇・降下による機器内部品の熱疲労の原因となり、機器寿命低下の一因となる。そのため、ガスタービンの運用に際しては、なるべく高い負荷で、かつ負荷変化を最小限として運用するのが望ましい。
【００３９】
本実施例のガスタービン発電システム及び発電設備制御手段を適用した場合の、休日における電力需要及び用水需要の変動特性を図５に示す。
【００４０】
本実施例のガスタービン発電システム及び発電設備制御手段は、用水製造設備３０の起動停止にともなう電力需要を圧縮機入口に設置した吸気冷却装置８への冷水流量で制御する。図において、冷水流量が補償した発電量は斜線部分に相当し、燃料流量が補償した発電量は斜線部以外の部分に相当する。用水製造設備３０の電力需要を冷水流量で制御することにより、負荷変化時における燃料流量の変動を最小限に抑えることが可能となるほか、部分負荷における燃料の消費量を最小として、ガスタービンの効率運転が可能となる。
【００４１】
なお、本実施例のガスタービン発電システムでは、吸気冷却用の冷水及び原水加温用の温水を発生する手段として太陽熱集熱装置２１及び吸収式ヒートポンプ２２を用いることから、本システムは特に昼間の運用に適する。
【００４２】
次に、吸気冷却がガスタービンに及ぼす発電出力向上の効果について述べる。
【００４３】
１気圧におけるｔ℃における空気の密度ρa［kg／ｍ3］は以下の式で表される。
【００４４】
【数１】
0005460877.tif 000002
【００４５】
例えば、気温２５℃の空気を１５度まで冷却した場合、圧縮機及びタービンを通過する空気の質量流量は、おおよそ３.５％増加すると見積もられる。空気質量流量の増加によりタービン出力も増加する。このときのタービン出力増加量が、用水製造装置の高圧ポンプ駆動動力として充当されることとなる。
【００４６】
さらに、原水の加温が高圧ポンプの駆動に及ぼす効果について述べる。
【００４７】
水の密度ρw、体積流量Ｑ［ｍ3／ｓ］、揚程ｈ［ｍ］、重力加速度ｇ［ｍ／ｓ2］とした場合の高圧ポンプの駆動に必要な動力Ｐ［ｋＷ］は以下の式で表される。
【００４８】
【数２】
0005460877.tif 000003
【００４９】
水の温度上昇は、水の密度及び粘性の低下、配管圧損の低下に寄与することから、水の温度を高めた場合、ρw，ｈの相対的な減少により、一定の体積流量Ｑを送出するための高圧ポンプ動力が減少する。特に配管構成が複雑な用水製造装置においては、水温上昇にともなう配管圧損の低減が効果的であり高圧ポンプ１４の駆動動力低減に効果的である。
【００５０】
なお、本実施例では、ガスタービンの形式として高圧タービン４，低圧タービン５の二つのタービンを有する２軸式ガスタービンを例に説明した。しかしながら、本発明はガスタービンの形式に依存せず、圧縮機，タービン，発電機が一つの駆動軸を共有する１軸式ガスタービンにも適用が可能である。
【００５１】
第１の実施例の効果は次の通りである。本実施例では、太陽光集熱手段及び吸収式ヒートポンプで得られた冷水を用いて圧縮機の吸気空気を冷却する。圧縮機吸気空気の冷却により圧縮機を通過する空気の質量流量が増大し、高圧側タービン及び低圧側タービンの出力増大の効果が得られる。出力の増加量は、吸気冷却装置における吸気冷却能力に比例することから、冷却媒体として冷水を用いることで、タービン出力増大の効果はより顕著となる。
【００５２】
一方、本実施例では、太陽光集熱手段及び吸収式ヒートポンプで得られた温水を用いて高圧ポンプ入口の原水温度を加熱する。原水温度の上昇により、原水の粘度が低下し高圧ポンプの駆動に必要な動力が低下する。
【００５３】
吸気冷却による発電出力の増加と高圧ポンプの駆動に必要な動力の低下により、燃料流量あたりの発電端出力が増加し、システム全体の発電効率が向上する。
【００５４】
なお、本実施例では、圧縮機入口空気の冷却及び原水温度加熱に必要な冷水，温水を吸収式ヒートポンプにて供給する。吸収式ヒートポンプが利用する熱源は太陽光集熱手段の自然エネルギーであり、より少ないエネルギーを用いてシステム全体の発電効率が向上する。
【００５５】
さらにまた、本実施例のガスタービン発電システムは、用水消費量の指標として用水タンクレベルを、電力需要の指標として発電出力指令を入力し、これら指標に基づき用水製造設備の高圧ポンプ及び吸気冷却装置に供給する冷却水流量を制御する。このとき、用水製造設備制御手段から、用水製造設備の制御指令（用水製造設備負荷指令）を発電設備制御手段へと送出することにより、用水製造設備の起動停止に必要な電力需要を発電設備制御手段が先行的に取得して、用水製造設備を速やかに起動停止することが可能となる。同時に、用水製造設備の起動・停止に伴うオフグリッド・システム内の電圧変動・周波数変動を最小としてシステム内送電網の安定性を高めることが可能である。
【００５６】
さらにまた、本実施例のガスタービン発電システムは、前記用水製造設備負荷指令から前記冷却水流量調整弁の開度を決定する。これは、用水製造設備の起動停止にともなう負荷変動を吸気冷却による負荷増減で補償することを意味する。一般に、ガスタービンは定格負荷に比して部分負荷の発電効率が低い特性となるが、用水製造設備の起動停止にともなう電力需要を吸気冷却による負荷増減で制御することにより、部分負荷においてもガスタービンを高い効率で運用することが可能となる。
【００５７】
また、圧縮機においては、吸気冷却により圧縮機を通過する空気の質量流量が増大することから、圧縮機を構成する静翼及び動翼の流れ特性におけるチョーク状態を緩和し、より安全な状態で圧縮機を運用できる。
【００５８】
〔第２の実施例〕
図６を用いて本発明の第２の実施例を説明する。本図は用水製造設備を有するガスタービン発電システムの第２の実施例におけるシステムフローである。
【００５９】
図６に示すガスタービン発電システムは、ガスタービン１の吸気側（すなわち圧縮機２の吸気側）に水を噴霧して吸気を加湿する吸気加湿装置２５を設置するとともに、吸気加湿装置２５へと供給する用水を、用水タンク１７より取水したことを特徴とする。用水タンク１７からの用水は、吸気加湿用水配管２８を経て吸気加湿ポンプ２７で加圧し、吸気加湿装置２５より噴霧される。吸気加湿量の増減には、吸気加湿ポンプ２７出口に設置した吸気加湿水流量調整弁２６を用いる。
【００６０】
本実施例では、圧縮機吸気に用水を噴霧することで圧縮機吸気を冷却し、さらに圧縮機吸気を加湿する。これにより燃焼用空気の質量流量が増大し、タービン出力が増加する。なお、本システムの発電設備制御手段５０の構成は、第１の実施例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
ガスタービン発電プラント、特に独立した電力網内において電力と用水の双方を供給するガスタービン発電プラント及びその制御システムとして利用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ガスタービン
２  圧縮機
３  燃焼器
４  高圧タービン
５  低圧タービン
６  発電機
７  トルクコンバータ
８  吸気冷却装置
９  燃料流量調整弁
１０  冷却水流量調整弁
１１  原水
１２  ろ過設備
１３  原水加熱器
１４  高圧ポンプ
１５  淡水化設備
１６  エネルギー回収タービン
１７  用水タンク
１８  用水ポンプ
１９  用水流量調整弁
２０  補給水配管
２１  太陽熱集熱装置
２２  吸収式ヒートポンプ
２３  温水配管
２４  冷水配管
２５  吸気加湿装置
２６  吸気加湿水流量調整弁
２７  吸気加湿ポンプ
２８  吸気加湿用水配管
３０  用水製造設備
５０  発電設備制御手段
５１  用水製造設備制御手段
５２  発電出力指令
５３  燃料流量調整弁開度指令
５４  冷却水流量調整弁開度指令
５５  高圧ポンプ制御指令
５６  用水タンクレベル
５７  用水製造設備負荷指令
５８  ヒートポンプ負荷指令
５９  吸気加湿水流量調整弁開度指令
６０  大気温度
１００  負荷制御手段
１０１  燃料流量調整弁制御手段
１０２  用水製造設備負荷制御手段
１０３  冷却水流量最大値算出手段
１０４  最小値選択
１０５  冷却水流量調整弁制御手段
１０６  発電出力指令修正値算出手段
１０７  変化率制限
１５１  修正発電出力指令
１５２  燃料流量指令
１５３  冷却水流量指令
１５４  冷却水流量最大値
１５５  修正冷却水流量指令
１５６  修正負荷指令
１５７  発電出力指令修正値
１５８  用水製造設備負荷指令修正値
１５９  変化率制限後修正発電出力指令
【図１】
0005460877.tif 000004
【図２】
0005460877.tif 000005
【図３】
0005460877.tif 000006
【図４】
0005460877.tif 000007
【図５】
0005460877.tif 000008
【図６】
0005460877.tif 000009