(57)【要約】      （修正有）【課題】複合サイクル発電プラントにおいて、排出規制に適合するために頻繁にスイッチＯＮ／ＯＦＦする場合に、保守費用および立ち上げ費用の増加を抑制する。【解決手段】ガス・タービン・システム１４と、ガス・タービン・システム１４の最小排出適合負荷を下げるために水素ガスを生成するように構成された電解ユニット１０とを備える。また、燃焼ガスを用いて負荷を駆動するように構成されたガス・タービン・システムと、燃焼ガスから熱を回収することによって蒸気を発生させるように構成された熱回収蒸気発生器と、熱回収蒸気発生器から蒸気を受け取って水素ガスの生成に使用してガス・タービン・システムの最小排出適合負荷を下げるように構成された電解ユニットとを備える場合もある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス・タービン・システムと、
前記ガス・タービン・システムの最小排出適合負荷を下げるために水素ガスを生成するように構成された電解ユニットと、を備えるシステム。
【請求項２】
前記電解ユニットは、前記水素ガスを蒸気供給から発生させるように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ガス・タービン・システムによって駆動される第１の発電機を備える請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の発電機は、電力を電解ユニットへ供給するように構成されている請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
熱回収蒸気発生器であって、前記ガス・タービン・システムによる排気出力から熱を回収し、前記回収熱を用いて前記蒸気を発生させ、前記蒸気を前記電解ユニットへ供給するように構成された熱回収蒸気発生器を備える請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記熱回収蒸気発生器に結合された蒸気タービン・システムを備える請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記蒸気タービン・システムによって駆動される第２の発電機を備える請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の発電機は、電力を前記電解ユニットへ供給するように構成されている請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記電解ユニットによって生成された前記水素ガスを貯蔵して、前記ガス・タービン・システムが用いるように構成された貯蔵容器を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
燃焼ガスを用いて負荷を駆動するように構成されたガス・タービン・システムと、
前記燃焼ガスから熱を回収することによって蒸気を発生させるように構成された熱回収蒸気発生器と、
前記熱回収蒸気発生器から前記蒸気を受け取って水素ガスの生成に使用して前記ガス・タービン・システムの最小排出適合負荷を下げるように構成された電解ユニットと、を備えるシステム。
【請求項１１】
前記電解ユニットによって生成された前記水素を取り込むように構成された貯蔵容器を備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電解ユニットから前記ガス・タービン・システムへの前記水素ガスの供給を、前記ガス・タービン・システムに対する負荷を示す少なくとも１つのモニタ・パラメータに基づいて制御するように構成された制御器を備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記制御器は、前記負荷が閾値レベル未満であることを前記モニタ・パラメータが示すときに前記水素ガスを前記ガス・タービン・システムへ送るように構成されている請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ガス・タービン・システムに結合され、前記電解ユニットが用いるための電力を生成するように構成された第１の発電機を備えている請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
蒸気タービン・システムに結合され、前記電解ユニットが用いるための電力を生成するように構成された第２の発電機を備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
電解ユニット内で水素ガスを発生させることと、
前記水素ガスを貯蔵容器内に取り込むことと、
ガス・タービン・システムの少なくとも１つのパラメータをモニタすることと、
前記少なくともパラメータに応答して最小排出適合負荷を下げるように前記ガス・タービン・システム内に前記水素ガスを送ることと、を含む方法。
【請求項１７】
水素ガスを発生させることには、前記電解ユニット内で蒸気を電気分解して前記水素ガスおよび酸素にすることが含まれる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記蒸気を熱回収蒸気発生器内で発生させることと、前記蒸気を前記電解ユニットへ供給することと、を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記蒸気を前記電解ユニット内で発生させることを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
電力を前記ガス・タービン・システム、蒸気タービン・システム、またはそれらの組み合わせに結合された発電機を用いて発生させて、前記電解ユニット内で用いるようにすることを含む請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、発電プラントに関し、より具体的には、発電プラントにおける排出適合に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合サイクル発電プラントは、ガス・タービン・システムを蒸気タービン・システムと組み合わせることで、電力を生成すると同時にエネルギー浪費を減らしている。動作時、ガス・タービン・システムは、燃料空気混合気を燃焼させて回転エネルギーを発生させ、この回転エネルギーによって負荷が駆動される（すなわち、電力が発生する）。燃焼ガスには、種々の燃焼副生成物が含まれている場合があり、たとえば、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）、二酸化炭素（ＣＯ2）などである。エネルギー浪費を減らすために、複合サイクル発電プラントでは、ガス・タービン・システム排気ガス中の熱エネルギーを用いて蒸気を発生させて、蒸気タービン・システムでの使用を図っている。しかしながら、配電網は種々の供給源から電力を受け取る場合があり、複合サイクル発電プラントの発電需要（すなわち、負荷）は減少する。電力需要が減少することによって、プラント内のガス・タービンは最小排出適合負荷（ＭＥＣＬ）制約の範囲外で動作する（すなわち、その負荷に対する排気ガス排出レベルを超える）場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，１３２，４１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、複合サイクル発電プラントは、排出規制に適合するためにより頻繁にスイッチＯＮ／ＯＦＦする場合があり、その結果、とりわけ、保守費用および立ち上げ費用が増えることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当初に請求される発明と範囲が対応する特定の実施形態を以下にまとめる。これらの実施形態は、請求される発明の範囲を限定することは意図されておらず、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を与えることのみが意図されている。実際には、本発明は、以下に述べる実施形態と同様の場合も異なる場合もある種々の形態を包含する場合がある。
【０００６】
一実施形態では、ガス・タービン・システムと、ガス・タービン・システムの最小排出適合負荷を下げるために水素ガスを生成するように構成された電解ユニットと、を備えるシステム。
【０００７】
別の実施形態では、燃焼ガスを用いて負荷を駆動するように構成されたガス・タービン・システムと、燃焼ガスから熱を回収することによって蒸気を発生させるように構成された熱回収蒸気発生器と、熱回収蒸気発生器から蒸気を受け取って水素ガスの生成に使用してガス・タービン・システムの最小排出適合負荷を下げるように構成された電解ユニットと、を備えるシステム。
【０００８】
別の実施形態では、電解ユニット内で水素ガスを発生させることと、水素ガスを貯蔵容器内に取り込むことと、ガス・タービン・システムの少なくとも１つのパラメータをモニタすることと、少なくともパラメータに応答して最小排出適合負荷を下げるようにガス・タービン・システム内に水素ガスを送ることと、を含む方法。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および優位性は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むことでより良好に理解される。なお図面の全体に渡って同様の文字は同様の部品を表わしている。
【図１】電解ユニットを伴う複合サイクル発電プラントの実施形態のブロック図である。
【図２】ガス・タービン・システム負荷に対する異なる排出レベルを例示するグラフである。
【図３】複合サイクル発電プラントに対する最小排出適合負荷を拡張するための方法の実施形態を示す図である。
【図４】複合サイクル発電プラントに対する最小排出適合負荷を拡張するための方法の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の１または複数の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態についての説明を簡潔に行なうために、本明細書では実際の実施のすべての特徴については説明しない場合がある。当然のことながら、任意のこのような実際の実施を起こす際には、任意のエンジニアリングまたはデザイン・プロジェクトの場合と同様に、開発者の具体的な目標たとえばシステム関連およびビジネス関連の制約に適合することを実現するために、実施に固有の多くの決定を行なわなければならない。具体的な目標は実施ごとに違う場合がある。また当然のことながら、そのような開発努力は、複雑で時間のかかる場合があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとってはデザイン、作製、および製造の日常的な取り組みであろう。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「前記」は、要素の１つまたは複数が存在することを意味することが意図されている。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることが意図されており、列記した要素以外のさらなる要素が存在する場合があることを意味している。
【００１２】
本開示内容は一般的に、複合サイクル発電プラントに対する最小排出適合負荷を拡張するためのシステムおよび方法に関する。具体的には、複合サイクル発電プラントは、ガス・タービン・システムに対する水素ガス燃料を生成する電解ユニットを備えている。複合サイクル発電プラントでは、水素ガスを用いてガス・タービン燃料にドープする。水素ガスによって、ガス・タービン・システムの負荷が制限される（たとえば、負荷が基準最小排出適合負荷を下回る）期間中の排出が減る。理解されるように、負荷がより低い期間中の排出が減ると、複合サイクル発電プラントは動作状態に留まることができる（すなわち、頻繁な起動および停止が回避される）と同時に排出基準に適合する。水素ガスを生成するために、電解ユニットは、ＨＲＳＧからの高温高圧蒸気を用いても良いし、電解ユニット内で蒸気を生成しても良いし、またはこれらの組み合わせであっても良い。言い換えれば、電解ユニットを、複合サイクル発電プラント（たとえば、ガス・タービン・システムによって駆動される発電機）によって電気駆動しても良いし、または電解ユニットを、プラント（たとえば、ＨＲＳＧ）が発生する熱エネルギー（たとえば、蒸気）によって駆動しても良い。
【００１３】
図１は、電解ユニット１０を伴う複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）８の実施形態のブロック図である。動作中、ＣＣＰＰ８は、電解ユニット１０を用いて燃料ドーピング用の水素ガスを生成する。電解は、直流を用いて化学反応（すなわち、Ｈ2ＯをＨ2およびＯ2にする）を駆動するプロセスである。電解用の直流は、ＣＣＰＰ８（たとえば、発電機）および／または送電網からもたらしても良い。水素ドープ燃料によって排出が減り、その結果、ＣＣＰＰ８がより低い最小排出適合負荷で動作することが可能になる。言い換えれば、ＣＣＰＰ８は、電解ユニット１０を用いて水素を生成し、この水素によって、負荷が制限される（すなわち、発電が少ない）期間中の最小排出適合負荷（ＭＥＣＬ）を拡張する。複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）８は、電解ユニット１０、制御器１２、ガス・タービン・システム１４、蒸気タービン・システム１６、および熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１８を備えている。動作時、ガス・タービン・システム１４は、燃料空気混合気を燃焼させて回転エネルギーを発生させ、この回転エネルギーによって負荷（たとえば、発電機）が駆動される。エネルギー浪費を減らすために、複合サイクル発電プラント８では、排気ガス中の熱エネルギーを用いて流体（たとえば、水）を加熱して、ＨＲＳＧ１８内に蒸気を発生させる。蒸気はＨＲＳＧ１８から蒸気タービン・システム１６を通って移動して、回転エネルギーを発生させる。そして、回転エネルギーによって負荷（たとえば、発電機）が駆動される。したがって、ＣＣＰＰ８は、ガス・タービン・システム１４を蒸気タービン・システム１６と組み合わせて、発電を増加させると同時にエネルギー浪費を減らしている。
【００１４】
ガス・タービン・システム１４は、圧縮機２２、燃焼器２４、およびタービン２６を備えていても良い。動作時、空気２８がタービン・システム１４に入口案内翼２０を通って入る。入口案内翼２０は、酸化剤取り入れ（たとえば、空気取り入れ）の量を制御する。後述するように、ガス・タービン・システム１４は空気２８を酸化剤として用いても良いが、システム１４は、任意の好適な酸化剤（たとえば空気、酸素、酸素富化空気、または酸素低減空気）を用いても良い。圧縮機２２は、空気２８を、一連の圧縮機段（たとえば、圧縮機ブレードを伴うロータ・ディスク３０）において加圧する。圧縮空気が圧縮機２２を出ると、空気は燃焼器２４に入って燃料３２と混合する。タービン・システム１４は、ガス燃料、たとえば天然ガス、シンガス、コークス炉ガス、高炉ガス、および／または水素リッチ・ガス（すなわち、水素ドープ・ガス）を用いて、タービン・システム１４を動かしても良い。たとえば、燃料ノズル３４は、燃料空気混合気を燃焼器２４内に、最適な燃焼、排出、燃料消費、および電力出力に対する適切な比率で噴射しても良い。図示したように、複数の燃料ノズル３４が、燃料３２を取り入れて、燃料３２を空気と混合し、空気燃料混合気を燃焼器２４内に分配する。空気燃料混合気は、燃焼器２４内のチャンバにおいて燃焼し、その結果、高温排気ガスが発生する。燃焼器２４は、排気ガスを、タービン２６を通して排気口３６の方に送る。排気ガスがタービン２６を通るときに、ガスは、タービン・ロータ・ディスク３８（たとえば、タービン段）に取り付けられたタービン・ブレードに接触し、その結果、ロータ・ディスク３８の回転が駆動される。ロータ・ディスク３８の回転によって、圧縮機２６内のシャフト４０およびロータ・ディスク３０の回転が誘起される。負荷４２（たとえば、発電機）が、シャフト４０に接続されていて、シャフト４０の回転エネルギーを用いて電力を発生させ、電力網４４が用いるようにする。
【００１５】
前述したように、ＣＣＰＰ８は、ガス・タービン・システム１４を出る高温排気ガスからエネルギーを取り入れて、蒸気タービン・システム１６が用いるようにする。具体的には、ＣＣＰＰ８は、高温排気ガス４４をタービン・システム１４から熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１８内に運ぶ。ＨＲＳＧ１８では、燃焼排気ガス中の熱エネルギーによって流体（たとえば、水）が高温加圧蒸気に変わる。ＨＲＳＧ１８から蒸気４６をバルブ４７を通って放出し、蒸気タービン・システム１６において用いるようにする。
【００１６】
蒸気タービン・システム１６は、タービン４８、シャフト５０、および負荷５２（たとえば、発電機）を備えている。高温加圧蒸気４６は蒸気タービン４８に入り、蒸気４６は、タービン・ロータ・ディスク５４（たとえば、タービン段）に取り付けられたタービン・ブレードに接触する。蒸気４６がタービン４８内のタービン段を通るときに、蒸気４６によって、タービンブレードがロータ・ディスク５４を回転させる。ロータ・ディスク５４の回転によって、シャフト５０の回転が誘起される。例示したように、負荷５２はシャフト５０に接続されている。したがって、シャフト５０が回転すると、負荷５２（たとえば、発電機）は回転エネルギーを用いて電力網４４用に電力を発生させる。加圧蒸気４６がタービン４８を通るときに、蒸気４６はエネルギーを失う（すなわち、膨張して冷える）。蒸気タービン４８を出た後に、蒸気４６は、ＨＲＳＧ１８または凝縮器５５に戻される。
【００１７】
水素ガスを生成するために、電解ユニット１０は、高温／高圧蒸気を用いて電解ユニット１０の効率を向上させ、その結果、水素ガスの生成を向上させて、最小排出適合負荷の拡張に用いるようにしても良い。電解ユニット１０は、高温蒸気を内部供給源（たとえば、ＨＲＳＧ１８）から受け取っても良いし、高温蒸気を（たとえば、ユニット１０内で）生成しても良いし、またはそれらの組み合わせであっても良い。たとえば、一実施形態では、電解ユニット１０は、水素ガスを、ＨＲＳＧ１８からの高温蒸気を用いて発生させても良い。動作中、制御器１２は、命令（たとえば、メモリ５６上に格納されて、プロセッサ５８上で実行可能である）を実行して、電解ユニット１０およびＣＣＰＰ８全体の動作を制御しても良い。たとえば、制御器１２は、バルブ６０を開けるための命令を実行しても良い。バルブ６０が開くと、高温蒸気がＨＲＳＧ１８から出て、電解ユニット１０内に流れる。電解ユニット１０が高温蒸気を受け取ると、ユニット１０は電解を行なって、水を水素と酸素ガスとに分離する。例示したように、水素ガスを貯蔵タンク６４内に貯蔵しても良く、一方で、放出蒸気または凝縮水をＨＲＳＧ１８または凝縮器５５内に戻して再加熱を図っている。別の実施形態では、電解ユニット１０は、高温蒸気を、熱交換器６０を介して発生させても良い。たとえば、制御器１２は、熱交換器６０に電解ユニット１０内で蒸気を発生させる命令を実行しても良い。熱交換器６０は、電気ヒーター、フィン・アンド・チューブ型熱交換器、または熱を水および／もしくは蒸気に伝えて電解用の好適な蒸気を発生させるように構成された任意の好適なヒーターを備えていても良い。熱交換器６０は、電力または熱エネルギーを、負荷４２、負荷５２、送電網４４、炉、ボイラー、太陽エネルギー、ＣＣＰＰ１０内の別の熱源、またはそれらの組み合わせから受け取っても良い。さらに他の実施形態では、電解ユニット１０は高温蒸気をＨＲＳＧ１８から受け取っても良い。高温蒸気は次に、熱交換器６０によってさらに加熱される。このように、熱交換器６０によって蒸気の温度を増加させて、水素ガス製造を容易にしても良い。ＣＣＰＰ８からの熱エネルギーおよび電力を用いて電解化学反応を駆動することによって、ＣＣＰＰ８の効率、たとえばボトミング・サイクル（すなわち、蒸気タービン・システム１６）の効率が下がる場合があるが、ＣＣＰＰ８は、より低いＭＥＣＬにおいても動作状態に留まることができる。ＣＣＰＰ８を動作状態にまた配電網上に保つことができることによって、頻繁な起動および停止に付随する費用が減る（すなわち、保守、立ち上げ費用の削減、給電ランクの増加、発電からの収益増加など）。
【００１８】
前述したように、ＣＣＰＰ８は、電解ユニット１０を用いて最小排出適合負荷を拡張することで、頻繁なＣＣＰＰ８の停止および再起動を少なくする。最小排出適合負荷（ＭＥＣＬ）はガス・タービン・システムに対する排出基準である。ガス・タービン・システム１４は、負荷（たとえば、発電）が、発生する排出が指定レベルを超える閾負荷値を下回ると、動作し続けない場合がある。そのため、ＣＣＰＰ８が頻繁に起動および停止することを防止するために、開示した実施形態によってＣＣＰＰ８のＭＥＣＬを拡張することが、ガス・タービン・システム１４に対して水素ガス燃料ドーピングを実行することによって行なわれる。燃料３２中の水素ガスによって、排出（たとえば、ＮＯ、ＣＯなど）が減り、ガス・タービン・システム１４がより低い負荷（すなわち、より低い電力出力）で動作することが可能になると同時に排出基準内に留まる。理解されるように、ＣＣＰＰ８は、制御器１２を用いて、ガス・タービン・システム１４の動作パラメータ（たとえば、負荷、排出、燃料組成など）をモニタし、ガス・タービン・システム１６における燃料組成を調整する。制御器１２はメモリ５６およびプロセッサ５８を備えている。メモリ５６は、ソフトウェア・コードで書かれた命令およびステップを格納し、プロセッサ５８はこれらの命令およびステップを、ＣＣＰＰ８からのフィードバックに応答して実行する。具体的には、制御器１２は、負荷４２を燃料組成３２またはガス・タービン排出とともにモニタして、ガス・タービン・システム１４の負荷が最小排出適合負荷を上回っているか否かを判定する。負荷がＭＥＣＬを下回っている場合、制御器１２は、ガス・タービン・システム１４用の燃料３２にドープする命令を実行しても良い。たとえば、制御器１２は、燃料に水素ガスをドープすることを、既知の値、等式、モデルなどのデータベースであって、水素ドーピングの量に基づいて排出レベルを予測するデータベース用いて行なっても良い。別の実施形態では、制御器１２は、負荷および排出（たとえば、ＣＯ、ＮＯx、ＣＯ2）をモニタして、ガス・タービン・システム１４が、最小排出適合負荷を下回って動作しているか否かを判定し、そして、排出フィードバックに基づいてドープしても良い。動作中、制御器１２はバルブ６６を開いて、水素ガスを放出し、ガス・タービン・システム１４内で用いるようにしても良い。水素ガスによって燃料３２の組成が変わり、その結果、排出が減る。排出が減ることによって、ガス・タービン・システム１４は、より低い負荷で動作しながらも排出基準に適合することが可能になる（すなわち、最小排出適合負荷を拡張することができる）。したがって、ＭＥＣＬを拡張することによって、ＣＣＰＰ８は低い電力需要の期間中に動作状態に留まる場合があり、費用のかかる停止および起動が防止される。
【００１９】
図２は、ガス・タービン・システム負荷に対する排出レベルを例示するグラフ９０である。グラフ９０はｘ軸９２およびｙ軸９４を備えている。ｘ軸９２は、ガス・タービン・システム１４の負荷を表わしている。たとえば、最小負荷９６、最大負荷９８、基準最小排出適合負荷１００、および拡張された最小排出適合負荷１０２である。ｙ軸９４は、ガス・タービン・システム１４からの排出を表わし、閾値排出レベル１０４を規定している。例示したように、グラフ９０は、ガス・タービン・システム１４に対する負荷に対する２つの排出曲線１０６および１０８を例示している。排出曲線１０６は、水素ドープ燃料を用いないガス・タービン・システム１４の排出を例示し、一方で、排出曲線１０８は、水素ドープ燃料を用いた排出を例示している。
【００２０】
前述したように、排出曲線１０６は、未ドープ燃料を用いたガス・タービン・システム１４に対する排出を例示している。理解されるように、ガス・タービン・システム１４に対する負荷が増加すると、排出レベルは減少して点１１０に至る。点１１０において、ガス・タービン・システム１４は、最小排出適合負荷１００で動作しているか、またはガス・タービン・システム１４の負荷から発生する排出が閾値排出レベル１０４にある点で動作している。閾値排出レベル１０４に適合するために、ガス・タービン・システム１４は、負荷を基準最小排出適合負荷１００以上に維持する場合がある。前述したように、ＣＣＰＰ８を動作状態に維持すること（すなわち、費用のかかるプラント停止および起動を回避すること）が望ましい。しかし、負荷（たとえば、発電需要）は基準最小排出適合負荷１００以上にない場合がある。そのため、また前述したように、ＣＣＰＰ８は、燃料ドーピング用の水素を発生させる電解ユニット１０を備えて、最小排出適合負荷を拡張するようにしている。
【００２１】
曲線１０８は、水素ドープ燃料を用いたときの負荷に対するガス・タービン・システム１４の排出レベルを例示する。例示したように、ガス・タービン・システム１４の負荷が増加すると、排出曲線１０８は、閾値放出レベル１０４と、点１１２で交差する。より具体的には、ガス・タービン・システム１４が水素ドープ燃料を用いた場合、負荷の増加に伴う排出の減少（たとえば、曲線１０８）は、未ドープ燃料を用いた場合（たとえば、曲線１０６）よりも急激である。したがって、排出曲線１０８は放出閾値１０４と、排出曲線１０６よりも前に交差する。このように、水素ドープ燃料によって、ガス・タービン・システム１４は、拡張された最小排出適合負荷１０２（すなわち、より低い負荷）で動作しながら、やはり排出基準に適合することが可能になる。
【００２２】
図３は、複合サイクル発電プラント８に対する最小排出適合負荷を拡張するための方法１３０の実施形態である。方法１３０は、複合サイクル発電プラント８を起動することによって始まる（ブロック１３２）。動作状態であれば、制御器１２は、蒸気を蒸気源（たとえば、ＨＲＳＧ、または発電プラント内の他の蒸気源）から電解ユニット１０へ送る命令を実行する（ブロック１３４）。電解ユニット１０は蒸気を用いて水素ガスを発生させて、燃料ドーピングに用いるようにする（ブロック１３６）。前述したように、燃料を水素でドーピングすることによって、排出が減り、最小排出適合負荷が拡張される（すなわち、ＣＣＰＰ８が排出基準により低い負荷において適合することが可能になる）。生成後に、水素ガスをバッファまたは貯蔵タンク６４内に貯蔵する（ブロック１３８）。電解ユニット１０が水素ガスを生成すると、制御器１２はガス・タービン・システム１４の負荷をモニタする（ブロック１４０）。ガス・タービン・システム１４に対する負荷をモニタする間、制御器１２は、負荷が最小排出適合負荷よりも小さいか否かを判定する（判定点１４２）。制御器１２が、負荷は最小排出適合負荷を上回っていると判定したら、制御器１２は、ブロック１４０に戻って、ガス・タービン・システム１４をモニタする。しかし、制御器１２が、負荷は最小排出適合負荷よりも小さいと判定したら、制御器１２は、ガス・タービン・システム１４燃料に貯蔵水素ガスをドープする命令を実行し、その結果、最小排出適合負荷が拡張される（ブロック１４４）。いくつかの実施形態では、制御器１２は、負荷が最小排出適合負荷よりも小さいときに、電解ユニット１０による要求に応じて水素ガスを生成する命令を実行しても良い（すなわち、水素ガスを貯蔵する代わりに）。前述したように、最小排出適合負荷を拡張することによって、ＣＣＰＰ８は動作状態に留まること（すなわち、費用のかかる停止および起動を減らすこと）が、より低い負荷で可能になると同時に排出基準に適合する。
【００２３】
図４は、複合サイクル発電プラント８に対する最小排出適合負荷を拡張するための方法１５０の実施形態である。方法１３０は、複合サイクル発電プラント８を起動することによって始まる（ブロック１５２）。動作状態であれば、制御器１２は、蒸気を電解ユニット１０内に熱交換器６０を用いて発生させる命令を実行する（ブロック１５４）。前述したように、熱交換器６０は、電気および／または熱エネルギーを種々の供給源（たとえば、負荷４２、負荷４４、送電網４４、ＨＲＳＧ、またはＣＣＰＰ８の別の一部）から受け取っても良い。電解ユニット１０は蒸気を用いて水素ガスを発生させて、燃料ドーピングに用いるようにする（ブロック１５６）。前述したように、燃料を水素でドーピングすることによって、排出が減り、最小排出適合負荷が拡張される（すなわち、ＣＣＰＰ８が排出基準により低い負荷において適合することが可能になる）。生成後に、水素ガスをバッファまたは貯蔵タンク６４内に貯蔵する（ブロック１５８）。電解ユニット１０が水素ガスを生成すると、制御器１２はガス・タービン・システム１４の負荷をモニタする（ブロック１６０）。ガス・タービン・システム１４に対する負荷をモニタする間、制御器１２は、負荷が最小排出適合負荷よりも小さいか否かを判定する（判定点１６２）。制御器１２が、負荷は最小排出適合負荷を上回っていると判定したら、制御器１２は、ブロック１４０に戻って、続けてガス・タービン・システム１４をモニタする。しかし、制御器１２が、負荷は最小排出適合負荷よりも小さいと判定したら、制御器１２は、ガス・タービン・システム１４燃料に貯蔵水素ガスをドープする命令を実行し、その結果、最小排出適合負荷が拡張される（ブロック１６４）。いくつかの実施形態では、制御器１２は、負荷が最小排出適合負荷よりも小さいときに、電解ユニット１０による要求に応じて水素ガスを生成する命令を実行しても良い（すなわち、水素ガスを貯蔵する代わりに）。前述したように、最小排出適合負荷を拡張することによって、ＣＣＰＰ８は動作状態に留まること（すなわち、費用のかかる停止および起動を減らすこと）が、より低い負荷で可能になると同時に排出基準に適合する。
【００２４】
本発明の技術的効果としては、複合サイクル発電プラントに対する最小排出適合負荷を拡張できることが挙げられる。具体的には、開示した実施形態では、複合サイクル発電プラントに、燃料へのドーピングで用いる水素ガスを生成する電解ユニットを設けたものが説明されている。複合サイクル発電プラントは水素ドープ燃料を用いて、負荷が制限されている期間中の排出を減らす。このようにして、複合サイクル発電プラントは、より低い負荷において動作状態に留まる（すなわち、頻繁な起動および停止が回避される）と同時に排出基準内に留まっている。
【００２５】
この書面の説明では、実施例を用いて、本発明を、ベスト・モードも含めて開示するとともに、どんな当業者も本発明を実施できるように、たとえば任意の装置またはシステムを作りおよび用いること、ならびに取り入れた任意の方法を実行することができるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって規定されており、当業者に想起される他の例を含んでいても良い。このような他の実施例は、請求項の文字通りの言葉使いと違わない構造要素を有する場合、または請求項の文字通りの言葉使いとの違いが非実質的である均等な構造要素を含む場合には、請求項の範囲内であることが意図されている。
【図１】
2014141965.tif 000003
【図２】
2014141965.tif 000004
【図３】
2014141965.tif 000005
【図４】
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【外国語明細書】
2014141965000001.pdf