(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台のガスタービンを有した多軸型の発電プラントの各々の軸毎に設けられ前記ガスタービンから排出されるＮＯｘにアンモニアを注入して排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ排出量設定値以下に制御する各軸制御器と、各軸毎のプロセス量および前記発電プラント全体としての排出ＮＯｘ量設定値の入力を受付けて、前記各軸制御器に対して各軸毎のＮＯｘ排出量設定値を出力するための系列脱硝制御装置とを備えた脱硝制御装置において、
前記系列脱硝制御装置は、前記各軸に対応して各軸のプロセス量を入力し保存する各軸データ保存部と、
前記各軸毎のプロセス量に基づいて、前記各軸毎の現在のＮＯｘ排出量設定値及び将来のある時刻のＮＯｘ排出量設定値を演算し前記各軸制御器のそれぞれに対して対応する各軸制御器設定値信号および各軸制御器設定値先行信号を出力する予測最適化計算部とを備える一方、
前記各軸制御器は、脱硝反応プロセスの動特性モデルを持ち、前記各軸制御器設定値信号及び各軸制御器設定値先行信号に基づき前記動特性モデルにより最適な各脱硝反応プロセス毎のアンモニア注入量を算出し出力することを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項２】
複数台のガスタービンを有した多軸型の発電プラントの各々の軸毎に設けられ前記ガスタービンから排出されるＮＯｘにアンモニアを注入して排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ排出量設定値以下に制御する各軸制御器と、各軸毎のプロセス量および前記発電プラント全体としての排出ＮＯｘ量設定値の入力を受付けて、前記各軸制御器に対して各軸毎のＮＯｘ排出量設定値を出力するための系列脱硝制御装置とを備えた脱硝制御装置において、
前記系列脱硝制御装置は、前記各軸に対応して前記各軸のプロセス量を入力して保存する各軸データ保存部と、
前記発電プラント全体としての排出ＮＯｘ設定値に基づいて各軸排出ＮＯｘ量設定値を演算する各軸ＮＯｘ設定値演算器と、
前記各軸のプロセス量及び前記各軸排出ＮＯｘ量設定値に基づいて前記各軸毎の現在のＮＯｘ排出量設定値及び将来のある時刻のＮＯｘ排出量設定値を演算し前記各軸制御器のそれぞれに対して対応する各軸制御器設定値信号および各軸制御器設定値先行信号を出力する予測最適化計算部とを備える一方、
前記各軸制御器は、脱硝反応プロセスの動特性モデルを持ち、前記各軸制御器設定値信号及び各軸制御器設定値先行信号に基づき前記動特性モデルにより最適な各脱硝反応プロセス毎のアンモニア注入量を算出し出力することを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項３】
前記予測最適化計算部から出力される前記将来のある時刻のＮＯｘ排出量設定値は、２つ以上の将来のある時刻の値からなるＮＯｘ排出量設定値信号列であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脱硝制御装置。
【請求項４】
前記系列脱硝制御装置は、前記ガスタービンの起動や停止の際に各軸から排出される排出ＮＯｘ量を記憶し、前記予想最適化計算部に出力する起動停止時排出ＮＯｘ信号発生器を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の脱硝制御装置。
【請求項５】
前記系列脱硝制御装置は、系統の負荷デマンド信号に基づいて将来のガスタービンの大まかな運転状態における排出ＮＯｘ量を予測し前記予測最適化計算部に出力する排出ＮＯｘ量予測器を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の脱硝制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン発電プラントで発生する窒素酸化物を除去するための脱硝制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガスタービン発電プラントには、複数台のガスタービンから構成されるシンプルサイクル発電プラントと、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントとがある。コンバインド発電プラントはガスタービンで仕事を終えた排ガスを用いて排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービンを駆動するようにしたものであり、１台のガスタービンと１台の蒸気タービンとが直結されて一軸を構成している。そして、通常は、ガスタービンと蒸気タービンとを直結したものを複数台設けた多軸型の複合発電プラントが採用されており、各々の軸毎に各軸制御器が設けられて制御がなされている。
【０００３】
ガスタービンの排ガス中には窒素酸化物ＮＯｘが含まれており、これは公害の要因となるので、なるべく低く抑える必要がある。そのため、排熱回収ボイラ内の触媒上で、注入されたアンモニアによりＮＯｘを無害な水分と窒素に分解する脱硝反応を行っている。すなわち、各軸制御器で適切な量のアンモニアを注入するように制御することでこの反応を行っているが、次のような特徴を持つため、この脱硝反応は一般に制御が難しい。
（１）ＮＯｘとアンモニアの脱硝反応に関わる非線形性。
（２）反応しきれずに残ったＮＯｘやアンモニアの量を測定する計器の測定に伴う時間遅れ。
【０００４】
図３は、そのような従来の脱硝制御装置の構成図である。脱硝制御装置は、各軸制御装置１ａ〜１ｎと系列脱硝制御装置２とから構成される。系列脱硝制御装置２は各軸制御装置１ａ〜１ｎに、それぞれ各軸制御器設定値信号として各軸のＮＯｘ排出量設定値ｕ１〜ｕｎを与えるものであり、各軸制御装置１ａ〜１ｎは系列脱硝制御装置２で与えられたＮＯｘ排出量設定値ｕ１〜ｕｎに基づき各軸に注入するアンモニア注入量設定値ｈ１〜ｈｎを算出するものである。そして、そのアンモニア注入量設定値ｈ１〜ｈｎを脱硝反応プロセスに出力し、ＮＯｘ排出量が規定値を越えないように制御する。
【０００５】
系列脱硝制御装置２は、各軸に対応して各軸のプロセス量ａ１〜ａｎを入力し保存するデータ保存部３ａ〜３ｎ及びそのプロセス量に基づいてＮＯｘ排出量を予測する予測部４ａ〜４ｎを有している。各軸のデータ保存部３ａ〜３ｎ及び予測部４ａ〜３ｎは同一機能を有するので、以下、第１軸のデータ保存部３ａ及び予測部４ａについて説明する。
【０００６】
第１軸のプロセス量ａ１はデータ保存部３ａに入力され、時系列的に保存される。すなわち、所定のサンプリング周期前の過去のプロセス量から現在のプロセス量までが保存される。このプロセス量は、ＮＯｘ排出量ｘやアンモニア排出量ｙであり、その他のプロセス量ｗも含まれる。
【０００７】
予測部４ａは、データ保存部３ａに記憶されている過去のプロセス量ａ１及び過去の各軸のＮＯｘ排出量設定値ｕ１に基づき、今後の入力変化がない場合の次のサンプリング周期での第１軸から排出される将来のＮＯｘ排出量の予測値を計算する。
【０００８】
すなわち、予測部４ａでは、次の（１）式に示す動特性モデルを有し、自由応答と呼ばれる今後の入力変化がない場合の第１軸から排出されるＮＯｘ排出量の予測値を計算する。なお、（１）式において、ｋは現在時刻であり、ｋ−１は１サンプリング前の時刻、ｋ−ｍはｍサンプリング前の時刻を表している。
【０００９】
【数１】
0003548659.tif 000002
【００１０】
ｘ１（ｋ）：第１軸の時刻ｋにおけるＮＯｘ排出量（第１軸プロセス量）
ｕ１（ｋ）：第１軸の時刻ｋにおけるＮＯｘ排出量設定値
ｗ１（ｋ）：第１軸の時刻ｋにおけるその他のプロセス量（ＮＯｘ排出量、アンモニア排出量は除く）
ｙ１（ｋ）：第１軸の時刻ｋにおけるアンモニア排出量（第１軸プロセス量）
ｆ１（ｋ）：第１軸の動特性を表す線形の離散時間関数
この予測部４ａで算出された自由応答のＮＯｘ排出量の予測値ｘ１（ｋ）は最適化計算部５に入力される。
【００１１】
ここで、将来のｋ＋ｐ時刻における第１軸のＮＯｘ排出量予測値ｘ（ｋ＋ｐ）は下記の（２）式で示される。
【００１２】
【数２】
0003548659.tif 000003
【００１３】
Δｕ１：第１軸のＮＯｘ排出量設定値ｕ１の変化分。つまり、第１軸の将来の時刻ｋ＋ｐにおけるｕ１（ｋ＋ｐ）の現在時刻ｋにおけるＮＯｘ排出量設定値ｕ（ｋ）からの変化分
Ｇ１（Δｕ１）：ＮＯｘ排出量設定値Δｕ１が将来の時刻ｋ＋ｐにおける第１軸のＮＯｘ排出量に与える影響の項
ｘ１ｐ（ｋ）：第１軸のＮＯｘ排出量の過去の値
ｘ１ｐ（ｋ）＝（ｘ１（ｋ−１），…，ｘ１（ｋ−ｍ））
ｕ１ｐ（ｋ）：第１軸のＮＯｘ排出量設定値の過去の値
ｕ１ｐ（ｋ）＝（ｕ１（ｋ−１），…，ｕ１（ｋ−ｍ））
ｗ１ｐ（ｋ）：第１軸のその他のプロセス量ａ１の過去の値
ｗ１ｐ（ｋ）＝（ｗ１（ｋ−１），…，ｗ１（ｋ−ｍ））
ｙ１ｐ（ｋ）：第１軸のアンモニア排出量の過去の値
ｙ１ｐ（ｋ）＝（ｙ１（ｋ−１），…，ｙ１（ｋ−ｍ））
Ｆ１（ｗ１ｐ，ｙ１ｐ，ｕ１ｐ，ｗ１ｐ）：
過去の値ｘ１ｐ（ｋ），ｕ１ｐ（ｋ），ｗ１ｐ（ｋ），ｙ１ｐ（ｋ）が、将来の値ｘ１（ｋ＋ｐ）に影響する項
前述したように、最適化計算部５へは、各々の予測部４ａ〜４ｎから（２）式の右辺第２項で示される自由応答の予測値ｘ１〜ｘｎが入力される。
【００１４】
次に、各軸ＮＯｘ設定値演算器６には、各軸が排出するＮＯｘ量の総和が系列排出ＮＯｘ量設定値Ｓｒとして入力される。すなわち、発電所全体として出力が許容される排出ＮＯｘ量が入力される。
【００１５】
各軸ＮＯｘ設定値演算器６では、各軸が排出するＮＯｘ量の総和が系列排出ＮＯｘ量設定値Ｓｒを満足するように、各軸が排出する排出ＮＯｘ量の設定値を計算し、各軸排出ＮＯｘ量設定値ｓ１〜ｓｎとして最適化計算部５に出力する。
【００１６】
最適化計算部５では、各々の予測部４ａ〜４ｎからの各軸の予測値ｘ１〜ｘｎ及び各軸排出ＮＯｘ量設定値ｓ１〜ｓｎにより、各軸毎の最適なＮＯｘ排出量設定値ｕ１〜ｕｎの現在の値からの変化分Δｕ１〜Δｕｎが計算され、各々の積分器７ａ〜７ｎに出力される。
【００１７】
たとえば、第１軸ＮＯｘ排出量設定値変化分Δｕ１は、最適化計算部５において、第１軸の予測値ｘ１及び各軸排出ＮＯｘ量設定値ｓ１から、次の（３）式の評価関数を最小にするような将来の入力の変化分Δｕ１として求められる。
【００１８】
【数３】
0003548659.tif 000004
【００１９】
ｓ１（ｋ）：第１軸に対する各軸排出ＮＯｘ量設定値
Ｎｐ：予測長
λ：チューニングパラメータ
この評価関数で、第１軸の排出ＮＯｘ量設定値ｓ１と実際に第１軸から排出されるＮＯｘ排出量ｘ１との差ができるだけ小さくなるようなΔｕ１の中で、できるだけ小さいものを求めることができる。
【００２０】
（３）式で示す評価関数を最小にする意味で最適な入力の変化分Δｕ１＊は、次の（４）式のように計算される。
【００２１】
【数４】
0003548659.tif 000005
【００２２】
Ａ：（２式）とλから定まる定数行列
Ｂ（ｓ１，Ｆ１）：ｓ１，Ｆ１からなる関数
この入力の変化分Δｕ１＊（ｋ）が、第１軸ＮＯｘ排出量設定値変化分として、積分器７ａへ出力される。
【００２３】
積分器７ａでは、第１軸ＮＯｘ排出量設定値変化分Δｕ１＊と、１ステップ（１サンプリング）過去の第１軸ＮＯｘ排出量設定値ｕ１（ｋ−１）とを加えて、第１軸の各軸制御器１ａへ出力する。同様に、第ｎ軸ＮＯｘ排出量設定値変化分Δｕ１＊と、１ステップ（１サンプリング）過去の第１軸ＮＯｘ排出量設定値ｕｎ（ｋ−１）とを加えて、第１軸の各軸制御器１ａへ出力する。
【００２４】
つまり、第１軸に関しては、積分器７ａでは、以下の（５）式の演算がなされ、ｕ１（ｋ）が現在の第１軸制御器設定値ｕ１（ｋ）として出力される。
【００２５】
【数５】
0003548659.tif 000006
【００２６】
第１軸の各軸制御器７ａでは、第１軸制御器設定値ｕ１（ｋ）に基づき、第１軸に対するアンモニアの注入量を計算し、第１軸のアンモニア注入量設定値ｈ１を出力する。他の各軸においても同様に、アンモニア注入量設定値が出力され、それぞれの脱硝反応プロセスに出力される。これによりＮＯｘ排出量は規定値以内に抑制される。
【００２７】
図４に示すように、各軸制御器１と脱硝反応プロセス８とは、脱硝反応プロセス８のプロセス量ａと各軸制御器設定値ｈとから、アンモニア注入量を算出する閉ループ系９になっている。なお、脱硝反応プロセス８とは、排熱回収ボイラ内の触媒上での脱硝反応のことであり、アンモニア流量制御系を含む。
【００２８】
系列脱硝制御装置２では、この閉ループ系９の動特性を予測し、評価関数を最小にする意味で最適な閉ループ系９に対するＮＯｘ排出量設定値ｕを計算している。各軸制御器１では、このＮＯｘ排出量設定値に基づいてアンモニアの注入量を求めている。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、各軸制御器１にＰＩＤ制御器が用いられた場合などは、閉ループ系９の応答は必ずしも良いものとはならないので、各軸ＮＯｘ排出量設定値変化Δｕに対して、良い追従性が得られない。
【００３０】
例えば、説明を簡単にするために、第１軸ＮＯｘ排出量をある値から下げて別な値にする場合を考える。すなわち、各軸ＮＯｘ設定値演算器６により求められた各軸排出ＮＯｘ量設定値ｓ１〜ｓｎのうち、第１軸に対する設定値ｓ１が時刻ｋ＋ｉで図５のようにステップ状に下がる場合を考える。
【００３１】
そのとき、最適化計算部５で求められた第１軸の動特性を考慮して、評価関数を最小にする意味で最適な第１軸制御器設定値ｕ１は図５のようになる。また、そのとき予測された評価関数を最小にする意味で最適な第１軸から排出されるＮＯｘ量は、図５の第１軸ＮＯｘ排出量ｘ１である。
【００３２】
このように、閉ループ系９の応答が良いものではなかった場合、閉ループ系９の操作量である系列脱硝制御装置２により与えられる設定値ｕ１が、ハイゲインになってしまうこともあり、外乱などの影響で安定性が損なわれる。
【００３３】
本発明の目的は、各軸ＮＯｘ排出量設定値に対する追従性を向上させた脱硝制御装置を得ることである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、複数台のガスタービンを有した多軸型の発電プラントの各々の軸毎に設けられガスタービンから排出されるＮＯｘにアンモニアを注入して排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ排出量設定値以下に制御する各軸制御器と、各軸毎のプロセス量および発電プラント全体としての排出ＮＯｘ量設定値の入力を受付けて、各軸制御器に対して各軸毎のＮＯｘ排出量設定値を出力するための系列脱硝制御装置とを備えた脱硝制御装置において、系列脱硝制御装置は、各軸に対応して各軸のプロセス量を入力し保存する各軸データ保存部と、各軸毎のプロセス量に基づいて、各軸毎の現在のＮＯｘ排出量設定値及び将来のある時刻のＮＯｘ排出量設定値を演算し各軸制御器のそれぞれに対して対応する各軸制御器設定値信号および各軸制御器設定値先行信号を出力する予測最適化計算部とを備える一方、各軸制御器は、脱硝反応プロセスの動特性モデルを持ち、各軸制御器設定値信号及び各軸制御器設定値先行信号に基づき動特性モデルにより最適な各脱硝反応プロセス毎のアンモニア注入量を算出し出力することを特徴とする。
【００３５】
請求項２に係る発明は、複数台のガスタービンを有した多軸型の発電プラントの各々の軸毎に設けられ前記ガスタービンから排出されるＮＯｘにアンモニアを注入して前記排出されるＮＯｘ量をＮＯｘ排出量設定値以下に制御する各軸制御器と、各軸毎のプロセス量および発電プラント全体としての排出ＮＯｘ量設定値の入力を受付けて、各軸制御器に対して各軸毎のＮＯｘ排出量設定値を出力するための系列脱硝制御装置とを備えた脱硝制御装置において、系列脱硝制御装置は、各軸に対応して各軸のプロセス量を入力して保存する各軸データ保存部と、発電プラント全体としての排出ＮＯｘ設定値に基づいて各軸排出ＮＯｘ量設定値を演算する各軸ＮＯｘ設定値演算器と、各軸のプロセス量及び各軸排出ＮＯｘ量設定値に基づいて前記各軸毎の現在のＮＯｘ排出量設定値及び将来のある時刻のＮＯｘ排出量設定値を演算し各軸制御器のそれぞれに対して対応する各軸制御器設定値信号および各軸制御器設定値先行信号を出力する予測最適化計算部とを備える一方、各軸制御器は、脱硝反応プロセスの動特性モデルを持ち、各軸制御器設定値信号及び各軸制御器設定値先行信号に基づき動特性モデルにより最適な各脱硝反応プロセス毎のアンモニア注入量を算出し出力することを特徴とする。
請求項１および２に係る発明では、系列脱硝制御装置の予測最適化計算部で計算された現在の排出ＮＯｘ量設定値信号及び将来のある時刻の排出ＮＯｘ量設定値信号を各軸制御器において先行信号として利用する。
【００３６】
請求項３に係る発明は、前記予測最適化計算部から出力される前記将来のある時刻のＮＯｘ排出量設定値は、２つ以上の将来のある時刻の値からなるＮＯｘ排出量設定値信号列であることを特徴とする。
【００３７】
請求項４に係る発明は、前記系列脱硝制御装置は、前記ガスタービンの起動や停止の際に各軸から排出される排出ＮＯｘ量を記憶し、前記予想最適化計算部に出力する起動停止時排出ＮＯｘ信号発生器を備えたことを特徴とする。
【００３８】
請求項５に係る発明は、前記系列脱硝制御装置は、系統の負荷デマンド信号に基づいて将来のガスタービンの大まかな運転状態における排出ＮＯｘ量を予測し前記予測最適化計算部に出力する排出ＮＯｘ量予測器を備えたことを特徴とする。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係わる脱硝制御装置を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる脱硝制御装置のブロック構成図である。
【００４３】
系列脱硝制御装置２の各軸データ保存部３ａ〜３ｎには、それぞれ各軸のプロセス量ａ１〜ａｎが入力される。例えば、第１軸データ保存部３ａには、第１軸のＮＯｘ排出量ｘなどから構成される第１軸プロセス量ａ１が入力され、以下同様に、第ｎ軸データ保存部３ｎには第ｎ軸プロセス量ａｎが入力される。この第１軸プロセス量ａ１は、ＮＯｘ排出量ｘやアンモニア排出量ｙ、その他のプロセス量ｗも含まれるものであり、それぞれについて、所定のサンプリング周期前の過去のプロセス量から現在のプロセス量までが時系列的に保存される。
【００４４】
一方、各軸ＮＯｘ設定値演算器６には、各軸が排出するＮＯｘ量の総和が系列排出ＮＯｘ量設定値Ｓｒとして入力される。各軸ＮＯｘ設定値演算器６では、各軸が排出するＮＯｘ量の総和が系列排出ＮＯｘ量設定値Ｓｒを満足するように、系列排出ＮＯｘ量設定値Ｓｒに基づき、各軸がそれぞれ排出する排出ＮＯｘ量設定値ｓ１〜ｓｎを求め予測最適化計算部１０に出力する。
【００４５】
予測最適化計算部１０では、第１軸のデータ保存部３ａ乃至第ｎ軸のデータ保存部３ｎに記憶されている過去のプロセス量ａ１（ｋ−ｉ）〜ａｎ（ｋ−ｉ）及び各軸排出ＮＯｘ量設定値ｓ１〜ｓｎに基づいて、将来の各軸から排出されるＮＯｘ量の予測最適化計算と、それを満足するような各軸制御器１ａ〜１ｎの各軸制御器設定値ｃ１〜ｃｎの計算を行う。
【００４６】
以下、第１軸乃至第ｎ軸はそれぞれ同一であるので、第１軸の各軸制御器１ａについての各軸制御器設定値ｃ１を計算する場合について説明する。
【００４７】
予測最適化計算部１０は、（１）式で示された動特性モデルを有する。すなわち、系列脱硝制御装置２から第１軸制御器１ａに出力される第１軸制御器設定値ｃ１に基づいて、第１軸プロセス量ａ１のうちの第１軸ＮＯｘ排出量ｘ１を出力とするシステムの動特性モデルを有する。
【００４８】
この動特性モデルから予測される将来のｋ＋ｐ時刻の第１軸ＮＯｘ排出量ｘ１（ｋ＋ｐ）は、次の（６）式で与えられる。
【００４９】
【数６】
0003548659.tif 000007
【００５０】
ｕ１ｆ：第１軸の将来の時刻におけるＮＯｘ排出量設定値
Ｇ２（ｕ１ｆ）：ｕ１ｆが将来の時刻の第１軸ＮＯｘ排出量に与える影響の項
ｘ１ｐ（ｋ）：第１軸のＮＯｘ排出量の過去の値
ｘ１ｐ（ｋ）＝｛ｘ１（ｋ−１），…，ｘ１（ｋ−ｍ）｝
ｕ１ｐ（ｋ）：第１軸のＮＯｘ排出量設定値の過去の値
ｕ１ｐ（ｋ）＝｛ｕ１（ｋ−１），…，ｕ１（ｋ−ｍ）｝
ｗ１ｐ（ｋ）：第１軸のその他のプロセス量ａ１の過去の値
ｗ１ｐ（ｋ）＝｛ｗ１（ｋ−１），…，ｗ１（ｋ−ｍ）｝
ｙ１ｐ（ｋ）：第１軸のアンモニア排出量の過去の値
ｙ１ｐ（ｋ）＝｛ｙ１（ｋ−１），…，ｙ１（ｋ−ｍ）｝
Ｆ２（ｘ１ｐ，ｙ１ｐ，ｕ１ｐ，ｗ１ｐ）：
過去の値ｘ１ｐ（ｋ），ｕ１ｐ（ｋ），ｗ１ｐ（ｋ），ｙ１ｐ（ｋ）が、将来の値ｘ１（ｋ＋ｐ）に影響する項
予測最適化計算部１０では、この（６）式から、次の（７）式で示す評価関数を最小にするような将来のＮＯｘ排出量設定値ｕ１ｆを求める。
【００５１】
【数７】
0003548659.tif 000008
【００５２】
ｓ１（ｋ）：第１軸に対する各軸排出ＮＯｘ量設定値
Ｎｐ：予測長
λ：チューニングパラメータ
この評価関数により、第１軸の排出ＮＯｘ量設定値ｓ１と実際に第１軸から排出されるＮＯｘ量との差が、できるだけ小さくなるようなｕ１ｆの中で、できるだけ小さいものを求めることができる。
【００５３】
評価関数（７）式を最小にする意味で最適な入力のｕ１ｆ＊は、次のように計算される。
【００５４】
【数８】
0003548659.tif 000009
【００５５】
Ａ：（２）式とλから定まる定数行列
Ｂ（ｓ１，Ｆ１）：ｓ１，Ｆ２からなる関数
このようにして求められたｕ１ｆ＊のなかで、現在時刻ｋの値ｕ１ｆ＊（ｋ）は第１軸制御器設定値ｃ１として、第１軸制御器１ａへ出力され、将来のある時刻ｋ＋ｐの値ｕ１ｆ＊（ｋ＋ｐ）は第１軸制御器設定値先行信号ｄ１として、第１軸制御器１ａへ出力される。
【００５６】
第１軸制御器１ａでは、第１軸制御器設定値先行信号ｄ１を、第１軸アンモニア注入量設定値ｈ１を計算する際の先行信号として利用できるので、第１軸制御器１ａ及び第１軸脱硝反応プロセスから成る閉ループ系の応答を改善することができる。よって、第１軸排出ＮＯｘ量設定値変化に対する追従性を改善することができる。
【００５７】
図２は、図５に示した従来例と同一条件で第１軸ＮＯｘ排出量をある値から下げて別な値にする場合の特性図である。すなわち、各軸ＮＯｘ設定値演算器６により求められた各軸排出ＮＯｘ量設定値ｓ１〜ｓｎのうち、第１軸に対する設定値ｓ１が時刻ｋ＋ｉで図２のようにステップ状に下がる場合を考える。この場合、図５との比較からも明らかなように制御特性が改善されている。
【００５８】
以上の説明では、将来のある時刻ｋ＋ｐの値ｕ１ｆ＊（ｋ＋ｐ）は一つであるものを示したが、複数個の値からなる信号列としても良い。すなわち、（８）式のｕ１ｆ＊の中で、現在時刻ｋの値ｕ１ｆ（ｋ）は第１軸制御器設定値ｃ１として第１軸制御器３６へ出力し、将来のある時刻ｋ＋ｐ１の値ｕ１ｆ＊（ｋ＋ｐ１）及びその他の将来の時刻ｋ＋ｐ２の値ｕ１ｆ＊（ｋ＋ｐ２）などから成る信号列は、第１軸制御器設定値先行信号ｄ１として、第１軸制御器１ａへ出力する。
【００５９】
第１軸制御器１ａでは、現在時刻ｋと複数の将来時刻の設定値から成る第１軸制御器設定値先行信号ｄ１を、第１軸アンモニア注入量設定値ｈ１を計算する際の先行信号として利用できる。そのため、将来のある時間区間にわたる設定値先行信号から、無駄時間や時定数が大きい閉ループ系に対して、より応答を効果的に改善することができる。よって、第１軸排出ＮＯｘ量設定値変化に対する追従性を、さらに改善することができる。
【００６０】
次に、起動停止時排出ＮＯｘ信号発生器１１は、ガスタービンの起動停止信号ｇを入力し、ガスタービンの起動や停止の際に各軸から排出されるＮＯｘ量を記憶し、これを予測最適化計算部１０に出力するものである。これにより、系列排出ＮＯｘ量設定値変化として、各軸の起動や停止を考慮することができる。すなわち、ガスタービンの起動や停止運転中の各軸から排出されるＮＯｘ量の将来の値を予測することができ、これを考慮して系列排出ＮＯｘ量設定値を求めることで、将来の設定値変化を精度良く予測することができるので、良い制御性が得られる。
【００６１】
また、排出ＮＯｘ量予測器１２は、系統の負荷デマンド信号Ｄから将来のガスタービンの大まかな運転状態に基づいて排出ＮＯｘ量を予測し、予測最適化計算部１０に出力するものである。すなわち、系統の負荷デマンド信号から将来のガスタービンの大まかな運転状態を予測し、将来の運転状態に対応した系列排出ＮＯｘ量設定値を算出する。これにより、将来の設定値変化を精度良く予測することができ、良い制御性が得られる。
【００６２】
また、以上の説明では、動特性モデルは一つであるものを示したが、複数個の動特性モデルを用意し、運転点の変更に対応してその複数個の動特性モデルを切り替えて用いるようにすることも可能である。この場合は、運転点が大きく変わったときに、その動特性を最も良く表す動特性モデルに切り替えて用いることができるので、運転点の変化によるプラントの動特性変化に対して、精度の良い予測が可能となり、良い制御性が得られる。
【００６３】
また、以上の説明では、系列脱硝制御装置２側に動特性モデルを持つようにしたが、各軸制御器１において脱硝反応プロセスの動特性モデルを持ち、この動特性モデルにより最適な各脱硝反応プロセスごとのアンモニア注入量を算出し出力するようにしても良い。その場合には、脱硝反応プロセスに対して先行的な制御を行うことができる。この場合においても、複数個の動特性モデルを用意し、運転点の変更に対応して動特性モデルを切り替えて用いることが可能である。
【００６４】
さらに、系列脱硝制御装置２及び各軸制御器１の持つ動特性モデルのパラメータを可変にし、適応的にパラメータを更新するようにしても良い。これにより、プラントの特性が経年変化しても、ふさわしいモデルに調整することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、各軸制御器において現在の時刻の設定値の他に、将来のある時刻の設定値を先行信号として用いることができるので、各軸制御器及び脱硝プロセスからなる閉ループ系の応答を改善することができる。
【００６６】
また、現在の時刻の設定値の他に、２つ以上の将来のある時刻の値からなるＮＯｘ排出量設定値信号列を先行信号として用いることで、より将来の値を考慮した先行制御ができる。これにより、各軸制御器及び脱硝プロセスからなる閉ループ系の応答を改善することができる。
【００６７】
また、ガスタービンの起動や停止の際に各軸から排出されるＮＯｘ量を記憶し、これを出力することができるので、起動や停止運転中の各軸から排出されるＮＯｘ量の将来の値を予測することができる。従って、これを考慮して系列排出ＮＯｘ量設定値を求めることで、将来の設定値変化を精度良く予測することができるので、良い制御性が得られる。
【００６８】
また、系統の負荷デマンド信号から将来のガスタービンの大まかな運転状態を予測し、将来の運転状態に対応した系列排出ＮＯｘ量設定値を算出することができるので、将来の設定値変化を精度良く予測することができ、良い制御性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる脱硝制御装置のブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態での各軸制御器及び脱硝プロセスからなる閉ループ系の応答特性を示す特性図。
【図３】従来例のブロック構成図。
【図４】従来例における各軸制御器と脱硝反応プロセスとの関係を示すブロック構成図。
【図５】従来例での各軸制御器及び脱硝プロセスからなる閉ループ系の応答特性を示す特性図。
【符号の説明】
１  各軸制御器
２  系列脱硝制御装置
３  データ保存部
４  予測部
５  最適化計算部
６  各軸ＮＯｘ設定値演算器
７  積分器
８  脱硝反応プロセス
９  閉ループ系
１０  予測最適化計算部
１１  起動停止時排出ＮＯｘ信号発生器
１２  排出ＮＯｘ量予測器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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