(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンと蒸気タービンとを備える発電プラントの起動時間を、大気温度の影響を取り込みつつ短縮することが可能なプラント制御装置を提供する。【解決手段】プラント制御装置２は、燃料を空気と共に燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器１２と、燃焼器１２からの燃焼ガスにより駆動されるガスタービン１４と、ガスタービン１４からの排ガスの熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラ２１と、排熱回収ボイラ２１からの前記蒸気により駆動される蒸気タービン３１と、を備える発電プラント１を制御する。プラント制御装置２は、ガスタービン１４の出力値を、第１出力値よりも大きくかつ大気温度に依存する第２出力値に制御した後、ガスタービン１４の出力値を第１出力値に制御するガスタービン制御部を備え、ガスタービン１４の出力値が第１出力値に制御されている間に、蒸気タービン３１を起動する蒸気タービン制御部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を空気と共に燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記ガスタービンからの排ガスの熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラからの前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
を備える発電プラントを制御するプラント制御装置であって、
前記ガスタービンの出力値を、第１出力値よりも大きくかつ大気温度に依存する第２出力値に制御した後、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値に制御するガスタービン制御部と、
前記ガスタービンの出力値が前記第１出力値に制御されている間に、前記蒸気タービンを起動する蒸気タービン制御部と、
を備えるプラント制御装置。
【請求項２】
前記ガスタービン制御部は、前記排ガスの温度に基づいて前記ガスタービンの出力値を制御することで、前記ガスタービンの出力値を、前記大気温度に依存する前記第２出力値に制御する、請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項３】
前記ガスタービン制御部は、前記排ガスの温度を一定値または一定範囲に制御することで、前記ガスタービンの出力値を、前記大気温度に依存する前記第２出力値に制御する、請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項４】
前記ガスタービン制御部は、前記排ガスの温度と、前記蒸気タービンのメタル温度とに基づいて前記ガスタービンの出力値を制御することで、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値に制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【請求項５】
前記ガスタービン制御部は、前記排ガスの温度と前記メタル温度との差を一定値または一定範囲に制御することで、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値に制御する、請求項４に記載のプラント制御装置。
【請求項６】
前記ガスタービン制御部は、前記蒸気の温度が、前記蒸気タービンのメタル温度に依存する所定温度に到達した場合に、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値に変更する、請求項１から５のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【請求項７】
前記所定温度は、前記メタル温度よりも高い温度である、請求項６に記載のプラント制御装置。
【請求項８】
前記所定温度は、前記メタル温度よりも低い温度である、請求項６に記載のプラント制御装置。
【請求項９】
前記ガスタービンの出力値が前記第２出力値のときの前記排ガスの温度は、前記発電プラントが受け入れを許容可能な最高温度に制御される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【請求項１０】
前記ガスタービンの出力値が前記第２出力値のときの前記排ガスの温度は、前記排熱回収ボイラが受け入れを許容可能な最高温度に制御される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【請求項１１】
前記ガスタービンの出力値が前記第２出力値のときの前記排ガスの温度は、前記排熱回収ボイラ内の熱交換器が受け入れを許容可能な最高温度に制御される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【請求項１２】
燃料を空気と共に燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記ガスタービンからの排ガスの熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラからの前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
を備える発電プラントを制御するプラント制御方法であって、
前記ガスタービンの出力値を、第１出力値よりも大きくかつ大気温度に依存する第２出力値に制御した後、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値に制御し、
前記ガスタービンの出力値が前記第１出力値に制御されている間に、前記蒸気タービンを起動する、
ことを含むプラント制御方法。
【請求項１３】
燃料を空気と共に燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記ガスタービンからの排ガスの熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラからの前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記ガスタービンの出力値を、第１出力値よりも大きくかつ大気温度に依存する第２出力値に制御した後、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値に制御するガスタービン制御部と、
前記ガスタービンの出力値が前記第１出力値に制御されている間に、前記蒸気タービンを起動する蒸気タービン制御部と、
を備える発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コンバインドサイクル型の発電プラントは、ガスタービンと、排熱回収ボイラと、蒸気タービンとを備えている。具体的には、燃焼器が圧縮機からの空気と共に燃料を燃焼させると、ガスタービンは、燃焼器から供給された燃焼ガスにより駆動される。排熱回収ボイラは、ガスタービンから排出された排ガスの熱を利用して蒸気を生成する。蒸気タービンは、排熱回収ボイラから供給された蒸気（主蒸気）により駆動される。
【０００３】
コンバインドサイクル型の発電プラントは、例えば次のように起動される。まず、ガスタービン出力を大きい値である第２出力値に保持して排熱回収ボイラを焚き上げ、主蒸気温度を素早く上昇させる。次に、主蒸気温度が蒸気タービンの起動に適した温度まで上昇したら、ガスタービン出力を小さい値である第１出力値に切り替える。これにより、発電プラントの起動時間を短縮することができる。
【０００４】
第１出力値は、排ガス温度を、蒸気タービンの第１段内面のメタル温度に基づいて所定温度に調整するための出力値である。ガスタービン出力を第２出力値に維持し続けると、主蒸気温度が第１段内面のメタル温度を大きく越えてしまう。このような主蒸気温度は、蒸気タービンの起動には適していない。そのため、ガスタービン出力は、第２出力値から第１出力値に切り替えられる。これにより、排ガス温度が低下し、蒸気タービンの起動に適した主蒸気温度が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１４３５１７号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２７６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第２出力値は主蒸気温度を急速に上昇させるための出力値であるから、第２出力値はできるだけ大きいことが望ましい。同様の理由から、主蒸気温度を急速に上昇させるためには、ガスタービン出力が第２出力値をとるときの排ガス温度は、できるだけ高いことが望ましい。従来型のガスタービンでは例えば、排熱回収ボイラを構成する熱交換器の最高使用温度（ＴＭＡＸ）を超えない排ガス温度を与える最大のガスタービン出力が、第２出力値として選択される。
【０００７】
しかしながら、ガスタービンが着火運転しているのに蒸気タービンが通気されていない運転状態は、ある意味で特殊な状況下にある。そのため、第２出力値（またはガスタービン出力が第２出力値のときの排ガス温度）が適正値を超えて上昇すると、いくつかの問題が生じる。
【０００８】
図７は、従来型のガスタービンの排ガス温度特性を示したグラフである。各グラフは、ガスタービン出力（ＧＴ出力）と排ガス温度との関係を示している。
【０００９】
図７(ａ)は、大気温度が１５℃のときのグラフであり、１５℃は春季や秋季の典型的な大気温度である。この大気温度は、圧縮機の空気入口付近での大気の温度を表す（以下同様）。このグラフには、第２出力値Ｋと最高使用温度ＴＭＡＸが示されている。第２出力値Ｋは、大気温度が１５℃のときに排ガス温度が最高使用温度ＴＭＡＸとなるガスタービン出力である。
【００１０】
一般に、大気温度が上昇すると、圧縮機が吸い込む空気の温度が上昇し、ガスタービン入口温度（燃焼温度）も上昇するため、ガスタービンの排ガス温度特性が変化する。そのため、図７(ａ)〜図７(ｃ)は、ガスタービンの排ガス温度特性を、大気温度を特定して示している。これらから分かるように、ガスタービン出力が同じ値でも、大気温度が高くなると排ガス温度が上昇し、排ガス温度特性を表す曲線が左にシフトする。
【００１１】
図７(ｂ)は、大気温度が３０℃のときのグラフであり、３０℃は夏季の典型的な大気温度である。この場合、ガスタービンを第２出力値Ｋで運転すると、排ガス温度はＴＭＡＸより高いＴＭＡＸ＋α１となる（α１は正の値）。よって、排ガス温度はＴＭＡＸをα１だけ逸脱するが、この逸脱量α１は（後述する最新型のガスタービンの逸脱量α３に比べて）小さい。そのため、この逸脱量α１を考慮に入れて、第２出力値を、Ｋではなく、Ｋより少し小さい値に設定しておけば、実用的に何ら問題は生じない。
【００１２】
図７(ｃ)は、大気温度が０℃のときのグラフであり、０℃は冬季の典型的な大気温度である。この場合、ガスタービンを第２出力値Ｋで運転すると、排ガス温度はＴＭＡＸより低いＴＭＡＸ−α２となる（α２は正の値）。大気温度が３０℃のときには、大気温度が１５℃のときの曲線が左にシフトしているのに対し、大気温度が０℃のときには、大気温度が１５℃のときの曲線が右にシフトしている。
【００１３】
なお、第２出力値Ｋが、大気温度が１５℃のときに排ガス温度がＴＭＡＸとなるガスタービン出力として規定されている理由は、１５℃が年平均気温に近く、１５℃付近でのガスタービンの運転頻度が高いからである。
【００１４】
図８は、最新型のガスタービンの排ガス温度特性を示したグラフである。
【００１５】
図８(ａ)は、大気温度が１５℃のときのグラフである。図８(ａ)等から明らかなように、最新型のガスタービンでは、大気温度が排ガス温度特性に影響を及ぼす度合いが大きい。その結果、第２出力値Ｋの選定が難しくなる。
【００１６】
このような排ガス温度特性を採用する背景には、昨今の発電プラントでは経済性と環境保護が指向される点が挙げられる。このような指向性のため、最新型のガスタービンではタービン入口温度（燃焼温度）の高温化による性能向上が著しく、排ガス温度も従来型のガスタービンに比べて高温となる。
【００１７】
加えて、最新型のガスタービンでは、中・高出力域での排ガス温度が高温となるだけでなく、低出力域でも排ガス温度が高温となるよう動作する。理由は、部分負荷域でのプラント熱効率の向上と併せて、低出力域からの予混合燃焼（＝低ＮＯＸ燃焼の開始）を企図するためである。
【００１８】
図８(ａ)には、第２出力値Ｋと最高使用温度ＴＭＡＸが示されている。図８(ａ)の低出力域での右上がりの直線グラフの傾きは、図７(ａ)のその部分の傾きよりも急峻であることが分かる。このように、最新型のガスタービンでは、低出力域での出力変動に対し、排ガス温度が大きく上昇・降下する特性を有している。
【００１９】
なお、最新型のガスタービンでは、従来型のガスタービンに比べて、排熱回収ボイラの熱交換器が高温に耐え得る材質を使用して設計されている。そのため、最新型のガスタービンの最高使用温度ＴＭＡＸは、従来型のガスタービンの最高使用温度ＴＭＡＸより高温となる。すなわち、図８(ａ)（および図８(ｂ)、図８(ｃ)）のＴＭＡＸ（工学値）は、図７(ａ)（および図７(ｂ)、図７(ｃ)）のＴＭＡＸ（工学値）より高温である。よって、図８(ａ)等の第２出力値Ｋ（工学値）も、図７(ａ)等の第２出力値Ｋ（工学値）と異なる値となる。しかしながら、本明細書では、説明の便宜のため、図７(ａ)〜図８(ｃ)で同じ符号ＴＭＡＸ、Ｋを使用している。
【００２０】
図８(ｂ)は、大気温度が３０℃のときのグラフである。この場合には、排ガス温度特性の曲線が１５℃の場合に比べて左にシフトするため、ガスタービンを第２出力値Ｋで運転すると、排ガス温度はＴＭＡＸより高いＴＭＡＸ＋α３となる（α３は正の値）。ただし、図８(ｂ)の曲線は、図７(ｂ)の曲線よりも急峻であるため、逸脱量α３は逸脱量α１よりも大きくなる。
【００２１】
図８(ｃ)は、大気温度が０℃のときのグラフである。この場合には、排ガス温度特性の曲線が１５℃の場合に比べて右にシフトするため、ガスタービンを第２出力値Ｋで運転すると、排ガス温度はＴＭＡＸより低いＴＭＡＸ−α４となる（α４は正の値）。ただし、図８(ｂ)の曲線は、図７(ｂ)の曲線よりも急峻であるため、温度低下量α４は温度低下量α２よりも大きくなる。
【００２２】
最新型のガスタービンでは、大気温度が３０℃のときに排ガス温度がＴＭＡＸをα３だけ逸脱するため、この逸脱量α３を考慮に入れて、第２出力値を、Ｋではなく、Ｋより小さい値Ｋ’に設定する。第２出力値Ｋ’は、大気温度が３０℃のときに排ガス温度がＴＭＡＸとなるガスタービン出力である。
【００２３】
しかしながら、第２出力値Ｋ’を採用すると、大気温度が０℃のときに問題が生じる。具体的には、大気温度が０℃のときにガスタービンを第２出力値Ｋ’で運転すると、排ガス温度はＴＭＡＸ−α４より低いＴＭＡＸ−α５となる（α５は正の値）。この場合、図８(ｃ)の曲線が急峻であることから、温度低下量α５は大きな値となり、排ガス温度はＴＭＡＸから大きく低下する。これは、大気温度が０℃のときに第２出力値Ｋ’で最新型のガスタービンを運転すると、主蒸気温度の迅速な上昇効果が充分に発揮できず、プラント起動時間の早期化は期待できないことを意味する。
【００２４】
このように、排ガス温度特性の曲線が急峻な最新型のガスタービンにおいて、ガスタービン出力に第１および第２出力値を適用すると、大気温度の影響により、第２出力値を選定することが難しくなる。
【００２５】
そこで、本発明の実施形態は、ガスタービンと蒸気タービンとを備える発電プラントの起動時間を、大気温度の影響を取り込みつつ短縮することが可能なプラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
一の実施形態によれば、プラント制御装置は、燃料を空気と共に燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、前記ガスタービンからの排ガスの熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラからの前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、を備える発電プラントを制御する。前記装置は、前記ガスタービンの出力値を、第１出力値よりも大きくかつ大気温度に依存する第２出力値に制御した後、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値に制御するガスタービン制御部を備える。前記装置はさらに、前記ガスタービンの出力値が前記第１出力値に制御されている間に、前記蒸気タービンを起動する蒸気タービン制御部を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の発電プラントの構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の蒸気タービンの構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態のプラント制御方法を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態のプラント制御方法を説明するためのグラフである。
【図５】第１実施形態の比較例のプラント制御方法を説明するためのグラフである。
【図６】第１実施形態の変形例のプラント制御方法を説明するためのグラフである。
【図７】従来型のガスタービンの排ガス温度特性を示したグラフである。
【図８】最新型のガスタービンの排ガス温度特性を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の発電プラント１の構成を示す模式図である。本実施形態の発電プラント１は、発電プラント１を制御するプラント制御装置２を備えている。本実施形態の発電プラント１は、コンバインドサイクル型の発電プラントである。
【００３０】
発電プラント１は、燃料調節弁１１と、燃焼器１２と、圧縮機１３と、ガスタービン１４と、ＧＴ（ガスタービン）回転軸１５と、ＧＴ発電機１６と、サーボ弁１７と、圧縮空気温度センサ１８と、出力センサ１９と、排熱回収ボイラ２１と、ドラム２２と、過熱器２３と、蒸気タービン３１と、復水器３２と、加減弁３３と、バイパス調節弁３４と、ＳＴ（蒸気タービン）回転軸３５と、ＳＴ発電機３６と、メタル温度センサ３７と、主蒸気温度センサ３８とを備えている。圧縮機１３は、入口１３ａと、複数の入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane）１３ｂとを備えている。ガスタービン１４は、複数の排ガス温度センサ１４ａを備えている。
【００３１】
また、プラント制御装置２は、設定器４１と、設定器４２と、加算器４３と、上限制限器４４と、下限制限器４５と、設定器４６と、加算器４７と、比較器４８と、切替器５１と、平均値演算器５２と、減算器５３と、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）コントローラ５４と、変化率リミッタ５５とを備えている。これらのブロックは、サーボ弁１７を制御することで、ガスタービン１４やＧＴ発電機１６の動作を制御するＧＴ（ガスタービン）制御部として機能する。プラント制御装置２はさらに、加減弁３３を制御することで、蒸気タービン３１やＳＴ発電機３６の動作を制御するＳＴ（蒸気タービン）制御部５６を備えている。
【００３２】
燃料調節弁１１は、燃料配管に設けられている。燃料調節弁１１を開くと、燃料配管から燃焼器１２に燃料Ａ１が供給される。一方、圧縮機１３は、入口１３ａに設けられたＩＧＶ１３ｂを備えている。圧縮機１３は、入口１３ａからＩＧＶ１３ｂを介して空気Ａ２を導入し、燃焼器１２に圧縮空気Ａ３を供給する。燃焼器１２は、燃料Ａ１を圧縮空気Ａ３と共に燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスＡ４を発生させる。
【００３３】
ガスタービン１４は、燃焼ガスＡ４により回転駆動されることで、ＧＴ回転軸１５を回転させる。ＧＴ発電機１６は、ＧＴ回転軸１５に接続されており、ＧＴ回転軸１５の回転を利用して発電を行う。ガスタービン１４から排出された排ガスＡ５は、排熱回収ボイラ２１に送られる。排ガス温度センサ１４ａの各々は、ガスタービン１４の出口付近で排ガスＡ５の温度を検出し、温度の検出結果をプラント制御装置２に出力する。排熱回収ボイラ２１は、後述するように、排ガスＡ５の熱を利用して蒸気を生成する。
【００３４】
本実施形態の燃焼器１２は、低ＮＯＸ燃焼器であり、ガスタービン１４は、図８(ａ)〜図８(ｃ)に示す排ガス温度特性を有している。この場合、１個の燃焼器１２に対して複数個の燃料調節弁１１が設けられるのが一般的である。図１は、図示の便宜上、複数個の燃料調節弁１１のうちの１個のみを示している。
【００３５】
サーボ弁１７は、燃料調節弁１１の開度を調節するために使用される。圧縮空気温度センサ１８は、圧縮機１３の出口付近で圧縮空気Ａ３の温度を検出し、温度の検出結果をプラント制御装置２に出力する。圧縮空気温度センサ１８により測定される圧縮空気Ａ３の温度は、圧縮工程により圧縮機１３の入口１３ａ付近での大気温度よりも高くなる。出力センサ１９は、ガスタービン１４の出力を検出し、出力の検出結果をプラント制御装置２に出力する。ガスタービン１４の出力とは、ガスタービン１４に接続されたＧＴ発電機１６の電気出力である。出力センサ１９は、ＧＴ発電機１６に設けられている。
【００３６】
ドラム２２と過熱器２３は、排熱回収ボイラ２１内に設けられており、排熱回収ボイラ２１の一部を構成している。ドラム２２内の水は、不図示の蒸発器に送られ、蒸発器内で排ガスＡ５により加熱されることで飽和蒸気となる。飽和蒸気は、過熱器２３に送られ、過熱器２３内で排ガスＡ５により過熱されることで過熱蒸気Ａ６となる。過熱器２３は、排ガスＡ５と飽和蒸気との間で熱交換を行う熱交換器である。排熱回収ボイラ２１により生成された過熱蒸気Ａ６は、蒸気配管に排出される。以下、この過熱蒸気Ａ６を主蒸気と呼称する。
【００３７】
蒸気配管は、主配管とバイパス配管とに分岐している。主配管は、蒸気タービン３１に接続されており、バイパス配管は、復水器３２に接続されている。加減弁３３は、主配管に設けられている。バイパス調節弁３４は、バイパス配管に設けられている。
【００３８】
加減弁３３を開くと、主配管の主蒸気Ａ６が蒸気タービン３１に供給される。蒸気タービン３１は、主蒸気Ａ６により回転駆動されることで、ＳＴ回転軸３５を回転させる。ＳＴ発電機３６は、ＳＴ回転軸３５に接続されており、ＳＴ回転軸３５の回転を利用して発電を行う。蒸気タービン３１から排出された主蒸気Ａ７は、復水器３２に送られる。
【００３９】
一方、バイパス調節弁３４を開くと、バイパス配管の主蒸気Ａ６が蒸気タービン３１をバイパスして復水器３２に送られる。復水器３２は、主蒸気Ａ６、Ａ７を循環水Ａ８により冷却し、主蒸気Ａ６、Ａ７を水に戻す。循環水Ａ８が海水である場合には、復水器３２から排出された循環水Ａ８は海に戻される。
【００４０】
メタル温度センサ３７は、蒸気タービン３１の第１段内面のメタル温度を検出し、温度の検出結果をプラント制御装置２に出力する。主蒸気温度センサ３８は、排熱回収ボイラ２１の主蒸気出口付近で主蒸気Ａ６の温度を検出し、温度の検出結果をプラント制御装置２に出力する。
【００４１】
［排ガスＡ５の温度の制御］
排ガスＡ５の温度は、燃料Ａ１の供給量や空気Ａ２の流量を調節することで制御可能である。以下、燃料Ａ１の供給量や空気Ａ２の流量の詳細について説明する。
【００４２】
燃料Ａ１の供給量は、燃料調節弁１１の開度を制御することで調節される。プラント制御装置２は、燃料調節弁１１の開度を制御するための弁制御指令信号をサーボ弁１７に出力することで、燃料Ａ１の供給量を調節する。例えば、燃料Ａ１の供給量が減少すると、燃焼ガスＡ４の温度が低下し、ガスタービン１４の出力値が低下し、排ガスＡ５の温度が低下する。一方、燃料Ａ１の供給量が増加すると、燃焼ガスＡ４の温度が上昇し、ガスタービン１４の出力値が上昇し、排ガスＡ５の温度が上昇する。このように、プラント制御装置２は、燃料調節弁１１の開度を制御することでガスタービン１４の出力値を制御することができ、これにより排ガスＡ５の温度を制御することができる。
【００４３】
空気Ａ２の流量は、ＩＧＶ１３ｂの開度を制御することで調節される。ＩＧＶ１３ｂの開度は、燃料調節弁１１の開度と同様に、プラント制御装置２により制御される。圧縮機１３は、空気Ａ２をＩＧＶ１３ｂを介して吸い込み、空気Ａ２を圧縮して圧縮空気Ａ３を生成する。例えば、ＩＧＶ１３ｂの開度が増加すると、空気Ａ２の流量が増加し、圧縮空気Ａ３の流量が増加する。この際、圧縮空気Ａ３の温度は、圧縮工程により元の空気Ａ２の温度（ほぼ大気温度）よりも高くなるが、燃焼ガスＡ４の温度に比べれば非常に低温である。その結果、ＩＧＶ１３ｂの開度が増加すると、圧縮空気Ａ３の影響が増加して燃焼ガスＡ４の温度が低下し、排ガスＡ５の温度が低下する。一方、ＩＧＶ１３ｂの開度が減少すると、圧縮空気Ａ３の影響が減少して燃焼ガスＡ４の温度が上昇し、排ガスＡ５の温度が上昇する。このように、プラント制御装置２は、ＩＧＶ１３ｂの開度を制御することで、排ガスＡ５の温度を制御することができる。なお、燃料Ａ１の供給量を一定に保ちつつＩＧＶ１３ｂの開度を変化させる場合には、ガスタービン１４の出力値はほとんど変化しない。
【００４４】
図２は、第１実施形態の蒸気タービン３１の構造を示す断面図である。
【００４５】
蒸気タービン３１は、複数の動翼を有する回転子３１ａと、複数の静翼を有する固定子３１ｂと、蒸気流入口３１ｃと、蒸気流出口３１ｄとを備えている。主蒸気Ａ６は、蒸気流入口３１ｃから導入され、蒸気タービン３１内を通過し、蒸気流出口３１ｄから主蒸気Ａ７として排出される。
【００４６】
図２は、メタル温度センサ３７の設置位置を示している。メタル温度センサ３７は、蒸気タービン３１の第１段静翼の内面付近に設置されている。よって、メタル温度センサ３７は、第１段静翼の内面のメタル温度を検出することができる。
【００４７】
以下、図１を再び参照し、プラント制御装置２の詳細を説明する。
【００４８】
設定器４１は、通常時における排ガスＡ５の温度（以下「排ガス温度」と呼ぶ）の設定値Ｂ１として、最高使用温度ＴＭＡＸを保持している。最高使用温度ＴＭＡＸは、発電プラント１が受け入れを許容可能な最高の排ガス温度であり、例えば、排熱回収ボイラ２１が受け入れを許容可能な最高の排ガス温度である。最高使用温度ＴＭＡＸは、発電プラント１の材質等に基づいて規定される定数である。本実施形態の最高使用温度ＴＭＡＸは、排熱回収ボイラ２１内の熱交換器が受け入れを許容可能な最高の排ガス温度であり、この熱交換器の材質等に基づいて規定されている。
【００４９】
設定器４２は、起動時における排ガス温度と、蒸気タービン３１の第１段内面のメタル温度（以下「メタル温度」と呼ぶ）との間の温度差の設定値ΔＴを保持している。設定値ΔＴも、最高使用温度ＴＭＡＸと同様に定数である。
【００５０】
加算器４３は、メタル温度の測定値Ｂ２をメタル温度センサ３７から取得し、設定値ΔＴを設定器４２から取得する。そして、加算器４３は、メタル温度の測定値Ｂ２に設定値ΔＴを加算して、排ガス温度の設定値「Ｂ２＋ΔＴ」を出力する。
【００５１】
上限制限器４４は、排ガス温度の上限値ＵＬを保持しており、設定値Ｂ２＋ΔＴと上限値ＵＬの小さい方を出力する。下限制限器４５は、排ガス温度の下限値ＬＬを保持しており、上限制限器４４の出力と下限値ＬＬの大きい方を出力する。よって、下限制限器４５は、排ガス温度の設定値Ｂ３として、設定値Ｂ２＋ΔＴ、上限値ＵＬ、および下限値ＬＬのうちの中間値を出力する。これは、排ガス温度の設定値「Ｂ２＋ΔＴ」を、上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間の値に制限したことを意味する。
【００５２】
設定器４６は、主蒸気Ａ６の温度（以下「主蒸気温度」と呼ぶ）とメタル温度との間の温度差の設定値（３０℃）を保持している。この設定値は、正の定数とする代わりに、負の定数としてもよい。
【００５３】
加算器４７は、メタル温度の測定値Ｂ２をメタル温度センサ３７から取得し、温度差の設定値を設定器４６から取得する。そして、加算器４７は、メタル温度の測定値Ｂ２に温度差の設定値を加算して、主蒸気温度の設定値Ｂ５である「Ｂ２＋３０℃」を出力する。
【００５４】
比較器４８は、主蒸気温度の測定値Ｂ４を主蒸気温度センサ３８から取得し、主蒸気温度の設定値Ｂ５を加算器４７から取得する。そして、比較器４８は、主蒸気温度の測定値Ｂ４と設定値Ｂ５とを比較し、比較結果に対応する切替信号Ｂ６を出力する。
【００５５】
切替器５１は、通常時における排ガス温度の設定値Ｂ１（＝ＴＭＡＸ）を設定器４１から取得し、起動時における排ガス温度の設定値Ｂ３を下限制限器４５から取得し、比較器４８からの切替信号Ｂ６に応じて排ガス温度の設定値Ｃ１を出力する。
【００５６】
切替信号Ｂ６の指示は、主蒸気温度の測定値Ｂ４（Ｘ）が設定値Ｂ５（Ｙ）まで上昇して、設定値Ｂ５（Ｙ）に到達したか否かにより変化する（Ｘ≧Ｙ）。測定値Ｂ４が設定値Ｂ５に到達する前は、切替器５１は、設定値Ｃ１を通常時における排ガス温度の設定値Ｂ１に維持する。一方、測定値Ｂ４が設定値Ｂ５に到達すると、切替器５１は、設定値Ｃ１を起動時における排ガス温度の設定値Ｂ３に切り替える。設定値Ｃ１は、ＰＩＤ制御の設定値（ＳＶ値）として使用される。以下、設定値Ｃ１をＳＶ値とも表記する。
【００５７】
平均値演算器５２は、ガスタービン１４内の個々の排ガス温度センサ１４ａから排ガス温度の測定値Ｃ２を取得する。これらの排ガス温度センサ１４ａは、ガスタービン１４の排気部の円周に沿って設置されている。平均値演算器５２は、これらの測定値Ｃ２の平均値Ｃ３を算出して出力する。平均値Ｃ３は、ＰＩＤ制御のプロセス値（ＰＶ値）として使用される。以下、平均値Ｃ３をＰＶ値とも表記する。
【００５８】
減算器５３は、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を切替器５１から取得し、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３を平均値演算器５２から取得する。そして、減算器５３は、ＰＶ値Ｃ３からＳＶ値Ｃ１を減算して、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１とＰＶ値Ｃ３との偏差Ｃ４を出力する（偏差Ｃ４＝ＰＶ値Ｃ３−ＳＶ値Ｃ１）。
【００５９】
ＰＩＤコントローラ５４は、減算器５３から偏差Ｃ４を取得し、偏差Ｃ４をゼロに近づけるためのＰＩＤ制御を行う。ＰＩＤコントローラ５４から出力される操作量（ＭＶ値）Ｃ５は、燃料調節弁１１の開度である。ＰＩＤコントローラ５４がＭＶ値Ｃ５を変化させると、燃料調節弁１１の開度が変化し、排ガス温度が変化する。その結果、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３がＳＶ値Ｃ１に近づくように変化する。
【００６０】
このように、ＰＩＤコントローラ５４は、排ガス温度をフィードバック制御により制御する。具体的には、ＰＩＤコントローラ５４は、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１とＰＶ値Ｃ３との偏差Ｃ４に基づいてＭＶ値Ｃ５を算出し、ＭＶ値Ｃ５の制御を通じて排ガス温度を制御する。
【００６１】
ただし、燃料Ａ１の供給量は、極端に大きな変化率で増減させることはできない。そのため、ＭＶ値Ｃ５は、燃料Ａ１の供給量の変化率の上限値を保持する変化率リミッタ５５に入力される。下限制限器５５は、修正されたＭＶ値Ｃ６として、燃料Ａ１の供給量の変化率が上限値以下になるように制限されたＭＶ値Ｃ５を出力する。
【００６２】
プラント制御装置２は、ＭＶ値Ｃ６を出力してサーボ弁１７を駆動し、サーボ弁１７の油圧作用によって燃料調節弁１１の開度を制御する。その結果、燃料調節弁１１の開度がＭＶ値Ｃ６に従って変化し、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３がＳＶ値Ｃ１に近づくように変化する。なお、本実施形態では、ガスタービン１４の出力値の脈動を抑制するために、ＰＩＤコントローラ５４による排ガス温度のＰＩＤ制御に不感帯を設けており、不感帯の詳細については後述する。
【００６３】
［排ガス温度の設定値Ｂ１、Ｂ３］
以下、通常時の排ガス温度の設定値Ｂ１と、起動時の排ガス温度の設定値Ｂ３との違いについて説明する。
【００６４】
通常時の排ガス温度の設定値Ｂ１は例えば、発電プラント１の起動時において、主蒸気温度が所定の条件に到達するまで使用される。一方、起動時の排ガス温度の設定値Ｂ３は例えば、発電プラント１の起動時において、主蒸気温度が所定の条件に到達した後に使用される。
【００６５】
コンバインドサイクル型の発電プラント１の起動時には、排ガス温度を高くして主蒸気Ａ６の生成を積極的に促すことが望ましい。よって、設定器４１の設定値Ｂ１は、排ガス温度が比較的高温になるように設定されることが望ましく、本実施形態では最高使用温度ＴＭＡＸに設定されている。最高使用温度ＴＭＡＸは、例えば５５０℃である。
【００６６】
一方、起動時の排ガス温度の設定値Ｂ３は、主蒸気温度を蒸気タービン３１の起動に適した温度に設定するために使用される。具体的には、排ガス温度の測定値Ｂ５が設定値Ｂ４に到達した場合に、主蒸気温度をメタル温度に近づけるために、排ガス温度の設定値Ｃ１が、通常時の設定値Ｂ１から起動時の設定値Ｂ３へと切り替えられる。設定値Ｂ３は通常、メタル温度の測定値Ｂ２と温度差の設定値ΔＴとの和で与えられる（すなわち、排ガス温度＝メタル温度＋ΔＴ）。
【００６７】
これにより、主蒸気温度とメタル温度とのミスマッチが低減される。この状態で蒸気タービン３１の通気を行うと、蒸気タービン３１に発生する熱応力の少ない好適な主蒸気Ａ６が得られる。設定値ΔＴは、例えば３０℃である。
【００６８】
ただし、排ガス温度の設定値Ｂ３が極端に大きな値や小さな値になると、ガスタービン１４や排熱回収ボイラ２１の運転に不都合が生じる。そのため、設定値Ｂ３は、「メタル温度＋ΔＴ」の値を上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間の値に制限することで設定される。
【００６９】
図３は、第１実施形態のプラント制御方法を示すフローチャートである。この制御方法は、発電プラント１の起動時にプラント制御装置２により実行される。
【００７０】
ガスタービン１４を起動すると（ステップＳ１）、まずガスタービン１４のパージ運転を行う（ステップＳ２）。次に、ガスタービン１４を着火および昇速することで（ステップＳ３）、ガスタービン１４が無負荷定格運転に到達する（ステップＳ４）。
【００７１】
次に、ＧＴ発電機１３を並列した後（ステップＳ５）、プラント制御装置２は、並列直後に逆電力の外乱を避けるため、ガスタービン１４の出力値（以下「ＧＴ出力値」と呼ぶ）をただちに初負荷まで増加させる（ステップＳ６、Ｓ７）。ＧＴ出力値が初負荷に到達したら、プラント制御装置２は、メタル温度センサ３７からメタル温度の測定値Ｂ２を取得して記憶する（ステップＳ８）。
【００７２】
次に、プラント制御装置２は、迅速な主蒸気温度の上昇を促すために、排ガス温度の設定値（ＳＶ値）Ｃ１を通常時の設定値Ｂ１（＝最高使用温度ＴＭＡＸ）に設定する（ステップＳ１１）。
【００７３】
次に、現時点における実排ガス温度を計測する（ステップＳ１２）。具体的には、個々の排ガス温度センサ１４ａから排ガス温度の測定値Ｃ２を取得し、これらの測定値Ｃ２の平均値（ＰＶ値）Ｃ３を算出する。
【００７４】
次に、ＳＶ値Ｃ１−βとＰＶ値Ｃ３とを比較する（ステップＳ１３）。βは、排ガス温度の許容偏差範囲を規定するための正の定数（例えば５℃）であり、これにより、ＰＩＤコントローラ５４による排ガス温度のＰＩＤ制御に不感帯を設けることができる。不感帯を設けない場合には、βを０に置き換える。ＳＶ値Ｃ１−βがＰＶ値Ｃ３よりも高ければ、ＧＴ出力値を上昇させて（ステップＳ１４）、ステップＳ１２に戻る。ＳＶ値Ｃ１−βがＰＶ値Ｃ３よりも低ければ、ステップＳ１５に移行する。
【００７５】
次に、ＳＶ値Ｃ１＋βとＰＶ値Ｃ３とを比較する（ステップＳ１５）。ＳＶ値Ｃ１＋βがＰＶ値Ｃ３よりも低ければ、ＧＴ出力値を低下させて（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。ＳＶ値Ｃ１＋βがＰＶ値Ｃ３よりも高ければ、ＧＴ出力値を変化させずに、ステップＳ１２に戻る。
【００７６】
ステップＳ１２〜Ｓ１６を繰り返すことにより、ＰＶ値Ｃ３がＳＶ値Ｃ１（＝ＴＭＡＸ）の±βの範囲内に維持されるように、ＧＴ出力値が制御される。このＧＴ出力値が、本実施形態の第２出力値に相当する（ステップＳ２１）。より正確には、本実施形態の第２出力値は、排ガス温度をＴＭＡＸに維持可能なＧＴ出力値である。ＧＴ出力値が第２出力値に保持されている間は、排熱回収ボイラ２１は、最高使用温度ＴＭＡＸの排ガスＡ５を受け入れてエネルギシュな熱回収を行うことができ、主蒸気温度は迅速に上昇する。
【００７７】
このように、ステップＳ１２〜Ｓ１６では、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３は一定範囲内、すなわち、ＴＭＡＸ±βの範囲内に制御される（一方、βが０の場合には、ＰＶ値Ｃ３は一定値、すなわち、ＴＭＡＸに制御される）。しかしながら、排ガス温度特性は大気温度の影響を受けることから、ＴＭＡＸ±βの排ガスＡ５を得るためのＧＴ出力値は、大気温度に応じて変化する。よって、本実施形態の第２出力値は、大気温度に依存して変化する。
【００７８】
つまり、大気温度に依存する排ガス温度を、ＴＭＡＸ±βにまで上昇させるようＧＴ出力を上昇させていき、排ガス温度がＴＭＡＸ±βの範囲内になった時点のＧＴ出力を第２出力値としている。このような制御により、第２出力値は固定されずに、排ガス温度と関連をもつ、大気温度に依存した値となる。
【００７９】
この制御により、大気温度が高いときには、小さいＧＴ出力値でも高温の排ガス温度が生成されるため、第２出力値は小さい値となる。逆に、大気温度が低いときには、大きいＧＴ出力値でも低温の排ガス温度が生成されるため、第２出力値は大きい値となる。
【００８０】
排ガス温度をＴＭＡＸに調整し続けると、主蒸気温度は極端な高温にまで上昇する。この主蒸気で蒸気タービン３１の通気を行うと、蒸気タービン３１に過大な熱応力が発生してしまう。そこで、適切なタイミングで排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を、通常時の設定値Ｂ１から起動時の設定値Ｂ３に切り替える。
【００８１】
具体的には、プラント制御装置２は、主蒸気温度の測定値Ｂ４が設定値Ｂ５以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。設定値Ｂ５は、メタル温度の測定値Ｂ２に３０℃を加算することで算出される（Ｂ５＝Ｂ２＋３０℃）。この３０℃という温度は、所定温度の例である。
【００８２】
そして、主蒸気温度の測定値Ｂ４が設定値Ｂ５まで上昇すると、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は起動時の設定値Ｂ３に切り替えられる（ステップＳ３１）。ただし、ガスタービン１４は排ガス温度が極端に高温または低温であると運転できないため、設定値Ｂ３に上限値ＵＬと下限値ＬＬによる制限を付与する。具体的には、設定値Ｂ３が、Ｂ２＋ΔＴ、ＵＬ、およびＬＬのうちの中間値に設定される。
【００８３】
次に、ステップＳ１２と同様に、現時点における実排ガス温度を計測する（ステップＳ３２）。
【００８４】
次に、ＳＶ値Ｃ１−βとＰＶ値Ｃ３とを比較する（ステップＳ３３）。ＳＶ値Ｃ１−βがＰＶ値Ｃ３よりも高ければ、ＧＴ出力値を上昇させて（ステップＳ３４）、ステップＳ３２に戻る。ＳＶ値Ｃ１−βがＰＶ値Ｃ３よりも低ければ、ステップＳ３５に移行する。
【００８５】
次に、ＳＶ値Ｃ１＋βとＰＶ値Ｃ３とを比較する（ステップＳ３５）。ＳＶ値Ｃ１＋βがＰＶ値Ｃ３よりも低ければ、ＧＴ出力値を低下させて（ステップＳ３６）、ステップＳ３２に戻る。ＳＶ値Ｃ１＋βがＰＶ値Ｃ３よりも高ければ、ＧＴ出力値を変化させずに、ステップＳ３２に戻る。
【００８６】
ステップＳ３２〜Ｓ３６を繰り返すことにより、ＰＶ値Ｃ３がＳＶ値Ｃ１（＝メタル温度＋ΔＴ）の±βの範囲内に維持されるように、ＧＴ出力値が制御される。このＧＴ出力値が、本実施形態の第１出力値に相当する（ステップＳ４１）。より正確には、本実施形態の第１出力値は、排ガス温度とメタル温度との差をΔＴに維持可能なＧＴ出力値である。
【００８７】
このように、ステップＳ３２〜Ｓ３６では、排ガス温度とメタル温度との差は一定範囲内、すなわち、ΔＴ±βの範囲内に制御される（一方、βが０の場合には、排ガス温度とメタル温度との差は一定値、すなわち、ΔＴに制御される）。
【００８８】
排ガス温度を設定値Ｂ３に維持しつつ、ＧＴ出力値を第１出力値に維持すると、主蒸気温度が時間経過に伴い上昇し、メタル温度に漸近する。そこで、プラント制御装置２は、主蒸気温度の測定値を主蒸気温度センサ３８から取得し、主蒸気温度の測定値とメタル温度の測定値Ｂ２との偏差を算出する。さらに、プラント制御装置２は、この偏差の絶対値がε以下であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【００８９】
そして、偏差の絶対値がε以下になると、プラント制御装置２は、加減弁３３を開いて蒸気タービン３１の通気を開始する（ステップＳ４３）。こうして、ＧＴ出力値が第１出力値に制御されている間に、蒸気タービン３１が起動される。一方、偏差の絶対値がεよりも大きい場合には、プラント制御装置２は、蒸気タービン３１の通気開始を待機する。なお、ステップＳ４２、Ｓ４３の処理は、ＳＴ制御部５６によって制御される。
【００９０】
その後、本方法では発電プラント１の起動工程を継続する。
【００９１】
蒸気タービン３１に関しては、蒸気タービン３１の昇速、ＳＴ発電機３６の並列、蒸気タービン３１の初負荷への出力上昇、蒸気タービン３１の初負荷ヒートソーク、蒸気タービン３１のさらなる出力上昇が順番に行われる。
【００９２】
ガスタービン１４に関しては、蒸気タービン３１の熱応力がある程度低減され落ち着いた状況になったタイミングで、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１が起動時の設定値Ｂ３から通常時の設定値Ｂ１に再び切り替えられる。そして、ガスタービン１４の初負荷からの出力上昇が開始される。
【００９３】
発電プラント１の起動工程の最後には、ガスタービン１４の出力は、起動時の大気温度条件で許容される最大出力（ベース負荷）に到達する。また、排熱回収ボイラ２１が最大出力のガスタービン１４の排ガスＡ５から主蒸気Ａ６を生成し、蒸気タービン３１がこの主蒸気Ａ６により駆動されることで、蒸気タービン３１の出力は定格出力に到達する。
【００９４】
図４は、第１実施形態のプラント制御方法を説明するためのグラフである。図４のプラント制御方法は、大気温度が０℃のときの動作例を示しており、図３のフローに従って実行される。
【００９５】
ＧＴ発電機１６が並列されると、ＧＴ出力値は、ゼロから初負荷に向かって上昇し始める（波形Ｗ１）。これにより、排ガス温度も上昇し始める（波形Ｗ３）。さらには、主蒸気温度も上昇し始める（波形Ｗ４）。
【００９６】
切替器５１は、時刻ｔ１に排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を通常時の設定値Ｂ１（＝ＴＭＡＸ）に設定する。よって、排ガス温度は時刻ｔ１に最高使用温度ＴＭＡＸに向かって上昇し始める（波形Ｗ３）。その結果、ＧＴ出力値は、第２出力値まで上昇する（波形Ｗ１）。一方、主蒸気温度は上昇し続ける（波形Ｗ４）。
【００９７】
ここで、図４と図８(ａ)〜図８(ｃ)との違いに留意されたい。
【００９８】
図８(ａ)〜図８(ｃ)の最新型のガスタービンでは、第２出力値は、大気温度に依存しない定数である。ただし、第２出力値Ｋを使用すると夏季に不都合が生じるため、第２出力値Ｋ’が使用されている。なお、第２出力値Ｋは、大気温度が１５℃のときに排ガス温度がＴＭＡＸとなるＧＴ出力値であり、第２出力値Ｋ’は、大気温度が３０℃のときに排ガス温度がＴＭＡＸとなるＧＴ出力値である。よって、大気温度が０℃のときにこの最新型のガスタービンが稼働すると、ＧＴ出力値が第２出力値Ｋ’のときの排ガス温度は、ＴＭＡＸより大幅に低いＴＭＡＸ−α５となり、主蒸気温度の迅速な上昇効果を充分に発揮できない。
【００９９】
一方、図４のガスタービン１４では、第２出力値は、大気温度に依存する変数であり、具体的には、排ガス温度がＴＭＡＸとなるＧＴ出力値である。よって、大気温度が１５℃のときには、第２出力値はＫになる。また、大気温度が３０℃のときには、第２出力値はＫよりも小さな値（＝Ｋ’）となる。また、大気温度が０℃のときには、第２出力値はＫよりも大きな値となる。よって、本実施形態のガスタービン１４が稼働すると、ＧＴ出力値が第２出力値のときの排ガス温度は、大気温度によらずＴＭＡＸとなり、主蒸気温度の迅速な上昇効果を充分に発揮することができる。
【０１００】
主蒸気温度が時刻ｔ２にメタル温度＋３０℃に到達すると（波形Ｗ４、Ｗ２）、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１が起動時の設定値Ｂ３に切り替えられる。その結果、排ガス温度は、設定値Ｂ３（＝メタル温度＋ΔＴ）まで低下し（波形Ｗ３）、ＧＴ出力値は、第１出力値まで低下する（波形Ｗ１）。また、主蒸気温度は低下し始める（波形Ｗ４）。
【０１０１】
その後、主蒸気温度は低下し、主蒸気温度とメタル温度との偏差の大きさが時刻ｔ３にεに到達する（波形Ｗ４、Ｗ２）。そこで、プラント制御装置２は、時刻ｔ３に加減弁３３を開いて蒸気タービン３１の通気を開始する。
【０１０２】
図５は、第１実施形態の比較例のプラント制御方法を説明するためのグラフである。図５のプラント制御方法は、大気温度が０℃のときの動作例を示している。
【０１０３】
本比較例では、図８(ａ)〜図８(ｃ)の最新型のガスタービンと同様に、第２出力値を大気温度に依存しない定数（＝Ｋ’）としている。よって、ＧＴ出力値は、時刻ｔ１に第２出力値Ｋ’に向かって上昇し始め（波形Ｗ１）、排ガス温度は、ＴＭＡＸ−α５まで上昇する（波形Ｗ３）。
【０１０４】
図５の主蒸気温度の上昇レートは、図４のそれに比べて緩慢になる。その結果、図５の時刻ｔ３は、図４の時刻ｔ３に比べて遅くなり、主蒸気温度を迅速に上昇させることができない。
【０１０５】
図６は、第１実施形態の変形例のプラント制御方法を説明するためのグラフである。図６のプラント制御方法は、大気温度が０℃のときの動作例を示しており、図３のフローに従って実行される。
【０１０６】
図４では、主蒸気温度の設定値Ｂ５が、メタル温度の測定値Ｂ２に３０℃を加算して与えられている（Ｂ５＝Ｂ２＋３０℃）。一方、図６では、主蒸気温度の設定値Ｂ５が、メタル温度の測定値Ｂ２から２０℃を減算して与えられている（Ｂ５＝Ｂ２−２０℃）。このように、主蒸気温度の設定値Ｂ５は、メタル温度の測定値Ｂ２より高くてもよいし、メタル温度の測定値Ｂ２より低くてもよい。これらの＋３０℃や−２０℃という温度は、所定温度の例である。
【０１０７】
以上のように、本実施形態によれば、大気温度の影響を取り込みつつプラント起動時間の早期化を実現することができ、発電プラント１の持つポテンシャルを充分に発揮して発電プラント１の高速起動性を追及することができる。
【０１０８】
なお、発電プラント１の運転については、発電プラント１を高速で起動できることが望ましいという高速起動性を重視する考え方と、発電プラント１の発電量を正確に予測できることが望ましいという発電予測性を重視する考え方とがある。本実施形態は、主に前者の考え方を採用する場合に効果的であると考えられる。
【０１０９】
［第１実施形態の詳細（１）］
本実施形態の設定器４１は、排ガス温度の設定値Ｂ１として最高使用温度ＴＭＡＸを保持している。本実施形態では、この最高使用温度ＴＭＡＸを、排熱回収ボイラ２１内の熱交換器が受け入れを許容可能な最高の排ガス温度としており、熱交換器の材質等に基づいて最高使用温度ＴＭＡＸを規定している。
【０１１０】
しかしながら、排熱回収ボイラ２１が受け入れを許容可能な最高の排ガス温度は、熱交換器が受け入れ可能な最高温度ではなく、排熱回収ボイラ２１のその他の部位が受け入れ可能な最高温度である場合もある。この場合には、後者の最高温度を最高使用温度ＴＭＡＸとして使用してもよい。
【０１１１】
ここで、排熱回収ボイラ２１の熱交換器の最高使用温度ＴＭＡＸについて詳述する。
【０１１２】
排熱回収ボイラ２１の熱交換器とは、狭義には過熱器２３や再熱器（再熱用の過熱器）のチューブ（伝熱管）を指すが、広義にはその他の管寄せや連絡配管などの諸構成部品をも含む。熱交換器に関する以下の説明は、これらの構成部品にも適用される。
【０１１３】
一般に、排ガス温度が最も高くなるＧＴ出力値は、定格１００％の出力値ではなく中間出力域にある。この出力域では、発電プラント１の起動工程が相当進行している結果、すでに蒸気タービン３１の通気はなされており、かつ排熱回収ボイラ２１の熱交換器から多量の主蒸気Ａ６が発生している。そのため、主蒸気Ａ６は熱交換器をその内部から冷却する効果を発揮する。
【０１１４】
熱交換器の設計に際しては、排ガス温度、主蒸気温度、発生応力、熱交換器の物理的強度、熱交換器の経済性等の観点から、熱交換器のサイズ、材質、厚さ等が決定される。また、熱交換器の温度は、その内部を通過する主蒸気Ａ６の温度の近傍で整定、バランスする。なお、熱交換器が最も高温になる場所は、一般に排ガスＡ５に直接触れる外側表面部位である。
【０１１５】
そして、熱交換器の最高使用温度ＴＭＡＸは、排ガス温度や主蒸気流量などを考慮の上、必要にして充分なマージンを付与して決定される。例えば、排ガス温度の最高温度が６００〜６５０℃のガスタービン１４と組み合わせる排熱回収ボイラ２１においては、熱交換器の最高使用温度ＴＭＡＸは５５０〜６００℃とすることが好適である。主蒸気Ａ６の冷却効果により、熱交換器の最高使用温度ＴＭＡＸを超える排ガス温度による発電プラント１の運転が許容される。
【０１１６】
［第１実施形態の詳細（２）］
上記の説明では、排ガス温度の設定値Ｂ１として使用する最高使用温度ＴＭＡＸを、排熱回収ボイラ２１が受け入れを許容可能な最高の排ガス温度としている。しかしながら、発電プラント１が受け入れを許容可能な最高の排ガス温度は、排熱回収ボイラ２１が受け入れ可能な最高温度ではなく、発電プラント１のその他の設備が受け入れ可能な最高温度である場合もある。この場合には、後者の最高温度を最高使用温度ＴＭＡＸとして使用してもよい。
【０１１７】
このような設備の例としては、復水器３２が挙げられる。この場合、第２出力値は例えば、排熱回収ボイラ２１が生成する主蒸気Ａ６がすべてバイパス調節弁３４を介して復水器３２に流入する場合に、バイパス調節弁３４の開度が全開しない最大のＧＴ出力値として規定してもよい。また、第２出力値は例えば、排熱回収ボイラ２１が生成する主蒸気Ａ６がすべてバイパス調節弁３４を介して復水器３２に流入する場合に、復水器３２の出入口の循環水Ａ８の温度差が所定値を越えない最大のＧＴ出力値として規定してもよい。
【０１１８】
なお、ＧＴ出力値と排ガス温度との関係に関し、排ガス温度特性を表す曲線が右上がりの曲線になる部分では、ＧＴ出力値と排ガス温度が１対１の関係で相関する（図８(ａ)〜図８(ｃ)を参照）。よって、最大のＧＴ出力値に対応する排ガス温度が一意に決まるため、復水器３２が受け入れを許容できる最高の排ガス温度が存在することとなる。
【０１１９】
以上のように、本実施形態のプラント制御装置２は、ＧＴ出力値を、第１出力値よりも大きくかつ大気温度に依存する第２出力値に制御した後、ＧＴ出力値を第１出力値に制御する。そして、本実施形態のプラント制御装置２は、ＧＴ出力値が第１出力値に制御されている間に、蒸気タービン３１を起動する。よって、本実施形態によれば、ガスタービン１４と蒸気タービン３１とを備えるコンバインドサイクル型の発電プラント１の起動時間を、大気温度の影響を取り込みつつ短縮することが可能となる。
【０１２０】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法、およびプラントは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法、およびプラントの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【０１２１】
１：発電プラント、２：プラント制御装置、
１１：燃料調節弁、１２：燃焼器、１３：圧縮機、
１３ａ：入口、１３ｂ：入口案内翼、１４：ガスタービン、
１４ａ：排ガス温度センサ、１５：ＧＴ回転軸、１６：ＧＴ発電機、
１７：サーボ弁、１８：圧縮空気温度センサ、１９：出力センサ、
２１：排熱回収ボイラ、２２：ドラム、２３：過熱器、
３１：蒸気タービン、３１ａ：回転子、３１ｂ：固定子、
３１ｃ：蒸気流入口、３１ｄ：蒸気流出口、３２：復水器、
３３：加減弁、３４：バイパス調節弁、３５：ＳＴ回転軸、
３６：ＳＴ発電機、３７：メタル温度センサ、３８：主蒸気温度センサ、
４１：設定器、４２：設定器、４３：加算器、４４：上限制限器、
４５：下限制限器、４６：設定器、４７：加算器、４８：比較器、
５１：切替器、５２：平均値演算器、５３：減算器、
５４：ＰＩＤコントローラ、５５：変化率リミッタ、５６：ＳＴ制御部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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