(57)【要約】【課題】ガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンを備える発電プラントの起動時間を短縮する。【解決手段】一の実施形態によれば、発電プラントは、入口案内翼（ＩＧＶ）から導入された酸素と共に燃料を燃焼させてガスを発生させる燃焼器と、ガスにより駆動されるガスタービン（ＧＴ）と、ガスタービンからの排ガスの熱により蒸気を生成する排熱回収ボイラと、蒸気により駆動される蒸気タービン（ＳＴ）とを備える。このプラントの制御装置は、ガスタービンの起動から蒸気タービンの起動までの間に、ＩＧＶ開度を第１開度に制御し、ＧＴ出力値を第１出力値より大きい値に制御する。第１出力値は、ＩＧＶ開度が第１開度のときに、排ガス温度をＳＴメタル温度に依存する第１温度に維持可能な出力値である。制御装置は、ＧＴ出力値を第１出力値より大きい値に制御している間に、蒸気温度またはＧＴ出力値に基づいて、ＩＧＶ開度を第１開度から増加させる。【選択図】図１
2018003824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口案内翼から導入された酸素と共に燃料を燃焼させてガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器からの前記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起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記入口案内翼の開度を第１開度に制御する開度制御部と、
前記ガスタービンの起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記ガスタービンの出力値を第１出力値よりも大きい値に制御する出力制御部であって、前記第１出力値は、前記入口案内翼の開度が前記第１開度のときに、前記排ガスの温度を前記蒸気タービンのメタル温度に依存する第１温度に維持可能な出力値である、出力制御部と、
を備え、
前記開度制御部は、前記出力制御部が前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値よりも大きい値に制御している間に、前記蒸気の温度または前記ガスタービンの出力値に基づいて、前記入口案内翼の開度を前記第１開度から増加させる、プラント制御装置。
【請求項２】
前記出力制御部は、前記ガスタービンの起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値よりも大きい第２出力値に制御し、
前記開度制御部は、前記出力制御部が前記ガスタービンの出力値を前記第２出力値に制御している間に、前記蒸気の温度と前記メタル温度とに基づいて、前記入口案内翼の開度を前記第１開度から第２開度に増加させ、
前記第２開度は、前記ガスタービンの出力が前記第２出力値のときに、前記排ガスの温度を前記第１温度に維持可能な開度である、請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項３】
前記開度制御部は、前記蒸気の温度が前記メタル温度に依存する第２温度に到達した場合に、前記入口案内翼の開度を前記第１開度から前記第２開度に増加させる、請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項４】
前記出力制御部は、前記ガスタービンの起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値よりも大きい第２出力値に制御し、
前記出力制御部は、前記ガスタービンの起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記蒸気の温度と前記メタル温度とに基づいて、前記ガスタービンの出力値を前記第２出力値から第３出力値に減少させ、
前記開度制御部は、前記ガスタービンの出力値が前記第３出力値に到達した場合に、前記入口案内翼の開度を前記第１開度から第３開度に増加させ、
前記第３開度は、前記ガスタービンの出力が前記第３出力値のときに、前記排ガスの温度を前記第１温度に維持可能な開度である、請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項５】
前記出力制御部は、前記蒸気の温度が前記メタル温度に依存する第２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２出力値から前記第３出力値に減少させる、請求項４に記載のプラント制御装置。
【請求項６】
前記第２温度は、前記メタル温度よりも高い温度である、請求項３または５に記載のプラント制御装置。
【請求項７】
前記第２温度は、前記メタル温度よりも低い温度である、請求項３または５に記載のプラント制御装置。
【請求項８】
入口案内翼から導入された酸素と共に燃料を燃焼させてガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器からの前記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起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記入口案内翼の開度を第１開度に制御し、
前記ガスタービンの起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記ガスタービンの出力値を第１出力値よりも大きい値に制御し、前記第１出力値は、前記入口案内翼の開度が前記第１開度のときに、前記排ガスの温度を前記蒸気タービンのメタル温度に依存する第１温度に維持可能な出力値であり、
前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値よりも大きい値に制御している間に、前記蒸気の温度または前記ガスタービンの出力値に基づいて、前記入口案内翼の開度を前記第１開度から増加させる、
ことを含むプラント制御方法。
【請求項９】
入口案内翼から導入された酸素と共に燃料を燃焼させてガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器からの前記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起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記入口案内翼の開度を第１開度に制御する開度制御部と、
前記ガスタービンの起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記ガスタービンの出力値を第１出力値よりも大きい値に制御する出力制御部であって、前記第１出力値は、前記入口案内翼の開度が前記第１開度のときに、前記排ガスの温度を前記蒸気タービンのメタル温度に依存する第１温度に維持可能な出力値である、出力制御部と、
を備え、
前記開度制御部は、前記出力制御部が前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値よりも大きい値に制御している間に、前記蒸気の温度または前記ガスタービンの出力値に基づいて、前記入口案内翼の開度を前記第１開度から増加させる、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、燃料の燃焼により発生したエネルギーを利用して火力発電を行う。具体的には、ガスタービンは、燃料を燃焼させる燃焼器から供給された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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４３５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、排熱回収ボイラの熱容量は大きいため、主蒸気温度を所定温度まで上昇させるには長時間を要する。しかしながら、火力発電は緊急電源としての役割が付与されることが多いため、急速起動能力を有するコンバインドサイクル型の発電プラントが求められている。そのため、主蒸気温度の上昇の遅延が、急速起動を妨げる要因となることが問題となる。また、この問題を解決するため、急速起動に伴う弊害を抑制しつつ急速起動を実現可能な手法を採用することが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明の実施形態は、ガスタービン、排熱回収ボイラ、および蒸気タービンを備える発電プラントの起動時間を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】
【０００６】
一の実施形態によれば、プラント制御装置は、入口案内翼から導入された酸素と共に燃料を燃焼させてガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器からの前記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起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記入口案内翼の開度を第１開度に制御する開度制御部を備える。前記装置はさらに、前記ガスタービンの起動から前記蒸気タービンの起動までの間に、前記ガスタービンの出力値を第１出力値よりも大きい値に制御する出力制御部であって、前記第１出力値は、前記入口案内翼の開度が前記第１開度のときに、前記排ガスの温度を前記蒸気タービンのメタル温度に依存する第１温度に維持可能な出力値である、出力制御部を備える。前記開度制御部は、前記出力制御部が前記ガスタービンの出力値を前記第１出力値よりも大きい値に制御している間に、前記蒸気の温度または前記ガスタービンの出力値に基づいて、前記入口案内翼の開度を前記第１開度から増加させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【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実施形態のプラント制御方法を示すフローチャートである。
【図３】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】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５】第２実施形態の発電プラントの構成を示す模式図である。
【図６】第２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７】第２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８】第１比較例の発電プラントの構成を示す模式図である。
【図９】第１比較例の蒸気タービンの構造を示す断面図である。
【図１０】第１比較例のプラント制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】第１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１２】第２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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態とその比較例を、図面を参照して説明する。図１から図１２において、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
（第１比較例）
図８は、第１比較例の発電プラント１の構成を示す模式図である。本比較例の発電プラント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。本比較例の発電プラント１は、コンバインドサイクル型の発電プラントである。
【００１０】
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。圧縮器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。
【００１１】
また、プラント制御装置２は、関数発生器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、比較器４７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、下限制限器５５とを備えている。これらのブロックは、サーボ弁１７の動作を制御することで、ＩＧＶ１３ｂの開度を制御する開度制御部として機能する。プラント制御装置２はさらに、燃料調節弁１１の動作を制御することで、ガスタービン１４の出力を制御する出力制御部５６を備えている。
【００１２】
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、圧縮器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中の酸素と共に燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスＡ４を発生させる。
【００１３】
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。
【００１４】
サーボ弁１７は、ＩＧＶ１３ｂ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、圧縮器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。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。
【００１５】
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。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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内の出力制御部５６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の供給量が増加すると、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の供給量が減少すると、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、出力制御部５６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。
【００２２】
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が開度が増加すると、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。
【００２３】
図９は、第１比較例の蒸気タービン３１の構造を示す断面図である。
【００２４】
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。
【００２５】
図９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。
【００２６】
以下、図８を再び参照し、プラント制御装置２の詳細を説明する。
【００２７】
関数発生器４１は、ガスタービン１４の出力値（以下「ＧＴ出力値」と呼ぶ）と、通常時における排ガスＡ５の温度（以下「排ガス温度」と呼ぶ）との対応関係を示す関数を発生させる。関数発生器４１は、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１を出力センサ１９から取得し、関数発生器４１に設定されたファンクションカーブに従って、測定値Ｂ１に対応する排ガス温度の設定値Ｂ２を出力する。
【００２８】
なお、関数発生器４１は、圧縮空気Ａ３の圧力（以下「圧縮空気圧力」と呼ぶ）と、通常時における排ガス温度との対応関係を示す関数を発生させてもよい。この場合、関数発生器４１は、圧縮空気圧力の測定値を取得し、この測定値に対応する排ガス温度の設定値Ｂ２を出力する。
【００２９】
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。加算器４３は、メタル温度の測定値Ｂ３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Ｂ３に設定値ΔＴを加算して、排ガス温度の設定値「Ｂ３＋ΔＴ」を出力する。
【００３０】
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Ｂ３＋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Ｂ４として、設定値Ｂ３＋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「Ｂ３＋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。
【００３１】
設定器４６は、ＧＴ出力値の初負荷の設定値（以下、単に「初負荷」と呼ぶ）を保持している。比較器４７は、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１を出力センサ１９から取得し、ＧＴ出力値の初負荷を設定器４６から取得する。そして、比較器４７は、測定値Ｂ１と初負荷とを比較し、比較結果に対応する切替信号Ｂ５を出力する。
【００３２】
切替器５１は、通常時における排ガス温度の設定値Ｂ２を関数発生器４１から取得し、起動時における排ガス温度の設定値Ｂ４を下限制限器４５から取得し、比較器４７からの切替信号Ｂ５に応じて排ガス温度の設定値Ｃ１を出力する。
【００３３】
切替信号Ｂ５の指示は、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１（Ｘ）が初負荷（Ｙ）まで上昇して、初負荷（Ｙ）に到達したか否かにより変化する（Ｘ≧Ｙ）。測定値Ｂ１が初負荷に到達する前は、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Ｂ２に維持する。一方、測定値Ｂ１が初負荷に到達すると、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Ｂ４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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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、ＩＧＶ１３ｂの開度（以下「ＩＧＶ開度」と呼ぶ）である。ＰＩＤコントローラ５４がＭＶ値Ｃ５を変化させると、ＩＧＶ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。
【００３７】
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。
【００３８】
ただし、ＩＧＶ開度が過度に小さくなると、燃焼器１２内での燃焼に支障がでる可能性がある。そのため、ＭＶ値Ｃ５は、ＩＧＶ開度の下限値ＬＬ（最小開度）を保持する下限制限器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、ＭＶ値Ｃ５と下限値ＬＬの大きい方を出力する。
【００３９】
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の油圧作用によりＩＧＶ開度を制御する。その結果、ＩＧＶ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。
【００４０】
以下、通常時の排ガス温度の設定値Ｂ２と、起動時の排ガス温度の設定値Ｂ４との違いについて説明する。
【００４１】
通常時の排ガス温度の設定値Ｂ２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Ｂ４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。
【００４２】
［通常時の排ガス温度の設定値Ｂ２］
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。そのため、関数発生器４１のファンクションカーブは、排ガス温度が比較的高温になるように設定されるのが一般的である。
【００４３】
よって、排ガス温度の設定値Ｃ１が通常時の設定値Ｂ２に設定されている場合には、偏差Ｃ４はマイナス値に維持され、ＩＧＶ開度のＭＶ値Ｃ６は最小開度に維持される。すなわち、発電プラント１の起動直後には、ＩＧＶ開度は、ＧＴ出力値に関わらず最小開度に維持される。最小開度の値は例えば、３０％開度から５０％開度の間に設定される。
【００４４】
［起動時の排ガス温度の設定値Ｂ４］
一方、起動時の排ガス温度の設定値Ｂ４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、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１が初負荷に到達した場合に、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Ｂ２から起動時の設定値Ｂ４に切り替えられる。設定値Ｂ４は通常、メタル温度の測定値Ｂ３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）。
【００４５】
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。
【００４６】
ただし、排ガス温度の設定値Ｂ４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Ｂ４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。
【００４７】
図１０は、第１比較例のプラント制御方法を示すフローチャートである。
【００４８】
図１０のプラント制御方法は、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。本方法では、発電プラント１の運転が長時間休止されて、メタル温度が低温状態まで冷却されているコールド起動が想定されている。
【００４９】
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）。
【００５０】
次に、ＧＴ発電機１６を並列した後（ステップＳ５）、プラント制御装置２は、排ガス温度の設定値（ＳＶ値）Ｃ１を通常時の設定値Ｂ２に設定する（ステップＳ６）。その結果、ＩＧＶ開度のＭＶ値Ｃ６は最小開度に維持される。また、プラント制御装置２は、ＧＴ発電機１６の並列直後に逆電力の外乱を避けるため、ＧＴ出力値をただちに初負荷まで増加させる（ステップＳ７、Ｓ８）。次に、ＧＴ出力値が初負荷に到達した場合、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Ｂ３を取得して記憶する（ステップＳ９）。
【００５１】
次に、プラント制御装置２は、ステップＳ９で記憶された測定値Ｂ３を使用して、排ガス温度の設定値Ｂ４（＝Ｂ３＋ΔＴ）を算出する。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Ｂ４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Ｂ４が、Ｂ３＋ΔＴ、ＵＬ、およびＬＬのうちの中間値に設定される（ステップＳ１０）。
【００５２】
ＧＴ出力値が初負荷に上昇するまでは、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は通常時の設定値Ｂ２に設定されており、排ガスＡ５は比較的高温を有する。一方、ＧＴ出力値が初負荷に上昇すると、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は起動時の設定値Ｂ４に切り替えられる（ステップＳ１１）。
【００５３】
本方法ではコールド起動が行われるため、メタル温度の測定値Ｂ３は低温である。そのため、Ｂ３＋ΔＴも低温となることから、設定値Ｂ４は下限値ＬＬとなることが多い。よって、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は低温になり、偏差Ｃ４はプラス値になる。その結果、ＩＧＶ開度のＭＶ値Ｃ６は最小開度から増加し、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３は設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に低下する。
【００５４】
排ガス温度を設定値Ｂ４に維持しつつ、ガスタービン１４の初負荷運転を継続すると、主蒸気温度が時間経過に伴い徐々に上昇し、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Ｂ３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Ｓ１２）。
【００５５】
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Ｓ１３）。こうして、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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Ｂ４から通常時の設定値Ｂ２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。
【００５９】
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。
【００６０】
図１１は、第１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１１のプラント制御方法は、図１０のフローに従って実行される。
【００６１】
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）。このとき、ＧＴ出力値は初負荷未満であるため、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は通常時の設定値Ｂ２に設定される。よって、排ガス温度は、設定値Ｂ２に向かって上昇し始め（波形Ｗ３）、主蒸気温度も上昇し始める（波形Ｗ５）。また、設定値Ｂ２は一般に高温であるため、偏差Ｃ４はマイナス値に維持され、ＩＧＶ開度は最小開度であるＰ１％に維持される（波形Ｗ２）。一方、本方法ではコールド起動が行われるため、メタル温度は低温である（波形Ｗ４）。
【００６２】
ＧＴ出力値が時刻ｔ１に初負荷に到達すると（波形Ｗ１）、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は起動時の設定値Ｂ４に切り替えられる。このとき、メタル温度の測定値Ｂ３が低温であるため（波形Ｗ４）、設定値Ｂ４は一般に低温になる。そのため、偏差Ｃ４はプラス値になり、ＩＧＶ開度はＰ１％からＰ４％に向かって上昇し始める（波形Ｗ２）。その結果、排ガス温度は、設定値Ｂ４に向かって低下し始めるが（波形Ｗ３）、主蒸気温度は上昇し続ける（波形Ｗ５）。
【００６３】
その後、主蒸気温度は徐々に上昇し、主蒸気温度とメタル温度との偏差の大きさが時刻ｔ４にεに到達する（波形Ｗ５）。そこで、プラント制御装置２は、時刻ｔ４に加減弁３３を開いて蒸気タービン３１の通気を開始する。
【００６４】
本比較例では、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの主蒸気温度の上昇が緩慢である。よって、ＧＴ発電機１６の並列から蒸気タービン３１の通気開始までに長時間を要する。従って、発電プラント１の起動時間を短縮することが望ましい。
【００６５】
（第２比較例）
図１２は、第２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。本比較例の説明においては、第１比較例の説明で使用した符号等を適宜使用する。
【００６６】
本比較例の排ガス温度（波形Ｗ３）は、ＩＧＶ開度（波形Ｗ２）の制御ではなく、ＧＴ出力値（波形Ｗ１）の制御により調節される。図１２では、ＩＧＶ開度が最小開度であるＰ１％に維持されている。
【００６７】
図１２は、ＧＴ出力値として、初負荷と、初負荷よりも大きい第１出力値と、第１出力値よりも大きい第２出力値を示している。第１出力値は、ＩＧＶ開度がＰ１％のときに、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴに維持可能な出力値である。
【００６８】
プラント制御装置２は、ＧＴ出力値を第１出力値に制御することで、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴに維持することができる。また、プラント制御装置２は、ＧＴ出力値を第２出力値に制御することで、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴよりも高温に維持することができる。ＧＴ出力値は、出力制御部５６により制御される。
【００６９】
以下、図１２のグラフの詳細を説明する。
【００７０】
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Ｗ５）。
【００７１】
出力制御部５６は、時刻ｔ１にＧＴ出力値の設定値を切り替える。よって、ＧＴ出力値は、時刻ｔ１に初負荷から第２出力値に向かって上昇し始める（波形Ｗ１）。その結果、排ガス温度は、メタル温度＋ΔＴよりも高温まで上昇する（波形Ｗ３）。一方、主蒸気温度は上昇し続ける（波形Ｗ５）。
【００７２】
主蒸気温度が時刻ｔ２にメタル温度＋３０℃に到達すると（波形Ｗ５）、出力制御部５６は、ＧＴ出力値の設定値を切り替える。よって、ＧＴ出力値は、時刻ｔ２に第２出力値から第１出力値に向かって低下し始める（波形Ｗ１）。その結果、排ガス温度は、メタル温度＋ΔＴまで低下する（波形Ｗ３）。また、主蒸気温度は低下し始める（波形Ｗ５）。
【００７３】
その後、主蒸気温度は徐々に低下し、主蒸気温度とメタル温度との偏差の大きさが時刻ｔ４にεに到達する（波形Ｗ５）。そこで、プラント制御装置２は、時刻ｔ４に加減弁３３を開いて蒸気タービン３１の通気を開始する。
【００７４】
本比較例では、ＧＴ出力値を第２出力値という高い値に設定することで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの主蒸気温度の上昇を急峻にすることができる。これにより、発電プラント１の起動時間を短縮することができる。
【００７５】
また、本比較例では、ＧＴ出力値を第２出力値から第１出力値に切り替えることで、主蒸気温度とメタル温度とのミスマッチが低減している。しかしながら、このミスマッチは別の方法でも低減可能である。このような方法の例を、第１および第２実施形態において説明する。
【００７６】
（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。
【００７７】
本実施形態のプラント制御装置２は、設定器４６と比較器４７の代わりに、設定器６１と、加算器６２と、比較器６３とを備えている。
【００７８】
設定器６１は、主蒸気温度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。加算器６２は、メタル温度の測定値Ｂ３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６１から取得する。そして、加算器６２は、メタル温度の測定値Ｂ３に温度差の設定値を加算して、主蒸気温度の設定値Ｄ２である「Ｂ３＋３０℃」を出力する。
【００７９】
比較器６３は、主蒸気温度の測定値Ｄ１を主蒸気温度センサ３８から取得し、主蒸気温度の設定値Ｄ２を加算器６２から取得する。そして、比較器６３は、主蒸気温度の測定値Ｄ１と設定値Ｄ２とを比較し、比較結果に対応する切替信号Ｄ３を出力する。
【００８０】
切替器５１は、通常時における排ガス温度の設定値Ｂ２を関数発生器４１から取得し、起動時における排ガス温度の設定値Ｂ４を下限制限器４５から取得し、比較器６３からの切替信号Ｄ３に応じて排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を出力する。
【００８１】
切替信号Ｄ３の指示は、主蒸気温度の測定値Ｄ１（Ｘ）が設定値Ｄ２（Ｙ）まで上昇して、設定値Ｄ２（Ｙ）に到達したか否かにより変化する（Ｘ≧Ｙ）。測定値Ｄ１が設定値Ｄ２に到達する前は、切替器５１は、ＳＶ値Ｃ１を通常時における排ガス温度の設定値Ｂ２に維持する。一方、測定値Ｄ１が設定値Ｄ２に到達すると、切替器５１は、ＳＶ値Ｃ１を起動時における排ガス温度の設定値Ｂ４に切り替える。
【００８２】
このように、切替器５１は、主蒸気温度の測定値Ｄ１が「メタル温度＋３０℃」まで上昇すると、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替える。設定値Ｂ２は、関数発生器５１のファンクションカーブにより設定される。一方、設定値Ｂ４は通常「メタル温度＋ΔＴ」に設定される。メタル温度＋ΔＴは、メタル温度に依存する第１温度の例である。メタル温度＋３０℃は、メタル温度に依存する第２温度の例である。
【００８３】
図２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。
【００８４】
図２のプラント制御方法は、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。本方法では、発電プラント１の運転が長時間休止されて、メタル温度が低温状態まで冷却されているコールド起動が想定されている。
【００８５】
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）。
【００８６】
次に、ＧＴ発電機１６を並列した後（ステップＳ５）、プラント制御装置２は、排ガス温度の設定値（ＳＶ値）Ｃ１を通常時の設定値Ｂ２に設定する（ステップＳ６）。その結果、ＩＧＶ開度のＭＶ値Ｃ６は最小開度に維持される。また、プラント制御装置２は、ＧＴ発電機１６の並列直後に逆電力の外乱を避けるため、ＧＴ出力値をただちに初負荷まで増加させる（ステップＳ７、Ｓ８）。次に、ＧＴ出力値が初負荷に到達した場合、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Ｂ３を取得して記憶する（ステップＳ９）。
【００８７】
次に、プラント制御装置２は、ステップＳ９で記憶された測定値Ｂ３を使用して、排ガス温度の設定値Ｂ４（＝Ｂ３＋ΔＴ）を算出する。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Ｂ４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Ｂ４が、Ｂ３＋ΔＴ、ＵＬ、およびＬＬのうちの中間値に設定される（ステップＳ１０）。
【００８８】
なお、ステップＳ１０の段階では、設定値Ｂ４は算出されるのみで、ＳＶ値Ｃ１としては使用されない。この段階では、ＳＶ値Ｃ１は設定値Ｂ２に設定されている。
【００８９】
次に、プラント制御装置２は、ＧＴ出力値を初負荷から第２出力値に上昇させる（ステップＳ２１、Ｓ２２）。ＧＴ出力値はその後、第２出力値に維持される。上述の通り、第２出力値は第１出力値よりも大きい値である。第１出力値は、ＩＧＶ開度が最小開度のときに、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴに維持可能な出力値である。最小開度は、第１開度の例である。
【００９０】
ＧＴ出力値が第２出力値に維持されている間は、排熱回収ボイラ２１は、高温の排ガス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る。その結果、主蒸気温度は迅速に上昇する。
【００９１】
次に、プラント制御装置２は、主蒸気温度の測定値Ｄ１が設定値Ｄ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。設定値Ｄ２は、メタル温度の測定値Ｂ３に３０℃を加算することで算出される（Ｄ２＝Ｂ３＋３０℃）。主蒸気温度の測定値Ｄ１が設定値Ｄ２まで上昇すると、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は起動時の設定値Ｂ４に切り替えられる（ステップＳ１１）。
【００９２】
本方法ではコールド起動が行われるため、メタル温度の測定値Ｂ３は低温である。そのため、Ｂ３＋ΔＴも低温となることから、設定値Ｂ４は下限値ＬＬとなることが多い。よって、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は低温になり、偏差Ｃ４はプラス値になる。その結果、ＩＧＶ開度のＭＶ値Ｃ６は最小開度から増加し、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３は設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に低下する。
【００９３】
これは、第１比較例と同様である。ただし、第１比較例のＧＴ出力値は初負荷に維持されているのに対し、本実施形態のＧＴ出力値は第２出力値に維持されている。よって、本実施形態のＭＶ値Ｃ６は、第１比較例と異なる値となる。また、第２比較例のＧＴ出力値は第２出力値から第１出力値に切り替えられるのに対し、本実施形態のＧＴ出力値は第２出力値に維持される。
【００９４】
排ガス温度を設定値Ｂ４に維持しつつ、ＧＴ出力値を第２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Ｄ１を主蒸気温度センサ３８から取得し、主蒸気温度の測定値Ｄ１とメタル温度の測定値Ｂ３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Ｓ１２）。
【００９５】
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Ｓ１３）。こうして、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。
【００９６】
その後、発電プラント１の起動工程が、第１比較例と同様に継続される。
【００９７】
図３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３のプラント制御方法は、図２のフローに従って実行される。
【００９８】
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Ｗ５）。このとき、主蒸気温度の測定値Ｄ１は設定値Ｄ２未満であるため、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は通常時の設定値Ｂ２に設定される。また、設定値Ｂ２は一般に高温であるため、偏差Ｃ４はマイナス値に維持され、ＩＧＶ開度は最小開度であるＰ１％に維持される（波形Ｗ２）。一方、本方法ではコールド起動が行われるため、メタル温度は低温である（波形Ｗ４）。
【００９９】
出力制御部５６は、時刻ｔ１にＧＴ出力値の設定値を切り替える。よって、ＧＴ出力値は、時刻ｔ１に初負荷から第２出力値に向かって上昇し始める（波形Ｗ１）。その結果、排ガス温度は、設定値Ｂ２（≧メタル温度＋ΔＴ）まで上昇する（波形Ｗ３）。一方、主蒸気温度は上昇し続ける（波形Ｗ５）。
【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Ｗ５）、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１が起動時の設定値Ｂ４に切り替えられる。このとき、メタル温度の測定値Ｂ３が低温であるため（波形Ｗ４）、設定値Ｂ４は一般に低温になる。そのため、偏差Ｃ４はプラス値になり、ＩＧＶ開度はＰ１％からＰ２％に向かって上昇し始める（波形Ｗ２）。その結果、排ガス温度は、設定値Ｂ４（＝メタル温度＋ΔＴ）まで低下する（波形Ｗ３）。また、主蒸気温度は低下し始める（波形Ｗ５）。開度Ｐ１％は第１開度の例であり、開度Ｐ２％は第２開度の例である。開度Ｐ１％、Ｐ２％はそれぞれ、ＧＴ出力値が第１出力値、第２出力値のときに、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴに維持可能な開度であり、Ｐ１％＜Ｐ２％の関係が成り立つ。なお、ＧＴ出力値は、時刻ｔ２以降も第２出力値に維持される（波形Ｗ１）。
【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ｔ４にεに到達する（波形Ｗ５）。そこで、プラント制御装置２は、時刻ｔ４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４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。
【０１０３】
図３では、主蒸気温度の設定値Ｄ２が、メタル温度の測定値Ｂ３に３０℃を加算して与えられている（Ｄ２＝Ｂ３＋３０℃）。一方、図４では、主蒸気温度の設定値Ｄ２が、メタル温度の測定値Ｂ３から２０℃を減算して与えられている（Ｄ２＝Ｂ３−２０℃）。このように、主蒸気温度の設定値Ｄ２は、メタル温度の測定値Ｂ３より高くてもよいし、メタル温度の測定値Ｂ３より低くてもよい。
【０１０４】
なお、以下の説明は、「Ｄ２＝Ｂ３＋３０℃」の条件を使用するとして記載しているが、以下の説明は、「Ｄ２＞Ｂ３」の場合にも「Ｄ２＜Ｂ３」の場合にも適用可能である。
【０１０５】
以下、図１から図３を再び参照し、本実施形態のプラント制御方法の詳細について説明する。
【０１０６】
第１比較例のＧＴ出力値は、初負荷に到達した後、初負荷に維持される。一方、本実施形態のＧＴ出力値は、初負荷に到達した後、排ガス温度をより高くしてより迅速な主蒸気温度の上昇を促すために、第２出力値に上昇される（ステップＳ２１、Ｓ２２）。この第２出力値は、発電プラント１の起動時間を大幅に短縮するために、蒸気タービン３１の通気前に適用可能な最大出力値に設定することが望ましい。
【０１０７】
最大出力値は、例えば次のように設定される。迅速な主蒸気温度の上昇を促すために、第２出力値はできるだけ大きいことが望ましい。しかしながら、ステップＳ２１、Ｓ２２の発電プラント１は、ガスタービン１４が着火運転しているのに蒸気タービン３１が通気されていない特殊な状況下にある。よって、第２出力値は、バイパス調節弁３４の開度、復水器３２の出入口における循環水Ａ８の温度差、排熱回収ボイラ２１内の熱交換器の耐熱性などを考慮に入れて制限することが望ましい。よって、この制限を満たす第２出力値を算出することで、最大出力値が設定される。
【０１０８】
ＧＴ出力値が第２出力値に維持されている間、主蒸気温度は迅速に上昇する。しかしながら、極端に高温の主蒸気により蒸気タービン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、プラント制御装置２は、適切なタイミングで排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替える（ステップＳ２３、Ｓ１１）。例えば、本実施形態のプラント制御装置２は、主蒸気温度がメタル温度＋３０℃まで上昇したときに、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を切り替えている。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。
【０１０９】
本実施形態の主蒸気温度は、目標温度であるメタル温度よりも３０℃だけ高い温度までオーバーシュートする（図３参照）。しかしながら、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１が設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替えられると、主蒸気温度は速やかにメタル温度に向かって低下していく。
【０１１０】
ここで、本実施形態と第１比較例とを比較する。第１比較例の排ガス温度は長時間低温に維持されるため、主蒸気温度が緩慢に上昇し、ＧＴ発電機１６の並列から蒸気タービン３１の通気開始までに長時間を要する（図１１）。一方、本実施形態の主蒸気温度はメタル温度＋３０℃まで迅速に上昇するが、その後、主蒸気温度をメタル温度＋ε℃まで低下させる漸近時間を余分に要する（図３）。しかしながら、漸近時間を余分に要しても、本実施形態の通気開始までの時間ｔ４は、第１比較例の通気開始までの時間ｔ４より短くなる。よって、本実施形態によれば、発電プラント１の起動時間を短縮することができる。
【０１１１】
以上のように、本実施形態のプラント制御装置２は、ガスタービン１４の起動から蒸気タービン３１の起動までの期間内において、ＩＧＶ開度をＰ１％（最小開度）に制御し、ＧＴ出力値を第２出力値に制御する。また、本実施形態のプラント制御装置２は、この期間内において、ＧＴ出力値を第２出力値に維持しつつ、主蒸気温度とメタル温度とに基づいてＩＧＶ開度をＰ１％からＰ２％に増加させる。
【０１１２】
よって、本実施形態によれば、ＧＴ出力値を第２出力値に制御することで、ガスタービン１４、排熱回収ボイラ２１、および蒸気タービン３１を備えるコンバインドサイクル型の発電プラント１の起動時間を短縮することが可能となる。また、本実施形態によれば、ＧＴ出力値を第２出力値に維持しつつ、ＩＧＶ開度をＰ１％からＰ２％に増加させることで、主蒸気温度とメタル温度とのミスマッチを第２比較例とは異なる方法で低減することが可能となる。
【０１１３】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の発電プラント１の構成を示す模式図である。
【０１１４】
本実施形態のプラント制御装置２は、第１実施形態のプラント制御装置２の構成要素に加えて、設定器６４と、比較器６５と、ＡＮＤ演算器（ＡＮＤゲート）６６とを備えている。
【０１１５】
設定器６４は、ＧＴ出力値の第３出力値の設定値（以下、単に「第３出力値」と呼ぶ）を保持している。第３出力値は、第２出力値よりも小さく、第１出力値よりも大きい値である。
【０１１６】
比較器６５は、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１を出力センサ１９から取得し、第３出力値を設定器６４から取得する。そして、比較器６５は、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１と第３出力値とを比較し、比較結果に対応する切替信号Ｄ４を出力する。
【０１１７】
ＡＮＤ演算器６６は、切替信号Ｄ３を比較器６３から取得し、切替信号Ｄ４を比較器６５から取得し、切替信号Ｄ３と切替信号Ｄ４とのＡＮＤ演算結果に対応する切替信号Ｄ５を出力する。以下、切替信号Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５をそれぞれ、第１、第２、第３切替信号と呼ぶ。
【０１１８】
切替器５１は、通常時における排ガス温度の設定値Ｂ２を関数発生器４１から取得し、起動時における排ガス温度の設定値Ｂ４を下限制限器４５から取得し、ＡＮＤ演算器６６からの第３切替信号Ｄ５に応じて排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を出力する。
【０１１９】
ここで、第１切替信号Ｄ３の指示は、主蒸気温度の測定値Ｄ１（Ｘ）が設定値Ｄ２（Ｙ）まで上昇して、設定値Ｄ２（Ｙ）に到達したか否かにより変化する（Ｘ≧Ｙ）。設定値Ｄ２は、上述のように、メタル温度の測定値Ｂ３に３０℃を加算して与えられる（Ｄ２＝Ｂ３＋３０℃）。また、第２切替信号Ｄ４の指示は、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１（Ｘ）が第３出力値（Ｙ）まで低下して、第３出力値（Ｙ）に到達したか否かにより変化する（Ｘ≦Ｙ）。また、第３切替信号Ｄ５の指示は、第１切替信号Ｄ３の指示と第２切替信号Ｄ４の指示とのＡＮＤ値である。
【０１２０】
よって、主蒸気温度の測定値Ｄ１が設定値Ｄ２に到達していない、または、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１が第３出力値に到達していない場合には、切替器５１は、ＳＶ値Ｃ１を通常時における排ガス温度の設定値Ｂ２に維持する。一方、主蒸気温度の測定値Ｄ１が設定値Ｄ２に到達し、かつ、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１が第３出力値に到達した場合には、切替器５１は、ＳＶ値Ｃ１を起動時における排ガス温度の設定値Ｂ４に切り替える。
【０１２１】
このように、切替器５１は、主蒸気温度の測定値Ｄ１が「メタル温度＋３０℃」まで上昇し、かつ、ＧＴ出力値が第３出力値まで低下すると、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替える。設定値Ｂ２は、関数発生器５１のファンクションカーブにより設定される。一方、設定値Ｂ４は通常「メタル温度＋ΔＴ」に設定される。メタル温度＋ΔＴは、メタル温度に依存する第１温度の例である。メタル温度＋３０℃は、メタル温度に依存する第２温度の例である。
【０１２２】
後述するように、本実施形態のプラント制御装置２は、主蒸気温度の測定値Ｄ１が「メタル温度＋３０℃」まで上昇すると、ＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に向かって低下させる。その後、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１が第３出力値に到達すると、すでに主蒸気温度の測定値Ｄ１は「メタル温度＋３０℃」に到達しているため、ＡＮＤ演算器６６のＡＮＤ条件が成立する。その結果、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１が設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替えられる。
【０１２３】
図６は、第２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。
【０１２４】
図６のプラント制御方法は、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。本方法では、発電プラント１の運転が長時間休止されて、メタル温度が低温状態まで冷却されているコールド起動が想定されている。
【０１２５】
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）。
【０１２６】
次に、ＧＴ発電機１６を並列した後（ステップＳ５）、プラント制御装置２は、排ガス温度の設定値（ＳＶ値）Ｃ１を通常時の設定値Ｂ２に設定する（ステップＳ６）。その結果、ＩＧＶ開度のＭＶ値Ｃ６は最小開度に維持される。また、プラント制御装置２は、ＧＴ発電機１６の並列直後に逆電力の外乱を避けるため、ＧＴ出力値をただちに初負荷まで増加させる（ステップＳ７、Ｓ８）。次に、ＧＴ出力値が初負荷に到達した場合、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Ｂ３を取得して記憶する（ステップＳ９）。
【０１２７】
次に、プラント制御装置２は、ステップＳ９で記憶された測定値Ｂ３を使用して、排ガス温度の設定値Ｂ４（＝Ｂ３＋ΔＴ）を算出する。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Ｂ４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Ｂ４が、Ｂ３＋ΔＴ、ＵＬ、およびＬＬのうちの中間値に設定される（ステップＳ１０）。
【０１２８】
なお、ステップＳ１０の段階では、設定値Ｂ４は算出されるのみで、ＳＶ値Ｃ１としては使用されない。この段階では、ＳＶ値Ｃ１は設定値Ｂ２に設定されている。
【０１２９】
次に、プラント制御装置２は、ＧＴ出力値を初負荷から第２出力値に上昇させる（ステップＳ２１、Ｓ２２）。ＧＴ出力値はその後、第２出力値に維持される。上述の通り、第２出力値は第１出力値よりも大きい値である。第１出力値は、ＩＧＶ開度が最小開度のときに、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴに維持可能な出力値である。最小開度は、第１開度の例である。
【０１３０】
ＧＴ出力値が第２出力値に維持されている間は、排熱回収ボイラ２１は、高温の排ガス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る。その結果、主蒸気温度は迅速に上昇する。
【０１３１】
次に、プラント制御装置２は、主蒸気温度の測定値Ｄ１が設定値Ｄ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。設定値Ｄ２は、メタル温度の測定値Ｂ３に３０℃を加算することで算出される（Ｄ２＝Ｂ３＋３０℃）。主蒸気温度の測定値Ｄ１が設定値Ｄ２まで上昇すると、プラント制御装置２は、ＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に向かって低下させる（ステップＳ２４）。
【０１３２】
次に、プラント制御装置２は、ＧＴ出力値の測定値Ｂ１が第３出力値まで低下したか否かを判定する（ステップＳ２５）。ＧＴ出力値の測定値Ｂ１が第３出力値まで低下すると、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は起動時の設定値Ｂ４に切り替えられる（ステップＳ１１）。ＧＴ出力値はその後、第３出力値に維持される。
【０１３３】
本方法ではコールド起動が行われるため、メタル温度の測定値Ｂ３は低温である。そのため、Ｂ３＋ΔＴも低温となることから、設定値Ｂ４は下限値ＬＬとなることが多い。よって、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は低温になり、偏差Ｃ４はプラス値になる。その結果、ＩＧＶ開度のＭＶ値Ｃ６は最小開度から増加し、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３は設定値Ｂ４まで低下する。
【０１３４】
これは、第１実施形態と同様である。ただし、第１実施形態のＧＴ出力値は第２出力値に維持されているのに対し、本実施形態のＧＴ出力値は第３出力値に維持されている。よって、本実施形態のＭＶ値Ｃ６は、第１実施形態と異なる値となる。
【０１３５】
排ガス温度を設定値Ｂ４に維持しつつ、ＧＴ出力値を第３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Ｄ１を主蒸気温度センサ３８から取得し、主蒸気温度の測定値Ｄ１とメタル温度の測定値Ｂ３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Ｓ１２）。
【０１３６】
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Ｓ１３）。こうして、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。
【０１３７】
その後、発電プラント１の起動工程が、第１比較例と同様に継続される。
【０１３８】
図７は、第２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７のプラント制御方法は、図６のフローに従って実行される。
【０１３９】
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Ｗ５）。このとき、主蒸気温度の測定値Ｄ１は設定値Ｄ２未満であるため、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１は通常時の設定値Ｂ２に設定される。また、設定値Ｂ２は一般に高温であるため、偏差Ｃ４はマイナス値に維持され、ＩＧＶ開度は最小開度であるＰ１％に維持される（波形Ｗ２）。一方、本方法ではコールド起動が行われるため、メタル温度は低温である（波形Ｗ４）。
【０１４０】
出力制御部５６は、時刻ｔ１にＧＴ出力値の設定値を切り替える。よって、ＧＴ出力値は、時刻ｔ１に初負荷から第２出力値に向かって上昇し始める（波形Ｗ１）。その結果、排ガス温度は、設定値Ｂ２（≧メタル温度＋ΔＴ）まで上昇する（波形Ｗ３）。一方、主蒸気温度は上昇し続ける（波形Ｗ５）。
【０１４１】
主蒸気温度が時刻ｔ２にメタル温度＋３０℃に到達すると（波形Ｗ５）、出力制御部５６は、ＧＴ出力値の設定値を切り替える。よって、ＧＴ出力値は、時刻ｔ２に第２出力値から第３出力値に向かって低下し始める（波形Ｗ１）。これにより、排ガス温度も、低下し始める（波形Ｗ３）。さらには、主蒸気温度も低下し始める（波形Ｗ５）。
【０１４２】
ＧＴ出力値が時刻ｔ３に第３出力値に到達すると（波形Ｗ１）、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１が起動時の設定値Ｂ４に切り替えられる。このとき、メタル温度の測定値Ｂ３が低温であるため（波形Ｗ４）、設定値Ｂ４は一般に低温になる。そのため、偏差Ｃ４はプラス値になり、ＩＧＶ開度はＰ１％からＰ３％に向かって上昇し始める（波形Ｗ２）。その結果、排ガス温度は、設定値Ｂ４（＝メタル温度＋ΔＴ）まで低下する（波形Ｗ３）。一方、主蒸気温度は低下し続ける（波形Ｗ５）。開度Ｐ１％は第１開度の例であり、開度Ｐ３％は第３開度の例である。開度Ｐ１％、Ｐ２％、Ｐ３％はそれぞれ、ＧＴ出力値が第１出力値、第２出力値、第３出力値のときに、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴに維持可能な開度であり、Ｐ１％＜Ｐ３％＜Ｐ２％の関係が成り立つ。これは、第１出力値＜第３出力値＜第２出力値の関係に起因する。なお、時刻ｔ３以降のＧＴ出力値は、第３出力値に維持される（波形Ｗ１）。
【０１４３】
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ｔ４にεに到達する（波形Ｗ５）。そこで、プラント制御装置２は、時刻ｔ４に加減弁３３を開いて蒸気タービン３１の通気を開始する。
【０１４４】
以下、図４から図６を再び参照し、本実施形態のプラント制御方法の詳細について説明する。
【０１４５】
一般に、商用機としてのガスタービン１４には、多種多様な機種が存在する。ガスタービン１４の一部の機種では、ＩＧＶ開度に上限の制約が設けられている場合がある。例えば、燃焼器１２内で燃料Ａ１を圧縮空気Ａ３と共に燃焼させる際、燃料Ａ１と圧縮空気Ａ３との混合比（燃空比）を適切に維持する必要がある。一方、ＩＧＶ開度を増加させて圧縮空気Ａ３の流量を増加させると、燃空比が低下する。この場合、燃空比が極端に低くなると、燃料Ａ１が希薄になり過ぎて燃焼を維持できない。よって、このような事態を回避するために、ＩＧＶ開度に上限の制約が設けられている場合がある。
【０１４６】
第１実施形態では、ＩＧＶ開度をＰ１％からＰ２％に増加させる。この場合、Ｐ２％という大きい開度が、ＩＧＶ開度の上限の制約に触れる可能性がある。例えば、ＩＧＶ開度がＰ１％からＰ２％に増加してこの上限を超えた場合、燃焼器１２内の燃焼を維持できずに失火となる可能性がある。
【０１４７】
そのため、本実施形態では、ＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に低下させた後、ＩＧＶ開度をＰ１％からＰ３％に増加させる。本実施形態によれば、開度Ｐ２％を開度Ｐ３％に置き換えることで、ＩＧＶ開度をＰ１％から増加させつつ、ＩＧＶ開度が上限を超えることを回避することが可能となる。
【０１４８】
また、本実施形態では、ＧＴ出力値が第２出力値に維持されている間、主蒸気温度は迅速に上昇する。これは、第１実施形態と同様である。しかしながら、極端に高温の主蒸気により蒸気タービン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、プラント制御装置２は、適切なタイミングでＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に切り替える（ステップＳ２３、Ｓ２４）例えば、本実施形態のプラント制御装置２は、主蒸気温度がメタル温度＋３０℃まで上昇したときに、ＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に切り替えている。さらに、本実施形態のプラント制御装置２は、ＧＴ出力値が第３出力値まで低下したときに、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替えている（ステップＳ２５、Ｓ１１）。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。
【０１４９】
［第２実施形態と第１実施形態との比較］
次に、第２実施形態と第１実施形態とを比較する。
【０１５０】
上述のように、第３出力値は第２出力値よりも小さい。そのため、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替える直前の排ガス温度に関し、第２実施形態の排ガス温度は、第１実施形態の排ガス温度よりも低くなる。これは、図６の時刻ｔ３の排ガス温度が、図３の時刻ｔ２の排ガス温度よりも低いことに対応する。
【０１５１】
ＩＧＶ開度が増加すると、高温の燃焼ガスＡ４と混合される低温の圧縮空気Ａ３の流量が増加することで、排ガス温度が低下する。そのため、混合前の排ガス温度が低いほど、所定温度の排ガス温度を得るために必要な圧縮空気流量は少なくなる。よって、排ガス温度を設定値Ｂ４まで低下させる処理に関し、図６の時刻ｔ３から排ガス温度を設定値Ｂ４まで低下させるために必要な圧縮空気流量は、図３の時刻ｔ２から排ガス温度を設定値Ｂ４まで低下させるために必要な圧縮空気流量よりも少なくなる。その結果、第２実施形態の開度Ｐ３％は、第１実施形態の開度Ｐ２％よりも小さくなる。
【０１５２】
よって、第２実施形態によれば、ＩＧＶ開度の増加に伴う燃空比の低下を抑制することが可能となる。その結果、燃料Ａ１が希薄になり過ぎて燃焼を維持できないという前述の問題を解消または緩和することが可能となる。
【０１５３】
［第２実施形態と第２比較例との比較］
次に、第２実施形態と第２比較例とを比較する。
【０１５４】
第２実施形態のプラント制御装置２は、ＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に低下させ、その後、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替える。このとき、メタル温度の測定値Ｂ３が低温であるため、設定値Ｂ４は一般に低温になる。そのため、偏差Ｃ４はプラス値になり、ＩＧＶ開度はＰ１％からＰ３％に上昇する。
【０１５５】
ここで、第２実施形態のプラント制御装置２において、設定器６４の設定値を第３出力値から第１出力値に置き換えた場合を想定する。これは、第２比較例においてＩＧＶ開度の変更を許容した場合に相当する。
【０１５６】
この場合には、プラント制御装置２は、ＧＴ出力値を第２出力値から第１出力値に低下させ、その後、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１を設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替える。このとき、排ガス温度はすでに設定値Ｂ４（＝メタル温度＋ΔＴ）に到達している。理由は、第１出力値は、ＩＧＶ開度がＰ１％のときに、排ガス温度をメタル温度＋ΔＴに維持可能な出力値であるからである。よって、ＧＴ出力値を第２出力値から第１出力値に低下させると、排ガス温度のＰＶ値Ｃ３は設定値Ｂ４まで低下する。よって、排ガス温度のＳＶ値Ｃ１が設定値Ｂ２から設定値Ｂ４に切り替えられた際に、ＳＶ値Ｃ１とＰＶ値Ｃ３との偏差Ｃ４はゼロになる。よって、ＩＧＶ開度はＰ１％に維持される。
【０１５７】
このように、第２比較例においてＩＧＶ開度の変更を許容したとしても、ＩＧＶ開度は図１２のようにＰ１％に維持される。
【０１５８】
次に、図７（第２実施形態）と図１２（第２比較例）とを比較する。
【０１５９】
上述のように、ＧＴ出力値に関しては、第３出力値＞第１出力値の関係が成り立つ。一方、ＩＧＶ開度に関しては、Ｐ３％＞Ｐ１％（最小開度）の関係が成り立つ。
【０１６０】
図７のＧＴ出力値が第３出力値の場合と、図１０のＧＴ出力値が第１出力値の場合とを比較すると、排ガス温度はいずれの場合も設定値Ｂ４（＝メタル温度＋ΔＴ）になるが、ＩＧＶ開度は両者の場合で異なる。すなわち、図７の場合の開度はＰ３％に変化し、図１０の場合の開度はＰ１％に維持される。その結果、図７の場合の圧縮空気流量は、図１０の場合の圧縮空気流量よりも多くなる。
【０１６１】
よって、図７のＧＴ出力値が第３出力値の場合には、図１０のＧＴ出力値が第１出力値に比べて、排熱回収ボイラ２１が受け入れる排ガスＡ５の流量が多くなり、排熱回収ボイラ２１が生成する主蒸気Ａ６の流量が多くなる（一方、主蒸気Ａ６の温度は、いずれの場合も同じ）。
【０１６２】
このように、第２実施形態によれば、ＧＴ出力値を第１出力値ではなく第３出力値に低下させることで、主蒸気Ａ６の流量を増加させることができる。蒸気タービン３１の通気開始後に多量の主蒸気Ａ６が発生していれば、その後の発電プラント１の起動工程を迅速に進捗させることができる。以下、その一例を説明する。
【０１６３】
上述のように、蒸気タービン３１の通気開始後には、以下のように発電プラント１の起動工程が継続される。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。
【０１６４】
このとき、第２実施形態によれば、この一連の起動工程を多量の主蒸気Ａ６により滞りなく進捗させることができる。一方、第２比較例では、ＳＴ発電機３６の並列や、蒸気タービン３１の初負荷への出力上昇の際に、主蒸気Ａ６の流量が不足して、起動工程が停滞する可能性がある。この場合、第２比較例では例えば、主蒸気Ａ６の流量が時間経過に伴って増加するのを待つ（起動時間が長期化する）措置や、蒸気タービン３１の熱応力の低減をある程度犠牲にしてＧＴ出力値を第１出力値から上昇させる措置が必要となる。
【０１６５】
［第２実施形態に関する考察］
次に、第２実施形態に関する考察について説明する。
【０１６６】
ガスタービン１４の排ガス温度は、例えば次の２つの方法により低減可能である。第１の方法は、ＧＴ出力値を低下させることである。第２の方法は、ＩＧＶ開度を増加させることである。第２比較例は、第１の方法を採用している。第１比較例と第１実施形態は、第２の方法を採用している。第２実施形態は、第１および第２の方法を採用している。
【０１６７】
発電プラント１のコールド起動を行う際には、蒸気タービン３１の熱応力の増大が問題となる。この際、ＧＴ出力値の低下のみで排ガス温度を十分に低減することや、ＩＧＶの増加のみで排ガス温度を十分に低減することが難しい場合がある。
【０１６８】
例えば、ＧＴ出力値には、初負荷未満に低下できないという限界がある。これは、上述の第１の出力値や第３の出力値が、初負荷よりも大きい値に設定されることを意味する。さらには、初負荷が、逆電力を回避しつつ発電プラント１の運転を継続可能な最小出力であることを意味する。
【０１６９】
近時の技術動向を鑑みると、ガスタービン１４の大容量化や性能向上が指向され、燃焼器１２内の燃焼温度（ガスタービン入口温度）が上昇する傾向にあり、排ガス温度も上昇する傾向にある。よって、ガスタービン１４に関しては、初負荷状態でさえ５００℃近傍の高温の排ガスを排出するモデルが主流になることも想定される。この場合、ＧＴ出力値の低下のみで排ガス温度を十分に低減することは難しくなると考えられる。
【０１７０】
この問題に対し、第２実施形態のように第１および第２の方法を併用することは、合理的なアプローチであると考えられる。なぜならは、一方の方法に課せられた制約を他方の方法が解消または緩和することが可能となるからである。
【０１７１】
しかしながら、第２実施形態のように第１および第２の方法を併用する場合、第１の方法と第２の方法の寄与・分担を最適化することが要望される。具体的には、第３出力値を好適に選定することが要望される。
【０１７２】
例えば、もし高過ぎる第３出力値を選定すると、ＩＧＶ１３ｂに関して次の（１）（２）の問題を招来するおそれがある。
【０１７３】
（１）第３出力値が高過ぎると、ＩＧＶ開度は大きな値となる。しかしながら、ＩＧＶ開度が大きくなると、燃料Ａ１と圧縮空気Ａ３との燃空比の低下が問題となる。燃空比が極端に低くなると、燃焼を維持できなくなる可能性がある。
【０１７４】
（２）環境対策の一環として排ガスＡ５中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を少なくするため、燃焼器１２として、予混合燃焼による低ＮＯｘ燃焼器が採用されることがある。この場合には、従来の拡散燃焼を用いる燃焼器に比べて、複雑で高度の燃焼技術が要求される。そのため、極端にＩＧＶ開度を増加させて空気流量を増大させるような高い第３出力値は、この観点からも採用できない。
【０１７５】
一方、低過ぎる第３出力値を選定した場合には、次の（３）の問題を招来するおそれがある。
【０１７６】
（３）第３出力値が低過ぎると、第２比較例と同様に、蒸気タービン３１を駆動するのに必要な主蒸気流量を十分に確保できない可能性がある。
【０１７７】
第３出力値は、これら（１）（２）（３）の問題を回避できるようなバランスの良い値に設定することが要望される。例えば、図５において１台のガスタービン１４と１台の蒸気タービン３１を別々の軸に配置する場合、第３出力値は、ガスタービン１４の１００％定格出力（ベース負荷）に対して８％〜１５％の出力に設定することが考えられる。しかしながら、第３出力値の好適な選定は、ガスタービン１４の多様な設計に即して行うことが求められる。
【０１７８】
以上のように、本実施形態のプラント制御装置２は、ガスタービン１４の起動から蒸気タービン３１の起動までの期間内において、ＩＧＶ開度をＰ１％（最小開度）に制御し、ＧＴ出力値を第２出力値や第３出力値に制御する。また、本実施形態のプラント制御装置２は、この期間内において、ＧＴ出力値に基づいてＩＧＶ開度をＰ１％からＰ３％に増加させる。具体的には、プラント制御装置２は、主蒸気温度とメタル温度とに基づいてＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に低下させた後、ＧＴ出力値を第３出力値に維持しつつＩＧＶ開度をＰ１％からＰ３％に増加させる。
【０１７９】
よって、本実施形態によれば、ＧＴ出力値を第２出力値に制御することで、ガスタービン１４、排熱回収ボイラ２１、および蒸気タービン３１を備えるコンバインドサイクル型の発電プラント１の起動時間を短縮することが可能となる。また、本実施形態によれば、ＧＴ出力値を第２出力値から第３出力値に低下させた後、ＩＧＶ開度をＰ１％からＰ３％に増加させることで、主蒸気温度とメタル温度とのミスマッチを第２比較例とは異なる方法で低減することが可能となる。また、本実施形態によれば、第３出力値を第１出力値よりも高い好適な値に設定することで、十分な主蒸気流量を確保することが可能となる。
【０１８０】
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】
【０１８１】
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：関数発生器、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：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：下限制限器、５６：出力制御部、
６１：設定器、６２：加算器、６３：比較器、
６４：設定器、６５：比較器、６６：ＡＮＤ演算器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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