(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントでベース負荷を推定するためのシステム等が提供される。【解決手段】システム１００はコントローラ７００およびコントローラに通信可能に結合されたプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサは複合サイクル発電プラントに関連付けられた動作パラメータを受信するように構成されてもよい。複合サイクル発電プラントは発電機１３０に永続的に結合されたガスタービン１１０および発電機にクラッチ１６０を介して選択的に結合された蒸気タービン１２０を備えていてもよい。プロセッサはクラッチに関連付けられた係合状態を受信し、第１および第２のデータを受信するようにさらに構成されてもよい。係合状態に基づいて、第１または第２データを選択し、ベース負荷を推定するためにそれを使用してもよい。ベース負荷推定は動作パラメータに基づいて較正されてもよい。【選択図】図１
2015038345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム（１００）であって、
コントローラ（７００）と、
前記コントローラ（７００）に通信可能に結合されたプロセッサ（７５０）であって、
複合サイクル発電プラントと関連付けられた動作パラメータを受信し（４０５）、前記複合サイクル発電プラントはガスタービン（１１０）および蒸気タービン（１２０）を備え、前記蒸気タービン（１２０）はクラッチ（１６０）を介して選択的に発電機（１３０）に結合される一方、前記ガスタービン（１１０）は永続的に前記発電機（１３０）に結合され、
前記クラッチ（１６０）の係合状態を受信し（４１０）、
前記動作パラメータにおける単純サイクル発電プラントのベース負荷を示す第１のデータを受信し（４１５）、
前記動作パラメータにおける複合サイクル発電プラントのベース負荷を示す第２のデータを受信し（４２０）、
前記係合状態に少なくとも部分的に基づいて、前記第１のデータまたは前記第２のデータを選択し（４２５）、
前記選択されたデータに少なくとも部分的に基づいてベース負荷を推定し（４３０）、
前記動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記ベース負荷推定を較正する（４３５）、
ように構成されたプロセッサ（７５０）と、
を備えるシステム（１００）。
【請求項２】
前記第１のデータは非係合されている前記クラッチ（１６０）に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記第２のデータは係合されている前記クラッチ（１６０）に少なくとも部分的に基づいて選択される請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記第１のデータは可能性のある周囲条件および前記発電機（１３０）から非係合の前記蒸気タービン（１２０）のベース負荷との相関関係を含み、および前記第２のデータは前記可能性のある周囲条件および前記発電機（１３０）に係合の前記蒸気タービン（１２０）の前記ベース負荷との相関関係を含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記動作パラメータは周囲温度、発電機電力出力、および周囲圧力の１つ以上を含む請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記プロセッサ（７５０）は、
前記クラッチ（１６０）の係合状態の変化を決定し、
前記決定に少なくとも部分的に基づいて、前記ベース負荷推定の較正をリセットする、
ようにさらに構成された請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記ベース負荷は前記較正オフセットの減算後のベース負荷値を含む請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記推定すること（４３０）は、
前記選択されたデータを使用してベース負荷値を計算し、前記計算は前記動作パラメータの補間に少なくとも部分的に基づき、
ベース負荷条件での前記複合サイクル発電プラントの実際の電力出力を受信し、
前記ベース負荷値および前記実際の電力出力を使用して較正オフセットを計算し、前記較正オフセットは前記ベース負荷値および前記実際の電力出力との差分であり、
前記動作パラメータを使用して前記ベース負荷値を連続的に計算する、
ことを含む請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
複合サイクル発電システム（１００）であって、
発電機（１３０）と、
前記発電機（１３０）に永続的に結合されるガスタービン（１１０）と、
前記発電機（１３０）に選択的に結合される蒸気タービン（１２０）と、
前記蒸気タービン（１２０）を前記発電機（１３０）に選択的に結合するように構成されたクラッチ（１６０）と、
前記ガスタービン（１１０）、前記蒸気タービン（１２０）、および前記発電機（１３０）と通信するコントローラ（７００）と、
前記コントローラ（７００）と通信するプロセッサ（７５０）であって、
前記複合サイクル発電システム（１００）の周囲条件を受信し（４０５）、
前記クラッチ（１６０）の係合状態を受信し（４１０）、
前記周囲条件での単純サイクル発電プラントのベース負荷を示す単純サイクル計算を受信し（４１５）、
前記周囲条件での複合サイクル発電プラントのベース負荷を示す複合サイクル計算を受信し（４２０）、
前記係合状態に少なくとも部分的に基づいて、前記単純サイクル計算または前記複合サイクル計算を選択し（４２５）、
前記選択された計算を使用してベース負荷値を決定し（４３０）、
ベース負荷状態における前記発電機の実際の電力出力を受信し（４３０、４３５）、
前記ベース負荷値および前記実際の電力出力を使用して較正オフセットを計算し（４３０、４３５）、前記較正オフセットは前記ベース負荷値および前記実際の電力出力との差分であり、
前記実際の周囲条件を使用して前記ベース負荷値を連続的に計算し（４３０、４３５）、
較正されたベース負荷を手得するために前記較正オフセットを使用して前記ベース負荷値を較正し（４３５）、前記較正されたベース負荷は前記較正オフセットの減算後のベース負荷値である、
ように構成されるプロセッサ（７５０）と、
を備える複合サイクル発電システム（１００）。
【請求項１０】
前記プロセッサ（７５０）は、
前記クラッチ（１６０）との係合状態の変化を決定し、
前記決定に少なくとも部分的に基づいて、前記較正をリセットする、
ようにさらに構成される、請求項９に記載の複合サイクル発電システム（１００）。
【請求項１１】
方法（４００）であって、
複合サイクル発電プラントに関連する動作パラメータを受信するステップ（４０５）であって、前記複合サイクル発電プラントはガスタービン（１１０）および蒸気タービン（１２０）を備え、前記蒸気タービン（１２０）はクラッチ（１６０）を介して選択的に発電機（１３０）に結合される一方、前記ガスタービン（１１０）は前記発電機（１３０）に永続的に結合される、受信するステップ（４０５）と、
前記クラッチ（１６０）の係合状態を受信するステップ（４１０）と、
前記動作パラメータにおける単純サイクル発電プラントのベース負荷を示す第１のデータを受信するステップ（４１５）と、
前記動作パラメータにおける複合サイクル発電プラントのベース負荷を示す第２のデータを受信するステップ（４２０）と、
前記係合状態に少なくとも部分的に基づいて、前記第１のデータまたは前記第２のデータを選択するステップ（４２５）と、
前記選択されたデータに少なくとも部分的に基づいてベース負荷を推定するステップ（４３０）と、
前記動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記ベース負荷推定を較正するステップ（４３５）と、
を備える方法。
【請求項１２】
前記クラッチ（１６０）との係合状態の変化を決定するステップと、
前記決定に少なくとも部分的に基づいて、前記ベース負荷推定の前記較正をリセットするステップと、
をさらに備える請求項１１に記載の方法（４００）。
【請求項１３】
前記推定するステップ（４３０）は、
前記選択されたデータを使用してベース負荷値を計算するステップであって、前記計算するステップは前記動作パラメータの補間に少なくとも部分的に基づく、計算するステップと、
ベース負荷条件での前記複合サイクル発電プラントの実際の電力出力を受信するステップと、
前記ベース負荷値および実際の電力出力を使用して較正オフセットを計算するステップであって、前記較正オフセットは前記ベース負荷値および実際の電力出力との差分である、計算するステップと、
前記動作パラメータを使用して前記ベース負荷値を連続的に計算するステップと、
を含む請求項１１に記載の方法（４００）。
【請求項１４】
前記ベース負荷は前記較正オフセットの減算後の前記ベース負荷値を含む請求項１３に記載の方法（４００）。
【請求項１５】
前記ベース負荷は前記複合サイクル発電プラントの最大電力出力である請求項１１に記載の方法（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的に複合サイクル発電プラントに、およびより具体的には蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのためのベース負荷を推定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントの最大電力出力が知られる必要のある多数の状況が存在する。例えば、最大電力出力は特定の電力容量を確保するために、生成された電力を最適に送出するために、および特定の要件に準拠するために必要とされる場合がある。
【０００３】
ベース負荷は周囲条件（例えば、温度および圧力）、プラント状態（例えば、年数）、燃料特性などを含む様々な要因に依存するため、発電プラントの最大電力出力（ベース負荷とも呼ばれる）の推定は複雑な場合がある。いくつかの既存のベース負荷推定アルゴリズムは発電プラントのベース負荷を計算する際にこれらの要因を説明することを可能にすることができる。しかしながら、発電プラントの新しいデザインはベース負荷を推定する新たな方法を必要とする場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開２０１１／０１６０９７９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本開示は蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントでベース負荷を推定するためのシステムおよび方法に関する。本開示の一実施形態によれば、システムが提供される。システムはコントローラおよびコントローラと通信するプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサは複合サイクル発電プラントに関連する動作パラメータを受信するように構成されてもよい。複合サイクル発電プラントはガスタービンおよび蒸気タービンを備えていてもよい。蒸気タービンはクラッチを介して発電機に選択的に結合されてもよい一方、ガスタービンは発電機に永続的に結合されてもよい。プロセッサはクラッチの接続状態を受信し、複数の動作パラメータでの単純サイクル発電プラントのベース負荷を示す第１のデータを受信し、および複数の動作パラメータでの複合サイクル発電プラントのベース負荷を示す第２のデータを受信するようにさらに構成されてもよい。係合状態に基づいて、第１のデータまたは第２のデータのいずれかが選択されてもよい。選択を使用して、ベース負荷が推定されてもよい。推定は動作パラメータに基づいて較正されてもよい。
【０００６】
本開示の別の実施形態において、方法が提供される。方法は複合サイクル発電プラントに関連する動作パラメータを受信することを含んでいてもよい。複合サイクル発電プラントは、蒸気タービンがクラッチを介して発電機に選択的に結合されている一方、ガスタービンが発電機に永続的に結合されて、ガスタービンおよび蒸気タービンを備えていてもよい。加えて、クラッチの係合状態、第１のデータ、および第２のデータが受信されてもよい。第２のデータが複数の動作パラメータでの複合サイクル発電プラントのベース負荷を示してもよい一方、第１のデータは複数の動作パラメータでの単純サイクル発電プラントのベース負荷を示してもよい。係合状態に基づいて、第１のデータまたは第２のデータが選択されてもよい。選択されたデータはベース負荷を推定するために適用されてもよい。ベース負荷推定は複合サイクル発電プラントの動作パラメータを使用して較正されてもよい。
【０００７】
本開示のさらに別の実施形態において、複合サイクル発電システムが提供される。システムは発電機、発電機に永続的に結合されたガスタービン、発電機に選択的に結合された蒸気タービン、蒸気タービンを発電機に選択的に結合するように構成されたクラッチ、コントローラ、およびコントローラと通信するプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサは複合サイクル発電システムの周囲条件を受信し、およびクラッチの係合状態を受信するように構成されてもよい。加えて、プロセッサは周囲条件での単純サイクル発電プラントのベース負荷を示す単純サイクルの計算、および周囲条件での複合サイクル発電プラントのベース負荷を示す複合サイクルの計算を受信するように構成されてもよい。係合状態に基づいて、単純サイクルの計算または複合サイクルの計算が選択されてもよい。選択された計算を使用して、ベース負荷値が決定されてもよい。さらに、ベース負荷状態における発電機の実際の電力出力が受信されてもよい。ベース負荷計算値および実際の電力出力を使用して、較正オフセットが計算されてもよい。較正オフセットはベース負荷計算値および実際の出力電力との差分を表してもよい。ベース負荷計算値は実際の周囲条件を使用して連続的に計算されてもよく、およびベース負荷計算値は較正されたベース負荷を得るために較正オフセットを使用して較正されてもよい。
【０００８】
他の実施形態および態様は以下の図面と併せて以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントでベース負荷を推定するための例示的環境およびシステムを示すブロック図である。
【図２】本開示の実施形態による、非係合蒸気タービンクラッチ付きの例示的複合サイクル発電プラントを示すブロック図を示す。
【図３】本開示の実施形態による、係合蒸気タービンクラッチ付きの例示的複合サイクル発電プラントを示すブロック図を示す。
【図４】本開示の実施形態による、蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのベース負荷を推定するための例示的方法のプロセスフロー図を示す。
【図５】本開示の実施形態による、蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのベース負荷を推定するための例示的プロセスフロー図を示す。
【図６】いくつかの実施形態による、クラッチ状態変化を有する複合サイクル発電プラントのベース負荷を推定するための例示的プロセスフロー図を示す。
【図７】本開示の実施形態による、複合サイクル発電プラントを制御するための例示的コントローラを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は詳細な説明の一部を形成する添付図面に対する参照を含む。図面は例示的実施形態による例説を示す。本明細書で「実施例」とも参照されるこれらの例示的実施形態は、当業者に本主題を実施させることを可能にするために十分に詳細に記載されている。例示的実施形態は組み合わせられてもよく、他の実施形態が利用されてもよく、あるいは構造的、論理的、および電気的な変更が特許請求の主題の範囲から逸脱することなくなされてもよい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味に解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびその均等物により定義される。
【００１１】
本明細書に記載される特定の実施形態は蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントに関する。このような複合サイクル発電プラントはガスタービンの高温排気により発生した蒸気により駆動されるガスタービンおよび蒸気タービンを含むことができる。蒸気タービンはクラッチで発電機に接続されたり発電機から切り離すことができる一方、ガスタービンは永続的に発電機に接続することができる。クラッチ状態に応じて、総発電電力出力はガスタービンの出力またはガスタービンおよび蒸気タービンを組み合わせた出力を含んでいてもよい。
【００１２】
クラッチの統合は、このような統合が蒸気タービンの運用の柔軟性を向上させてもよく、およびホットスタート時の補助蒸気要件を減らすことができるので有益であり得る。しかしながら、特定の従来のアルゴリズムは単純サイクルおよび複合サイクル動作の切り換えの可能性に起因して蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのベース負荷を推定するために使用されなくてもよい。
【００１３】
本明細書に記載の特定の実施形態は蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのベース負荷推定のためのシステムおよび方法に関する。特定の実施形態はクラッチの状態に基づいて２つの計算のいずれかを選択することによりベース負荷を推定可能にすることができる。他方の計算が複合サイクルに関連付けられてもよい一方、計算の一方は単純サイクルに関連付けられてもよい。選択された計算はベース負荷推定および較正プロセスのために使用されてもよい。
【００１４】
較正プロセスは発電プラントが一旦ベース負荷条件にあれば自動的に起動してもよい。較正のため、クラッチ状態に基づいて選択された計算のベース負荷値および発電機センサにより提供される実際の出力データが確認され比較されてもよい。比較に基づいて、計算値および実際の出力データとの差分を計算してもよい。これらの計算された較正の差分は較正オフセットとして使用されてもよい。このようにして、ベース負荷計算値は得られた較正オフセットを使用して連続的に較正されてもよい。したがって、ベース負荷は蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのために推定されてもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態において、計算された較正オフセットはガスタービンが較正完了後の部分負荷に戻った場合であっても有効であってもよい。ベース負荷の較正オフセットはクラッチ状態が未変更のままである限りは有効であってもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態において、ベース負荷の較正オフセットは動作サイクル切り換えの場合には再較正されてもよい。クラッチ状態での切り換えを示す信号を受信した場合、ベース負荷較正は破棄されてもよく、較正オフセットは発電プラントが別のサイクルに移行し計算されたオフセットが有効ではなくなったためリセットされてもよい。
【００１７】
本開示の特定の実施形態の技術的効果は顧客への促進化、容易化された電力のディスパッチング（迅速処理、効率的処理）およびプラントオペレータ（運用者）が特定の電力予備量を維持するために必要とする送電網（電力網）当局の規制への遵守を含んでいてもよい。本開示の特定の実施形態のさらなる技術的効果はクラッチの状態に基づいたベース負荷の自動推定および較正を含んでいてもよく、このようにして蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントの動作を容易にし、複合サイクルモードまたは単純サイクルモードのいずれかで発電プラントを実行することにより動作の柔軟性を提供する。
【００１８】
以下に、蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのためのベース負荷を推定するためのシステムおよび方法に関連する様々な例示的な実施形態の詳細な説明を提供する。
【００１９】
次に図１を参照すると、ブロック図は１つ以上の例示的実施形態による蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのベース負荷を推定するための方法およびシステムを実施するのに適した例示的なシステム環境１００を示す。
【００２０】
複合サイクル発電プラントはガスタービン１１０、蒸気タービン１２０、および発電機１３０を含んでいてもよい。ガスタービン１１０は燃料を燃焼し機械的動力を発生するように、このような構成の主発動機である。ガスタービン１１０の排気は蒸気タービン１２０に動力を供給し、それはまた機械的動力をも発生する。両方のタービン１１０および１２０は発電機１３０に機械的に結合することができる。発電機１３０はタービン１１０および１２０の機械的動力を電力に変換することができる。発電機１３０は送電網１４０に結合され、送電網１４０に電力の供給を提供してもよい。送電網１４０は様々な従来の分配システムを含んでいてもよい。
【００２１】
いくつかの設計では、蒸気タービン１２０はクラッチ１６０を介して発電機１３０に結合される一方、ガスタービン１１０は発電機１３０に永続的に結合することができる。クラッチ１６０は、例えば同期自己シフトクラッチを含んでいてもよい。クラッチ１６０の動作について図２および３を参照しながら以下に説明する。
【００２２】
複合サイクル発電プラントの動作はコントローラ７００を介して管理されてもよい。コントローラ７００はベース負荷１５０を推定するためにシステムと、および電力分配を制御するために送電網１４０と相互に作用してもよい。
【００２３】
図２はクラッチ非係合状態２００での複合サイクル発電プラントを示すブロック図を示す。図に示すように、ガスタービン１１０および蒸気タービン１２０は同軸上に配置されてもよい。ガスタービン１１０は発電機１３０に永続的に結合されてもよい。蒸気タービン１２０はクラッチ１６０を使用して発電機１３０に選択的に結合されてもよい。これにより、ガスタービン１１０は蒸気タービン１２０を駆動させずに、開始され動作してもよい。これにより改善された効率およびガスタービン１１０の点検保守のためのプラント停止からの時間の短縮を結果としてもたらしてもよい。
【００２４】
図２に示すように、クラッチ非係合状態２００で、蒸気タービン１２０はシャフトにトルクを提供しない。ガスタービン１１０は機械的動力を発生するときはいつでも、発電機１３０に動力を提供する。しかしながら、蒸気タービン１２０はクラッチ非係合状態２００では発電機１３０に動力を提供しない。したがって、発電機１３０の出力はガスタービン１１０の寄与のみを含む。
【００２５】
図３はクラッチ係合状態３００での複合サイクル発電プラントを示すブロック図を示す。図に示すように、クラッチ１６０は蒸気タービン１２０を発電機１３０に結合する。このように、蒸気タービンはガスタービン１１０と共に発電機１３０の出力に寄与してもよい。発電機１３０の出力はガスタービン１１０および蒸気タービン１２０からの合成電力を供給する。
【００２６】
この動作モードでは、発電プラントは単純サイクルと比較して送電網１４０に高い出力を提供してもよく、このようにプラントの全体的な効率をおそらく向上させる。
【００２７】
図４は本開示の実施形態による蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのためのベース負荷を推定するための例示的な方法４００を示すプロセスフロー図を示す。方法４００はハードウェア（例えば、専用ロジック、プログラマブルロジック、およびマイクロコード）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステムまたは専用マシン上で実行されるソフトウェアなど）、または両方の組み合わせを備えていてもよい処理ロジックにより実行されてもよい。一実施例において、処理ロジックはユーザ装置、またはサーバ内に存在してもよいコントローラ７００に存在する。コントローラ７００は処理ロジックを備えていてもよい。コントローラ７００により実行される命令は実際には１つ以上のプロセッサにより読み出されて実行されてもよいことは当業者により理解されるであろう。コントローラ７００はまたメモリカード、サーバ、および／またはコンピュータディスクを含んでいてもよい。コントローラ７００は本明細書に記載される１つ以上のステップを実行するように構成されてもよいが、他の制御ユニットが様々な実施形態の範囲内に依然として入っているのであれば利用されてもよい。
【００２８】
図４に示すように、方法４００は複合サイクル発電プラントの動作パラメータを受信すると動作４０５で開始してもよい。複合サイクル発電プラントはガスタービンおよび蒸気タービンを備えていてもよい。蒸気タービンはクラッチを介して発電機に選択的に結合されてもよい一方、ガスタービンは発電機に永続的に結合されてもよい。受信された動作パラメータは周囲温度、周囲圧力、周囲湿度等を含んでいてもよい。
【００２９】
動作４１０において、クラッチの係合状態は複合サイクル発電プラントから受信されてもよい。係合状態は発電機に係合した蒸気タービンに関連する係合状態および発電機から非係合された蒸気タービンに関連する非係合状態を含んでいてもよい。
【００３０】
動作４１５において、動作パラメータにおける単純サイクル発電プラントのベース負荷を示す単純サイクル計算が受信されてもよい。単純サイクル計算は発電機から非係合となっている蒸気タービンに関連付けされてもよい。計算はこの動作モードのための可能性のある周囲条件およびベース負荷との相関関係を含んでいてもよい。いくつかの特定の実施形態において、計算は伝達関数、オンラインガスタービンモデル等を使用することを伴い含んでいてもよい。
【００３１】
動作４２０において、動作パラメータにおける複合サイクル発電プラントのベース負荷を示す複合サイクル計算が受信されてもよい。計算は複合サイクル発電プラントのための可能性のある周囲条件およびベース負荷との相関関係、伝達関数の結果、またはオンラインガスタービンモデルを含んでいてもよい。
【００３２】
いくつかの特定の実施形態において、様々な周囲条件での発電プラントのベース負荷に関連する参照データはデータベース、データファイル等を含む他のソースから受信されてもよい。
【００３３】
クラッチの係合状態に基づいて、単純サイクルの計算または複合サイクルの計算が動作４２５で選択されてもよい。このように、クラッチ状態が「係合」の場合、蒸気タービンが発電機に接続され、複合サイクルの計算が選択されてもよいことを意味する。受信されたクラッチ状態が「非係合」の場合、単純サイクルの計算が選択されてもよい。
【００３４】
選択された計算を使用して、受信された動作パラメータにおける複合サイクル発電プラントのベース負荷が動作４３０で推定されてもよい。ベース負荷を推定するために、受信された動作パラメータは事前定義されたテーブル値に基づいてまたは事前定義された伝達関数を通して補間されてもよい。
【００３５】
複合サイクル発電プラントのベース負荷状態の検出について、ベース負荷推定の較正は動作４３５で開始されてもよい。較正のために、ベース負荷条件での発電機の実際の電力出力が受信されてもよい。実際の電力出力は推定ベース負荷計算値から減算されてもよい。差分は較正オフセットとして使用されてもよい。このように、ベース負荷推定はより正確かつ最新であってもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態において、発電プラントがベース負荷条件から部分負荷へ遷移する場合であっても、較正オフセットが依然として適用されてもよい。オフセットを使用して、その時点の動作パラメータに対応する計算値に基づく推定ベース負荷が較正されてもよい。
【００３７】
加えて、計算されたオフセットはクラッチの状態変化を示す信号が受信されるまで有効であってもよい。クラッチの状態変化は発電プラントの動作モードおよびその出力容量が変更されたことを暗に意味してもよい。それに相応して、較正オフセットが破棄されてもよい。
【００３８】
蒸気タービンクラッチ付き複合サイクル発電プラント用のベース負荷の推定に関連する例示的なプロセスが図５により示される。
【００３９】
ベース負荷推定５００は複合サイクル発電プラントの動作パラメータに基づいてもよい。図５に示すように、ベース負荷推定５００のために受信した動作パラメータのいくつかは周囲条件（例えば、周囲温度および圧力）５０２を含んでいてもよい。周囲条件５０２は単純サイクル計算５０４および複合サイクル計算５０６への入力として使用されてもよい。単純サイクル計算５０４および複合サイクル計算５０６は、例えば事前設定されたデータテーブルの補間のための方法を含む、または周囲条件５０２に基づいて伝達関数を使用することを含んでいてもよい。ベース負荷計算結果は選択ユニット５０８に提供されてもよい。
【００４０】
選択ユニット５０８は蒸気タービンクラッチの接続状態を付加的に受信してもよい。係合状態に基づいて、２つのベース負荷計算結果の１つに関連付けられた値を選択してもよい。クラッチが非係合である場合、単純サイクル計算５０４に関連付けられた値を選択してもよく、クラッチが係合である場合、複合サイクル計算５０６に関連付けられた値を選択してもよい。
【００４１】
選択されたベース負荷計算値は選択ユニット５１０および減算ロジックユニット５１８に提供されてもよい。
【００４２】
発電プラントが一旦ベース負荷条件となると、ベース負荷較正プロセスが自動的に起動してもよい。選択ユニット５１０は発電プラントがベース負荷状態である旨の通知を受信してもよい。通知を受信すると、選択ユニット５１０は減算ロジックユニット５１４に選択されたベース負荷計算値を提供してもよい。通知は、ベース負荷状態で発電機の電力出力を捕捉し、減算ロジックユニット５１４に発電機の電力出力を渡す選択ユニット５１２に付加的に提供されてもよい。発電機の電力出力が捕捉された後、発電プラントが部分負荷状態に戻っても較正は継続されてもよい。
【００４３】
減算ロジックユニット５１４はベース負荷計算値から受信した発電機の電力出力を減算してもよい。結果の値はベース負荷の計算値およびベース負荷状態での発電機出力の実際の計測値との間の差分を表してもよい。この差分は特定の動作モードでの発電プラントの較正オフセットと呼ばれてもよい。較正オフセットは、選択ユニット５０８から周期的に受信するベース負荷値から較正オフセットを減算する減算ロジックユニット５１８に渡されてもよい。しかしながら、いくつかのケースでは、較正オフセットは選択ユニット５１６により破棄されてもよい（図６を参照）。
【００４４】
いくつかの実施形態において、ベース負荷計算値は様々な動作パラメータに基づいて付加的に補正されてもよい。このようなパラメータは周囲圧力、周囲湿度、発電プラントの状態などを含んでいてもよい。
【００４５】
較正が完了した後に発電プラントが部分負荷に戻った場合、ベース負荷較正オフセットはクラッチ状態が変更されない限り依然として有効であってもよい。しかしながら、クラッチ状態が変更された場合、発電機の出力もまた蒸気タービンの寄与が変化するのと一緒に変化する。したがって、クラッチの状態変化が推定プロセスにおいて考慮されてもよい。
【００４６】
図６はいくつかの実施形態によるクラッチの状態変化時のベース負荷推定のための例示的なプロセス６００を示す。クラッチが係合される際に、パルス６２０が生成されてもよい。クラッチが非係合される際に、パルス６２２が生成されてもよい。ＯＲゲート６２４は入力として２つのパルスと共にクラッチ状態の変化を捕捉し、クラッチ状態を示す信号をラッチ６２６に渡してもよい。
【００４７】
較正が開始される際に、ベース負荷の差分が計算された値の補正オフセットとして選択ユニット５１６により選択されることができるように、ラッチ６２６はｔｒｕｅ（真）に設定されてもよい。クラッチの状態が変化した場合、ラッチ６２６はｆａｌｓｅ（偽）にリセットされてもよく、この場合計算されたオフセットがもはや有効ではないので較正オフセットは破棄されてもよい。例えば、較正オフセットはゼロに設定されてもよい。
【００４８】
図７は本開示の実施形態によるベース負荷を推定する蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントを制御するための例示的なコントローラ７００を示すブロック図を示す。より具体的には、コントローラ７００の要素は蒸気タービンクラッチの状態に基づいて適切な計算を選択するために使用され、選択された計算および発電プラントの動作パラメータのデータに基づいて較正オフセットを計算し、および複合サイクル発電プラントの計算されたベース負荷値を較正する較正オフセットに適用してもよい。コントローラ７００は、プログラムドロジック７２０（例えばソフトウェア）を格納する、および複合サイクル発電プラントの動作パラメータ、動作パラメータにおける単純サイクル発電プラントのベース負荷を示すデータ、動作パラメータにおける複合サイクル発電プラントのベース負荷を示すデータ等のデータ７３０を格納してもよいメモリ７１０を含んでいてもよい。メモリ７１０はまたオペレーティングシステム７４０を含んでいてもよい。
【００４９】
プロセッサ７５０はプログラムドロジック７２０を実行するためにオペレーティングシステム７４０を利用してもよく、かつそうする際にデータ７３０も利用してもよい。データバス７６０はメモリ７１０およびプロセッサ７５０との間の通信を提供してもよい。ユーザはキーボード、マウス、コントロールパネル、またはコントローラ７００との間でデータを通信することが可能な任意の他のデバイスなどのような少なくとも１つのユーザインターフェースデバイス７７０を介してコントローラ７００とインターフェースしてもよい。コントローラ７００は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース７８０を介して複合サイクル発電プラントと、複合サイクル発電プラントが非動作中にオフラインで通信するのと同様に複合サイクル発電プラントが動作中にオンラインで通信してもよい。より具体的には、１つ以上のコントローラ７００は、次のような但しこれらに限定されないが、複合サイクル発電プラントに関連する動作パラメータを受信する。クラッチの係合状態を受信する。動作パラメータにおける単純サイクル発電プラントのベース負荷を示す第１のデータを受信する。動作パラメータにおける複合サイクル発電プラントのベース負荷を示す第２のデータを受信する。係合状態に少なくとも部分的に基づいて、第１のデータまたは第２のデータを選択する。選択されたデータに少なくとも部分的に基づいて、ベース負荷を推定する。および動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて、ベース負荷推定を較正するようなモデルベース制御システムの実行を行ってもよい。加えて、他の外部のデバイスまたは複数の他の複合サイクル発電プラントはＩ／Ｏインターフェース７８０を介してコントローラ７００と通信してもよいことを理解すべきである。図示の実施形態において、コントローラ７００は複合サイクル発電プラントに対して遠隔に配置されてもよい。しかしながら、同じ場所に配置されてもよくあるいは複合サイクル発電プラントと統合されてもよい。さらに、コントローラ７００およびそこに実装されるプログラムドロジック７２０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。本明細書に記載の異なる特徴が１つ以上の異なるコントローラ７００上で実行されてもよいことにより、複数のコントローラ７００が使用されてもよいこともまた理解されるべきである。
【００５０】
したがって、本明細書に記載の特定の実施形態は、クラッチ係合状態に基づいて単純サイクルまたは複合サイクルの計算に関連するデータを選択的に使用することにより蒸気タービンクラッチ付きの複合サイクル発電プラントのベース負荷を推定できるようにすることができる。単純サイクル計算が可能性のある周囲パラメータ（例えば、温度）および発電機から非係合の蒸気タービン付きの発電プラントのベース負荷との相関関係を含んでいてもよいのに対し、複合サイクル計算は蒸気タービンが発電機に係合される際に発電プラントの合成出力に対して同様の相関関係を含んでいてもよい。代替的に、単純サイクル計算または複合サイクル計算は伝達関数、オンラインガスタービンモデル等を使用して計算された発電プラントのベース負荷を含んでいてもよい。選択された計算結果に基づいて、発電プラントのベース負荷が推定されてもよい。推定プロセス中のサイクル切り換えの場合、推定はキャンセルされてもよい。このように、発電プラントのベース負荷は動作サイクル間の可能な切り換えにかかわらず推定されてもよい。
【００５１】
参照は例示的な実施形態によるシステムのブロック図、方法、装置、およびコンピュータプログラム製品に対して行われる。ブロック図の少なくとも一部のブロック、およびブロック図内のブロックの組み合わせはコンピュータプログラム命令により少なくとも部分的に実装されてもよいことが理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、説明した少なくともいくつかのブロック図のブロック、またはブロック図中のブロックの組み合わせの機能を実現するための手段を生成するコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上で命令が実行されるようにマシンを生成するために、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、専用のハードウェアベースコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上にロードされてもよい。
【００５２】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読メモリに格納された命令がブロックまたはブロック群内で指定された機能を実現する命令手段を含む製造業者の製品を生産するように、特定の方法で機能するためにコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に指示することができるコンピュータ可読メモリに格納されてもよい。コンピュータプログラム命令はまた、ブロックまたはブロック群内で指定された機能を実現するためのステップを提供するコンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で命令を実行するように、コンピュータ実装プロセスを生成するためにコンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行される一連の動作ステップを引き起こさせるためにコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上にロードされてもよい。
【００５３】
本明細書で説明するシステムの１つ以上のコンポーネントおよび方法の１つ以上の要素は、コンピュータのオペレーティングシステム上で動作するアプリケーションプログラムを通して実装されてもよい。それらはまた、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家庭用電化製品、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む他のコンピュータシステム構成で実施されてもよい。
【００５４】
本明細書で説明するシステムおよび方法のコンポーネントであるアプリケーションプログラムは、特定の抽象データ型を実装し特定のタスクまたはアクションを実行するルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含んでいてもよい。分散コンピューティング環境では 、アプリケーションプログラム（全体または一部）はローカルメモリ内または他の記憶装置に配置されてもよい。加えて、または代替的に、アプリケーションプログラム（全体または一部）は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理装置によりタスクが実行される状況を可能にするために、リモートメモリまたは記憶装置に配置されてもよい。
【００５５】
これらの記述が関係する本明細書に記載された実施例の説明の多くの変更および他の実施形態は、前述の説明および関連する図面に提示された教示の利益を有して思い浮かぶであろう。このように、本開示は多くの形態で実施されてもよく、上述の例示的な実施形態に限定されるべきではないことが理解されるであろう。したがって、本開示は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態は添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることが理解されるべきである。特定の用語が本明細書に用いられているが、それらは一般的かつ説明的な意味で使用されるに過ぎず、限定の目的のためではない。
【符号の説明】
【００５６】
１００  システム
１１０  ガスタービン
１２０  蒸気タービン
１３０  発電機
１４０  送電網（電力網）
１５０  ベース負荷を推定するためのシステム
１６０  クラッチ
２００  クラッチ非係合
３００  クラッチ係合
４００  方法
４０５  動作
４１０  動作
４１５  動作
４２０  動作
４２５  動作
４３０  動作
４３５  動作
５００  ベース負荷推定
５０２  周囲条件
５０４  単純サイクルのベース負荷計算
５０６  複合サイクルのベース負荷計算
５０８  選択ユニット
５１０  選択ユニット
５１２  選択ユニット
５１４  減算ロジックユニット
５１６  選択ユニット
５１８  減算ロジックユニット
６００  プロセス
６２０  パルス
６２２  パルス
６２４  ＯＲゲート
６２６  ラッチ
７００  コントローラ
７１０  メモリ
７２０  プログラムドロジック
７３０  データ
７４０  オペレーティングシステム
７５０  プロセッサ
７６０  データバス
７７０  ユーザインターフェースデバイス
７８０  Ｉ／Ｏインターフェース
【図１】
2015038345.tif 000003
【図２】
2015038345.tif 000004
【図３】
2015038345.tif 000005
【図４】
2015038345.tif 000006
【図５】
2015038345.tif 000007
【図６】
2015038345.tif 000008
【図７】
2015038345.tif 000009
【外国語明細書】
2015038345000001.pdf