(57)【要約】【課題】  複合サイクル発電システム（１００）用の電力網周波数制御サブシステムを提供する。【解決手段】  複合サイクル発電システム用の電力網周波数制御サブシステムは、蒸気タービン（１３８）と、蒸気流量制御弁（１３６）と、制御弁を通って蒸気タービンに流れ連通した蒸気源（１２４）と、熱エネルギー貯蔵容器を備えた蒸気源と、入口ガイドベーン（１０２）を備えた燃焼タービン（１１２）と、少なくとも１つの蒸気タービンおよび燃焼タービンに結合された発電機とを含み、発電機は電力網（１６４）に電気的に結合され、発電機の周波数および電力網の周波数が電力網の使用周波数に同期しており、また蒸気流量制御弁および入口ガイドベーンが調整され協働して所定の時間周期における実質的に均一である所定の電力網周波数回復速度を可能にするように構成された制御装置（１６２）も含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合サイクル発電システム（１００）用の電力網周波数制御サブシステムであって、
蒸気流量制御弁（１３６）を備えた蒸気タービン（１３８）を含み、
前記制御弁を通って前記蒸気タービンに流れ連通した蒸気源（１２４）を含み、前記蒸気源が熱エネルギー貯蔵容器を備えており、
入口ガイドベーン（１０２）を備えた燃焼タービン（１１２）を含み、
少なくとも１つの前記蒸気タービンと前記燃焼タービンに結合した発電機を含み、前記発電機が電力網（１６４）に電気的に結合しており、前記発電機の周波数および前記電力網の周波数が前記電力網の使用周波数に同期しており、
前記蒸気流量制御弁と前記入口ガイドベーンが、協働して、所定の時間の間における実質的に均一である所定の電力網周波数回復速度を可能にするように構成された制御装置（１６２）を含む
制御サブシステム。
【請求項２】
電力網不足周波数状態に応答して前記蒸気制御弁（１３６）を開き、また電力網過周波数状態に応答して前記蒸気制御弁を閉じるように構成された、請求項１記載の電力網周波数制御サブシステム。
【請求項３】
前記制御装置（１６２）が前記熱エネルギー貯蔵容器の現時の熱エネルギー貯蔵能力を決定するように構成された、請求項１記載の電力網周波数制御サブシステム。
【請求項４】
前記制御装置（１６２）が、前記熱エネルギー貯蔵容器の現時の前記熱エネルギー貯蔵能力を活用して入手可能となる周波数回復速度と、少なくとも１つの前記蒸気タービン制御弁（１３６）の所定の変化速度とを決定するように構成された、請求項１記載の電力網周波数制御サブシステム。
【請求項５】
前記制御装置（１６２）が、電力網不足周波数状態に応答して前記ガイドベーン（１０２）を開き、また電力網過周波数状態に応答して前記ガイドベーンを閉じるように構成された、請求項１記載の電力網周波数制御サブシステム。
【請求項６】
複合サイクル発電システム（１００）であって、
少なくとも１つの発電機に結合されて蒸気流量制御弁（１３６）を備えた蒸気タービン（１３８）を含み、
熱エネルギー貯蔵容器を備えた蒸気源（１２４）を含み、前記蒸気源が前記蒸気流量制御弁を介して前記蒸気タービンに流れ連通しており、
少なくとも１つの前記発電機に結合されて入口ガイドベーン（１０２）を備えた燃焼タービン（１１２）を含み、
前記蒸気流量制御弁と前記蒸気源と前記入口ガイドベーンに通信可能に結合された制御装置（１６２）を含み、
前記制御装置が、
前記熱エネルギー貯蔵容器の現時の熱エネルギー貯蔵能力を決定し、
前記熱エネルギー貯蔵容器の現時の前記熱エネルギー貯蔵能力を活用して入手可能な周波数回復速度および前記蒸気タービン制御弁の所定の変化速度を決定し、
前記熱エネルギー貯蔵容器の利用可能な周波数回復を超える電気網不足周波数状態に応答して、前記蒸気流量制御弁と前記入口ガイドベーンを同期させて開き、
また前記熱エネルギー貯蔵容器の利用可能な周波数回復を超える電気網過周波数状態に応答して、前記蒸気流量制御弁と前記入口ガイドベーンを同期させて閉じる
ように構成されている複合サイクル発電システム。
【請求項７】
前記蒸気源（１２４）が熱回収蒸気発生器（１２４）を含む、請求項６記載の複合サイクル発電システム（１００）。
【請求項８】
前記蒸気タービン（１３８）、前記燃焼タービン（１１２）、および前記発電機（１１６）が回転可能な共通シャフト（１１４）に回転可能に連結されており、こうして前記制御弁（１３６）、前記空気入口ガイドベーン（１０２）、および前記制御装置（１６２）が協働して、電力網不足周波数状態に応答して回転可能な前記共通シャフトを加速させる実質的な開位置に向かって、また電力網過周波数状態に応答して回転可能な前記共通シャフトを減速させる実質的な閉位置に向かって、前記制御弁と前記ガイドベーンを移動させるようになっている、請求項６記載の複合サイクル発電システム（１００）。
【請求項９】
少なくとも１つの発電機が第１発電機を含み、前記蒸気タービン制御弁（１３６）が前記第１発電機の加速および減速を可能にするように前記第１発電機が前記蒸気タービン（１３８）に回転可能に結合されている、請求項６記載の複合サイクル発電システム（１００）。
【請求項１０】
少なくとも１つの発電機がさらに第２発電機を含み、前記燃焼タービン空気入口ガイドベーン（１０２）が前記第２発電機の加速および減速を可能にするように前記第２発電機が前記燃焼タービン（１１２）に回転可能に結合されている、請求項６記載の複合サイクル発電システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には電力網に関し、より具体的には、電力網に結合された複合サイクル発電システムを運転するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において「全負荷」との用語は、「定格出力」および「最大連続定格」（ＭＣＲ）と同義的に使用する。これらの用語は、電力システムおよびその関連する構成要素の連続運転出力の上限範囲を意味する。「部分負荷」は、全負荷以下の出力レベルを意味する。
【０００３】
電力網は一般に、電力網に電気を供給する多数の発電システムとその電力網から電気を引き出す多数の電気消費者とを含む。電気の発電および消費が実質等しい場合、電力網周波数は実質一定している。電力網の周波数は、実質安定した値に本来維持されるパラメータである。ヨーロッパおよび北米のシステムにおける公称標準電力網周波数の実例は、それぞれ５０Ｈｚおよび６０Ｈｚである。
【０００４】
過渡特性の周波数偏差は、消費量の増加または減少および／または発電システムの切離しまたは追加により生じる可能性がある。消費量の増加および発電システムの切離しは、電力網周波数の低下を引き起こす傾向がある。消費量の減少および発電システムの追加は、電力網周波数の上昇を引き起こす傾向がある。電力消費量および発電量は、約＋Ｏ．５Ｈｚ〜−Ｏ．５Ｈｚの範囲内の周波数変動を引き起こす可能性がある時間依存変数である。周波数過渡状態は一般に、短期間のもの、すなわち秒ないし分で測定されるものであり、上記のように小規模である。周波数過渡状態の大きさは一般に、変動期間を通しての電力網および関連する相互接続電力網内部の全電力レベルに対する電力変動の大きさの比率によって影響を受ける。上記の小規模な周波数過渡状態は、典型的な大規模サイズの公称相互接続電力網と比較して小規模サイズの典型的な電力変動に相当する。また一般に電力網は、電力網周波数を実質一定した範囲内に維持することに関して自己修正しようとする傾向がある。例えば、標準値からの周波数偏差の発生時、多数の発電機システムにわたって広がった発電の短期的な変動は、少なくとも１つの制御システムおよび少なくとも１つの制御戦略によって、周波数過渡状態が消費者に通常影響を与えないように周波数過渡状態の規模および継続期間を軽減することが可能になっている。
【０００５】
約＋０．５Ｈｚ〜−０．５Ｈｚよりも大きい過渡状態のような、および例えば時としてトリップと呼ばれる単数または複数の発電機の即時喪失の結果としての周波数低下に起因するようなよりおおきな周波数過渡状態は、大きな周波数低下を引き起こす傾向になる可能性がある。周波数過渡状態の規模および継続期間を軽減するための１つの可能な方法は、過渡状態の数秒以内の周波数低下に応答するように電力網内で使用可能な、時としてシステム予備と呼ばれる幾らかの予備発電能力を保有することである。例えば、電力網上の特定の発電ユニットにより、電力網に対するその関連する発電出力の迅速な増大を開始するようにすることができる。
【０００６】
多くの公知の発電設備は、蒸気タービン発電機（ＳＴＧ）、燃焼タービン発電機（ＣＴＧ）、またはその何らかの組合せのいずれかを含む。これらの構成は一般に、関連する発電機に回転可能に結合されたタービンを含む。発電機周波数は通常、電力網周波数に同期しており、電力網周波数と実質的に同じ速度で回転する。
【０００７】
多くの公知のＳＴＧは、例えばボイラのような蒸気発生装置に流れ連通した状態で運転される。一般に、空気と燃料とを燃焼させて熱エネルギーを放出し、この熱エネルギーが、その後水を沸騰させて蒸気を発生させるのに使用される。発生した蒸気は、タービンに導かれ、タービン内で、蒸気の熱エネルギーがタービンロータを回転させる機械エネルギーに変換される。発生する動力は、タービンへの蒸気流量に比例する。
【０００８】
電力予備を保持する１つの公知の方法は、部分的に開いたまたは絞られた位置にある少なくとも１つの関連する蒸気供給制御弁を用いてＳＴＧを運転して、蒸気発生器、ＳＴＧおよび電力網が、蒸気発生器およびＳＴＧ構成の全定格負荷よりも小さい何らかの値で運転されている、時として定常状態条件と呼ばれる平衡状態になるようにすることである。全負荷と部分負荷との差は、しばしば運転予備電力と呼ばれる。制御装置を使用して、システム周波数の低下を検知し、周波数過渡状態検知の数秒以内に蒸気弁に送信される制御信号を生成する。制御信号は、弁をより大きな開位置に移動させ、例えば過熱器のような蒸気発生装置の構成要素内に貯蔵された熱エネルギーが、蒸気発生器を通る増加蒸気流量を介して直ちに移送され始める。冷却流体、空気および燃料はその後、時間の経過と共に増加して、蒸気発生器、ＳＴＧおよび電力網間の修正平衡状態を確立するのを可能にする。しかしながら、多くの蒸気発生器およびＳＴＧの組合せは、影響を受ける構成要素への応力および磨耗の増加の可能性を軽減するような所定のパラメータの範囲内で運転されながら修正平衡状態に達するのに２〜５分を要する場合がある。また、前述の方法で通常貯蔵された熱エネルギーの総量には限度がある。さらに、多くの蒸気発生器およびＳＴＧの組合せでは、電力網周波数過渡状態に対して安定かつ制御した応答で効果的に対応することができない。例えば、上述のＳＴＧに対する蒸気弁は、急速に開き過ぎて、持続する効果的な応答をもたらすには熱エネルギー貯蔵をあまりにも急激に使い果たす場合がある。あるいは、ＳＴＧに対する蒸気弁は、タイムリーかつ効果的な応答をもたらすには開くのが緩やか過ぎる場合がある。
【０００９】
多くの公知のＣＴＧは、燃焼器組立体内で燃料‐空気混合気を燃焼させ、高温ガス流路を介してタービン組立体に導かれる燃焼ガス流を生成する。加圧空気は、通常タービンに結合された圧縮機組立体によって燃焼器組立体に導かれ、すなわち圧縮機、タービンおよび発電機は同一速度で回転する。発生電力は、タービンへの燃焼ガス流量およびガス流の温度に比例する。多くの公知のＣＴＧは一般に、ＳＴＧ（およびその関連する蒸気源）よりも運転上一層ダイナミックな挙動を示し、したがってＣＴＧは一層迅速にシステム過渡状態に応答することができる。
【００１０】
電力予備を保持する１つの公知の方法は、部分的に開いたまたは絞られた位置にある少なくとも１つの関連する空気ガイドベーンおよび少なくとも１つの燃料供給弁を用いてＣＴＧを運転して、ＣＴＧおよび電力網がＣＴＧの全定格負荷よりも小さい何らかの値で運転されている平衡状態になるようにすることである。ＳＴＧについて上述したように、全負荷と部分負荷との差は、しばしば運転予備電力と呼ばれる。制御装置は、電力網周波数の低下を検知し、周波数過渡状態検知の数秒以内に空気入口ガイドベーンおよび燃料供給弁をさらに開くようにさせる信号を生成する。圧縮機、タービン、および発電機が同一のシャフトに結合されているので、また電力網に同期した発電機が電力網周波数の低下につれて減速するので、一層少ない空気をＣＴＧに導くような初期バイアスが存在する。この状態により、ＣＴＧ発電を増大させる後続の活動にマイナスの影響を与える可能性があるＣＴＧ発電におけるバイアスの低下が生じる。さらに、関連する圧縮機を通る空気流量を増加させるバイアスが後続する空気流量を減少させるバイアスは、圧縮機サージ、すなわち十分に制御されていない空気流量および圧縮機吐出圧の波動の可能性を引き起こすおそれがあり、このサージは、圧縮機定格空気流量の下限において一層顕著になるおそれがある。ベーンが空気流量を増加させるように開くにつれて、また燃料供給弁が燃料流量を増加させるように開くにつれて、燃焼ガスの質量流量および燃焼ガス温度が、システム周波数過渡状態の検知の数秒以内に増加し始める。空気および燃料は、その後時間の経過と共に実質的に増加してＣＴＧと電力網との間の修正平衡状態を確立するのを可能にする。発電量を減少させる初期バイアスを克服し、次にＣＴＧを加速するためには、燃焼タービンはピーク燃焼、すなわち燃焼速度を急激に増大させてガス流温度を急速に上昇させながらその後の空気流量の増加が続くようにする必要がある。ＣＴＧは、周波数過渡状態に応答するための一層ダイナミックな能力を発揮することができるが、多くの公知のＣＴＧは、ＣＴＧに関連する材料部分への応力を軽減するために、ガス流温度を上昇させるための時間を延長する可能性がある温度および温度勾配の限界を有することになる。そうしなければ、構成要素の応力が増大し、その関連する寿命が悪影響を受けることになる。
【００１１】
多くの公知の蒸気発生装置およびＣＴＧは、その運転発電範囲の上限に近い範囲内において熱的に最も効率的な運転になっている。その範囲以下の発電レベルを維持することは、熱効率を低下させて結果的に運転コストを上昇させると同時に、設備の所有者が予備として保持しかつ通常は発電されない電力の販売から利益を得る可能性をおそらく否定することになる。
【特許文献１】米国特許第７，０７６，９４０Ｂ２号
【特許文献２】米国特許第６，９５７，５４０Ｂ１号
【特許文献３】米国特許第６，９４５，０３０Ｂ２号
【特許文献４】米国特許第６，８１０，６７５Ｂ２号
【特許文献５】米国特許第６，５４６，７１３Ｂ１号
【特許文献６】米国特許第６，１８２，４３９Ｂ１号
【特許文献７】米国特許第４，０３１，３７２号
【特許文献８】米国特許公開第２００４００６０２９９Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
多くの公知の複合サイクル発電設備は一般に、少なくとも１つのＣＴＧおよび少なくとも１つのＳＴＧとを含む。そのような設備の幾つかの公知の構成は、燃焼ガス排気をＣＴＧから熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に導き、ＨＲＳＧ内で燃焼ガス排気からの熱エネルギーにより水を沸騰させて蒸気にし、その後蒸気をＳＴＧに導くようにすることを含む。一般に、複合サイクル設備は、ＣＴＧを電力網周波数過渡状態に対する一次応答機構として使用しながら、ＳＴＧを二次応答として保持するように構成される。この物理的構成は、効率の利点、従って運転の経済性をもたらすが、その応答構成および方法は、電力網周波数過渡状態に対する迅速かつ効果的な応答における上述の課題の少なくとも幾つかを含む。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一実施形態では、電力網に結合された複合サイクル発電システムを運転する方法を開示する。本複合サイクル発電システムは、少なくとも１つの発電機、少なくとも１つの発電機に結合された蒸気タービン、少なくとも１つの発電機に結合された燃焼タービン、および熱エネルギー貯蔵容器を備えた蒸気源を含み、熱エネルギー貯蔵容器は少なくとも１つの制御弁を介して蒸気タービンに流れ連通している。本方法は、蒸気タービンを第１の電力出力で運転する段階と、燃焼タービンを第１の電力出力で運転する段階と、蒸気源を第１の熱エネルギーレベルで運転する段階とを含み、蒸気タービンは第１の位置にある少なくとも１つの制御弁を有し、燃焼タービンは第１の位置にある少なくとも１つの空気入口ガイドベーンを有する。蒸気タービンおよび燃焼タービンは電力網の使用周波数に同期しており、そうして蒸気タービン、燃焼タービンおよび電力網は、標準電力網周波数値と実質的に同じ周波数で運転され続けるようになる。標準電力網周波数値から離れた電力網周波数偏差を検知の際には、本システムは、熱エネルギー貯蔵容器の現時の熱エネルギー貯蔵能力を決定し、また、熱エネルギー貯蔵容器の現時の熱エネルギー貯蔵能力を活用して入手可能となる周波数回復速度および少なくとも１つの蒸気タービン制御弁の所定の変化速度を決定する。利用可能な定められた周波数回復速度が電力網周波数偏差および所定の回復周期より速い場合、少なくとも１つの蒸気タービン制御弁を第２の位置に移動させ、それによって、所定の時間周期における実質的に均一であるような所定の電力網周波数回復速度を可能にする。利用可能な定められた周波数回復速度が電力網周波数偏差および所定の回復周期より遅い場合、少なくとも１つの燃焼タービン空気入口ガイドベーンを第２位置へ、および少なくとも１つの蒸気タービン制御弁を第２位置に同期させて移動させ、それによって、所定の時間周期における実質的に均一であるような所定の電力網周波数回復速度を可能にする。
【００１４】
別の実施形態では、複合サイクル発電システム用の電力網周波数制御サブシステムは、蒸気流量制御弁を備えた蒸気タービンと、前記制御弁を通って前記蒸気タービンに流れ連通した蒸気源と、熱エネルギー貯蔵容器を備えた前記蒸気源と、入口ガイドベーンを備えた燃焼タービンと、少なくとも１つの前記蒸気タービンおよび前記燃焼タービンに結合された発電機とを含み、前記発電機が電力網に電気的に結合しており、前記発電機の周波数および電力網の周波数が電力網の使用周波数に同期しており、また前記蒸気流量制御弁および前記入口ガイドベーンが調整され、協働して所定の時間周期における実質的に均一である所定の電力網周波数回復速度を可能にするように構成された制御装置も含む。
【００１５】
さらに別の実施形態では、複合サイクル発電システムは、蒸気タービンが蒸気流量制御弁を備えており、前記蒸気タービンが少なくとも１つの発電機に結合されており、蒸気源が熱エネルギー貯蔵容器を備えており、前記蒸気源が前記蒸気流量制御弁を通して前記蒸気タービンに流れ連通しており、燃焼タービンが少なくとも１つの発電機に結合され、前記燃焼タービンが入口ガイドベーンを備えており、制御装置が前記蒸気流量制御弁および前記蒸気源および前記入口ガイドベーンに通信可能に結合されている。制御装置は、熱エネルギー貯蔵容器の現時の熱エネルギー貯蔵能力を決定し、熱エネルギー貯蔵容器の現時の熱エネルギー貯蔵能力を活用して入手可能となる周波数回復速度および蒸気タービン制御弁の所定の変化速度を決定し、熱エネルギー貯蔵容器の利用可能な周波数回復を超える電力網不足周波数状態に応答して前記蒸気流量制御弁と入口ガイドベーンを同期させて開き、また熱エネルギー貯蔵容器の利用可能な周波数回復を超える電気網過周波数状態に応答して前記蒸気流量制御弁と入口ガイドベーンを同期させて閉じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、例示的な複合サイクル発電システム１００の概略図である。システム１００は少なくとも１つの燃焼タービン入口ガイドベーン１０２と、少なくとも１つの燃焼器１０６に流れ連通した燃焼タービン圧縮機１０４と、少なくとも１つの燃料供給弁１１０を介して同様に燃焼器１０６に流れ連通した燃料貯蔵設備１０８と、燃焼タービン１１２と、共通シャフト１１４と、シャフト１１４を介して圧縮機１０４およびタービン１１２に回転可能に結合された燃焼タービン発電機（ＣＴＧ）１１６と、発電機出力配線１１８と、複数のＣＴＧセンサ１２０と、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１２４に流れ連通した燃焼タービン排気ガスダクト１２２とを含む。ＨＲＳＧ１２４は、第１のチューブバンクの組１２６と、第２のチューブバンクの組１２８と、蒸気ドラム１３０と、第３のチューブバンクの組１３２とを含み、チューブバンク１２６、１２８、１３２およびドラム１３０は互いに流れ連通している。システム１００はさらに、少なくとも１つの蒸気タービン制御弁１３６を介して蒸気タービン１３８に流れ連通した過熱蒸気ヘッダ１３４を含む。共通シャフト１４０は、タービン１３８を蒸気タービン発電機（ＳＴＧ）１４２に回転可能に結合する。システム１００はさらに、複数のＳＴＧセンサ１４４と発電機出力配線１４６とを含む。さらに、蒸気タービン蒸気排出ダクト１４８、コンデンサ１５０、冷却水流を有する冷却液チューブ束１５１、復水供給ヘッダ１５２、復水／給水ポンプ１５４および給水供給ヘッダ１５６は、互いに流れ連通している。ＨＲＳＧガス排出ダクト１５８は、ＨＲＳＧ１２４およびスタック１６０に流れ連通している。システム１００の自動およびマニュアル制御は、制御装置１６２を用いて可能になる。発電機１１６および１４２は、送電ライン１６６を介して電力網１６４に相互接続される。消費者１６８は、別の発電設備１７０がそうであるのと同様に電力網１６４に接続される。
【００１７】
電力は、ＣＴＧ１１６によって発電される。圧縮機１０４は、空気入口ガイドベーン１０２を通して空気を燃焼器１０６に導く。それに代えて、複数の高速作動ガイドベーンを使用することができる。燃料は、燃料弁１１０を介して燃料貯蔵設備１０８から燃焼器１０６に導かれる。この例示的な実施形態では、貯蔵設備１０８は、天然ガス供給ステーションである。それに代えて、設備１０８は、天然ガス貯蔵タンク、燃料油貯蔵タンクまたは燃料油トレーラとすることができる。また、それに代えて、システム１００は、その中で設備１０８が合成ガスを生成する統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）プラントを含むことができる。燃焼器１０６は、燃料を空気と共に点火しかつ燃焼させて高温すなわち約１３１６℃（２４００°Ｆ）の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスはその後、タービン１１２に導かれる。この例示的な実施形態では、タービン１１２は多燃料ユニットであり、燃焼器１０６は、例えば天然ガス、燃料油または他の燃料を点火しかつ燃焼させることができる。燃焼ガス内の熱エネルギーは、タービン１１２において回転エネルギーに変換される。上述のように、タービン１１２は、シャフト１１４を介して圧縮機１０４および発電機１１６に回転可能に結合され、圧縮機１０４および発電機１１６は、タービン１１２と共に実質的に同じ回転速度で回転する。発電機１１６は、該発電機１１６が電力網１６４に同期していない時には、シャフト１１４の回転速度に直接比例する周波数の電圧および電流を生成する。発電機１１６の電気出力は、該発電機１１６が電力網１６４に同期している時には、電力網１６４の周波数と実質的に同じ周波数で相互接続配線１１８を介して電力網１６４に送電される。発電機１１６は励磁システム（図１には図示せず）を介して制御することができる。複数のセンサ１２０は、少なくとも１つの電流変換器（図１には図示せず）と、１つの電圧変換器（図１には図示せず）と、１つの周波数変換器（図１には図示せず）とを含むことができる。センサ１２０の出力は制御装置１６２に送信される。
【００１８】
電力はまた、ＳＴＧ１４２を用いて発電される。ＨＲＳＧ１２４は、蒸気ヘッダ１３４および制御弁１３６を介して過熱蒸気をタービン１３８に送る。制御弁１３６は、制御装置１６２を介して連続的にバイアスされて、下記にさらに説明するようにタービン１３８への蒸気流量を調整する。制御装置１６２は、センサ１４４から入力を受信する。この例示的な実施形態では、センサ１４４は、弁１３６のすぐ上流および下流にある圧力変換器を含む。蒸気の熱エネルギーは、タービン１３８内でシャフト１４０を回転させる機械エネルギーに変換される。上述のように、タービン１３８は、シャフト１４０を介して発電機１４２に回転可能に結合され、ＳＴＧ１４２は、実質的に同じ回転速度でタービン１３８と共に回転する。発電機１４２は、該発電機１４２が電力網１６４に同期していない時には、シャフト１４０の回転速度に直接比例する周波数の電圧および電流を生成する。発電機１４２の電気出力は、該発電機１４２が電力網１６４に同期している時には、電力網１６４の周波数と実質的に同じ周波数で相互接続配線１４６を介して電力網１６４に送電される。発電機１４２は、励磁システム（図１には図示せず）を介して制御することができる。複数のセンサ１４４は、少なくとも１つの電流変換器（図１には図示せず）と、１つの電圧変換器（図１には図示せず）と、１つの周波数変換器（図１には図示せず）とを含むことができる。センサ１４４の出力は制御装置１６２に送信される。
【００１９】
それに代えて、多様な構成を含む蒸気タービン組立体を使用することができる。例えば、蒸気タービン組立体は、高圧セクション、中圧セクションおよび低圧セクションを含むことができる。また、別の実施例では、蒸気タービン組立体および燃焼タービン組立体は、単一の発電機を回転可能に駆動する単一のシャフトに回転可能に結合することができる。
【００２０】
タービン１３８のための蒸気は、ＨＲＳＧ１２４を介して生成される。それに代えて、ＨＲＳＧ１２４は、自立燃焼ボイラ装置で置き換えることができる。この例示的な実施形態では、ＨＲＳＧ１２４は、ダクト１２２を介してタービン１１２からの排気ガスを受ける。一般に、燃焼タービンからのガス排気は、タービン１１２の内部でシャフト１１４を回転させる機械エネルギーに変換されなかった約５３８℃〜６４９℃（１０００°Ｆ〜１２００°Ｆ）の温度範囲を有する利用可能な熱エネルギーを含む。排気ガスは、この例示的な実施形態において過熱器チューブバンク１３２として示したより高温の蒸気生成構成要素から、最初に一層低温のチューブバンク１２８に、次にチューブバンク１２６にＨＲＳＧ１２４を貫通して流れる。ガスは、ダクト１５８に導かれて、その後、一般にはガスを環境に導く環境制御サブシステム（図１には図示せず）を介してスタック１６０に導かれる。一般に、環境に排出する時のガス流内には、実質的に使用可能な熱エネルギーは殆ど残っていない。
【００２１】
ＨＲＳＧ１２４内で水を沸騰させて蒸気を発生する。サブクール水は、コンデンサ１５０内に貯蔵されている。この例示的な実施形態では、コンデンサ１５０は、ダクト１４８を介してタービン１３８から蒸気を受ける主復水器を含む。コンデンサ１５０はまた、水の貯蔵用の空洞（図１には図示せず）およびチューブ束１５１を含む。この例示的な実施形態では、チューブ束１５１は、クーリングタワー、湖または川を含むことができる給水源（図１には図示せず）から冷却水を導く複数のチューブを含む。タービン１３８から排出された蒸気は、チューブ束１５１の外面上を流れ、そこで熱エネルギーが、チューブ束の壁を介して蒸気から冷却水に伝達される。蒸気から熱エネルギーを除去すると、流体が液体形態へ状態変化を起こす。液体は、コンデンサ１５０の内部に収集され、そこから液体は、サクションヘッダ１５２を介してポンプ１５４に導かれる。この例示的な実施形態では、ポンプ１５４は給水ポンプとすることができる。それに代えて、ポンプ１５４は、一連の復水ブースタポンプ、復水ポンプおよび給水ポンプとすることができる。また、それに代えて、システム１００内には、ＨＲＳＧ１２４内に流入する前に給水を余熱する少なくとも１つの給水加熱器を含むことができる。給水は、第１のチューブバンク１２６に流入し、チューブバンク１２６の表面上を流れる燃焼ガス流からチューブ１２６内の給水に熱エネルギーが伝達される。加熱した給水は、チューブバンク１２８に導かれ、そこで熱エネルギーは、ガス流がチューブ１２８の近傍では一層高温であるという点以外はチューブ１２６に関連した方法と実質的に同様な方法で給水に伝達される。この時点までは水と蒸気との混合物である給水は、チューブ１２８から蒸気ドラム１３０に導かれる。この例示的な実施形態では、蒸気ドラム１３０は、蒸気および水の混合流から水を除去してこの水をドラム１３０に戻す複数の蒸気／水分離装置（図１には図示せず）を含む。実質的に大部分の水が除去された状態の蒸気はさらに、過熱チューブバンク１３２に導かれ、そこで、タービン１１２からの排気ガス流は、その最高温度であり、チューブ１２６および１２８における方法と同様な方法で、チューブ１３２内の蒸気に熱エネルギーを伝達する。過熱蒸気は、ＨＲＳＧ１２４から流出すると、蒸気ヘッダ１３４に導かれる。
【００２２】
ＣＴＧ１１６からの電流は、相互接続ライン１１９を介して送電ライン１６６に送電される。電流は同様にＳＴＧ１４２から相互接続配線１４６を介して送電ライン１６６に送電される。送電ライン１６６は、電力網１６４をシステム１００と接続する。別の発電設備１７０は、電力を発電し、その電力を消費者１６８による使用のために電力網１６４に送電する。
【００２３】
制御装置１６２は、プロセッサ（図１には図示せず）と、メモリ（図１には図示せず）と、複数の入力チャネル（図１には図示せず）と、複数の出力チャネル（図１には図示せず）とを含み、またコンピュータ（図１には図示せず）を含むことができる。本明細書で使用する場合、コンピュータという用語は、当技術分野でコンピュータと呼ばれるいわゆる集積回路だけに限定されるのではなく、広範囲にプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル・ロジックコントローラ、特定用途向け集積回路および他のプログラム可能回路を意味し、これらの用語は、本明細書では同義的に使用する。この例示的な実施形態では、メモリは、それに限定されないが、ランダムアクセスメモリのようなコンピュータ可読媒体を含むことができる。それに代えて、フロッピディスク、コンパクトディスク‐読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、磁気‐光ディスク（ＭＯＤ）および／またはディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もまた、使用することができる。また、この例示的な実施形態では、複数の入力チャネルは、それに限定されないが、マウスおよびキーボードのようなオペレータインタフェースに関連したコンピュータ周辺機器を意味することができる。それに代えて、例えばスキャナのような他のコンピュータ周辺機器もまた、使用することができる。さらに、この例示的な実施形態では、複数の出力チャネルは、それに限定されないが、オペレータインタフェースモニタを含むことができる。
【００２４】
制御装置１６２は、その幾つかがセンサ１２０、１４４を含む複数のセンサから複数の入力を受信し、その入力を処理し、プログラムされたアルゴリズムおよび離散的環境に基づいて適切な出力を生成し、かつ信号をシステム１００の適切な構成要素に送信してそれらの構成要素にバイアスを与える。例えば、電力網１６４上での小さなすなわち約０．５Ｈｚまたはそれ以下の下向き周波数過渡状態の発生時には、制御装置１６２は、センサ１２０から送信された周波数入力を受信することになる。制御装置１６２は次に、入口ガイドベーン１０２および燃料弁１１０に対して開バイアスを生じさせる。入口ガイドベーン１０２は、過渡状態の間にわたり、起こり得る圧縮機サージ条件に対する所定のマージンを保持するように調整される。燃焼器１０６内部での燃焼が高まり、ガス流質量流量およびガス流温度の同様な増加を引き起こす。ガス流温度の変化は、タービン１１２の構成要素において起こり得る応力を軽減するような所定の温度および温度勾配パラメータの範囲内に保持される。タービン１１２は加速し、シャフト１１４を介して発電機１１６内に回転加速が引き起こされ、それによって、例えばヨーロッパでは５０Ｈｚまた北米では６０Ｈｚのような公称システム周波数値に向かう電力網１６４周波数の部分的上昇を引き起こす。同様に、電力網において約０．５Ｈｚまたはそれ以下の周波数の上昇を検知した場合には、制御装置１６２は、センサ１２０から周波数入力を受信し、空気ガイドベーン１０２および燃料弁１１０に対して閉バイアスを生じさせて、燃焼器１０６によって生成される質量流量およびガス流温度を低下させる。その後タービン１１２を介して引き起こされたシャフト１１４の減速はまた、ＣＴＧ１１６を減速させて、公称周波数値に向かう電力網１６４の周波数低下を生じさせる。
【００２５】
同様なプロセスは、ＳＴＧ１４２についても観察することができる。センサ１４４は、電力網１６４の周波数低下を検知し、関連する信号を制御装置１６２に送信する。制御装置１６２は、蒸気弁１３６に対して開バイアスを生じさせる。弁１３６は、蒸気ヘッダ１３４の圧力を弁１３６の上流および下流で所定のパラメータの範囲内に保持するのに整合するような速度で開かれる。また、ＨＲＳＧ１２４の適切な制御は、あらゆるその後の蒸気温度の変化がタービン１３８の構成要素において起こり得る応力を軽減するような所定の温度および温度勾配パラメータの範囲内に保持されるように維持される。
【００２６】
図２は、電力網１６４の不足周波数状態に対する複合サイクル発電システム１００（図１に示す）の例示的な応答のグラフ図２００である。応答グラフ２００は、ＣＴＧ１１６およびＳＴＧ１４２のおおよその電力出力を時間の関数として２％の増分で表した縦座標２０２（ｙ軸）を含む。縦座標２０２は、ＣＴＧ１１６およびＳＴＧ１４２のＭＣＲに対応して、グラフ２００の原点における８８％値および最高限度としての１００％値を含む。グラフ２００はまた、１分の増分を用いて時間を分で示す横座標（ｘ軸）２０４を含む。時間＝０は、電力網１６４上の不足周波数過渡状態の開始を示す。時間＝７分は、過渡状態およびシステム１００の応答が実質的に完了していることを示す。曲線２０６は、起こり得るＣＴＧ１１６出力応答対時間を示す。曲線２０８は、比較のために、本明細書で説明する本発明を使用しない状態での起こり得るＳＴＧ１４２出力応答対時間を示す。曲線２１０は、本明細書で説明する本発明を使用した状態での起こり得るＳＴＧ１４２出力応答対時間を示す。
【００２７】
図３は、複合サイクル発電システム１００（図１に示す）の電力網周波数過渡状態に対する例示的な対応方法３００の流れ図である。方法３００に含まれたステップ３０２では、ＳＴＧ１４２およびＣＴＧ１１６が実質的に定常状態で運転され、ＳＴＧ１４２はＭＣＲで運転され、またＣＴＧ１１６はＭＣＲ以下の部分負荷で運転される。弁１３６は、ＳＴＧ１４２がＭＣＲで運転するのを可能にするのに十分に開き、またベーン１０２および弁１１０は、システム１００が周波数感応発電モードで運転されていると呼ぶことができる絞られた位置にある。それに代えて、配電指令所がシステム１００および別の設備１７０に発電出力を指令する公称送電モードでシステム１００を運転することができる。
【００２８】
ＳＴＧ１４２とＣＴＧ１１６を実質的に定常状態で運転することを可能にするために、ステップ３０２において、弁１３６、センサ１４４および制御装置１６２は、協働して、システム１００を周波数感応モードで運転する。弁１３６は、ＳＴＧ１４２がＭＣＲで運転されるのを可能にするのに弁１３６が十分に開くように、構成され、配置され、かつ制御装置１６２と協働する。全開位置と全閉位置との間の弁１３６の複数の位置は、各位置における対応するＨＲＳＧ１２４の背圧と組合さって、特定の蒸気質量流量を生成するのを可能にする。ＨＲＳＧ１２４の背圧は、下記に説明するように、使用することができる実質的に即座に使用可能な動力の予備を保持し、また、使用することができる熱エネルギーを貯蔵するための実質的に即座に使用可能な容量の予備を保持するのを可能にする。制御装置１６２は、電力増減要求に対して応答するために、適切な背圧を維持しながら適切に発電するように弁１３６を移動させる信号を送信する。制御装置１６２は、現在の電力需要、現在の蒸気流量、現在の電力網周波数および現在のＨＲＳＧ背圧の機能として弁１３６を移動させる。弁１３６、制御装置１６２およびセンサ１４４の協働については、下記にさらに説明する。上述の協働によって、システム１００が、比較的高効率発電を可能にする出力レベルで運転されることが可能となる点に留意されたい。
【００２９】
システム１００は、ステップ３０４において、センサ１２０および１４４を介して電力網１６４上の周波数過渡状態を検知する。この事象は、図２における時間＝０に対応する。図示した不足周波数状態は、単数または複数の発電ユニット１７０のトリップ、または消費者１６８による電力需要の大幅増加の結果である場合があり、それによって電力網の周波数低下が、０．５Ｈｚよりも大きく標準周波数を下回るおそれがある。過周波数状態は消費者による電力需要の大幅な減少の結果である場合がある。制御装置１６２は、過渡状態を、システム１００からの急速な発電量変化の要求として解釈する。
【００３０】
制御装置１６２は、ステップ３０６において、ＨＲＳＧ１２４内に貯蔵された蒸気の量およびエネルギー含有量に基づいたＨＲＳＧ１２４の現時の熱エネルギー貯蔵能力を決定する。比較的小さい周波数過渡状態の間は、ＨＲＳＧ１２４の熱エネルギー貯蔵能力は、周波数を標準周波数に戻すために必要なエネルギーを補うための十分なエネルギーを放出または貯蔵することができる。比較的大きな周波数過渡状態の間は、ＨＲＳＧ１２４の熱エネルギー貯蔵能力は、周波数を標準周波数に戻すために必要なエネルギーを補うための十分なエネルギーを放出または貯蔵することができない場合がある。制御装置１６２はまた、ステップ３０８において、熱エネルギー貯蔵容器の現時の熱エネルギー貯蔵能力を活用して入手可能な周波数回復速度、および弁１３６の所定の変化速度を決定する。入手可能な定められた周波数回復速度が電力網周波数偏差および所定の回復周期より速い場合、制御装置１６２は、熱エネルギー貯蔵容器と蒸気タービン間の熱エネルギーの移動を引き起こすために、蒸気タービン制御弁１３６に信号を送信し、そうすることにより、所定の時間の間に、蒸気タービン制御弁１３６だけを使って、電気網周波数を標準周波数に戻すことが可能になる。
【００３１】
入手可能な定められた周波数回復速度が電力網周波数偏差および所定の回復周期より遅い場合、制御装置１６２は、蒸気タービン制御弁１３６、入口ガイドベーン１０２および燃料弁１１０に信号を送信し、それにより、ＳＴＧ１４２およびＣＴＧ１１６の電力レベルが同期して変動し、所定の時間周期における実質的に均一である所定の電力網周波数回復速度を可能にする。
【００３２】
応答グラフ２００の曲線２０８は、本明細書で説明する本発明を使用しない状態での上述の不足周波数過渡状態に対する起こり得るＳＴＧ１４２の応答を示し、かつ比較の目的で表している。この状況では、弁１３６は、実質的な全開位置まで急速に開く。タービン１３８への蒸気流量が、急速に増加し、したがってＳＴＧ１４２の発電出力は、ＭＣＲの１００％と実質的に同じ値まで増大する。電力出力は、ＭＣＲの１００％と実質的に同じ値で安定したままであるが、しかしながら１分未満以内の電力出力は、ＨＲＳＧ１２４内の弁１３６の上流の蒸気背圧が、熱エネルギー蓄積が使い果たされるにつれて減少するので、低下する。応答グラフ２００の曲線２０６は、ＣＴＧ１１６の応答を示す。制御装置１６２は、ベーン１０２および弁１１０を実質的な全開位置に向けて移動させ始める。この例示的な実施形態では、入口ガイドベーン１０２は、過渡状態の間にわたって、起こり得る圧縮機サージ状態に対する所定のマージンが維持されるように、調整される。ＨＲＳＧ１２４内部の熱エネルギー蓄積を使用することは、ベーン１０２の調整およびその後の起こり得るサージ状態に対するマージンの増加を可能にする。それに代えて、能動的圧縮機サージ管理のための方法は、制御スキーム内に統合することができる。弁１１０は一層急速に応答して、それによって圧縮機１０４からの空気流量が増加し始める時に、タービン１１２を燃料リッチ混合気で上限燃焼させる。ＣＴＧ１１６の応答は、弁１１０が開くことに関する時間に限界があること（安全および制御目的のために）および上述の圧縮機１０４の速度低下がＣＴＧ１１６周波数の低下に比例することに起因して、ＳＴＧ１４２よりも僅かに緩慢である点に留意されたい。ＣＴＧ１１６に関連するこれらの状況は、ＨＲＳＧ１２４の熱貯蔵容器内に存在する実質的に即時使用可能な付加的蒸気流量能力と比較される。
【００３３】
ＣＴＧ１１６は、応答グラフ２００の曲線２０６によって示すようにＭＣＲの約９６％〜９８％の安定出力に保持される。この安定状態は、ＣＴＧ１１６の初期応答がＭＣＲの１００％よりも低く制限されることを示し、その理由は、上限燃焼は、燃焼ガス流温度およびガス流温度勾配を増大させ、かつ燃焼ガス流に接触する可能性があるタービン１１２の構成要素内での熱応力の発生を軽減しまた燃空比を適切なガイドライン内に維持するような所定のパラメータの範囲内に制御されなければならないからである。ベーン１０２が開くことおよびＣＴＧ１１６が加速することに起因して空気流量の増加が生じると、タービン１１２を通る質量流量が増加し、燃料弁１１０は、再度開いて一層多くの燃料をさらに流入させるようにバイアスされる。その結果、ＣＴＧ１１６の出力は、ＭＣＲの実質的に１００％が達せられるまで安定した速度で増加する。システム１００が不足周波数状態を検知してから電力出力の安定増加の開始に達するまでに約２分を要し、また実質的にＭＣＲの１００％に達するのに６〜７分を要する点に留意されたい。
【００３４】
燃料ガスの温度および質量流量がＨＲＳＧ１２４に導かれ、ＨＲＳＧ１２４内部でのガスから水／蒸気回路への関連する熱エネルギー伝達が増大するにつれて、ＳＴＧ１４２の電力出力の減少は緩和され始めて、曲線２０８は、過渡状態の開始から約３分以内に曲線２０６に追従する。ＳＴＧ１４２は、過渡状態の開始から７分以内に実質的にＭＣＲの１００％に達する。
【００３５】
一実施形態では、蒸気タービン１３８の入口に対する温度設定点は一時的に、所定の時間周期の所定の電力網周波数回復速度を可能にするように選択された経時的温度可動域リミットに設定される。別の実施形態では、ＨＲＳＧ１２４の温度に対する温度設定点は一時的に、所定の時間周期の所定の電力網周波数回復速度を可能にするように選択された経時的温度可動域リミットに設定される。温度設定点を経時的温度可動域リミットに設定することは、蒸気源１２４内に一層多くの熱エネルギーを貯蔵することを可能にすることにより、または蒸気源１２４から一層多くのエネルギー量を放出することを可能にすることにより、所定の電力網周波数回復速度を達成することができるようになる。
【００３６】
本発明の例示的一実施形態によれば、制御装置１６２はステップ３０６において蒸気源１２４の現時の熱エネルギー貯蔵能力を決定し、ステップ３０８において弁１３６を用いて周波数過渡状態を軽減させるための応答時間を決定する。定められた応答時間が所定の限度内であれば、制御装置１６２はステップ３１２において蒸気源１２４に貯蔵されたエネルギーを弁１３６を通して使用することにより周波数過渡状態を修正する。定められた応答時間が所定の限度内ではなくまたは蒸気源１２４の現時の熱エネルギー貯蔵能力が周波数過渡状態を修正するのに十分ではない場合、制御装置１６２はステップ３１４において蒸気源１２４内に貯蔵されたエネルギーを弁１３６を通して使用することにより、およびＣＴＧ１１６の電力レベル出力を同期して増大させることにより周波数過渡状態を修正する。蒸気源１２４の貯蔵エネルギー能力内での周波数過渡状態をＳＴＧ１４２だけを用いて修正することは、ＣＴＧ１１６の温度および応力過渡を減少させることを可能にする。制御装置１６２が、周波数過渡状態の規模および／または蒸気源１２４に貯蔵されたエネルギーによってＳＴＧ１４２が周波数過渡状態を修正することが妨げられると判断した場合、制御装置１６２は、周波数過渡状態を修正することを可能にするＳＴＧ１４２およびＣＴＧ１１６の適切な貢献を決め、また弁１３６、弁１１０およびＩＧＶ１０２を所定の時間周期内に周波数過渡状態を修正するおおよその位置へと急速に傾斜させる。
【００３７】
本明細書で説明した電力網周波数制御サブシステムのための方法および装置は、複合サイクル発電システムの運転を可能にする。より具体的には、上述のように電力網周波数制御サブシステムを設計し、設置しかつ運転することは、熱エネルギー貯蔵能力を使用することによって接続電力網上の不足周波数過渡状態の間に標準電力網周波数を維持するのを可能にするように複合サイクル発電システムを運転するのを可能にする。さらに、接続電力網上の過周波数過渡状態はまた、本電力網周波数制御サブシステムを用いて緩和することができる。その結果、安定した電力網周波数を維持することを可能にすることができ、また大きなメンテナンス費用および複合サイクル発電システムの停止を減少または排除することができる。
【００３８】
本明細書で説明しかつ／または図示した本方法および装置は、複合サイクル発電システム、より具体的には電力網周波数制御サブシステムに対する方法および装置に関して説明しかつ／または図示しているが、本明細書で説明しかつ／または図示した本方法の実施は、全体として電力網周波数制御サブシステムにもまた複合サイクル発電システムにも限定されるものではない。むしろ、本明細書の説明しかつ／または図示した本方法は、あらゆるシステムを設計し、設置しかつ運転するのに適用可能である。
【００３９】
以上、複合サイクル発電システムに関連するものとしての電力網周波数制御サブシステムの例示的な実施形態を詳細に説明している。本方法、装置およびシステムは、本明細書で説明した特定の実施形態にも、設計し、設置しかつ運転した特定の電力網周波数制御サブシステムにも限定されるものではなく、むしろ電力網周波数制御サブシステムを設計し、設置しかつ運転する本方法は、本明細書で説明した他の方法、装置およびシステムから独立してかつ別個に利用することができ、または本明細書で説明しなかった構成要素を設計し、設置しかつ運転するのに利用することができる。例えば、他の構成要素もまた、本明細書で説明した本方法を用いて、設計し、設置しかつ運転することができる。
【００４０】
本明細書で使用されるように、リアルタイム制御装置に関して、リアルタイムとは、出力に作用する入力の変化後の実質的に短い周期に起こる結果を表す。周期とは、定期的に繰り返される作業と作業の間の時間量である。このような繰り返される作業は周期的作業と呼ばれる。この時間周期は、リアルタイムシステムの設計パラメータであり、結果の重要性および／または結果を生成するために入力の処理を実行するシステム能力に基づいて選択されることができる。
【００４１】
本明細書で使用されるように、制御装置との用語はコンピュータシステム等のプロセッサまたはマイクロプロセッサをベースにした任意のシステムを含むことができ、このシステムはマイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および本明細書で説明された機能を実行することのできる別の任意の回路またはプロセッサを含む。上記の例は例示するものに過ぎず、制御装置との用語の定義および／または意味を何らか制限することを意図したものではない。
【００４２】
様々な実施形態またはその構成要素はコンピュータシステムの一部として実装することができる。コンピュータシステムはコンピュータ、入力装置、表示ユニット、そして例えばインターネットにアクセスするためのインタフェースを含むことができる。コンピュータシステムはさらに、通信バスに接続しておくことのできるマイクロプロセッサを含むことができる。コンピュータは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことのできるメモリも、ハードディスクドライブまたはフロッピディスクドライブ、光ディスクドライブ等の取外し可能な記憶装置とすることのできる記憶装置も含むことができる。記憶装置はまた、コンピュータプログラムまたは別の命令をコンピュータシステムにロードするための別の類似の手段とすることができる。
【００４３】
コンピュータシステムは、入力データを処理するために、単数または複数の記憶要素に記憶されているひとまとまりの指示を実行する。記憶要素はまた、要望または要求された場合、データまたは他の情報を保持し、情報源の形態でありまたは処理装置内の機能的メモリ要素であることができる。ひとまとまりの指示は、本発明の様々な実施形態の過程のような特定の作業を行うようにコンピュータシステムに指示する様々な命令を含むことができる。ひとまとまりの指示はソフトウェアプログラムの形態であることができる。ソフトウェアは、システムソフトウェアまたは実務処理ソフトウェアといった、様々な形態をとることができる。さらに、ソフトウェアは、個々のプログラムの集合体、一層大規模なプログラム内のプログラムモジュール、またはプログラムモジュールの一部の形態とすることができる。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形態をとるモジュラープログラミングを含む。処理装置による入力データの処理は、ユーザ命令、先行処理の結果、または他の処理装置による要請に対する応答である場合がある。
【００４４】
本明細書で使用される場合、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は同義的に使用され、また、コンピュータにより実行されることのできる、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発ＲＡＭメモリ（ＮＶＲＡＭ）を含むメモリに保存されている任意のコンピュータプログラムを含む。上記で言及されたメモリの種類は例示するものに過ぎず、コンピュータプログラムを保存するメモリの種類を限定するものではない。
【００４５】
上記で説明されたモデル予測制御手法は費用効率が良くまた非常に信頼できる。この手法は、最大の可能性と定められた保持位置に敏速に達する装置読込み側面を出力するのを可能にし、その後、制御された傾斜および完全な読込みのための早期解除が追従する。したがって、モデル予測制御手法は、費用効率が良く、また信頼性のある方式で装置の運転を可能にすることができる。
【００４６】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明が、特許請求の範囲の技術思想および技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態による例示的な蒸気タービン発電機システムの概略図である。
【図２】図１で図示された蒸気タービン発電機の簡素化された概略図である。
【図３】図２で図示されたタービンを用いて使用されることのできるタービン制御装置の出力を制御する例示的な方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  複合サイクル発電システム
１０２  入口ガイドベーン
１０４  圧縮機
１０６  燃焼器
１０８  設備
１１０  燃料弁
１１２  燃焼タービン
１１４  シャフト
１１６  燃焼タービン発電機（ＣＴＧ）
１１８  発電機出力配線
１１９  相互接続ライン
１２０  センサ
１２２  ガスダクト
１２４  熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）または蒸気源
１２６  第１チューブバンク
１２８  チューブ
１３０  蒸気ドラム
１３２  過熱器チューブバンク
１３４  蒸気ヘッダ
１３６  蒸気タービン制御弁
１３８  蒸気タービン
１４０  シャフト
１４２  蒸気タービン発電機（ＳＴＧ）
１４４  センサ
１４６  発電機出力配線
１４８  ダクト
１５０  コンデンサ
１５１  チューブ束
１５２  ヘッダ
１５４  ポンプ
１５６  ヘッダ
１５８  ダクト
１６０  スタック
１６２  制御装置
１６４  電力網
１６６  送電ライン
１６８  消費者
１７０  発電設備
２００  応答グラフ
２０２  縦座標
２０４  ｘ軸
２０６  曲線
２０８  曲線
２１０  曲線
３００  方法
３０２  電力網に結合された複合サイクル発電所の蒸気タービン発電機および燃焼タービン発電機を定常運転状態で運転するステップ
３０４  電力網標準周波数から電力網周波数過渡状態を検知するステップ
３０６  蒸気源に貯蔵された蒸気の量およびエネルギー含有量に基づき蒸気タービン蒸気源の現時の熱エネルギー貯蔵能力を決定するステップ
３０８  蒸気源の現時の熱エネルギー貯蔵能力を活用して入手可能な周波数回復速度および弁１３６の所定の変化速度を決定するステップ
３１０  蒸気源および蒸気タービン発電機に貯蔵されたエネルギーだけを使用して周波数修正をもたらす十分なエネルギーを蒸気源が含むかどうかを決定するステップ
３１２  周波数を電力網標準周波数に戻すためにＳＴＧ制御弁を開くステップ
３１４  周波数を電力網標準周波数に戻すために、ＣＴＧＩＧＶおよび燃料弁を同期させて定められた量を開き、またＳＴＧ制御弁を全開に開くステップ
３１６  ＳＴＧ制御弁、ＣＴＧＩＧＶおよび燃料弁を定常状態制御に戻すステップ
【図１】
2008095691.tif 000003
【図２】
2008095691.tif 000004
【図３】
2008095691.tif 000005