(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
前記圧縮機から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される直流発電機と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記燃焼器に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁と、
前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値として出力する回転数検出器と
前記直流発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する発電出力検出器と、
第１燃料弁制御部と、
第２燃料弁制御部と、
発電出力制御部と
を具備し、
前記第１燃料弁制御部は、前記発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて
前記第１燃料弁の開度を操作し、
前記第２燃料弁制御部は、前記発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて
前記第２燃料弁の開度を操作し、
前記発電出力制御部は、前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を操作し、
前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さく、
前記第１燃料弁制御部は、第１燃料弁操作発電出力制御部を有しており、
前記第１燃料弁操作発電出力制御部は、前記発電出力検出値と前記第１発電出力目標値に基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を出力し、
前記第１燃料弁制御部は、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作し、
前記第２燃料弁制御部は、第２燃料弁操作発電出力制御部を有しており、
前記第２燃料弁操作発電出力制御部は、前記発電出力検出値と前記第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を出力し、
前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作し、
中央制御部を具備し、
前記第１燃料弁制御部は、第１燃料弁操作回転数制御部を有しており、
前記発電出力制御部は、発電出力操作回転数制御部を有しており、
前記中央制御部は、運転モード信号を出力し、
前記第１燃料弁操作回転数制御部は、前記回転数検出値に基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量を出力し、
前記発電出力操作回転数制御部は、前記回転数検出値に基づいて発電出力操作回転数制御操作量を出力し、
前記第１燃料弁制御部は、前記運転モード信号に応じて、前記第１燃料弁操作回転数制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作する第１運転モードから前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作する第２運転モードへと運転モードの切替えを行い、
前記第２燃料弁制御部は、前記運転モード信号に応じて、一定に保持される第２燃料弁第１操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作する第１運転モードから前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作する第２運転モードへと運転モードの切替えを行い、
前記発電出力制御部は、前記運転モード信号に応じて、一定に保持される発電出力第１操作量に基づいて前記発電出力を操作する前記第１運転モードから前記発電出力操作回転数制御操作量に基づいて前記発電出力を操作する第２運転モードへと運転モードの切替えを行う
ガスタービン発電プラント。
【請求項２】
圧縮機と、
前記圧縮機から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される直流発電機と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記燃焼器に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁と、
前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値として出力する回転数検出器と
前記直流発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する発電出力検出器と、
第１燃料弁制御部と、
第２燃料弁制御部と、
発電出力制御部と
を具備し、
前記第１燃料弁制御部は、前記発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて
前記第１燃料弁の開度を操作し、
前記第２燃料弁制御部は、前記発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて
前記第２燃料弁の開度を操作し、
前記発電出力制御部は、前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を操作し、
前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さく、
前記第１燃料弁制御部は、第１燃料弁操作発電出力制御部を有しており、
前記第１燃料弁操作発電出力制御部は、前記発電出力検出値と前記第１発電出力目標値に基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を出力し、
前記第１燃料弁制御部は、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作し、
前記第２燃料弁制御部は、第２燃料弁操作発電出力制御部を有しており、
前記第２燃料弁操作発電出力制御部は、前記発電出力検出値と前記第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を出力し、
前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作し、
前記圧縮機の出口圧力を検出し、圧力検出値として出力する圧力検出器と、
前記タービンの出口温度を検出し、温度検出値として出力する温度検出器とを具備し、
前記第２燃料弁制御部は、第２燃料弁操作温度制御部と、第２燃料弁操作圧力制御部とを有し、
前記第２燃料弁操作温度制御部は、前記温度検出値に基づいて第２燃料弁操作温度制御操作量を出力し、
前記第２燃料弁操作圧力制御部は、前記圧力検出値に基づいて第２燃料弁操作圧力制御操作量を出力し、
前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量と、前記第２燃料弁操作温度制御操作量と、前記第２燃料弁操作圧力制御操作量の最小値に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作する
ガスタービン発電プラント。
【請求項３】
請求項１に記載のガスタービン発電プラントであって、
前記圧縮機の出口圧力を検出し、圧力検出値として出力する圧力検出器と、
前記タービンの出口温度を検出し、温度検出値として出力する温度検出器とを具備し、
前記発電出力制御部は、発電出力操作温度制御部と、発電出力操作圧力制御部とを有しており、
前記発電出力操作温度制御部は、前記温度検出値に基づいて発電出力操作温度制御操作量を出力し、
前記発電出力操作圧力制御部は、前記圧力検出値に基づいて発電出力操作圧力制御操作量を出力し、
前記発電出力制御部は、前記発電出力第１操作量と、前記発電出力操作温度制御操作量と、前記発電出力操作圧力制御操作量の最小値に基づいて前記発電出力を操作する
ガスタービン発電プラント。
【請求項４】
圧縮機と、
前記圧縮機から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される直流発電機と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記燃焼器に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁と
を具備するガスタービン発電プラントの制御方法であって、
前記タービンの回転数を回転数検出値として検出することと、
前記直流発電機の発電出力を発電出力検出値として検出することと、
前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を操作することと、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値とに基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、
前記発電出力検出値と第２発電出力目標値に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、
前記第１発電出力目標値が前記第２発電出力目標値より小さいことと、
前記回転数検出値に基づいて発電出力操作回転数制御操作量を決定することと、
前記発電出力操作回転数制御操作量に基づいて前記発電出力を操作することと、
前記発電出力検出値と前記第１発電出力目標値とに基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を決定することと、
前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、
前記発電出力検出値と前記第２発電出力目標値に基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を決定することと、
前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、
前記回転数検出値に基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量を決定することと、
第１運転モードと、
第２運転モードと、
第１運転モードから第２運転モードへ切替える運転モード切替えとを含み、
前記第１運転モードにおいては、
前記第１燃料弁操作回転数制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、
一定に保持される第２燃料弁第１操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、
一定に保持される発電出力第１操作量に基づいて前記発電出力を操作することとを含んでおり、
前記第２運転モードにおいては、
前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、
前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、
前記発電出力操作回転数制御操作量に基づいて前記発電出力を操作することとを含む
ガスタービン発電プラントの制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービン発電プラントの制御方法であって、
前記第２運転モードにおいては、
前記第１発電出力目標値が前記発電出力第１操作量より小さいことと、
前記第２発電出力目標値が前記発電出力第１操作量より大きいこととを含む
ガスタービン発電プラントの制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のガスタービン発電プラントの制御方法であって、
前記第１運転モードの前記運転モード切替えの直前においては、
前記第１発電出力目標値及び前記第２発電出力目標値は前記発電出力検出値に一致しており、
前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量は前記第１燃料弁操作回転数制御操作量に一致しており、
前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量は前記第２燃料弁第１操作量に一致しており、
前記発電出力操作回転数制御操作量は前記発電出力第１操作量に一致している
ガスタービン発電プラントの制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載のガスタービン発電プラントの制御方法であって、
前記第２運転モードにおいては、
前記第１発電出力目標値を前記発電出力第１操作量より小さい発電出力下限値にランプ状に減少させる第１発電出力目標値減少操作を含む
ガスタービン発電プラントの制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のガスタービン発電プラントの制御方法であって、
前記第１発電出力目標値減少操作の後に、前記第２発電出力目標値を前記発電出力第１操作量より大きい発電出力上限値にランプ状に増加させることを含む
ガスタービン発電プラントの制御方法。
【請求項９】
圧縮機と、
前記圧縮機から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される直流発電機と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記燃焼器に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁と
を具備するガスタービン発電プラントの制御方法であって、
前記タービンの回転数を回転数検出値として検出することと、
前記直流発電機の発電出力を発電出力検出値として検出することと、
前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を操作することと、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値とに基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、
前記発電出力検出値と第２発電出力目標値に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、
前記第１発電出力目標値が前記第２発電出力目標値より小さいことと、
前記回転数検出値に基づいて発電出力操作回転数制御操作量を決定することと、
前記発電出力操作回転数制御操作量に基づいて前記発電出力を操作することと、
前記発電出力検出値と前記第１発電出力目標値とに基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を決定することと、
前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、
前記発電出力検出値と前記第２発電出力目標値に基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を決定することと、
前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、
前記圧縮機の出口圧力を圧力検出値として検出することと、
前記タービンの出口温度を温度検出値として検出することとを含んでおり、
前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量は、
前記温度検出値と前記圧力検出値とにさらに基づいて決定される
ガスタービン発電プラントの制御方法。
【請求項１０】
請求項４乃至８のいずれかに記載のガスタービン発電プラントの制御方法であって、
前記圧縮機の出口圧力を圧力検出値として検出することと、
前記タービンの出口温度を温度検出値として検出することとを含んでおり、
前記発電出力第１操作量は、
前記温度検出値と、前記圧力検出値とに基づいて決定される
ガスタービン発電プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービン発電プラント及びガスタービン発電プラントの制御方法に関し、特に、少なくとも２種類の燃料を使用し、直流発電機により発電を行うガスタービン発電プラント及びガスタービン発電プラントの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術に係るガスタービン発電プラントであって、２種類の燃料を使用して一方の燃料のみによる専焼運転と両方の燃料による混焼運転とを行うガスタービン発電プラントが特許文献１に開示されている。このガスタービン発電プラントは、燃焼器へ２つの燃料流量制御弁を介して供給される燃料（メイン燃料とサブ燃料）と、空気圧縮機で圧縮されて供給される空気とを混合して燃焼させて高温・高圧のガスを発生させ、そのガスをタービンで膨張させることにより得られる動力で発電機を駆動して電力を得るようになされている。このガスタービン発電プラントの燃料制御方法においては、専焼運転から混焼運転へ移行させる際に、一方の燃料の流量を一定にした状態で発電機出力の変化に伴って混焼比率を変化させるように制御することを特徴としている。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているガスタービン発電プラントは、複数の燃料ノズルを有する燃焼器と、圧縮機から燃焼器に供給する燃焼用空気の量を調節するためのバイパス弁とを具備している。このガスタービン発電プラントにおいては、複数の燃料ノズルに供給する燃料の量を個別に制御するとともに、燃焼用空気の量を調節することで空燃比を最適としている。
【０００４】
さらに、特許文献３に開示されている燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備は、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）のカソードから排出される排ガスをタービンに導入して動力を得ている。このコンバインド発電設備は、タービンで得られた動力により、圧縮機を駆動してＭＣＦＣに空気を供給するとともに、発電機を駆動して発電を行っている。特許文献３においては、発電出力が数百ｋＷ級のＭＣＦＣの場合、これと組み合わせるガスタービンとしては発電出力が１００ｋＷに満たないマイクロガスタービンが好適であるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４１３３０号公報
【特許文献２】特開平６−３２３１６６号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、一の燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントであって、一の燃料が他の燃料に優先して使用され、タービンの回転数が一定に制御されるガスタービン発電プラントを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、固体酸化物型燃料電池から排出される燃料電池排ガス燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントであって、燃料電池排ガス燃料が他の燃料に優先して使用され、タービンの回転数が一定に制御されるガスタービン発電プラントを提供することである。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、一の燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントの制御方法であって、一の燃料を他の燃料に優先して使用し、タービンの回転数を一定に保持するガスタービン発電プラントの制御方法を提供することである。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、固体酸化物型燃料電池から排出される燃料電池排ガス燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントの制御方法であって、燃料電池排ガス燃料を他の燃料に優先して使用し、タービンの回転数を一定に保持するガスタービン発電プラントの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
本発明のガスタービン発電プラントは、圧縮機（１）と、前記圧縮機から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、前記燃焼ガスを膨張させて回転動力を取り出すタービン（３）と、前記タービンにより駆動される直流発電機（４）と、前記燃焼機に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁（６）と、前記燃焼機に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁（７）と、前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値（ＰＶ２）として出力する回転数検出器（１２）と前記直流発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値（ＰＶ１）として出力する発電出力検出器（１１）と、第１燃料弁制御部（２１、６１、６１’）と、第２燃料弁制御部（２２、６２、６２’）と、発電出力制御部（２３、６３、６３’）とを具備している。ここで、前記第１燃料弁制御部は、第１燃料弁操作発電出力御部（２１）を有している。前記第１燃料弁操作発電出力制御部は、前記発電出力検出値と第１発電出力目標値（ＳＶ１）に基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量（ＭＶ１）を出力する。  前記第１燃料弁制御部は、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作する。前記第２燃料弁制御部は、第２燃料弁操作発電出力制御部（２２）を有している。前記第２燃料弁操作発電出力制御部は、前記発電出力検出値と第２発電出力目標値（ＳＶ２）とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量（ＭＶ２）を出力する。前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作する。前記発電出力制御部は、前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を操作する。そして、前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さい。したがって、前記第２燃料が前記第１燃料に優先して使用されるとともに、前記タービンの回転数が一定に制御される。
【００１２】
本発明のガスタービン発電プラントは、中央制御部（６０、６０’）を具備している。そして、前記第１燃料弁制御部は、第１燃料弁操作回転数制御部（２４）を有している。前記発電出力制御部は、発電出力操作回転数制御部（２３）を有している。前記中央制御部は、運転モード信号（Ｃ）を出力する。前記第１燃料弁操作回転数制御部は、前記回転数検出値に基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量（ＭＶ１１）を出力する。前記発電出力操作回転数制御部は、前記回転数検出値に基づいて発電出力操作回転数制御操作量（ＭＶ３）を出力する。前記第１燃料弁制御部は、前記運転モード信号に応じて、前記第１燃料弁操作回転数制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作する第１運転モードから前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作する第２運転モードへと運転モードの切替えを行う。前記第２燃料弁制御部は、前記運転モード信号に応じて、所定の第２燃料弁第１操作量（ＭＶ１２）に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作する第１運転モードから前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作する第２運転モードへと運転モードの切替えを行う。前記発電出力制御部は、前記運転モード信号に応じて、所定の発電出力第１操作量（ＭＶ１３）に基づいて前記発電出力を操作する前記第１運転モードから前記発電出力操作回転数制御操作量に基づいて前記発電出力を操作する第２運転モードへと運転モードの切替えを行う。
【００１３】
本発明のガスタービン発電プラントは、前記圧縮機の出口圧力を検出し、圧力検出値（ＰＶ５）として出力する圧力検出器（１４）と、前記タービンの出口温度を検出し、温度検出値（ＰＶ４）として出力する温度検出器（１３）とを具備している。ここで、前記第２燃料弁制御部は、第２燃料弁操作温度制御部（２８）と、第２燃料弁操作圧力制御部（２６）とを有している。前記第２燃料弁操作温度制御部は、前記温度検出値に基づいて第２燃料弁操作温度制御操作量（ＭＶ４）を出力する。前記第２燃料弁操作圧力制御部は、前記圧力検出値に基づいて第２燃料弁操作圧力制御操作量（ＭＶ６）を出力する。前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量と、前記第２燃料弁操作温度制御操作量と、前記第２燃料弁操作圧力制御操作量の最小値に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作する。
【００１４】
本発明のガスタービン発電プラントにおいては、前記発電出力制御部は、発電出力操作温度制御部（２７）と、発電出力操作圧力制御部（２５）とを有している。前記発電出力操作温度制御部は、前記温度検出値に基づいて発電出力操作温度制御操作量（ＭＶ７）を出力する。前記発電出力操作圧力制御部は、前記圧力検出値に基づいて発電出力操作圧力制御操作量（ＭＶ５）を出力する。  前記発電出力制御部は、前記発電出力第１操作量と、前記発電出力操作温度制御操作量と、前記発電出力操作圧力制御操作量の最小値に基づいて前記発電出力を操作する。
【００１５】
本発明のガスタービン発電プラントは、空気極（５３−１）と、燃料極（５３−２）とを有する固体酸化物型燃料電池（５３）を具備している。ここで、前記燃料極には燃料電池用燃料が供給される。前記圧縮機は前記空気極に燃料電池用空気を供給する。前記固体酸化物型燃料電池は、前記燃料電池用空気中の含有酸素が空気極・燃料極間ガス透過膜を透過し、前記燃料極側で前記燃料電池用燃料との化学反応により発電する。前記空気極は、前記燃料極側に透過した酸素が減少した前記燃料電池用空気を前記燃焼用空気として前記燃焼器に供給する。前記燃料極は、前記化学反応を経た前記燃料電池用燃料を前記第２燃料として前記燃焼器に供給する。
【００１６】
本発明のガスタービン発電プラントは、再生熱交換器（５１）と、空気予熱器（５２）とを具備している。ここで、前記再生熱交換器は、前記タービンから排出されるタービン排ガスと前記燃料電池用空気とを熱交換して前記燃料電池用空気を加熱する。前記空気予熱器は、前記再生熱交換器において加熱された前記燃料電池用空気を更に加熱する。
【００１７】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、圧縮機（１）と、前記圧縮機から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、前記燃焼ガスを膨張させて回転動力を取り出すタービン（３）と、  前記タービンにより駆動される直流発電機（４）と、前記燃焼機に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁（６）と、前記燃焼機に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁（７）とを具備するガスタービン発電プラントの制御方法である。
【００１８】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、前記タービンの回転数を回転数検出値（ＰＶ２）として検出することと、前記直流発電機の発電出力を発電出力検出値（ＰＶ１）として検出することと、前記回転数検出値に基づいて発電出力操作回転数制御操作量（ＭＶ３）を決定することと、前記発電出力操作回転数制御操作量に基づいて前記発電出力を操作することと、前記発電出力検出値と所定の第１発電出力目標値（ＳＶ１）とに基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量（ＭＶ１）を決定することと、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、前記発電出力検出値と所定の第２発電出力目標値（ＳＶ２）とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を決定することと、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、前記第１発電出力目標値が前記第２発電出力目標値より小さいこととを含んでいる。
【００１９】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、前記回転数検出値に基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量（ＭＶ１１）を決定することと、第１運転モードと、第２運転モードと、  第１運転モードから第２運転モードへ切替える運転モード切替えとを含んでいる。前記第１運転モードにおいては、前記第１燃料弁操作回転数制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、所定の第２燃料弁第１操作量（ＭＶ１２）に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、所定の発電出力第１操作量（ＭＶ１３（＝Ｗ０））に基づいて前記発電出力を操作することとを含んでいる。これに対し、前記第２運転モードにおいては、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第１燃料弁の開度を操作することと、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量に基づいて前記第２燃料弁の開度を操作することと、前記発電出力操作回転数制御操作量に基づいて前記発電出力を操作することとを含んでいる。
【００２０】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、前記第２運転モードにおいては、前記第１発電出力目標値が前記発電出力第１操作量より小さいことと、前記第２発電出力目標値が前記発電出力第１操作量より大きいこととを含んでいる。
【００２１】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、前記第１運転モードの前記運転モード切替えの直前においては、前記第１発電出力目標値及び前記第２発電出力目標値は前記発電出力検出値に一致している。また、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量は前記第１燃料弁操作回転数制御操作量に一致している。さらに、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量は前記第２燃料弁第１操作量に一致している。さらに、前記発電出力操作回転数制御操作量は前記発電出力第１操作量に一致している。したがって、本発明のガスタービン発電プラントの制御方法においてはバンプレス切替が実現される。
【００２２】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、前記第２運転モードにおいては、前記第１発電出力目標値を前記発電出力第１操作量より小さい発電出力下限値（ＷＬ）に所定の第１変化率でランプ状に減少させる第１発電出力目標値減少操作を含んでいる。したがって、ガスタービン発電プラントの運転が安定する。
【００２３】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、前記第１発電出力目標値減少操作の後に、前記第２発電出力目標値を前記発電出力第１操作量より大きい発電出力上限値（ＷＨ）に所定の第２変化率でランプ状に増加させることを含んでいる。したがって、ガスタービン発電プラントの運転が安定する。
【００２４】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、前記圧縮機の出口圧力を圧力検出値（ＰＶ５）として検出することと、前記タービンの出口温度を温度検出値（ＰＶ４）として検出することとを含んでいる。そして、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量は、前記温度検出値と前記圧力検出値とにさらに基づいて決定される。
【００２５】
本発明のガスタービン発電プラントの制御方法においては、前記発電出力第１操作量は、  前記温度検出値と、前記圧力検出値とに基づいて決定される。
【００２６】
また、本発明のガスタービン発電プラントの制御方法は、空気極（５３−１）と、燃料極（５３−２）とを有する固体酸化物型燃料電池（５３）を具備するガスタービン発電プラントに適用しても良い。このガスタービン発電プラントにおいては、前記燃料極には燃料電池用燃料が供給される。前記圧縮機は前記空気極に燃料電池用空気を供給する。前記固体酸化物型燃料電池は、前記燃料電池用空気中の含有酸素が空気極・燃料極間ガス透過膜を透過し、前記燃料極側で前記燃料電池用燃料との化学反応により発電する。前記空気極は、前記燃料極側に透過した酸素が減少した前記燃料電池用空気を前記燃焼器用空気として前記燃焼器に供給する。前記燃料極は、前記化学反応を経た前記燃料電池用燃料を前記第２燃料として前記燃焼器に供給する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、一の燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントであって、一の燃料が他の燃料に優先して使用され、タービンの回転数が一定に制御されるガスタービン発電プラントが提供される。
【００２８】
また、本発明によれば、固体酸化物型燃料電池から排出される燃料電池排ガス燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントであって、燃料電池排ガス燃料が他の燃料に優先して使用され、タービンの回転数が一定に制御されるガスタービン発電プラントが提供される。
【００２９】
さらに、本発明によれば、一の燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントの制御方法であって、一の燃料を他の燃料に優先して使用し、タービンの回転数を一定に保持するガスタービン発電プラントの制御方法が提供される。
【００３０】
さらに、本発明によれば、固体酸化物型燃料電池から排出される燃料電池排ガス燃料と他の燃料とを使用して直流発電機による発電を行うガスタービン発電プラントの制御方法であって、燃料電池排ガス燃料を他の燃料に優先して使用し、タービンの回転数を一定に保持するガスタービン発電プラントの制御方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
添付図面を参照して、本発明によるガスタービン発電プラント及びガスタービン発電プラントの制御方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るガスタービン発電プラントを図１に示す。本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、圧縮機１と、燃焼器２と、タービン３と、直流発電機４と、軸５と、インバータ８とを具備している。圧縮機１と、タービン３と、直流発電機４とは、軸５により接続されている。圧縮機１は空気を吸い込んで圧縮し、燃焼器に供給する。燃焼器２は、供給された空気を利用して燃料を燃焼し、高温の燃焼ガスを発生する。タービン３は、燃焼ガスの膨張により得られる回転動力により、圧縮機１と直流発電機４とを駆動する。直流発電機４は、タービン３により駆動されて発電を行う。インバータ８は、直流発電機４が発電した電力を交流に変換し、電力系統に供給する。
【００３３】
本発明に係るガスタービン発電プラントは、第１燃料と、第２燃料との２種類の燃料を使用する。ここで、第１燃料は、第１燃料供給源（不図示）からガスタービン発電プラントの運転に必要な量が安定して供給される。第１燃料供給源としては燃料タンクが例示される。そして、第１燃料としては、都市ガス又はＬＰガスが例示される。これに対し第２燃料は、第２燃料供給源（不図示）において他のプロセスの副生成物として発生する可燃性ガスをガスタービンの燃料として使用するものである。第２燃料としては、燃料電池の燃料極（アノード）から排出される燃料電池排ガス、製鉄所で発生する高炉ガス、あるいは、下水処理場で発生する消化ガスが例示される。
【００３４】
したがって、本発明に係るガスタービン発電プラントは、第１燃料及び第２燃料を燃焼器２へ供給する第１燃料供給管４１及び第２燃料供給管４２をそれぞれ具備している。そして、第１燃料供給管４１及び第２燃料供給管４２には、第１燃料及び第２燃料の供給を調節する第１燃料弁６及び第２燃料弁７がそれぞれ介設されている。さらに、ガスタービン発電プラントは、発電出力検出器１１と、回転数検出器１２と、調節計２１〜２３とを具備している。調節計２１〜２３としては、ＰＩＤ調節計が例示される。
【００３５】
回転数検出器１２は、タービン３の回転数を検出し、回転数検出値ＰＶ２を出力する。調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２と回転数目標値ＳＶ３とに基づいて制御演算ＸＣ１により発電出力操作量ＭＶ３を出力する。インバータ８は、発電出力操作量ＭＶ３に応じて直流発電機４の発電出力を調節する。発電出力が増加すると、直流発電機４を駆動するために必要となる動力が増加する。その結果、タービン３の回転数が減少する。逆に、発電出力が減少すると、タービン３の回転数が増加する。つまり調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させる制御を行う。
【００３６】
発電出力検出器１１は、直流発電機４の発電出力Ｗを検出し、発電出力検出値ＰＶ１を出力する。調節計２１は、発電出力検出値ＰＶ１と第１発電出力目標値ＳＶ１とに基づいて制御演算ＨＣ１により第１燃料弁操作量ＭＶ１を出力する。第１燃料弁６の開度は第１燃料弁操作量ＭＶ１に応じて調節される。つまり調節計２１は、発電出力検出値ＰＶ１を第１発電出力目標値ＳＶ１に一致させる制御を行う。調節計２２は、発電出力検出値ＰＶ１と第２発電出力目標値ＳＶ２とに基づいて制御演算ＨＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ２を出力する。第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２に応じて調節される。つまり調節計２２は、発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させる制御を行う。ここで、第１発電出力目標値ＳＶ１及び第２発電出力目標値ＳＶ２は、ガスタービン発電プラントを適切に運転することが可能な発電出力の下限値と上限値とにそれぞれ等しい。
【００３７】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいて実現される運転制御について図２を用いて説明する。図２は、第２燃料供給源の第２燃料供給能力が高い場合、中間の場合、低い場合について、定常状態となったのちの第１燃料弁開度、第２燃料弁開度、及び発電出力Ｗを示す。ここで、第２燃料供給能力が高いとは、調節計２３による制御のみを行い、調節計２１及び２２による制御を行わずに第１燃料弁６の開度を０％、第２燃料弁７の開度を１００％に固定した場合に、発電出力Ｗが第２発電出力目標値ＳＶ２を超える第２燃料の供給がなされることをいう。同様に、第２燃料供給能力が中間とは発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下となる第２燃料の供給がなされることをいい、第２燃料供給能力が低いとは発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１未満となる第２燃料の供給がなされることをいう。
【００３８】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御においては、調節計２１が発電出力Ｗを第１発電出力目標値ＳＶ１に近づけようとして第１燃料弁の開度を操作し、調節計２２が発電出力Ｗを第２発電出力目標値ＳＶ２に近づけようとして第２燃料弁の開度を操作し、調節計２３が回転数を回転数目標値ＳＶ３に保持しようとして直流発電機４の発電出力Ｗを操作する。このため、第２燃料供給能力が高い場合には、定常状態において第１燃料弁開度が０％となり、第２燃料弁開度が０％と１００％の中間の開度となり、発電出力Ｗが第２発電出力目標値ＳＶ２に等しくなり、回転数が回転数目標値ＳＶ３に等しくなる。また、第２燃料供給能力が中間の場合には、定常状態において第１燃料弁開度が０％となり、第２燃料弁開度が１００％となり、発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下の値となり、回転数が回転数目標値ＳＶ３と等しくなる。また、第２燃料供給能力が低い場合には、定常状態において第１燃料弁開度が０％より高い開度となり、第２燃料弁開度が１００％となり、発電出力が第１発電出力目標値ＳＶ１と等しくなり、回転数が回転数目標値ＳＶ３と等しくなる。
【００３９】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御においては、第２燃料を利用して発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下となる発電が行われる。そして、第２燃料だけでは発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１に達しない場合にのみ、第２燃料の不足分を補うために第１燃料が利用される。このため、本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、第２燃料の利用効率が高い。また、第２燃料の供給量が時間的に変動し、第２燃料供給能力が低い状態となる場合であっても、ガスタービン発電プラントの運転は安定される。さらに、回転数を一定に保持することにより、ガスタービンがトリップすることが防がれる。
【００４０】
また、本発明に係るガスタービン発電プラントは、他のプロセスの副生成物である第２燃料を利用して発電を行うために経済的に優れている。ここで第２燃料は、他のプロセスにおいて副生成物として発生するために供給量をガスタービン発電に適するようにコントロールすることがない。しかも第２燃料は、容積当り発熱量が低いためにタンクに貯留して使用することは効率的ではない。したがって、本実施形態に係るガスタービン発電プラントは他のプロセスにおいて副生成物として発生する可燃性ガスを燃料として発電するために適している。特に、第２燃料が高炉ガスや固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）からの燃料電池排ガスである場合には、第２燃料を貯留せずに発電に使用することにより、第２燃料の熱エネルギーも利用することができる。
【００４１】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、ガスタービンとして小型のマイクロガスタービンを使用するとよい。第２燃料供給源における第２燃料の発生量が少ない場合にも適用することができるからである。第２燃料供給源における第２燃料の発生量が多い場合には、一つの第２燃料供給源に対して複数のガスタービン発電プラントを設置すればよい。
【００４２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントを図３に示す。本実施形態に係るガスタービンプラントは、圧縮機１と、燃焼器２と、タービン３と、直流発電機４と、軸５と、第１燃料弁６と、第２燃料弁７と、インバータ８と、第１燃料供給管４１と、第２燃料供給管４２とを具備している。これらの機能及び接続関係は第１の実施形態にかかるガスタービン発電プラントと共通である。
【００４３】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、さらに、再生熱交換器５１と、空気予熱器５２と、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）５３と、コンプレッサ５４とを具備している。第１燃料供給管４１の燃焼器２に接続されていない方の端部はコンプレッサ５４に接続されている。また、第２燃料供給管４２の燃焼器２に接続されていない方の端部はＳＯＦＣ５３の燃料極５３−２の出口に接続されている。圧縮機１は、フィルタを介して吸い込んだ空気を圧縮し、ＳＯＦＣ５３の空気極５３−１に供給する。再生熱交換器５１は、タービン３から排出されるタービン排ガスと、圧縮機１からＳＯＦＣ５３に供給される空気とを熱交換し、ＳＯＦＣ５３に供給される空気を加熱する。空気予熱器５２は、再生熱交換器５１によって加熱された空気を更に加熱する。コンプレッサ５４は、都市ガス（第１年燃料）を、第１燃料供給管４１を介して燃焼器２に供給するとともに、ＳＯＦＣ５３の燃料極５３−２に供給する。ＳＯＦＣ５３は、空気極５３−１に供給される空気中の含有酸素が空気極・燃料極間ガス透過膜を透過し、前記燃料極側で燃料極５３−２に供給される都市ガスとの化学反応により発電する。ＳＯＦＣ５３の空気極５３−１から排出されたＳＯＦＣ空気は燃焼器２に供給される。ＳＯＦＣ５３の燃料極５３−２から排出されたＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）は、第２燃料供給管４２により燃焼器２に供給される。
【００４４】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、ＳＯＦＣとのコンバインド発電プラントとなっているために、ＳＯＦＣと組み合わせるのに適切な出力を有しているマイクロガスタービンが用いられる。そして、マイクロガスタービンの回転数が高いために直流発電機が用いられる。
【００４５】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、はじめに都市ガス（第１燃料）のみを使用してガスタービンを運転し、空気をＳＯＦＣ５３の空気極５３−１に供給する。次に都市ガスをＳＯＦＣ５３の燃料極５３−２に供給してＳＯＦＣ５３による発電を行う。そしてＳＯＦＣ５３から排出されるＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）を利用して直流発電機４による発電を行う。したがって、本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、都市ガス（第１燃料）のみを燃料とする第１運転モードから、ＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）を燃料として利用して直流発電機４により発電する第２運転モードに切り替える必要がある。そのための制御系の構成と制御方法とについて以下に説明する。
【００４６】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、制御ユニット６００と、発電出力検出器１１と、回転数検出器１２とを具備している。制御ユニット６００は、中央制御部６０と、第１燃料弁制御部６１と、第２燃料弁制御部６２と、発電出力制御部６３とを有している。発電出力検出器１１は、直流発電機４の発電出力Ｗを検出し、発電出力検出値ＰＶ１を出力する。回転数検出器１２は、タービン３の回転数を検出し、回転数検出値ＰＶ２を出力する。制御ユニット６００は、発電出力検出値ＰＶ１と回転数検出値ＰＶ２とに基づいて、第１燃料弁６と第２燃料弁７とインバータ８とを操作する。
【００４７】
次に、中央制御部６０と、第１燃料弁制御部６１と、第２燃料弁制御部６２と、発電出力制御部６３について図４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
【００４８】
中央制御部６０には、発電出力検出値ＰＶ１と、発電出力指令Ｓと、第２燃料弁操作量ＭＶ２２と、発電出力操作量ＭＶ２３とが入力される。
【００４９】
第１燃料弁制御部６１の構成と他の機器との接続関係について図４（Ａ）を用いて説明する。第１燃料弁制御部６１は、調節計２１及び２４と、運転モード切替器３１とを有している。中央制御部６０は、運転モード信号Ｃと、第１発電出力目標値ＳＶ１と、回転数目標値ＳＶ３とを出力する。調節計２１においては、発電出力検出値ＰＶ１と、運転モード信号Ｃと、第１発電出力目標値ＳＶ１と、第１燃料弁操作量ＭＶ２１とが入力され、第１燃料弁操作量ＭＶ１を出力する。調節計２４においては、回転数検出値ＰＶ２と、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３と、第１燃料弁操作量ＭＶ２１とが入力され、第１燃料弁操作量ＭＶ１１を出力する。運転モード切替器３１は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、第１燃料弁操作量ＭＶ１又は第１燃料弁操作量ＭＶ１１のいずれか一方を第１燃料弁操作量ＭＶ２１として出力する。第１燃料弁６の開度は第１燃料弁操作量ＭＶ２１に応じて調節される。
【００５０】
第２燃料弁制御部６２の構成と他の機器との接続関係について図４（Ｂ）を用いて説明する。第２燃料弁制御部６２は、調節計２２と、運転モード切替器３２とを有している。中央制御部６０は、運転モード信号Ｃと、第２発電出力目標値ＳＶ２と、第２燃料弁操作量ＭＶ１２とを出力する。調節計２２においては、発電出力検出値ＰＶ１と、運転モード信号Ｃと、第２発電出力目標値ＳＶ２と、第２燃料弁操作量ＭＶ２２とが入力され、第２燃料弁操作量ＭＶ２を出力する。運転モード切替器３２は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、第２燃料弁操作量ＭＶ２又は第２燃料弁操作量ＭＶ１２のいずれか一方を第２燃料弁操作量ＭＶ２２として出力する。第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２２に応じて調節される。
【００５１】
発電出力制御部６３の構成と他の機器との接続関係について図４（Ｃ）を用いて説明する。発電出力制御部６３は、調節計２３と、運転モード切替器３３とを有している。中央制御部６０は、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３と、発電出力操作量ＭＶ１３とを出力する。調節計２３においては、回転数検出値ＰＶ２と、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３と、発電出力操作量ＭＶ２３とが入力され、発電出力操作量ＭＶ３を出力する。運転モード切替器３３は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、発電出力操作量ＭＶ３又は発電出力操作量ＭＶ１３のいずれか一方を発電出力操作量ＭＶ２３として出力する。インバータ８は、発電出力操作量ＭＶ２３に応じて直流発電機４の発電出力を調節する。発電出力が増加すると、直流発電機４を駆動するために必要となる動力が増加する。その結果、タービン３の回転数が減少する。逆に、発電出力が減少すると、タービン３の回転数が増加する。つまり調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させる制御を行う。調節計２１〜２４としては、ＰＩＤ調節計又はＰＩＤ調節計を有する回路が例示される。
【００５２】
本実施形態にかかるガスタービン発電プラントの制御においては、運転モード信号Ｃが「０」のときの第１運転モードと、運転モード信号Ｃが「１」のときの第２運転モードとの二つの運転モードが存在し、第１運転モードから第２運転モードへの切替えがなされる。運転モードの切替えについて図５〜７を用いて説明する。本実施形態に係るガスタービン発電プラントの運転制御において、図５は制御状態の遷移を示し、図６は各制御状態の内容を示し、図７は運転制御の一例を示している。
【００５３】
図５に示すように、制御状態には制御状態Ａから制御状態Ｇまでがある。各制御状態において条件Ｔ１〜Ｔ６が満たされれば、次の制御状態に遷移する。
【００５４】
制御状態Ａにおける制御内容について図６（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。運転モードは制御状態Ａ〜Ｃにおいて第１運転モードである。制御状態Ａ〜Ｃにおいて中央制御部６０は運転モード信号Ｃ（０）を出力している。調節計２１は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて回転数検出値ＰＶ２と回転数目標値ＳＶ３とに基づいて制御演算ＸＣ２により第１燃料弁操作量ＭＶ１１を決定する。中央制御部６０は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第１発電出力目標値ＳＶ１に発電出力検出値ＰＶ１をトラッキングさせる。調節計２１は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第１燃料弁操作量ＭＶ１に第１燃料弁操作量ＭＶ２１をトラッキングさせる。第１燃料弁操作量ＭＶ２１は、制御状態Ａ〜Ｃにおいては第１燃料弁操作量ＭＶ１１と同一である。制御状態Ａ〜Ｃにおいては、運転モード切替器３１が発電出力操作量ＭＶ１１を発電出力操作量ＭＶ２１として出力するからである。中央制御部６０は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ１２を弁開度０％で一定に保持する。中央制御部６０は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて発電出力目標値ＳＶ２に発電出力検出値ＰＶ１をトラッキングさせる。調節計２２は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ２に第２燃料弁操作量ＭＶ２２をトラッキングさせる。第２燃料弁操作量ＭＶ２２は制御状態Ａ〜Ｃにおいては第２燃料弁操作量ＭＶ１２と同一である。制御状態Ａ〜Ｃにおいては、運転モード切替器３２が発電出力操作量ＭＶ１２を発電出力操作量ＭＶ２２として出力するからである。中央制御部６０は、発電出力操作量ＭＶ１３を０ｋＷで一定に保持する。調節計２４は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて発電出力操作量ＭＶ３に発電出力操作量ＭＶ２３をトラッキングさせる。回転数目標値ＳＶ３は、制御状態Ａ〜Ｇを通して６３，０００ｒｐｍで一定である。発電出力操作量ＭＶ２３は、制御状態Ａ〜Ｃにおいては発電出力操作量ＭＶ１３と同一である。制御状態Ａ〜Ｃにおいては、運転モード切替器３３が発電出力操作量ＭＶ１３を発電出力操作量ＭＶ２３として出力するからである。
【００５５】
制御状態Ａにおける運転制御について図７を用いて説明する。制御状態Ａにおいては、都市ガス（第１燃料）のみによってガスタービンが運転され、直流発電機４は発電を行っていない。タービン３の回転数について見ると、回転数目標値ＳＶ３は６３，０００ｒｐｍで一定である。回転数検出値ＰＶ２は、調節計２４が回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させるように第１燃料弁６の開度を操作するために、６３，０００ｒｐｍで一定である。発電出力について見ると、発電出力検出値ＰＶ１と、第１発電出力目標値ＳＶ１と、第２発電出力目標値ＳＶ２と、発電出力操作量ＭＶ２３（＝ＭＶ１３）は、０ｋＷで一定である。第１燃料弁６の開度について見ると、第１燃料弁操作量ＭＶ２１（＝ＭＶ１１）は、４０％で一定である。第２燃料弁開度について見ると、第２燃料弁操作量ＭＶ２２（＝ＭＶ１２）は、０％で一定である。
【００５６】
制御状態Ａにおいて、中央制御部６０が発電出力指令Ｓを受け取ると（条件Ｔ１）、制御状態は制御状態Ｂに遷移する（図５参照）。
【００５７】
制御状態Ｂに遷移すると、中央制御部６０は、発電出力操作量ＭＶ１３を５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に増加させる（図６（Ｃ）参照）。
【００５８】
制御状態Ｂにおける運転制御について図７を用いて説明する。発電出力操作量ＭＶ１３が５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に増加するため、発電出力操作量ＭＶ２３（＝ＭＶ１３）が増加し、発電出力検出値ＰＶ１が増加する。第１発電出力目標値ＳＶ１及び第２発電出力目標値ＳＶ２は、発電出力検出値ＰＶ１をトラッキングしているため、発電出力操作量ＭＶ１３と同様に増加する。タービン３の回転数について見ると、回転数検出値ＰＶ２は６３，０００ｒｐｍから一旦減少して上昇し、再び６３，０００ｒｐｍで保持されている。これは、発電出力を徐々に上昇させたために回転数検出値ＰＶ２が一旦減少し、調節計２４が回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に保持しようとして第１燃料弁操作量ＭＶ１１を増加させたからである。この調節計２４による制御のため、第１燃料弁操作量ＭＶ２１（＝ＭＶ１１）は、ほぼ一定のペースで増加する。
【００５９】
制御状態Ｂにおいて、中央制御部６０が出力する発電出力操作量ＰＶ１３が所定の値である３０ｋＷ（＝Ｗ０）に達すると（条件Ｔ２）、制御状態は制御状態Ｃに遷移する（図５参照）。
【００６０】
制御状態Ｃに遷移すると、中央制御部６０は、発電出力操作量ＭＶ１３を３０ｋＷ（＝Ｗ０）で一定に保持する（図６（Ｃ）参照）。
【００６１】
制御状態Ｃにおける運転制御について図７を用いて説明する。発電出力操作量ＭＶ１３が３０ｋＷ（＝Ｗ０）で一定に保持されるため、発電出力操作量ＭＶ２３（＝ＭＶ１３）と、発電出力検出値ＰＶ１と、第１発電出力目標値ＳＶ１（＝ＰＶ１）と、第２発電出力目標値ＳＶ２（ＰＶ＝１）も３０ｋＷ（＝Ｗ０）で一定に保持される。タービン回転数について見ると、回転数検出値ＰＶ２は６３，０００ｒｐｍで一定に保持されている。第１燃料弁６の開度について見ると、第１燃料弁操作量ＭＶ２１（＝ＭＶ１１）は６０％で一定である。第２燃料弁７の開度について見ると、第２燃料弁操作量ＭＶ２２（＝ＭＶ１２）は０％で一定である。
【００６２】
制御状態Ｃにおいて、制御部６０が制御状態Ｃとなってから所定の時間が経過したことを検知すると（条件Ｔ３）、制御状態は制御状態Ｄに遷移する（図５参照）。ここで、所定の時間とは、ガスタービンの運転を安定させるために必要な時間である。ガスタービンの安定運転が確保されるのであれば、制御状態Ｃとなったあとすぐに制御状態Ｄに遷移してもよい。
【００６３】
制御状態Ｄにおける制御内容について図６（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。制御状態Ｄに遷移すると、運転モードが第１運転モードから第２運転モードに切替わる。このため、中央制御部６０は、運転モード信号Ｃ（０）に替えて運転モード信号Ｃ（１）を出力する。調節計２４は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第１燃料弁操作量ＭＶ１１に第１燃料弁操作量ＭＶ２１をトラッキングさせる。中央制御部６０は、第１発電出力目標値ＳＶ１を制御状態Ｃにおける最終の値から５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に減少させる。調節計２１は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力検出値ＰＶ１と第１発電出力目標値ＳＶ１とに基づいて制御演算ＨＣ１により第１燃料弁操作量ＭＶ１を決定する。第１燃料弁操作量ＭＶ２１は制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第１燃料弁操作量ＭＶ１と同一である。制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、運転モード切替器３１が第１燃料弁操作量ＭＶ１を第１燃料弁操作量ＭＶ２１として出力するからである。中央制御部６０は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ１２に第２燃料弁操作量ＭＶ２２をトラッキングさせる。中央制御部６０は、第２発電出力目標値ＳＶ２を制御状態Ｃにおける最終の値である３０ｋＷ（Ｗ０）で一定に保持する。調節計２２は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力検出値ＰＶ１と第２発電出力目標値ＳＶ２とに基づいて制御演算ＨＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ２を決定する。第２燃料弁操作量ＭＶ２２は制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ２と同一である。制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、運転モード切替器３２が第２燃料弁操作量ＭＶ２を第２燃料弁操作量ＭＶ２２として出力するからである。中央制御部６０は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力操作量ＭＶ１３に発電出力操作量ＭＶ２３をトラッキングさせる。調節計２３は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて回転数検出値ＰＶ２と回転数目標値ＳＶ３とに基づいて制御演算ＸＣ１により発電出力操作量ＭＶ３を決定する。発電出力操作量ＭＶ２３は制御状態Ｄ〜Ｇにおいては発電出力操作量ＭＶ３と同一である。制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、運転モード切替器３３が発電出力操作量ＭＶ３を発電出力操作量ＭＶ２３として出力するからである。
【００６４】
制御状態Ｄにおける運転制御について図７を用いて説明する。中央制御部６０は、第１発電出力目標値ＳＶ１を制御状態Ｃにおける最終の値（＝Ｗ０）から５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に減少させる。調節計２１が発電出力検出値ＰＶ１を発電出力目標値ＳＶ１に一致させる制御をおこなうため、第１燃料弁操作量ＭＶ２１（＝ＭＶ１）が減少する。調節計２２が発電出力検出値ＰＶ１を発電出力目標値ＳＶ２に一致させる制御を行うため、第２燃料弁操作量ＭＶ２２（＝ＭＶ２）が増加する。調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させようとして発電出力を操作する。調節計２１〜２３による制御の結果として、発電出力検出値ＰＶ１は多少の変動があるものの第２発電出力目標値ＳＶ２（＝Ｗ０）で一定に保たれ、回転数検出値ＰＶ２は多少の変動があるものの回転数目標値ＳＶ３で一定に保たれる。発電出力目標値ＳＶ１がランプ状に変化しているために、タービン３の回転数と発電出力の変動が最小限に抑えられている。なお、図６の制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、発電出力検出値ＰＶ１と発電出力操作量ＭＶ２３（＝ＭＶ３）のグラフは、重なり合っているために区別できない。
【００６５】
制御状態Ｄにおいて、中央制御部６０が出力する第１発電出力目標値ＳＶ１が所定の値である１５ｋＷ（＝ＷＬ）まで減少したら（条件Ｔ４）、制御状態は制御状態Ｅに遷移する（図５参照）。
【００６６】
制御状態Ｅにおいては、中央制御部６０は、第１発電出力目標値ＳＶ１を所定の値である１５ｋＷ（＝ＷＬ）で保持する（図６（Ａ）参照）。ここで、ＷＬはＷ０よりも小さい値である。
【００６７】
制御状態Ｅにおける運転制御について図７を用いて説明する。第１発電出力目標値ＳＶ１は、１５ｋＷ（＝ＷＬ）で一定に保持されている。調節計２１〜２３による制御が実行される結果、回転数検出値ＰＶ２は回転数目標値ＳＶ３に保持され、発電出力検出値ＰＶ１も多少の変動があるものの第２発電出力目標値ＳＶ２（＝Ｗ０）に保持される。制御状態Ｅにおいては、第１燃料弁操作量ＭＶ２１（＝ＭＶ１）は０％で一定である。一方、第２燃料弁操作量ＭＶ２２（＝ＭＶ２）は５０％程度である。
【００６８】
制御状態Ｅにおいて、中央制御部６０が制御状態Ｅとなってから所定の時間が経過したことを検知すると（条件Ｔ５）、制御状態は制御状態Ｆに遷移する（図５参照）。ここで、所定の時間とは、ガスタービンの運転を安定させるために必要な時間である。ガスタービンの安定運転が確保されるのであれば、制御状態Ｅとなったあとすぐに制御状態Ｆに遷移してもよい。
【００６９】
制御状態Ｆにおける制御内容について図６を用いて説明する。中央制御部６０は、第２発電出力目標値ＳＶ２を５ｋｍ／ｍｉｎでランプ状に増加させる。
【００７０】
制御状態Ｆにおける運転制御について図７を用いて説明する。中央制御部６０は第２発電出力目標値ＳＶ２を５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に増加させる。調節計２１は、発電出力検出値ＰＶ１を第１発電出力目標値ＳＶ１に一致させようとして第１燃料弁６の開度を０％に保持する。調節計２２は、発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させようとして第２燃料弁７の開度を徐々に増加させる。調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させようとして発電出力を操作する。調節計２１〜２３による制御の結果として、第２燃料弁操作量ＭＶ２２（＝ＭＶ２）が除々に増加する。ＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）の供給量が増加すると回転数検出値ＰＶ２が増加するため、調節計２３による制御が働いて発電出力操作量ＭＶ２３（＝ＭＶ３）が増加する。したがって、発電出力は第２発電出力目標値ＳＶ２に追従して増加する。第２発電出力目標値ＳＶ２がランプ状に変化しているために、タービン回転数と発電出力の変動が最小限に抑えられている。
【００７１】
制御状態Ｆにおいて、中央制御部６０が出力する第２発電出力目標値ＳＶ２が所定の値である５０ｋＷ（＝ＷＨ）に達すると（条件Ｔ６）、制御状態は制御状態Ｇに遷移する（図５参照）。
【００７２】
制御状態Ｇにおける制御内容について図６を用いて説明する。中央制御部６０は、第２発電出力目標値ＳＶ２を所定の値である５０ｋＷ（＝ＷＨ）で保持する。ここで、ＷＨ＞Ｗ０＞ＷＬである。
【００７３】
制御状態Ｇにおける運転制御について図７を用いて説明する。調節計２１は、発電出力検出値ＰＶ１を第１発電出力目標値ＳＶ１に一致させようとして第１燃料弁６の開度を０％に保持する。調節計２２は、発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させようとして第２燃料弁の開度を操作する。調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させようとして発電出力を操作する。調節計２１〜２３による制御の結果として、回転数検出値ＰＶ２が回転数目標値ＳＶ３で一定に保持され、発電出力検出値ＰＶ１が第２発電出力目標値ＳＶ２（＝ＷＨ）で一定に保持される。なお、図７に示す運転制御においては、ＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）の供給が十分あるため、発電出力第２燃料弁操作量ＭＶ２２（＝ＭＶ２）は多少の変動はあるものの８０％で一定である。
【００７４】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、第１運転モードにおいて、第１発電出力目標値ＳＶ１と、第２発電出力目標値ＳＶ２と、第１燃料弁操作量ＭＶ１と、第２燃料弁操作量ＭＶ２と、発電出力操作量ＭＶ３とについてトラッキングをしているため、第１運転モードから第２運転モードへの切替えがバンプレス切替えとなされている。さらに、本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、第２運転モードにおいて、第１燃料弁操作量ＭＶ１１と、第２燃料弁操作量ＭＶ１２と、発電出力操作量ＭＶ１３とについてトラッキングをしているため、第２運転モードから第１運転モードへ運転モードを戻す場合にも運転が安定される。
【００７５】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、第１発電出力目標値ＳＶ１をＷ０からＷＬへとランプ状に変化させているため、運転が安定している。同様に、第２発電出力目標値ＳＶ２をＷ０からＷＨへとランプ状に変化させているため、運転が安定している。
【００７６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るガスタービン発電プラントを図８に示す。本実施形態に係るガスタービン発電プラントの基本部分は、第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントと同様である。本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、制御ユニット６００のかわりに制御ユニット６００’を具備し、更に、温度検出器１３と、圧力検出器１４とを具備する。制御ユニット６００’は、中央制御部６０’と、第１燃料弁制御部６１’と、第２燃料弁制御部６２’と、発電出力制御部６３’とを有している。温度検出器１３は、タービン３の出口の温度を検出し、温度検出値ＰＶ４として出力する。また、圧力検出器１４は、圧縮機２の出口の圧力を検出し、圧力検出値ＰＶ５として出力する。制御ユニット６００’は、発電出力検出値ＰＶ１と、回転数検出値ＰＶ２と、温度検出値ＰＶ４と、圧力検出値ＰＶ５とに基づいて、第１燃料弁６と第２燃料弁７とインバータ８とを操作する。
【００７７】
次に、中央制御部６０’と、第１燃料弁制御部６１’と、第２燃料弁制御部６２’と、発電出力制御部６３’について説明する。
【００７８】
中央制御部６０’には、発電出力検出値ＰＶ１と、発電出力指令Ｓと、第２燃料弁操作量ＭＶ２２と、発電出力操作量ＭＶ２３とが入力される。
【００７９】
第１燃料弁制御部６１’の構成と他の機器との接続関係は、図４（Ａ）に示す第１燃料弁制御部６１の構成と他の機器との接続関係と同様である。第１燃料弁制御部６１’と第１燃料弁制御部６１が対応し、中央制御部６０’と中央制御部６０が対応している。
【００８０】
第２燃料弁制御部６２’の構成と他の機器との接続関係について図９（Ａ）を用いて説明する。第２燃料弁制御部６２’は、調節計２２、２６及び２８と、最小値選択回路３４と、運転モード切替器３２とを有している。中央制御部６０’は、運転モード信号Ｃと、第２発電出力目標値ＳＶ２と、温度基準値ＳＶ４と、圧力基準値ＳＶ６と、第２燃料弁操作量ＭＶ１２とを出力する。調節計２２においては、発電出力検出値ＰＶ１と、運転モード信号Ｃと、第２発電出力目標値ＳＶ２と、第２燃料弁操作量ＭＶ２２とが入力され、第２燃料弁操作量ＭＶ２を出力する。調節計２８においては、温度検出値ＰＶ４と、運転モード信号Ｃと、温度基準値ＳＶ４と、第２燃料弁操作量ＭＶ２２とが入力され、第２燃料弁操作量ＭＶ４を出力する。調節計２６においては、圧力検出値ＰＶ５と、運転モード信号Ｃと、圧力基準値ＳＶ５と、第２燃料弁操作量ＭＶ２２とが入力され、第２燃料弁操作量ＭＶ６を出力する。最小値選択回路３４は、第２燃料弁操作量ＭＶ２、ＭＶ４、及びＭＶ６の中から最小のものを第２燃料弁操作量ＭＶ３２として出力する。運転モード切替器３２は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、第２燃料弁操作量ＭＶ２又は第２燃料弁操作量ＭＶ３２のいずれか一方を第２燃料弁操作量ＭＶ２２として出力する。第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２２に応じて調節される。
【００８１】
発電出力制御部６３’の構成と他の機器との接続関係について図９（Ｂ）を用いて説明する。発電出力制御部６３’は、調節計２３、２５、及び２７と、最小値選択回路３５と、運転モード切替器３３とを有している。中央制御部６０’は、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３と、温度基準値ＳＶ４と、圧力基準値ＳＶ５と、発電出力操作量ＭＶ１３とを出力する。調節計２３においては、回転数検出値ＰＶ２と、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３と、発電出力操作量ＭＶ２３とが入力され、発電出力操作量ＭＶ３を出力する。調節計２５においては、圧力検出値ＰＶ５と、運転モード信号Ｃと、圧力基準値ＳＶ５と、発電出力操作量ＭＶ２３とが入力され、発電出力操作量ＭＶ５を出力する。調節計２７においては、温度検出値ＰＶ４と、運転モード信号Ｃと、温度基準値ＳＶ４と、発電出力操作量ＭＶ２３とが入力され、発電出力操作量ＭＶ７を出力する。最小値選択回路３５は、発電出力操作量ＭＶ１３、ＭＶ５、及びＭＶ７の中から最小のものを発電出力操作量ＭＶ３３として出力する。運転モード切替器３３は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、発電出力操作量ＭＶ３又は発電出力操作量ＭＶ３３のいずれか一方を発電出力操作量ＭＶ２３として出力する。インバータ８は、発電出力操作量ＭＶ２３に応じて直流発電機４の発電出力を調節する。発電出力が増加すると、直流発電機４を駆動するために必要となる動力が増加する。その結果、タービン３の回転数が減少する。逆に、発電出力が減少すると、タービン３の回転数が増加する。つまり調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させる制御を行う。調節計２１〜２８としては、ＰＩＤ調節計又はＰＩＤ調節計を含む回路が例示される。
【００８２】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御の基本部分は、第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御と同様である。本実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御状態Ａ〜Ｇにおける制御内容については、第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御内容に付加された点及び相違点について、図１０（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
【００８３】
制御状態Ａ〜Ｃにおける制御内容について図１０を用いて説明する。中央制御部６０’は、制御状態Ａ〜Ｇにおいて温度基準値ＳＶ４として一定の値を出力する。ここで、温度基準値ＳＶ４は、タービン３の高温破損を防止するための閾値となる温度である。調節計２８は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ４に第２燃料弁操作量ＭＶ２２をトラッキングさせる。中央制御部６０’は、制御状態Ａ〜Ｇにおいて圧力基準値ＳＶ５として一定の値を出力する。ここで、圧力基準値ＳＶ５は、サージングを防止するための閾値となる圧力である。調節計２６は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ６に第２燃料弁操作量ＭＶ２２をトラッキングさせる。第２燃料弁操作量ＭＶ２２は制御状態Ａ〜Ｃにおいては第２燃料弁操作量ＭＶ１２と同一である。制御状態Ａ〜Ｃにおいては、運転モード切替器３２が発電出力操作量ＭＶ１２を発電出力操作量ＭＶ２２として出力するからである。調節計２７は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて温度検出値ＰＶ４と温度基準値ＳＶ４とに基づいて制御演算ＴＣ１により発電出力操作量ＭＶ７を決定する。ここで、制御演算ＴＣ１は、温度検出値ＰＶ４が温度基準値ＳＶ４を超える場合には、温度検出値ＰＶ４を温度基準値ＳＶ４に一致させるように発電出力操作量ＭＶ７を減少させ、温度検出値ＰＶ４が温度基準値ＳＶ４を超えない場合には、発電出力操作量ＭＶ７を所定の値（＝ＷＴ）とするものである。調節計２５は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて圧力検出値ＰＶ５と圧力基準値ＳＶ５とに基づいて制御演算ＰＣ１により発電出力操作量ＭＶ５を決定する。ここで、制御演算ＰＣ１は、圧力検出値ＰＶ５が圧力基準値ＳＶ５を超える場合には、圧力検出値ＰＶ５を圧力基準値ＳＶ５に一致させるように発電出力操作量ＭＶ５を減少させ、圧力検出値ＰＶ５が圧力基準値ＳＶ５を超えない場合には、発電出力操作量ＭＶ５を所定の値（＝ＷＴ）とするものである。ここで、ＷＴ＞ＷＨである。発電出力操作量ＭＶ２３は、制御状態Ａ〜Ｃにおいては発電出力操作量ＭＶ５、ＭＶ７、ＭＶ１３のうち最小のものと同一である。最小値選択回路３５が発電出力操作量ＭＶ５、ＭＶ７、ＭＶ１３のうち最小のものを発電出力操作量ＭＶ３３として出力し、運転モード切替器３３が発電出力操作量ＭＶ３３を発電出力操作量ＭＶ２３として出力するからである。
【００８４】
制御状態Ｄ〜Ｇにおける制御内容について図１０を用いて説明する。調節計２８は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて温度検出値ＰＶ４と温度基準値ＳＶ４とに基づいて制御演算ＴＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ４を決定する。ここで、制御演算ＴＣ２は、温度検出値ＰＶ４が温度基準値ＳＶ４を超える場合には、温度検出値ＰＶ４を温度基準値ＳＶ４に一致させるように第２燃料弁操作量ＭＶ４を減少させ、温度検出値ＰＶ４が温度基準値ＳＶ４を超えない場合には、第２燃料弁操作量ＭＶ４を所定の値（＝１００％）とするものである。調節計２６は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて圧力検出値ＰＶ５と圧力基準値ＳＶ５とに基づいて制御演算ＰＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ６を決定する。ここで、制御演算ＰＣ２は、圧力検出値ＰＶ５が圧力基準値ＳＶ５を超える場合には、圧力検出値ＰＶ５を圧力基準値ＳＶ５に一致させるように第２燃料弁操作量ＭＶ６を減少させ、圧力検出値ＰＶ５が圧力基準値ＳＶ５を超えない場合には、第２燃料弁操作量ＭＶ６を所定の値（＝１００％）とするものである。第２燃料弁操作量ＭＶ２２は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいては第２燃料弁操作量ＭＶ２、ＭＶ４、ＭＶ６のうち最小のものと同一である。最小値選択回路３４が第２燃料弁操作量ＭＶ２、ＭＶ４、ＭＶ６のうち最小のものを第２燃料弁操作量ＭＶ３２として出力し、運転モード切替器３２が発電出力操作量ＭＶ３２を第２燃料弁操作量ＭＶ２２として出力するからである。調節計２７は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力操作量ＭＶ７に発電出力操作量ＭＶ２３をトラッキングさせる。調節計２５は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力操作量ＭＶ５に発電出力操作量ＭＶ２３をトラッキングさせる。発電出力操作量ＭＶ２３は制御状態Ｄ〜Ｇにおいては発電出力操作量ＭＶ３と同一である。制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、運転モード切替器３３が発電出力操作量ＭＶ３を発電出力操作量ＭＶ２３として出力するからである。
【００８５】
本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、第１運転モード及び第２運転モードの両者においてタービン３の高温破損とサージングとが防がれる。
【００８６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係るガスタービン発電プラントを図１１に示す。第４の実施形態に係るガスタービン発電プラントは、第１の実施形態に係るガスタービン発電プラントにおける第２燃料弁７の制御に上述の最小値選択を適用したものである。本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、第１の実施形態に係るガスタービン発電プラントの構成に加えて、温度検出器１３と、圧力検出器１４と、調節計２６及び２８と、最小値選択回路３４とを第３の実施形態に係るガスタービン発電プラントと同様に具備している。ここで、調節計２８は、温度検出値ＰＶ４と温度基準値ＳＶ４とに基づいて制御演算ＴＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ４を出力する調節計２６は、圧力検出値ＰＶ５と圧力基準値ＳＶ５とに基づいて制御演算ＰＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ６を出力する。最小値選択回路３４は、第２燃料弁操作量ＭＶ２、ＭＶ４、及びＭＶ６の中から最小のものを第２燃料弁操作量ＭＶ３２として出力する。第２燃料弁は、第２燃料弁操作量ＭＶ３２に応じて弁の開度を調節する。したがって、タービン３の高温破損とサージングとが防がれる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスタービン発電プラントを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいて実現される運転制御を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントを示す図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御ユニットの構成について説明するための図である。図４（Ａ）は第１燃料弁制御部について示し、図４（Ｂ）は第２燃料弁制御部について示し、図４（Ｃ）は発電出力制御部について示す。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントの運転制御における制御状態の遷移を示す図である。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントの運転制御における各制御状態を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るガスタービン発電プラントの運転制御の一例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るガスタービン発電プラントを示す図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態に係るガスタービン発電プラントの制御ユニットの構成について説明するための図である。図９（Ａ）は第２燃料弁制御部について示し、図９（Ｂ）は発電出力制御部について示す。
【図１０】図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るガスタービン発電プラントの運転制御における各制御状態を説明するための図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るガスタービン発電プラントを示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１…圧縮機
２…燃焼器
３…タービン
４…直流発電機
５…軸
６…第１燃料弁
７…第２燃料弁
８…インバータ
１１…発電出力検出器
１２…回転数検出器
１３…温度検出器
１４…圧力検出器
２１〜２８…調節計
３１〜３３…運転モード切替器
３４、３５…最小値選択回路
５１…再生熱交換器
５２…空気予熱器
５３…固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）
５３−１…空気極
５３−２…燃料極
５４…コンプレッサ
６０、６０’…中央制御部
６１、６１’…第１燃料弁制御部
６２、６２’…第２燃料弁制御部
６３、６３’…発電出力制御部
６００、６００’…制御ユニット
【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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