(57)【要約】【課題】異なった効率を持つ発電ユニットで構成された発電所が、中央給電指令所または発電所からのいかなる負荷指令に対しても効率の良い運転ができる発電所負荷制御装置を提供する。【解決手段】複数の発電ユニットで構成された発電所の発電所負荷制御装置において、前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態によって前記複数の発電ユニットに発電所の負荷指令値を均等に負荷配分する均等負荷配分演算回路４７と、前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態信号と前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転特性関数から発電所の使用燃料量を演算する燃料量演算回路４０と、発電所の使用燃料量が最小となるような前記複数の発電ユニットへの補正負荷指令値を演算する補正負荷演算回路４１と、を備え、中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号を入力信号として、前記複数の発電ユニットへの負荷指令を出力信号とする。【選択図】図４Ａ
2012005237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電ユニットで構成された発電所の発電所負荷制御装置において、
前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態によって前記複数の発電ユニットに発電所の負荷指令値を均等に負荷配分する均等負荷配分演算回路と、
前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態信号と前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転特性関数から発電所の使用燃料量を演算する燃料量演算回路と、
発電所の使用燃料量が最小となるような前記複数の発電ユニットへの補正負荷指令値を演算する補正負荷演算回路と、
を備え、
中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号を入力信号として、前記複数の発電ユニットへの負荷指令を出力信号とすることを特徴とする発電所負荷制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電所負荷制御装置において、
前記複数の発電ユニットへの負荷指令が前記中央給電指令所からの負荷指令信号に基づく運転モードと、前記発電所からの負荷指令信号に基づく運転モードと、を備えることを特徴とする発電所負荷制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発電所負荷制御装置において、
前記発電所負荷制御装置が前記中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号に基づく運転モードで運転されている際に、
前記均等負荷配分演算回路が前記中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号を前記複数の発電ユニット数で除すことを特徴とする発電所負荷制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発電所負荷制御装置において、
前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転特性関数が、発電ユニットの負荷と使用燃料量の関数、または発電ユニットの出力と発電効率の関数で表されることを特徴とする発電所負荷制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の発電所負荷制御装置において、
前記燃料量演算回路が、前記複数の発電ユニット毎か、または運転特性関数でグルーピングされた発電ユニットに対して、前記均等負荷配分演算回路の出力に所定量を増加もしくは減少させた負荷における使用燃料量を求め、それらを加算することで発電所での総使用燃料量を求めること特徴とする発電所負荷制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の発電所負荷制御装置において、
前記補正負荷演算回路が、前記複数の発電ユニット毎か、または運転特性関数でグルーピングされた発電ユニットに対して、前記均等負荷配分演算回路の出力に所定量の負荷を連続的に変えて発電所の使用燃料量が最小となる負荷量値を求めることを特徴とする発電所負荷制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の発電所負荷制御装置において、
さらに均等負荷配分補正回路を備え、
前記均等負荷配分補正回路は前記均等負荷配分演算回路からの出力信号に前記補正負荷演算回路からの出力信号を加算することを特徴とする発電所負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中央給電指令所、または発電所からの負荷指令を、複数の発電ユニットに負荷を配分する制御を行う発電所負荷制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所における複数の発電ユニットは、中央給電指令所または発電所からの負荷指令に基づいて運転される。複数の発電ユニットは新旧の型、あるいは発電方法の異なる型の発電機が様々に混在しているのが一般的であり、各発電ユニットにおいては発電能力と、発電効率（発電量に対する燃料使用量）はそれぞれ異なっていることが多い。
したがって、中央給電指令所または発電所からの総発電量の負荷指令に対して、発電所として最も効率良い運転をする為には、任意の負荷指令信号に対してその都度、効率が良い発電ユニットと効率が良くない発電ユニットの負荷分担を変える必要がある。
これの解決方法の一例として特許文献１では、複合サイクルプラントに対し、ガスタービンの使用燃料の種類に注目し、ＬＰＧ／ＬＮＧ機燃料単価や発電機単価等で非線形方程式を構築し、自動的に負荷指令値にバイアスさせる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１０７２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の発電所における発電ユニットの運転、あるいは発電所負荷制御装置は必ずしも最適な負荷分担の運転はなされていない。
また、前記した特許文献１の複合サイクルプラントに対し、ガスタービンの使用燃料の種類に注目し、ＬＰＧ／ＬＮＧ機燃料単価や発電機単価等で非線形方程式を構築し、自動的に負荷指令値にバイアスさせる技術は、適用される複数ユニットが同種燃料では効率が同じ場合を前提としており、各ユニットの効率が異なる場合は適用が不可であるという問題点がある。また、非線形方程式を解く必要があり、バイアス値を決定するには時間がかかることと、必ずしも解が得られるとは限らないことという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、異なった効率を持つ発電ユニットで構成された発電所が、中央給電指令所または発電所からの負荷指令に対して、効率の良い運転ができる発電所負荷制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、複数の発電ユニットで構成された発電所の発電所負荷制御装置において、前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態によって前記複数の発電ユニットに発電所の負荷指令値を均等に負荷配分する均等負荷配分演算回路と、前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転状態信号と前記複数の発電ユニットのそれぞれの運転特性関数から発電所の使用燃料量を演算する燃料量演算回路と、発電所の使用燃料量が最小となるような前記複数の発電ユニットへの補正負荷指令値を演算する補正負荷演算回路と、を備え、中央給電指令所または前記発電所からの負荷指令信号を入力信号として、前記複数の発電ユニットへの負荷指令を出力信号とする。
【０００７】
かかる構成により、発電能力と効率特性が異なる複数の発電ユニットの最適な負荷配分を与える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、異なった効率を持つ発電ユニットで構成された発電所が、中央給電指令所または発電所からの負荷指令に対して、効率の良い運転ができる発電所負荷制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の発電所負荷制御装置を用いる複数の発電ユニットを有する発電所の発電設備の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態の発電所負荷制御装置を発電ユニットが２軸の場合において適用する概念を説明する特性図である。
【図３】本発明の実施形態の発電所負荷制御装置を発電ユニットが２軸の場合において適用する機能ブロック図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態の発電所負荷制御装置を発電ユニットが３軸の場合において適用する機能ブロック図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態を示した図４Ａにおける燃料量演算回路の構成を示した機能ブロック図である。
【図５】比較例の負荷制御装置の機能構成を示した参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を次に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１から図３を参照して説明する。本実施形態における特徴は図３に示す発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成にある。しかし、解りやすさの観点から、まず、図１を参照して、「複数の発電ユニットで構成される発電設備の構成」、図２を参照して「発電ユニットが２軸の場合の負荷と使用燃料量の特性」について先に説明し、その後に図３を参照して発電所負荷制御装置の第１の実施形態の特徴を現した「発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成」について説明する。
以上について、順に述べる。
【００１１】
＜複数の発電ユニットを有する発電所の発電設備の構成＞  
図１は複数の発電ユニットを有する火力発電所の発電設備の概略を示す構成図である。
図１において、破線で囲んだ発電ユニット５はコンプレッサ１、燃焼器２、ガスタービン３、発電機４で構成されている。発電ユニット５とほぼ同じような構成の発電ユニットは複数（軸）あって、図１ではＮ軸ある場合を示している。
発電ユニット５においては、コンプレッサ（ＣＯＭ）１で燃料が最適な燃焼をするように圧縮され、燃焼器２で燃焼し、その燃焼されたガスによりガスタービン（ＧＴ）３が所定の回転出力を発生し、それを受けて発電機（Ｇ）４が回転出力を電気に変換して電力を発生し、電力系統に電力が出力される。
【００１２】
なお、図１には図示していないが、発電ユニット５（Ｎ軸）の排熱を利用し、蒸気タービンにて発電する発電設備がさらに配備されることがある。この場合には、複合サイクル発電設備となる。複合サイクル発電設備をコンバインドと呼称する。ボイラで発生する蒸気のみ利用して蒸気タービンを用いて発電する設備をコンベンショナルと呼称する。
【００１３】
中央給電指令所または発電所からの負荷指令（総出力）がきたときには複数（Ｎ軸）の発電ユニット（５）が負荷を分担して発電することになる。この負荷を分担して複数の発電ユニット（５）に配分するのが発電所負荷制御装置１０である。発電所負荷制御装置１０は中央給電指令所または発電所からの負荷指令（総出力）を受けて、複数の発電ユニット（５）の状況と発電能力と効率特性等とを判定して、複数の発電ユニット（５）にそれぞれ負荷指令を出力する。
【００１４】
＜発電ユニットが２軸の場合の負荷と使用燃料量の特性＞
図２は発電ユニット５が２軸の場合の負荷と使用燃料量の特性を示した図である。図２において、横軸は発電ユニット５の負荷であり、縦軸は発電ユニット５の使用燃料量を表す。Ｆ０は効率が相対的に良くない発電ユニット５の特性を表し、Ｆｎは効率が相対的に良い発電ユニット５の特性を表している。
【００１５】
火力の発電ユニット５について言えば、図２に示すように発電出力（負荷）と使用燃料量との関係は、ほぼ線形関数のＦ（ｗ）で表現できる。
なお、この関係式（特性）は、発電ユニット５が本格的に稼動される以前において、必ず試験運転されていて、そのときの試験データから実測値として、既に求められていることが一般的である。その実測値を前記の関係式として転用できる。
【００１６】
図２について、特性線Ｆ０で表したＦ０（ｗ）は古い発電ユニット５で、Ｆｎで表したＦｎ（ｗ）は新しい発電ユニット５であり、Ｆ０（ｗ）はＦｎ（ｗ）と比べ、効率が良くない。したがって、プラントに最適な効率を与える為には、できるだけ新しい発電ユニット５を使用した方が得策であり、両発電ユニット５の負荷配分を変える必要がある。
【００１７】
以下に、最適な負荷配分を与える方法について述べる。なお、両発電ユニット５の機構上の制約を主とする理由から、Ｆ０（ｗ）とＦｎ（ｗ）の出力には上限と下限が存在する。
中央給電指令所より負荷指令値ＷＤが出力されると、手動ユニットの総出力ＷＳが０の場合には、発電ユニット５が２軸なので、両発電ユニット５への基本的な負荷指令値は、ＷＤ／２となる。この値を基準として、前述したように最適なプラント効率を与える為に、新しい発電ユニット５の負荷配分を＋Δｗ増加させ、古い発電ユニット５の負荷配分を−Δｗ減少させることになる。
【００１８】
これより、両発電ユニット５の使用燃料量はそれぞれ下記の（１式）と（２式）となる。
【数１】
2012005237.tif 000003
【００１９】
なお、（１式）、（２式）の右辺が、本来の意味であり、左辺は、それぞれの右辺の意味を表現し、それを定義する式であるものとする。
また、後で参照する図３においては、（１式）、（２式）における左辺を、変数名として用い、図面における表現の簡略化の目的で用いるものとする。
【００２０】
ここで、ｉ＝１として、次に下記の（３式）を計算する。なお、左辺は変数名である。
【数２】
2012005237.tif 000004
（３式）について前述したＦｎ（ｗ）とＦ０（ｗ）の上限と下限の範囲内でΔｗを変化させ、Ｆall（Δｗ）の最小値を与えるΔｗを求める。
【００２１】
これを求める式を下記の（４式）で表す。
【数３】
2012005237.tif 000005
ここで、Δｗ＝Δｗ’の時にＦall（ｗ）が最小であると仮定すれば、最適な負荷配分はΔｗ’となる。
【００２２】
ただし、前記した機構上の理由から、
【数４】
2012005237.tif 000006
もしくは、
【数５】
2012005237.tif 000007
となる制約がある。
【００２３】
なお、図２においては、効率が良くない発電ユニット５と、効率の良い発電ユニット５の負荷の上限と下限をともに同じ値としているが、複数の発電ユニット５の間において、それぞれの上限と下限が異なることもある。
【００２４】
＜発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成＞
以上のような概念に基づき、図３で具体的な発電所負荷制御装置の構成例を示す。本実施形態の発電所負荷制御装置１０（図１）は図３における手動ユニット補正回路３６、均等負荷配分演算回路３７、燃料量演算回路３０、補正負荷演算回路３１、均等負荷配分補正回路３２、３３、手動設定器３８１、３８２、切替器３９１、３９２を備えている。ただし、手動設定器３８１、３８２、切替器３９１、３９２、手動ユニット補正回路３６は一般的に設けるものであるが、本実施形態における必須要素ではない。
【００２５】
図３において、中央給電指令所／発電所３５からＷＤの負荷指令値が出力される。なお、図３においては「中央給電指令所」を略して「中給」とし、「中央給電指令所／発電所」を「中給／発電所」と表記している。また、「発電ユニット」を略して「ユニット」とし、「中央給電指令所／発電所モードの発電ユニット数」を「中給／発電所モードのユニット数」と表記している。
ただし、中央給電指令所／発電所３５は負荷指令値ＷＤを出力する源を表したものであり、本実施形態の発電所負荷制御装置１０には含まれていない、。
【００２６】
この負荷指令値ＷＤは、手動ユニット補正回路３６に入力し、手動ユニット補正回路３６からは手動ユニットの総出力ＷＳ（手動によって運転されている発電ユニットの総出力）を差し引いた（ＷＤ−ＷＳ）が出力され、均等負荷配分演算回路３７に入力する。
均等負荷配分演算回路３７では中央給電指令所もしくは発電所（中給／発電所）３５の負荷指令によって、運転されている発電ユニット数Ｎ（図３ではＮ＝２）で、前記した手動ユニットの総出力ＷＳ（手動によって運転されている発電ユニット５の総出力）を差し引いた（ＷＤ−ＷＳ）を割る。なお、前記したように均等負荷配分演算回路３７では中央給電指令所もしくは発電所３５の負荷指令信号ＷＤに基づく運転モードを有している。
【００２７】
これは中央給電指令所もしくは発電所（中央給電指令所／発電所）３５の負荷指令値ＷＤをＮ軸（図３ではＮ＝２）の発電ユニット５で平均して負担する場合の各出力量を意味する。ただし、これでは、複数の各発電ユニット５の発電能力や燃料量からみた発電効率が考慮されていないので、燃料量演算回路３０、補正負荷演算回路３１、均等負荷配分補正回路３２、３３によって最適化のための補正を演算する。
【００２８】
まず、均等負荷配分演算回路３７の出力は燃料量演算回路３０に入力する。燃料量演算回路３０では、複数の各発電ユニット５が運転されている否かの運転状態信号と、各発電ユニット５の運転特性関数（詳細は後記する）を参照して、前記した（式１）と（式２）とを別々に計算する。その後、（式３）を計算し、最小値を与える負荷配分のΔｗを求める。そして、補正負荷演算回路３１へ、その結果を出力する。
【００２９】
次に補正負荷演算回路３１は前記した燃料量演算回路３０からの出力結果を入力して、まず、その出力結果が（式５）、（式６）を満たしているか否かを確認する。
満たす場合は、（式４）で蓄積した値を比較し、最小値を与えるΔｗを求め、結果を均等負荷配分補正回路３２、３３へ出力する。ここでこの値をΔｗ’とする。
【００３０】
満たさない場合は、（式４）で燃料量演算回路３０からの出力結果をまず蓄積し、Δｗを変化させ、燃料量演算回路３０で（式３）を再計算する。そして、また、補正負荷演算回路３１で前記した計算を繰り返す。
補正負荷演算回路３１で最も効率的であると判定した補正値−Δｗ’と＋Δｗ’をそれぞれ均等負荷配分補正回路３２と均等負荷配分補正回路３３に出力する。
【００３１】
全体としての均等負荷配分補正回路は、図３における均等負荷配分補正回路３２、３３とで構成されている。全体としての均等負荷配分補正回路は補正負荷演算回路３１の補正値−Δｗ’と＋Δｗ’を受けて、
【数６】
2012005237.tif 000008
を演算し、各発電ユニット５に負荷指令値を与える。
【００３２】
具体的には均等負荷配分補正回路３２は補正負荷演算回路３１の補正値−Δｗ’と、均等負荷配分演算回路３７の出力が切替器３９１を経て入力したＷＤ／２（２軸の発電ユニット５で平均して負担する出力）との合計値である（−Δｗ’＋ＷＤ／２）を燃料量の使用効率の相対的に悪く古い（ｏｌｄ）発電ユニット＃１に負荷指令値として与える。
【００３３】
また、均等負荷配分補正回路３３は補正負荷演算回路３１の補正値＋Δｗ’と、均等負荷配分演算回路３７の出力が切替器３９２を経て入力したＷＤ／２（２軸の発電ユニットで平均して負担する出力）との合計値である（＋Δｗ’＋ＷＤ／２）を燃料量の使用効率の相対的に良く新しい（ｎｅｗ）発電ユニット＃２に負荷指令値として与える。
【００３４】
以上、各発電ユニット（＃１、＃２）の出力と使用燃料量の関係によって、発電所負荷制御装置１０が最適な負荷指令値を、それぞれの発電ユニット（＃１、＃２）に与えることにより、発電所全体としての発電効率がよくなる。
なお、ここでは発電ユニット５の出力と使用燃料量の関係の特性を用いていたが、このように発電ユニット５の運転を制御する基となる特性を運転特性関数と呼称することにする。
ただし、運転特性関数は、必ずしも発電ユニット５の出力と使用燃料量の関係の特性のみとは限らない。例えば発電ユニット５の出力と発電効率の関係の特性の場合もある。
【００３５】
なお、切替器３９１、３９２はそれぞれ手動設定器３８１、３８２によっても制御されることがある。ここで手動設定器３８１、３８２における「手動」の意味は手動で設定することも可能であるという意味であって、必ず手動で設定するという意味ではない。むしろ手動で行うことの方が稀である。前記した図３の発電ユニット５の負荷指令値補正においては「手動」としての制御は関与していない。
【００３６】
（第２の実施形態）
前記した発電ユニット５が２軸の方法に基づき、さらに発電ユニット５がＮ軸の場合に拡張された場合の手法について述べる。
【００３７】
＜発電ユニットがＮ軸の場合の負荷と使用燃料量の関係＞
次に発電ユニット５がＮ軸の場合の負荷と使用燃料量の関係について説明する。
発電ユニット５がＮ軸である場合において、各発電ユニット５の負荷をｗ＝｛ｗ１，ｗ２，・・・，ｗｉ，・・・ｗＮ｝とおき、その負荷と使用燃料量との関係式を、各発電ユニット５についてｆｉ（ｗｉ）と表現する。尚、ｉはｉ番目の発電ユニット５を指す。
発電所の全使用燃料量であるＦ（ｗ）は下記の（８式）で表現できる。なお、以下において、ｆの小文字で表した関数ｆｉ（ｗｉ）は各発電ユニット５の負荷と使用燃料量との関係を表し、Ｆの大文字で表した関数Ｆ（ｗ）は発電所の全負荷と全使用燃料量との関係を表す。
【００３８】
発電所の全使用燃料量であるＦ（ｗ）は、
【数７】
2012005237.tif 000009
発電所が最も良い効率で運転する為に、各軸の負荷ｗを変化させ、最小となるＦ（ｗ）を求める必要がある。
【００３９】
各発電ユニット５の負荷ｗは、
【数８】
2012005237.tif 000010
で表すと、｛ｗ１，ｗ２，・・・，ｗｉ，・・・ｗＮ｝は下記の（１０式）で表せる。
【００４０】
【数９】
2012005237.tif 000011
上式においてＷＤ／Ｎが既知の値で、（Δｗ）が変数である。
【００４１】
また、
【数１０】
2012005237.tif 000012
は各軸の負荷値に変化を与える係数であり、軸数によって一義的に決まる整数である。ここで、ｉ（１・・・Ｎ）はｉ番目の発電ユニット５の軸数である。またαは後記する係数の組み合わせを識別するための添え字であり、累乗を表すものではない。
【００４２】
また、前記係数は下記の（１２式）、（１３式）の条件式を満たす。ここで、Ｎは発電ユニット５の総軸数である。
【数１１】
2012005237.tif 000013
および、
【数１２】
2012005237.tif 000014
【００４３】
また、（１１式）については表１のようにまとめることができる。表１において、Ｍは係数の各組み合わせを表すαの番号を順に付けていった際の最大の番号である。つまり、表１では係数の意味のある組み合わせがＭ組存在することを示している。
なお、この適用例は、発電ユニット数＝３のケース（第３の実施形態）で述べる。
【表１】
2012005237.tif 000015
【００４４】
ここで（９式）における変化する項のΔｗ・ｐｉαに着目し、変化しないＷＤ／Ｎの表記を省略し、かつΔｗをｕとおくと、（８式）は下記の（１４式）で表現できる。
【数１３】
2012005237.tif 000016
【００４５】
上式の（１４式）について表１よりα＝１，２，・・・，Ｍなので、任意のαに対し下記の式を計算する。
【数１４】
2012005237.tif 000017
上式の（１５式）を解くことにより（１４式）の最小値を与えるｕが求められる。
【００４６】
このｕと表１の組み合わせ番号αにおけるｐｉαを含めて、（１５式）を満足する解をあらためてｖｉとおいて、α＝１，２，・・・，Ｍに対して、それぞれの場合の全使用燃料量Ｆ（ｗ）の最小値をＦｉ（ｖｉ）として、すべての場合についての最小値を列挙すれば、下記の（１６式）となる。
【数１５】
2012005237.tif 000018
したがって、発電所に最も良い効率を与える負荷配分は、（１６式）に列挙されたものの中の最小値であって、（１７式）となる。
【００４７】
ここで、前記したｖｉのなかで全使用燃料量Ｆ（ｗ）を最小にする値をｖβとおくと、
【数１６】
2012005237.tif 000019
と表せる。一般的に上式の（１７式）で最適な負荷配分値が求められる。
なお、（１７式）の最適値の算出において、都度、演算をいってもよいし、あるいはあらかじめ計算しておいたものを表形式にしておいて、最も良い効率のものをその表から選択する演算でもよい。
【００４８】
（第３の実施形態）
前記した第２の実施形態として、発電ユニットがＮ軸として一般化した方法を、発電ユニット５が３軸の場合における発電所負荷制御装置の第３の実施形態として、より具体的に説明する。
【００４９】
＜発電ユニットが３軸の場合の負荷と使用燃料量の関係＞
ここで中央給電指令所から負荷指令はＷＤとすると、各軸への均等負荷指令値はＷＤ／３となる。
【００５０】
前記した発電ユニット５がＮ軸の場合で示した方法において、Ｎ＝３を適用して、最適な負荷配分を求める。
ここで（１４式）において、Ｎ＝３を適用すれば次の（１８式）となる。
【数１７】
2012005237.tif 000020
【００５１】
また、前記の（１３式）は次の（１９式）となる。
【数１８】
2012005237.tif 000021
【００５２】
また、前記の（１２式）より、Ｎ＝３では次の（２０式）となる。
【数１９】
2012005237.tif 000022
と表せる。
【００５３】
以上より、（２０式）の組み合わせを表にすると表２のようになる。これは、各軸の負荷配分（ｗ１，ｗ２，ｗ３）の組み合わせパターンである。
【表２】
2012005237.tif 000023
なお、（１９式）と（２０式）の両方を満たしている（ｗ１，ｗ２，ｗ３）の組み合わせとしては、例えば（−２，０，２）もあるが、Δｗが変化する際において、前記組み合わせは（−１，０，１）と実質的に等価となってしまうので除かれている。
【００５４】
このとき、［表２］でＭ＝１２なので、表２のパターンを全て（１８式）に適用すると、下記の様になる。
【数２０】
2012005237.tif 000024
【００５５】
したがって、上記の[１０１]〜［１１２］について下記の計算を行う。
【数２１】
2012005237.tif 000025
【００５６】
ここで、上記［１１３］〜［１２４］のそれぞれについて最小値を与える解をｖで表し、列挙したものを下記の［１２５］とする。
【数２２】
2012005237.tif 000026
ここで、［１２５］を（１６式）に代入し、再計算すると、
【数２３】
2012005237.tif 000027
が求められる。
（２１式）のなかの最小のものを大小比較で選択する。
【００５７】
ここで、例えば、表２における係数の添え字のα＝８ときの（ｗ１，ｗ２，ｗ３）の組み合わせ（−１，＋２，−１）において、（１８式）が最小になるとすると、
最適な負荷配分とは、
１軸目への負荷指令値：
【数２４】
2012005237.tif 000028
２軸目への負荷指令値：
【数２５】
2012005237.tif 000029
３軸目への負荷指令値：
【数２６】
2012005237.tif 000030
となる。
【００５８】
なお、ここで、表２における係数の（ｗ１，ｗ２，ｗ３）の組み合わせが前記した（−１，＋２，−１）以外の他の組み合わせで最小となる場合には、上記の（２２式）、（２３式）、（２４式）はそれに応じた負荷指令が各軸へ指令されることになる。
【００５９】
例えば、ここで、各軸の負荷配分の組み合わせパターンを、表２におけるα＝１の欄の組み合わせのなかの（０，＋１，−１）と仮定すると、これは下記のことを意味する。
【００６０】
１軸目の発電ユニットの使用燃料量：
【数２７】
2012005237.tif 000031
２軸目の発電ユニットの使用燃料量：
【数２８】
2012005237.tif 000032
３軸目の発電ユニットの使用燃料量：
【数２９】
2012005237.tif 000033
【００６１】
＜発電ユニット数が３軸の場合の発電所負荷制御装置の機能ブロックの構成＞
前記の発電ユニット数が３軸の場合における基本概念を具体化して示したのが図４Ａ、図４Ｂである。
本実施形態の発電所負荷制御装置１０（図１）は図４Ａにおける手動ユニット補正回路４６、均等負荷配分演算回路４７、燃料量演算回路４０、補正負荷演算回路４１、均等負荷配分補正回路４２、４３、４４、手動設定器４８１、４８２、４８３、切替器４９１、４９２、４９３を備えている。ただし、手動設定器４８１、４８２、４８３、切替器４９１、４９２、４９３、手動ユニット補正回路４６は一般的に設けるものであるが、本実施形態における必須要素ではない。
【００６２】
図４Ａにおいて、中央給電指令所／発電所４５からＷＤの負荷指令値が出力される。なお、図４Ａにおいては前記のとおり「中央給電指令所」を略して「中給」とし、「中央給電指令所／発電所」を「中給／発電所」と表記している。また、前記のとおり「発電ユニット」を略して「ユニット」とし、「中央給電指令所／発電所モードの発電ユニット数」を「中給／発電所モードのユニット数」と表記している。
ただし、中央給電指令所／発電所４５は本実施形態の発電所負荷制御装置１０には含まれていない。負荷指令値ＷＤを出力する源を表したものである。
【００６３】
この負荷指令値ＷＤは、手動ユニット補正回路４６に入力し、手動ユニット補正回路４６からは手動ユニットの総出力ＷＳ（手動によって運転されている発電ユニットの総出力）を差し引いた（ＷＤ−ＷＳ）が出力され、均等負荷配分演算回路４７に入力する。
【００６４】
均等負荷配分演算回路４７では中央給電指令所もしくは発電所（中央給電指令所／発電所）４５の負荷指令ＷＤによって、運転されている発電ユニット数Ｎ（図４ＡではＮ＝３）で、前記した手動ユニットの総出力ＷＳ（手動によって運転されている発電ユニットの総出力）を差し引いた（ＷＤ−ＷＳ）を割る。
これは中央給電指令所もしくは発電所（中央給電指令所／発電所）の負荷指令ＷＤをＮ軸（図４ＡではＮ＝３）の発電ユニットで平均して負担する場合の各出力量を意味する。なお、図４ＡではＷＳ＝０としている。
【００６５】
ただし、これでは、複数の各発電ユニット５の発電能力や使用燃料量からみた発電効率が考慮されていないので、燃料量演算回路４０、補正負荷演算回路４１、均等負荷配分補正回路４２、４３、４４によって最適化のための補正を演算する。
以上における基本的な構成である燃料量演算回路４０、補正負荷演算回路４１、均等負荷配分補正回路４２、４３、４４の各回路の名称は図３において対応する各回路と同じであるが、それぞれの演算におけるロジックは異なっている。
【００６６】
図４Ａにおいて、燃料量演算回路４０の具体的な構成は図４Ｂに示している。図４Ｂに示した燃料量演算回路４０においては、前記した通り［１０１］〜［１２５］を順番に計算し、最終的にｖαを補正負荷演算回路４１へ出力する。燃料量演算回路４０に含まれる表２に相当する各軸の負荷配分の組み合わせ表は発電ユニット５の軸数によって一義的に決まる為、予め作成することが可能である。
【００６７】
図４Ａにおいて、補正負荷演算回路４１では、ｖαで（２７式）を計算し、最小となるＦα（ｖα）を求める。ここで前記した通りに、α＝８でＦα（ｖα）が最小となると仮定する。このとき、１、２、３軸の負荷配分はΔｗ・（−１）、Δｗ・（＋２）、Δｗ・（−１）となるので、均等負荷配分補正回路４２、４３、４４へそれぞれ出力される。
【００６８】
均等負荷配分補正回路４２は補正負荷演算回路４１の補正値Δｗ・（−１）と、均等負荷配分演算回路４７の出力が切替器４９１を経て入力したＷＤ／３（３軸の発電ユニット５で平均して負担する出力）との合計値である（ＷＤ／３＋Δｗ・（−１））を燃料量の使用効率の相対的に悪い１軸目の発電ユニット５に負荷指令値として与える。
【００６９】
均等負荷配分補正回路４３は補正負荷演算回路４１の補正値Δｗ・（＋２）と、均等負荷配分演算回路４７の出力が切替器４９２を経て入力したＷＤ／３（３軸の発電ユニット５で平均して負担する出力）との合計値である（ＷＤ／３＋Δｗ・（＋２））を燃料量の使用効率の相対的に良い２軸目の発電ユニット５に負荷指令値として与える。
【００７０】
均等負荷配分補正回路４４は補正負荷演算回路４１の補正値Δｗ・（−１）と、均等負荷配分演算回路４７の出力が切替器４９３を経て入力したＷＤ／３（３軸の発電ユニット５で平均して負担する出力）との合計値である（ＷＤ／３＋Δｗ・（−１））を燃料量の使用効率の相対的に悪い３軸目の発電ユニット５に負荷指令値として与える。
【００７１】
均等負荷配分補正回路４２、４３、４４で構成される全体としての均等負荷配分補正回路は、それぞれの各軸に対し、下記の負荷指令が出力する。
１軸目への負荷指令値は、（２２式）
２軸目への負荷指令値は、（２３式）
３軸目への負荷指令値は、（２４式）
とも表せる。
【００７２】
以上において、発電所負荷制御装置が３軸の発電ユニットにおける使用燃料量が最も効率的となる負荷配分を行っているので、単純に３軸の発電ユニットで３分割して分担するよりも、使用燃料量が少なくてすむ。
また、表２において（１８式）が最小となる係数の組み合わせ（ｗ１，ｗ２，ｗ３）が他の組み合わせであった場合は、１軸目、２軸目、３軸目への負荷指令値はそれに応じて、異なる出力をする。
【００７３】
なお、切替器４９１、４９２、４９３はそれぞれ手動設定器４８１、４８２、４８３によっても制御されている。ここで手動設定器４８１、４８２、４８３における「手動」の意味は手動で設定することも可能であるという意味であって、必ず手動で設定するという意味ではない。前記した図４Ａの発電ユニットの負荷指令値補正においては「手動」としての制御は関与していない。
【００７４】
＜参考図＞
図５は比較例の発電所負荷制御装置を示したものである。本発明の実施形態が従来の技術と比較して優れていることを示すために、参考として説明する。
図５において、発電所負荷制御装置は、手動ユニット補正回路５６、均等負荷配分回路５７、複数の切替器５９１、複数の手動設定器５８１で構成されている。各発電ユニット（不図示）には、中央給電指令所運転モードと所内運転モードがある。中央給電指令所運転モードとは中央給電指令所５５からの負荷指令ＷＤで運転するモードである。所内運転モードは発電所５５側の負荷指令値ＷＤで運転するモードである。なお、図５においては「中央給電指令所」を略して「中給」とし、「中央給電指令所／発電所」を「中給／発電所」と表記している。また、「発電ユニット」を略して「ユニット」とし、「中央給電指令所／発電所モードの発電ユニット数」を「中給／発電所モードのユニット数」と表記している。
【００７５】
中央給電指令所５５から負荷指令値ＷＤが出力され、手動運転モードの発電ユニットの総出力ＷＳとすると、均等負荷配分演算回路５７へは（ＷＤ−ＷＳ）の負荷指令値が出力される。
中央給電指令所運転モードの発電ユニットの数をＮ個とすると、各軸への負荷指令値は（ＷＤ−ＷＳ）／Ｎとなる。この負荷指令値は切替器５９１を経て各軸へ出力される。なお、切替器５９１が手動モードの場合は、手動設定器５８１の負荷指令値がその発電ユニットの負荷指令値として運転される。
以上においては、中央給電指令所５５から負荷指令ＷＤを発電ユニット数で単純に割り当てているだけなので、使用する燃料量の効率は最適とは云えない状態で発電所は運転する。したがって、比較例の負荷制御装置による発電ユニットの運転では使用する燃料量の効率は一般的には良くない。
【００７６】
（その他の発明）
以上においては、発電ユニットの負荷と使用する燃料量の関連する特性（運転特性関数）において、演算、制御する方法について説明したが、発電ユニットの出力と発電効率という観点での特性データを用いてもよい。これらにおいては、「使用燃料量」に着目するか、「発電効率」という観点に着目するかの相違であって、本質的には差は殆どない。
また、本格的な稼動をする前の試験運転の際に、前記した「発電ユニットの出力と発電効率」として、試験データとして取得する場合もあって、この「発電効率」の観点からの特性を用いることが適している場合もある。そして、ほぼ同じような有効な結果が得られる。
また、出力に対する燃料量や発電効率と関連する同類の概念は他にもある。それらの同類の概念による特性（運転特性関数）を用いても良い。
【００７７】
また、以上においては、複数の発電ユニットは異なる「負荷と使用する燃料量の関連する特性」を持つ場合について説明をしてきたが、複数軸の発電ユニットにおいては、同じ型と年代で、ほぼ同様の特性を持つ発電ユニットが複数あることがある。この場合には同じような特性を持つ複数の発電ユニットをグルーピングして一括して制御することもできる。このとき、均等負荷配分補正回路（４２、４３、４４）の装置数（部品数）や演算処理量が軽減される効果がある。
【００７８】
また、燃料量演算回路、補正負荷演算回路、均等負荷配分補正回路などの回路は、ハードウェア構成でもソフトウェア構成でも良い。
【００７９】
また、本発明は火力発電プラント形態（コンバインドまたはコンベンショナル）に限定されることはない。
【００８０】
以上、本発明によれば、効率特性が異なる複数の発電ユニットで構成される発電所に対し、最適な負荷配分を、迅速かつ確実に与える。したがって、従来技術に比較して、使用する燃料量における、より効率良い運用が可能となる。
【符号の説明】
【００８１】
１  コンプレッサ
２  燃焼器
３  ガスタービン
４  発電機
５  発電ユニット
１０  発電所負荷制御装置
３０、４０  燃料量演算回路
３１、４１  補正負荷演算回路
３２、３３、４２、４３、４４  均等負荷配分補正回路
３５、４５、５５  中給／発電所、中央給電指令所、発電所
３６、４６、５６  手動ユニット補正回路
３７、４７、５７  均等負荷配分演算回路
３８１、３８２、４８１、４８２、４８３、５８１  手動設定器
３９１、３９２、４９１、４９２、４９３、５９１  切替器
ＷＤ  中央給電指令所／発電所からの負荷指令（負荷指令値、負荷指令信号）
ＷＳ  手動ユニットの総出力
Ｎ  発電ユニット数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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