(57)【要約】【課題】発電所（１）を運転する方法を提供する。【解決手段】発電所（１）は、ガスタービン（２）と、蒸気発電システム（１０）と、ガスタービン（２）および蒸気発電システム（１０）によって駆動される少なくとも１つの発電機（２０）と、を具え、ガスタービン（２）は、蒸気発電システム（１０）のボイラー（１１）に供給される燃料排気（８）を生成する。定常運転中、ガスタービン（２）はゼロより大きい第１出力（３０）を生成し、蒸気発電システム（１０）は、ゼロより大きい第２出力（３１）を生成し、第１出力（３０）と第２出力（３１）との合計である生成された全出力（３２）は、発電所（１）の所内負荷（３３）に実質的に等しい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電所（１）を運転する方法において、
前記発電所（１）は、
ガスタービン（２）と、
蒸気発電システム（１０）と、
前記ガスタービン（２）および前記蒸気発電システム（１０）によって駆動される少なくとも１つの発電機（２０）と、
を具え、
前記ガスタービン（２）は、前記蒸気発電システム（１０）のボイラー（１１）に供給される燃料排気（８）を生成し、
定常運転中、前記ガスタービン（２）はゼロより大きい、あるいは、ゼロより小さい第１出力（３０）を生成し、
前記蒸気発電システム（１０）は、ゼロより大きい第２出力（３１）を生成し、
前記第１出力（３０）と前記第２出力（３１）との合計である生成された全出力（３２）は、前記発電所（１）の所内負荷（３３）に実質的に等しい、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記蒸気発電システム（１０）は、前記所内負荷（３３）より大きい第２出力（３１）を生成し、
前記所内負荷（３３）より大きい前記蒸気発電システム（１０）によって生成された前記出力は、前記ガスタービン（２）を駆動するのに用いられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発電機（２０）は配電網（２１）に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
発電所（１）を始動する方法において、
前記発電所（１）は、
ガスタービン（２）と、
蒸気発電システム（１０）と、
前記ガスタービン（２）および前記蒸気発電システム（１０）によって駆動される少なくとも１つの発電機（２０）と、
を具え、
前記ガスタービン（２）は、前記蒸気発電システム（１０）のボイラー（１１）に供給される燃料排気（８）を生成し、
−前記ガスタービン（２）を始動し、前記ガスタービン（２）の負荷を上昇させ、ゼロより大きく所内負荷に実質的に等しい第１出力（３０）を生成し、
−前記蒸気発電システム（１０）を始動し、前記蒸気発電システム（１０）の負荷を上昇させ、ゼロより大きい第２出力（３１）を生成し、
−前記蒸気発電システム（１０）の負荷が上昇している間、前記第１出力（３０）を低下させ、前記第１出力（３０）と前記第２出力（３１）との合計である生成された全出力（３２）は、前記発電所（１）の所内負荷（３３）に略等しく、
−前記生成された全出力（３２）が前記発電所（１）の所内負荷（３３）に実質的に等しい状態で、前記発電所（１）を定常運転に維持する、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記発電機（２０）を配電網（２１）に接続する、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、
−前記ボイラー（１１）内で、蒸気が発生し、前記蒸気発電システム（１０）の１つ以上のタービン（１２）内で膨張し、
−前記タービン（１２）は固定子（１２ａ）および回転子（１２ｂ）を有し、
−前記第１出力（３０）を低下させている間、前記ガスタービン（２）は、前記回転子（１２ｂ）に対応する蒸気の最小温度を得るように調節されている、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
発電所（１）の電力を低下させる方法において、
前記発電所（１）は、
ガスタービン（２）と、
蒸気発電システム（１０）と、
前記ガスタービン（２）および前記蒸気発電システム（１０）によって駆動される少なくとも１つの発電機（２０）と、
を具え、
前記ガスタービン（２）は、前記蒸気発電システム（１０）のボイラー（１１）に供給される燃料排気（８）を生成し、
前記ボイラー（１１）内で、蒸気が発生し、前記蒸気発電システム（１０）のタービン（１２）内で膨張し、
前記タービン（１２）は固定子（１２ａ）および回転子（１２ｂ）を有し、
−前記ガスタービン（２）の第１出力（３０）を第１に低下させ、
−前記蒸気発電システム（１０）の第２出力（３１）を低下させ、
−前記第１出力（３０）と前記第２出力（３１）との合計である生成された全出力（３２）が、前記発電所（１）の所内負荷（３３）に実質的に等しくなるように、前記ガスタービン（２）の前記第１出力（３０）を第２に低下させ、
−前記生成された全出力（３２）が前記発電所（１）の所内負荷（３３）に実質的に等しい状態で、前記発電所（１）を定常運転に維持する、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記第１出力（３０）を第１に低下させる間、前記回転子（１２ｂ）に対応する最小の蒸気温度を達成するまで、前記第１出力（３０）を低下させる、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記発電所（１）を前記配電網（２１）から切断する、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所の運転方法に関するものである。特に、以下では、複合発電所を参照する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電所、例えば、複合発電所（すなわち、ガスタービンおよび蒸気タービンを含む発電所）は、配電網に供給される基本電力を生成する。
【０００３】
エネルギー市場の規制撤廃、燃料価格の上昇および再生可能エネルギーの普及により、より多くの発電所が用いられ、ピーク電力要求に応えている。
【０００４】
ピーク電力に応えるために、複合発電所は、その運転（特に、配電網への電力供給運転）を非常に迅速に適合させなければならない、言い換えると、複合発電所は、非常に柔軟に運転可能でなければならない。例えば、配電網に必要なエネルギーが少ない場合、複合発電所は、配電網に供給する電力を０にまで低下可能でなければならないし、配電網が再び電力を必要とした場合、複合発電所は、電力を非常に迅速に供給可能にならなければならない（複合発電所は、数十メガワットを数秒で供給可能でなければならない場合もある）。
【０００５】
特許文献１に記載の発明は、（ガスタービンおよび蒸気タービンを有する）複合発電所を配電網に接続する方法を開示している。この方法は、以下のステップを含む。
−第１のステップでは、ガスタービンはフルスピードを有するが、配電網に電力を供給していない（さらに、ブレーカーは開いている）。このステップ中、蒸気タービンの負荷は上昇する。
−第２のステップでは、ブレーカーが閉まる。このステップ中、蒸気タービンの負荷はさらに上昇する。
−第３のステップでは、発電所は配電網にエネルギーを与える（energize）。このステップ中もまた、蒸気タービンの負荷は上昇する。
−第４のステップでは、発電所は配電網に電力を供給する。このステップ中、蒸気タービンの負荷はさらに上昇する。
【０００６】
第１から第４ステップの間、蒸気タービンが配電網に電力を供給しないということは明である。すなわち、蒸気タービンは過渡的な負荷上昇の運転中である。
【０００７】
この理由により、上述した方法は、いくつかの欠点を有しうる。
【０００８】
事実、蒸気タービンが過渡運転中の場合、蒸気タービンは配電網に電力を供給することができない。それゆえ、発電所は、配電網からの突然の電力要求を満たすことができない。例えば、配電網からの突然の電力要求は、５０ＭＷ／ｓ以上となる場合もありうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＥＰ２０５６４２１
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
それゆえ、本発明の目的は、複合発電所が配電網からの大きい突然の電力要求に適応可能な方法を提供することにある。
【００１１】
この目的およびその他の目的は、本発明に係る特許請求の範囲に記載の方法によって達成される。
【００１２】
本発明のさらなる特徴および有利な効果は、以下の実施形態によってより明らかになる。なお、好適実施形態は、本発明の方法を限定するものではなく、単に例示的なものとして、図面とともに参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の方法を実施するのに使用可能な複合発電所の概略図である。
【図２】本発明の方法を実施するのに使用可能な複合発電所の概略図である。
【図３】本発明の方法の実施形態を示す。
【図４】本発明の方法の実施形態を示す。
【図５】発電所を始動し、発電所が配電網に接続されているが、配電網に電力を供給しない状態にする実施形態を示す（ブレーカーは開いているか否かのいずれかである）。
【図６】発電所を始動し、発電所が配電網に接続されているが、配電網に電力を供給しない状態にする実施形態を示す（ブレーカーは開いているか否かのいずれかである）。
【図７】発電所の負荷を低下させ、配電網に接続されているが、配電網に電力を供給しない状態にする実施形態を示す（ブレーカーは開いているか否かのいずれかである）。
【図８】発電所の負荷を低下させ、配電網に接続されているが、配電網に電力を供給しない状態にする実施形態を示す（ブレーカーは開いているか否かのいずれかである）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に概略的に示された発電所において、本発明の方法は実施可能である。
【００１５】
発電所１はガスタービン２を含み、このガスタービン２は、圧縮機３と、燃焼室４と、タービン５と、を有している。燃焼室４には、燃料６および酸化剤７（たいてい、圧縮機３で圧縮された空気）が供給され、燃料６および酸化剤７は燃焼され、高温ガスを生成し、この高温ガスはタービン５内で膨張し、機械力を増加させる。
【００１６】
タービン５は燃料排気８を排出し、この燃料排気８は蒸気発電システム１０に供給される。蒸気発電システム１０はボイラー１１（熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とも称する）を有し、このボイラー１１は、ガスタービン２から燃料排気８を受け取り、蒸気タービン１２内で膨張する蒸気を生成する。通常通り、復水器１３および揚水機１４も設けられている。
【００１７】
ガスタービン２および蒸気発電システム１０は、電力線２２を介して配電網２１に接続された発電機２０を駆動する。
【００１８】
図２は異なる発電所の一実施形態を示し、図２では、上述したのと同一または同様の構成要素には同一の参照符号を付している。
【００１９】
図２の発電所では、ガスタービン２および蒸気発電システム１０の各々が、発電機２０ａ、２０ｂを駆動し、発電機２０ａ、２０ｂは、電力線２２を介して配電網２１に接続され、電力線２３を介して互いに接続されている。
【００２０】
他の異なる方法も可能である。
【００２１】
発電所の運転方法は、図１および図３を参照して説明される。
【００２２】
この方法によれば、発電所１の定常運転中、ガスタービン２はゼロより大きい第１出力３０を生成し、蒸気発電システム１０はゼロより大きい第２出力３１を生成し、生成された全出力３２（生成された全出力３２は第１出力３０と第２出力３１との合計である）は、発電所１の所内負荷（house load）３３に実質的に等しい。
【００２３】
所内負荷３３は、発電所１に供給されるべき、あるいは、発電所１によって生成されるべき電力であって、補助装置に供給されたり内部で使用される電力に相当する。それゆえ、所内負荷３３で運転する場合、発電所は内部で使用される電力を生成するが、配電網２１に電力を供給することは実質的に不可能である。この点から、参照符号３２は、配電網に供給される電力がゼロであることを示す。
【００２４】
好ましくは、この定常状態での動作中に、発電機２０は配電網２１に接続されている（すなわち、ブレーカーは閉じている）。それゆえ、発電機２０は配電網２１にエネルギーを与える（energise）が、電力は供給しない。あるいは、発電機２０は配電網２１に接続されていなくてもよい（すなわち、ブレーカーは開いている）。
【００２５】
図３に示す実施形態では、出力３１は出力３０の略２倍であるが、これは多数の可能性のうちの単なる１つにすぎないということは明らかであり、一般的に、出力３０と出力３１とは等しくても異なっていてもよい。
【００２６】
その他の実施形態（図４）では、ガスタービン２はマイナスの電力を生成する、言い換えると、運転するための（主に圧縮機を運転するための）電力を要求する。この場合、ガスタービンの運転に必要な電力は、蒸気発電システム１０によって供給される。
【００２７】
この点に関して、図４は、蒸気発電システム１０が所内負荷３３より大きい出力３１を生成し、ガスタービン２が電力を必要とすることを示している（なぜなら、出力３０はマイナスであるためである）。プラスの出力３１がマイナスの出力３０を補うため、（配電網２１に供給される）生成された全出力３２はゼロである。
【００２８】
これらの状態で運転する場合、発電所１は、非常に短い時間間隔で配電網２１に大電力をすぐに供給することができる。なぜなら、ガスタービン２および蒸気発電システム１０の両者は、すでに動作状態にあるためである（いずれかが配電網２１に接続されているか否かである）。さらに、これらの状態は長期間にわたって維持可能なため、発電所１は、配電網に電力を供給することなく連続的に配電網に接続され、要求されたときのみに配電網に電力を供給することができる。それゆえ、発電所１は、例えば、再生可能エネルギーの発電所とともに、ピーク電力要求に対応して運転することができる。
【００２９】
上述した定常運転は、スイッチオフされた状態（それゆえ、発電所は始動していなければならない）から、あるいは、発電所が電力を配電網２１に供給する通常運転（それゆえ、発電所は無負荷でなければならない）から到達可能である。
【００３０】
始動
図５を参照して、始動が説明される。図５は、ガスタービン２の出力３０と、蒸気発電システム１０の出力３１と、生成された全出力３２（出力３０と出力３１との合計に等しい）と、を示している。
【００３１】
発電所１を始動するために、ガスタービン２を始動させ、ステップ４５において、所内負荷３３まで負荷を上昇させ、次に、所内負荷３３に維持する（ステップ４６）。
【００３２】
さらに、ステップ４６中、蒸気発電システム１０を始動させ（すなわち、同期速度まで加速する）、次に、ステップ４７において、負荷を上昇させる。これらの状態において、蒸気発電システム１０は、ゼロより大きい第２出力３１を生成する。
【００３３】
蒸気発電システム１０の負荷を上昇させている間（すなわち、ステップ４７中）、ガスタービン２の出力３０は低下する。
【００３４】
生成された全出力３２（第１出力３０と第２出力３１との合計である）は、発電所１の所内負荷３３に実質的に等しい。
【００３５】
図６は、その他の実施形態を示す。ステップ４７において、ガスタービンの出力３０はゼロ未満に低下する、すなわち、上述したように、ガスタービン２は運転するための電力を必要とする。この場合、ガスタービン２が必要とする電力は、所内負荷３３より大きい出力３１を生成する蒸気発電システム１０によって供給可能であり、出力３１は出力３０を補い、生成された全出力３２は略ゼロになる。
【００３６】
それゆえ、発電所１は定常運転に維持され、生成された全出力３２は所内負荷３３に実質的に等しい（すなわち、電力は、配電網２１に供給されない）。
【００３７】
有利なことに、発電機２０は配電網２１に接続され、この状態では、発電所１は所内負荷３３に等しい電力を生成するのみであるため、発電所１は配電網２１に電力を供給しない。
【００３８】
ボイラー１１内では、蒸気が生成し、次に、蒸気タービン１２内で膨張する。さらに、タービン１２は固定子１２ａおよび回転子１２ｂを有する。好ましくは、ステップ４７において、ガスタービン２の出力３０が低下している間、ガスタービン２は、回転子１２ｂに対応する蒸気の最小温度を得るように調節される。言い換えると、蒸気は熱を回転子１２ｂと交換するため、蒸気温度は、同一の回転子１２ｂとの温度と大きく異なることはできない。なぜなら、そうすると大きなストレスを生じるためである。この理由のため、蒸気の温度は回転子１２ｂの温度に近いことが好ましい。
【００３９】
負荷の低下
図７を参照して、発電所１が電力を配電網２１に供給している状態から、配電網２１に接続されているが電力を配電網２１に供給していない状態に、発電所１をするための出力の低下を説明する。
【００４０】
図７は、ガスタービン２の第１出力３０と、蒸気発電システム１０の第２出力３１と、生成された全出力３２（配電網２１に供給される電力に対応している）と、所内負荷３３と、を示している。
【００４１】
発電所１が電力を配電網２１に供給している定常運転５４から開始して、この方法は、ガスタービン２の第１出力３０を低下させるステップ５５を含む。この方法の好適実施形態では、第１出力は、回転子１２ｂに対応する最小の蒸気温度を達成するまで低下する。
【００４２】
この期間中、ガスタービン２によるボイラー１１への排気ガスの熱が低下し、ボイラー１１内での蒸気の生成が減少するため、蒸気発電システム１０の第２出力３１もまた低下する。
【００４３】
次に、ステップ５６において、蒸気発電システム１０の第２出力３１は、定常運転まで低下し（一方、ガスタービン２の第１出力３０は略一定である）、次のステップ５７において、ガスタービン２の第１出力３０はさらに低下し、その結果、生成された全出力３２、すなわち、ガスタービン２によって生成された第１出力３０と蒸気発電システム１０によって生成された第２出力３１との合計は、発電所１の所内負荷３３に略等しくなる。
【００４４】
図７は、ガスタービン２および蒸気発電システム１０の両方が、プラスの第１出力３０および第２出力３１を生成する実施形態を示している。
【００４５】
図８は、ガスタービン２の出力３０がゼロ未満まで低下する実施形態を示す。この場合、ガスタービン２は運転するための電力を必要とし、この電力は蒸気発電システム１０によって供給される。
【００４６】
それゆえ、発電所は定常運転に維持され（ステップ５８）、生成された全出力３２は発電所１の所内負荷３３に実質的に等しい。
【００４７】
図１の発電所１では、タービン５と、蒸気タービン１２と、発電機２０と、が１つのシャフトによって接続されている。しかしながら、複数のシャフトを有する発電所１、例えば、図２の発電所の実施形態にも、上述したのと同一の方法が適用可能であることは明らかである。
【００４８】
この場合、ガスタービン２（あるいは、複数のガスタービンが設けられている場合、ガスタービン２の各々）と、蒸気発電システム１０（あるいは、複数の蒸気発電システムが設けられている場合、蒸気発電システム１０の各々）は、配電網２１に接続されている発電機２０ａ、２０ｂに接続されている。蒸気発電システム１０からガスタービン２（これが必要な場合）への電力伝達は、配電網２１を介して実施可能である。言い換えると、蒸気発電システム１０は、電力を配電網２１に供給でき、ガスタービン２は配電網２１からの電力を吸収でき（その発電機２０ｂはモータとして機能する）、生成された全出力（蒸気発電システム１０によって供給された電力と、ガスタービン２によって吸収された電力との差であり、配電網２１に供給される）はゼロである。
【００４９】
追加として、あるいは、代替として、電力は、電力線２３を介して、発電機２０ａ、２０ｂ間で直接伝達可能である。
【００５０】
さらに、発電所１を配電網２１から切断することもできる。
【００５１】
当然、開示された特徴を互いに独立して設けることができる。
【００５２】
実際、材料および寸法は、要求および技術に応じて任意に選択可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１      発電所
２      ガスタービン
３      圧縮機
４      燃焼室
５      タービン
６      燃料
７      酸化剤
８      燃料排気
１０    蒸気発電システム
１１    ボイラー
１２    タービン
１２ａ  固定子
１２ｂ  回転子
１３    復水器
１４    揚水機
２０、２０ａ、２０ｂ  発電機
２１    配電網
２２    電力線
２３    電力線
３０    ガスタービン２からの第１出力
３１    タービン１２からの第２出力
３２    生成された全出力（３０＋３１）
３３    所内負荷
ｔ      時間
【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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【外国語明細書】
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2013057318.tif 000020
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