(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガスタービンエンジンと、第２ガスタービンエンジンと、前記第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンからの排気によって発生する蒸気で駆動される蒸気タービンとを備える発電プラントにおいて、アンバランス応答を制御する方法であって、前記方法は、
パワーグリッドに電力を供給すべく前記第１ガスタービンエンジンを第１パワー出力で作動させることと、
前記パワーグリッドに電力を供給すべく前記第２ガスタービンエンジンを第２パワー出力で作動させることと、
定常状態条件で作動している前記パワーグリッドからの負荷需要を監視することと、
前記定常状態条件からの逸脱を生じさせる前記パワーグリッドの負荷アンバランスを検出することと、
前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンの両方が前記パワーグリッドに電力を供給している状態で、前記定常状態条件からの前記逸脱に合うように前記第１パワー出力および前記第２パワー出力を変化させるために、負荷アンバランス応答中に前記第１パワー出力および前記第２パワー出力を不一致に調整することであって、前記不一致は前記第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンの同時効率状態に依存する、調整することと、
を備える方法。
【請求項２】
前記第１ガスタービンエンジンを作動させることは、前記第１ガスタービンエンジンを第１速度で作動させることを含み、
前記第２ガスタービンエンジンを作動させることは、前記第２ガスタービンエンジンを第２速度で作動させることを含み、
前記定常状態の動作条件は制御周波数を含み、
前記第１速度および前記第２速度は、前記定常状態の動作条件で、前記制御周波数で作動するように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記負荷アンバランスは前記制御周波数からの逸脱を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アンバランス応答は、前記制御周波数の前記逸脱を低減するように前記第１パワー出力および前記第２パワー出力を調整することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記アンバランス応答は期限のある移行期間中続く、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記アンバランス応答は、
負荷低下条件において前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンのうちのより効率が低い方の前記パワー出力をより急速に減少させること、または、
負荷上昇条件において前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンのうちのより効率が高い方の前記パワー出力をより急速に増加させることのいずれかを含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記アンバランス応答は新たな定常状態条件を生じさせる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１ガスタービンエンジンは前記同時効率状態で第１生産効率を有し、
前記第２ガスタービンエンジンは前記定常状態条件で第２生産効率を有し、
前記第１生産効率が前記第２生産効率よりも高いことに応答して、前記第１パワー出力は前記アンバランス応答をより多く提供するように調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１および第２生産効率は電力を生成するための燃料の使用を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１ガスタービンエンジンは第１経済効率を有し、
前記第２ガスタービンエンジンは第２経済効率を有し、
前記第１経済効率が前記第２経済効率よりも高いことに応答して、前記第１パワー出力は前記アンバランス応答をより多く提供するように調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１および第２経済効率はメンテナンスを施すための資産の支出を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記発電プラントは、ガスタービンエンジンを２つのみ有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
パワーグリッドの変化する条件に応答して、発電プラントの作動を制御する方法であって、前記方法は、
制御周波数に対して前記パワーグリッドの動作周波数を監視することと、
定常状態の動作条件でパワー需要を満たすように合計パワー出力を提供するために、第１ガスタービンおよび第２ガスタービンを前記制御周波数で作動させることであって、定常状態の動作条件では、前記第１ガスタービンの第１パワー出力および前記第２ガスタービンの第２パワー出力は等しい、作動させることと、
前記動作周波数と前記制御周波数とが異なる前記パワーグリッドからの負荷アンバランスを検出することと、
前記負荷アンバランス中の前記第１ガスタービンおよび前記第２ガスタービンの一致したアンバランス応答と比較して、前記負荷アンバランス中の運営効率を高めるために前記発電プラントを作動させるように、前記第１パワー出力および前記第２パワー出力が不一致なアンバランス応答を提供するために、前記第１ガスタービンおよび前記第２ガスタービンを同時にかつ不一致に作動させることと、
を備える方法。
【請求項１４】
前記第１ガスタービンおよび前記第２ガスタービンの排気を用いて排熱回収ボイラを作動させることをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記運営効率は機械効率を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記機械効率は燃料の電力への変換を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記運営効率は財務効率を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記財務効率はメンテナンス支出または運転支出を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記負荷アンバランスは、前記パワーグリッドからの負荷需要の変化を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記アンバランス応答は、
前記第１ガスタービンの前記第１パワー出力での第１効率を判定することと、
前記第２ガスタービンの前記第２パワー出力での第２効率を判定することと、
前記第１効率が前記第２効率よりも高いことに応答して、前記第１ガスタービンを前記第２ガスタービンよりも高い出力で作動させることと、
を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記アンバランス応答は、前記負荷アンバランスが補正されるまで、前記第１ガスタービンを前記第２ガスタービンよりも高い出力レベルで作動させることを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記負荷アンバランスは、前記パワーグリッドの前記動作周波数の前記制御周波数からの逸脱を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記アンバランス応答は、前記負荷アンバランスが補正されるまで、前記第１ガスタービンおよび前記第２ガスタービンのうちのより効率が高い方を、前記第１ガスタービンおよび前記第２ガスタービンのうちのより効率が低い方よりも大きなドループ応答レベルで作動させることを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記アンバランス応答は、
負荷低下条件において前記第１ガスタービンおよび前記第２ガスタービンのうちのより効率が低い方の前記パワー出力をより急速に減少させること、または、
負荷上昇条件において前記第１ガスタービンおよび前記第２ガスタービンのうちのより効率が高い方の前記パワー出力をより急速に増加させることのいずれかを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
前記発電プラントは、ガスタービンを２つのみ有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２６】
発電プラントを作動させるための制御システムであって、前記制御システムは、
第１発電機に動力を供給する第１ガスタービンエンジンにおいて第１燃焼プロセスを制御するための第１エンジン制御装置と、
第２発電機に動力を供給する第２ガスタービンエンジンにおいて第２燃焼プロセスを制御するための第２エンジン制御装置と、
発電プラント制御装置と、を備えており、
前記発電プラント制御装置は、
前記第１発電機および前記第２発電機の出力を制御するために前記第１エンジン制御装置および前記第２エンジン制御装置に制御入力信号を提供するためのガスタービンインターフェースと、
パワーグリッドを作動させるべき制御周波数、前記パワーグリッドの負荷アンバランスに応答するためのドループ応答命令、および前記パワーグリッドの現在の動作周波数を受けるためのグリッドインターフェースと、
前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンに関する効率データを内部に格納しているメモリと、を有しており、
前記発電プラント制御装置は、前記ドループ応答命令に応じるために、前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンの両方を同時にかつ不一致に作動させるように、前記制御周波数から逸脱している前記現在の動作周波数に応答して、前記効率データに基づいて前記第１エンジン制御装置および前記第２エンジン制御装置に制御入力信号を不一致に提供するように構成されている、制御システム。
【請求項２７】
前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンの排気ガスによって動力が供給される蒸気タービンをさらに備える、請求項２６に記載の制御システム。
【請求項２８】
前記発電プラント制御装置は、前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンのそれぞれの生産効率を判定し、前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンのうちのより生産効率が高いいずれか一方の出力を増加させる、請求項２６に記載の制御システム。
【請求項２９】
前記発電プラント制御装置は、前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンのそれぞれの経済効率を判定し、前記第１ガスタービンエンジンおよび前記第２ガスタービンエンジンのうちのより経済効率が高いいずれか一方の出力を増加させる、請求項２６に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文書は、限定ではないが、一般に、ガスタービンエンジンを含む発電プラントに関する。より具体的には、限定ではないが、本出願は、変化するグリッド条件に対する負荷アンバランス応答を有する発電プラントのための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントは、通例、電圧が一定の振幅または大きさで提供される配電網内のグリッドシステムにパワーを供給する。グリッドシステムは、例えば、６０ヘルツ（Ｈｚ）の制御周波数で等、周波数調定率を維持して、幅広い範囲のパワー入力および負荷条件にわたって周波数および電圧の大きさが安定性を維持するように管理される。各発電プラントは、制御周波数に一致することのできる制御された周波数を使用してグリッドシステムに個別にパワーを提供することができる。言い換えると、各発電プラントは、グリッドシステムが制御周波数で等の所望の程度の周波数調定率で作動するように、需要を満たすパワーを提供することが期待される。グリッドシステムにおける典型的な負荷は、系統周波数を制御周波数から変化させるほどには変動しない。しかし、負荷アンバランス事象中等、グリッドシステムに対する負荷が十分に変化すると、系統周波数は制御周波数から変化する。例えば、グリッドシステムに突然重負荷がかかるようになる場合、それに応じて各発電プラントがより重い負荷がかかるようになるにつれて系統周波数は低下する。すなわち、各発電機への追加負荷が発電機を減速させる。同期発電機の周波数は式［１］によって規定される。
【０００３】
Ｆ＝ＰＮ／１２０      式［１］
式［１］において、Ｆはヘルツ（Ｈｚ）単位の周波数であり、Ｐは発電機の極数であり、Ｎは毎分回転数（ＲＰＭ：ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）単位の発電機の速度である。発電機を作動させる原動機としてガスタービンエンジンを作動させる発電プラントもある。グリッドシステムが必要とする追加パワーを生成するために、各発電プラントの制御システムは、規定される「ドループ応答」に対応する所定のスケジュールに従い、ガスタービンエンジン燃焼器に追加燃料を提供することができる。増加したパワー需要に対応するために追加パワーがグリッドシステムに提供されると、発電機を駆動する原動機の速度（Ｎ）（例えば、ガスタービンエンジンの回転軸の速度）およびグリッド周波数は所望の系統周波数（Ｆ）まで再び上昇し、その所望の系統周波数は制御周波数に一致することができる。
【０００４】
負荷アンバランス事象中にグリッドシステムに課される追加需要を分配するために、発電プラント制御システムは、従来の応答計画に基づき作動する。例えば、各発電機は、その出力を一定量増大させることによって、制御周波数の低下割合に対して応答する。これは一般に「ドループ応答」と呼ばれる。ドループ応答は、１００％調速機作用に対する設計速度の変化として記述することができる。４％ドループ応答に対し、発電機は、制御周波数の１％の低下につきパワー出力を２５％増大させる。このように、より大きなまたはよりロバストなドループ応答レベルは、例えば、典型的な４％ドループ応答と比較して、より小さなドループ応答割合を含む。同様に、より小さなまたはよりロバストでないドループ応答レベルは、例えば、典型的な４％ドループ応答と比較して、より大きなドループ応答割合を含む。ドループ応答は、通例、すべての発電プラントが負荷のアンバランスに対して同じように応答するように、北米電力信頼度協議会（ＮＥＲＣ：Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって規制される。
【０００５】
発電プラントにおける発電の制御の例は、ヤンノーン（Ｙａｎｎｏｎｅ）らの特許文献１、ピヤボンカーン（Ｐｉｙａｂｏｎｇｋａｒｎ）らの特許文献２、およびギュレン（Ｇｕｅｌｅｎ）の特許文献３に記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４３０５１２９号明細書
【特許文献２】米国特許第９４７２９５４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０３１７９７３号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明者は、特に、解決すべき問題に、グリッドシステム内の様々な発電プラントと発電プラント内の様々な発電機とに出される非効率なドループ応答を含めることができることを認識した。例えば、グリッドシステム内の各発電プラントおよび発電プラント内の各発電機は、通例、負荷アンバランス事象中に同じドループ応答を出すことが予想される。均一なドループ応答は、例えば、発電プラント間および発電機間の作動的、電気的、経営的、生産的、運営的、経済的および財務的な違いのために、発電プラントレベルおよび個々の発電機レベルで非効率を生じるおそれがある。
【０００８】
本主題は、発電プラント内の発電機を、例えば、各発電機に関連する機械運転効率、メンテナンス履歴、契約義務および金融債務のうち１以上に基づいて、負荷アンバランス事象に対し異なるドループ応答で別々に応答させることによって、ドループ応答の効率を高めることによる等、この問題および他の問題の解決策を提供することを助けることができる。発電機間の前述の電気的、機械的、財務的等の違いを利用するために、発電プラント内の発電機に異なるアンバランス応答をもたせることによって、ドループ応答の効率を高めることができる。
【０００９】
一実施例において、第１ガスタービンエンジンと、第２ガスタービンエンジンと、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンからの排気によって発生する蒸気で駆動される蒸気タービンとを備える発電プラントにおいてアンバランス応答を制御する方法は、第１ガスタービンエンジンを第１パワー出力で作動させることと、第２ガスタービンエンジンを第２パワー出力で作動させることと、定常状態条件で作動しているパワーグリッドからの負荷需要を監視することと、定常状態条件からの逸脱を生じさせるパワーグリッドの負荷アンバランスを検出することと、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンの同時効率状態に応じて、定常状態条件からの逸脱に合うように第１パワー出力および第２パワー出力を変化させるために、アンバランス応答中に第１パワー出力および第２パワー出力を不一致に調整することとを含むことができる。
【００１０】
別の実施例において、パワーグリッドの変化する条件に応答して発電プラントの作動を制御する方法は、制御周波数に対してパワーグリッドの動作周波数を監視することと、定常状態の動作条件でパワー需要を満たすように合計パワー出力を提供するために、第１ガスタービンおよび第２ガスタービンを制御周波数で作動させることであって、定常状態の動作条件では、第１ガスタービンの第１パワー出力および第２ガスタービンの第２パワー出力は等しい、作動させることと、動作周波数と制御周波数とが異なるパワーグリッドからの負荷アンバランスを検出することと、負荷アンバランス中の第１ガスタービンおよび第２ガスタービンの一致したパワー出力応答と比較して、負荷アンバランス中の運営効率を高めるために発電プラントを作動させるように、第１パワー出力および第２パワー出力が不一致なアンバランス応答を提供するように第１ガスタービンおよび第２ガスタービンを作動させることとを含むことができる。
【００１１】
追加の実施例において、発電プラントを作動させるための制御システムは、第１発電機に動力を供給する第１ガスタービンエンジンにおいて第１燃焼プロセスを制御するための第１エンジン制御装置と、第２発電機に動力を供給する第２ガスタービンエンジンにおいて第２燃焼プロセスを制御するための第２エンジン制御装置と、発電プラント制御装置とを備え、該発電プラント制御装置は、第１発電機および第２発電機の出力を制御するために第１エンジン制御装置と、第２エンジン制御装置に制御入力信号を提供するためのガスタービンインターフェースと、パワーグリッドを作動させるべき制御周波数、パワーグリッドでの負荷アンバランスに応答するためのドループ応答命令、およびパワーグリッドの現時点の動作周波数を受けるためのグリッドインターフェースと、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンの効率データを内部に格納しているメモリとを有し、該発電プラント制御装置は、ドループ応答命令に応じるために、制御周波数から逸脱している現時点の動作周波数に応答して、効率データに基づいて第１エンジン制御装置および第２エンジン制御装置に制御入力信号を不一致に提供するように構成されている。
【００１２】
本概要は、本特許出願の主題の概要を提供することを意図する。本発明の排他的なまたは網羅的な説明を提供することは意図されていない。本特許出願に関するさらなる情報を提供するために詳細な説明が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】分散型グリッドネットワークに出力を提供する複数の発電プラント内に複数の発電機ユニットを含む発電システムを示す模式図である。
【図２】動作パワー出力に対して、図１の発電プラントのうちの１つの発電機ユニットの効率を示すグラフである。
【図３】図１の発電プラントのうちの１つの発電機ユニットについてのメンテナンススケジュールを示すチャートである。
【図４Ａ】従来のドループ応答および本出願の不一致なドループ応答を示すグラフである。
【図４Ｂ】従来のドループ応答および本出願の不一致なドループ応答を示すグラフである。
【図５Ａ】従来の負荷応答および本出願の不一致な負荷応答を示すグラフである。
【図５Ｂ】従来の負荷応答および本出願の不一致な負荷応答を示すグラフである。
【図６】図１の発電システムと発電プラントとを作動させるための制御装置の構成要素を示す模式図である。
【図７】発電プラントのガスタービンエンジンに不一致なドループ応答および負荷アンバランス応答を提供するための方法のステップを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
必ずしも縮尺通り描かれていない図面において、同じ符号は、異なる図において同様の構成要素を記述することがある。異なる添字を有する同じ符号は、同様な構成要素の異なる事例を表すことがある。図面は、一般に、限定ではなく例として、本文書で述べる様々な実施形態を示す。
【００１５】
図１は、分散型グリッドネットワーク（ＧＤＮ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｇｒｉｄ  ｎｅｔｗｏｒｋ）または「グリッド」１４に電力を提供する発電プラント１２Ａ、発電プラント１２Ｂおよび発電プラント１２Ｃを示す発電システム１０の模式図であり、該システムは、制御装置１５を含むことができる。第１発電プラント１２Ａは、第１発電機ユニット１６Ａ、第２発電機ユニット１６Ｂ、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｔｅａｍ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１８、および制御装置１９を含むことができる。第１発電機ユニット１６Ａは、第１ガスタービン２０Ａ、第１発電機２２Ａ、および分散制御システム（ＤＣＳ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス等の第１エンジン制御装置２４Ａを備えることができる。第２発電機ユニット１６Ｂは、第２ガスタービン２０Ｂ、第２発電機２２Ｂ、およびＤＣＳデバイス等の第２エンジン制御装置２４Ｂを備えることができる。ＨＲＳＧ１８は、蒸気タービン２６と作動的に連結することができ、さらにこれを発電機２８に接続することができる。ＤＧＮ１４は、発電機２２Ａ、２２Ｂおよび２８からエンドユーザ３０までパワーを送るように構成することができ、該エンドユーザ３０は、例えば、住宅３２および工場３４を含むことができる。
【００１６】
本出願は、発電プラント１２Ｂまたは１２Ｃのうちの１つ等、別の発電プラントが、特に突然にオフラインになるとき、または工場３４が、特に突然にオフラインになるとき等、負荷アンバランスの状況において、発電機２２Ａ、２２Ｂおよび２８からＤＧＮ２４へのパワー送信を制御するためのシステムおよび方法に向けられる。例えば、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、制御装置１９と協力して、負荷アンバランス中に、異なる条件下にある発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂを、ＤＧＮ１４を介して、パワーをより効率的にエンドユーザ３０に提供するように作動させることができる。様々なシナリオにおいて、システム効率は、発電プラント１２Ａを、生産効率および経済効率の両方を含め、最も運営効率よく（本明細書において、「同時効率状態」ともいう）作動させることによって達成することができる。様々なアプリケーションにおいて、例えば、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂをシステム１０の負荷アンバランスに応答して互いに異なるパワーレベルを提供するように制御する場合等、発電プラント１２Ａは、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを不一致な、例えば、非対称または不均一な態様で作動させることによって、最も効率的に作動させることができる。本開示の実施形態は、タービン２０Ａ、２０Ｂ、２６を発電機２２Ａ、２２Ｂ、２８に個々に接続して描いているが、本開示の範囲はそのように制限されるのではなく、例えば、すべてのタービンを単一の発電機に連結する、またはガスタービン２０Ａ、２２Ｂを単一の発電機に連結する等、タービンおよび発電機の他の配列を含むことは認識されるであろう。
【００１７】
より詳細に以下で述べるように、ＤＧＮ１４の負荷需要が低下していて、発電の減少が必要な場合、移行期間（システム１０が負荷アンバランスの状況に合わせて調整するのにかかる時間（短期の過渡的アンバランスまたは長期的な新出力レベルを含むかどうかを問わない））中、より高効率のガスタービンのパワー出力よりも、より低効率のガスタービンのパワー出力をより多く低下させることができる。同様に、ＤＧＮ１４の負荷需要が上昇していて、発電の増加が必要な場合、移行期間中、より低効率のガスタービンのパワー出力よりもより高効率のガスタービンのパワー出力をより多く増大させることができる。例えば、ガスタービン２０Ａが、負荷アンバランス時に、ＤＧＮ１４によって第１発電プラント１２Ａに課される所与の負荷に対し、より高い機械効率で作動している場合、制御装置１９は、より低いドループ応答割合（例えば、３％）でガスタービン２０Ａを作動させ、より高いドループ応答割合（例えば、４％）でガスタービン２０Ｂを作動させることができる。すなわち、第１ガスタービン２０Ａは、よりよく応答し、より多くのパワーをＤＧＮ１４に提供する。
【００１８】
当業界で公知のように、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂは、圧縮機で空気を圧縮し、圧縮空気内の燃料を燃焼して、発電機を駆動する回転軸パワーを生み出すタービンを通り抜ける高エネルギーガスを生成することによって作動する。ガスタービン２０Ａは、圧縮機３６Ａ、燃焼器３６Ｂ、タービン４０Ａ、タービン軸４２Ａおよび出力軸４４Ａを含むことができる。ガスタービン２０Ｂは、圧縮機３６Ｂ、燃焼器３６Ｂ、タービン４０Ｂ、タービン軸４２Ｂおよび出力軸４４Ｂを含むことができる。本出願の実施形態のいくつかの非制限的な実施例では、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂは、同じように建造される（例えば、同じモデルとするか、または同じ容量を有する）。
【００１９】
エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、燃焼器３８Ａおよび３８Ｂに送られる燃料の量を制御することができ、それによってガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのパワー出力を制御し、そのためタービン軸４２Ａおよび４２Ｂの回転速度に影響する。エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、タービン軸４２Ａおよび４２Ｂの速度が定常状態の動作条件でシステム１０の制御周波数で作動するように、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの出力を操作することができる。
【００２０】
ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの排気ガスＥＡおよびＥＢは、それぞれＨＲＳＧ１８に向けることができる。ＨＲＳＧ１８は、高温の排気ガスＥＡおよびＥＢを利用して、タービン２６を駆動するための蒸気等のガスＧを生成することができる。
【００２１】
発電機２２Ａおよび２２Ｂならびに発電機２８の電気出力は、ＤＧＮ１４に提供することができる。制御装置１９は、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂとインターフェースで接続し、ＤＮＧ１４にパワーを提供するように発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂを制御して、特に、負荷を補正し、アンバランスを供給する。例えば、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、タービン軸４２Ａおよび４２Ｂの速度が制御周波数から逸脱する場合に、負荷アンバランスに応答して、タービン軸４２Ａおよび４２Ｂの速度がシステム１０の制御周波数まで戻るように、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの出力を操作することができる。
【００２２】
グリッド１４は、周波数制御レジメに基づいて作動することができる。定常状態の動作中、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃは、６０Ｈｚ等、制御周波数でグリッド１４にパワーを提供する。エンドユーザ３０も様々なレベルで作動する可能性があり、それにより、変化しうるＤＧＮ１４での合計負荷需要が生み出される。こうして、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃ間に合計負荷需要を分配することができ、そして、該発電プラントは、制御周波数に対するバイアスをもって作動しながら、負荷需要のそれぞれの割り当て分担を提供するように作動することができる。発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれは、合計負荷需要のそれぞれの分担をどのように発生させるかを内部で決定することができる。例えば、発電プラント１２Ｃは、発電プラント１２Ｃの風力タービンの総数のうちのいくつかまたは全部を作動させることができる。また、発電プラント１２Ａは、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを、これらが発電プラント１２Ａの一部として生成するパワーの分担をそれぞれ等分に分割することを決定することができる。こうして、定常状態の動作条件では、エンドユーザ３０はグリッド１４に合計負荷需要を課し、制御装置１５は合計負荷需要を発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃに割り当てる。
【００２３】
エンドユーザ３０、または消費者もしくは顧客は、通例、合計パワー需要の小さな変化で発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃの作動の著しい変化を生じないように、いかなる時点でも、合理的に予測可能な動作帯域内で作動する。すなわち、例えば、制御装置１５は、エンドユーザ３０からの合計需要を、季節的な、天候の、運営的な、人工動態的な、および歴史的な使用データに基づいて、既知の動作帯域内に推定するようにプログラミングすることができる。しかし、ときには、合計負荷需要が急激に（上方または下方のいずれにせよ）変化する場合、負荷のアンバランスが生じるおそれがある。また、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのいずれかがオフラインになる場合、またはパワー出力に一時的な変化がある場合に、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれの合計負荷需要の分担は急激に変化するおそれがある。これらの負荷スパイクのシナリオのいずれにおいても、制御装置１５は、通例、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれが、追加の負荷を等分または比例按分のいずれかで分担するように適切な方法で応答するよう要求する。それにも関わらず、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれが負荷アンバランスに応答して特定の方法で反応することを期待する。例えば、予期しない負荷の増加がある場合に、制御装置１５は、通例、それぞれがそのような応答が可能であると想定して、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれに４％ドループ応答を要求することができる。例えば、発電プラント１２Ｃは、風条件を考えると、こうした応答ができないかもしれない。
【００２４】
他の実施形態では、予測可能な動作帯域の動作ポイントをより高いまたはより低い出力レベルにリセットするべきだと制御装置１５が決定するときに、負荷アンバランスが生じることがある。例えば、制御装置１５は、日中に比べて需要が低いために、夜間の発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃにはより低い集合出力を要求してもよい。このように、負荷アンバランスは、負荷低下（または逆に、負荷上昇）事象中にＤＧＮ１４内で生じうる。
【００２５】
本出願の諸態様は、制御装置１５を介してグリッドに求められるアンバランス応答をどのように提供するかを内部で管理する各発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃに向けられる。例えば、制御装置１５が発電プラント１２Ａに４％ドループ応答を要求する場合、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂのそれぞれは、４％ドループ応答で反応することができる。しかし、発電プラント１２Ａの制御装置１９は、制御装置１５およびＤＧＮ１４が依然として所望のアンバランス応答（例えば、４％ドループ応答）を受けるように、発電機ユニット１６Ａと１６Ｂとの間で不一致にアンバランス応答を割り当てることができる。制御装置１９は、例えば、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの生産的（例えば、機械的）効率、ならびに発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの経済的（例えば、財務的）効率を含め、運営効率に基づいてアンバランス応答を分割することができる。
【００２６】
図２は、例示的な生産的または機械的な効率曲線を示すチャートである。図１の発電機ユニット１６Ａ等の第１発電機ユニットの効率曲線ＣＡ、および図１の発電機ユニット１６Ｂ等の第２発電機ユニットの効率曲線ＣＢを、それぞれ動作パワー出力ＯＡおよびＯＢに対して示している。図２は、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂのそれぞれの例示的な機械的効率のプロットを示す。当業者には認識されるように、以下に説明する機械的効率は、所与の入力単位あたりの出力量（例えば、所与の燃料単位あたりの生成パワー量）を近似化するものである。水平軸またはＸ軸は、例えば、メガワット（ＭＷ）単位の発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの出力Ｏを示す。垂直軸またはＹ軸は、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの効率Ｅを、フル効率または完全な効率の割合で示す。ポイントＰで、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの効率は同じである。ポイントＰ未満の出力レベルでは、発電機ユニット１６Ｂの方が効率がよい。ポイントＰより上の出力レベルでは、発電機ユニット１６Ａの方が効率がよい。
【００２７】
曲線ＣＡおよびＣＢで分かるように、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂは、負荷が最大負荷に向かって増大するにつれて効率が高くなっていくが、１００％の効率には到達しない。発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂが同じである（例えば、同じモデル、同じ定格、同じ構成等である）実施形態では、曲線ＣＡおよびＣＢは非常に似ている。しかし、様々な要因のために、同じ発電機ユニットの場合であっても、曲線ＣＡおよびＣＢは異なる可能性がある。例えば、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの一方がより古く、より摩耗した構成要素を有していることがあり、したがって、効率がより低い。また、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの一方が、メンテナンスオーバーホールを受けてからより多くの時間量が経過していることがあり、したがって、同じくその中のガスタービンの機械的な効率がより低くなっている可能性がある。例えば、ガスタービン２０Ａは、ガスタービン２０Ｂと比較して、低負荷では効率がより低いかもしれないが、高負荷では効率がより高くなっているかもしれない。効率曲線ＣＡおよびＣＢは、ポイントＰで交差することがある。
【００２８】
したがって、定常状態の動作が最大負荷に近い高負荷条件では、特に負荷アンバランス中には、ガスタービン２０Ａを頼りにすることがより機械的に効率を高くすることができる。機械的効率が高くなると、運営効率の改善に繋げることができ、それが発電プラント１２Ａの運営者の金銭的な利益になることができる。
【００２９】
図３は、図１の発電プラント１２Ａの発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂについての例示的なメンテナンススケジュール５０Ａおよび５０Ｂを示すチャートである。図３は、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂのそれぞれについて、例示的な経済的または財務的な効率の根拠を示す。メンテナンススケジュール５０Ａおよび５０Ｂは、任意の所与の時点について、ポイント５２で表される現在の日付に対して表示される。したがって、ガスタービン２０Ａは、最近メンテナンスオーバーホールを受けていないが、時間Ｔ１でメンテナンスオーバーホール５４Ａを受けることが予定されている。ガスタービン２０Ｂは、時間Ｔ２でメンテナンスオーバーホール５４Ｂを受けることが予定されていて、最近、時間Ｔ３でメンテナンスオーバーホール５４Ｃを受けている。
【００３０】
発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの中から、どちらの発電機ユニットが最も高価でない動作条件（すなわち、よりよい経済効率）を提供するかに基づいて、アンバランス応答中の負荷のアンバランスを満たすためにより多くの出力を提供するユニットを選択することによって、不一致な負荷応答を決定することができ、それにより、生じる財務コストがより少なくなる。このように、一方の発電機ユニットが機械的により効率がよく、作動に必要な燃料が少ないかもしれなくても、様々なメンテナンスおよび契約義務を考えると、作動させることがより高くつくことがある。例えば、発電機ユニットは、長期保守契約（ＬＴＳＡ：Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）に基づき運転することがあり、その場合、ガスタービンエンジンの相手先商標製造会社は、人件費および部品コストの両方を含め、各ユニットの保守を提供する。これらの契約の支払は、有効稼働時間数、エンジンが受けた始動および停止の回数、ならびに特定の温度で稼働した時間数等、エンジンの経済的条件に基づくことができる。ＬＴＳＡは、これらの動作パラメータに基づいて異なる料金を有してもよく、ときには、事前合意した動作条件の範囲外で顧客が発電機ユニットを運転する場合、追加料金が発生する。このように、純粋な機械的燃料投入発電量の決定の範囲外の様々な条件の下で、財務事象（例えば、稼働時間数、サイクルスタート、または特定の温度での時間等の契約上の限度）に近づいている発電機ユニットの作動を減じることにより、稼働コストを低減することができる。したがって、契約上の金銭的な罰金が発生する、または予想メンテナンス費が発生する等の減収事象を回避するか、または遅らせることができる。したがって、特定の契約上の要件に基づいて、長期的または短期的に総合的な増収効果を達成することができる。
【００３１】
上記説明した様々な機械的および財務的な条件に基づいて、制御装置１９は、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂのうちのどちらを、通例期限のある移行期間中のみ続きうる負荷アンバランス中に不一致に、または非対称的に優先使用するかまたは該発電機ユニットにバイアスをかけるかを決定するかまたは決定するようにプログラミングすることができる。該評価または決定は、１つまたは複数のメモリ回路または他の記憶装置に連結される１つまたは複数のプロセッサ回路を使用する等、自動的に行うことができる。前述した様々な要因（例えば、機械的または財務的な制約要因）を考慮して、ルックアップテーブル、解析式（例えば、様々なパラメータまたは加重因子を含む）または他のスキームのうちの１つまたは複数を使用して実施する等、コストまたは効率関数を確立することができる。一実施例では、コストまたは効率関数への入力は、発電機ユニット１６Ａまたは１６Ｂが連結されているパワーグリッドからの監視対象パラメータ（例えば、周波数、周波数の安定性、出力パワー、電圧の大きさ）、発電機ユニット１６Ａもしくは１６Ｂ、またはそれらの関連原動機に関する状態情報等の他のパラメータのうちの１つまたは複数を含むことができる。コストまたは効率関数の出力は、関連発電機ユニット１６Ａもしくは１６Ｂ、または関連原動機に対応する相対的なコスト価値を含むことができる。このようなコスト価値は、関連原動機を非対称に作動させて負荷アンバランスの補償を行うため等、第１または第２の発電機ユニット１６Ａまたは１６Ｂの動作ポイントを確立するために使用することができる。
【００３２】
図４Ａおよび図４Ｂは、一時的な負荷アンバランスの状況について、従来のドループ応答対本出願の不一致なまたは非対称のドループ応答をそれぞれ示すグラフである。図４Ａおよび図４Ｂは、速度プロット６２、第１負荷プロット６４および第２負荷プロット６６を含むグラフ６０を示す。速度プロット６２は、毎分回転数（ＲＰＭ）（これは瞬間的なグリッド周波数を示す）として示される発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの動作速度に対応することができる。負荷プロット６４および６６は、所与の時点における、メガワット（ＭＷ）単位等、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれによって提供される負荷（パワー出力）に対応することができる。図４Ａおよび図４Ｂは、グリッド１４の需要の一時的な変化等、負荷アンバランスの結果として発生する可能性のある周波数変化に対して負荷調整を提供することができる。
【００３３】
例えば、負荷プロット６４および６６は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂが、区間６４Ａおよび６６Ａで示されるように、例えば、３６００ＲＰＭで１５０ＭＷの定常状態の出力を提供することを示している。速度プロットは、グリッド１４が６０Ｈｚの制御周波数で作動しているとき等、定常状態の動作条件で、区間６２Ａで、３６００ＲＰＭで作動することができる。工場３４でのパワー消費量の大規模な短期的な減少等、一時的な減少負荷アンバランス状況中に、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの負荷は区間６４Ｂおよび６６Ｂで突然低下するおそれがある。負荷が減少すると、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの負担が減っていることを示す、区間６２Ｂの速度プロット６２の区間６２Ａより上のレベルへのスパイクによって示されるように、制御周波数に対する瞬間的なグリッド周波数の増加となる。図４Ａの移行ゾーン６８Ａでは、制御装置１９がガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを作動させて、負荷が１５０ＭＷの定常状態の動作レベルまで復帰するまで、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの負荷出力を調整することができる。グリッド１４の負荷アンバランスの後、発電プラント１２Ａは、制御周波数に戻る等、前の定常状態の動作に戻り、再びそれぞれ１５０ＭＷの出力を提供する。図４Ａに示すように、制御装置１９は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを等しくまたは一致して作動させることができるので、速度が区間６２Ｃで定常状態の動作条件に戻ると、同じ負荷アンバランス応答を提供する。例えば、ＮＥＲＣガイドラインは、発電プラント１２Ａが４％ドループ応答で負荷アンバランスに反応するように、ドループ応答命令を提供することができる。図４Ａは、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂが、発電プラント１２Ａによってグリッド１４に提供される４％ドループ応答を等しく分担することを示す。
【００３４】
あるいは、図４Ｂに示すように、一時的な減少負荷アンバランスの状況中、２つのガスタービン２０Ａ、２０Ｂのうち効率がより低いガスタービンのパワー出力を、より急激に減少させることができる。
【００３５】
同様に、工場３４でのパワー消費量の大規模な短期的な増大、または多くの住宅３２がエアコンディショナの使用を増やす結果になる突然の気温上昇等、一時的な増加負荷アンバランスの状況中、より効率が高いガスタービンのパワー出力にバイアスをかける、該出力を優先使用するまたはより急激に増大させるために、同じ原理を適用することができる。短期的な負荷アンバランスの状況に対するドループ応答は、ドループ応答が負荷アンバランスを補正し、グリッドの周波数が制御周波数まで復帰する前の、期限のある期間中のみ続くことができる。
【００３６】
図４Ｂは、速度が区間６２Ｃで定常状態の動作条件に戻ると、それぞれ異なる負荷アンバランス応答を受けるように、制御装置１９がガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを不一致に作動させることができる移行ゾーン６８Ｂを示す。ＮＥＲＣガイドラインを遵守するために、グリッド１４は依然として発電プラント１２Ａから有効な合計４％ドループ応答を受け取るが、ドループ応答は、ガスタービン２０Ａと２０Ｂとの間に不一致に分配される。例えば、ガスタービン２０Ｂは、ガスタービン２０Ａよりも効率がよい場合、ガスタービン２０Ｂは、移行ゾーン６８Ｂの期間中負荷をより多く提供するように作動させることができ、したがって過渡的期間中は、ガスタービン２０Ａからの相対的に非効率な負荷生成への依存度が低い。極端な例では、単一のガスタービンエンジンおよび発電機を使用してドループ応答を１００パーセント提供することができるが、これは、ＨＲＳＧ１８の非効率な動作に起因する運営コストの増大をもたらしうる。このようなコスト増大は、最も効率のよいガスタービンエンジンおよび発電機への極端なバイアスに起因する潜在的な利益と比較検討しなければならないであろう。実施例において、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂは、互いの２５パーセント以内のドループ応答で作動することができる。すなわち、例えば、ＨＲＳＧ１８の効率を維持するために、あるガスタービンエンジン（例えば、より効率が高いエンジン）はドループ応答の７５パーセントまで提供できるのに対し、他方は２５パーセントを提供する。
【００３７】
図４Ａまたは図４Ｂのいずれかのケースにおいて、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの出力は、区間６４Ｃおよび６６Ｃに示されるように、負荷アンバランスの後、一致した（例えば、対称または等しい）動作に戻ることができる。例えば、発電プラント１２Ａは、ガスタービン２０Ａおよびガスタービン２０ＢがともにＨＲＳＧ１８と連動して作動するように構成される。ＨＲＳＧ１８の、また最終的には蒸気タービン２６および発電機２８の動作の効率を改善するために、ＨＲＳＧがガスタービン２０Ａおよび２０Ｂから排気ＥＡおよび排気ＥＢを同じパラメータ（例えば、圧力および温度）で受け取ることが有利である。
【００３８】
図５Ａおよび図５Ｂは、制御装置１５が要求する合計負荷の長期的な再調整について、従来の負荷応答対本出願の不一致な負荷応答をそれぞれ示すグラフである。図５Ａおよび図５Ｂは、合計負荷プロット７２、第１負荷プロット７４および第２負荷プロット７６を含むグラフ７０を示す。合計負荷プロット７２は、発電プラント１２Ａにおける、メガワット（ＭＷ）単位で示される発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの動作負荷に対応することができる。負荷プロット７４および７６は、所与の時点における、メガワット（ＭＷ）単位等、タービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれが提供する負荷にそれぞれ対応することができる。負荷プロット７２は、負荷プロット７４および７６との重なりを避けることによって、視認性を改善するためにＹ軸上でずらされていることに注意する。図５Ａおよび図５Ｂは、グリッド１４の需要の変化等、負荷アンバランスの結果として発生しうる負荷の変化に対し、負荷調整または負荷低下アンバランス応答を示すことができる。例えば、工場１４がオフラインになってパワー需要が長期的に変化することになる場合、グリッド１４の負荷が突然低下するおそれがある。加えて、天候または他の条件により、短期的なドループ応答と比較して、より長期的なパワー出力の調整を必要とするおそれのある環境的な気温上昇または夜間の動作条件を考慮するために、制御装置１５に発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃの基準動作出力を調整させることができる。負荷低下アンバランス応答では、図５Ｂに示すように、より効率の低いガスタービンの出力をより急速に減少させることができる。同様に、制御装置１９は、より効率的なエンジンを優先使用することによって、負荷上昇アンバランス応答に応答するように、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを作動させることができる。
【００３９】
例えば、負荷プロット７４および７６は、区間７４Ａおよび７６Ａで示されるように、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂが、例えば、２００ＭＷの定常状態の出力を提供することを示している。合計負荷プロット７２は、定常状態の動作条件で、区間７２Ａで、対応する４００ＭＷの出力を示す。グリッド１４の負荷要件が、負荷アンバランスの状況中に時間Ｔ１で突然低下する可能性がある。したがって、区間７４Ｂおよび７６Ｂが移行ゾーン７８Ａで減少するように、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの需要も低下する。合計負荷プロット７２は、それに応じて、区間７２Ｂで低下する。図５Ａの移行ゾーン７８Ａでは、制御装置１９は、合計負荷が新たな需要の３６０ＭＷに低下するまで、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの負荷出力を調整するようにガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを作動させることができる。図５Ａに示すように、制御装置１９は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを等しく、または一致して作動させることができるので、区間７２Ｃでその後の新たな定常状態の動作条件を満たすように出力が調整されると、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂは、区間７４Ｂおよび７６Ｂで示される同じ移行を受ける。図５Ａは、区間７４Ｃおよび７６Ｃで示されるように、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂがそれぞれ等しく２０ＭＷの出力を減少することによって、４０ＭＷの低下を等しく分担していることを示している。
【００４０】
図５Ｂは、区間７２Ｃで新たな定常状態の動作条件への移行に対し、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂが異なる負荷減少を受けるように、制御装置１９がガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを不一致に作動させることのできる移行ゾーン７８Ｂを示す。例えば、ガスタービン２０Ｂがガスタービン２０Ａよりも効率がよい場合、ガスタービン２０Ｂは、移行ゾーン７８Ｂの期間中、負荷をより多く提供するように作動させることができ、それによって、過渡的期間中、ガスタービン２０Ａからの相対的に非効率な負荷生成への依存度を低くする。上記述べたように、各ガスタービンエンジンの負荷上昇または負荷低下のアンバランス応答は、ＨＲＳＧ１８をより非効率に作動させるときに発生する運営コストと比較検討することができる運営利益を達成するように異なることができる。
【００４１】
グリッド１４の制御装置１５がグリッド１４の負荷アンバランスを考慮した後、発電プラント１２Ａは、３６０ＭＷの出力を提供する等、新たな定常状態の動作で作動することができる。図５Ａまたは図５Ｂのいずれのケースにおいても、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの出力は、移行期間７８Ａ、７８Ｂの後、一致したまたは等しい動作に戻すことができる。例えば、発電プラント１２Ａは、区間７４Ｃおよび７６Ｃで示されるように、ガスタービン２０Ａおよびガスタービン２０Ｂがともに１８０ＭＷの出力でＨＲＳＧ１８と連動して作動するように構成される。
【００４２】
図６は、発電システム１０を作動させるための制御装置１５、ならびに図１の発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂを作動させるための発電プラント制御装置１９の構成要素を示す模式図である。制御装置１５は、回路８０、電源８２、メモリ８４、プロセッサ８６、入力デバイス８８、出力デバイス９０および通信インターフェース９２を含むことができる。制御装置１５はグリッド１４と通信状態にすることができ、該グリッド１４は、エンドユーザ３０にパワーを提供することができる。制御装置１５は発電プラント制御装置１９とも通信状態にすることができ、該制御装置１９は、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂ等の１つまたは複数のガスタービンエンジン制御装置と通信状態にすることができる。エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂとそれぞれ通信状態にして、各タービンの動作を制御することができる。例えば、エンジン制御装置２４Ａは、燃焼器３８Ａの燃焼プロセスを制御するように構成することができ、このことは、タービン軸４２Ａの速度とＨＲＳＧ１８（図１）への排気ガスＥＡの流れとに影響を与えるためにガスタービン２０Ａのパワー出力を変更することができる。そのために、エンジン制御装置２４Ａは、ガスタービン２０Ａの１つまたは複数の燃料噴射装置９４、可変ベーン９６および排気ガス弁９８を作動させるように構成することができる。エンジン制御装置２４Ｂもガスタービン２０Ｂの同様なパラメータおよび構成要素を制御することができるが、簡潔にするために、図６に関する説明および図示は省略する。
【００４３】
発電プラント制御装置１９ならびにエンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、電子的な命令の受発信、命令、データおよび情報の格納、他のデバイス、ディスプレイ装置、入力デバイス、出力デバイスおよび同様なデバイスとの通信を促進する様々なコンピュータシステムの構成要素も含むことができる。例えば、発電プラント制御装置１９は、電源１００、メモリ１０２、プロセッサ１０４、制御回路１０６および同様なものを含むことができる。
【００４４】
回路８０は、マイクロプロセッサ、チップおよび同様なもの等、メモリ８４、プロセッサ８６、入力デバイス８８、出力デバイス９０および通信インターフェース９２をともに作動させることのできる任意の適切なコンピュータアーキテクチャを備えることができる。電源８２および電源１００は、ＡＣまたはＤＣ電源等、制御装置１５および制御装置１９にそれぞれ電力を提供するための任意の適切な方法を備えることができる。メモリ８４およびメモリ１０２は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ、磁気メモリおよび光学メモリ等、任意の適切なメモリデバイスを備えることができる。入力デバイス８８は、回路８０またはメモリ８４にユーザ入力または他の入力を提供するためのキーボード、マウス、ポインタ、タッチスクリーン、および他の適切なデバイスを備えることができる。出力デバイス９０は、ディスプレイモニタ、ビューイングスクリーン、タッチスクリーン、プリンタ、プロジェクタ、オーディオスピーカおよび同様なものを備えることができる。通信インターフェース９２は、モデム、ルータ、Ｉ／Ｏインターフェース、バス、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネットおよび同様なもの等、回路８０および制御装置１５が他のコンピューティングデバイスから情報を受信し、他のコンピューティングデバイスに情報を送信することを可能にするためのデバイスを備えることができる。
【００４５】
制御装置１５は、グリッド１４を作動させるように構成することができ、したがって、発電システム１０の「ホームオフィス」ということができる。グリッド１４は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃと、遠距離供給源から需要中心地にパワーを搬送する高圧送電線と、エンドユーザ３０に接続する配電線とを備えることができる。前述したように、パワーグリッドは、入力時に異なる供給源からのすべてのパワーを、パワーの統合がしやすいように同じ周波数でグリッドに入力する制御周波数で作動させるように構成することができる。一実施例において、グリッド１４は、６０ヘルツ（Ｈｚ）の制御周波数で作動することができる。
【００４６】
制御装置１５は、エンドユーザ３０の消費量を監視することによる等、グリッド１４に課される需要を判定することができる。制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃ（図１）からのパワーの発生を調和させることができる。すなわち、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれに、これらがグリッド１４に寄与するべきパワー出力の量を割り当てるかまたは命令し、該割り当ては、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのいずれかの発電能力および可用性に基づいた動的な反応性のものであってもよい。制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃの発生する合計パワーがエンドユーザ３０のパワー需要を満たすことを確実にすることができる。エンドユーザ３０のパワー需要が発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃが供給するパワーを超えるか、またはそれよりも少ない場合、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれの応答戦略を指示することができる。例えば、予想動作帯域を超えるパワー需要の増加がある場合、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれが、これら発電プラントのうちの１つのみまたは全部未満が不足分のパワーを発生する責任を負担しないように応答することを確実にすることができる。このように、制御装置１５は、発電プラント１２Ａの制御装置１９のように、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれの発電プラント制御装置とインターフェースで接続することができる。
【００４７】
回路８０は、メモリ８４等のメモリデバイスと通信することができ、すなわち、メモリデバイスから読み出し、メモリデバイスに書き込むことができる。メモリ８４は、グリッド１４の運用を実施するための様々なコンピュータ可読命令を含むことができる。したがって、メモリ８４は、グリッド１４での需要およびグリッド１４に供給されるパワーを監視する命令を含むことができる。回路８０は、該機能を行うために様々なセンサに接続することができる。メモリ８４は、制御装置１５が発電プラント制御装置１９に命令を与えるのを支援することができる情報も含むことができる。例えば、メモリ８４は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれのタイプ、サイズ（容量）、年数、メンテナンス履歴、場所、グリッド１４がカバーする地理内の場所、およびエンドユーザ３０との近さを含むことができる。メモリ８４は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれが合計パワー供給に寄与する割合を決定するための命令も含むことができる。
【００４８】
制御装置１９は、発電プラント１２Ａを作動させるように構成することができる。前述したように、発電プラント１２Ｂおよび１２Ｃは、制御装置１９と同様な制御装置を用いて作動させるように構成することができるが、図示および説明は省略する。メモリ１０２は、発電プラント１２Ａの運転を実施するための様々なコンピュータ可読命令を含むことができる。したがって、メモリ１０２は、制御装置１５からの発電割り当てを監視する命令、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂのそれぞれのための発電の命令、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂのそれぞれのドループ応答およびアンバランス応答、ならびに同様なものを含むことができる。メモリ１０２は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれのタイプ、サイズ（容量）、年数、メンテナンス履歴、および場所等、制御装置１９が制御装置１５からのアンバランス要求に応答するのを支援することのできる情報も含むことができる。
【００４９】
加えて、メモリ１０２は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを含め、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂのそれぞれに関する生産効率および経済効率の情報等、運営効率の情報を含むことができる。例えば、メモリ１０２は、例えば、図２に示されるような、タービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの発電効率を含むことができる。メモリ１０２は、例えば、図３に示されるようなガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれのメンテナンス履歴および経済的な履歴等の経済的情報を含むことができ、これには、最後の整備からの時間、修理、オーバーホール、改修状態等も含むことができる。メモリ１０２は、発電プラント１２Ａの運用者、ならびにガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの製造業者およびサービスプロバイダの様々な契約上の義務等、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれの財務的効率を含め、発電プラント１２Ａの運営効率に関する情報も含むことができる。例えば、発電プラント１２Ａの運用者は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのそれぞれについて長期保守契約（ＬＴＳＡ）を結んでいる可能性がある。ＬＴＳＡは、ときには、発電プラントの運用者に無償で、部品および労働力を含む日常的なメンテナンスを製造業者に要求することがある。しかし、ガスタービンの作動に課される制約があるおそれがある。例えば、ガスタービンを有効経済的時間数限度、現実の経済的時間数限度、始動および停止の閾値回数を超えて稼働する場合、または時間数限度の温度閾値を超えて稼働する場合（有効経済時間は、例えば、現実の経済的時間数および温度閾値を超えて稼働される時間数から計算することができる）、料金の取り決めが、発電プラントの運用者に対する請求金を含むことがある。例えば、発電プラント運用者は、ＬＴＳＡに基づいて、より高い支払、追加支払、違約金支払または同様なものを行うように要求されうる。
【００５０】
制御装置１９は、制御装置１５から発電システム１０の定常状態の動作の変化の通知を受信することができる。制御装置１９は、センサまたは他の構成要素およびシステムを使用して、パワー需要および負荷アンバランスを検出するためにグリッド１４の運用を直接監視することもできる。いずれの構成においても、制御装置１５は、パワー需要を間接的もしくは直接的に監視し、負荷アンバランス条件を検出することができる。
【００５１】
定常状態の動作条件または負荷アンバランス条件に応答して、制御装置１９は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのエンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂに命令を発信し、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂから入力を受信することができる。例えば、制御装置１９は、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂに始動および停止コマンド信号を発信することができる。エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、電気式または空圧式のスタータモータを起動して、タービン軸４２Ａを回転させ、燃料噴射装置９４を作動させて燃焼器３８Ａおよび３８Ｂに燃料を提供するとともに、イグナイタを作動させて燃焼プロセスを開始することができる。エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、噴射装置９４で燃焼器３８Ａおよび３８Ｂにより多くの燃料またはより少ない燃料を提供することによって、また、望まれる場合には、圧縮機３６Ａおよび３６Ｂに配置することのできる可変ベーン９６の調整によって等、燃焼プロセスを制御することによりパワー出力を増減することができる。ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのパワー出力の増減は、それぞれ軸４２Ａおよび４２Ｂの速度の増減に対応することができる。
【００５２】
制御装置１９は、グリッド１４の負荷アンバランスに応答して、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを作動させるためにエンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂに命令を発信することもできる。発電システム１０の制御装置１５は、負荷アンバランスの判定に応答して、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃに命令または発電割り当てを発信することができる。負荷アンバランス命令は、各発電プラントが、一定または可変の時間長の間、発電を増減することを要求することができる。このように、制御装置１９は、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂに発電命令を発信することができ、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、割り当てられた発電を生じるためにガスタービン２０Ａおよび２０Ｂに作動命令を発信することができる。これらの命令は、噴射装置９４および可変ベーン９６を用いた燃焼器３８Ａおよび３８Ｂ内の燃焼プロセスを制御することによるパワー出力を増減することを含み、それによって軸４２Ａおよび４２Ｂの速度も変化することになる。本明細書で述べるように、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、メモリ１０２に格納されている、または制御装置１５から等、他のところから取得される効率データを使用して、負荷アンバランス応答中にガスタービン２０Ａおよび２０Ｂを不一致に作動させて、グリッド１４の発電プラント１２Ａまたはホームオフィスの運営利益を増大させる運用を提供する。運営利益は、例えば、違約金請求の回避によるメンテナンス料金の低下、またはガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのより効率的な全体的な機械稼働から得られる燃料消費量の削減の形をとることができる。
【００５３】
図７は、発電プラント１２Ａのガスタービン２０Ａおよび２０Ｂに対して不一致な負荷アンバランス応答を提供するための方法１１０のステップを示す線図である。ステップ１１２で、発電プラント１２Ａ等の発電プラントは、定常状態条件で作動することができる。すなわち、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれは、負荷のリバランスをせずに、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃが容易に適応することのできる既知の帯域内で通例変動するエンドユーザ３０からの予想需要を満たすために、それぞれの発電設備を、予測される割り当て出力で作動させることができる。ステップ１１２で、制御装置１９は、発電機ユニット１６Ａおよび１６Ｂの動作を制御および監視することができる。同様に、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれのグリッド１４への入力を監視することができる。
【００５４】
同時に、ステップ１１４で、制御装置１５は、グリッド１４を監視することができる。すなわち、発電システム１０の制御装置１５は、エンドユーザ３０からのグリッド１４への合計負荷需要を読み取ることができる。制御装置１５は、メモリ８４に格納されている情報等の情報を参照して、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃの容量、効率および場所を評価し、合計負荷需要をどのように発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃ間で分担するかを決定し、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃの制御装置１９に定常状態動作命令を提供することができる。
【００５５】
ステップ１１６Ａおよび１１６Ｂで、発電プラント１２Ａの制御装置１９は、制御装置１５からこれに割り当てられた負荷需要を受信し、対応する命令（例えば、パワー出力コマンド信号）をガスタービン２０Ａおよび２０Ｂにそれぞれ発信することができる。このように、エンジン制御装置２４Ａおよび２４Ｂは、それぞれ発電機２２Ａおよび２２Ｂからの所望の電気出力を得るように２０Ａおよび２０Ｂに適切な燃料および空気の命令を発信し、したがって、電力の需給間の差（あれば）を減らすことができる。したがって、ステップ１１８で、発電プラント１２Ａは、制御装置１５からグリッド１４に割り当てられたパワー出力を提供することができる。
【００５６】
ステップ１１４で、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃの出力およびエンドユーザ３０からの需要を監視しながら、発電システム１０の定常状態の動作を監視し続けることができる。ステップ１２０で、制御装置１５は、グリッド１４の負荷アンバランスを検出することができる。述べたように、負荷アンバランスの例には、例えば、図４Ａおよび図４Ｂを参照して述べるように、エンドユーザ３０からの突然の著しい需要低下または需要増加、または発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃの１つまたは複数からの突然の出力低下を含むことができる。負荷アンバランスの検出に応答して、制御装置１５は、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれにアンバランス応答命令を発信することができる。例えば、発電プラント１２Ａの制御装置１９は、アンバランス応答を受信し、特定のドループ応答を実施する等、適切な処置を取ることができる。負荷アンバランスの別の例は、例えば、図４Ａおよび図４Ｂに関して述べるように、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃからの発電をリバランスする負荷上昇または負荷低下を要求しうる予測パワー需要の長期的変化を含むことができる。このように、制御装置１５は、グリッド１４への合計パワーを長期にわたり変化させる負荷低下または負荷上昇の状況において等、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃへの負荷リバランス命令を発信することができる。
【００５７】
本出願において、発電プラント１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃのそれぞれは、その発電プラントにとって最も運営効率のよいアンバランス応答を満たすために、制御装置１５から負荷リバランス命令が発信される前に、過渡期中に適切な処置を決定することができる。過渡期は、例えば、ドループ応答がグリッド周波数を補正するためにかかる時間またはグリッドをリバランスする負荷低下もしくは負荷上昇を行うためにかかる時間を含むことができる。ステップ１２２で、過渡期中、制御装置１９は、例えば、４％ドループ応答等、予想されるように作動するために発電プラント１２Ａの正味合計パワー出力を管理しながら、運営ベースの負荷アンバランス応答を行う。例えば、制御装置１９は、例えば、より生産性の高いタービン（例えば、燃料投入、出力パワーに関して）、または経済的により安価なタービン（例えば、メンテナンス費等に関して）に基づいて、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの一方を優先使用することによって、発電プラント１２Ａが最小のコストで作動するかどうかを判定することができる。効率の判定は、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂの瞬間的なリアルタイムの動作条件に基づいて評価することができる。すなわち、発電プラント１２Ａの現在の動作状態については、例えば、図２のもののような効率曲線を参考にすることができ、発電プラント１２Ａの現在のメンテナンス状態については、図３のもののようなメンテナンススケジュールを参考にすることができる。エンジンモデルおよび発電プラントのタイプ等、他の非リアルタイムの要因を考慮することができる。
【００５８】
ステップ１２４Ａで、制御装置１９は、機械的効率応答を実行することができる。ステップ１２４Ｂで、制御装置１９は、財務的効率応答を実行することができる。機械的または財務的に基づくいずれの応答においても、ステップ１２６で、制御装置１９は、制御周波数から離れた瞬間的なグリッド周波数のシフトによって示される負荷アンバランスに対する応答を提供することができる。他の実施例では、制御装置１９は、制御された負荷上昇または負荷低下の状況から生じる負荷アンバランスに対する応答を提供することができる。
【００５９】
ステップ１２４Ａでの機械的効率応答において、制御装置１９は、現在の動作状態を評価し、負荷アンバランスの期間中に発電プラント１２Ａの合計パワー出力のより高い割合を負担するために、所与の出力レベルについて、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのうち燃料の電力への変換で最も効率のよい方を作動させることができる。例えば、ガスタービン２０Ａは、図２に示すように、動作パワー出力ＯＡおよびＯＢに対して、ステップ１２６で負荷応答を実行するために「より効率のよいタービン」と考えることができる。
【００６０】
ステップ１２４Ｂでの財務的効率応答において、制御装置１９は、現在の動作状態を評価し、発電プラント１２Ａの合計パワー出力のより大きな割合を負担するために、ガスタービン２０Ａおよび２０Ｂのうち、発生するまたは潜在的に発生する料金または費用が低い方を作動させることができる。例えば、ガスタービン２０Ｂは、図３で示すように、より最近にメンテナンスを受けているため、ステップ１２６で負荷応答を実行するために、「より効率のよいタービン」と考えることができる。
【００６１】
ステップ１２６で、負荷応答は、制御周波数から逸脱しているグリッド１４の現実の瞬間的な周波数に応答した、制御装置１９からエンジン制御装置２４Ａへの命令とすることができる。述べたように、ステップ１２６でのドループ応答に対して、不一致なタービンドループ応答を適用することができ、単一の定常状態条件内で作動させながら、一時的な負荷アンバランスを解消する短期期間中、発電プラント１２Ａのパワー出力のより大きな割合を負担するために、より効率的なタービンをよりロバストなドループ応答で作動させることができる。一実施例において、負荷スパイク中の短い期間中、前の定常状態条件への復帰が達成されるまで、両方のタービンからの出力の組み合わせが適切なドループ応答を提供するように、より高効率のタービンをより低効率のタービンよりも高いパワー出力で作動させることができる。述べたように、ステップ１２６の負荷変化応答に対して、不一致な負荷応答を適用することができ、定常状態の動作条件での長期的な変化間に一時的な移行が発生する短期期間中、発電プラント１２Ａのパワー出力のより高い割合を負担するために、より高効率のタービンをよりロバストな負荷低下または負荷上昇応答で作動させることができる。一実施例において、制御装置１５から発電プラント１２Ａにベースロード割り当てをシフトする期間中、新たな定常状態の動作への復帰が達成されるまで、両方のタービンからの出力の組み合わせが制御装置１５の求める適切なパワー出力を提供するように、より高効率のタービンをより低効率のタービンよりも高いパワー出力で作動させることができる。ステップ１２８で、不一致なタービン応答を行うことができ、ステップ１１２で、システム１０は定常状態動作に戻ることができる。
【００６２】
本出願で述べるシステムおよび方法は、グリッドレベルまたは発電プラントレベルのいずれでも、発電事業者の運営利益を増大させるのに役立てることができる。運営利益には、例えば、燃料コストを低減するための機械効率の向上またはメンテナンスコストもしくは契約上の運転コストを低減するための財務効率の向上を含むことができる。運営利益は、特定の短期的な負荷アンバランスの状況において、より高効率のガスタービンエンジンまたは発電機ユニットを優先使用することにより得ることができる。短期的な負荷アンバランス状況には、定常状態の動作条件でグリッドからのパワー需要の突然の変化の結果として発生する「ドループ応答」を含むことができ、長期的な負荷アンバランス状況には、第１の定常状態動作条件から第２の異なる定常状態動作条件への計画的な移行期間の結果として発生する「負荷変化」を含むことができる。高効率のガスタービンエンジンおよび発電機ユニットと低効率のものとの不一致な動作は、ガスタービンエンジンからの排気を使用して蒸気を加熱することによってパワーを発生させて追加発電機ユニットを駆動するＨＲＳＧを使用してもよいコジェネレーションまたはコンバインドサイクル発電プラントにおいて、特に有利である。これらのタイプのシステムでは、ガスタービンエンジンが、ＨＲＳＧの作動効率を高めるために同じかまたは同様な動作パラメータで作動するのが望ましい。このように、従来においては、ＨＲＳＧの効率を保つために各ガスタービンエンジンを同じ出力で作動させることにより、短期的な負荷アンバランスに対応した。しかし、本出願のシステムおよび方法は、ガスタービンエンジンおよび発電機ユニットの動作に関してより高い効率を達成するために、おそらくＨＲＳＧ効率のいくつかを犠牲にすることによって、よりよい全体的な効率を得ることができる。
様々な注記および実施例
実施例１は、第１ガスタービンエンジンと、第２ガスタービンエンジンと、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンからの排気によって発生する蒸気で駆動される蒸気タービンとを備える発電プラントにおいて、アンバランス応答を制御する方法等の主題を含み、または使用することができ、該方法は、第１ガスタービンエンジンを第１パワー出力で作動させることと、第２ガスタービンエンジンを第２パワー出力で作動させることと、定常状態条件で作動しているパワーグリッドからの負荷需要を監視することと、定常状態条件からの逸脱を生じさせるパワーグリッドの負荷アンバランスを検出することと、定常状態条件からの逸脱に合うように第１パワー出力および第２パワー出力を変化させるために、アンバランス応答中に第１パワー出力および第２パワー出力を不一致に調整することとを含むことができ、該不一致は、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンの同時効率状態に依存する。
【００６３】
実施例２は、制御周波数を含むことができる定常状態動作条件、ならびに定常状態動作条件において制御周波数で作動するように構成することのできる第１速度および第２速度を任意選択で含むように、実施例１の主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００６４】
実施例３は、制御周波数からの逸脱を含むことができる負荷アンバランスを任意選択で含むように、実施例１または２の一方またはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００６５】
実施例４は、逸脱を低減するように第１パワー出力および第２パワー出力を調整することを含むことができるアンバランス応答を任意選択で含むように、実施例１から３の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００６６】
実施例５は、期限のある移行期間中続くことのできるアンバランス応答を任意選択で含むように、実施例１から４の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００６７】
実施例６は、負荷低下条件において第１ガスタービンおよび第２ガスタービンのうちのより効率が低い方のパワー出力をより急速に減少させること、または負荷上昇条件において第１ガスタービンおよび第２ガスタービンのうちのより効率が高い方のパワー出力をより急速に増加させることのいずれかを含むことができるアンバランス応答を任意選択で含むように、実施例１から５の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００６８】
実施例７は、新たな定常状態条件を生じさせることのできるアンバランス応答を任意選択で含むように、実施例１から６の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００６９】
実施例８は、定常状態条件で第１生産効率を有することのできる第１ガスタービンエンジンと、定常状態条件で第２生産効率を有することのできる第２ガスタービンエンジンとを任意選択で含むように、実施例１から７の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができ、第１生産効率が第２生産効率よりも高いことに応答して、アンバランス応答をより多く提供するように第１パワー出力を調整することができる。
【００７０】
実施例９は、電力を生成するために燃料の使用を含むことができる生産効率を任意選択で含むように、実施例１から８の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００７１】
実施例１０は、第１経済効率を有することのできる第１ガスタービンエンジンと、第２経済効率を有することのできる第２ガスタービンエンジンとを任意選択で含むように、実施例１から９の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができ、第１経済効率が第２経済効率よりも高いことに応答して、アンバランス応答をより多く提供するように第１パワー出力を調整することができる。
【００７２】
実施例１１は、メンテナンスを施すための資産の支出を含むことができる経済効率を任意選択で含むように、実施例１から１０の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００７３】
実施例１２は、パワーグリッドの変化する条件に応答して発電プラントの作動を制御する方法等の主題を含み、または使用することができ、該方法は、制御周波数に対してパワーグリッドの動作周波数を監視することと、定常状態の動作条件でパワー需要を満たすように合計パワー出力を提供するために、第１ガスタービンおよび第２ガスタービンを制御周波数で作動させることと、定常状態の動作条件下では、第１ガスタービンの第１パワー出力および第２ガスタービンの第２パワー出力は等しく、動作周波数と制御周波数とが異なるパワーグリッドから負荷アンバランスを検出することと、負荷アンバランス中の第１ガスタービンおよび第２ガスタービンの一致したアンバランス応答と比較して、負荷アンバランス中の運営効率を高めるために発電プラントを作動させるように、第１パワー出力および第２パワー出力が不一致なアンバランス応答を提供するように第１ガスタービンおよび第２ガスタービンを作動させることと、を含むことができる。
【００７４】
実施例１３は、第１ガスタービンおよび第２ガスタービンの排気を用いて排熱回収ボイラを作動させることを任意選択で含むように、実施例１２の主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００７５】
実施例１４は、機械効率を含むことのできる運営効率を任意選択で含むように、実施例１２または１３の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００７６】
実施例１５は、燃料の電力への変換を含むことのできる機械効率を任意選択で含むように、実施例１２から１４の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００７７】
実施例１６は、財務効率を含むことのできる運営効率を任意選択で含むように、実施例１２から１５の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００７８】
実施例１７は、メンテナンス支出または運転支出を含むことのできる財務効率を任意選択で含むように、実施例１２から１６の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００７９】
実施例１８は、グリッドからの負荷需要の変化を含むことのできる負荷アンバランスを任意選択で含むように、実施例１２から１７の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８０】
実施例１９は、第１ガスタービンおよび第１パワー出力の第１効率を判定することと、第２ガスタービンの第２パワー出力での第２効率を判定することと、第１効率が第２効率よりも高いことに応答して、第１ガスタービンを第２ガスタービンよりも高い出力で作動させることとを含むことのできるアンバランス応答を任意選択で含むように、実施例１２から１８の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８１】
実施例２０は、負荷アンバランスが補正されるまで、第１ガスタービンを第２ガスタービンよりも高い出力レベルで作動させることを含むことのできるアンバランス応答を任意選択で含むように、実施例１２から１９の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８２】
実施例２１は、グリッドの動作周波数の制御周波数からの逸脱を含むことのできる負荷アンバランスを任意選択で含むように、実施例１２から２０の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８３】
実施例２２は、負荷アンバランスが補正されるまで、第１ガスタービンおよび第２ガスタービンのうちのより効率が高い方を第１ガスタービンおよび第２ガスタービンのうちのより効率が低い方よりも大きなドループ応答レベルで作動させることを含むことのできるアンバランス応答を任意選択で含むように、実施例１２から２１の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８４】
実施例２３は、発電プラントを作動させるための制御システム等の主題を含む、または使用することができ、該制御システムは、第１発電機に動力を供給する第１ガスタービンエンジンにおいて第１燃焼プロセスを制御するための第１エンジン制御装置と、第２発電機に動力を供給する第２ガスタービンエンジンにおいて第２燃焼プロセスを制御するための第２エンジン制御装置と、発電プラント制御装置とを備えることができ、該発電プラント制御装置は、第１発電機および第２発電機の制御出力を制御するために第１エンジン制御装置および第２エンジン制御装置に制御入力信号を提供するためのガスタービンインターフェースと、パワーグリッドを作動させるべき制御周波数、パワーグリッドでの負荷アンバランスに応答するためのドループ応答命令、およびパワーグリッドの現在の動作周波数を受けるためのグリッドインターフェースと、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンに関する効率データを内部に格納しているメモリとを有し、該発電プラント制御装置は、ドループ応答命令に応じるために、制御周波数から逸脱している現在の動作周波数に応答して、効率データに基づいて第１エンジン制御装置および第２エンジン制御装置に制御入力信号を不一致に提供するように構成することができる。
【００８５】
実施例２４は、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンの排気ガスによって動力が供給される蒸気タービンを任意選択で含むように、実施例２３の主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８６】
実施例２５は、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンのそれぞれの生産効率を判定し、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンのうちのより生産効率が高いいずれか一方の出力を増加させることのできる発電プラント制御装置を任意選択で含むように、実施例２３または２４の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８７】
実施例２６は、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンのそれぞれの経済効率を判定し、第１ガスタービンエンジンおよび第２ガスタービンエンジンのうちのより作動効率が高いいずれか一方の出力を増加させることのできる発電プラント制御装置を任意選択で含むように、実施例２３から２５の１つまたはそれらの任意の組み合わせの主題を含むことができ、または任意選択で該主題と組み合わせることができる。
【００８８】
以上の非制限的な実施例のそれぞれは、単独で成立することができ、または他の実施例のうちの１つまたは複数との様々な順列または組み合わせで組み合わせることができる。
上記詳細な説明は、詳細な説明の一部を成す添付の図面への参照を含む。図面は、例として、本発明を実施することのできる特定の実施形態を示す。これらの実施形態を、本明細書では「実施例」ともいう。該実施例は、図示または説明するものの他に、要素を含むことができる。しかし、本発明者は、図示または説明される要素のみが提供される実施例も企図する。また、本発明者は、特定の実施例（もしくはその１つもしくは複数の態様）に関して、または本明細書に図示もしくは説明される他の実施例（もしくはその１つもしくは複数の態様）に関して、図示または説明される要素（もしくはその１つもしくは複数の態様）の任意の組み合わせまたは順列を使用する実施例も企図する。
【００８９】
本文書とそのように参照により援用される任意の文書との間に矛盾する使い方がある場合、本書文書の使い方が支配する。
本文書において、任意の他の事例または「少なくとも１つ」もしくは「１つまたは複数の」の使い方とは独立して、１つまたは１つより多くを含むために、特許文書で一般的なように、用語「１」または「１つ」を使用する。本文書において、非排他的であることをいうために、すなわち、「Ａまたは（もしくは）Ｂ」が、別段の指示がない限り、「ＡであるがＢではない」、「ＢであるがＡではない」および「ＡかつＢ」を含むように、用語「または（もしくは）」を使用する。また、以下の請求項において、要素「含む」および「備える」は非限定であり、すなわち、ある請求項でこのような用語の後に列記されるものに加えて要素を含む、システム、デバイス、物品、組成、製法、またはプロセスは、依然としてその請求項の範囲内にあると見なされる。さらに、以下の請求項において、「第１」、「第２」、および「第３」等の用語は単なるラベルとして使用しており、その対象物に数に関する要件を課すことを意図していない。
【００９０】
本明細書で説明する方法の実施例は、少なくとも部分的にはマシンまたはコンピュータで実施することができる。いくつかの実施例は、上記実施例で説明される方法を実行するように電子機器を構成するように動作可能な命令で符号化されたコンピュータ可読媒体またはマシン可読媒体を含むことができる。そうした方法の実施には、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高次言語コード、または同様なもの等、コードを含むことができる。そのようなコードは、様々な方法を実行するためのコンピュータ可読命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の部分を形成してもよい。さらに、一実施例において、コードは、実行中または他の時等、１つまたは複数の揮発性の非一時的な、または不揮発性の有形のコンピュータ可読媒体に有形に格納することができる。これらの有形のコンピュータ可読媒体の例には、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光学ディスク（例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードまたはメモリスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、および同様なものを含むことができるが、これだけに限定されない。
【００９１】
上記の説明は制限的なものではなく、例示的であることを意図している。例えば、上記説明した実施例（またはその１つもしくは複数の態様）は、互いに組み合わせて使用してもよい。当業者が上記説明を検討すると、他の実施形態を使用することもできる。読者が技術的開示の性質を素早く確認できるように、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．第１．７２条（ｂ）に準拠するために、要約書を提供している。これは、請求項の範囲または意味を解釈したり、または制限したりするために使用されないという了解の下に提出される。また、上記「発明を実施するための形態」において、様々な特徴をまとめて、本開示を簡素化してもよい。これは、請求項に記載されていない開示された特徴が任意の請求項に不可欠であることを意図すると解釈するべきではない。むしろ、発明の主題は、開示されている特定の実施形態の全部の特徴にあるとは限らないことがある。このように、以下の請求項は、本明細書において実施例または実施形態として「発明を実施するための形態」に組み込まれ、各請求項は、個別の実施形態として独立しており、そのような実施形態は、さまざまな組み合わせまたは入れ替えにおいて互いに組み合わせられうると想定される。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような請求項に権利が認められる均等物の全範囲とともに判断されるべきである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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