JP5017019B2 - プラント最適運転制御システム - Google Patents
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Description
発電プラントの運転コストを最小化する最適運転点を前記発電プラントの状態量及び前記発電プラントの最適化モデルに基づき計算する最適運転点計算手段と、
前記最適運転点計算手段の計算により求めた前記最適運転点に応じてプラントを自動制御する自動制御手段と、
前記発電プラントの自動制御運転を実施する自動制御実施信号が入力される入力部と、前記自動制御実施信号が入力された場合に予め定められた条件によって自動制御投入の可否を判定する判定部とを有する自動制御投入手段と、
前記自動制御手段によって自動制御運転を行うに際し、前記最適化モデルにおける前記発電プラントの最適化対象の最適化変数の一部を選択する最適化変数選択手段と
を備え、
前記自動制御投入手段により自動制御投入が可能と判断された場合は、前記最適化変数選択手段によって選択された最適化変数をさらに用いて前記最適運転点計算手段にて最適運転点を求め、この最適運転点を前記自動制御手段に出力し、また、この最適運転点を表示することとし、
前記自動制御投入手段により自動制御投入が不可能と判断された場合または前記自動制御投入手段における入力部に前記自動制御実施信号が入力されなかった場合は、前記最適化変数選択手段によって最適化変数を選択せずに予め設定された運転点を前記自動制御手段に出力し、また、前記最適化変数選択手段によって最適化変数を選択せずに前記最適運転点計算手段にて求めた最適運転点を表示する
ことを特徴とするプラント最適運転制御システム、
を提供するものである。
図1は、本発明の実施例1の構成を示すブロック線図である。この実施例1としてのプラント最適運転制御システム100は、データ入力部2、最適運転点計算部3、プラントモデル記憶部4、自動制御投入手段5、最適化変数選択部6、運転点切り替え部7、運転点設定部8、自動制御装置9、最適運転点表示部10、および自動制御除外手段11により構成されている。
目的関数:C1*F1 + C2*F2 (燃料コスト) (1)
制約条件:
P1 + P2 = PL (電力需給バランス) (2)
SH1 + SH2 = S1 + S2(高圧蒸気バランス) (3)
SM1 + SM2 = SML (中圧蒸気需給バランス) (4)
SL1 + SL2 = SLL (低圧蒸気需給バランス) (5)
S1 = f1(F1) (ボイラー21の入出力特性) (6)
S2 = f2(F2) (ボイラー22の入出力特性) (7)
SH1 = g1(P1,SM1,SL1)(タービン23・発電機25の入出力特性) (8)
SH2 = g2(P2,SM2,SL2)(タービン23・発電機25の入出力特性) (9)
(各変数の上下限制約) (10)
ここで、
(最適化変数)
F1, F2:ボイラー21,22の燃料流量
S1, S2:ボイラー21,22の蒸気圧力
SH1, SH2:タービン23,24の主蒸気流量
SM1, SM2:タービン23,24の中圧蒸気の抽気流量
SL1, SL2:タービン23,24の低圧蒸気の抽気流量
P1, P2:発電機25,26の発電機出力
(パラメータ)
C1, C2:ボイラー21,22の燃料コスト
f1, f2:ボイラーの入出力特性関数
g1, g2:タービン発電機の入出力特性関数
PL, SML, SLL:電力、中圧蒸気、低圧蒸気の各負荷
である。
図3は、本発明の実施例1による処理手順の一例を示すフローチャートである。この図3に示すように、プラント最適運転制御システム100は、まず自動制御投入手段5による自動制御投入がなされているかどうかを判断する(S201)。
この実施例1によれば、プラントの最適運転点が現在の運転点と大きく異なっている場合でも、最適化すべき変数を少しずつ加えて最適化することができるので、プラントの安定な運転を損なうことなく、運転コストを最小化することができる。
図5は、本発明の実施例2のプラント最適運転制御システムの構成を示すブロック線図である。この実施例2のプラント最適運転制御システム30は、実施例1のプラント最適運転制御システム1から最適化変数選択部6を取り除き、運転点切り替え部7の代わりに目標運転点作成部31を付加したものである。
図6は、実施例2による処理手順の一例を示すフローチャートである。この図6に示すように、プラント最適運転制御システム30は、まずデータ入力部2によって、自動制御装置9を介してプラントの状態量を入力し、またプラントモデル記憶部4からデータを読み込むことによって、最適運転点計算部3で処理するデータを用意する(S401)。
Xt+1 = Xt +ΔX, ΔX = (Xo - Xt)/5 (11)
Xo:最適運転点、Xt:現在の運転点、Xt+1:目標運転点
として計算される。
この実施例2によれば、プラントの最適運転点が現在の運転点と大きく異なっている場合でも、自動制御装置に設定される目標運転点を、現在の運転点から最適運転点まで、少しずつ変更することができるので、プラントの安定な運転を損なうことなく、運転コストを最小化することができる。
図8は、本発明の実施例3の構成を示すブロック線図である。この実施例3におけるプラント最適運転制御システム40は、データ入力部2、最適運転点計算部3、プラントモデル記憶部4、最適運転点表示部10、需要予測部41、需要予測モデル記憶部42、最適運転点判定部43およびアラーム発報部44により構成されている。
図9は、参考例による処理手順の一例を示すフローチャートである。この図9に示すように、プラント最適運転制御システム40は、まずデータ入力部2によって、自動制御装置9を介してプラントの状態量を入力し、また需要予想モデル記憶部42からデータを読み込むことによって、需要予測部41で処理するデータを用意する(S901)。
この参考例によれば、プラントの将来の最適運転点を、プラントの需要予測に基づいて予測することができ、予測された最適運転点が、プラントの安定な運転範囲から逸脱しているかどうかを予測し、運転員に知らせることができる。これにより、プラントの運転コストを最小化するために、安定運転を維持できるかどうかを事前に予測することができる。
3… 最適運転点計算部
4… プラントモデル記憶部
5… 自動制御投入手段
6… 最適化変数選択部
7… 運転点切り替え部
8… 運転点設定部
9… 自動制御装置
10… 最適運転点表示部
11… 自動制御除外手段
20… 自家用発電プラント
30,40,100… プラント最適運転制御システム
Claims (8)
- 発電プラントの運転コストを最小化する最適運転点を前記発電プラントの状態量及び前記発電プラントの最適化モデルに基づき計算する最適運転点計算手段と、
前記最適運転点計算手段の計算により求めた前記最適運転点に応じてプラントを自動制御する自動制御手段と、
前記発電プラントの自動制御運転を実施する自動制御実施信号が入力される入力部と、前記自動制御実施信号が入力された場合に予め定められた条件によって自動制御投入の可否を判定する判定部とを有する自動制御投入手段と、
前記自動制御手段によって自動制御運転を行うに際し、前記最適化モデルにおける前記発電プラントの最適化対象の最適化変数の一部を選択する最適化変数選択手段と
を備え、
前記自動制御投入手段により自動制御投入が可能と判断された場合は、前記最適化変数選択手段によって選択された最適化変数をさらに用いて前記最適運転点計算手段にて最適運転点を求め、この最適運転点を前記自動制御手段に出力し、また、この最適運転点を表示することとし、
前記自動制御投入手段により自動制御投入が不可能と判断された場合または前記自動制御投入手段における入力部に前記自動制御実施信号が入力されなかった場合は、前記最適化変数選択手段によって最適化変数を選択せずに予め設定された運転点を前記自動制御手段に出力し、また、前記最適化変数選択手段によって最適化変数を選択せずに前記最適運転点計算手段にて求めた最適運転点を表示する
ことを特徴とするプラント最適運転制御システム。 - 前記自動制御投入手段により自動制御投入が可能と判断された場合は、前記自動制御手段に出力する運転点を、前記最適運転点計算手段で求められた最適運転点に切り替える運転点切り替え手段を有することを特徴とする請求項1記載のプラント最適運転制御システム。
- 前記自動制御投入手段により自動制御投入が可能と判断された場合は、その自動制御が選択された直後は、前記最適化変数が選択されていない状態として最適運転点を計算することを特徴とする請求項1又は2記載のプラント最適運転制御システム。
- 前記最適化変数選択手段は、予め選択されていた最適化変数のうち、変化量の小さいものから順に選択することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のプラント最適運転制御システム。
- 前記最適運転点計算手段は、前記最適化変数の上下限の制約を無視することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のプラント最適運転制御システム。
- 発電プラントの運転コストを最小化する最適運転点を前記発電プラントの状態量及び前記発電プラントの最適化モデルに基づき計算する最適運転点計算手段と、
前記最適運転点計算手段の計算により求めた前記最適運転点に応じて最適化モデルに基きプラントを自動制御する自動制御手段と、
前記発電プラントの自動制御運転を実施する自動制御実施信号が入力される入力部と、前記自動制御実施信号が入力された場合に予め定められた条件によって自動制御投入の可否を判定する判定部とを有する自動制御投入手段と、
前記最適運転点計算手段によって計算された最適運転点を表示する最適運転点表示手段と
を備え、
前記自動制御投入手段により自動制御投入が可能と判断された場合は、前記最適運転点計算手段にて求められた最適運転点と現在の運転点とから目標運転点を求め、この目標運転点を前記自動制御手段に出力し、さらに、前記最適運転点を前記最適運転点表示手段に表示することとし、
前記自動制御投入手段により自動制御投入が不可能と判断された場合または前記自動制御投入手段における入力部に前記自動制御実施信号が入力されなかった場合は、予め設定された運転点を前記自動制御手段に出力し、さらに、前記最適運転点を前記最適運転点表示手段に表示する
ことを特徴とするプラント最適運転制御システム。 - 前記目標運転点は、現在の運転点から所定周期ごとに一定の割合で目標運転点まで変化させることを特徴とする請求項6記載のプラント最適運転制御システム。
- 前記自動制御手段により自動制御が選択される場合であっても、この自動制御を解除する自動制御解除手段を有することを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のプラント最適運転制御システム。
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