JP6775070B1 - 発電プラントの制御装置、発電プラント、及び、発電プラントの制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器と、
前記蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービンと、
前記タービンで仕事を終えた前記蒸気を凝縮することにより復水を生成可能に構成された復水器と、
前記復水の前記蒸気発生器に対する供給量を調整可能に構成された復水調節弁と、
前記タービンからの抽気を用いて前記復水を加熱可能に構成された加熱器と、
前記抽気の流量を調整可能に構成された抽気弁と、
を備える発電プラントの制御装置であって、
前記発電プラントに対する負荷指令値の増加時、前記復水調節弁の開度を絞る復水絞り制御と、前記蒸気発生器の負荷を増加させる負荷増加制御とを実施するように構成され、
前記復水絞り制御では、前記負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率で前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度が制御されるように構成される。
蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器と、
前記蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービンと、
前記タービンで仕事を終えた前記蒸気を凝縮することにより復水を生成可能に構成された復水器と、
前記復水の前記蒸気発生器に対する供給量を調整可能に構成された復水調節弁と、
前記タービンからの抽気を用いて前記復水を加熱可能に構成された加熱器と、
前記抽気の流量を調整可能に構成された抽気弁と、
を備える発電プラントの制御方法であって、
前記発電プラントに対する負荷指令値の増加時、前記復水調節弁の開度を絞る復水絞り制御と、前記蒸気発生器の負荷を増加させる負荷増加制御とを実施し、
前記復水絞り制御では、前記負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率で前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度が制御される。
図1は本開示の一態様に係る発電プラント1の全体構成図である。発電プラント1は、蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器2を備える。蒸気発生器2は、給水に対して熱量を付与することにより蒸気を生成可能な装置である。蒸気発生器2は、例えば燃料を燃焼させることで発生させた熱量を用いて給水から蒸気を生成可能なボイラ装置である。より具体的には、ボイラ装置は、石炭を微粉炭機(不図示)で粉砕して火炉で燃焼することで蒸気を生成可能なコンベンショナルボイラである。ボイラ装置はドラム式ボイラであってもよいし、貫流式ボイラであってもよい。
続いて上記構成を有する発電プラント1において制御装置100による具体的な制御内容について説明する。図2は図1の制御装置100の制御フロー図である。図2では制御装置100の内部が機能ブロック図として示されており、制御装置100は、蒸気弁制御部110と、蒸気発生器制御部120とを備える。蒸気弁制御部110は、入力信号に対応して蒸気弁8の開度指令値を出力する機能ブロックであり、蒸気発生器制御部120は、入力信号に対応して蒸気発生器2の制御パラメータである給水デマンド信号及び燃料デマンド信号を出力する機能ブロックである。
続いて上記構成を有する発電プラント1における復水絞り制御について説明する。復水絞り制御は、復水調節弁23及び抽気弁28の開度を減少させることで、発電機5の出力を増加させるための制御である。図4は復水絞り制御による発電機出力増加メカニズムを工程毎に示すフローチャートである。
続いて復水器10で生成された復水を、第1復水タンク12及び第2復水タンク16間でやりとりすることにより、第1復水タンク12における復水レベルを適切に維持するためのスピルオーバー制御について説明する。
続いて発電プラント1に対する負荷指令値Ldが増加変動した場合における発電プラント1の負荷応答制御に関して具体的に説明する。図6は発電プラント1の負荷応答制御を工程毎に示すフローチャートであり、図7は負荷応答制御時における負荷指令値Ldと発電プラント1の出力推移とを関連付けて示すタイミングチャートである。ここでは図7に示すように、初期状態として第1定常値L1にあった負荷指令値Ldが時刻t1〜時刻t2において単調増加して、第2定常値L2まで増加するように変動した場合を例に説明する。
蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器(例えば上記実施形態の蒸気発生器2)と、
前記蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービン(例えば上記実施形態のタービン6)と、
前記タービンで仕事を終えた前記蒸気を凝縮することにより復水を生成可能に構成された復水器(例えば上記実施形態の復水器10)と、
前記復水の前記蒸気発生器に対する供給量を調整可能に構成された復水調節弁(例えば上記実施形態の復水調節弁23)と、
前記タービンからの抽気を用いて前記復水を加熱可能に構成された加熱器(例えば上記実施形態の加熱器24)と、
前記抽気の流量を調整可能に構成された抽気弁(例えば上記実施形態の抽気弁28)と、
を備える発電プラント(例えば上記実施形態の発電プラント1)の制御装置(例えば上記実施形態の制御装置100)であって、
前記発電プラントに対する負荷指令値の増加時、前記復水調節弁の開度を絞る復水絞り制御と、前記蒸気発生器の負荷を増加させる負荷増加制御とを実施するように構成され、
前記復水絞り制御では、前記負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率で前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度が制御されるように構成される。
また復水絞り制御では、復水調節弁及び抽気弁の開度は負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率に基づいて制御される。これにより、復水絞り制御による発電機出力が負荷指令値の変化に対応するように調整することができる。その結果、復水絞り制御が実施された際に発電機出力が負荷指令値を大きく超えて乖離することを抑制し、負荷指令値に対する良好な追従性が得られる。
前記発電プラントは、前記タービンへの蒸気供給量を制御するための蒸気弁(例えば上記実施形態の蒸気弁8)を更に備え、
前記復水絞り制御の実行中、前記復水絞り制御の実行に起因した前記蒸気弁に対する開度指令値の減少を抑制するように構成される(例えば上記実施形態において蒸気弁開度指令値を出力するPI制御器106に入力される偏差ΔLがフィルタ108によって補正される)。
前記発電機の出力と前記負荷指令値との偏差に基づいて前記蒸気弁の開度を制御可能に構成された蒸気弁制御部(例えば上記実施形態の蒸気弁制御部110)を備え、
前記蒸気弁制御部は、前記負荷指令値の増加時、前記復水絞り制御の実行中、前記偏差が負側領域において、前記偏差に対する前記蒸気弁の開度が、前記復水絞りの非実行中に比べて大きくなるように制御するように構成される(例えば上記実施形態においてフィルタ108が図3に示す特性を有する)。
前記蒸気弁制御部は、前記負荷指令値の増加時、前記復水絞り制御の実行中、前記偏差が所定値以上の負側領域において、前記偏差に対する前記蒸気弁の開度が、前記偏差に対して一定になるように制御するように構成される(例えば上記実施形態においてフィルタ108が図3に示す特性を有する)。
前記発電プラントは、
前記復水器に貯留される前記復水を排出可能に構成された復水排出ライン(例えば上記実施形態の復水排出ライン14)と、
前記復水排出ラインにおける前記復水の流量を調整可能に構成された復水排出弁(例えば上記実施形態の復水排出弁27)と、
を更に備え、
前記復水絞り制御の実行中、前記復水排出弁の開度を調整することにより、前記復水器における前記復水のレベルを制御するように構成される(例えば上記実施形態において復水絞り制御時に復水排出弁27を制御して復水レベルを調整する)。
前記復水絞り制御と前記負荷増加制御とは同時に実施される。
前記負荷指令値が5%以上増加した場合に、前記復水絞り制御を実行するように構成される。
前記負荷指令値は、電力系統の需給状態に応じて中央給電司令室から前記発電プラントに入力される。
前記蒸気発生器は、石炭を燃料とする石炭焚きボイラである。
上記(1)から(9)のいずれか一態様の制御装置を備える。
蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器(例えば上記実施形態の蒸気発生器2)と、
前記蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービン(例えば上記実施形態のタービン6)と、
前記タービンで仕事を終えた前記蒸気を凝縮することにより復水を生成可能に構成された復水器(例えば上記実施形態の復水調節弁23)と、
前記復水の前記蒸気発生器に対する供給量を調整可能に構成された復水調節弁(例えば上記実施形態の復水調節弁23)と、
前記タービンからの抽気を用いて前記復水を加熱可能に構成された加熱器(例えば上記実施形態の加熱器24)と、
前記抽気の流量を調整可能に構成された抽気弁(例えば上記実施形態の抽気弁28)と、
を備える発電プラント(例えば上記実施形態の発電プラント1)の制御方法であって、
前記発電プラントに対する負荷指令値の増加時、前記復水調節弁の開度を絞る復水絞り制御と、前記蒸気発生器の負荷を増加させる負荷増加制御とを実施し、
前記復水絞り制御では、前記負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率で前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度が制御される。
また復水絞り制御では、復水調節弁及び抽気弁の開度は負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率に基づいて制御される。これにより、復水絞り制御による発電機出力が負荷指令値の変化に対応するように調整することができる。その結果、復水絞り制御が実施された際に発電機出力が負荷指令値を大きく超えて乖離することを抑制し、負荷指令値に対する良好な追従性が得られる。
2 蒸気発生器
3 出力軸
4 蒸気供給路
5 発電機
6 タービン
8 蒸気弁
10 復水器
12 第1復水タンク
14 復水排出ライン
16 第2復水タンク
22 復水ライン
23 復水調節弁
24 加熱器
25 脱気器
26 抽気ライン
27 復水排出弁
28 抽気弁
100 制御装置
102 偏差演算器
104 スイッチ
106 PI制御器
108 フィルタ
110 蒸気弁制御部
120 蒸気発生器制御部
122 偏差演算器
124 PI制御器
126 加算器
130 偏差演算部
132 PI制御器
134 復水レベル目標値設定部
136 加算器
138 スイッチ
Claims (11)
- 蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器と、
前記蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービンに連結された発電機と、
前記タービンで仕事を終えた前記蒸気を凝縮することにより復水を生成可能に構成された復水器と、
前記復水の前記蒸気発生器に対する供給量を調整可能に構成された復水調節弁と、
前記タービンからの抽気を用いて前記復水を加熱可能に構成された加熱器と、
前記抽気の流量を調整可能に構成された抽気弁と、
を備える発電プラントの制御装置であって、
前記発電プラントに対する負荷指令値の増加時、前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度を絞る復水絞り制御と、前記蒸気発生器の負荷を増加させる負荷増加制御とを実施するように構成され、
前記復水絞り制御では、前記発電機の出力の前記負荷指令値からの乖離量が所定値以下になるように、前記負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率で前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度が制御されるように構成された、発電プラントの制御装置。 - 前記発電プラントは、前記タービンへの蒸気供給量を制御するための蒸気弁を更に備え、
前記復水絞り制御の実行中、前記復水絞り制御の実行に起因した前記蒸気弁に対する開度指令値の減少を抑制するように構成された、請求項1に記載の発電プラントの制御装置。 - 前記発電機の出力と前記負荷指令値との偏差に基づいて前記蒸気発生器から前記タービンに供給される蒸気の流量を調整するための蒸気弁の開度を制御可能に構成された蒸気弁制御部を備え、
前記蒸気弁制御部は、前記負荷指令値の増加時、前記復水絞り制御の実行中、前記偏差が負側領域において、前記偏差に対する前記蒸気弁の開度が、前記復水絞りの非実行中に比べて大きくなるように制御するように構成された、請求項1に記載の発電プラントの制御装置。 - 前記蒸気弁制御部は、前記負荷指令値の増加時、前記復水絞り制御の実行中、前記偏差が所定値以上の負側領域において、前記偏差に対する前記蒸気弁の開度が、前記偏差に対して一定になるように制御するように構成された、請求項3に記載の発電プラントの制御装置。
- 前記発電プラントは、
前記復水器に貯留される前記復水を排出可能に構成された復水排出ラインと、
前記復水排出ラインにおける前記復水の流量を調整可能に構成された復水排出弁と、
を更に備え、
前記復水絞り制御の実行中、前記復水排出弁の開度を調整することにより、前記復水器における前記復水のレベルを制御するように構成された、請求項1から4のいずれか一項に記載の発電プラントの制御装置。 - 前記復水絞り制御と前記負荷増加制御とは同時に実施される、請求項1から5のいずれか一項に記載の発電プラントの制御装置。
- 前記負荷指令値が5%以上増加した場合に、前記復水絞り制御を実行するように構成された、請求項1から6のいずれか一項に記載の発電プラントの制御装置。
- 前記負荷指令値は、電力系統の需給状態に応じて中央給電司令室から前記発電プラントに入力される、請求項1から7のいずれか一項に記載の発電プラントの制御装置。
- 前記蒸気発生器は、石炭を燃料とする石炭焚きボイラである、請求項1から8のいずれか一項に記載の発電プラントの制御装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の制御装置を備える、発電プラント。
- 蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器と、
前記蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービンと、
前記タービンで仕事を終えた前記蒸気を凝縮することにより復水を生成可能に構成された復水器と、
前記復水の前記蒸気発生器に対する供給量を調整可能に構成された復水調節弁と、
前記タービンからの抽気を用いて前記復水を加熱可能に構成された加熱器と、
前記抽気の流量を調整可能に構成された抽気弁と、
を備える発電プラントの制御方法であって、
前記発電プラントに対する負荷指令値の増加時、前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度を絞る復水絞り制御と、前記蒸気発生器の負荷を増加させる負荷増加制御とを実施し、
前記復水絞り制御では、発電機の出力の前記負荷指令値からの乖離量が所定値以下になるように、前記負荷指令値の変化率に基づいて設定される開度変化率で前記復水調節弁及び前記抽気弁の開度が制御される、発電プラントの制御方法。
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