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課題・解決手段

第1および第2のガスタービンエンジンと、第1および第2の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(110)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(116A)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(116B)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監視すること(114)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(120)と、第1および第2の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(128)とを含むことができる。

概要

背景

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。

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。

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。

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。

概要

第1および第2のガスタービンエンジンと、第1および第2の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(110)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(116A)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(116B)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監視すること(114)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(120)と、第1および第2の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(128)とを含むことができる。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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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、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、前記定常状態動作条件制御周波数を含み、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4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

前記経済効率はメンテナンスを施すための資産支出を含む、請求項10に記載の方法。

請求項12

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ガスタービンを作動させることと、を備える方法。

請求項13

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12に記載の方法。

請求項14

前記運営効率は機械効率を含む、請求項12に記載の方法。

請求項15

前記機械効率は燃料の電力への変換を含む、請求項14に記載の方法。

請求項16

前記運営効率は財務効率を含む、請求項12に記載の方法。

請求項17

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16に記載の方法。

請求項18

前記負荷アンバランスは、前記グリッドからの負荷需要の変化を含む、請求項12に記載の方法。

請求項19

前記アンバランス応答は、前記第1ガスタービンおよび前記第1パワー出力の第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18に記載の方法。

請求項20

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19に記載の方法。

請求項21

前記負荷アンバランスは、前記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12に記載の方法。

請求項22

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21に記載の方法。

請求項23

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24

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23に記載の制御システム。

請求項25

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23に記載の制御システム。

請求項26

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作動効率が高いいずれか一方の出力を増加させる、請求項23に記載の制御システム。

技術分野

0001

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

0006

米国特許第4305129号明細書
米国特許第9472954号明細書
米国特許出願公開第2012/0317973号明細書

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

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

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

実施例

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スタータモータ起動して、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。

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