特開 2024-33126 制御システム、発電プラント及び発電プラントの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033126

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】制御システム、発電プラント及び発電プラントの制御方法

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/36 20060101AFI20240306BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20240306BHJP

   F01D 17/04 20060101ALI20240306BHJP

   F01D 17/20 20060101ALI20240306BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

F01D25/36

F01D25/00 V

F01D17/04

F01D17/20 D

F01D25/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136531

(22)【出願日】2022-08-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】竹友 孝裕

【テーマコード（参考）】

3G071

【Ｆターム（参考）】

3G071AB01

3G071BA02

3G071CA02

3G071FA02

(57)【要約】

【課題】設備の設置コストを増大させることなく、発電機の出力指令値を変更してから発電機の出力実測値が変更されるまでの時間差を短縮し、発電機の出力実測値の出力指令値への追従性を高める。
【解決手段】発電機３０の出力指令値を取得する出力指令値取得部６１と、発電機３０の出力実測値を取得する出力実測値取得部６２と、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給されない停止状態において、タービンロータ軸２２が回転するようにターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力を制御する駆動制御部６４と、を備え、駆動制御部６４は、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値と出力実測値取得部６２が取得する出力実測値との偏差が少なくなるように、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力を制御する制御システム６０を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラと、前記ボイラで生成される蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸に連結される発電機と、前記回転軸を駆動するターニング装置とを備える発電プラントの制御システムであって、
前記発電機の出力指令値を取得する第１取得部と、
前記発電機の出力実測値を取得する第２取得部と、
前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給されない停止状態において、前記回転軸が回転するように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記第１取得部が取得する前記出力指令値と前記第２取得部が取得する前記出力実測値との偏差が少なくなるように、前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する制御システム。

【請求項2】

ボイラ入力指令値に応じて前記ボイラを制御するボイラ制御部を備え、
前記ボイラ制御部は、前記ボイラから前記蒸気タービンに供給される前記蒸気の圧力が設定値となるように前記ボイラを制御し、
前記駆動制御部は、前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給される運転状態において、前記出力指令値よりも前記出力実測値が小さい場合に、前記偏差が少なくなるように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を増加させるよう制御する請求項１に記載の制御システム。

【請求項3】

前記第１取得部は、前記停止状態において、前記発電機が電力を供給する電力系統の周波数に応じて設定される前記出力指令値を取得し、
前記駆動制御部は、前記停止状態において、前記出力指令値よりも前記出力実測値が小さい場合に、前記偏差が少なくなるように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を増加させるよう制御する請求項１に記載の制御システム。

【請求項4】

前記回転軸と前記発電機との間に配置される変速装置を備え、
前記駆動制御部は、前記停止状態において、前記偏差が少なくなるように前記変速装置を制御する請求項３に記載の制御システム。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御システムと、
前記ボイラと、
前記蒸気タービンと、
前記発電機と、
前記ターニング装置と、を備える発電プラント。

【請求項6】

前記停止状態において、前記蒸気タービンへ冷却媒体を注入する注入部を備える請求項５に記載の発電プラント。

【請求項7】

ボイラと、前記ボイラで生成される蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸に連結される発電機と、前記回転軸を駆動するターニング装置とを備える発電プラントの制御方法であって、
前記発電機の出力指令値を取得する第１取得工程と、
前記発電機の出力実測値を取得する第２取得工程と、
前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給されない停止状態において、前記回転軸が回転するように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する駆動制御工程と、を備え、
前記駆動制御工程は、前記第１取得工程が取得する前記出力指令値と前記第２取得工程が取得する前記出力実測値との偏差が少なくなるように、前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する発電プラントの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御システム、発電プラント及び発電プラントの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蒸気タービンの回転軸から発電機の回転軸に動力を伝達して発電機を回転させて発電を行う蒸気タービン発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、蒸気タービンの運転停止後、ターニング装置を用いて回転軸を低速回転させることにより、回転軸の自重による曲がり変形を防止することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１９０３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蒸気タービン発電装置においては、発電機を駆動するタービンを回転させるためのエネルギーとして蒸気を用いるため、発電機の出力指令値を変更する場合には蒸気発生設備（ボイラ等）で蒸気の生成量の変更を開始してから発電機の出力実測値が出力指令値に変更されるまでの時間差が生じてしまう。

【0005】

特に、石炭等の燃料を燃焼して蒸気の生成量を変更する場合、燃料の投入量の変更を開始してから発電機の出力実測値が出力指令値に変更されるまでに大きな時間差が生じてしまう。また、発電機の出力指令値を変更してから発電機の出力実測値が変更されるまでの発電機の出力の不足分を補うためには、別途の設備（充放電設備等）を設けることが有効となるが、設備の設置コストが増大してしまう。

【0006】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設備の設置コストを増大させることなく、発電機の出力指令値を変更してから発電機の出力実測値が変更されるまでの時間差を短縮し、発電機の出力実測値の出力指令値への追従性を高めることが可能な制御システム、発電プラント及び発電プラントの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
本開示に係る制御システムは、ボイラと、前記ボイラで生成される蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸に連結される発電機と、前記回転軸を駆動するターニング装置とを備える発電プラントの制御システムであって、前記発電機の出力指令値を取得する第１取得部と、前記発電機の出力実測値を取得する第２取得部と、前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給されない停止状態において、前記回転軸が回転するように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記第１取得部が取得する前記出力指令値と前記第２取得部が取得する前記出力実測値との偏差が少なくなるように、前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する。

【0008】

本開示に係る発電プラントの制御方法は、ボイラと、前記ボイラで生成される蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸に連結される発電機と、前記回転軸を駆動するターニング装置とを備える発電プラントの制御方法であって、前記発電機の出力指令値を取得する第１取得工程と、前記発電機の出力実測値を取得する第２取得工程と、前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給されない停止状態において、前記回転軸が回転するように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する駆動制御工程と、を備え、前記駆動制御工程は、前記第１取得工程が取得する前記出力指令値と前記第２取得工程が取得する前記出力実測値との偏差が少なくなるように、前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、発電機の出力指令値を変更してから発電機の出力実測値が変更されるまでの時間差を短縮し、発電機の出力実測値の出力指令値への追従性を高めることが可能な制御システム、発電プラント及び発電プラントの制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施形態に係る発電プラントの概略構成を示す図である。

【図2】運転状態においてボイラの負荷変化時に、ターニング装置からタービンロータ軸に伝達する駆動力を制御する動作を示すフローチャートである。

【図3】タービンガバナ弁の開度を制御する動作を示すフローチャートである。

【図4】ボイラ入力指令値を調整する動作を示すフローチャートである。

【図5】発電機の出力指令値と出力実測値の時間変化を示すグラフである。

【図6】タービンロータ軸に伝達される駆動力の時間変化を示すグラフである。

【図7】タービンガバナ弁の開度の時間変化を示すグラフである。

【図8】ボイラ入力指令値の時間変化を示すグラフである。

【図9】主蒸気圧力の時間変化を示すグラフである。

【図10】ボイラの負荷整定時または停止時に、ターニング装置からタービンロータ軸に伝達する駆動力を制御する動作を示すフローチャートである。

【図11】ボイラの負荷整定時または停止時に、ターニング装置からタービンロータ軸に伝達する駆動力を制御する動作の変形例を示すフローチャートである。

【図12】電力系統の周波数の時間変化を示すグラフである。

【図13】タービンロータ軸に伝達される駆動力の時間変化を示すグラフである。

【図14】発電機の出力実測値の時間変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本開示の一実施形態に係る発電プラント１００について、図１を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の発電プラント１００は、ボイラ１０と、蒸気タービン２０と、発電機３０と、ターニング装置４０と、変速装置５０と、制御システム６０と、冷却媒体注入部７０と、を備える。本実施形態の発電プラント１００は、ボイラ１０により蒸気を生成して蒸気タービン２０を駆動し、蒸気タービン２０のタービンロータ軸２２に連結される発電機３０により発電を行う設備である。

【0012】

ボイラ１０は、微粉燃料を燃焼することで発生した熱を、給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成する蒸気発生設備である。ボイラ１０は、例えば、石炭（炭素含有固体燃料）を粉砕した微粉炭を微粉燃料として用い、この微粉燃料をバーナにより燃焼させる石炭焚き（微粉炭焚き）ボイラである。ボイラ１０で生成された蒸気は、蒸気供給管１１を介して蒸気タービン２０に供給される。ボイラ１０から蒸気タービン２０への蒸気の供給量は、タービンガバナ弁１５により調整される。

【0013】

蒸気タービン２０は、ボイラ１０で生成される蒸気により駆動される設備である。蒸気タービン２０は、タービン翼２１と、タービンロータ軸（回転軸）２２と、車室２３と、を有する。タービン翼２１は、複数段の静翼と動翼とを配置した構造体である。静翼が車室２３に固定され、動翼がタービンロータ軸２２に固定される。タービン翼２１に導かれる蒸気によりタービン翼２１に動力が付与され、タービン翼２１に連結されたタービンロータ軸２２が回転する。

【0014】

タービンロータ軸２２は、直線状に延びる軸体であり、タービン翼２１の動翼に連結されている。タービンロータ軸２２の第１端部２２ａは第１カップリング２４に連結され、タービンロータ軸２２の第２端部２２ｂは第２カップリング２５に連結される。

【0015】

発電機３０は、第２カップリング２５および変速装置５０を介してタービンロータ軸２２から伝達される駆動力を電力に変換して出力する装置である。発電機３０が出力する電力は、変圧器３５により所定の電圧に変圧されて電力系統ＰＳに供給される。発電機３０は、回転軸３１を介して変速装置５０に連結され、さらに第２カップリング２５を介してタービンロータ軸２２に連結されている。

【0016】

ターニング装置４０は、第１カップリング２４に連結されるとともに第１カップリング２４を介して蒸気タービン２０のタービンロータ軸２２を駆動する装置である。ターニング装置４０は、ターニングモータ４１と、流体継手４２と、変速機４３と、を有する。ターニング装置４０は、ボイラ１０から蒸気供給管１１を介して蒸気タービン２０に蒸気が供給されない蒸気タービン２０の停止状態において、タービンロータ軸２２が回転するように制御システム６０により制御される。

【0017】

ターニングモータ４１は、一定の回転数で回転軸４１ａを回転させる電動モータである。流体継手４２は、流体を介して回転軸４１ａの駆動力を回転軸４２ａに伝達する装置である。流体継手４２は、回転軸４１ａから回転軸４２ａに伝達する駆動力の割合を任意の割合に調整することができる。変速機４３は、回転軸４２ａの回転数を所望の回転数に変換して回転軸４３ａに伝達する装置である。

【0018】

なお、ターニング装置４０は、ターニングモータ４１と、流体継手４２と、変速機４３と、を有するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ターニング装置４０として、ＶＶＶＦ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）制御装置を備えた電動機を用いてもよい。

【0019】

変速装置５０は、タービンロータ軸２２と発電機３０との間に配置され、タービンロータ軸２２の駆動力を発電機３０に伝達する装置である。変速装置５０は、流体継手５１と、変速機５２と、を有する。変速装置５０は、制御システム６０により、電力系統ＰＳの周波数を維持するように発電機の出力を適切に制御される。

【0020】

流体継手５１は、第２カップリング２５を介してタービンロータ軸２２の第２端部２２ｂに連結される装置である。流体継手５１は、第２カップリング２５および回転軸５１ａを介してタービンロータ軸２２から変速機５２に伝達する駆動力の割合を任意の割合に調整することができる。変速機５２は、流体継手５１に連結される回転軸５２ａの回転数を所望の回転数に変換して回転軸３１に伝達する装置である。

【0021】

制御システム６０は、発電プラント１００の各部を制御する装置である。制御システム６０は、出力指令値取得部（第１取得部）６１と、出力実測値取得部（第２取得部）６２と、ボイラ制御部６３と、駆動制御部６４と、を有する。制御システム６０は、記憶部（図示略）に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、各種の処理を実行する。

【0022】

出力指令値取得部６１は、発電機３０が電力系統ＰＳへ出力する電力を定める出力指令値ＰＷｔを取得する。出力実測値取得部６２は、発電機３０がタービンロータ軸２２から伝達される駆動力により発生した電力の出力実測値を取得する。

【0023】

ボイラ制御部６３は、ボイラ入力指令値ＢＩＤに応じて、ボイラ１０がボイラ入力指令値ＢＩＤに対応する所定の負荷で運転するように、ボイラ１０を制御する。駆動制御部６４は、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力を制御する。

【0024】

ボイラ入力指令値ＢＩＤは、ボイラ制御部６３がボイラ１０の負荷を制御するための指令値である。ボイラ制御部６３は、ボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいて、ボイラ１０へ投入される燃料の供給量、ボイラ１０へ供給される給水の供給量、ボイラ１０へ投入される燃焼用空気の供給量等を制御する。

【0025】

冷却媒体注入部７０は、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給されない停止状態において、蒸気供給管１１を介して蒸気タービン２０に冷却媒体（例えば、空気）を注入する装置である。冷却媒体注入部７０は、蒸気タービン２０へ冷却媒体を注入することにより、蒸気タービン２０を適切に冷却しつつ、蒸気タービン２０が回転する際の摩擦抵抗による損失（風損）を防止または抑制することができる。

【0026】

＜ボイラの負荷変化時の動作＞
ここで、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させるボイラ１０の負荷変化時の発電プラント１００の動作について説明する。なお、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させないボイラ１０の負荷整定時または停止時の発電プラント１００の動作については後述する。

【0027】

最初に、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作について説明する。図２は、ボイラ１０の負荷変化時に、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作を示すフローチャートである。図２に示す各処理は、制御システム６０により繰り返し実行される。

【0028】

ターニング装置４０は、ボイラ１０の停止時に、タービンロータ軸２２の回転を継続するために用いられる装置である。本実施形態では、ターニング装置４０をボイラ１０の負荷変化時に動作させることで、発電機３０の出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔに対して大きく減少することを防止する。また、ターニング装置４０をボイラ１０の負荷変化時に動作させることにより、後述するタービンガバナ弁１５の開度の変化を抑制することができる。

【0029】

ステップＳ１０１で、制御システム６０は、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させる負荷変化時かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０２に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了する。

【0030】

ステップＳ１０２で、出力指令値取得部６１は、発電機３０の出力指令値ＰＷｔを取得する。
ステップＳ１０３で、出力実測値取得部６２は、発電機３０の出力実測値ＰＷａを取得する。

【0031】

ステップＳ１０４で、制御システム６０は、出力指令値ＰＷｔから出力実測値ＰＷａを減算した値（偏差）が予め設定した閾値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０５に処理を進め、ＮＯであればステップＳ１０７へ処理を進める。

【0032】

出力指令値ＰＷｔから出力実測値ＰＷａを減算した値が予め設定した閾値以上である場合、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔよりも閾値以上小さい。そして、出力実測値ＰＷａと出力指令値ＰＷｔとの差が更に大きくなると、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔに十分に追従しない状態となる。そこで、本実施形態では、以下のステップＳ１０５を実行することにより、発電機３０の出力実測値ＰＷａの出力指令値ＰＷｔへの追従性を高める。

【0033】

ステップＳ１０５で、駆動制御部６４は、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を調整する。駆動制御部６４は、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差に応じて、ターニングモータ４１から変速機４３に伝達される駆動力を調整するよう、流体継手４２を制御する。

【0034】

本実施形態のターニング装置４０は、ボイラ１０が運転状態である場合に、ターニングモータ４１が一定の回転数で回転軸４１ａを回転させる。そして、ステップＳ１０５において、駆動制御部６４は、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、流体継手４２による回転軸４１ａから回転軸４２ａへの駆動力の伝達割合を制御する。

【0035】

ステップＳ１０６で、駆動制御部６４は、変速装置５０を制御し、電力系統ＰＳに供給する電力に適した回転数となるように発電機３０の回転軸３１の回転数を調整する。制御システム６０は、ステップＳ１０６を実行した後は、ステップＳ１０２の処理を再び実行する。

【0036】

ステップＳ１０７で、駆動制御部６４は、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差が閾値未満であることから、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２への駆動力の伝達を停止させるため、流体継手４２による回転軸４１ａから回転軸４２ａへの駆動力の伝達割合を０とする。このようにしているのは、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差が閾値未満である場合、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に駆動力を伝達する必要がないためである。制御システム６０は、ステップＳ１０７を実行した後に、本フローチャートの処理を終了させる。

【0037】

以上のように、本実施形態の駆動制御部６４は、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させる負荷変化時に、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を調整する。

【0038】

次に、タービンガバナ弁１５の開度を制御する動作について説明する。図３は、タービンガバナ弁１５の開度を制御する動作を示すフローチャートである。図３に示す各処理は、制御システム６０により繰り返し実行される。

【0039】

ステップＳ２０１で、制御システム６０は、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させる負荷変化時かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０２に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了する。

【0040】

ステップＳ２０２で、出力指令値取得部６１は、発電機３０の出力指令値ＰＷｔを取得する。
ステップＳ２０３で、出力実測値取得部６２は、発電機３０の出力実測値ＰＷａを取得する。

【0041】

ステップＳ２０４で、制御システム６０は、出力指令値ＰＷｔから出力実測値ＰＷａを減算した値（偏差）が予め設定した閾値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０５に処理を進め、ＮＯであればステップＳ２０６に処理を進める。

【0042】

出力指令値ＰＷｔから出力実測値ＰＷａを減算した値が予め設定した閾値以上である場合、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔよりも閾値以上小さい。そして、出力実測値ＰＷａと出力指令値ＰＷｔとの差が更に大きくなると、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔに十分に追従しない状態となる。そこで、本実施形態では、以下のステップＳ２０５を実行することにより、発電機３０の出力実測値ＰＷａの出力指令値ＰＷｔへの追従性を高める。

【0043】

ステップＳ２０５で、制御システム６０は、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、タービンガバナ弁１５の開度を増加させる。制御システム６０は、ステップＳ２０５を実行した後は、ステップＳ２０２の処理を再び実行する。

【0044】

ステップＳ２０６で、制御システム６０は、出力実測値ＰＷａから出力指令値ＰＷｔを減算した値（偏差）が予め設定した閾値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０７に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了する。

【0045】

出力実測値ＰＷａから出力指令値ＰＷｔを減算した値が予め設定した閾値以上である場合、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔよりも閾値以上大きい。そして、出力実測値ＰＷａと出力指令値ＰＷｔとの差が更に大きくなると、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔに十分に追従しない状態となる。そこで、本実施形態では、以下のステップＳ２０７を実行することにより、発電機３０の出力実測値ＰＷａの出力指令値ＰＷｔへの追従性を高める。

【0046】

ステップＳ２０７で、制御システム６０は、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、タービンガバナ弁１５の開度を減少させる。制御システム６０は、ステップＳ２０７を実行した後は、ステップＳ２０２の処理を再び実行する。

【0047】

以上のように、本実施形態の制御システム６０は、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給される運転状態において、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、タービンガバナ弁１５の開度を調整する。

【0048】

次に、ボイラ入力指令値を調整する動作について説明する。図４は、ボイラ入力指令値を調整する動作を示すフローチャートである。図４に示す各処理は、制御システム６０により繰り返し実行される。

【0049】

ステップＳ３０１で、制御システム６０は、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させる負荷変化時かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ３０２に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了する。

【0050】

ステップＳ３０２で、制御システム６０は、蒸気供給管１１から蒸気タービン２０に供給される主蒸気圧力の設定値ＰＲｔを取得する。
ステップＳ３０３で、制御システム６０は、主蒸気圧力の実測値ＰＲａを圧力センサ１６から取得する。

【0051】

ステップＳ３０４で、制御システム６０は、設定値ＰＲｔから実測値ＰＲａを減算した値（偏差）が予め設定した閾値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ３０５に処理を進め、ＮＯであればステップＳ３０６に処理を進める。

【0052】

設定値ＰＲｔから実測値ＰＲａを減算した値が予め設定した閾値以上である場合、実測値ＰＲａが設定値ＰＲｔよりも閾値以上小さい。そして、実測値ＰＲａと設定値ＰＲｔとの差が更に大きくなると、実測値ＰＲａが設定値ＰＲｔに十分に追従しない状態となる。そこで、本実施形態では、以下のステップＳ３０５を実行することにより、実測値ＰＲａの設定値ＰＲｔへの追従性を高める。

【0053】

ステップＳ３０５で、制御システム６０は、設定値ＰＲｔと実測値ＰＲａとの偏差が少なくなるように、ボイラ入力指令値ＢＩＤを増加させる。ボイラ制御部６３は、増加させたボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいて、ボイラ１０へ投入される燃料の供給量、ボイラ１０へ供給される給水の供給量、ボイラ１０へ投入される燃焼用空気の供給量等をそれぞれ増加させるようボイラ１０を制御する。制御システム６０は、ステップＳ３０５を実行した後は、ステップＳ３０２の処理を再び実行する。

【0054】

ステップＳ３０６で、制御システム６０は、実測値ＰＲａから設定値ＰＲｔを減算した値（偏差）が予め設定した閾値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ３０７に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了する。

【0055】

実測値ＰＲａから設定値ＰＲｔを減算した値が予め設定した閾値以上である場合、実測値ＰＲａが設定値ＰＲｔよりも閾値以上大きい。そして、実測値ＰＲａと設定値ＰＲｔとの差が更に大きくなると、実測値ＰＲａが設定値ＰＲｔに十分に追従しない状態となる。そこで、本実施形態では、以下のステップＳ３０７を実行することにより、実測値ＰＲａの設定値ＰＲｔへの追従性を高める。

【0056】

ステップＳ３０７で、制御システム６０は、設定値ＰＲｔと実測値ＰＲａとの偏差が少なくなるように、ボイラ入力指令値ＢＩＤを減少させる。ボイラ制御部６３は、減少させたボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいて、ボイラ１０へ投入される燃料の供給量、ボイラ１０へ供給される給水の供給量、ボイラ１０へ投入される燃焼用空気の供給量等をそれぞれ減少させるようボイラ１０を制御する。制御システム６０は、ステップＳ３０７を実行した後は、ステップＳ３０２の処理を再び実行する。

【0057】

以上のように、本実施形態のボイラ制御部６３は、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給される運転状態において、ボイラ１０から蒸気タービン２０に供給される蒸気の圧力が設定値ＰＲｔとなるようにボイラ１０を制御する。

【0058】

次に、発電機３０の出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａの時間変化について説明する。図５は、発電機３０の出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａの時間変化を示すグラフである。図５では、出力指令値ＰＷｔを実線で示し、出力実測値ＰＷａを１点鎖線で示す。図５に点線で示す比較例の出力実測値ＰＷａは、運転状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力を伝達しない例を示す。比較例においては、図２に示すターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作が実行されない。

【0059】

図５に示す例では、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までは出力指令値ＰＷｔがＰＷ１で一定であり、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで出力指令値ＰＷｔがＰＷ１からＰＷ２まで一定の勾配で漸次増加する。また、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までは出力指令値ＰＷｔがＰＷ２で一定であり、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで出力指令値ＰＷｔがＰＷ２からＰＷ１まで一定の勾配で漸次減少する。時刻Ｔ４以降は出力指令値ＰＷｔがＰＷ１で一定である。

【0060】

図５に示す比較例の出力実測値ＰＷａは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２より前の時刻Ｔ１ａまでの期間、時刻Ｔ２より後の時刻Ｔ２ａから時刻Ｔ３より前の時刻Ｔ２ｂまでの期間、時刻Ｔ４の直後から時刻Ｔ４ａまでの期間において、出力指令値ＰＷｔを下回っている。一方、図５に示す本実施形態の出力実測値ＰＷａは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ１ａまでの期間、時刻Ｔ２ａから時刻Ｔ２ｂまでの期間、時刻Ｔ４の直後から時刻Ｔ４ａまでの期間において、出力指令値ＰＷｔに略一致するように追従している。

【0061】

次に、タービンロータ軸２２に伝達される駆動力の時間変化について説明する。図６は、タービンロータ軸２２に伝達される駆動力の時間変化を示すグラフである。図６では、本実施形態でタービンロータ軸２２に伝達される駆動力を１点鎖線で示し、比較例でタービンロータ軸２２に伝達される駆動力を点線で示す。図６に点線で示す比較例は、運転状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力を伝達しない例を示す。

【0062】

図６に示すように、本実施形態では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ１ａまでの期間、時刻Ｔ２ａから時刻Ｔ２ｂまでの期間、時刻Ｔ４の直後から時刻Ｔ４ａまでの期間において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力が伝達される。各時刻における駆動力の大きさは、出力指令値ＰＷｔから出力実測値ＰＷａを減算した偏差に応じた値となっている。その他の時刻においては、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力が伝達されずに駆動力が０となっている。図６に示すように、比較例では、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力は、時刻Ｔ０以降で常に０となっている。

【0063】

次に、タービンガバナ弁１５の開度の時間変化について説明する。図７は、タービンガバナ弁１５の開度の時間変化を示すグラフである。図７では、本実施形態のタービンガバナ弁１５の開度を１点鎖線で示し、比較例のタービンガバナ弁１５の開度を点線で示す。図７に点線で示す比較例は、運転状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力を伝達しない例を示す。

【0064】

図７に示すように、比較例では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３の手前までの期間でタービンガバナ弁１５の開度がＯＰ１を大きく上回っている。一方、本実施形態では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３の手前までの期間でタービンガバナ弁１５の開度がＯＰ１と略一致するように追従している。

【0065】

次に、ボイラ入力指令値ＢＩＤの時間変化について説明する。図８は、ボイラ入力指令値ＢＩＤの時間変化を示すグラフである。図８では、本実施形態のボイラ入力指令値ＢＩＤを１点鎖線で示し、比較例のボイラ入力指令値ＢＩＤを点線で示す。図８に点線で示す比較例は、運転状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力を伝達しない例を示す。

【0066】

図８に示すように、比較例では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３の手前までの期間でボイラ入力指令値ＢＩＤが大きく変動している。一方、本実施形態では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３の手前までの期間でボイラ入力指令値ＢＩＤが比較例ほど大きく変動してはいない。ボイラ入力指令値ＢＩＤは、主蒸気圧力の設定値ＰＲｔと主蒸気圧力の実測値ＰＲａとの差分が０となるようにボイラ制御部６３により決定される。

【0067】

本実施形態では、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差に応じてターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動が調整されるため、主蒸気圧力の設定値ＰＲｔと主蒸気圧力の実測値ＰＲａとの差分が小さくなり、ボイラ入力指令値ＢＩＤが主蒸気圧力の設定値ＰＲｔに応じた値に近いものとなる。

【0068】

一方、比較例では、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差があってもターニング装置４０がタービンロータ軸２２に駆動力を伝達しないため、主蒸気圧力の設定値ＰＲｔと主蒸気圧力の実測値ＰＲａとの差分が大きくなり、ボイラ入力指令値ＢＩＤが主蒸気圧力の設定値ＰＲｔに応じた値から大きく変動する。

【0069】

次に、主蒸気圧力の時間変化について説明する。図９は、主蒸気圧力の時間変化を示すグラフである。図９では、本実施形態の主蒸気圧力の設定値ＰＲｔを実線で示し、本実施形態の主蒸気圧力の実測値ＰＲａを１点鎖線で示し、比較例の主蒸気圧力の実測値ＰＲａを点線で示す。図９に点線で示す比較例は、運転状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力を伝達しない例を示す。

【0070】

図９に示す比較例の実測値ＰＲａは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの一部の期間、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの一部の期間、および時刻Ｔ４以降の一部の期間において、設定値ＰＲｔを下回っている。一方、図９に示す本実施形態の実測値ＰＲａは、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの一部の期間、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの一部の期間、および時刻Ｔ４以降の一部の期間において、設定値ＰＲｔと略一致するように追従している。

【0071】

＜ボイラの負荷整定時または停止時の動作＞
次に、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させないボイラ１０の負荷整定時または停止時の発電プラント１００の動作について説明する。具体的には、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作について説明する。

【0072】

図１０は、ボイラ１０の負荷整定時または停止時に、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作を示すフローチャートである。図１０に示す各処理は、制御システム６０により繰り返し実行される。本実施形態では、ターニング装置４０をボイラの負荷整定時または停止時において以下のように動作させることで、電力系統ＰＳの周波数の変動を抑制する。

【0073】

ステップＳ４０１で、制御システム６０は、ボイラ１０の負荷整定時または停止時であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ４０２に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了する。

【0074】

ステップＳ４０２で、制御システム６０は、電力系統ＰＳの周波数の目標値を取得する。
ステップＳ４０３で、制御システム６０は、電力系統ＰＳの周波数の実測値を取得し、ステップＳ４０２で取得した目標値と実測値の偏差を取得する。

【0075】

ステップＳ４０４で、駆動制御部６４は、電力系統ＰＳの周波数の目標値と電力系統ＰＳの周波数の実測値との偏差が少なくなるように、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を決定する。駆動制御部６４は、決定された駆動力がターニングモータ４１から変速機４３に伝達されるよう、流体継手４２を制御する。

【0076】

ステップＳ４０５で、駆動制御部６４は、変速装置５０を制御し、電力系統ＰＳに供給する電力に適した回転数となるように発電機３０の回転軸３１の回転数を調整する。制御システム６０は、ステップＳ４０５を実行した後は、ステップＳ４０１の処理を再び実行する。

【0077】

以上のように、本実施形態の駆動制御部６４は、ボイラ制御部６３がボイラ入力指令値ＢＩＤを変化させないボイラ１０の負荷整定時または停止時に、電力系統ＰＳの周波数の目標値と電力系統ＰＳの周波数の実測値との偏差が少なくなるように、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する。

【0078】

なお、以上で説明したターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作に加え、更に制御システム６０により変速装置５０を制御するようにしてもよい。具体的には、制御システム６０は、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給されない停止状態において、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、変速機５２の回転軸５２ａの回転数を制御してもよい。

【0079】

また、以上の説明においては、周波数の偏差に応じてターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を直接的に決定するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図１１の変形例に示すように、周波数の偏差に応じて発電機３０の出力指令値ＰＷｔを設定し、発電機３０の出力実測値ＰＷａと出力指令値ＰＷｔとの偏差に応じてターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を決定してもよい。

【0080】

図１１は、ボイラ１０の負荷整定時または停止時に、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作の変形例を示すフローチャートである。図１１のステップＳ５０１～ステップＳ５０３は図１０のステップＳ４０１～ステップＳ４０３と同様であるため、以下での説明を省略する。

【0081】

ステップＳ５０４で、出力指令値取得部６１は、ステップＳ５０３で取得した周波数の偏差に応じて発電機３０の出力指令値ＰＷｔを設定する。
ステップＳ５０５で、出力実測値取得部６２は、発電機３０の出力実測値ＰＷａを取得する。

【0082】

ステップＳ５０６で、制御システム６０は、出力指令値ＰＷｔから出力実測値ＰＷａを減算した値（偏差）が予め設定した閾値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ５０７に処理を進め、ＮＯであればステップＳ５０９に処理を進める。

【0083】

出力指令値ＰＷｔから出力実測値ＰＷａを減算した値が予め設定した閾値以上である場合、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔよりも閾値以上小さい。そして、出力実測値ＰＷａと出力指令値ＰＷｔとの差が更に大きくなると、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔに十分に追従しない状態となる。そこで、本実施形態では、以下のステップＳ４０７を実行することにより、発電機３０の出力実測値ＰＷａの出力指令値ＰＷｔへの追従性を高める。

【0084】

ステップＳ５０７で、駆動制御部６４は、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を増加させる。駆動制御部６４は、ターニングモータ４１から変速機４３に伝達される駆動力を増加させるよう、流体継手４２を制御する。

【0085】

ステップＳ５０８で、駆動制御部６４は、変速装置５０を制御し、電力系統ＰＳに供給する電力に適した回転数となるように発電機３０の回転軸３１の回転数を調整する。制御システム６０は、ステップＳ５０８を実行した後は、ステップＳ５０１の処理を再び実行する。

【0086】

ステップＳ５０９で、制御システム６０は、出力実測値ＰＷａから出力指令値ＰＷｔを減算した値（偏差）が予め設定した閾値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ５１０に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了する。

【0087】

出力実測値ＰＷａから出力指令値ＰＷｔを減算した値が予め設定した閾値以上である場合、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔよりも閾値以上大きい。そして、出力実測値ＰＷａと出力指令値ＰＷｔとの差が更に大きくなると、出力実測値ＰＷａが出力指令値ＰＷｔに十分に追従しない状態となる。そこで、本実施形態では、以下のステップＳ５１０を実行することにより、発電機３０の出力実測値ＰＷａの出力指令値ＰＷｔへの追従性を高める。

【0088】

ステップＳ５１０で、駆動制御部６４は、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を減少させる。駆動制御部６４は、ターニングモータ４１から変速機４３に伝達される駆動力を減少させるよう、流体継手４２を制御する。

【0089】

ステップＳ５１１で、駆動制御部６４は、変速装置５０を制御し、電力系統ＰＳに供給する電力に適した回転数となるように発電機３０の回転軸３１の回転数を調整する。制御システム６０は、ステップＳ５１１を実行した後は、ステップＳ５０１の処理を再び実行する。

【0090】

以上のように、本実施形態の変形例の駆動制御部６４は、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給されない停止状態において、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、ターニング装置４０がタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する。

【0091】

次に、電力系統ＰＳの周波数の時間変化について説明する。図１２は、電力系統ＰＳの周波数の時間変化を示すグラフである。図１２では、電力系統ＰＳの周波数の目標値を実線で示し、本実施形態の発電プラント１００における実測値を１点鎖線で示す。図１２に点線で示す比較例の実測値は、停止状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を変化させない例を示す。比較例においては、図１０または図１１に示すターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を制御する動作が実行されない。

【0092】

図１２に示す例では、時刻Ｔ５から時刻Ｔ９を経過した後までの全期間において、電力系統ＰＳの周波数の目標値はＦＱ１で一定である。図１２に示す比較例の周波数の実測値は、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの期間の一部では目標値よりも低く、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの期間では目標値よりも高い。一方、図１２に示す本実施形態の実測値は、時刻Ｔ５から時刻Ｔ９を経過した後までの全期間において、目標値に略一致するように追従している。

【0093】

次に、タービンロータ軸２２に伝達される駆動力の時間変化について説明する。図１３は、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力の時間変化を示すグラフである。図１３では、本実施形態でタービンロータ軸２２に伝達される駆動力を１点鎖線で示し、比較例でタービンロータ軸２２に伝達される駆動力を点線で示す。図１３に点線で示す比較例は、停止状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を変化させない例を示す。

【0094】

図１３に示すように、比較例でタービンロータ軸２２に伝達される駆動力は、時刻Ｔ５から時刻Ｔ９を経過した後までの全期間において、ＤＦ１で一定である。一方、本実施形態でタービンロータ軸２２に伝達される駆動力は、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの期間の一部ではＤＦ１よりも高く、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの期間ではＤＦ１よりも低い。

【0095】

時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの期間の一部において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力をＤＦ１よりも高くしているのは、電力系統ＰＳの周波数の目標値に対する実測値の不足分を補うためである。一方、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの期間において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に駆動力をＤＦ１よりも低くしているのは、電力系統ＰＳの周波数の目標値に対する実測値の余剰分を相殺するためである。

【0096】

次に、発電機３０の出力実測値ＰＷａの時間変化について説明する。図１４は、発電機３０の出力実測値ＰＷａの時間変化を示すグラフである。図１４では、出力実測値ＰＷａを１点鎖線で示す。図１４に点線で示す比較例は、停止状態において、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達する駆動力を変化させない例を示す。

【0097】

図１４に示すように、比較例における出力実測値ＰＷａは、時刻Ｔ５から時刻Ｔ９を経過した後までの全期間において、ＰＷ３で一定である。一方、本実施形態における出力実測値ＰＷａは、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの期間の一部ではＰＷ３よりも大きく、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの期間ではＰＷ３よりも小さい。

【0098】

時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までの期間の一部において、出力実測値ＰＷａをＰＷ３よりも大きくしているのは、電力系統ＰＳの周波数の目標値に対する実測値の不足分を補うためである。一方、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの期間において、出力実測値ＰＷａをＰＷ３よりも小さくしているのは、電力系統ＰＳの周波数の目標値に対する実測値の余剰分を相殺するためである。

【0099】

以上で説明した本実施形態の発電プラント１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の発電プラント１００の制御システム６０によれば、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給されない停止状態において、タービンロータ軸２２が回転するようにターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力が制御される。ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給されない停止状態において、蒸気タービン２０のタービンロータ軸２２が回転を継続するため、タービンロータ軸２２の自重による曲がり変形を防止することができる。

【0100】

また、本実施形態の制御システム６０によれば、出力指令値取得部６１が取得する出力指令値ＰＷｔと出力実測値取得部６２が取得する出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるように、ターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力が制御される。蒸気タービン２０の停止状態において蒸気タービン２０のタービンロータ軸２２の回転を継続するために用いられるターニング装置４０を利用するため、設備の設置コストを増大させることなく、発電機の３０出力指令値を変更してから発電機３０の出力実測値が変更されるまでの時間差を短縮し、発電機３０の出力実測値の出力指令値への追従性を高めることができる。

【0101】

本実施形態の制御システム６０によれば、制御システム６０は、ボイラ１０から蒸気タービン２０に供給される蒸気の圧力が設定値ＰＲｔとなるようボイラ１０及びタービンガバナ弁１５を制御する。ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給される運転状態において、発電機３０の出力指令値ＰＷｔよりも出力実測値ＰＷａが小さい場合に、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａの偏差が少なくなるようにターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力が増加する。蒸気タービン２０の停止状態において蒸気タービン２０のタービンロータ軸２２の回転を継続するために用いられるターニング装置４０を運転状態において動作させるため、設備の設置コストを増大させることなく、発電機３０の出力実測値ＰＷａの出力指令値ＰＷｔへの追従性を高めることができる。

【0102】

本実施形態の制御システム６０によれば、ボイラ１０から蒸気タービン２０に蒸気が供給されない停止状態において、電力系統ＰＳの周波数に応じて設定される発電機３０の出力指令値ＰＷｔよりも出力実測値ＰＷａが小さい場合に、出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａの偏差が少なくなるようにターニング装置４０からタービンロータ軸２２に伝達される駆動力が増加する。これにより、電力系統の周波数を維持するように発電機の出力を適切に調整することができる。

【0103】

本実施形態の制御システム６０によれば、停止状態において、発電機３０の出力指令値ＰＷｔと出力実測値ＰＷａとの偏差が少なくなるようにタービンロータ軸２２と発電機３０との間に配置される変速装置５０が制御される。これにより、電力系統ＰＳの周波数を維持するように発電機３０の出力を適切に調整することができる。

【0104】

本実施形態の発電プラント１００によれば、設備の設置コストを増大させることなく、発電機３０の出力指令値ＰＷｔを変更してから発電機３０の出力実測値ＰＷａが変更されるまでの時間差を短縮し、発電機３０の出力実測値ＰＷａの出力指令値ＰＷｔへの追従性を高めることができる。

【0105】

本実施形態の発電プラント１００によれば、停止状態において、蒸気タービン２０へ冷却媒体を注入することにより、蒸気タービン２０を適切に冷却しつつ、蒸気タービン２０が回転する際の摩擦抵抗による損失（風損）を防止または抑制することができる。また、冷却媒体の注入により蒸気タービン２０のタービンロータ軸２２の回転数が過度に増加したとしても、変速機５２を制御することにより、電力系統ＰＳの周波数を維持するように発電機３０の出力を適切に調整することができる。

【0106】

以上説明した各実施形態に記載の制御システムは例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る制御システム（６０）は、ボイラ（１０）と、前記ボイラで生成される蒸気により駆動される蒸気タービン（２０）と、前記蒸気タービンの回転軸に連結される発電機（３０）と、前記回転軸を駆動するターニング装置（４０）とを備える発電プラントの制御システムであって、前記発電機の出力指令値を取得する第１取得部（６１）と、前記発電機の出力実測値を取得する第２取得部（６２）と、前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給されない停止状態において、前記回転軸が回転するように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する駆動制御部（６４）と、を備え、前記駆動制御部は、前記第１取得部が取得する前記出力指令値と前記第２取得部が取得する前記出力実測値との偏差が少なくなるように、前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する。

【0107】

本開示の第１態様に係る制御システムによれば、ボイラから蒸気タービンに蒸気が供給されない停止状態において、回転軸が回転するようにターニング装置から回転軸に伝達される駆動力が制御される。ボイラから蒸気タービンに蒸気が供給されない停止状態において、蒸気タービンの回転軸が回転を継続するため、回転軸の自重による曲がり変形を防止することができる。

【0108】

また、本開示の第１態様に係る制御システムによれば、第１取得部が取得する出力指令値と第２取得部が取得する出力実測値との偏差が少なくなるように、ターニング装置から回転軸に伝達される駆動力が制御される。蒸気タービンの停止状態において蒸気タービンの回転軸の回転を継続するために用いられるターニング装置を利用するため、設備の設置コストを増大させることなく、発電機の出力指令値を変更してから発電機の出力実測値が変更されるまでの時間差を短縮し、発電機の出力実測値の出力指令値への追従性を高めることができる。

【0109】

本開示の第２態様に係る制御システムは、第１態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、ボイラ入力指令値に応じて前記ボイラを制御するボイラ制御部（６３）を備え、前記ボイラ制御部は、前記ボイラから前記蒸気タービンに供給される前記蒸気の圧力が設定値となるよう前記ボイラを制御し、前記駆動制御部は、前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給される運転状態において、前記出力指令値よりも前記出力実測値が小さい場合に、前記偏差が少なくなるように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を増加させるよう制御する。

【0110】

本開示の第２態様に係る制御システムによれば、ボイラ制御部は、ボイラから蒸気タービンに供給される蒸気の圧力が設定値となるようボイラを制御する。ボイラから蒸気タービンに蒸気が供給される運転状態において、発電機の出力指令値よりも出力実測値が小さい場合に、出力指令値と出力実測値の偏差が少なくなるようにターニング装置から回転軸に伝達される駆動力が増加する。蒸気タービンの停止状態において蒸気タービンの回転軸の回転を継続するために用いられるターニング装置を運転状態において動作させるため、設備の設置コストを増大させることなく、発電機の出力実測値の出力指令値への追従性を高めることができる。

【0111】

本開示の第３態様に係る制御システムは、第１態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記第１取得部は、前記停止状態において、前記発電機が電力を供給する電力系統の周波数に応じて設定される前記出力指令値を取得し、前記駆動制御部は、前記停止状態において、前記出力指令値よりも前記出力実測値が小さい場合に、前記偏差が少なくなるように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を増加させるよう制御する。

【0112】

本開示の第３態様に係る制御システムによれば、ボイラから蒸気タービンに蒸気が供給されない停止状態において、電力系統の周波数に応じて設定される発電機の出力指令値よりも出力実測値が小さい場合に、出力指令値と出力実測値の偏差が少なくなるようにターニング装置から回転軸に伝達される駆動力が増加する。これにより、電力系統の周波数を維持するように発電機の出力を適切に調整することができる。

【0113】

本開示の第４態様に係る制御システムは、第３態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記回転軸と前記発電機との間に配置される変速装置（５０）を備え、前記駆動制御部は、前記停止状態において、前記偏差が少なくなるように前記変速装置を制御する。

【0114】

本開示の第４態様に係る制御システムによれば、停止状態において、発電機の出力指令値と出力実測値との偏差が少なくなるように回転軸と発電機との間に配置される変速装置が制御される。これにより、電力系統の周波数を維持するように発電機の出力を適切に調整することができる。

【0115】

本開示の第５態様に係る発電プラントは、上記のいずれかの態様に記載の制御システムと、前記ボイラと、前記蒸気タービンと、前記発電機と、前記ターニング装置と、を備える。
本開示の第５態様に係る発電プラントによれば、設備の設置コストを増大させることなく、発電機の出力指令値を変更してから発電機の出力実測値が変更されるまでの時間差を短縮し、発電機の出力実測値の出力指令値への追従性を高めることができる。

【0116】

本開示の第６態様に係る発電プラントは、第５態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記停止状態において、前記蒸気タービンへ冷却媒体を注入する注入部（７０）を備える。

【0117】

本開示の第６態様に係る発電プラントによれば、停止状態において、蒸気タービンへ冷却媒体を注入することにより、蒸気タービンを適切に冷却しつつ、蒸気タービンが回転する際の摩擦抵抗による損失（風損）を防止または抑制することができる。また、冷却媒体の注入により蒸気タービンの回転軸の回転数が過度に増加したとしても、変速機を制御することにより、電力系統の周波数を維持するように発電機の出力を適切に調整することができる。

【0118】

本開示の第７態様に係る発電プラントの制御方法は、ボイラと、前記ボイラで生成される蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸に連結される発電機と、前記回転軸を駆動するターニング装置とを備える発電プラントの制御方法であって、前記発電機の出力指令値を取得する第１取得工程と、前記発電機の出力実測値を取得する第２取得工程と、前記ボイラから前記蒸気タービンに前記蒸気が供給されない停止状態において、前記回転軸が回転するように前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する駆動制御工程と、を備え、前記駆動制御工程は、前記第１取得部が取得する前記出力指令値と前記第２取得部が取得する前記出力実測値との偏差が少なくなるように、前記ターニング装置から前記回転軸に伝達される駆動力を制御する。

【0119】

本開示の第７態様に係る発電プラントの制御方法によれば、ボイラから蒸気タービンに蒸気が供給されない停止状態において、回転軸が回転するようにターニング装置から回転軸に伝達される駆動力が制御される。ボイラから蒸気タービンに蒸気が供給されない停止状態において、蒸気タービンの回転軸が回転を継続するため、回転軸の自重による曲がり変形を防止することができる。

【0120】

また、本開示の第７態様に係る発電プラントの制御方法によれば、第１取得工程が取得する出力指令値と第２取得工程が取得する出力実測値との偏差が少なくなるように、ターニング装置から回転軸に伝達される駆動力が制御される。蒸気タービンの停止状態において蒸気タービンの回転軸の回転を継続するために用いられるターニング装置を利用するため、設備の設置コストを増大させることなく、発電機の出力指令値を変更してから発電機の出力実測値が変更されるまでの時間差を短縮し、発電機の出力実測値の出力指令値への追従性を高めることができる。

【符号の説明】

【0121】

１０ ボイラ
１１ 蒸気供給管
１５ タービンガバナ弁
１６ 圧力センサ
２０ 蒸気タービン
２１ タービン翼
２２ タービンロータ軸
２２ａ 第１端部
２２ｂ 第２端部
２３ 車室
２４ 第１カップリング
２５ 第２カップリング
３０ 発電機
３１ 回転軸
３５ 変圧器
４０ ターニング装置
４１ ターニングモータ
４１ａ 回転軸
４２ 流体継手
４２ａ 回転軸
４３ 変速機
４３ａ 回転軸
５０ 変速装置
５１ 流体継手
５１ａ 回転軸
５２ 変速機
５２ａ 回転軸
６０ 制御システム
６１ 出力指令値取得部（第１取得部）
６２ 出力実測値取得部（第２取得部）
６３ ボイラ制御部
６４ 駆動制御部
７０ 冷却媒体注入部
１００ 発電プラント
ＰＲａ 実測値
ＰＲｔ 設定値
ＰＳ 電力系統
ＰＷａ 出力実測値
ＰＷｔ 出力指令値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】