特許 7556133 ガスタービンシステム及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-13

(45)【発行日】2024-09-25

(54)【発明の名称】ガスタービンシステム及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 9/26 20060101AFI20240917BHJP

   F01D 15/10 20060101ALI20240917BHJP

【ＦＩ】

F02C9/26

F01D15/10 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023509226

(86)(22)【出願日】2022-03-23

(86)【国際出願番号】 JP2022013350

(87)【国際公開番号】W WO2022202862

(87)【国際公開日】2022-09-29

【審査請求日】2023-07-03

(31)【優先権主張番号】P 2021053782

(32)【優先日】2021-03-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】田邉 浩史

(72)【発明者】

【氏名】高田 康嗣

(72)【発明者】

【氏名】川野 恭輔

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１１４７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４８９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４３５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１５０６３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２０１８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４２７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１５８７４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ １５／１０

Ｆ０２Ｃ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮空気を生成する圧縮機、前記圧縮空気で燃料を燃焼させる燃焼器、及び、前記燃焼器における前記燃料の燃焼により生じた燃焼ガスで駆動されるタービンを備えるガスタービンと、
前記タービンによって駆動可能であり、かつ、前記ガスタービンの外部からの給電によって前記ガスタービンに回転動力を提供可能であるモーター発電機と、
前記燃焼器に供給される前記燃料の流量の制御に用いられるパラメータの設定値を決定する燃料流量決定装置と、
前記燃焼器に供給される前記燃料の流量を前記パラメータの設定値に基づいて制御する燃料流量制御装置と
を備え、
前記燃料流量決定装置は、
少なくとも前記ガスタービンの回転数に基づいて決定される前記パラメータの設定値の選択肢としての第１設定値を決定する第１決定部と、
前記モーター発電機が前記ガスタービンに前記回転動力を提供する運転モードである逆電力運転モードにおける前記燃料の流量の下限値としての第２設定値を決定する第２決定部と
を備え、
前記逆電力運転モードにおいて、前記燃料の流量が前記逆電力運転モードにおける前記下限値となるように前記燃料流量決定装置は、前記第１設定値と前記第２設定値とを比較して、大きい方を前記パラメータの設定値として決定するガスタービンシステム。

【請求項2】

前記第１決定部は、前記逆電力運転モードとなるように前記燃料の流量を減少させる場合に、前記回転数の設定値を前記外部からの給電の周波数に対して減少させる、請求項１に記載のガスタービンシステム。

【請求項3】

前記第１決定部は、前記ガスタービンの回転数から前記回転数の設定値を減算した差分に関して、前記タービンによって前記モーター発電機が駆動される運転モードである通常運転モードの場合よりも前記逆電力運転モードの場合の方が大きくなるように、前記逆電力運転モードにおける前記回転数の設定値を決定する、請求項１または２に記載のガスタービンシステム。

【請求項4】

前記第１決定部は、前記逆電力運転モードにおいて、前記下限値である前記第２設定値からの前記燃料の流量の増加変動を抑制する場合、前記第１設定値が前記第２設定値よりも低くなるように前記第１設定値を決定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のガスタービンシステム。

【請求項5】

圧縮空気を生成する圧縮機、前記圧縮空気で燃料を燃焼させる燃焼器、及び、前記燃焼器における前記燃料の燃焼により生じた燃焼ガスで駆動されるタービンを備えるガスタービンと、
前記タービンによって駆動可能であり、かつ、前記ガスタービンの外部からの給電によって前記ガスタービンに回転動力を提供可能であるモーター発電機と、
前記燃焼器に供給される前記燃料の流量の制御に用いられるパラメータの設定値を決定する燃料流量決定装置と、
前記燃焼器に供給される前記燃料の流量を前記パラメータの設定値に基づいて制御する燃料流量制御装置と
を備え、
前記燃料流量決定装置は、
少なくとも前記ガスタービンの回転数に基づいて決定される前記パラメータの設定値の選択肢としての第１設定値を決定する第１決定部と、
前記モーター発電機が前記ガスタービンに前記回転動力を提供する運転モードである逆電力運転モードにおける前記燃料の流量の下限値としての第２設定値を決定する第２決定部と
を備えるガスタービンシステムの制御方法であって、
前記逆電力運転モードにおいて、前記燃料の流量が前記逆電力運転モードにおける前記下限値以上となるように前記燃料流量決定装置は、前記第１設定値と前記第２設定値とを比較して、大きい方を前記パラメータの設定値として決定することを含むガスタービンシステムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガスタービンシステム及びその制御方法に関する。
本願は、２０２１年３月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－０５３７８２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、ガスタービンによって発電機を駆動して発電を行うことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－４７７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ガスタービンによって発電機が駆動される通常運転モードでは通常、ガスタービンの回転数、発電機の出力、ガスタービンの排ガスの温度等に基づいて、ガスタービンの燃焼器へ供給される燃料の流量（燃料供給量）の制御が行われる。しかしながら、ガスタービンの外部からの給電によってガスタービンに回転動力を提供する逆電力運転モードにおいては、通常運転モードにおける制御と同様の制御を行うと、燃料供給を適切に制御できない場合がある。

【0005】

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、逆電力運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御できるガスタービンシステム及びそ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】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示に係るガスタービンシステムは、圧縮空気を生成する圧縮機、前記圧縮空気で燃料を燃焼させる燃焼器、及び、前記燃焼器における前記燃料の燃焼により生じた燃焼ガスで駆動されるタービンを備えるガスタービンと、前記タービンによって駆動可能であり、かつ、前記ガスタービンの外部からの給電によって前記ガスタービンに回転動力を提供可能であるモーター発電機と、前記燃焼器に供給される前記燃料の流量の制御に用いられるパラメータの設定値を決定する燃料流量決定装置と、前記燃焼器に供給される前記燃料の流量を前記パラメータの設定値に基づいて制御する燃料流量制御装置とを備え、前記燃料流量決定装置は、少なくとも前記ガスタービンの回転数に基づいて決定される前記パラメータの設定値の選択肢としての第１設定値を決定する第１決定部と、前記モーター発電機が前記ガスタービンに前記回転動力を提供する運転モードである逆電力運転モードにおける前記燃料の流量の下限値としての第２設定値を決定する第２決定部とを備え、前記逆電力運転モードにおいて、前記燃料の流量が前記逆電力運転モードにおける前記下限値となるように前記燃料流量決定装置は、前記第１設定値と前記第２設定値とを比較して、大きい方を前記パラメータの設定値として決定する。

【0007】

また、本開示に係るガスタービンシステムの制御方法は、圧縮空気を生成する圧縮機、前記圧縮空気で燃料を燃焼させる燃焼器、及び、前記燃焼器における前記燃料の燃焼により生じた燃焼ガスで駆動されるタービンを備えるガスタービンと、前記タービンによって駆動可能であり、かつ、前記ガスタービンの外部からの給電によって前記ガスタービンに回転動力を提供可能であるモーター発電機と、前記燃焼器に供給される前記燃料の流量の制御に用いられるパラメータの設定値を決定する燃料流量決定装置と、前記燃焼器に供給される前記燃料の流量を前記パラメータの設定値に基づいて制御する燃料流量制御装置とを備え、前記燃料流量決定装置は、少なくとも前記ガスタービンの回転数に基づいて決定される前記パラメータの設定値の選択肢としての第１設定値を決定する第１決定部と、前記モーター発電機が前記ガスタービンに前記回転動力を提供する運転モードである逆電力運転モードにおける前記燃料の流量の下限値としての第２設定値を決定する第２決定部とを備えるガスタービンシステムの制御方法であって、前記逆電力運転モードにおいて、前記燃料の流量が前記逆電力運転モードにおける前記下限値以上となるように前記燃料流量決定装置は、前記第１設定値と前記第２設定値とを比較して、大きい方を前記パラメータの設定値として決定することを含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示のガスタービンシステム及びその制御方法によれば、逆電力運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係るガスタービンシステムの構成図である。

【図2】開示の一実施形態に係るガスタービンシステムの制御装置の構成ブロック図である。

【図3】本開示の一実施形態に係るガスタービンシステムが通常運転モードから逆電力運転モードへ移行する際の各種項目の経時変化を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態によるガスタービンシステム及びその制御方法について、図面に基づいて説明する。以下で説明する実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0011】

＜本開示の一実施形態に係るガスタービンシステムの構成＞
図１に示されるように、本開示の一実施形態に係るガスタービンシステム１０は、燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼用空気としての圧縮空気を供給する圧縮機２と、この圧縮機２と共通の回転軸５を有し、燃焼器４によって生成された燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン６とを有するガスタービン１を備えている。回転軸５にはモーター発電機７が連結されており、モーター発電機７は、ガスタービン１の外部の電力系統８に電気的に接続可能に構成されている。圧縮機２の入口には、吸気量を調整するための入口案内翼（ＩＧＶ）３Ａが設けられている。ＩＧＶ３Ａの開度はアクチュエータ３Ｂ（入口案内翼制御装置）によって調節可能に構成されている。

【0012】

燃焼器４は、燃料供給源１１から燃料供給ライン１２を介して燃料が供給されるように構成されている。燃料供給ライン１２には、燃焼器４に供給される燃料の流量（燃料供給量）を調節するための燃料制御弁１３（燃料流量制御装置）と、燃焼器４への燃料供給量に対するパイロットノズル（図示せず）への燃料供給量の比率であるパイロット比率を調節するためのパイロット比率制御部１４（例えば、図示しないパイロットノズル及びメインノズル（図示せず）への燃料供給量を制御する制御弁）とが設けられている。燃料制御弁１３とパイロット比率制御部１４とアクチュエータ３Ｂとはそれぞれ、制御装置１５に電気的に接続されている。後述する動作によって、制御装置１５は、燃料制御弁１３が燃焼器４への燃料供給量を制御するための設定値を決定する。このため、制御装置１５は、燃焼器４への燃料供給量の設定値を決定する燃料流量決定装置を構成する。

【0013】

図２に示されるように、燃料流量決定装置としての制御装置１５は、後述する通常運転モードにおけるガスタービン１（図１参照）及びモーター発電機７（図１参照）の運転条件に基づいて、少なくともガスタービン１の回転数に基づいて決定される設定値である第１設定値を決定する第１決定部２１と、後述する逆電力運転モードにおける燃料供給量の下限値である第２設定値を決定する第２決定部２２と、第１決定部２１、第２決定部２２及び燃料制御弁１３のそれぞれに電気的に接続され、設定値の選択肢である第１設定値又は第２設定値のいずれかを設定値として選択する高値選択回路２３とを備えている。第１決定部２１には、ガスタービン１から、少なくともガスタービン１の回転数のデータが送信されるように構成されている。第１決定部２１は、モーター発電機７による発電量、ガスタービン１から排出される排ガスの温度等のデータがさらに送信されるように構成してもよい。また、第２決定部２２にて決定される逆電力運転モードにおける燃料供給量の下限値は、本実施形態において燃焼器４の失火を防ぐために設けられる値であるが、必ずしも失火を防ぐことができる範囲の最低値である必要はなく、裕度をもって設定される値であってもよいし、ガスタービンシステム１０を逆電力運転モードにおいて安全に運転するために設定される値であってもよい。

【0014】

制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。尚、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0015】

＜本開示の一実施形態に係るガスタービンシステムの動作＞
次に、本開示の一実施形態に係るガスタービンシステム１０の動作について説明する。図１のガスタービンシステム１０は、タービン６によってモーター発電機７が駆動される運転モードである通常運転モードと、モーター発電機７が、ガスタービン１の外部からの給電によってガスタービン１に回転動力を提供する運転モードである逆電力運転モードとを適宜切り替えて動作することが可能である。

【0016】

通常運転モードでは、圧縮機２から圧縮空気が燃焼器４に供給されるとともに燃料供給源１１から燃料供給ライン１２を介して燃焼器４に燃料が供給されることにより、燃料が燃焼されて燃焼ガスが生成する。この燃焼ガスがタービン６に供給されることでタービン６が駆動され、すなわち回転し、タービン６の回転が回転軸５を介してモーター発電機７に伝達されて、モーター発電機７が発電機として駆動する。モーター発電機７で発電された電力は電力系統８に送電される。

【0017】

一方、逆電力運転モードでは、ガスタービン１の外部の電力系統８から電力がモーター発電機７に給電されることで、モーター発電機７はモーターとして駆動する。モーター発電機７で発生する回転動力はガスタービン１に提供されて、ガスタービン１の運転をアシストする。このため、逆電力運転モードは一般的に、通常運転モードに比べて燃料消費量が小さくなる。

【0018】

＜本開示の一実施形態に係るガスタービンシステムの制御方法＞
次に、ガスタービンシステム１０の制御方法、特に、燃焼器４への燃料供給量の制御方法を、図１及び２と図３のタイミングチャートとに基づいて説明する。図３のタイミングチャートは、ガスタービンシステム１０が通常運転モードから逆電力運転モードへ移行する際の各種項目の経時変化を示している。時刻ｔ_０までは、ガスタービンシステム１０は通常運転モードにおいて、規定の負荷Ｌ_０で運転している。ガスタービンシステム１０のオペレータは、後述する時刻ｔ_２において逆電力運転モードへ切り替えを開始するための準備を時刻ｔ_０において開始する。

【0019】

本実施形態の逆電力運転モードへの移行を行うための過程の一部では、ガスタービン１の回転数設定値を減少させて、実際の回転数と回転数設定値とに基づいて決定されるパラメータとしての設定値を減少させている。一般的な通常運転モードにおいては、ガスタービンシステム１０が外部の電力系統８に対して電力を提供している場合、回転数設定値は電力系統８の定格周波数から大きく差がでないように燃料供給量を制御している。本実施形態におけるガスタービンシステム１０では、電力系統８に接続されている場合、回転数設定値を下げたとしても実際の回転数は電力系統８の周波数の値（又は略同一の範囲内）で維持されることを利用して、燃料供給量を減少させる。

【0020】

逆電力運転モードへの切り替えを開始する前に、回転数設定値を通常運転モードにおける所定の値Ｓ_０から徐々に下げていき、第１決定部２１から高値選択回路２３へ伝送される燃料供給量の設定値を減少させる。回転数設定値の減少に伴い、実回転数（電力系統８の周波数に依存する）から回転数設定値の減算である差分が増加し、第１決定部２１にて決定される第１設定値が減少する。

【0021】

高値選択回路２３は、第１決定部２１から伝送される第１設定値と、第２決定部２２から伝送される第２設定値とのうち大きい方を選択する。ここで、逆電力運転モードにおいて燃料供給量が下限値に至るまでは、第２設定値よりも第１設定値の方が大きくなる。このため、逆電力運転モードに移行するための準備の段階においては、高値選択回路２３は第１設定値を燃料供給量の設定値として選択する。回転数設定値Ｓ_０から回転数設定値Ｓ_ｍｉｎへ向けて低下させることにより、燃料供給量の設定値が当初の設定値Ｆ_０から通常運転モードにおける最低供給量に相当する設定値Ｆ_ｍｉｎに向かって低下する。制御装置１５は、燃料供給量の制御に用いられるパラメータである燃料供給量の設定値に基づいて燃料制御弁１３を制御し、燃料供給量の設定値の減少に対応するように燃料制御弁１３の開度を減少させる。その結果、ガスタービンシステム１０の負荷が当初の負荷Ｌ_０から通常運転モードにおける最低負荷Ｌ_ｍｉｎへ低下する。

【0022】

また、時刻ｔ_０において制御装置１５はパイロット比率制御部１４を制御することにより、パイロット比率を当初のパイロット比率Ｒ_０から上昇し始める。これにより、燃焼器４への燃料供給量が低下しても、燃焼器４がより失火しにくい状態にすることができる。さらに、時刻ｔ_０において制御装置１５はアクチュエータ３Ｂを制御することにより、ＩＧＶ３Ａの開度を、燃焼器４が失火しにくいような開度に調節してもよい。

【0023】

時刻ｔ_１において、ガスタービンシステム１０の負荷が通常運転モードにおける最低負荷Ｌ_ｍｉｎとなる（すなわち、燃焼器４への燃料供給量が通常運転モードにおける最低供給量Ｆ_ｍｉｎとなる）。時刻ｔ_１に達する少し前に、パイロット比率を一定値Ｒ_１まで上昇させる。このような運転条件を、時刻ｔ_１から予め決められた時間経過後、すなわち時刻ｔ_２まで維持する。

【0024】

時刻ｔ_２において、例えばガスタービンシステム１０のオペレータが運転モード切替ボタンを押すことによって、通常運転モードから逆電力運転モードへの切り替えを開始する。制御装置１５は、パイロット比率制御部１４を制御することによりパイロット比率を上昇し始める。時刻ｔ_３において、制御装置１５は、パイロット比率の上昇を停止し、時刻ｔ_３以降、パイロット比率は、Ｒ_１よりも大きいＲ_２に維持される。また、制御装置１５は、時刻ｔ_３において、アクチュエータ３Ｂを制御することによりＩＧＶ３Ａの開度を、逆電力運転モードに適した開度に制御してもよい。上記のように、制御装置１５は、運転モード切替ボタンが押されたことを契機として、パイロット比率などの逆電力運転モードへの移行条件を成立させるための制御を行う。

【0025】

制御装置１５は、逆電力運転モードへの移行条件が成立している時刻ｔ_３から回転数設定値をＳ_ｍｉｎからさらに減少させていく。回転数設定値の減少に伴い実回転数（電力系統８の周波数に依存する）との差分がさらに増えることから、燃料供給量の設定値がさらに減少する。制御装置１５は、燃料供給量の制御に用いられるパラメータである燃料供給量の設定値に基づいて燃料制御弁１３を制御し、燃料供給量の設定値の減少に対応するように燃料制御弁１３の開度を減少させる。結果として、ガスタービンの負荷も通常運転モードにおける最低負荷Ｌ_ｍｉｎからさらに減少する。

【0026】

時刻ｔ_４においてガスタービンシステム１０の負荷がゼロになるが、回転数設定値を継続して減少させることで、燃焼器４への燃料供給量が低下し続ける。時刻ｔ_４以降は、電力系統８から電力がモーター発電機７に給電されるようになる。したがって、時刻ｔ_４以降は、モーター発電機７はモーターとして駆動し、モーター発電機７で発生する回転動力はガスタービン１に提供される。

【0027】

時刻ｔ_５において、回転数設定値がＳ_ＧＭ１にまで減少すると、第１決定部２１にて決定される第１設定値と第２決定部２２にて決定される第２設定値とが同じ値となる。そして、高値選択回路２３は、回転数設定値をさらに下げることにより、第２設定値が第１設定値よりも大きな値となり、高値選択回路２３は、第２決定部にて決定される第２設定値Ｆ_ＧＭを選択することになる。本実施形態では、外部の電力系統８の周波数の変動を考慮し、時刻ｔ_５以降の時刻ｔ_６において回転数設定値はＳ_ＧＭ１よりも低い値であるＳ_ＧＭ２に設定している。外部の電力系統８の周波数が変動し、定格周波数よりも僅かに低くなった場合、ガスタービン１の回転数（電力系統８の周波数に依存する）と回転数設定値Ｓ_ＧＭ２との差も僅かに小さくなり、第１設定値の値が増加変動する。しかしながら、電力系統８の周波数の減少変動が所定量範囲内であれば、依然として第１設定値よりも第２設定値の方が大きな値となる。そして、高値選択回路２３は第２選択値を選択するため、逆電力運転モードにおける燃料供給量の下限値を維持する。結果として、電力系統８の周波数の変動によって、ガスタービンシステム１０において余分に燃料供給量が増加してしまうことを抑制できる。ここで、回転数設定値Ｓ_ＧＭ１と回転数設定値Ｓ_ＧＭ２との差は、電力系統の周波数の変動幅を考慮して定めることにより、逆電力運転モードにおける燃料供給量を下限値（第２設定値Ｆ_ＧＭ）の状態で適切に維持できる。

【0028】

このように、本実施形態のガスタービンシステム１０では、逆電力運転モードにおいてガスタービン１の燃焼器４に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【0029】

＜本開示の一実施形態に係るガスタービンシステムの制御方法の変形例＞
この実施形態では、第２設定値Ｆ_ＧＭは予め決められた一定値であったが、この形態に限定するものではない。例えば、ガスタービン１の吸気温度や周囲の圧力に応じて第２設定値が自動で変動してもよい。また、第２設定値Ｆ_ＧＭは、燃料の成分（単位量あたりのカロリー量など）の状態などに応じて自動又は手動で変動するパラメータであってもよい。ただし、第２設定値Ｆ_ＧＭが一定値であれば、逆電力運転モードにおいて一定の設定値に基づいてガスタービン１の燃焼器４に供給される燃料の流量の制御が行われるので、逆電力運転モードにおける燃料の流量の制御を簡素化することができる。

【0030】

この実施形態では、通常運転モード及び逆電力運転モードのいずれにおいても、制御装置１５に第２決定部２２及び高値選択回路２３が存在していたが、この形態に限定するものではない。第２決定部２２及び高値選択回路２３は、通常運転モード時には制御装置１５から制御処理として無効化されていて、逆電力運転モードへの切り替えが開始されたときに制御処理として有効となるように構成してもよい。

【0031】

この実施形態では、逆電力運転モードへの切り替え過程（図３の例では、時刻ｔ_５）において、第１決定部２１が、第１設定値が第２設定値よりも小さくなるように、回転数設定値を設定するように構成できると説明した。通常運転モード時においても第２決定部２２及び高値選択回路２３が存在する場合、通常運転モードにおいて、第１決定部２１は、第１設定値が第２設定値よりも大きくなるように回転数設定値を設定するように構成することで、通常運転モードでは、高値選択回路２３が常に第１設定値を設定値として選択するようにすることもできる。尚、通常運転モードにおける第２設定値と逆電力運転モードにおける第２設定値とは同じである必要はなく、運転モードの切り替えに応じて値を切り替わる構成であってもよい。つまり、通常運転モードにおける第２設定値を逆電力運転モードにおける第２設定値よりも大きくなるように設定してもいいし、その逆であってもよい。これにより、通常運転モードにおいてもガスタービン１の燃焼器４に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【0032】

この実施形態では、逆電力運転モードへの移行時に、第１設定値を連続的に減少させることで、燃料供給量の設定値を第２設定値（下限値）まで連続的に減少させる構成として説明したが、逆電力運転モードへの移行時に燃料供給量の設定値を第２設定値（下限値）に不連続的に減少させる構成であってもよい。当該構成は、例えば、高値選択回路２３が、逆電力運転モードへの移行時において、自身への入力信号を、第１決定部２１で決定される第１設定値から第２決定部２２で決定される第２設定値に不連続的に切り替えることによっても実現される。しかしながら、本実施形態のように、燃料供給量の設定値を第２設定値（下限値）まで連続的に減少させることで、失火のリスクをより低減することが可能である。

【0033】

この実施形態では、逆電力運転モード時に、ガスタービン１の外部からの給電として、電力系統８からモーター発電機７に電力が給電されていたが、この形態に限定するものではない。他のプラント等で過剰となっている電力をモーター発電機７に給電するようにしてもよい。

【0034】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0035】

［１］一の態様に係るガスタービンシステムは、
圧縮空気を生成する圧縮機（２）、前記圧縮空気で燃料を燃焼させる燃焼器（４）、及び、前記燃焼器（４）における前記燃料の燃焼により生じた燃焼ガスで駆動されるタービン（６）を備えるガスタービン（１）と、
前記タービン（６）によって駆動可能であり、かつ、前記ガスタービン（１）の外部からの給電によって前記ガスタービン（１）に回転動力を提供可能であるモーター発電機（７）と、
前記燃焼器（４）に供給される前記燃料の流量の制御に用いられるパラメータの設定値を決定する燃料流量決定装置（制御装置１５）と、
前記燃焼器（４）に供給される前記燃料の流量を前記設定値に基づいて制御する燃料流量制御装置（燃料制御弁１３）と
を備えるガスタービンシステム（１０）であって、
前記モーター発電機（７）が前記ガスタービン（１）に前記回転動力を提供する運転モードである逆電力運転モードにおいて、前記燃料の流量が前記逆電力運転モードにおける下限値となるように前記燃料流量決定装置（１５）は前記設定値を決定する。

【0036】

本開示のガスタービンシステムによれば、逆電力運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【0037】

［２］別の態様に係るガスタービンシステムは、［１］のガスタービンシステムであって、
前記燃料流量決定装置（１５）は、
少なくとも前記ガスタービン（１）の回転数に基づいて決定される前記設定値の選択肢としての第１設定値を決定する第１決定部（２１）と、
前記逆電力運転モードにおける前記下限値としての第２設定値を決定する第２決定部（２２）と
を備え、
前記逆電力運転モードにおいて、前記第１設定値と前記第２設定値を比較して、大きい方を前記設定値として決定する。

【0038】

このような構成によれば、逆電力運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【0039】

［３］さらに別の態様に係るガスタービンシステムは、［２］のガスタービンシステムであって、
前記第１決定部（２１）は、前記逆電力運転モードとなるように前記燃料の流量を減少させる場合に、前記回転数の設定値を前記外部からの給電の周波数に対して減少させる。

【0040】

このような構成によれば、逆電力運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【0041】

［４］さらに別の態様に係るガスタービンシステムは、［２］または［３］のガスタービンシステムであって、
前記第１決定部（２１）は、前記ガスタービン（１）の回転数から前記回転数の設定値を減算した差分に関して、前記タービン（６）によって前記モーター発電機（７）が駆動される運転モードの場合よりも前記逆電力運転モードの場合の方が大きくなるように、前記逆電力運転モードにおける前記回転数の設定値を決定する。

【0042】

このような構成によれば、通常運転モードにおいて、少なくともガスタービンの回転数に基づいて決定される第１設定値が設定値として決定されるので、通常運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【0043】

［５］さらに別の態様に係るガスタービンシステムは、［２］～［４］のいずれかのガスタービンシステムであって、
前記第１決定部（２１）は、前記逆電力運転モードにおいて、前記下限値である前記第２設定値からの前記燃料の流量の増加変動を抑制する場合、前記第１設定値が前記第２設定値よりも低くなるように前記第１設定値を決定する。

【0044】

このような構成によれば、逆電力運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【0045】

［６］一の態様に係るガスタービンシステムの制御方法は、
圧縮空気を生成する圧縮機（２）、前記圧縮空気で燃料を燃焼させる燃焼器（４）、及び、前記燃焼器（４）における前記燃料の燃焼により生じた燃焼ガスで駆動されるタービン（６）を備えるガスタービン（１）と、
前記タービン（６）によって駆動可能であり、かつ、前記ガスタービン（１）の外部からの給電によって前記ガスタービン（１）に回転動力を提供可能であるモーター発電機（７）と、
前記燃焼器（４）に供給される前記燃料の流量の制御に用いられるパラメータの設定値に基づいて制御する燃料流量制御装置（燃料制御弁１３）と
を備えるガスタービンシステム（１０）の制御方法であって、
前記モーター発電機（７）が前記ガスタービン（１）に前記回転動力を提供する運転モードである逆電力運転モードにおいて、前記燃料の流量が前記逆電力運転モードにおける下限値以上となるように前記設定値を決定することを含む。

【0046】

本開示のガスタービンシステムの制御方法によれば、逆電力運転モードにおいてガスタービンの燃焼器に供給される燃料の流量を適切に制御することができる。

【符号の説明】

【0047】

１ ガスタービン
２ 圧縮機
４ 燃焼器
６ タービン
７ モーター発電機
１０ ガスタービンシステム
１３ 燃料制御弁（燃料流量制御装置）
１５ 制御装置（燃料流量決定装置）
２１ 第１決定部
２２ 第２決定部

【図1】

【図2】

【図3】