7657049 制御装置および制御方法

(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】2025-03-27

(45)【発行日】2025-04-04

(54)【発明の名称】制御装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   F22B 35/00 20060101AFI20250328BHJP

   F01D 17/00 20060101ALI20250328BHJP

   F01D 17/04 20060101ALI20250328BHJP

   F01D 17/24 20060101ALI20250328BHJP

【ＦＩ】

F22B35/00 Z

F01D17/00 J

F01D17/04

F01D17/24 L

F01D17/24 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020219036

(22)【出願日】2020-12-28

(65)【公開番号】P2022104052

(43)【公開日】2022-07-08

【審査請求日】2023-11-20

(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】堂本 和宏

(72)【発明者】

【氏名】當房 誠

(72)【発明者】

【氏名】三田 尚

(72)【発明者】

【氏名】竹友 孝裕

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２８５２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０９０６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２７８４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３２１６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０８１６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５８１４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２２Ｂ ３５／００

Ｆ０１Ｄ １７／００ － １７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁と、を備える火力プラントの制御装置であって、
前記火力プラントのＡＦＣ対応モードにおいて、ＡＦＣ信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成するためのタービンバイパス弁開度指令値生成部と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御するためのタービンバイパス弁制御部と、
前記ＡＦＣ対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して、前記ＡＦＣ信号を加算することなく、正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成するためのボイラ入力指令値生成部と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御するためのボイラ制御部と、
を備える、制御装置。

【請求項2】

前記バイアス値は、前記負荷指令値が所定値以下の範囲において、前記負荷指令値に関わらず一定である、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記バイアス値は、前記ＡＦＣ信号の基準値に対する最大減少値に対応して設定される、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記タービンバイパス弁開度指令値生成部は、前記ＡＦＣ対応モードへの移行時における前記タービンバイパス弁のベース開度に、前記ＡＦＣ信号に基づくバイアス開度を加算することにより、前記タービンバイパス弁開度指令値を生成するように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記ベース開度は、全開状態と全閉状態との間の中間開度である、請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記火力プラントは、前記ボイラから前記蒸気タービンに供給される主蒸気量を調整するための主蒸気弁を更に備え、
前記制御装置は、
前記ＡＦＣ信号に基づいて主蒸気弁開度指令値を生成するための主蒸気弁開度指令値生成部と、
前記主蒸気弁開度指令値に基づいて前記主蒸気弁を制御するための主蒸気弁制御部と、
を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項7】

前記蒸気タービンの負荷に基づいて前記バイアス開度を補正するためのバイアス開度補正部を更に備える、請求項４に記載の制御装置。

【請求項8】

前記バイアス開度補正部は、前記負荷が小さくなるに従って補正量が大きくなるように前記バイアス開度を補正する、請求項７に記載の制御装置。

【請求項9】

前記バイアス開度補正部は、前記蒸気タービンの供給蒸気圧と排気蒸気圧との差圧に基づいて前記負荷を求める、請求項７または８に記載の制御装置。

【請求項10】

前記タービンバイパス弁は、前記蒸気タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスラインに設けられる、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項11】

前記タービンバイパス弁は、前記蒸気タービンの上流側と前記蒸気タービンの下流側に設けられた復水器とを連通するバイパスラインに設けられる、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項12】

ボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁と、を備える火力プラントの制御方法であって、
前記火力プラントのＡＦＣ対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して、ＡＦＣ信号を加算することなく、正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成する工程と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御する工程と、
前記ＡＦＣ対応モードにおいて、前記ＡＦＣ信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成する工程と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御する工程と、
を備える、制御方法。

【請求項13】

前記ボイラが前記ボイラ入力指令値によって制御されることで前記ボイラの負荷が前記負荷指令値より増加した後に、前記タービンバイパス弁が前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて制御される、請求項１２に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御装置および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラ（蒸気発生器）で発生した蒸気を利用して蒸気タービンを駆動する火力プラントが知られている。この種の火力プラントでは、ボイラから蒸気タービンに蒸気を供給するためのラインに対して、蒸気タービンをバイパスするように構成されたバイパスライン上にタービンバイパス弁を有することがある。タービンバイパス弁は、典型的には、蒸気タービンの起動前に開度制御されることで起動時間短縮に貢献したり、蒸気タービンにおける蒸気圧が過度に上昇したときに開動作することで蒸気圧の上昇を抑制するために用いられる。

【0003】

ところで、このような火力プラントとして、蒸気タービンの出力を用いて発電を行うための火力発電プラントを運用する電気事業者は、電気事業法に基づいて、発電した電力の電圧および周波数を、電力供給先である電力系統に対して予め規定された値にそれぞれ維持するように努める義務がある。電力事業者は、電力系統における需給状態に応じて中央給電指令所から提供される負荷指令値や、比較的速い周波数変動に対応するＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号に基づいてボイラ出力を制御することにより対応していた。

【0004】

しかしながら例えば石炭ボイラ等の応答性が低いボイラを用いる火力プラントでは、ＡＦＣ信号のように比較的速い周波数変動に対応する成分に対して良好な追従性を得ることが難しかった。このような従来課題に対して、例えば特許文献１では、前述のタービンバイパス弁を通常運転時では全閉状態に保持しつつ、ＡＦＣ信号を受信した際には、負荷指令値に対してＡＦＣ信号を加算して得られるボイラ入力指令値を生成するとともに、ＡＦＣ信号に比例したタービンバイパス弁の開度制御を行うことで、ＡＦＣ信号に対する追従性を改善することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭５９－１４５３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１では、ＡＦＣ信号を受けた際に、負荷指令値に対してＡＦＣ信号を加算してボイラ入力指令値を生成しているため、ＡＦＣ信号が正である間は負荷指令値より大きなボイラ入力指令が得られる。それに対して、ＡＦＣ信号が負である場合には負荷指令値より小さなボイラ入力信号となり、ＡＦＣ信号に対応したタービンバイパス弁の開度制御のための調節代が少ないため、ＡＦＣ信号の大きな変化に対応することが困難になってしまう。また特許文献１では、負荷指令値にＡＦＣ信号を加算することでボイラ入力信号を得ているが、上述のように、ボイラ入力信号が実際のボイラからの蒸気量に反映されるまでには少なからずタイムラグがあり、ＡＦＣ信号に比例して開度制御されるタービンバイパス弁との協調が良好にできないおそれがある。

【0007】

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、ＡＦＣ信号に対して良好な追従性を有することにより、電力系統の周波数維持への貢献が可能な制御装置および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】

【0008】

本発明の少なくとも一実施形態に係る制御装置は、上記課題を解決するために、
ボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁と、を備える火力プラントの制御装置であって、
前記火力プラントのＡＦＣ対応モードにおいて、ＡＦＣ信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成するためのタービンバイパス弁開度指令値生成部と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御するためのタービンバイパス弁制御部と、
前記ＡＦＣ対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成するためのボイラ入力指令値生成部と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御するためのボイラ制御部と、
を備える。

【0009】

本発明の少なくとも一実施形態に係る制御方法は、上記課題を解決するために、
ボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁と、を備える火力プラントの制御方法であって、
前記火力プラントのＡＦＣ対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成する工程と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御する工程と、
前記ＡＦＣ対応モードにおいて、ＡＦＣ信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成する工程と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御する工程と、
を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ＡＦＣ信号に対して良好な追従性を有することにより、電力系統の周波数維持への貢献が可能な制御装置および制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係る火力発電プラントの概略構成図である。

【図2】図１の制御装置の内部構成を示すブロック図である。

【図3】図２のタービンバイパス弁開度指令値生成部の制御ロジック図である。

【図4】図３の関数演算器が有する関数の一例である。

【図5】図２のボイラ入力指令値生成部の制御ロジック図である。

【図6】図５の関数演算器によって求められるバイアス値の一例である。

【図7】図２の主蒸気弁開度指令値生成部の制御ロジック図である。

【図8】図２の制御装置における各種信号の時間変化を示すタイミングチャートである。

【図9】負荷指令値におけるプラントの調整代を示すグラフである。

【図10】他の実施形態に係る火力発電プラントの全体構成図である。

【図11】図１０の制御装置が備えるタービンバイパス弁開度指令値生成部の制御ロジック図の一部である。

【図12】図１１の関数演算器における差圧とゲインとの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0013】

以下の実施形態では、本発明の少なくとも一実施形態に係る制御装置の制御対象である火力プラントとして、火力発電プラント１を例に説明する。図１は一実施形態に係る火力発電プラント１の概略構成図である。

【0014】

火力発電プラント１は、ボイラ２と、蒸気タービン４と、復水器１２とを備える。本実施形態では、火力発電プラント１は、蒸気タービン４として、高圧側タービン４Ａと低圧側タービン４Ｂを備える場合について例示しているが、火力発電プラント１は単独の蒸気タービン４を有してもよいし、３つ以上の蒸気タービン４を有してもよい。

【0015】

ボイラ２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可能な蒸気発生器である。ボイラ２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。

【0016】

尚、本実施形態ではボイラ２として石炭焚きボイラを例示するが、ボイラ２は、燃料として、バイオマス燃料や石油精製時に発生するＰＣ（石油コークス：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）燃料、石油残渣などの固体燃料を使用してもよい。また、ボイラ２は、燃料として固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができ、更には、燃料として気体燃料（天然ガス、副生ガスなど）も使用することができる。更に、ボイラ２は、これら燃料を組み合わせて使用する混焼焚きボイラであってもよい。

【0017】

ボイラ２で生成された蒸気（過熱蒸気）は、主蒸気ライン６を介して蒸気タービン４に供給される。本実施形態では、ボイラ２からの蒸気は、まず上流側に設けられた高圧側タービン４Ａに供給されることにより、高圧側タービン４Ａを駆動する。主蒸気ライン６は、ボイラ２と高圧側タービン４Ａとの間を接続する。主蒸気ライン６には主蒸気弁８が設けられる。主蒸気弁８は制御装置１００によって開度を制御されることにより、ボイラ２から蒸気タービン４への蒸気供給量が可変になっている。

【0018】

高圧側タービン４Ａで仕事を終えた蒸気は、蒸気ライン１０を介して、下流側に設けられた低圧側タービン４Ｂに供給されることにより、低圧側タービン４Ｂを駆動する。蒸気ライン１０は、高圧側タービン４Ａと低圧側タービン４Ｂとの間を接続する。低圧側タービン４Ｂで仕事を終えた蒸気は復水器１２に排出されることで、復水が生成される。

【0019】

また主蒸気ライン６のうち主蒸気弁８より上流側と復水器１２とを接続するバイパスライン１４が設けられる。バイパスライン１４にはタービンバイパス弁１６が設けられており、タービンバイパス弁１６の開度を調整することにより、主蒸気ライン６を流れる蒸気の一部を、蒸気タービン４をバイパスして復水器１２に排出可能になっている。

【0020】

高圧側タービン４Ａおよび低圧側タービン４Ｂの出力軸は、それぞれ不図示の発電機の回転軸に接続される。発電機は、これら蒸気タービン４からの動力によって駆動することにより発電を行う。発電機で発電された電力は、不図示の送電ラインを介して電力系統（例えば商用系統）に供給される。

【0021】

尚、高圧側タービン４Ａおよび低圧側タービン４Ｂは、互いに共通の出力軸を有し、当該出力軸が共通の発電機に接続されていてもよいし、発電機として、高圧側タービン４Ａの出力軸が接続される第１発電機と低圧側タービン４Ｂの出力軸が接続される第２発電機とを備えてもよい。

【0022】

制御装置１００は、火力発電プラント１のコントロールユニットであり、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。

【0023】

図２は図１の制御装置１００の内部構成を示すブロック図である。制御装置１００は、タービンバイパス弁開度指令値生成部１１０と、タービンバイパス弁制御部１４０と、ボイラ入力指令値生成部１４２と、ボイラ制御部１６０と、主蒸気弁開度指令値生成部１６２と、主蒸気弁制御部１７４とを備える。タービンバイパス弁開度指令値生成部１１０はタービンバイパス弁１６の開度指令値Ｓｔｂを作成し、タービンバイパス弁制御部１４０は当該開度指令値Ｓｔｂに基づいてタービンバイパス弁１６の開度を制御する。ボイラ入力指令値生成部１４２はボイラ入力指令値ＢＩＤを生成し、ボイラ制御部１６０は当該ボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいてボイラ２を制御する。主蒸気弁開度指令値生成部１６２は主蒸気弁８の開度を制御するための主蒸気弁開度指令値Ｊｄを生成し、主蒸気弁制御部１７４は当該主蒸気弁開度指令値Ｊｄに基づいて主蒸気弁８を制御する。

【0024】

続いて図２に示す制御装置１００の各構成について詳しく説明する。図３は図２のタービンバイパス弁開度指令値生成部１１０の制御ロジック図である。タービンバイパス弁開度指令値生成部１１０は、タービンバイパス弁１６のタービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂを生成するための構成であり、第１開度指令値算出部１１２、第２開度指令値算出部１２０および第３開度指令値算出部１３０を含んで構成される。

【0025】

第１開度指令値算出部１１２では、減算器１１４において、主蒸気ライン６における主蒸気圧力の検出値Ｐｓと目標主蒸気圧力Ｐｓｔとの差圧ΔＰｓを算出し、ＰＩ制御器１１６によって当該差圧ΔＰｓに対応する第１開度指令値Ｓｔｂ１が求められる。目標主蒸気圧力Ｐｓｔは、加算器１１８において基準値である主蒸気圧力設定値Ｐｓｓに対して、所定のバイアス値Ｐｓｂを加算することで算出される。バイアス値Ｐｓｂは、主蒸気圧力Ｐｓの異常上昇を判定するための閾値とするために主蒸気圧力設定値Ｐｓｓに対して加算されるパラメータであり、本実施形態では、スイッチＳＷ１によって「０ＭＰａ」または「１．０ＭＰａ」が選択的に切り替え可能になっている。このように算出される第１開度指令値Ｓｔｂ１は、主蒸気ライン６における主蒸気圧力Ｐｓが異常上昇した際に、タービンバイパス弁１６の開度制御を行うための開度指令値として機能する。

【0026】

第２開度指令値算出部１２０は、起動時におけるタービンバイパス弁１６の開度制御を行うための開度指令値Ｓｔｂである、第２開度指令値Ｓｔｂ２を算出するための構成である。第２開度指令値算出部１２０では、主蒸気ライン６における蒸気圧力（主蒸気圧力）の検出値Ｐｓが関数演算器１２２に入力されることで、起動時に適したタービンバイパス弁１６の開度制御が実施されるように算出される。

【0027】

上述の第１開度指令値算出部１１２および第２開度指令値算出部１２０はスイッチＳＷ２を介して接続される。スイッチＳＷ２は、動作モードが起動モードであるか否かに基づいて切替可能である。具体的には、動作モードが起動モードにある場合には、スイッチＳＷ２は第２開度指令値算出部１２０を選択し、動作モードが起動モードでない場合には第１開度指令値算出部１１２を選択する。

【0028】

第３開度指令値算出部１３０は、第３開度指令値Ｓｔｂ３を算出するための構成であり、ベース開度算出部１３２と、バイアス開度算出部１３４とを含んで構成される。第３開度指令値Ｓｔｂ３は、加算器１３６において、ベース開度算出部１３２で算出されたベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅに対して、バイアス開度算出部１３４で算出されたバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓを加算することで求められる。

【0029】

ベース開度算出部１３２は、負荷指令値Ｌに基づいてタービンバイパス弁１６のベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅを算出する。負荷指令値Ｌは、例えば中央給電指令所から提供され、ベース開度算出部１３２では関数演算器１３８において、蒸気流量Ｑｓに変換される。減算器１４０は、関数演算器１３８で算出された蒸気流量Ｑｓと、第１バイパスラインの出口部における蒸気流量の検出値Ｑｓｊとの差分ΔＱｓを算出する。差分ΔＱｓは、ＰＩ制御器１４２に入力されることで、対応するベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅが求められる。尚、ＰＩ制御器１４２の出力側にはホールド回路１４４が設けられており、ＡＦＣ対応モード（ＡＦＣ信号を受信している間）において一定のベース開度Ｓｔｂ１が保持されるように構成されている。

【0030】

バイアス開度算出部１３４は、ＡＦＣ信号に基づくバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓを算出する。バイアス開度算出部１３４では、ＡＦＣ信号は関数演算器１４６に入力されることにより、バイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓに変換される。図４は、図３の関数演算器１４６が有する関数の一例である。図４では、関数は、ＡＦＣ信号が増加するに従って、バイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓが単調減少するように規定されている（尚、予め設定されたＡＦＣ信号の上限値以上および下限値以下の範囲については、バイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓは一定に規定されている）。

【0031】

関数演算器１４６の出力側にはスイッチＳＷ３が設けられる。スイッチＳＷ３は、ＡＦＣ信号が入力されるＡＦＣ対応モードにあるか否かに基づいて、バイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓとして関数演算器１４６の演算結果か、予め設定されたデフォルト値「０％」のいずれかを切替可能である。すなわち、ＡＦＣ対応モードではバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓとして関数演算器１４６の演算結果が用いられ、他の動作モードではバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓはゼロとなる。

【0032】

このように算出されたベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅおよびバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓは、加算器１３６において互いに加算される。加算器１３６の出力側にはスイッチＳＷ４が設けられており、ＡＦＣ信号が入力されるＡＦＣ対応モードにあるか否かに基づいて、第３開度指令値Ｓｔｂ３として加算器１３６の演算結果か、予め設定されたデフォルト値「０％」のいずれかを切替可能である。すなわち、ＡＦＣ対応モードでは第３開度指令値Ｓｔｂ３として加算器１３６の演算結果が用いられ、他の動作モードでは第３開度指令値Ｓｔｂ３はゼロとなる。

【0033】

そしてタービンバイパス弁開度指令値生成部１１０では、高値選択器ＨＳによって、スイッチＳＷ２およびＳＷ４からの出力のうち大きな方を開度指令値Ｓｔｂとして選択されるように構成される。開度指令値Ｓｔｂは、タービンバイパス弁制御部１４０（図２を参照）に入力され、タービンバイパス弁１６の開度制御に用いられる。

【0034】

タービンバイパス弁制御部１４０は、このように算出されたタービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂに基づいてタービンバイパス弁１６を制御することにより、一連の火力発電プラント１の動作時において、起動時間短縮や主蒸気圧力の異常上昇を的確に回避しつつ、ＡＦＣ対応モードにおいてはＡＦＣ信号に対する良好な応答性を得ることができる。すなわち、起動時には第２開度指令値Ｓｔｂ２がタービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂとして出力されることで、起動時に適したタービンバイパス弁１６の制御が行われる。またＡＦＣ信号を受信しない通常時には、ＡＦＣ信号に基づくバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓがゼロであることによりベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅである第３開度指令値Ｓｔｂ３に基づいてタービンバイパス弁１６の制御が行われつつ、主蒸気圧力Ｐｓが主蒸気圧力設定値Ｐｓｔ以上となることで異常上昇した際には、第１開度指令値Ｓｔｂ１に基づいてタービンバイパス弁１６を制御することで主蒸気圧力Ｐｓの異常上昇を抑制することができる。そしてＡＦＣ信号を受信するＡＦＣ対応モードでは、ベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅに対してＡＦＣ信号に基づくバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓが加算された第３開度指令値Ｓｔｂ３に基づいてタービンバイパス弁１６を制御する。これによりボイラ２として石炭焚きボイラのようにボイラ入力信号が蒸気量に反映されるまでタイムラグがある場合においても、ＡＦＣ信号に基づいてタービンバイパス弁１６の開度を制御することで、ＡＦＣ信号に対して良好な追従性を得ることができる。尚、ＡＦＣ対応モード時には、後述のようにボイラ入力指令値ＢＩＤが生成されることで負荷指令値Ｌの大きさに関わらず、タービンバイパス弁１６の調整代が得られる。

【0035】

続いて図５は図２のボイラ入力指令値生成部１４２の制御ロジック図である。ボイラ入力指令値生成部１４２では、まず負荷指令値Ｌが変化率制限器１４４に入力される。変化率制限器１４４では、時々刻々変化する負荷指令値Ｌの変化率が所定値以下になるように制限され、第１指令値Ｄ１として出力される。第１指令値Ｄ１には、加算器１４６によって周波数制御信号Ｄｆが加算されることにより第２指令値Ｄ２（ＭＷＤ）が求められる。周波数制御信号Ｄｆは、系統周波数の変動分に対応する負荷分を第１指令値Ｄ１（発電機出力指令）に加えることにより電力系統の安定化に寄与する。図５では、系統周波数を関数演算器１４７に入力し、系統周波数に対応する負荷分を算出し、その出力を変化率制限器１４９に入力することによって変化率を制限した結果が、周波数制御信号Ｄｆとして第１指令値Ｄ１に加算される。

【0036】

図５の回路では、第１指令値Ｄ１に対して周波数制御信号Ｄｆを加算する一方で、ＡＦＣ信号が加算されないように構成される。これは後述するバイアス値Ｄｂｉａｓを加算することでボイラ入力指令値ＢＩＤを増加させることにより、タービン呑み込み流量の増減に対応できるようにタービンバイパス弁１６を適正な開度に保っているため、ＡＦＣ信号を加算することによってボイラ入力指令値ＢＩＤを増減させる必要がないからである。

【0037】

続いて加算器１４６から出力される第２指令値Ｄ２には、更に、加算器１４８において主蒸気圧力制御信号Ｄｓが加算されることにより第３指令値Ｄ３となる。主蒸気圧力制御信号Ｄｓは、減算器１５０において、第２指令値Ｄ２が関数演算器１５２に入力されて算出される目標主蒸気圧力Ｐｓｔと、主蒸気ライン６における主蒸気圧力の検出値Ｐｓとの圧力差ΔＰｓが算出され、当該圧力差ΔＰｓがＰＩ制御器１５４に入力されることで求められる。

【0038】

更に加算器１５６では、火力発電プラント１に対する負荷指令値Ｌに基づくベース値である第３指令値Ｄ３に対して、バイアス値Ｄｂｉａｓが加算されることにより、ボイラ入力指令値ＢＩＤが生成される。バイアス値Ｄｂｉａｓは、スイッチＳＷ６によって切替可能であり、ＡＦＣ対応モードでは関数演算器１５８によって求められる正符号の値が選択され、他の動作モードでは「０％」が選択される。

【0039】

ここで図６は図５の関数演算器１５８によって求められるバイアス値Ｄｂｉａｓの一例である。図６の例では、バイアス値Ｄｂｉａｓはボイラ入力指令値生成部１４２に入力される負荷指令値Ｌ（第２指令値Ｄ２）が所定値以下の範囲において、負荷指令値Ｌに依存することなく略一定に設定される。当該値は例えば、ＡＦＣ信号の基準値に対する最大減少値に対応して設定される。これにより、ＡＦＣ対応モードでは、負荷指令値Ｌが変化した場合においても一定のバイパス値が変化しないため、広い負荷範囲においてタービンバイパス弁１６の調整代を確保できる。すなわちＡＦＣ対応モードにおいてＡＦＣ信号が負である場合においても、正符号を有する一定値であるバイアス値Ｄｂｉａｓを加算してボイラ入力指令値ＢＩＤを生成することで、ＡＦＣ信号の正負に関わらず負荷指令値Ｌより大きなボイラ出力を確保し、ＡＦＣ信号に対応したタービンバイパス弁１６の開度制御により追従性を向上できる。

【0040】

尚、バイアス値Ｄｂｉａｓは、負荷指令値Ｌが所定値より大きい範囲においては、負荷指令値Ｌの上限値（１００％）に近づくに従って減少するように設定される。図６に示す例では、負荷指令値Ｌが９５％～上限値（１００％）の範囲において、負荷指令値Ｌが増加するに従ってバイアス値Ｄｉａｓは単調減少するように設定される。

【0041】

このように算出されたボイラ入力指令値ＢＩＤは、ボイラ制御部１６０（図２を参照）に入力される。ボイラ制御部１６０は、当該ボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいてボイラ２の制御が行われる。

【0042】

続いて図７は図２の主蒸気弁開度指令値生成部１６２の制御ロジック図である。主蒸気弁開度指令値生成部１６２では、ＡＦＣ信号が関数演算器１６４で第４指令値Ｄ４に変換される。スイッチＳＷ７は、ＡＦＣ対応モードにおいて第４指令値Ｄ４を選択することで変化率制限器１６６に入力し、その結果を加算器１６８において前述の第１指令値Ｄ１（図５を参照）に加算することにより第５指令値Ｄ５を求める。このように第１指令値Ｄ１に変化率制限器１６６からの出力信号を加算することで、タービンバイパス弁１６の動作時の主蒸気圧力の変動幅を軽減でき、且つ、ＡＦＣ信号に対する発電機出力の応答性の改善が見込める。第５指令値Ｄ５は、減算器１７０において蒸気タービン４に連結された発電機（不図示）の出力検出値Ｐとの偏差ΔＰが算出され、ＰＩ制御器１７２において偏差ΔＰに対応する主蒸気弁開度指令値Ｊｄが生成される。
尚、他の動作モードではスイッチＳＷ７はデフォルト値である「０％」を選択し、第５指令値Ｄ５は、第１指令値Ｄ１自体となる。

【0043】

このように主蒸気弁開度指令値生成部１６２で生成された主蒸気弁開度指令値Ｊｄは、主蒸気弁制御部１７４に与えられる。主蒸気弁制御部１７４は、主蒸気弁開度指令値Ｊｄに基づいて主蒸気弁８の開度制御を実施する。これにより主蒸気弁８の開度は、ＡＦＣ信号を考慮した主蒸気弁開度指令値Ｊｄに基づいて、同じくＡＦＣ信号を考慮したタービンバイパス弁１６の開度とともに協調制御され、ＡＦＣ信号に対する追従性を向上することができる。

【0044】

続いて上記構成を有する制御装置１００による火力発電プラント１の制御内容について説明する。図８は図２の制御装置１００における各種信号の時間変化を示すタイミングチャートである。図８では、制御装置１００が通常モードで火力発電プラント１を制御している初期状態において、時刻ｔ０以降、ＡＦＣ信号を受信することにより、ＡＦＣ対応モードに移行した場合について、（ａ）ＡＦＣ信号、（ｂ）負荷指令値Ｌ、（ｃ）第５指令値Ｄ５、（ｄ）第２指令値Ｄ２、（ｅ）第３指令値Ｄ３、（ｆ）ボイラ入力指令値ＢＩＤ、（ｇ）主蒸気弁開度指令値Ｊｄ、（ｈ）タービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂ、（ｉ）発電機出力Ｐ、（ｊ）主蒸気圧力偏差ΔＰｓ（＝主蒸気圧力の検出値Ｐｓ－目標主蒸気圧力Ｐｓｔ）の時間変化がそれぞれ示されている。

【0045】

（ａ）ＡＦＣ信号は一般的には基準値（０％）を中心とする複雑な波形を有するが、本実施形態では説明をわかりやすくするために、時間の経過に従って段階的に変動するＡＦＣ信号が例示されている（具体的には、（ａ）ＡＦＣ信号は時刻ｔ０～ｔ１において「＋３％」、時刻ｔ１～ｔ２において「＋５％」、時刻ｔ２～ｔ３において「＋１％」とステップ的に変動する）。また（ａ）ＡＦＣ信号に対する応答性をわかりやすく説明するために、制御装置１００が中央給電指令等所から受信する（ｂ）負荷指令値Ｌは、一定（５０％）であるとした。

【0046】

（ｃ）第５指令値Ｄ５は、ＡＦＣ対応モードではスイッチＳＷ７において関数演算器１６４側が選択されることにより、ＡＦＣ信号に基づく第４指令値Ｄ４が変化率制限器１６６に入力されることによる算出値に対して、加算器１６８において第１指令値Ｄ１が加算されることによって求められる。これにより第５指令値Ｄ５は、一定（５０％）である（ｂ）負荷指令値Ｌに対して、時間とともに変化する（ａ）ＡＦＣ信号が加算された波形を有する。

【0047】

（ｄ）第２指令値Ｄ２は、変化率制限器１４４によって変化率が制限された（ｂ）負荷指令値Ｌに対して、加算器１４６において周波数制御信号Ｄｆが加算されたものである。本実施形態では、周波数制御信号Ｄｆはゼロとして、（ｂ）負荷指令値Ｌと同様に一定値（５０％）を有する第２指令値Ｄ２が示されている。

【0048】

（ｅ）第３指令値Ｄ３は、（ｄ）第２指令値Ｄ２に対して、加算器１４８において主蒸気圧力制御信号Ｄｓが加算されたものであり、一定値（５０％）を有する（ｄ）第２指令値Ｄ２に対して、時間的に変動する主蒸気圧力制御信号Ｄｓが加算されることにより、第２指令値Ｄ２を中心として変動する振る舞いを示している。

【0049】

（ｆ）ボイラ入力指令値ＢＩＤは、（ｅ）第３指令値Ｄ３に対して、加算器１５６においてバイアス値Ｄｂｉａｓが加算されたものである。ＡＦＣ対応モードではバイアス値Ｄｂｉａｓとして、関数演算器１５８で設定された一定値（５％）が加算される。尚、ＡＦＣモードが設定されたタイミング（ＡＦＣ信号が入力される時刻ｔ０より前）でボイラ入力指令値ＢＩＤに一定値が加算される。ボイラ負荷が一定値まで増加完了した後に、ＡＦＣ信号が入力される。これにより、（ｆ）ボイラ入力指令値ＢＩＤは、第２指令値Ｄ２（５０％）に対してバイアス値Ｄｂｉａｓ（５％）が加算された値を中心として変動する振る舞いを示している。ここで、ＡＦＣモードの設定は、オペレータが判断して設定する他に、予め時刻を定めて自動で設定してもよい。

【0050】

（ｇ）主蒸気弁開度指令値Ｊｄは、ＰＩ制御器１７２において（ｃ）第５指令値Ｄ５と（ｉ）発電機出力Ｐとの偏差ΔＰに基づいて算出され、ボイラ入力指令値ＢＩＤに対応する波形について第１指令値Ｄ１の傾向が反映された時間的変化が示されている。

【0051】

（ｈ）タービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂは、ＡＦＣ信号が入力される時刻ｔ０以降において、（ａ）ＡＦＣ信号に基づくバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓが、一定のベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅに加算されて求められることから、（ａ）ＡＦＣ信号に対応する段階的な時間変化を示している。

【0052】

（ｉ）発電機出力Ｐは、時間的に変動しながらも、（ａ）ＡＦＣ信号に対応する増減傾向を示している。これは、ＡＦＣ信号に対応するように火力発電プラント１の発電制御が行われており、ＡＦＣ信号に対する良好な追従性が得られていることを示している。

【0053】

（ｊ）主蒸気圧力偏差ΔＰｓは、前述したように主蒸気ライン６における蒸気圧力Ｐｓと目標主蒸気圧力Ｐｓｔとの差圧であり、高圧側タービン４Ａの負荷に対応して時間的に変動している。主蒸気圧力偏差ΔＰｓは時間的に変動しながら、ＡＦＣ信号に対応して増減する。

【0054】

図９は負荷指令値Ｌにおける、プラントの負荷調整代示すグラフである。図９ではバイアス値Ｄｂｉａｓの効果をわかりやすく比較するために、比較例として、バイアス値Ｄｂｉａｓを０％に固定した場合におけるボイラ入力指令値ＢＩＤの負荷調整代が破線で示されている。この比較例によれば、バイアス値Ｄｂｉａｓを０％にしたボイラ入力指令値ＢＩＤは、図５を参照して前述したように負荷指令値Ｌに応じた調整代しか持たないため、負荷指令値Ｌが低くなるに従って負荷調整代が減少している。それに対して、本実施形態では、バイアス値Ｄｂｉａｓとして正符号を有する一定値が加算されてボイラ入力指令値ＢＩＤが求められるため、図９に実線で示すように、タービンバイパス弁１６を併用することにより負荷指令値Ｌの大きさに関わらず、低負荷側に至るまで一定の負荷調整代が得られる。

【0055】

上記の比較例ではタービンバイパス弁１６の開閉を行わず、ボイラ入力指令値ＢＩＤの増減で負荷調整を行っている。図９に破線で示すように、低負荷帯における負荷調整代が高負荷帯に比べて狭くなってしまう。それに対して本実施形態では、ボイラ入力指令値ＢＩＤにバイアス値Ｄｂｉａｓを加算して固定した上で、タービンバイパス弁１６の開閉を行うことにより、低負荷帯に至るまで負荷調整代を高負荷帯と同等に維持することができる。すなわち比較例に比べると、低負荷帯における負荷調整代を拡大することができる。これは、ボイラ入力指令値ＢＩＤはバイアス値Ｄｂｉａｓを加算する分だけ大きくなり、予め蒸発量を増加しその蒸発量を負荷調整代のバッファとして使用することで成立する。つまり「負荷調整代優先」の運転制御といえる。このような制御により、ボイラ２が１００％負荷よりも低い負荷帯での運転となる場合であっても、再生可能エネルギーの増大等に伴う負荷調整力の確保という課題に対応することができる。

【0056】

続いて他の実施形態に係る火力発電プラント１´を制御対象とする制御装置１００´について説明する。図１０は他の実施形態に係る火力発電プラント１´の全体構成図である。本実施形態では、図１に示す実施形態のバイパスライン１４に相当する第１バイパスライン１４に加えて、第２バイパスライン１５を備える。第１バイパスライン１４は主蒸気ライン６の上流側と下流側とを連通しており、第１バイパスライン１４には第１タービンバイパス弁１６が設けられている。第１タービンバイパス弁１６の開度は制御装置１００´によって制御可能であり、その開度に応じて、主蒸気ライン６を流れる蒸気の一部を、第１バイパスライン１４を介して高圧側タービン４Ａをバイパスして蒸気ライン１０に供給できる。

【0057】

また蒸気ライン１０のうち低圧側タービン４Ｂの上流側と復水器１２との間には、第２バイパスライン１５が設けられる。第２バイパスライン１５には第２タービンバイパス弁１７が設けられている。第２タービンバイパス弁１７の開度は制御装置１００によって制御可能であり、その開度に応じて、蒸気ライン１０を流れる蒸気の一部を、第２バイパスライン１５を介して低圧側タービン４Ｂをバイパスして復水器１２に供給できる。

【0058】

制御装置１００´は、前述の実施形態に係る制御装置１００と共通の構成（図２を参照）を有する。制御装置１００´のうちタービンバイパス弁開度指令値生成部１１０は、第１タービンバイパス弁１６に対応するタービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂを作成する。
第２タービンバイパス弁１７の開度は、火力発電プラント１´の起動時や通常運転時において、再熱蒸気圧力（低圧側タービン４Ｂの入口圧力）を規定値に調整するために適宜制御される。尚、第２タービンバイパス弁１７の開度目標値は、典型的には、火力発電プラント１´の起動時と通常運転時とにおいて異なり、それぞれ適宜設定される。

【0059】

図１１は図１０の制御装置１００´が備えるタービンバイパス弁開度指令値生成部１１０´の制御ロジック図の一部である。タービンバイパス弁開度指令値生成部１１０´は、図３と基本的に共通の制御ロジックを有しているが、図１１では、タービンバイパス弁開度指令値生成部１１０´のうちバイアス開度算出部１３４´とバイアス開度補正部２００のみが示されている（尚、タービンバイパス弁開度指令値生成部１１０´の他の構成は、図３に示すタービンバイパス弁開度指令値生成部１１０と同様であるため図１１では省略している）。

【0060】

バイアス開度補正部２００は、高圧側タービン４Ａの負荷に基づいてバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓを補正する。本実施形態では、バイアス開度補正部２００は、高圧側タービン４Ａの負荷を評価するためのパラメータとして、主蒸気ライン６における主蒸気圧力Ｐｓと、蒸気ライン１０の蒸気圧力Ｐｓｅとの差圧ΔＰ´を減算器２０２で求め、当該差圧ΔＰ´を関数演算器２０４に入力することで、バイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓを補正するためのゲインＧを算出する。

【0061】

図１２は図１１の関数演算器２０４における差圧ΔＰ´とゲインＧとの関係を示すグラフである。この例では、高圧側タービン４Ａの負荷を評価するための差圧ΔＰ´が増加するに従って、ゲインＧが単調減少するように規定されている。このように算出されたゲインＧは、補正部２０６において、ＡＦＣ信号に基づく関数演算器１４６の出力に乗算されることでバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓの補正に用いられる。

【0062】

第３開度指令値Ｓｔｂ３に対するバイアス値Ｓｔｂ３ｂｉａｓの影響は低負荷側ほど小さくなるが、本実施形態では、このように第３開度指令値Ｓｔｂ３に含まれるバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓに対して、高圧側タービン４Ａの負荷が小さくなるに従って大きくなるゲインＧを設定する。これにより、低負荷側においても第３開度指令値Ｓｔｂ３におけるバイアス値Ｓｔｂ３ｂｉａｓの効果を有効に得ることができ、広い負荷範囲において良好なＡＦＣ信号に対する追従性を得ることができる。

【0063】

以上説明したように上記実施形態によれば、ＡＦＣ信号に対して良好な追従性で発電周波数を維持可能な制御装置および制御方法を提供できる。

【0064】

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。

【0065】

（１）一態様に係る制御装置は、
ボイラ（例えば上記実施形態のボイラ２）と、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービン（例えば上記実施形態の蒸気タービン４）と、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁（例えば上記実施形態のタービンバイパス弁１６）と、を備える火力プラント（例えば上記実施形態の火力発電プラント１、１´）の制御装置（例えば上記実施形態の制御装置１００、１００´）であって、
前記火力プラントのＡＦＣ対応モードにおいて、ＡＦＣ信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値（例えば上記実施形態のタービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂ）を生成するためのタービンバイパス弁開度指令値生成部（例えば上記実施形態のタービンバイパス弁開度指令値生成部１１０）と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御するためのタービンバイパス弁制御部（例えば上記実施形態のタービンバイパス弁制御部１４０）と、
前記ＡＦＣ対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値（例えば上記実施形態の負荷指令値Ｌ）に基づくベース入力値（例えば上記実施形態の第２指令値Ｄ２）に対して正符号のバイアス値（例えば上記実施形態のバイアス値Ｄｂｉａｓ）を加算することによりボイラ入力指令値（例えば上記実施形態のボイラ入力指令値ＢＩＤ）を生成するためのボイラ入力指令値生成部（例えば上記実施形態のボイラ入力指令値生成部１４２）と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御するためのボイラ制御部（例えば上記実施形態のボイラ制御部１６０）と、
を備える。

【0066】

上記（１）の態様によれば、ＡＦＣ対応モードにおいて、タービンバイパス弁の開度がＡＦＣ信号に基づいて生成された開度指令値に基づいて制御されることで、ＡＦＣ信号に対して良好な追従性が得られる。一方で、ボイラ入力指令値は、負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算して生成される。これにより、タービンバイパス弁がＡＦＣ信号に基づく開度指令値によって制御された場合に、ＡＦＣ信号の正負符号に関わらず、タービンバイパス弁の開度調整代を確保することができる。

【0067】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記バイアス値は、前記負荷指令値が所定値以下の範囲において、前記負荷指令値に関わらず一定である。

【0068】

上記（２）の態様によれば、ボイラ入力指令値を生成する際にベース入力値に対して加算されるバイアス値が、負荷指令値に関わらず一定に設定される。これにより、負荷指令値が変化した場合においてもバイパス値が変化しないため、広い負荷範囲においてタービンバイパス弁の調整代を確保できる。

【0069】

（３）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記バイアス値は、前記ＡＦＣ信号の基準値に対する最大減少値に対応して設定される。

【0070】

上記（３）の態様によれば、負荷指令値に関わらず一定なバイアス値が、ＡＦＣ信号の基準値に対する最大減少値に対応して設定される。これにより、時々刻々変化するＡＦＣ信号に対して、常にタービンバイパス弁の調整代を確保することができ、ＡＦＣ信号に対する良好な追従性が得られる。

【0071】

（４）他の態様では、上記（１）から（３）のいずれか一態様において、
前記開度指令値生成部は、前記ＡＦＣ対応モードへの移行時における前記タービンバイアス弁のベース開度（例えば上記実施形態のベース開度Ｓｔｂ３ｂａｓｅ）に、前記ＡＦＣ信号に基づくバイアス開度（例えば上記実施形態のバイアス開度Ｓｔｂ３ｂｉａｓ）を加算することにより、前記開度指令値を生成するように構成される。

【0072】

上記（４）の態様によれば、タービンバイアス弁の開度制御値は、ベース開度に対してバイアス開度が加算されることで生成される。ベース開度は、火力プラントが通常モードからＡＦＣ信号対応モードに移行した際のタービンバイアス弁の開度が保持されたものであり、これに時々刻々変化するＡＦＣ信号に基づくバイアス値が加算されて生成される。このような開度制御値に基づいてタービンバイパス弁の開度制御を行うことで、ＡＦＣ信号に対する良好な追従性が得られる。

【0073】

（５）他の態様では、上記（４）の態様において、
前記ベース開度は、全開状態と全閉状態との間の中間開度である。

【0074】

上記（５）の態様によれば、ＡＦＣ対応モードでは、タービンバイパス弁の開度制御の基準となるベース開度が、中間開度に設定される。これにより、ＡＦＣ信号に基づいてタービンバイパス弁の開度を変化させた際に、ＡＦＣ信号の符号に関わらずタービンバイパス弁の調整代が確保され、ＡＦＣ信号に対する良好な追従性を得ることができる。

【0075】

（６）他の態様では、上記（１）から（５）のいずれか一態様において、
前記火力プラントは、前記ボイラから前記蒸気タービンに供給される主蒸気量を調整するための主蒸気弁（例えば上記実施形態の主蒸気弁８）を更に備え、
前記制御装置は、
前記ＡＦＣ信号に基づいて蒸気弁開度指令値（例えば上記実施形態の主蒸気弁開度指令値Ｊｄ）を生成するための蒸気弁開度指令値生成部（例えば上記実施形態の主蒸気弁開度指令値生成部１６２）と、
前記蒸気弁開度指令値に基づいて前記主蒸気弁を制御するための主蒸気弁制御部（例えば上記実施形態の主蒸気弁制御部１７４）と、
を更に備える。

【0076】

上記（６）の態様によれば、主蒸気弁の開度は、ＡＦＣ信号に基づいて生成される主蒸気弁開度指令値に基づいて制御される。これにより、主蒸気弁は、同様にＡＦＣ信号に基づいて開度制御されるタービンバイパス弁とともに協調して動作することで、ＡＦＣ信号に対する追従性を向上することができる。

【0077】

（７）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
前記蒸気タービンの負荷に基づいて前記バイアス開度を補正するためのバイアス開度補正部（例えば上記実施形態のバイアス開度補正部２００）を更に備える。

【0078】

上記（７）の態様によれば、バイアス開度を蒸気タービンの負荷に基づいて補正することで、蒸気タービンの広い負荷範囲においてバイアス開度によるＡＦＣ信号に対する追従性の改善を行うことができる。

【0079】

（８）他の態様では、上記（７）の態様において、
前記バイアス開度補正部は、前記負荷が小さくなるに従って補正量が大きくなるように前記バイアス開度を補正する。

【0080】

上記（８）の態様によれば、バイアス開度の補正量は蒸気タービンの負荷が小さくなるに従って大きくなるように設定される。これにより、バイアス開度による効果が相対的に小さくなりやすい低負荷側においても、バイアス開度によるＡＦＣ信号に対する追従性の改善を効果的に行うことができる。

【0081】

（９）他の態様では、上記（７）または（８）の態様において、
前記バイアス開度補正部は、前記蒸気タービンの供給蒸気圧（例えば上記実施形態の主蒸気圧力Ｐｓ）と排気蒸気圧（例えば上記実施形態のタービン排気圧力Ｐｓｅ）との差圧（例えば上記実施形態の差圧ΔＰ´）に基づいて前記負荷を求める。

【0082】

上記（９）の態様によれば、蒸気タービンに供給される蒸気圧と、蒸気タービンから排出される蒸気圧との差圧によって、新たなセンサ等を追加することなく、蒸気タービンの負荷を適切に評価できる。

【0083】

（１０）他の態様では、上記（１）から（９）のいずれか一態様において、
前記タービンバイパス弁は、前記蒸気タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスラインに設けられる。

【0084】

上記（１０）の態様によれば、蒸気タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスラインにタービンバイパス弁を設けることで、例えば、火力プラントの起動時に開度調整することで、蒸気タービンの下流側に蒸気を供給し、蒸気タービンの下流側にある各種構成（再熱器など）を好適に保護できる。

【0085】

（１１）他の態様では、上記（１）から（９）のいずれか一態様において、
前記タービンバイパス弁は、前記蒸気タービンの上流側と前記蒸気タービンの下流側に設けられた復水器とを連通するバイパスラインに設けられる。

【0086】

上記（１１）の態様によれば、よりシンプルな制御によって、タービンバイパス弁がＡＦＣ信号に基づく開度指令値によって制御された場合に、ＡＦＣ信号の正負符号に関わらず、タービンバイパス弁の開度調整代を確保することができる（例えば上記（９）におけるバイアス開度補正部を不要とすることができる）。

【0087】

（１２）一態様に係る制御方法は、
ボイラ（例えば上記実施形態のボイラ２）と、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービン（例えば上記実施形態の蒸気タービン４）と、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁（例えば上記実施形態のタービンバイパス弁１６）と、を備える火力プラント（例えば上記実施形態の火力発電プラント１、１´）の制御方法であって、
前記火力プラントのＡＦＣ対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値（例えば上記実施形態の負荷指令値Ｌ）に基づくベース入力値（例えば上記実施形態の第２指令値Ｄ２）に対して正符号のバイアス値（例えば上記実施形態のバイアス値Ｄｂｉａｓ）を加算することによりボイラ入力指令値（例えば上記実施形態のボイラ入力指令値ＢＩＤ）を生成する工程と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御する工程と、
前記ＡＦＣ対応モードにおいて、ＡＦＣ信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値（例えば上記実施形態のタービンバイパス弁開度指令値Ｓｔｂ）を生成する工程と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御する工程と、
を備える。

【0088】

上記（１２）の態様によれば、ＡＦＣ対応モードにおいて、タービンバイパス弁の開度がＡＦＣ信号に基づいて生成された開度指令値に基づいて制御されることで、ＡＦＣ信号に対して良好な追従性が得られる。一方で、ボイラ入力指令値は、負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算して生成される。これにより、タービンバイパス弁がＡＦＣ信号に基づく開度指令値によって制御された場合に、ＡＦＣ信号の正負符号に関わらず、タービンバイパス弁の開度調整代を確保することができる。

【0089】

（１３）他の態様では、上記（１２）の態様において、
前記ボイラが前記ボイラ入力指令値によって制御されることで前記ボイラの負荷が前記負荷指令値より増加した後に、前記タービンバイパス弁が前記開度指令値に基づいて制御される。

【0090】

上記（１３）の態様によれば、ボイラの負荷が前記負荷指令値より増加することにより、タービンバイパス弁の開度調整代が確保された後に、タービンバイパス弁の開度制御が実施される。これにより、ＡＦＣ信号に基づいてタービンバイパス弁の開度制御を行った際に、ＡＦＣ信号の正負に関わらずＡＦＣ信号に対応した開度調整を行うことができ、ＡＦＣ信号に対する良好な追従性が得られる。

【符号の説明】

【0091】

１ 火力発電プラント
２ ボイラ
４ 蒸気タービン
４Ａ 高圧側タービン
４Ｂ 低圧側タービン
６ 主蒸気ライン
８ 主蒸気弁
１０ 蒸気ライン
１２ 復水器
１４ バイパスライン（第１バイパスライン）
１５ 第２バイパスライン
１６ タービンバイパス弁（第１タービンバイパス弁）
１７ 第２タービンバイパス弁
１００ 制御装置
１１０ タービンバイパス弁開度指令値生成部
１１２ 第１開度指令値算出部
１２０ 第２開度指令値算出部
１３０ 第３開度指令値算出部
１３２ ベース開度算出部
１３４ バイアス開度算出部
１４０ タービンバイパス弁制御部
１４２ ボイラ入力指令値生成部
１４４ ホールド回路
１６０ ボイラ制御部
１６２ 主蒸気弁開度指令値生成部
１７４ 主蒸気弁制御部
２００ バイアス開度補正部
２０６ 補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】