JP2008289222A - Power supply facility and control method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】風力発電を利用した場合にも出力変動を抑制する設備を設けることなく安定した電力供給ができる電力供給設備及びその制御方法を提供する。
【解決手段】電力需要先30の需要電力を満たす電力をコンバインドサイクル発電設備50で発電するために、ガスタービン設備51の目標発電量と蒸気タービン設備52の目標発電量を設定する手順と、風力発電設備10で発電があるときには、その発電量に相当する分だけ蒸気タービン設備52の目標発電量を減じる手順と、この減じた蒸気タービン設備52の目標発電量を蒸気タービン設備52で発電するために必要な量の蒸気を排熱回収ボイラ63から蒸気タービン設備52へ供給する手順と、排熱回収ボイラ63が発生する残りの蒸気を、蒸気熱を利用して海水を淡水化する淡水化装置60に供給する手順を実行する。
【選択図】図5Provided is a power supply facility capable of stably supplying power without providing a facility for suppressing output fluctuation even when wind power generation is used, and a control method therefor.
A procedure for setting a target power generation amount of a gas turbine facility 51 and a target power generation amount of a steam turbine facility 52 in order to generate electric power satisfying the power demand of a power demand destination 30 with a combined cycle power generation facility 50; When there is power generation in the power generation facility 10, a procedure for reducing the target power generation amount of the steam turbine facility 52 by an amount corresponding to the power generation amount and for generating the reduced target power generation amount of the steam turbine facility 52 in the steam turbine facility 52. For supplying the necessary amount of steam from the exhaust heat recovery boiler 63 to the steam turbine facility 52 and the remaining steam generated by the exhaust heat recovery boiler 63 to desalinate seawater using steam heat The procedure of supplying to 60 is executed.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、電力需要先の需要電力を満たす電力を供給する電力供給設備、及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply facility that supplies power that satisfies power demand of a power demand destination, and a control method therefor.
近年、人口の増加と経済活動の活発化に伴って水の消費量は拡大し、深刻な水不足に直面している地域がある。特に海に近い乾燥地域では水資源の確保が難しく、淡水化装置によって海水から水を得ているところがある。海水の淡水化には大量のエネルギーが必要であり、多くの場合、天然ガス等の化石燃料が用いられている。こうした化石燃料を有効に利用するために、天然ガスコンバインドサイクル発電設備と淡水化装置を併設し、周辺地域に水と電力の供給を行っている設備がある。 In recent years, as the population has increased and economic activities have become more active, water consumption has expanded, and some areas are facing serious water shortages. Especially in dry areas close to the sea, it is difficult to secure water resources, and there are places where water is obtained from seawater using desalination equipment. Seawater desalination requires a large amount of energy, and in many cases, fossil fuels such as natural gas are used. In order to make effective use of such fossil fuels, there are facilities that are equipped with natural gas combined cycle power generation facilities and desalination equipment, and supply water and power to the surrounding area.
一方、地球温暖化防止の観点から、風力発電等の自然エネルギーによる電力の供給を行うことにより化石燃料の消費を減らし、CO2排出量を削減することが求められている。しかし、風力発電の出力は気象状況によって大きく変化するので、電力の供給側(発電側)と需要側(負荷側)のバランスをとることが難しい。この点に着目した技術として、風力発電設備に二次電池などの電力貯蔵設備を組み合わせて気象状況変化による出力変動を抑制し、電力の需要と供給のバランス(需給バランス)の安定化を図ったものがある(特許文献1等参照)。 On the other hand, from the viewpoint of preventing global warming, it is required to reduce the consumption of fossil fuels and reduce CO2 emissions by supplying electric power using natural energy such as wind power generation. However, since the output of wind power generation varies greatly depending on weather conditions, it is difficult to balance the power supply side (power generation side) and the demand side (load side). As a technology that pays attention to this point, we combined power storage facilities such as secondary batteries with wind power generation facilities to suppress output fluctuations due to changes in weather conditions, and to stabilize the balance between power supply and demand (supply-demand balance). There is a thing (refer patent documents 1 grade).
しかしながら、気象状況変化による出力変動を抑制して電力の需給バランスの安定を図るためには大容量の電力貯蔵設備が必要となり、風力発電設備に要する費用を上回る設備投資が必要となってしまう。そのため上記のような電力貯蔵設備を設けることは、費用対効果の面から実用性に乏しかった。 However, in order to suppress output fluctuations due to changes in weather conditions and stabilize the supply and demand balance of electric power, a large-capacity power storage facility is required, and capital investment exceeding the cost required for wind power generation facilities is required. For this reason, providing such a power storage facility has been impractical in terms of cost effectiveness.
本発明の目的は、風力発電を利用した場合にも出力変動を抑制する設備を設けることなく安定した電力供給ができる電力供給設備及びその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power supply facility that can stably supply power without providing a facility that suppresses output fluctuation even when wind power generation is used, and a control method thereof.
風力で発電する風力発電設備と、燃焼ガスで発電するガスタービン設備、このガスタービン設備の排ガスで蒸気を発生する排熱回収ボイラ、及びこの排熱回収ボイラの蒸気で発電する蒸気タービン設備を有するコンバインドサイクル発電設備とを備える電力供給設備の制御方法であって、電力需要先の需要電力を満たす電力を前記コンバインドサイクル発電設備で発電するために、前記ガスタービン設備の目標発電量と前記蒸気タービン設備の目標発電量を設定する手順と、前記風力発電設備で発電があるときには、その発電量に相当する分だけ前記蒸気タービン設備の目標発電量を減じる手順と、この減じた前記蒸気タービン設備の目標発電量を前記蒸気タービン設備で発電するために必要な量の蒸気を前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービン設備へ供給する手順と、前記排熱回収ボイラが発生する残りの蒸気を、蒸気熱を利用して物質を生成する蒸気利用設備に供給する手順とを有する。 It has a wind power generation facility that generates power using wind power, a gas turbine facility that generates power using combustion gas, an exhaust heat recovery boiler that generates steam from the exhaust gas of the gas turbine facility, and a steam turbine facility that generates power using the steam of the exhaust heat recovery boiler A method for controlling a power supply facility including a combined cycle power generation facility, wherein a target power generation amount of the gas turbine facility and the steam turbine are used to generate electric power satisfying the demand power of a power demand destination with the combined cycle power generation facility. A procedure for setting a target power generation amount of the facility; a step of reducing the target power generation amount of the steam turbine facility by an amount corresponding to the power generation amount when power is generated by the wind power generation facility; An amount of steam necessary to generate a target power generation amount with the steam turbine equipment is transferred from the exhaust heat recovery boiler to the steam turbine. With the procedure for supplying the bottle facility, the remaining steam the heat recovery steam occurs, the procedure for supplying the steam utilization facility to generate a material by using steam heat.
本発明によれば、風力発電を利用した場合にも出力変動を抑制する設備を設けることなく安定した電力供給ができるので、風力発電による電力を効率良く利用することができる。 According to the present invention, even when wind power generation is used, stable power supply can be performed without providing facilities for suppressing output fluctuations, so that power generated by wind power generation can be used efficiently.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態である電力供給設備の全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power supply facility according to an embodiment of the present invention.
この図に示す電力供給設備は、風力発電設備(ウインドファーム)10と、コンバインドサイクル発電サイト20を備えており、電力需要先である負荷30に電力を供給している。風力発電設備10、コンバインドサイクル発電サイト20、及び負荷30は、それぞれ変圧装置40a,40b,40cと接続しており、各変圧装置40a,40b,40cは送電線41によって相互に接続している。
The power supply facility shown in this figure includes a wind power generation facility (wind farm) 10 and a combined cycle
風力発電設備10は、複数の風力発電装置11と、監視制御端末42と、気象情報センサ43を備えており、変圧装置40aと接続している。風力発電装置11は風力を利用して発電するもので、本実施の形態では、例えば、定格出力2MWの風力発電装置11が50台集合してウインドファームを形成している(図1では一部のみ図示)。各風力発電装置11で発電された電力は、ウインドファーム内で所定値(例えば、13.8kV)で配電線で集電されて、変圧装置40aで所定値(例えば、115kV)まで昇圧された後に、送電線41を介してコンバインドサイクル発電サイト20や負荷30に供給される。気象情報センサ43は、風力発電設備10の発電量(風力発電量)の予測に用いられるもので、風力発電設備10が設けられている地域の風速・風向・気温等の気象情報の現在値を取得する。監視制御端末42はコンバインドサイクル発電サイト20内の監視制御装置70(後述)と通信線15を介して接続しており、風力発電設備10の発電量と、負荷30等への送電電力値(風力送電電力値)及び送電電力量(風力送電電力量)と、故障情報と、気象情報センサ43が取得する気象情報の現在値等のデータを送信している。
The wind
負荷30は、本実施の形態の電力供給設備の電力の供給先であり、監視制御端末45を備えている。監視制御端末45は、通信線15を介して監視制御装置70と接続しており、負荷30の需要電力、受電電力、及び受電電力量等のデータを送信している。
The
コンバインドサイクル発電サイト20は、複数のコンバインドサイクル発電設備50と、淡水化装置60と、貯水タンク61と、熱交換器62と、排熱回収ボイラ63と、監視制御装置70を備えている。なお、図1においては、本実施の形態のコンバインドサイクル発電サイト20は、3つのコンバインドサイクル発電設備50a,50b,50cを備えているが、少なくとも1つコンバインドサイクル発電設備50があれば良い。また、以下においては、省略してコンバインドサイクル発電設備50aのみの構成を説明し、他のものについては符号の添え字(a,b,c)を変えて引用する。
The combined cycle
コンバインドサイクル発電設備50aは、ガスタービン設備51aと、蒸気タービン設備52aと、発電機53aを備えている。
The combined cycle
ガスタービン設備51a(例えば、定格出力25MW)は、燃焼器(図示せず)で圧縮空気と燃料を燃焼して得られる燃焼ガスによって駆動されるもので、空気を圧縮する圧縮機55aと、燃焼ガスによって駆動力を得るタービン56aと、監視制御端末57aを備えている。本実施の形態におけるタービン56aの回転軸(ロータ)は圧縮機55a及び発電機53aと連結しており、圧縮機55a及び発電機53aはタービン56aによって駆動される。タービン56aを駆動させた後の排ガスは、水を蒸発させる際の熱源として排熱回収ボイラ63aに向かって排出される。監視制御端末57aは監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、ガスタービン設備51aの発電量と、消費燃料量と、故障情報と、負荷30等への送電電力値(CC送電電力値)及び送電電力量(CC送電電力量)等のデータを送信したり、ガスタービン設備51aへの発電指令値等のデータを受信したりしている。
The
蒸気タービン設備52a(例えば、定格出力14MW)は、排熱回収ボイラ63が発生する蒸気によって駆動されるもので、監視制御端末58aを備えている。蒸気タービン設備52aは発電機53aと連結されている。このように本実施の形態の蒸気タービン設備52aは、タービン56aの回転軸と同軸上に設けられ、ガスタービン設備51aと発電機53aを共有しているが、別途設けた発電機と連結して発電するように構成しても良い。監視制御端末58aは、監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、蒸気タービン設備52aの発電量、故障情報、負荷30等への送電電力値、排熱回収ボイラ63からの蒸気供給量(ST蒸気供給量)等のデータを送信している。
The
発電機53aは、ガスタービン設備51a及び蒸気タービン設備52aによって駆動されて電力を発生するもので、監視制御端末59aを備えている。発電機53aは変圧装置40b及び淡水化装置60と接続している。監視制御端末59aは、監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、コンバインドサイクル発電設備50aの送電電力値等のデータを送信している。
The
排熱回収ボイラ63は、ガスタービン設備50a,50b,50cの排ガスを熱源として水を加熱し蒸気を発生するもので、ガスタービン設備50a,50b,50cの排ガスの流通方向の下流側に設けられている。排熱回収ボイラ63は、監視制御端末66を備えている。監視制御端末66は、監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、排熱回収ボイラ63での蒸気発生量、消費水量(給水量)等のデータを送信している。また、排熱回収ボイラ63は、蒸気タービン設備50a,50b,50cと蒸気供給配管64を介して接続し、淡水化装置60と蒸気供給配管65を介して接続しており、これらに水蒸気を供給している。
The exhaust
蒸気供給配管64は、蒸気タービン設備50a,50b,50cに蒸気を供給するもので、コンバインドサイクル発電サイト20内の蒸気タービン設備の数に応じて分岐している。本実施の形態の蒸気供給配管64は、蒸気供給配管64a,64b,64cの3つに分岐している。各配管64a,64b,64cには各蒸気タービン設備50a,50b,50cに供給する蒸気量を調整するための流量調整弁69a,69b,69cが設けられている。流量調整弁69a,69b,69cは、監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、各蒸気タービン設備50a,50b,50cへの蒸気供給量を調整するための開度指令値(分配指令値)を受信している。
The steam supply pipe 64 supplies steam to the
蒸気供給配管65は、淡水化装置60に蒸気を供給するもので、流量調整弁69dを有している。流量調整弁69dも監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、淡水化装置60への蒸気供給量を調整するための開度指令値を受信している。
The steam supply pipe 65 supplies steam to the
淡水化装置(海水淡水化装置)60は、排熱回収ボイラ63からの蒸気と発電機53等からの電力を利用して海水を蒸発させて淡水化するもので、海水配管71、排水配管72、生産水配管73と接続している。海水配管71は、淡水の原料となる海水が流通するもので、海洋と接続している。淡水化装置60はこの海水配管71を介して海水を取水している。排水配管72は、海水を蒸発させる際に発生する濃縮排水が流通するものである。生産水配管73は、淡水化装置60によって生産された真水(生産水)が流通するもので、貯水タンク61、熱交換器62、及び生産水の需要地75と接続している。淡水化装置60の生産水(真水)の一部は、熱交換器62を経て加熱されたり、貯水タンク61に貯水されたりし、その他は、需要地75で飲用水、工業用水、又は農業用水等として利用される。淡水化装置60は、監視制御端末67を備えている。監視制御端末67は、監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、淡水化装置60の生産水量と、消費電力と、排熱回収ボイラ63からの蒸気供給量(DU蒸気供給量)等のデータを送信している。また、需要地75は監視制御端末76を備えている。監視制御端末76は、監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、需要地75の需要水量を送信している。
The desalination apparatus (seawater desalination apparatus) 60 evaporates seawater using steam from the exhaust
貯水タンク61は、淡水化装置60が過剰に製造した淡水を貯蔵するもので、所定の容量(例えば、20万トン)を有している。貯水タンク61は、監視制御端末68を備えている。監視制御端末68は、監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、貯水タンク61の貯水量、追加可能量(空き容量)、時間当たりの増加水量等のデータを送信している。
The
熱交換器62は、排熱回収ボイラ63に先だって生産水を加熱するもので、排熱回収ボイラ63と接続している。淡水化装置60と熱交換器62を接続する配管には、熱交換器62に供給する生産水の流量を調整する流量調整弁78が設けられている。流量調整弁78は監視制御装置70と通信線15を介して接続しており、排熱回収ボイラ63への生産水供給量を調整するための開度指令値を受信している。
The
監視制御装置70は、風力発電設備10、コンバインドサイクル発電サイト20、及び負荷30の各部から得られるデータに基づいて、風力発電を活用しながら負荷30に安定した電力供給ができるように、コンバインドサイクル発電サイト20を制御するもので、通信線15を介して監視制御端末42,44,45,57a〜c,58a〜c,59a〜c,66,67,68,76(全監視制御端末)と、流量調整弁69a〜d,78と、外部情報端末76と接続している。
The
監視制御端末44は、風力発電設備10からコンバインドサイクル発電サイト20への受電電力値、コンバインドサイクル発電サイト20から負荷30への送電電力値等のデータを監視制御装置70に送信するもので、変圧装置40bに設けられている。外部の情報端末76は、例えば、インターネットであり、風力発電設備10の地域の気象予測情報などを送信している。
The monitoring control terminal 44 transmits data such as the received power value from the wind
図2は監視制御装置70の構成を示す図である。
図2において、監視制御装置70は、表示装置210と、通信装置211と、演算処理装置212と、入力装置213と、記憶装置214を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
In FIG. 2, the
表示装置210は、コンバインドサイクル発電設備50と風力発電設備10の稼働状態及び送電電力偏差、貯水タンク61の貯水量と、負荷30の需要電力変動等を表示するものである。この表示装置210が表示する画面の詳細については、図を用いて後に説明する。通信装置211は、全監視制御端末、流量調整弁69a〜d,78、及び外部情報端末76とデータを送受信するためのもので、通信線15を介して全監視制御端末、流量調整弁69a〜d,78、及び外部情報端末76と接続している。演算処理装置212は、監視制御装置70で行われる各種演算処理を実行するものである。入力装置213は、操作者が監視制御装置70に対する命令を入力するもので、例えば、マウスやキーボード等がこれに該当する。記憶装置214は、通信装置211を介して入力される各種データや演算処理装置212が算出した各種データ等を記憶するもので、気象データベース(気象DB)221と、風力発電データベース(風力発電DB)222と、需要データベース(需要DB)223と、メンテナンスデータベース(メンテナンスDB)224と、コストデータベース(コストDB)225と、送・受電データベース(送受電DB)226と、コンバインドサイクルデータベース(CCDB)227と、蒸気データベース(蒸気DB)228と、淡水化装置データベース(淡水化装置DB)229と、貯水タンクデータベース(貯水タンクDB)230を備えている。
The
気象DB221は、風力発電設備10が立地する地域の気象情報(例えば、風速、風向、気温、湿度等)の現在値、予測値、及び実績値等を記憶している。気象情報の現在値は気象情報センサ43から送信され、気象情報の予測値は外部情報端末76から送信されるデータである。気象情報の実績値は、監視制御端末42から送信される気象情報の現在値を基に蓄積されるデータである。
The
風力発電DB222は、風力発電設備10の発電量の予測値(風力発電量予測値)と、その実績値(風力発電量実績値)と、風力発電設備10の運転制約に関するデータ(風力発電運転制約データ)等を記憶している。風力発電量実績値は、監視制御端末42から送信される風力発電設備10の発電量を基に蓄積されるデータである。
The wind
需要DB223は、負荷30が要求する需要電力の予測値(需要電力予測値)と、その実績値(需要電力実績値)と、負荷75が要求する需要水量の予測値(需要水量予測値)と、その実績値(需要水量実績値)等を記憶している。需要電力実績値は、監視制御端末45から送信される負荷30の需要電力を基に蓄積されるデータであり、需要水量実績値は、監視制御端末76から送信される負荷75の需要水量を基に蓄積されるデータである。
The
メンテナンスDB224は、本実施の形態の電力供給設備内の各設備の故障情報と、各設備の定期点検計画データと、その実績データ(定期点検実績データ)等を記憶している。故障情報は、全監視制御端末、流量調整弁69a〜d,78、及び外部情報端末76から送信されている。定期点検計画データは、例えば、点検日や点検項目等を点検対象ごとにまとめたものであり、定期点検実績データは定期点検計画に基づいて行われた定期点検の結果の蓄積データである。メンテナンスDB224の記憶するこれらの情報は、必要に応じて表示装置210の画面に表示される(後述)。
The
コストDB225は、コンバインドサイクル発電設備50の消費燃料量と、この消費燃料量に基づいて算出される燃料コストデータと、電力供給設備全体の運転・保守を含めて算出される総コストデータ等を記憶している。消費燃料量は、監視制御端末57から送信されるガスタービン設備51の燃料消費量を基に蓄積されるデータである。コストDB225の記憶する情報も、必要に応じて表示装置210の画面に表示される。
The
送受電DB226は、風力発電設備10から送電線41への送電電力の実績値(風力送電電力実績値)と、その送電電力量の実績値(風力送電電力量実績値)と、コンバインドサイクル発電サイト20から送電線41への送電電力の実績値(CC送電電力実績値)と、その送電電力量の実績値(CC送電電力量実績値)と、風力送電電力実績値とCC送電電力実績値の和である総送電電力実績値と、その目標値である総送電電力目標値と、負荷(需要地)30の受電電力の実績値(需要受電電力実績値)と、その受電電力量の実績値(需要受電電力量実績値)と、風力発電設備10とコンバインドサイクル発電サイト20内の設備の消費電力実績値(設備消費電力実績値)等を記憶している。風力送電電力実績値と風力送電電力量実績値は、監視制御端末42から送信される風力送電電力値及び風力送電電力量を基に蓄積されるデータで、CC送電電力実績値とCC送電電力量実績値は、監視制御端末57から送信されるCC送電電力値とCC送電電力量を基に蓄積されるデータである。需要受電電力実績値と需要受電電力量実績値は、監視制御端末45から送信される受電電力と受電電力量を基に蓄積されるデータである。設備消費電力実績値は、本実施の形態の電力供給設備内の設備が送信する各設備の消費電力から算出した総消費電力を基に蓄積されるデータである。
The power transmission /
コンバインドサイクルDB(CCDB)227は、ガスタービン設備51の発電量の目標値(GT目標発電量)と、その実績値(GT発電量実績値)と、ガスタービン設備51への発電指令値(GT発電指令値)と、その実績値(GT発電指令実績値)と、ガスタービン設備51の運転制約に関するデータ(GT運転制約データ)と、蒸気タービン設備52の発電量の目標値(ST目標発電量)と、その実績値(ST発電量実績値)と、蒸気タービン設備52の運転制約に関するデータ(ST運転制約データ)等を記憶している。GT発電量実績値は、監視制御端末57から送信されるガスタービン設備51の発電量を基に蓄積されるデータであり、ST発電量実績値は、監視制御端末58から送信される蒸気タービン設備52の発電量を基に蓄積されるデータである。 The combined cycle DB (CCDB) 227 includes a target value (GT target power generation amount) of the power generation amount of the gas turbine equipment 51, its actual value (GT power generation actual value), and a power generation command value (GT) to the gas turbine equipment 51. Power generation command value), its actual value (GT power generation command actual value), data related to operation constraints of the gas turbine equipment 51 (GT operation constraint data), and target value of power generation amount of the steam turbine equipment 52 (ST target power generation amount) ), The actual value (ST power generation amount actual value), the data on the operation restriction of the steam turbine equipment 52 (ST operation restriction data), and the like. The actual GT power generation amount value is data accumulated based on the power generation amount of the gas turbine equipment 51 transmitted from the monitoring control terminal 57, and the ST power generation amount actual value is the steam turbine equipment transmitted from the monitoring control terminal 58. The data is accumulated based on the power generation amount of 52.
蒸気DB228は、排熱回収ボイラ63における蒸気発生量の予測値(蒸気発生量予測値)と、その実績値(蒸気発生量実績値)と、蒸気タービン設備52への蒸気供給量の目標値(ST目標蒸気供給量)と、その実績値(ST蒸気供給量実績値)と、淡水化装置60への蒸気供給量の目標値(DU目標蒸気供給量)と、その実績値(DU蒸気供給量実績値)と、蒸気発生の際に消費する水量の予測値(予測消費水量)と、その実績値(消費水量実績値)等を記憶している。蒸気発生量実績値は、監視制御端末66から送信される蒸気発生量を基に蓄積されるデータであり、ST蒸気供給量実績値は、監視制御端末58から送信されるST蒸気供給量を基に蓄積されるデータであり、DU蒸気供給量実績値は、監視制御端末67から送信されるDU蒸気供給量を基に蓄積されるデータである。
The
淡水化装置DB229は、淡水化装置60が生産する水量の予測値(生産水量予測値)と、その実績値(生産水量実績値)と、淡水化装置60が消費する電力(DU消費電力)とその実績値(DU消費電力実績値)等を記憶している。生産水量実績値は、監視制御端末67から送信される生産水量を基に蓄積されるデータである。
The
タンクDBは、貯水タンク61の貯水量と、貯水タンク61に追加可能な水量(追加可能量)と、貯水タンク61で時間当たりに増加する水量の予測値(増加水量予測値)と、その実績値(増加水量実績値)等のデータを記憶している。増加水量実績値は、監視制御端末68から送信される増加水量を基に蓄積されるデータである。
The tank DB stores the amount of water stored in the
図3は、監視制御装置70の機能ブロック図である。
この図において、監視制御装置70は、総発電量設定部510と、風力発電量予測部511と、コンバインドサイクル発電量設定部(CC発電量設定部)512と、蒸気分配量設定部513と、貯蔵量予測部514と、発電設備監視部520と、蒸気監視部521と、生産水監視部522と、需要監視部523を備えている。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
In this figure, the
総発電量設定部510は、コンバインドサイクル発電設備50の制御が求められるタイミング(制御タイミング)において、記憶装置214内のデータを用いて、需要先(負荷30,75)の需要電力及び需要水量の予測(需要予測)を行い、その予測値を満たす電力を発電するために、本実施の形態の電力供給設備全体で発電すべき発電量(総発電量目標値)を設定するものである。
The total power generation
総発電量目標値を設定する際には、例えば、まず、需要DB223内の需要電力の現在値及び実績値、並びに需要水量の現在値及び実績値と、送受電DB226内の需要受電力の現在値及び実績値、並びに需要受電量の現在値及び実績値等を用いて、演算処理装置212によって需要電力と需要水量の予測値を算出し、算出した需要電力予測値と需要水量予測値を需要DB223に記憶する。続いて、この需要電力予測値及び需要水量予測値を満たす電力を発電するために、送受電DB226内の設備消費電力実績値及び総送電電力実績値等を用いて、本実施の形態の電力供給設備全体で発電すべき発電量の目標値(総発電量目標値)を算出すると良い。ここで設定された総発電量目標値は総受電DB226に送信され記憶される。
When setting the total power generation target value, for example, first, the current value and actual value of the demand power in the
風力発電量予測部511は、記憶装置214内の風力発電DB222、気象DB221等に記憶されている気象情報に基づいて、制御タイミングにおける風力発電設備10の発電量を予測するものである。ここで予測された風力発電量予測値は、風力発電DB222に送信されて記憶される。
The wind power generation amount prediction unit 511 predicts the power generation amount of the wind
風力発電量は気象状況に依拠する数値なので、その予測には、例えば、風力発電DB222内の風力発電量実績値及び風力発電運転制約データと、気象DB221内の気象情報の現在値、予測値、及び実績値と、送受電DB226内の風力送電電力実績値及び風力送電電力量実績値等を用いると良い。ここで算出された風力発電量予測値は、風力発電DB222に記憶される。
Since the wind power generation amount is a numerical value that depends on the weather conditions, for example, the wind power generation amount actual value and the wind power generation operation restriction data in the wind
CC発電量設定部512は、制御タイミングにおける負荷30の需要電力を満たす電力(総発電量目標値)を発電するために、風力発電設備10による発電量を考慮しながらガスタービン設備51a〜cの目標発電量(GT目標発電量)と蒸気タービン設備52a〜cの目標発電量(ST目標発電量)を設定するものである。
The CC power generation amount setting unit 512 considers the power generation amount by the wind
GT目標発電量及びST目標発電量を設定する際には、まず、風力発電設備10による発電量を考慮に入れることなく、総発電量設定部510によって算出した総発電量目標値をコンバインドサイクル発電サイト20のみで発電することを仮定して、GT目標発電量とST目標発電量を設定する。次に、風力発電量予測部511によって風力発電設備10による発電が予測される場合には、その予測発電量(風力発電量予測値)に相当する分だけ上記で設定したST目標発電量を減じてST目標発電量を再設定する。このように設定されたGT目標発電量とST目標発電量は、CCDB227に送信されて記憶される。後述の貯蔵量予測部514による修正の要求が無い限り(すなわち、貯水タンク61内の水が基準値を超えない限り)、ここで算出したGT目標発電量とST目標発電量に基づいてコンバインドサイクル発電設備50は制御される。
When setting the GT target power generation amount and the ST target power generation amount, first, the total power generation target value calculated by the total power generation
ところで、上記において、GT目標発電量を算出するには、例えば、CCDB227内のGT発電量実績値と、送受電DB226内のCC送電電力実績値及びCC送電電力量実績値等を用いると良い。一方、ST目標発電量を算出するには、例えば、CCDB227内のST発電量実績値と、送受電DB226内のCC送電電力実績値及びCC送電電力量実績値等を用いると良い。また、GT目標発電量とST目標発電量の配分の設定をする際には、ガスタービン設備51及び蒸気タービン設備52の運転制約データや発電効率などの観点等も考慮すると良い。
By the way, in the above, in order to calculate the GT target power generation amount, for example, a GT power generation amount actual value in the
なお、上記では、まず、総発電量目標値をコンバインドサイクル発電サイト20のみで発電することを仮定してGT目標発電量及びST目標発電量を算出し、次に、風力発電がある場合には先に設定したST目標発電量を修正する方法について説明したが、その順番はこれのみに限られない。例えば、総発電量目標値に応じてGT目標発電量を設定し、残りを蒸気タービン設備52と風力発電設備10で発電するように設定してもよい。
In the above, first, the GT target power generation amount and the ST target power generation amount are calculated on the assumption that the total power generation target value is generated only at the combined cycle
蒸気分配量設定部513は、CC発電量設定部512が設定したST目標発電量に基づいて、排熱回収ボイラ63から蒸気タービン設備52と淡水化装置60に分配する蒸気量を設定するものである。換言すれば、ST目標発電量に基づいて、排熱回収ボイラ63から蒸気タービン設備52への蒸気供給量の目標値(ST目標蒸気供給量)と、排熱回収ボイラ63から淡水化装置60への蒸気供給量の目標値(DU目標蒸気供給量)を設定するものである。ここで設定されたST目標蒸気供給量及びDU目標蒸気供給量は、蒸気DB228に送信されて記憶される。
The steam distribution
ST目標蒸気供給量及びDU目標蒸気供給量を算出する際には、例えば、CCDB227内のST目標発電量と、蒸気DB228内のST蒸気供給量実績値、DU蒸気供給量実績値、及び排熱回収ボイラ63の蒸気発生量予測値等を用いる。なお、排熱回収ボイラ63の蒸気発生量予測値は、ガスタービン設備51の出力に依拠する数値であるから、例えば、CCDB227内のGT目標発電量と、蒸気DB228内の蒸気発生量実績値等を用いて算出すると良い。ST目標蒸気供給量及びDU目標蒸気供給量が確定したら、監視制御装置70は、その決定値に基づいて開度指令値を算出し、その開度指令値を流量調整弁69a,69b,69c,69dに送信する。なお、本実施の形態では、蒸気タービン設備52と淡水化装置60に供給する蒸気量を算出したが、各設備52,61に分配する蒸気供給分配量を算出し、流量調整弁69a〜dに分配指令値を送信して蒸気量を制御しても良い。
When calculating the ST target steam supply amount and the DU target steam supply amount, for example, the ST target power generation amount in the
貯蔵量予測部514は、蒸気分配量設定部513が設定した排熱回収ボイラ63から淡水化装置60に分配する蒸気量(DU目標蒸気供給量)に基づいて、貯水タンク61の貯水量を予測するものである。
The storage amount prediction unit 514 predicts the storage amount of the
貯水タンク61の貯水量を予測する際には、まず、淡水化装置60に供給される蒸気量(蒸気DB228内のDU目標蒸気供給量)に基づいて、淡水化装置60が生産する水量の予測値(生産水量予測値)を算出する。次に、この生産水量予測値から、排熱回収ボイラ63で消費される水量の予測値(蒸気DB228内の予測消費水量)や、負荷75が要求する需要水量の予測値(需要DB223内の需要水量予測値)等を控除して、貯水タンク61で時間当たりに増加する水量の予測値(増加水量予測値)を算出する。そして、この増加水量予測値と制御タイミングにおける貯水タンク61の貯水量に基づいて、貯水タンク61の貯水量が基準値を上回るか否かを判定する。なお、貯水量の基準値としては、できるだけ多くの淡水を貯蔵する観点から貯水タンク61の容量(満水量)に近い値を設定することが好ましいが、状況に応じて他の任意の数値を設定しても良い。
When the amount of water stored in the
貯蔵量予測部514でこのように予測される貯水量が予め定めた基準値を上回るときには、CC発電量設定部512を再度利用して、先のGT目標発電量を低減し、新たなGT目標発電量として再設定する。これは、GT目標発電量を低減することにより排熱回収ボイラ63が発生する蒸気量を低減させ、少なくとも貯水量が基準値を上回らないようにするためである。さらに、CC発電量設定部512は、低減したGT目標発電量に相当する分を蒸気タービン設備52で補って発電するために、新たに設定したGT目標発電量に基づいてST目標発電量を再設定する。すなわち、新たなST目標発電量は、元のものと比較して、GT目標発電量の低減分だけ増加することになる。ここで再設定されたGT目標発電量及びST目標発電量は、CCDB227に送信されて、先に設定したものに上書きして記憶される。これを受けて蒸気分配量設定部513は、CC発電量設定部512が再設定したST目標発電量に基づいて、排熱回収ボイラ63から蒸気タービン設備52と淡水化装置60に分配する蒸気量を再設定する。
When the water storage amount predicted in this way by the storage amount prediction unit 514 exceeds a predetermined reference value, the CC power generation amount setting unit 512 is used again to reduce the previous GT target power generation amount and to create a new GT target. Reset as power generation. This is to reduce the amount of steam generated by the exhaust
上記の各部510,511,512,513によってガスタービン設備51の目標発電量と蒸気タービン設備52への蒸気供給量が確定したら、監視制御装置70は、その確定した値に応じた制御指令(GT発電指令値、開度指令値)をガスタービン設備51と流量調整弁69a〜dに送信する。
When the target power generation amount of the gas turbine equipment 51 and the steam supply amount to the steam turbine equipment 52 are determined by the above-described
発電設備監視部520は、風力発電設備10とコンバインドサイクル発電設備50の運転状態に関するデータ(例えば、発電量、目標発電量、故障情報等)を監視制御端末42,44,57,58,59等を介して収集し、それを記憶装置214内のデータベース(風力発電DB222、メンテナンスDB224、コストDB225、CCDB227、送受電DB226等)に記録するものである。
The power generation facility monitoring unit 520 monitors data (for example, power generation amount, target power generation amount, failure information, etc.) regarding the operating state of the wind
蒸気監視部521は、排熱回収ボイラ63で発生し、流量調整弁69a〜dを流通する蒸気に関するデータ(蒸気発生量や蒸気供給量等、主に、蒸気DB228に記録されるデータ)を監視制御端末66や流量調整弁69等を介して収集し、それを記憶装置214内のデータベース(主に、蒸気DB228)に記録するものである。
The steam monitoring unit 521 monitors data relating to steam generated in the exhaust
生産水監視部522は、淡水化装置60、貯水タンク61、負荷75から生産水に関するデータ(淡水化装置60による生産水量やタンク61の貯水量等、主に淡水DB及びタンクDBに記録されるデータ)を監視制御端末67,68,76等を介して収集し、記憶装置214内のデータベースに記録するものである。
The production
需要監視部523は、負荷30、負荷75から需要電力・需要水量に関するデータ(主に、需要DBに記録されるデータ)を監視制御端末45,76を介して収集し、記憶装置内の214内のデータベースに記録するものである。
The
図4は、表示装置210に表示される画面の一例を示す図である。
図4に示す表示画面は、記憶装置214内のデータを整理して監視用に表示するもので、需要情報部351と、風力発電情報部354と、発生蒸気情報部357と、コンバインドサイクル発電情報部360と、貯水タンク情報部363と、送電情報部366と、メッセージ表示部369を備えている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a screen displayed on the
The display screen shown in FIG. 4 organizes the data in the
需要情報部351は、風力発電設備10及びコンバインドサイクル発電設備20で利用する電力(所内電力)と、淡水化装置60用の電力と、負荷80への送電電力とについて、現在の電力需要量が表示される現在値表示部352と、次の制御タイミングでの電力需要の予測値が表示される予測値表示部363を有している。風力発電情報部354は、各風力発電装置11とその装置群について、現在の発電電力が表示される現在値表示部355と、次の制御タイミングでの予測発電電力が表示される予測値表示部356を有している。
The
発生蒸気情報部357は、排熱回収ボイラ63が発生する総蒸気量(蒸気総流量)と、蒸気タービン設備50に供給される蒸気量と、淡水化装置60に供給される蒸気量について、現在の蒸気流量が表示される現在値表示部358と、次の制御タイミングでの予測蒸気流量が表示される予測値表示部359を有している。
The generated steam information unit 357 is currently responsible for the total steam amount (steam total flow rate) generated by the exhaust
コンバインドサイクル発電情報部360は、各ガスタービン設備51と蒸気タービン設備52について、現在の発電電力が表示される現在値表示部361と、次の制御タイミングでの予測発電電力が表示される予測値表示部362を有している。 The combined cycle power generation information unit 360 includes, for each gas turbine facility 51 and steam turbine facility 52, a current value display unit 361 that displays current generated power and a predicted value that displays predicted generated power at the next control timing. A display portion 362 is provided.
貯水タンク情報部363は、貯水タンク61内の貯水量について、現在の貯蔵量が表示される現在値表示部364と、追加が可能な貯蔵量が表示される追加可能量表示部365を有している。
The storage
送電情報部366は、負荷30での消費電力と送電電力の偏差が表示される電力偏差表示部367と、送電電力量の偏差が表示される電力量偏差表示部368を有している。本実施の形態では、送電電力偏差値の時間変化がグラフ表示されている。
The power
メッセージ表示部369は、監視制御装置70の動作状態や、本実施の形態の電力供給設備内の各機器の動作状態が表示されるもので、監視制御装置70や他の機器に異常があるときにはその旨(例えば、警報や警告メッセージ等)を通知する。これにより設備内に異常があった場合にも、操作者が素早く状況を把握することができるので、異常に迅速に対処することができる。
The
このように、表示装置210には本実施の形態の電力供給設備に関する情報が一括して表示されるので、操作者は、電力供給設備の現在の稼働状況と次の制御タイミングでの状況を容易に把握することができる。
As described above, the
上記のように構成される電力供給設備の制御処理をフローチャートを用いて説明する。
図5は、本実施の形態の電力供給設備の制御処理のフローチャートである。
A control process of the power supply facility configured as described above will be described using a flowchart.
FIG. 5 is a flowchart of the control process of the power supply facility of the present embodiment.
監視制御装置70は、処理が開始されると、所定時刻(制御タイミング)であるかどうかを判断し(S601)、所定の時刻でなければ処理を待機する。所定の時刻であれば、監視制御装置70内の総発電量設定部510は、記憶装置214内のデータ(例えば、需要DB223や、総受電DB226のデータ)に基づいて負荷30の需要電力予測値を算出する(S602)。続いて、総発電量設定部510は、S602で算出した需要電力予測値を満たす電力を発電するために、所内の設備(風力発電設備10、コンバインドサイクル発電設備20、淡水化装置60等)で消費する電力を考慮し、これらを需要電力予測値に加算して総発電量目標値を設定する(S603)。
When the process is started, the
次に、監視制御装置70内の風力発電量予測部511は、記憶装置214内のデータ(例えば、気象DB221や、風力DB222のデータ)に基づいて、制御タイミングにおける風力発電設備10の予測発電量(風力発電量予測値)を算出する(S604)。
Next, the wind power generation amount prediction unit 511 in the
一方、CC発電量設定部512は、S603で設定した総発電量目標値を満たす電力をコンバインドサイクル発電設備50のみで発電することを仮定して、記憶装置214内のデータ(例えば、CCDB227や、送受電DB226のデータ)に基づいて、ガスタービン設備51が発電するGT目標発電量を設定し(S605)、残りを蒸気タービン設備52が発電するST目標発電量として設定する。つづいて、S604で風力発電があると予測されるときには、その風力発電量予測値に相当する分だけ先に設定したST目標発電量を減じ(すなわち、風力発電量をST目標発電量に充当する。)、これを新たなST目標発電量として設定する。なお、S604で風力発電が見込まれない場合には、先に設定したST目標発電量を採用する(S606)。
On the other hand, the CC power generation amount setting unit 512 assumes that the power that satisfies the total power generation target value set in S603 is generated only by the combined cycle power generation facility 50, the data in the storage device 214 (for example,
次に、蒸気分配量設定部513が、S605で設定されたGT目標発電量や記憶装置214の他のデータ(例えば、蒸気DB228内のデータ)に基づいて、排熱回収ボイラ63で発生する蒸気量(蒸気発生量予測値)を予測する(S607)。そして、S606で設定したST目標発電量を蒸気タービン設備52で発電するために、排熱回収ボイラ63から蒸気タービン設備52へ供給する蒸気量(ST目標蒸気供給量)を設定し(S608)、これ以外を淡水化装置60に供給する蒸気量(DU目標蒸気供給量)として設定する(S609)。なお、DU目標蒸気供給量を算出する際には、S607で予測した蒸気発生量予測値からS608で設定したST目標蒸気供給量を減じれば良い。このように、本実施の形態によれば、風力発電設備10の発電変動を淡水化装置60で生産する淡水量を増減させることによって吸収することができるので、電力貯蔵設備等を別途設けなくても安定して負荷30に電力を供給することができる。なお、本実施の形態のように蒸気タービン設備52が複数ある場合には、各蒸気タービン設備52での発電量の合計がST目標発電量となるように、各蒸気タービン設備52への蒸気配分を決定すれば良い。
Next, the steam distribution
貯蔵量予測部514は、S608で設定したDU目標蒸気供給量と記憶装置214の他のデータ(例えば、淡水化装置DB内のデータ)に基づいて、淡水化装置60が生産する水量(生産水量予測値)を予測する(S610)。この生産水量予測値から、排熱回収ボイラ63で消費される水量の予測値や負荷75が要求する需要水量の予測値等の制御タイミングで使用される総予測水量を減じて、貯水タンク61に貯留される水量(増加水量予測値)を予測する(S611)。
Based on the DU target steam supply amount set in S608 and other data of the storage device 214 (for example, data in the desalination device DB), the storage amount prediction unit 514 generates the amount of water (production water amount) produced by the
次に、この増加水量予測の結果と制御タイミングにおける貯水タンク61内の貯水量とから、貯水タンク61の貯水量が基準値を上回るか否かを判定する(S612)。この判定によって、貯水タンク61の貯水量が基準値を上回ると予測されるときは、S605で設定したGT目標発電量を低減し(S613)、再度S605へ戻ってST目標発電量を設定し直す。これにより、排熱回収ボイラ63が発生する蒸気量が減少するとともに蒸気タービン設備52に供給される蒸気量が増加するので、貯水タンク61の貯水量が基準値を超えそうな場合にも、その貯水量を増加させることなく風力発電設備10の出力変動を吸収することができる。なお、S613で低減するGT目標発電量は特に定めていないが、S613を通過する度に低減するGT目標発電量の値を予め設定しておけば、S612で判定を繰り返すうちに貯水タンク61の貯水量が増水しない値にGT目標発電量を設定することができる。
Next, it is determined whether or not the amount of water stored in the
一方、貯水タンク61の貯水量が基準値を超えないと判定されたときは、先の手順で設定したGT目標発電量、ST目標蒸気供給量、及びDU目標蒸気供給量を電力供給設備の実際の制御に利用するものとして決定する。ガスタービン設備51の発電指令値(GT発電指令値)はGT目標発電量に基づいて算出され、流量調整弁69a〜cと流量調整弁69dの開度指令値はST目標蒸気供給量及びDU目標蒸気供給量に基づいて算出される(S614)。監視制御端末70は、ガスタービン設備51にGT発電指令値を送信し、かつ、流量調整弁69a〜cと流量調整弁69dにそれぞれの開度指令値を送信する(S615)。これにより本実施の形態の電力供給設備は、電力需要地(負荷30)の需要電力を満たす電力を安定して供給することができる。なお、この処理を継続する場合はS601に戻って処理を繰り返し、そうでない場合は終了する(S616)。
On the other hand, when it is determined that the water storage amount in the
なお、上記では、まず、風力発電量を予測した後に(S604)、GT目標発電量を設定し(S605)、ST目標発電量を設定する(S606)処理を例に挙げて説明したが、これらの処理の順序はこれのみに限られない。例えば、GT目標発電量を最初に設定した後に風力発電量を予測し、最終的にST目標発電量を設定する等、風力発電量予測値に相当する分だけST目標発電量が結果的に低減できるように処理すれば、どのような順番に行っても良い。 In the above description, the wind power generation amount is predicted (S604), the GT target power generation amount is set (S605), and the ST target power generation amount is set (S606). The order of these processes is not limited to this. For example, after the GT target power generation amount is initially set, the wind power generation amount is predicted, and the ST target power generation amount is finally set. As a result, the ST target power generation amount is reduced by the amount corresponding to the predicted wind power generation amount. As long as processing is possible, it may be performed in any order.
次に本実施の形態の効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described.
一般的に、風力発電の出力は気象状況によって大きく変化するので、電力の供給側と需要側のバランスをとることが難しい。この点に着目した技術として、二次電池などの電力貯蔵設備と風力発電設備を組み合わせ、気象状況変化による風力発電の出力変動を抑制し、電力の需給バランスの安定化を図ったものがある。しかしながら、このシステムを実現するには大容量の電力貯蔵設備が必要となり、費用対効果の面から実用性に乏しかった。 In general, since the output of wind power generation varies greatly depending on weather conditions, it is difficult to balance the power supply side and the demand side. As a technology that pays attention to this point, there is a technology that combines power storage equipment such as a secondary battery and wind power generation equipment, suppresses fluctuations in output of wind power generation due to changes in weather conditions, and stabilizes the power supply-demand balance. However, in order to realize this system, a large-capacity power storage facility is required, which is not practical from the viewpoint of cost effectiveness.
これに対して、本実施の形態の電力供給設備は、風力発電設備10と、ガスタービン設備51a〜c及び蒸気タービン設備52a〜cを有するコンバインドサイクル発電設備50a〜cと、排熱回収ボイラ63からの蒸気を利用して海水を淡水化する淡水化装置60と、蒸気タービン設備52a〜cに供給する蒸気量を調整する流量調整弁69a〜cと、風力発電設備10の発電量が増加するに伴って蒸気タービン設備52の発電量が低減するように流量調整弁69a〜cの開度を調整し、残りの蒸気を淡水化装置60に供給する監視制御装置70を備えている。このように構成した電力供給設備によれば、気象状況変化によって風力発電の出力変動が生じても、蒸気タービン設備52と淡水化装置60に供給する蒸気の分配量を調整して淡水化装置60の淡水の生産量を増減することにより風力発電設備10の出力変動を吸収することができる。これにより、風力発電の出力変動が生じても、その出力変動を抑制する大規模の電力貯蔵設備を設けることなく安定した電力供給ができるので、風力発電による電力を効率良く利用することができる。
On the other hand, the power supply facility of the present embodiment includes a wind
また、本実施の形態の電力供給設備は、さらに、淡水を貯蔵する貯水タンク61を備えており、監視制御装置70が貯水タンク61の貯水量が基準値を上回ると判定した場合には、ガスタービン設備51の出力を低減して、蒸気タービン設備52と淡水化装置60に供給する蒸気の分配量を再度調整している。これにより、貯水タンク61の貯水量が基準値を超えると予測される場合にも、その貯水量を増加することなく風力発電設備10の出力変動を吸収することができる。さらに、本実施の形態によれば、出力を低減したガスタービン設備51で使用する燃料量を削減することができるので、発電効率を向上させることができる。
Further, the power supply facility of the present embodiment further includes a
また、本実施の形態のように、コンバインドサイクル発電サイト20にガスタービン設備51を複数設けておけば、風力発電が充分見込まれるときにはガスタービン設備51の一部を停止することもできる。これにより、風力発電の出力変動にさらに柔軟に対応することができる。この効果について図6を用いてさらに詳しく説明する。
Further, if a plurality of gas turbine facilities 51 are provided in the combined cycle
図6は、蒸気タービン設備の出力(MW)と淡水化装置60の生産水量(1000トン/日)の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the output (MW) of the steam turbine equipment and the production water volume (1000 tons / day) of the
この図のグラフの内部に示された数値は、風力発電設備10による出力(MW)を示している。図に示した例では、風力発電設備10の出力が0MWのとき、蒸気タービン設備の出力が80MWで電力需給バランスをとることができる。
The numerical value shown inside the graph of this figure has shown the output (MW) by the wind
この例において、風力発電設備10の出力が、25MW、50MWと、図のように増加すると、淡水化装置60に供給できる蒸気量が増加するので、淡水化装置60による生産水量を増加することができる。また、風力発電設備10の出力が、80MW、100MWと、さらに増加すると、貯水タンク61内の水量が基準値(例えば、80トン)を超えると判断されるので、ガスタービン設備51の出力を低下する(又は、ガスタービン設備51のうち1台を停止する)ことにより生産水量を減少することができる。この図に示すように、風力発電設備10の出力が0MWから100MWまで変化した場合、生産水量の変動は最大生産水量の約38%となるが、本実施の形態の電力供給設備によれば、その変動を貯水タンク61で吸収することができる。
In this example, if the output of the wind
ところで、本実施の形態の電力供給設備における貯水タンク61は、淡水化装置60が生成する水の需要先(負荷)75と接続しているので、周辺地域に淡水を供給することができる。これは、本実施の形態の電力供給設備を淡水を得ることが難しい地域で利用する場合に、特に顕著な効果となる。特に、本実施の形態のように、負荷75における水の需要を予測しながら制御を行えば、水の需要に応じた制御を行うことができるので効率が良い。
By the way, since the
また、本実施の形態の電力供給設備は、コンバインドサイクル発電設備50及び風力発電設備10の稼働状態及び送電電力偏差と、貯水タンク61の貯水量と、需要地(負荷)30の需要電力の変動のうち、少なくともいずれかを表示する表示装置210を備えている。これにより、操作者は現在の電力供給設備の稼働状況を容易に把握することができる。また、本実施の形態の表示装置210は、監視制御装置70の動作状態を表示するので操作者は監視制御装置70の動作状態を把握することも容易であり、設備内の各機器に異常があるときにはその旨を警報やメッセージで通知するので各機器の異常を容易に認知することもできるので、異常発生時に迅速な対処をすることができる。
In addition, the power supply facility of the present embodiment includes the operating state and transmission power deviation of the combined cycle power generation facility 50 and the wind
なお、上記では、排熱回収ボイラ63からの蒸気を利用して物質を生成する設備として、淡水化装置60を利用する場合について説明したが、この他にも蒸気熱を利用して貯蔵可能な物質を生成する設備(蒸気利用設備)であれば代替可能である。これには、例えば、燃料電池用の水素製造装置が該当する。
In the above description, the case where the
また、上記では、排熱回収ボイラ63で発生する蒸気を淡水化装置60に直接供給する構成について説明したが、一度、蒸気の全量を蒸気タービン設備52に供給し、蒸気タービン(好ましくは、中圧タービン)から抽気したものを淡水化装置60に導入するように構成しても良い。このように構成すれば、電力供給設備における蒸気熱の利用効率を向上させることができる。
In the above description, the configuration in which the steam generated in the exhaust
10 風力発電設備
30 負荷
50 コンバインドサイクル発電設備
51 ガスタービン設備
52 蒸気タービン設備
53 発電機
60 淡水化装置
61 貯水タンク
63 排熱回収ボイラ
69 流量調整弁
70 監視制御装置
75 負荷
351 需要情報部
354 風力発電情報部
357 発生蒸気情報部
360 コンバインドサイクル発電情報部
363 貯水タンク情報部
366 送電情報部
369 メッセージ表示部
210 表示装置
510 総発電量設定部
511 風力発電量予測部
512 コンバインドサイクル発電量設定部
513 蒸気分配量設定部
514 貯蔵量予測部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
電力需要先の需要電力を満たす電力を前記コンバインドサイクル発電設備で発電するために、前記ガスタービン設備の目標発電量と前記蒸気タービン設備の目標発電量を設定する手順と、
前記風力発電設備で発電があるときには、その発電量に相当する分だけ前記蒸気タービン設備の目標発電量を減じる手順と、
この減じた前記蒸気タービン設備の目標発電量を前記蒸気タービン設備で発電するために必要な量の蒸気を前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービン設備へ供給する手順と、
前記排熱回収ボイラが発生する残りの蒸気を、蒸気熱を利用して物質を生成する蒸気利用設備に供給する手順とを有することを特徴とする電力供給設備の制御方法。 It has a wind power generation facility that generates power using wind power, a gas turbine facility that generates power using combustion gas, an exhaust heat recovery boiler that generates steam from the exhaust gas of the gas turbine facility, and a steam turbine facility that generates power using the steam of the exhaust heat recovery boiler A method for controlling a power supply facility including a combined cycle power generation facility,
A procedure for setting a target power generation amount of the gas turbine facility and a target power generation amount of the steam turbine facility in order to generate power in the combined cycle power generation facility that satisfies the power demand of the power demand destination;
When there is power generation in the wind power generation facility, a procedure for reducing the target power generation amount of the steam turbine facility by an amount corresponding to the power generation amount,
A procedure for supplying the steam turbine facility with an amount of steam necessary for generating the reduced target power generation amount of the steam turbine facility from the exhaust heat recovery boiler;
And a procedure for supplying the remaining steam generated by the exhaust heat recovery boiler to a steam utilization facility for generating a substance using the steam heat.
前記蒸気利用設備が生成する物質を貯蔵する貯蔵タンクの物質貯蔵量が基準値を上回ると予測されるときには、前記排熱回収ボイラが発生する蒸気量を低減して前記貯蔵タンクの物質貯蔵量が少なくとも前記基準値を上回らないようにするために、前記ガスタービン設備の目標発電量を低減する手順と、
この減じた前記ガスタービン設備の目標発電量に相当する分を前記蒸気タービン設備で補って発電するために、前記蒸気タービン設備の目標発電量を再度設定する手順と、
この再度設定した前記蒸気タービン設備の目標発電量を前記蒸気タービン設備で発電するために必要な量の蒸気を前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービン設備へ供給する手順と、
前記排熱回収ボイラが発生する残りの蒸気を前記蒸気利用設備に供給する手順とを有することを特徴とする電力供給設備の制御方法。 In the control method of the power supply equipment according to claim 1,
When the amount of material stored in the storage tank that stores the material generated by the steam utilization facility is predicted to exceed a reference value, the amount of steam generated by the exhaust heat recovery boiler is reduced to reduce the amount of material stored in the storage tank. A procedure for reducing a target power generation amount of the gas turbine equipment so as not to exceed at least the reference value;
In order to compensate for the reduced power generation amount of the gas turbine facility by the steam turbine facility to generate power, the target power generation amount of the steam turbine facility is set again.
A procedure for supplying the steam turbine facility with an amount of steam necessary for generating the target power generation amount of the steam turbine facility, which is set again, from the exhaust heat recovery boiler;
And a procedure for supplying the remaining steam generated by the exhaust heat recovery boiler to the steam utilization facility.
前記コンバインドサイクル発電設備は複数のガスタービン設備を有し、
前記貯蔵タンクの物質貯蔵量が前記基準値を上回ると予測されるときには、前記複数のガスタービン設備の一部の運転を停止する手順と、
この停止した前記ガスタービン設備の目標発電量に相当する分を前記蒸気タービン設備で補って発電するために、前記蒸気タービン設備の目標発電量を再度設定する手順と、
この再度設定した前記蒸気タービン設備の目標発電量を前記蒸気タービン設備で発電するために必要な量の蒸気を前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービン設備へ供給する手順と、
前記排熱回収ボイラが発生する残りの蒸気を前記蒸気利用設備に供給する手順とを有することを特徴とする電力供給設備の制御方法。 In the control method of the power supply equipment according to claim 2,
The combined cycle power generation facility has a plurality of gas turbine facilities,
When it is predicted that the amount of material stored in the storage tank will exceed the reference value, a procedure for stopping the operation of some of the plurality of gas turbine equipment;
In order to supplement the portion corresponding to the target power generation amount of the stopped gas turbine facility with the steam turbine facility to generate power, a procedure for setting the target power generation amount of the steam turbine facility again,
A procedure for supplying the steam turbine facility with an amount of steam necessary for generating the target power generation amount of the steam turbine facility, which is set again, from the exhaust heat recovery boiler;
And a procedure for supplying the remaining steam generated by the exhaust heat recovery boiler to the steam utilization facility.
前記蒸気利用設備は、蒸気熱を利用して海水を淡水化する淡水化装置であることを特徴とする電力供給設備の制御方法。 In the control method of the power supply equipment according to claim 1,
The steam utilization facility is a desalination apparatus that desalinates seawater using steam heat.
燃焼ガスで発電するガスタービン設備、このガスタービン設備の排ガスで蒸気を発生する排熱回収ボイラ、及びこの排熱回収ボイラからの蒸気で発電する蒸気タービン設備を有するコンバインドサイクル発電設備と、
前記排熱回収ボイラからの蒸気の熱を利用して物質を生成する蒸気利用設備と、
前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービン設備及び前記蒸気利用設備に分配する蒸気量を調整する蒸気分配量調整手段と、
気象情報に基づいて前記風力発電設備の発電量を予測する風力発電量予測部、電力需要先の需要電力を満たす電力を前記コンバインドサイクル発電設備で発電するために前記ガスタービン設備の目標発電量と前記蒸気タービン設備の目標発電量を設定し、前記風力発電量予測部が予測した前記風力発電設備の予測発電量に相当する分だけ前記蒸気タービン設備の目標発電量を減じて前記蒸気タービン設備の目標発電量を再設定するコンバインドサイクル発電量設定部、及びこのコンバインドサイクル発電量設定部が設定した前記蒸気タービン設備の目標発電量に基づいて、前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービン設備と前記蒸気利用設備に分配する蒸気量を設定する蒸気分配量設定部を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記コンバインドサイクル発電量設定部が設定した前記ガスタービン設備の目標発電量に基づいて算出した発電指令値を前記ガスタービン設備に送信するとともに、前記蒸気分配量設定部が設定した蒸気分配量に基づいて算出した分配指令値を前記蒸気分配量調整手段に送信することを特徴とする電力供給設備。 Wind power generation facilities that generate wind power,
A combined cycle power generation facility having a gas turbine facility that generates power using combustion gas, a waste heat recovery boiler that generates steam from the exhaust gas of the gas turbine facility, and a steam turbine facility that generates power using steam from the exhaust heat recovery boiler;
Steam utilization equipment for generating substances using the heat of steam from the exhaust heat recovery boiler;
Steam distribution amount adjusting means for adjusting the amount of steam distributed from the exhaust heat recovery boiler to the steam turbine facility and the steam utilization facility;
A wind power generation amount prediction unit for predicting a power generation amount of the wind power generation facility based on weather information; a target power generation amount of the gas turbine facility for generating electric power satisfying the demand power of a power demand destination with the combined cycle power generation facility; The target power generation amount of the steam turbine facility is set, and the target power generation amount of the steam turbine facility is reduced by an amount corresponding to the predicted power generation amount of the wind power generation facility predicted by the wind power generation amount prediction unit. A combined cycle power generation amount setting unit for resetting the target power generation amount, and the steam turbine facility and the steam from the exhaust heat recovery boiler based on the target power generation amount of the steam turbine facility set by the combined cycle power generation amount setting unit A control device having a steam distribution amount setting unit for setting the amount of steam distributed to the use facility,
The control device transmits a power generation command value calculated based on the target power generation amount of the gas turbine facility set by the combined cycle power generation amount setting unit to the gas turbine facility, and is set by the steam distribution amount setting unit. A power supply facility, wherein a distribution command value calculated based on a steam distribution amount is transmitted to the steam distribution amount adjusting means.
前記蒸気利用設備が生成する物質を貯蔵する貯蔵タンクを備え、
前記制御装置は、更に、前記蒸気分配量設定部が設定した前記排熱回収ボイラから前記蒸気利用設備に分配する蒸気量に基づいて、前記貯蔵タンクの物質貯蔵量を予測する貯蔵量予測部を有し、
前記コンバインドサイクル発電量設定部は、前記貯蔵量予測部の予測する物質貯蔵量が基準値を上回るときには、前記排熱回収ボイラが発生する蒸気量を低減して少なくとも物質貯蔵量が前記基準値を上回らないようにするために、前記ガスタービン設備の目標発電量を低減して再設定しつつ、その低減した前記ガスタービン設備の発電量に相当する分を前記蒸気タービン設備で補って発電するために、前記蒸気タービン設備の目標発電量を再設定し、
前記蒸気分配量設定部は、前記コンバインドサイクル発電量設定部が再設定した前記蒸気タービン設備の目標発電量に基づいて、前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービン設備と前記蒸気利用設備に分配する蒸気量を再設定し、
前記制御装置は、前記コンバインドサイクル発電量設定部が再設定した前記ガスタービン設備の目標発電量に基づいて算出した発電指令値を前記ガスタービン設備を送信するとともに、前記蒸気分配量設定部が再設定した蒸気分配量に基づいて算出した分配指令値を前記蒸気分配量調整手段に送信することを特徴とする電力供給設備。 The power supply facility according to claim 5,
A storage tank for storing the substance generated by the steam utilization facility;
The control device further includes a storage amount prediction unit that predicts a material storage amount of the storage tank based on a steam amount distributed from the exhaust heat recovery boiler set by the steam distribution amount setting unit to the steam utilization facility. Have
When the material storage amount predicted by the storage amount prediction unit exceeds a reference value, the combined cycle power generation amount setting unit reduces the amount of steam generated by the exhaust heat recovery boiler so that at least the material storage amount satisfies the reference value. In order not to exceed the power generation amount, the target power generation amount of the gas turbine equipment is reduced and reset, and the steam turbine equipment supplements the amount corresponding to the reduced power generation amount of the gas turbine equipment to generate power. To reset the target power generation amount of the steam turbine equipment,
The steam distribution amount setting unit is configured to distribute steam from the exhaust heat recovery boiler to the steam turbine facility and the steam utilization facility based on the target power generation amount of the steam turbine facility reset by the combined cycle power generation amount setting unit. Reset the amount,
The control device transmits the power generation command value calculated based on the target power generation amount of the gas turbine equipment reset by the combined cycle power generation amount setting unit to the gas turbine facility, and the steam distribution amount setting unit resets the power generation command value. A power supply facility, wherein a distribution command value calculated based on a set steam distribution amount is transmitted to the steam distribution amount adjusting means.
前記コンバインドサイクル発電設備は複数のガスタービン設備を有し、
前記コンバインドサイクル発電量設定部は、前記貯蔵タンクの物質貯蔵量が前記基準値を上回ると予測されるときには、前記複数のガスタービン設備の一部の運転を停止するまで前記ガスタービン設備の目標発電量を低減することを特徴とする電力供給設備。 The power supply facility according to claim 6, wherein
The combined cycle power generation facility has a plurality of gas turbine facilities,
When the material storage amount of the storage tank is predicted to exceed the reference value, the combined cycle power generation amount setting unit sets the target power generation of the gas turbine facility until operation of a part of the plurality of gas turbine facilities is stopped. A power supply facility characterized by reducing the amount.
前記蒸気利用設備は、蒸気熱を利用して海水を淡水化する淡水化装置であることを特徴とする電力供給設備。 The power supply facility according to claim 5,
The steam supply facility is a desalination apparatus that desalinates seawater using steam heat.
前記貯蔵タンクは、前記淡水化装置が生成する水の需要先と接続していることを特徴とする電力供給設備。 The power supply facility according to claim 8,
The storage tank is connected to a demand destination of water generated by the desalination apparatus.
前記制御装置は、前記コンバインドサイクル発電設備及び前記風力発電設備の稼働状態及び送電電力偏差と、前記貯蔵タンクの貯蔵量と、前記需要地の需要電力の変動のうち、少なくともいずれかを表示する表示装置を有することを特徴とする電力供給設備。 The power supply facility according to claim 5,
The control device displays at least one of an operating state and transmission power deviation of the combined cycle power generation facility and the wind power generation facility, a storage amount of the storage tank, and a fluctuation in demand power of the demand area. A power supply facility comprising a device.
前記制御装置は、前記制御装置の動作状態を表示する表示装置を有することを特徴とする電力供給設備。 The power supply facility according to claim 10,
The power supply facility, wherein the control device includes a display device that displays an operation state of the control device.
前記表示装置は、前記制御装置に異常があるときにはその旨が通知されることを特徴とする電力供給設備。 The power supply facility according to claim 11,
The display device is notified of the fact when there is an abnormality in the control device.
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