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公開番号2025178751
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2024085549
出願日2024-05-27
発明の名称制御システム、これを備える発電システム、制御方法及び制御プログラム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F01D 15/10 20060101AFI20251202BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】発電システムに接続された系統周波数が低下する場合においても、発電機のトルク不足を補い、発電システムに接続された系統周波数の安定化を図ることができる制御システム、これを備える発電システム、制御方法及び制御プログラムを提供すること。
【解決手段】ガスタービンによって駆動される発電機と、ガスタービンと発電機との間に設置され、ガスタービンの回転軸の回転速度と発電機の入力軸の回転速度との変速比を変更して発電機へ動力を伝達する可変変速機を備える発電システムの制御システム200であって、発電システムに接続された系統周波数の変化を検知する検知部210と、検知部の検知結果を用いて、変速比を制御するための変速比指令値を演算する演算部211と、変速比指令値に基づいて変速比を制御する制御部212とを備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンによって駆動される発電機と、前記ガスタービンと前記発電機との間に設置され、前記ガスタービンの回転軸の回転速度と前記発電機の入力軸の回転速度との変速比を変更して前記発電機へ動力を伝達する可変変速機を備える発電システムの制御システムであって、
発電システムに接続された系統周波数の変化を検知する検知部と、
前記検知部の検知結果を用いて、前記変速比を制御するための変速比指令値を演算する演算部と、
前記変速比指令値に基づいて前記変速比を制御する制御部と
を備える制御システム。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記演算部は、前記変速比指令値を演算することと併せて、前記検知部の検知結果を用いて、前記ガスタービンへ供給する燃料流量を制御するための燃料流量指令値を演算し、
前記制御部は、前記燃料流量指令値に基づいて前記燃料流量を制御する請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の制御システムと、
ガスタービンと、
前記ガスタービンによって駆動される発電機と、
前記ガスタービンと前記発電機との間に設置された可変変速機と
を備える発電システム。
【請求項４】
ガスタービンによって駆動される発電機と、前記ガスタービンと前記発電機との間に設置され、前記ガスタービンの回転軸の回転速度と前記発電機の入力軸の回転速度との変速比を変更して前記発電機へ動力を伝達する可変変速機を備える発電システムの制御方法であって、
発電システムに接続された系統周波数の変化を検知する検知工程と、
前記検知工程における検知結果を用いて、前記変速比を制御するための変速比指令値を演算する演算工程と、
前記変速比指令値に基づいて前記変速比を制御する制御工程と
を有する制御方法。
【請求項５】
コンピュータを請求項１又は請求項２に記載の制御システムとして機能させる制御プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御システム、これを備える発電システム、制御方法及び制御プログラムに関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
事業用の火力発電プラントには、ボイラからの蒸気で蒸気タービンを駆動し発電機から電力を発生するコンベンショナルな火力発電プラントや、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービンの排ガスで蒸気を発生させて蒸気タービンを駆動し効率を高めたコンバインドサイクル発電プラント等がある。火力発電プラントは、他の方式の発電方法と比べ、需要の変動に柔軟に対応できるため、需要変動に応じて発電量を調整しやすいという利点がある。
【０００３】
ガスタービンと発電機を用いる発電方式において、発電機は、ガスタービンの出力軸と直接的あるいは間接的に接続された回転軸によって駆動される。例えば、特許文献１には、ガスタービンと発電機が減速機を介して接続された構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－９６３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガスタービンによって駆動される発電機を備える発電設備において、発電設備の供給電力が需要電力を下回ると、発電設備に接続された系統周波数が低下し始める。発電設備に接続された系統周波数の低下を補うためには、発電機を回転させるための駆動トルクを増やす必要がある。しかし、発電設備の供給電力が需要電力を下回った状態では、発電機を回転させるための駆動トルクを、ガスタービンの出力トルクによってまかなうことができなくなり、発電機の回転数が低下してしまう場合がある。
【０００６】
一方、圧縮機は発電機と同一回転軸上に設けられるため、ガスタービンの出力トルクを増加させるために燃料供給量を増加させてから、圧縮機の回転速度が増加するまでには一定の時間を要する。このため、一時的に、圧縮機による圧縮空気の生成量はガスタービンへ供給される燃料に応じた必要量に対して不足してしまう場合がある。したがって、ガスタービンの出力トルクを増やすことを目的としてガスタービンへ供給する燃料流量を急速に増やすことは、ガスタービンへ供給される燃料と、圧縮空気との比率についてアンバランスが生じてしまうため好ましくない。このため、ガスタービンと発電機を用いる発電方式において、発電システムに接続された系統周波数が低下する場合において、発電機を駆動するトルク不足を補う手法が必要であった。
【０００７】
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、発電システムに接続された系統周波数が低下する場合においても、発電機を駆動するトルク不足を補い、発電システムに接続された系統周波数の安定化を図ることができる制御システム、これを備える発電システム、制御方法及び制御プログラム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】
本開示の一態様に係る制御システムは、ガスタービンによって駆動される発電機と、前記ガスタービンと前記発電機との間に設置され、前記ガスタービンの回転軸の回転速度と前記発電機の入力軸の回転速度との変速比を変更して前記発電機へ動力を伝達する可変変速機を備える発電システムの制御システムであって、発電システムに接続された系統周波数の変化を検知する検知部と、前記検知部の検知結果を用いて、前記変速比を制御するための変速比指令値を演算する演算部と、前記変速比指令値に基づいて前記変速比を制御する制御部とを備える。
【０００９】
本開示の一態様に係る発電システムは、上記制御システムと、ガスタービンと、前記ガスタービンによって駆動される発電機と、前記ガスタービンと前記発電機との間に設置された可変変速機とを備える。
【００１０】
本開示の一態様に係る制御方法は、ガスタービンによって駆動される発電機と、前記ガスタービンと前記発電機との間に設置され、前記ガスタービンの回転軸の回転速度と前記発電機の入力軸の回転速度との変速比を変更して前記発電機へ動力を伝達する可変変速機を備える発電システムの制御方法であって、発電システムに接続された系統周波数の変化を検知する検知工程と、前記検知工程における検知結果を用いて、前記変速比を制御するための変速比指令値を演算する演算工程と、前記変速比指令値に基づいて前記変速比を制御する制御工程とを有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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