[发明专利]双轴式燃气轮机发电系统、燃气轮机系统的控制装置以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用双轴式燃气轮机的双轴式燃气轮机发电系统、控制装置以及燃气轮机系统的控制方法。

背景技术

作为与驱动发电机等的负载的燃气轮机相关的技术，例如在专利文献1(JP特开2010-65636号公报)中公开了具有两个旋转轴的双轴式燃气轮机，其中一个旋转轴连接被燃烧器生成的燃烧气体驱动的高压轮机和将压缩空气发送到燃烧器的压缩机，另一个旋转轴连接通过驱动了高压轮机的燃烧气体被驱动的低压轮机和发电机等负载。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2010-65636号公报

发明内容

发明想要解决的课题

上述现有技术中记载的双轴式燃气轮机能够使对泵或发电机等被驱动机进行驱动的低压轮机和产生该低压轮机的工作气体的气体发生器(压缩机和高压轮机)以不同的转速运转。因此，例如，在被驱动机的转速比燃气轮机侧的额定转速低的情况下，也使压缩机和高压轮机高速旋转，产生低压轮机中的膨胀工作能力更高的工作气体，由此还能实现高效化。

但是，在上述现有技术那样的双轴式燃气轮机中，存在高压轮机的温度制约、压缩机的转速下的离心力上的机械制约，有时由于这些制约而产生效率降低的结果。

即，例如，在由压缩机获取的外部气体的温度比设计值高的情况下，空气密度会相对变低。这种情况下，由于燃烧气体对轮机的作用减少，因此转速降低，由于压缩机的空气流量减少，因此燃烧温度上升，高压轮机翼的温度也变高。由于高压轮机中存在温度制约，因此束缚燃料，其结果，输出效率会降低。

此外，在由压缩机获取的外部气体的温度比设计值低的情况下，空气密度会相对增大。在这种情况下，由于燃烧气体对轮机的作用增加，因此转速上升。由于压缩机中存在转速上的制约，因此束缚燃料，其结果，输出效率会降低。

本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制外部气体温度的变化所引起的效率的降低的双轴式燃气轮机发电系统、燃气轮机系统的控制装置以及控制方法。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明具备：压缩机，对空气进行加压而生成压缩空气；燃烧器，将上述压缩空气和燃料进行混合并燃烧；高压燃气轮机，通过由上述燃烧器得到的燃烧气体来驱动该高压燃气轮机；第1旋转轴，连结上述压缩机和上述高压燃气轮机；电动机，与上述第1旋转轴连结；调速器，通过调整被上述压缩机获取的空气的量，从而控制上述高压燃气轮机的输出；低压燃气轮机，通过驱动上述高压燃气轮机之后的燃烧气体来驱动该低压燃气轮机；第2旋转轴，与上述低压燃气轮机连结；同步发电机，与上述第2旋转轴连结；变频器，设置于在与外部系统连接的上述同步发电机与上述电动机之间传输电力的电力传输路径上，对所传输的电力的频率进行变换；和控制装置，基于对输出到上述外部系统的电力进行指示的电力输出指令值，对控制上述变频器的变频器控制装置和上述调速器进行控制，从而对上述燃气轮机和上述电动机的总输出进行控制。

如上所述，由于基于对输出到外部系统的电力进行指示的电力输出指令值，对控制变频器的变频器控制装置和调速器进行控制，从而控制燃气轮机与电动机的总输出，因而能够抑制因外部温度的变化导致效率降低。

发明效果

根据本发明，能够抑制因外部温度的变化导致效率降低。

附图说明

图1为示意地表示与第1实施方式相关的双轴式燃气轮机发电系统的整体结构的图。

图2为示意地表示电动机的结构的图。

图3为示意地表示变频器的结构的图。

图4为示意地表示电阻电路的结构的图。

图5为示意地表示控制装置的通常控制下的双轴式燃气轮机的输出的大气温度特性的图。

图6为表示同步发电机的输出、电动机的输出与其总输出之间的关系的图。

图7为作为外部系统的电压异常的一例而表示瞬间电压降的电压的时间变化与输电线(grid cord)的关系的图。

图8为表示在产生了电压变化时双轴式燃气轮机以及同步发电机的物理量的图。

图9为表示在产生了电压变化时双轴式燃气轮机以及同步发电机的物理量的图。

图10为表示产生了电压变化且产生了失调(step out)时的同步发电机的相位的图。

图11为示意地表示与第1实施方式的变形例相关的电动机的结构的图。

图12为示意地表示与第1实施方式的变形例相关的变频器的结构的图。