火力発電所はどうやって出力をあげるのですか?

質問

火力発電所は、発電機を50Hz(または60Hz)になるように50回転/秒(または60回転/秒)で発電をするはずですが、その際に出力を上げるとしたら、回転数を変更しなければならないと思います。
しかし、現実には50回転/秒(または60回転/秒)で発電をするようです。そこで疑問に思ったのですが、どのようにして出力ワット数をコントロールしているのでしょうか?

回答No.7

mastad_kat

何を質問されているのか、理解できないので、私のピントがすれていたら補足して下さい。

発電機自体はただ回るだけです。
原動機側で負荷を背負います。
安定に運転状態から、電力負荷が増えると、回転数が下がります。
その回転数変化を検知して、原動機、この場合火力タービン、は蒸気加減弁の開度を少し大きく開ける方向の制御がされます。
タービンに流入する蒸気量が増えて、タービンの出力が増し、電力負荷とバランスします。
逆方向の動きで負荷減制御となります。
マクロ的には、負荷に関わらず、回転数は一定で、３０％負荷が増えるとき回転数が３０％増えるというようなことはありません。
ミクロ的には、負荷と回転数にある関係を持たせないと、制御ができません。
日本では１００％負荷での回転数を１００％とすると、無負荷時には１０５％以下（１０４．５％とかが多い）の回転数となるような比例制御が行われています。この４．５％を調停率といいます。
即ち、回転数を変更するということは正しい・・ただ量的にはせいぜい５％。
最近は、電気で制御のループをなぞっていますので、この比例帯そのものを上下させて、どの負荷でも定格回転数になるように制御されますが、過渡現象としては、この比例帯が現れます。

発電機はただ回るだけです。

回答No.6

debukuro

少しの変動は界磁を調整（自動）します
自動調整の範囲を超えた大きな変動は運転台数で調整します
夏の朝発電所の近くにいると気温の上昇にしたがって次々と運転台数を増やす構内放送が聞こえます
○号機点火
○号機発電開始
こういう連絡が次々と行われるのです

回答No.5

noname#101110

むづかしく考えることはありません。出力をあげる必要が生じるのは、発電機に負荷が余計にかかって回転数が落ち始めた時です。規定の回転数に戻す（上げる）ために、タービンへ吹き付ける蒸気の量を多くします。つまり蒸気の発生を高めるためにボイラーの燃焼量を上げる、ガスか原油、あるいは石炭の投入量を多くするのです。下げる時は逆に回転数が上がって周波数が高くなる時で、その場合は燃焼を落とします。火力発電は最低６０％くらいまでこの操作が自由に出来るので、夏の最高需要期や風力発電のばらつきを吸収するのにもなくてはならない存在なのです。
原発は非常に複雑な設備であり、出力の調整は設備の保守上危険になる可能性があるので、これをせず、ご存知のように停まっていない時はいつも全出力で回っています。これも怖いことですね。

回答No.4

tadys

回転数を変えるのではなく回転子の位相を制御する事で電力を調整します。

タンデム自転車の例で言えば、ペダルと車輪を結ぶのがチェーンではなくゴムベルトになっていると想定してください。
全員が同じ力を出している時は全員のペダルが同じように回っていますが一人が余分の力を出せばその人のペダルは他の人よりも少し前に移動します。
出力の大きい人のベルトは大きな張力が掛かっていますが出力の少ない人のベルトはゆるんでいます。
もし回転数が合わないとペダルとベルトが滑って力を伝える事ができなくなります。
発電機でこのようなことが起こる事を「脱調」といってこれが起きると大規模な停電になる事があります。

回答No.3

tunbatan

＞その際に出力を上げるとしたら、回転数を変更しなければならないと思います。

出力を大きくするのは電圧とか電流を増やせば大きくする事が出来ます、ご存じのように電圧や周波数を変える事は出来ません

残るのは電流です、つまり発電機を並列運転をして容量を増やすのです、電池でも並列接続をすれば容量が増え長時間使う事が出来ます

原発、火力、水力等の電力会社で普通発電機が１機だけの処はなく予備を含め複数有るのは最大容量を満たす為です

負荷が減ればそれに見合った発電機を止める事も、また負荷が大きくなり複数の発電機を稼働させても不足するときは全国にネットワークがあり電力会社同士の取引もしています

回答No.2

KEN_2

火力・原子力発電も水蒸気のエネルギーを可変して制御しています。
もちろん、燃料の供給量で水蒸気の発生量を増減するのと、蒸気タービンの前後に蒸気のバイパスバルブで蒸気の噴出量を制御しています。

まず、電力は需要と供給が常にバランスして成り立っています。
需要が一定なら出力を上げると供給側の出力電力が増加と電圧が上昇しますので、むやみには出力はあげません。
もちろん発電機の回転数が変化すると、周波数が変動しますので、発電電力は消費電力を監視しながら制御しています。

周波数が変動するのは当然で、±１Ｈz程度は常にゆっくり変動しています。供給電圧も含めて、瞬間・瞬間と１日単位や１ヶ月単位で±の変動を調整しています。

回答No.1

ymmasayan

送り込む蒸気の量を増やすだけです。
もちろんその分燃料も増やします。

回転数は変わらないように監視・制御されています。５０Ｈｚまたは６０Ｈｚは(離島などを除いて)
全て電気的に連結されて同一回転数で同期運転しています。
従って蒸気量(火力、原発)、水量(水力)の配分を変えることによって全発電機の出力配分を変えるわけです。

５人こぎのタンデム自転車を考えて見てください。
速度一定で走っているとき誰かが頑張ると誰かが力を抜かないといけません。
また、坂道に差し掛かるとみんなで頑張らないといけません。
これとよく似ています。