CN102456098A - 节能效果计算装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种节能效果计算装置，其可实时地计算能源成本削减额及削减CO2量。其具有：标准值转化单元，其对于将锅炉的过去的运行模式、需求数据、运行数据进行模版化而得到的多个模版中的每个模版进行标准值转化；以及比较单元，其将当前的运行模式、需求数据、运行数据模版化，对该模版化的值和前述标准值进行比较，基于该比较单元的比较结果，计算出能源成本削减量及削减CO2量中的至少一个。

Description

节能效果计算装置
技术领域
本发明涉及一种节能效果计算装置，其自动地计算例如BTG(Boiler Turbine Generator)系统的最佳节能效果，详细地说，其将由多个用于供给蒸汽和电力的锅炉和汽轮发电机构成的火力发电站的节能效果、控制性改善效果作为对象，实现能源成本削减量、削减CO2量的实时可视化。
背景技术
在计算节能效果、控制性改善效果时，必须利用改善前的设备运行数据和改善后的现有运行数据来计算差量，但是，即使是相同的运行，由于进行操作的操作者的意思不同，也会存在差别，改善前的设备运行数据不能标准化。
通过针对每种运行模式(因运转机器台数、季节、时间、能源单价、及效率而不同的运行)，由需求均衡而将运行数据模版化，可计算出可信度高的标准值。并且，如果标准值变得明确，则可利用与当前运行值的差，使由节能效果、控制性改善效果产生的能源成本削减量、削减CO2量可视化。
当前，在企业用、工业用或民用的能源设备中，采取利用平均消耗率的方法计算在对能源设备应用节能手段时的能源成本削减量。
所谓平均消耗率，是将规定期间(例如1年)内使用的能源的费用(例如购买电力的费用、燃料费等)除以产生的能量(例如，电力为KWH、热能为Kcal等)而得到的值。
图8是表示使用平均消耗率计算应用节能手段时的能源成本削减量的方法的图，在将未应用节能手段期间A的平均消耗率设为“UA”，将应用节能手段期间B的平均消耗率设为“UB”时，使用下式计算能源成本削减量C。
C＝(UA-UB)×E
其中，E：在(A+B)的期间内产生的总能量。
专利文献1：日本特开平11-328152号公报
专利文献2：日本特开平08-95604号公报
发明内容
在现有技术中，根据利用平均原单位的方法计算能源成本削减额。在能源设备中，由于所使用的能量发生器的负载量、所使用的能源种类(例如电力、柴油、煤炭、天燃气、副产品能源等)、时间段(例如电力费用根据时间段不同，电气费用存在较大不同)等的变化，平均消耗率产生很大的变化。
在平均消耗率的计算方法中，利用某特定期间的平均消耗率进行计算，如果考虑由季节、时间、运转机器台数、能源单价、以及效率确定的设备的不同运行，则存在不能使比较对象明确的问题。
因此，本发明的目的在于，通过使用所谓运行模式的概念，在每个模式中筛选出时间、季节、运转机器台数、能源单价、效率，并且将当时的需求量分类为几个模版，计算出改善前的运行数据的标准值。通过基于该计算结果，计算出标准值和当前值的差，实时地计算高精度的能源成本削减量、削减CO2量。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，技术方案1所述的节能效果计算装置，其特征在于，具有：对于将锅炉的过去的运行模式、过去的需求数据、以及过去的运行数据进行模版化而得到的多个模版中的每个模版进行标准值化的单元；以及比较单元，其将当前的运行模式、需求数据、运行数据模版化，对该模版化后的值和前述标准值进行比较，基于该比较单元的比较结果，计算出能源成本削减额及削减CO2量中的至少一个。
技术方案2所述的节能效果计算装置，其特征在于，在技术方案1所述的节能效果计算装置中，前述运行模式为正在运行的锅炉数，需求数据为蒸汽需求量及电力需求量，运行数据为锅炉的主蒸汽流量。
技术方案3所述的节能效果计算装置，其特征在于，在技术方案1所述的节能效果计算装置中，前述能源成本削减额为锅炉总体燃料削减价格，利用下式计算，
锅炉燃料削减价格＝(锅炉削减蒸汽量×将锅炉蒸汽换算为燃料的系数×燃料单价)。
技术方案4所述的节能效果计算装置，其特征在于，在技术方案1所述的节能效果计算装置中，削减CO2量利用下式计算，
削减CO2量＝(锅炉削减蒸汽量×将锅炉蒸汽换算为燃料的系数×锅炉燃料的CO2排放系数)。
发明的效果
从上述可知，根据本发明的技术方案1至4的节能效果计算装置，使节能效果与运行状态无关，可以自动地计算，从而可以减少用于计算现有的效果的工时。
附图说明
图1是表示本发明的节能效果计算装置的概念的示意图。
图2是表示本发明的节能效果计算装置的计算装置内部的概念的示意图。
图3是表示设备运行模式的概念的构成图。
图4是表示设备运行模式的概念的构成图。
图5是表示将改善前的某期间的运行数据进行解析而变换为需求模版之后的运行模式、需求数据、运行数据的说明图。
图6是用于比较改善后的运行数据和改善前的运行数据的说明图。
图7是表示过去-当前的削减蒸汽量的说明图。
图8是表示使用现有的平均消耗率计算应用节能手段时的能源成本削减量的方法的说明图。
具体实施方式
首先，利用图3、图4对本发明中使用的设备的运行模式进行说明。此外，由于图3和图4的不同点仅在于由(甲)、(甲′)表示的运行模式的显示部，因此省略对图4的说明。
图3表示设备由3炉4机操作的状态，图4表示设备由1炉1机操作的状态。
在这里，3炉4机是指利用3个锅炉和4台发电机使设备运转的状态，在图3中，将使煤炭燃烧而由锅炉(No.1)产生的蒸汽、和使柴油燃烧而由锅炉(No.2)产生的蒸汽，输送至第1蒸汽管道，利用从该第1蒸汽管道供给的蒸汽，使1号汽轮机2和2号汽轮机3旋转，由1号、2号发电机(4、5)产生电力。
使1号汽轮机2和2号汽轮机3旋转后的蒸汽进一步向第2蒸汽管道6输送。
另外，使天燃气燃烧而由锅炉(No.3)产生的蒸汽输送至第3蒸汽管道7。从该第3蒸汽管道7供给的蒸汽使4号汽轮机8旋转，由4号发电机15产生电力后向第4蒸汽管道9输送。此外，来自第3蒸汽管道7的蒸汽作为高压蒸汽而由设备使用，并且还经由减压阀向第2蒸汽管道6输送。
第2蒸汽管道6的蒸汽使3号汽轮机11旋转，由3号发电机12产生电力，然后向第4蒸汽管道9输送，此外，第2蒸汽管道6的蒸汽经由减压阀13向第4蒸汽管道9输送而作为低压蒸汽由设备使用。另外，第2蒸汽管道6的蒸汽作为中压蒸汽由设备使用。
14是作为辅助单元而起作用的开关，其用于在各发电机的发电能力下降的情况下，从电力公司购买电力。
此外，作为设备，根据其工作状态，除3炉4机模式之外，还利用2炉3机模式、3炉2机模式、1炉1机模式运转，但是，在这里，对利用3炉4机模式和1炉1机模式运转的情况进行说明。
图1是表示本发明的节能效果计算装置的概念的示意图。在图1中，向计算能源成本削减量和削减CO2量的计算装置20输入改善前的过去的运行模式、需求数据、运行数据及改善后的当前运行模式、需求数据、运行数据。
在计算装置20中，根据这些数据，输出削减后的成本金额(日元)及削减的CO2。
图2是表示计算装置20内部的概念的图。根据过去的运行模式、需求数据、运行数据进行数据均衡计算而模版化，从模版化后的多个中汇集相同的模版而进行标准化(平均化)，同样地，将当前的运行模式、需求数据、运行数据模版化，检索有无与已标准化的模版相同的模版。也就是说，对于将当前的数据模版化后的模版，查询是否具有与过去标准化后的模版相同的模版。在与计算结果一致的情况下，将该一致结果和当前的模版进行比较，计算盈利和CO2，输出削减成本的金额和削减CO2。
计算装置20由下面4部分构成。各自的作用如下所述。
(1)数据均衡计算
图5是表示作为改善前的某个期间的运行数据的输入信息(a)、和将运行数据解析而变换为需要模版后的数据解析信息(b)的图。
在这些图中，(戊)所示的图表示运行模式。在(戊)所示的运行模式中，(甲)所示的范围表示利用3炉4机模式运行的期间、(乙)所示的范围表示利用1炉1机模式运行的期间、(丙)所示的范围表示利用3炉4机模式运行的另一个期间。
(己)所示的图表示需求数据，左侧的纵轴表示蒸汽量(ton/h)、右侧的纵轴表示发电量(MWh)，甲表示高压蒸汽需求量、乙表示中压蒸汽需求量、丙表示低压蒸汽需求量、丁表示电力需求量。由图可知，在利用3炉4机的运行模式运行的(甲)和(丙)期间，蒸汽需求量和电力需求量均较大，而在利用1炉1机模式运行的(乙)期间，蒸汽需求量和电力需求量均较少。
(庚)所示的图是表示运行数据的图，其表示各锅炉的蒸汽流量。在利用3炉4机的运行模式运行的(甲)和(丙)期间，甲所示的1号锅炉的主蒸汽流量为100(ton/h)程度，乙所示的2号锅炉的主蒸汽流量为55(ton/h)程度，丙所示的3号锅炉的主蒸汽流量为150(ton/h)程度。并且可知，在利用1炉1机模式运行的(乙)期间，丙所示的3号锅炉的主蒸汽流量变为250(ton/h)程度，甲所示的1号锅炉的主蒸汽流量和乙所示的2号锅炉的主蒸汽流量均变为0。
图5(b)是表示对运行数据进行解析，将需求数据模版化后的解析信息的图，其表示将运行模式、需求数据、运行数据模版化而成为A～H的状态。由图可知，在利用3炉4机模式运行的期间，为A、B、C、D、E模版，在利用1炉1机模式运行的期间，为F、G、H模版。
模版的输出方法，是对需求数据(这里指高压需求、中压需求、低压需求、电力需求这4个)进行均衡观察时，将相同的均衡数据作为同一模版进行计算。也就是说，将运行模版相同的运行数据视为均进行同一种运行，而将此时的运行数据统一化(数据标准化)。
计算装置20(参照图1)的数据均衡计算单元21进行上述的数据均衡计算，将各个一致模版的数据进行汇总，并将计算结果保存在存储器22中。该数据均衡计算在设备运行过程中连续地进行，将模版化的数据中的相同模版标准化，并存储在存储器22中。
也说是说，如果将图5(a)所示的改善前的某个期间的运行数据输入数据均衡计算单元21中，则根据需求均衡将需求数据按照运行模式而分别模版化，并按照需求模版分别对运行数据进行分组。由此确定各需求模版的标准值。将该结果保存在存储器22中，作为与当前值的比较基础而使用。
图6是表示将一致的模版下的输出结果作为标准模版的图。对输入的所有的过去数据进行解析，按照运行模式、需求模版进行分类，计算出标准模版。
在这里，表示相对于两种运行模式输出8种需求模版的例子，该信息成为标准数据。表示各运行模式(这里为3炉4机模式和1炉1机模式)中的需求模版与需求数据及运行数据之间的关系，对于需求数据来说，高压蒸汽需求量为32(ton/h)、中压蒸汽需求量为50(ton/h)、低压蒸汽需求量为145(ton/h)、电力需求量为80(MWH)。此时的运行数据为：1号锅炉的主蒸汽流量为80(ton/h)、2号锅炉的主蒸汽流量为55(ton/h)、3号锅炉的主蒸汽流量为110(ton/h)，将这些数据作为需求模版A而模版化。
相同地，基于需求数据和运行数据的数值，将需求模版在A～H间进行模版化。
(2)数据比较
图7是表示数据比较的一个例子的图。
图7(a)是改善后的当前的运行模式、需求数据、运行数据。如果将这些数据与过去的数据均衡计算的输出结果进行比较，则可以确定是作为与图6(甲)所示的需求模版相适合的比较对象的数据。由此，可通过计算运行数据的差量，从而计算出削减蒸汽量。
根据该图，由于在过去的运行模式下，1号锅炉的主蒸汽流量为80(ton/h)、2号锅炉的主蒸汽流量为55(ton/h)、3号锅炉的主蒸汽流量为110(ton/h)，因此总的主蒸汽流量为245(ton/h)。此外，该值是基于将前述的按照需求模版对运行数据进行分组并存储在存储器中的各需求模版的标准值而得出的。
与之相对，由于在当前的运行模式下，1号锅炉的主蒸汽流量为75.55(ton/h)、2号锅炉的主蒸汽流量为50.18(ton/h)、3号锅炉的主蒸汽流量为115.64(ton/h)，因此总的主蒸汽流量为245(ton/h)。
在该例的情况下，在进行与过去的模式相同的运行时，对二者进行比较，由于3号锅炉的主蒸汽流量增加5.64(ton/h)，但1号锅炉和2号锅炉分别削减4.45(ton/h)、4.82(ton/h)，因此，作为总量，结果削减3.63(ton/h)。
因此，与过去情况相比，目前的削减蒸汽量为：
245-241.37＝3.63(ton/h)
(3)盈利计算
通过将由数据比较部计算的差量乘以按照运行数据而预先设定的能源单价信息(燃料单价)，计算出能源成本削减额。
即，全部锅炉的燃料削减价格＝(1号锅炉削减蒸汽量×将1号锅炉的蒸汽换算为燃料的系数×1号锅炉的燃料单价)+(2号锅炉削减蒸汽量×将2号锅炉的蒸汽换算为燃料的系数×2号锅炉的燃料单价)+(3号锅炉削减蒸汽量×将3号锅炉的蒸汽换算为燃料的系数×3号锅炉的燃料单价)。
(4)CO2量计算
通过将由数据比较部计算的差量乘以按照运行数据而预先设定的CO2排放系数，计算出削减CO2量。
即，总体CO2削减量＝(1号锅炉削减蒸汽量×将1号锅炉的蒸汽换算为燃料的系数×1号锅炉的燃料的CO2排放系数)+(2号锅炉削减蒸汽量×将2号锅炉的蒸汽换算为燃料的系数×2号锅炉的燃料的CO2排放系数)+(3号锅炉削减蒸汽量×将3号锅炉的蒸汽换算为燃料的系数×3号锅炉的燃料的CO2排放系数)。
此外，上述说明仅表示将本发明的说明及例示作为目的的特定的最佳实施例。因此，本发明并不限于上述实施例，在不脱离其宗旨的范围内可包含更多的变更及变形。

Claims (4)

1.一种节能效果计算装置，其特征在于，具有：
对于将锅炉的过去的运行模式、过去的需求数据、以及过去的运行数据进行模版化而得到的多个模版中的每个模版进行标准值化的单元；以及
比较单元，其将当前的运行模式、需求数据、运行数据模版化，对该模版化后的值和前述标准值进行比较，
基于该比较单元的比较结果，计算出能源成本削减额及削减CO2量中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的节能效果计算装置，其特征在于，前述运行模式为正在运行的锅炉数，需求数据为蒸汽需求量及电力需求量，运行数据为锅炉的主蒸汽流量。
3.根据权利要求1所述的节能效果计算装置，其特征在于，前述能源成本削减额为锅炉总体燃料削减价格，利用下式计算，锅炉燃料削减价格＝(锅炉削减蒸汽量×将锅炉蒸汽换算为燃料的系数×燃料单价)。
4.根据权利要求1所述的节能效果计算装置，其特征在于，削减CO2量利用下式计算，
削减CO2量＝(锅炉削减蒸汽量×将锅炉蒸汽换算为燃料的系数×锅炉燃料的CO2排放系数)。
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