JP2002371914A - 省エネルギシステム設計方法及び省エネルギシステム設計プログラム - Google Patents
省エネルギシステム設計方法及び省エネルギシステム設計プログラムInfo
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- JP2002371914A JP2002371914A JP2001184415A JP2001184415A JP2002371914A JP 2002371914 A JP2002371914 A JP 2002371914A JP 2001184415 A JP2001184415 A JP 2001184415A JP 2001184415 A JP2001184415 A JP 2001184415A JP 2002371914 A JP2002371914 A JP 2002371914A
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- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 設計時に部分負荷領域での運用を考慮するこ
とで、最適な省エネルギシステムを設計する。 【解決手段】 エネルギシステムを構成する動力・電気
・蒸気・冷熱発生装置の運用領域における負荷と効率、
排気ガス組成等の性能、初期設備費、維持費などを関数
として表しておき、あるエネルギ消費マップに対し、構
成装置を順次組み合わせてその全ての運用領域における
積分した性能値を算出することで、最適な省エネルギシ
ステムを設計する。
とで、最適な省エネルギシステムを設計する。 【解決手段】 エネルギシステムを構成する動力・電気
・蒸気・冷熱発生装置の運用領域における負荷と効率、
排気ガス組成等の性能、初期設備費、維持費などを関数
として表しておき、あるエネルギ消費マップに対し、構
成装置を順次組み合わせてその全ての運用領域における
積分した性能値を算出することで、最適な省エネルギシ
ステムを設計する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コージェネレーシ
ョンシステムやコンバインドサイクル発電システムなど
を導入する際の計画、運用、シミュレーションによる環
境適合性・経済性評価を行うことができる省エネルギシ
ステム設計方法及び省エネルギシステム設計プログラム
に関するものである。
ョンシステムやコンバインドサイクル発電システムなど
を導入する際の計画、運用、シミュレーションによる環
境適合性・経済性評価を行うことができる省エネルギシ
ステム設計方法及び省エネルギシステム設計プログラム
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術としては、以下のようなもの
が知られている。特開平９−３１８６６５号公報には、
電力、ガス、上水、供給熱（地域冷暖房、セントラル冷
暖房）、給湯等のエネルギ、資源のフロー、消費の状況
をパソコンやテレビの画面に表示して消費者に知らせ、
消費者に省エネルギ、省資源に対する意識向上と行動の
喚起を促すことができるシステムが開示されている。
が知られている。特開平９−３１８６６５号公報には、
電力、ガス、上水、供給熱（地域冷暖房、セントラル冷
暖房）、給湯等のエネルギ、資源のフロー、消費の状況
をパソコンやテレビの画面に表示して消費者に知らせ、
消費者に省エネルギ、省資源に対する意識向上と行動の
喚起を促すことができるシステムが開示されている。
【０００３】特開２０００−１６２２５３号公報には、
電力、ガスなどのエネルギの月次消費量のデータから消
費量が最低となる月を特定し、最低月の消費量が厨房、
照明、動力など非冷暖房負荷によるものとし、他の月に
ついては、非冷暖房負荷による消費量を統計的データに
基づいて算出し、この消費量を超えた分を季節によって
冷房又は暖房負荷による消費量とする負荷種類分析方法
と、このようにして得られた負荷種類毎のエネルギ消費
のパターンを標準的な負荷別の消費パターンと比較して
消費性向を診断する方法が開示されている。
電力、ガスなどのエネルギの月次消費量のデータから消
費量が最低となる月を特定し、最低月の消費量が厨房、
照明、動力など非冷暖房負荷によるものとし、他の月に
ついては、非冷暖房負荷による消費量を統計的データに
基づいて算出し、この消費量を超えた分を季節によって
冷房又は暖房負荷による消費量とする負荷種類分析方法
と、このようにして得られた負荷種類毎のエネルギ消費
のパターンを標準的な負荷別の消費パターンと比較して
消費性向を診断する方法が開示されている。
【０００４】特開２０００−３２９８０５号公報には、
電気、ガス、灯油、温水等、複数種のエネルギそれぞれ
の毎月の実績消費量を取得し、エネルギそれぞれの毎月
の実績消費量を厨房用、給湯用、暖房用、冷房用、照明
・動力用といった用途別の消費量に分解し、エネルギそ
れぞれの毎月の用途別の標準消費量を取得し、エネルギ
それぞれの毎月の用途別の実績消費量及び標準消費量を
共通する単位の消費量にそれぞれ換算し、各エネルギの
毎月の換算後の実績消費量を用途別に合算し、また、毎
月の換算後の標準消費量を用途別に合算し、月毎及び用
途別に合算した用途別の実績消費量を、月毎及び用途別
に合算した用途別の標準消費量と比較してエネルギ消費
性向を診断する方法が開示されている。
電気、ガス、灯油、温水等、複数種のエネルギそれぞれ
の毎月の実績消費量を取得し、エネルギそれぞれの毎月
の実績消費量を厨房用、給湯用、暖房用、冷房用、照明
・動力用といった用途別の消費量に分解し、エネルギそ
れぞれの毎月の用途別の標準消費量を取得し、エネルギ
それぞれの毎月の用途別の実績消費量及び標準消費量を
共通する単位の消費量にそれぞれ換算し、各エネルギの
毎月の換算後の実績消費量を用途別に合算し、また、毎
月の換算後の標準消費量を用途別に合算し、月毎及び用
途別に合算した用途別の実績消費量を、月毎及び用途別
に合算した用途別の標準消費量と比較してエネルギ消費
性向を診断する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
エネルギシステムの設計時には主に定格負荷領域でシス
テムを検討し、定格性能の高低でシステムを評価してい
る。また、運用時にエネルギ消費性向を診断して定格負
荷付近で運用できるように考慮されている。しかし、実
際には運用時のエネルギ消費性向が把握できないことも
多く、仮に把握できても実際には省エネルギ効果が発揮
できるように運用できない。例えば、工場やプラント等
では稼働させる必要があるときにはエネルギを使わなけ
ればならない。また、従来の技術では、省エネルギ効果
以外の因子、例えば、環境影響因子であるＮＯx、ＣＯ2
等が考慮できない。
エネルギシステムの設計時には主に定格負荷領域でシス
テムを検討し、定格性能の高低でシステムを評価してい
る。また、運用時にエネルギ消費性向を診断して定格負
荷付近で運用できるように考慮されている。しかし、実
際には運用時のエネルギ消費性向が把握できないことも
多く、仮に把握できても実際には省エネルギ効果が発揮
できるように運用できない。例えば、工場やプラント等
では稼働させる必要があるときにはエネルギを使わなけ
ればならない。また、従来の技術では、省エネルギ効果
以外の因子、例えば、環境影響因子であるＮＯx、ＣＯ2
等が考慮できない。
【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、設計時に部分負荷領域での運用も
考慮し、エネルギシステムを構成する装置の運用領域に
おける負荷と効率、排気ガス組成等の性能、初期設備
費、維持費などを関数として表しておき、あるエネルギ
消費マップに対し、構成装置を順次組み合わせてその全
ての運用領域における積分した性能値を算出すること
で、最適な省エネルギシステムを設計することができる
方法及び該方法を計算機又はネットで実現することがで
きるプログラムを提供することにある。
で、本発明の目的は、設計時に部分負荷領域での運用も
考慮し、エネルギシステムを構成する装置の運用領域に
おける負荷と効率、排気ガス組成等の性能、初期設備
費、維持費などを関数として表しておき、あるエネルギ
消費マップに対し、構成装置を順次組み合わせてその全
ての運用領域における積分した性能値を算出すること
で、最適な省エネルギシステムを設計することができる
方法及び該方法を計算機又はネットで実現することがで
きるプログラムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の省エネルギシステム設計方法は、エネル
ギシステムを構成するプラントに導入可能な機器の種
類、性能、価格等を関数として表した導入可能機器リス
トを、各機器の部分負荷特性、システムの起動タイミン
グチャートを基本とした運用パターン、電力料金データ
及び燃料費、水道代、メンテナンス費用等の運用コスト
とともに、データベースとして保存しておき、省エネル
ギシステムを導入するサイト又は施設の予測される電力
・熱需要量データを入力してプラント導入機器を選定
し、選定された機器に対して部分負荷性能に基づき導入
計画への適合性を確認し、選定されたプラント導入機器
で構成されるシステムの運用パターンを起動タイミング
チャートを基に選定し、運用パターンによって電力契約
形態を決定した後、サイト又は施設にシステムを導入し
た場合のシミュレーションをその全ての運用領域におけ
る積分した性能値を算出することで実行し、環境適合性
及び採算性を確認して最適な省エネルギシステムを設計
するように構成されている。
めに、本発明の省エネルギシステム設計方法は、エネル
ギシステムを構成するプラントに導入可能な機器の種
類、性能、価格等を関数として表した導入可能機器リス
トを、各機器の部分負荷特性、システムの起動タイミン
グチャートを基本とした運用パターン、電力料金データ
及び燃料費、水道代、メンテナンス費用等の運用コスト
とともに、データベースとして保存しておき、省エネル
ギシステムを導入するサイト又は施設の予測される電力
・熱需要量データを入力してプラント導入機器を選定
し、選定された機器に対して部分負荷性能に基づき導入
計画への適合性を確認し、選定されたプラント導入機器
で構成されるシステムの運用パターンを起動タイミング
チャートを基に選定し、運用パターンによって電力契約
形態を決定した後、サイト又は施設にシステムを導入し
た場合のシミュレーションをその全ての運用領域におけ
る積分した性能値を算出することで実行し、環境適合性
及び採算性を確認して最適な省エネルギシステムを設計
するように構成されている。
【０００８】上記の方法においては、サイト又は施設の
種類毎の代表的な電力・熱需要パターンを電力負荷パタ
ーン及び熱負荷パターンとしてデータベース化してお
き、電力・熱需要状態が未知の場合に、データベースに
格納されている類似のサイト又は施設のデータを用いる
ことで、あるエネルギ消費マップに対して最適な省エネ
ルギシステムを設計することができる。また、サイト又
は施設に省エネルギシステムを導入した場合のシミュレ
ーションにおいて、算出された性能値のうち設備費及び
エネルギー費用の削減分から償還年数を計算して採算性
を明示することができる。
種類毎の代表的な電力・熱需要パターンを電力負荷パタ
ーン及び熱負荷パターンとしてデータベース化してお
き、電力・熱需要状態が未知の場合に、データベースに
格納されている類似のサイト又は施設のデータを用いる
ことで、あるエネルギ消費マップに対して最適な省エネ
ルギシステムを設計することができる。また、サイト又
は施設に省エネルギシステムを導入した場合のシミュレ
ーションにおいて、算出された性能値のうち設備費及び
エネルギー費用の削減分から償還年数を計算して採算性
を明示することができる。
【０００９】本発明の省エネルギシステム設計プログラ
ムは、コンピュータを、予め省エネルギシステムを導入
するサイト又は施設種類毎の代表的な電力負荷パターン
及び熱負荷パターン、プラントに導入可能な機器の種
類、性能、価格等を関数として表した導入可能機器リス
ト、各機器の部分負荷特性、システムの起動タイミング
チャートを基本とした運用パターン、電力料金データ並
びに燃料費、水道代、メンテナンス費用等の運用コスト
を記録してデータベースとして記憶させておくデータ記
録・記憶手段と、省エネルギシステムを導入するサイト
又は施設の予測される電力・熱需要量データを入力して
プラント導入機器を選定する導入機器選定手段と、選定
された機器に対して部分負荷性能に基づき導入計画への
適合性を確認し、選定されたプラント導入機器で構成さ
れるシステムの運用パターンを起動タイミングチャート
を基に選定する運用パターン選定手段と、運用パターン
によって電力契約形態を決定した後、サイト又は施設に
システムを導入した場合のシミュレーションをその全て
の運用領域における積分した性能値を算出することで実
行し、環境適合性及び採算性を確認するシミュレーショ
ン実行・評価手段として機能させるためのプログラムで
ある。
ムは、コンピュータを、予め省エネルギシステムを導入
するサイト又は施設種類毎の代表的な電力負荷パターン
及び熱負荷パターン、プラントに導入可能な機器の種
類、性能、価格等を関数として表した導入可能機器リス
ト、各機器の部分負荷特性、システムの起動タイミング
チャートを基本とした運用パターン、電力料金データ並
びに燃料費、水道代、メンテナンス費用等の運用コスト
を記録してデータベースとして記憶させておくデータ記
録・記憶手段と、省エネルギシステムを導入するサイト
又は施設の予測される電力・熱需要量データを入力して
プラント導入機器を選定する導入機器選定手段と、選定
された機器に対して部分負荷性能に基づき導入計画への
適合性を確認し、選定されたプラント導入機器で構成さ
れるシステムの運用パターンを起動タイミングチャート
を基に選定する運用パターン選定手段と、運用パターン
によって電力契約形態を決定した後、サイト又は施設に
システムを導入した場合のシミュレーションをその全て
の運用領域における積分した性能値を算出することで実
行し、環境適合性及び採算性を確認するシミュレーショ
ン実行・評価手段として機能させるためのプログラムで
ある。
【００１０】本発明のプログラムを計算機上で動作させ
ることで、本発明の省エネルギシステム設計方法を実施
して、最適な省エネルギシステムを設計することができ
る。また、前出のデータベースを伝送手段（インターネ
ット、ＬＡＮなど）を介してダウンロードすることで、
同様に本発明の省エネルギシステム設計方法を実施する
ことができる。
ることで、本発明の省エネルギシステム設計方法を実施
して、最適な省エネルギシステムを設計することができ
る。また、前出のデータベースを伝送手段（インターネ
ット、ＬＡＮなど）を介してダウンロードすることで、
同様に本発明の省エネルギシステム設計方法を実施する
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。 （１）プラント導入機器選定法 コージェネレーションシステムやコンバインドサイクル
発電システムを特定のサイト又は施設に導入する際、現
在の電力契約形態のみを参考にして発電容量を決定する
ことは非常にリスクの大きなことである。特に契約電力
量を参考にすることはただ単に、サイトの最高電気使用
量を把握できるだけであって、導入機器選定にはあまり
参考にならない。本実施の形態における導入機器選定
は、導入サイトスペース、計画導入コスト、電力負荷パ
ターン、熱（蒸気）負荷パターンを考慮して行われる。
電力負荷パターン、熱負荷パターンのデータが無い場合
は電力負荷パターン、熱負荷パターンのデータベース内
に格納されているサイト条件の類似したデータを用いる
ことにより選定可能にする。導入機器選定の概要・順序
は以下の表１に示す通りである。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。 （１）プラント導入機器選定法 コージェネレーションシステムやコンバインドサイクル
発電システムを特定のサイト又は施設に導入する際、現
在の電力契約形態のみを参考にして発電容量を決定する
ことは非常にリスクの大きなことである。特に契約電力
量を参考にすることはただ単に、サイトの最高電気使用
量を把握できるだけであって、導入機器選定にはあまり
参考にならない。本実施の形態における導入機器選定
は、導入サイトスペース、計画導入コスト、電力負荷パ
ターン、熱（蒸気）負荷パターンを考慮して行われる。
電力負荷パターン、熱負荷パターンのデータが無い場合
は電力負荷パターン、熱負荷パターンのデータベース内
に格納されているサイト条件の類似したデータを用いる
ことにより選定可能にする。導入機器選定の概要・順序
は以下の表１に示す通りである。
【００１２】
【表１】
【００１３】（２）プラント運用パターン選定方法 各々独立して制御されたコージェネレーションシステム
やコンバインドサイクル発電システムを複数台導入する
場合、その運用方法により採算性、環境適合性が大きく
変わる。また、システムが複数台導入されたとしても、
必ずしも全てのシステムが設備稼働率１００％であると
は限らない。運用パターンは環境適合性を重視して決定
し、その結果にしたがって採算性を検討して最適な運用
パターンを決定する。
やコンバインドサイクル発電システムを複数台導入する
場合、その運用方法により採算性、環境適合性が大きく
変わる。また、システムが複数台導入されたとしても、
必ずしも全てのシステムが設備稼働率１００％であると
は限らない。運用パターンは環境適合性を重視して決定
し、その結果にしたがって採算性を検討して最適な運用
パターンを決定する。
【００１４】（３）省エネルギシステムの設計方法 本実施の形態において必要なデータベースを表２に示
す。
す。
【００１５】
【表２】
【００１６】データベースの詳細 ａ．電力負荷パターンデータベース 特定の時刻における電力需要を、季節又は月毎で平日
（労働日）・土曜日・休日・特定日と分けて、曲線又は
関数ｆelec（ｔ）で整理したデータベース。 ｂ．熱負荷パターンデータベース 特定の時刻における熱（蒸気）需要を、季節又は月毎で
平日（労働日）・土曜日・休日・特定日と分けて、曲線
又は関数ｆstm（ｔ）で整理したデータベース。ｃ．機
器リストデータベース 発電装置、補助ボイラ、冷却システム、制御システム、
燃料ガス圧縮機、液体燃料供給装置など、プラントに導
入可能な機器の定格性能及び据付工事費込み価格ＰＧ_c
ost、機器サイズＰＧ_spaceのデータベース。導入可能
機器リストの一部を表３に示す。
（労働日）・土曜日・休日・特定日と分けて、曲線又は
関数ｆelec（ｔ）で整理したデータベース。 ｂ．熱負荷パターンデータベース 特定の時刻における熱（蒸気）需要を、季節又は月毎で
平日（労働日）・土曜日・休日・特定日と分けて、曲線
又は関数ｆstm（ｔ）で整理したデータベース。ｃ．機
器リストデータベース 発電装置、補助ボイラ、冷却システム、制御システム、
燃料ガス圧縮機、液体燃料供給装置など、プラントに導
入可能な機器の定格性能及び据付工事費込み価格ＰＧ_c
ost、機器サイズＰＧ_spaceのデータベース。導入可能
機器リストの一部を表３に示す。
【００１７】
【表３】
【００１８】ｄ．機器負荷特性データベース 機器リストデータベースにある発電装置毎に、吸気温度
ｔｍｐ、負荷率ｌで整理した出力Ｐow（tmp,l）、熱効
率Ｅff（tmp,l）、排ガス温度Ｔexh（tmp,l）、排ガス
流量Ｇexh（tmp,l）、ＮＯx排出量Ｇnox（tmp,l）、Ｃ
Ｏ2排出量Ｇco2（tmp,l）などの性能関数データベー
ス。 ｅ．基本運用パターンデータベース 発電装置の最低負荷率Ｌmin、電力会社からの最低買電
量ＥＣmin、複数台導入時の起動タイミングチャートを
整理したデータベース。 ｆ．電力料金データベース 電力会社に支払う電力使用料金Ｅ_costを計算するため
に、各地域における電力会社の契約料金、電気料金、契
約条件などをまとめたデータベース。電力料金データベ
ースの一例を表４に示す。
ｔｍｐ、負荷率ｌで整理した出力Ｐow（tmp,l）、熱効
率Ｅff（tmp,l）、排ガス温度Ｔexh（tmp,l）、排ガス
流量Ｇexh（tmp,l）、ＮＯx排出量Ｇnox（tmp,l）、Ｃ
Ｏ2排出量Ｇco2（tmp,l）などの性能関数データベー
ス。 ｅ．基本運用パターンデータベース 発電装置の最低負荷率Ｌmin、電力会社からの最低買電
量ＥＣmin、複数台導入時の起動タイミングチャートを
整理したデータベース。 ｆ．電力料金データベース 電力会社に支払う電力使用料金Ｅ_costを計算するため
に、各地域における電力会社の契約料金、電気料金、契
約条件などをまとめたデータベース。電力料金データベ
ースの一例を表４に示す。
【００１９】
【表４】
【００２０】ｇ．運用コストデータベース プラント運用上必要な、燃料代Ｆ_cost、水道代Ｗ_cos
t、消耗品代Ｃ_cost、メンテナンス費用Ｍ_cost、人件
費Ｌ_cost、保険料Ｉ_cost、税金Ｔ_cost、利率ＩＲな
ど地域毎にまとめたデータベース。一例として、燃料代
のデータを表５、水道代のデータを表６、メンテナンス
費用のデータを表７に例示する。
t、消耗品代Ｃ_cost、メンテナンス費用Ｍ_cost、人件
費Ｌ_cost、保険料Ｉ_cost、税金Ｔ_cost、利率ＩＲな
ど地域毎にまとめたデータベース。一例として、燃料代
のデータを表５、水道代のデータを表６、メンテナンス
費用のデータを表７に例示する。
【００２１】
【表５】
【００２２】
【表６】
【００２３】
【表７】
【００２４】設計の手順 図１は、本発明の実施の第１形態による省エネルギシス
テム設計方法を実施する手順を示している。データベー
スを用いた設計手順を図１に示すフローチャートを参考
にしながら説明する。最初のステップでは、プラント導
入が計画されているスペースＰ_space、計画導入コスト
Ｐ_cost、現在の電力負荷パターンｆelec（case,t）、
熱負荷パターンｆstm（case,t）を入力する。電力・熱
需要状態が未知の場合は、データベースにあらかじめ分
野別に記憶されている代表的負荷パターンのうち類似の
ものを用いる。データベースに記憶されている電力負荷
パターン及び熱（蒸気）負荷パターンの一例を図２〜図
９に示す。入力されたデータをもとに機器リストデータ
ベースより導入する機器を選定する。その際、以下の数
１に示す基準にしたがい機器を選定する。ここでＰＧ＊
は導入機器の整理番号である。
テム設計方法を実施する手順を示している。データベー
スを用いた設計手順を図１に示すフローチャートを参考
にしながら説明する。最初のステップでは、プラント導
入が計画されているスペースＰ_space、計画導入コスト
Ｐ_cost、現在の電力負荷パターンｆelec（case,t）、
熱負荷パターンｆstm（case,t）を入力する。電力・熱
需要状態が未知の場合は、データベースにあらかじめ分
野別に記憶されている代表的負荷パターンのうち類似の
ものを用いる。データベースに記憶されている電力負荷
パターン及び熱（蒸気）負荷パターンの一例を図２〜図
９に示す。入力されたデータをもとに機器リストデータ
ベースより導入する機器を選定する。その際、以下の数
１に示す基準にしたがい機器を選定する。ここでＰＧ＊
は導入機器の整理番号である。
【００２５】
【数１】
【００２６】次のステップでは選定された機器に関して
部分負荷特性を機器負荷特性データベースのデータを基
にして計算する（数２）。その結果、蒸気発生量Ｇstm
（tmp,l）、蒸気タービン出力Ｐow_st（tmp,l）、必要
補機動力Ｐow_sub（tmp,l）などを得る。結果に基づき
導入計画への適合性を確認する。ここで、数２の式はｍ
台の発電装置、ｎ台の蒸気タービン、ｏ個の必要補機が
ある場合であり、ｆelec,maxは年間を通しての電力負荷
最大値である。式について適合しない場合は、機器の選
定に戻り再び導入機器の選定を行う。
部分負荷特性を機器負荷特性データベースのデータを基
にして計算する（数２）。その結果、蒸気発生量Ｇstm
（tmp,l）、蒸気タービン出力Ｐow_st（tmp,l）、必要
補機動力Ｐow_sub（tmp,l）などを得る。結果に基づき
導入計画への適合性を確認する。ここで、数２の式はｍ
台の発電装置、ｎ台の蒸気タービン、ｏ個の必要補機が
ある場合であり、ｆelec,maxは年間を通しての電力負荷
最大値である。式について適合しない場合は、機器の選
定に戻り再び導入機器の選定を行う。
【００２７】
【数２】
【００２８】次のステップではプラント運用パターン選
定を行う。発電装置には機器固有の連続運転可能最低負
荷率Ｌminがあり、その負荷率以下で運用することは不
可能である。また、基本として電力会社からの商用電源
を使用する場合、逆潮流を防止するために、最低買電量
ＥＣminを決定し運用する。以下の数３に示す式にてプ
ラント必要電力量ｆelec（ｔ）に対する運用可能範囲が
表される。
定を行う。発電装置には機器固有の連続運転可能最低負
荷率Ｌminがあり、その負荷率以下で運用することは不
可能である。また、基本として電力会社からの商用電源
を使用する場合、逆潮流を防止するために、最低買電量
ＥＣminを決定し運用する。以下の数３に示す式にてプ
ラント必要電力量ｆelec（ｔ）に対する運用可能範囲が
表される。
【００２９】
【数３】
【００３０】以上の条件を考慮して、例えば、図１０〜
図１５に示すような起動タイミングチャートを基本とし
た運用パターンを選定する。選定の結果、以下の関数が
決定される。 買電量：ＥＣ（ｘ） 電気料金：ＥＣcost（ｘ） 発電量：Ｅ（ｘ） 燃料量：Ｇfuel（ｘ） 水道量：Ｇwater（ｘ） 運転時間：Ｔon（ｘ） ＮＯx排出量：Ｇnox（ｘ） ＣＯ2排出量：Ｇco2（ｘ）
図１５に示すような起動タイミングチャートを基本とし
た運用パターンを選定する。選定の結果、以下の関数が
決定される。 買電量：ＥＣ（ｘ） 電気料金：ＥＣcost（ｘ） 発電量：Ｅ（ｘ） 燃料量：Ｇfuel（ｘ） 水道量：Ｇwater（ｘ） 運転時間：Ｔon（ｘ） ＮＯx排出量：Ｇnox（ｘ） ＣＯ2排出量：Ｇco2（ｘ）
【００３１】次のステップとして、電力の契約形態の決
定をする。運用パターンによって最大買電量ＥＣmaxが
決定するため、その電力量に合わせて契約電力量を決定
する。これで全ての検討条件が決定されたため、次のス
テップとして１年間のサイトシミュレーションを実行す
る。サイトシミュレーションの概要は以下の数４〜数１
２に示す式で表される。
定をする。運用パターンによって最大買電量ＥＣmaxが
決定するため、その電力量に合わせて契約電力量を決定
する。これで全ての検討条件が決定されたため、次のス
テップとして１年間のサイトシミュレーションを実行す
る。サイトシミュレーションの概要は以下の数４〜数１
２に示す式で表される。
【００３２】
【数４】
【００３３】
【数５】
【００３４】
【数６】
【００３５】
【数７】
【００３６】
【数８】
【００３７】
【数９】
【００３８】
【数１０】
【００３９】
【数１１】
【００４０】
【数１２】
【００４１】上記式の計算結果より、各々のエミッショ
ン性能、燃料費などが算出でき、環境負荷、運用コスト
が計算できる。シミュレーション結果に対して環境負荷
適合性を先ず確認する。確認項目がＮＯxの場合は排出
規制値内かどうか、ＣＯ2の場合は火力発電所を基準と
した削減率を確認する。規制値外もしくは削減効果が無
い場合は、運用パターンを変更して再びサイトシミュレ
ーションを行い、適切な運用パターンを選定する。環境
適合性の確認後、人件費Ｌ_cost、保険料Ｉ_cost、税金
Ｔ_cost、利率ＩＲなどを含めたライフサイクルコスト
での採算性を確認する。採算性が悪化する場合や、予め
設定した基準償却年数に対して長い償却年数が必要な場
合、または複数ケースが考えられる場合は機器選定まで
戻り、同様の手順にて採算性評価まで行う。このような
経済性評価の一例を表８に示す。また、償却年数を計算
して経済性を評価したグラフの一例を図１６に示す。償
却年数は設備費、エネルギー費用等の削減分から計算す
ることができる。
ン性能、燃料費などが算出でき、環境負荷、運用コスト
が計算できる。シミュレーション結果に対して環境負荷
適合性を先ず確認する。確認項目がＮＯxの場合は排出
規制値内かどうか、ＣＯ2の場合は火力発電所を基準と
した削減率を確認する。規制値外もしくは削減効果が無
い場合は、運用パターンを変更して再びサイトシミュレ
ーションを行い、適切な運用パターンを選定する。環境
適合性の確認後、人件費Ｌ_cost、保険料Ｉ_cost、税金
Ｔ_cost、利率ＩＲなどを含めたライフサイクルコスト
での採算性を確認する。採算性が悪化する場合や、予め
設定した基準償却年数に対して長い償却年数が必要な場
合、または複数ケースが考えられる場合は機器選定まで
戻り、同様の手順にて採算性評価まで行う。このような
経済性評価の一例を表８に示す。また、償却年数を計算
して経済性を評価したグラフの一例を図１６に示す。償
却年数は設備費、エネルギー費用等の削減分から計算す
ることができる。
【００４２】
【表８】
【００４３】本実施形態の省エネルギシステム設計方法
は、以上のようにして計画、運用、シミュレーションに
よる環境適合性・経済性評価まで行う。また、本実施形
態の省エネルギシステム設計方法を実現できるプログラ
ムを作成し、このプログラムをコンピュータ上で動作さ
せることで、最適な省エネルギシステムを設計すること
ができる。また、前出のデータベースを伝送手段（イン
ターネット、ＬＡＮなど）を介してコンピュータにダウ
ンロードすることでも、本実施形態の方法を実現するこ
とができる。
は、以上のようにして計画、運用、シミュレーションに
よる環境適合性・経済性評価まで行う。また、本実施形
態の省エネルギシステム設計方法を実現できるプログラ
ムを作成し、このプログラムをコンピュータ上で動作さ
せることで、最適な省エネルギシステムを設計すること
ができる。また、前出のデータベースを伝送手段（イン
ターネット、ＬＡＮなど）を介してコンピュータにダウ
ンロードすることでも、本実施形態の方法を実現するこ
とができる。
【００４４】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 設計時に部分負荷領域での運用も考慮している
ため、あるエネルギ消費マップに対して最適な省エネル
ギシステムを設計することができる。 （２） 環境影響因子（ＮＯx、ＣＯ2等）も考慮できる
ので、不経済な運用方法（例えば、部分負荷ではＮＯx
が多いので、やむを得ず定格負荷で運用したら、エネル
ギが余ってしまった等）を避けることができる。 （３） あるエネルギ消費マップにおける等価運転時間
を算出し、これをもとにメンテナンスコストを算出する
ので、例えば、機器の寿命が短くなるような無理な運転
で、燃料代は節約できたがメンテナンスコストが増大し
てかえって不経済になってしまうといったこともない。 （４） 本発明は、計画時にエネルギの消費性向を考慮
しているため、運用時におけるエネルギ負荷の変動に追
従し、効果的に省エネルギを達成することができる。 （５） サイトシミュレーションにおいて、設備費及び
エネルギー費用の削減分から償還年数を計算して採算性
を明示することができる。 （６） プラント導入機器のデータベースがインターネ
ット、ＬＡＮなどの伝送手段を介して提供されるので、
プラント導入機器が単一のメーカーに限定されることな
く、かつ、常に最新のデータを基にした最適な省エネル
ギシステムを設計することができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 設計時に部分負荷領域での運用も考慮している
ため、あるエネルギ消費マップに対して最適な省エネル
ギシステムを設計することができる。 （２） 環境影響因子（ＮＯx、ＣＯ2等）も考慮できる
ので、不経済な運用方法（例えば、部分負荷ではＮＯx
が多いので、やむを得ず定格負荷で運用したら、エネル
ギが余ってしまった等）を避けることができる。 （３） あるエネルギ消費マップにおける等価運転時間
を算出し、これをもとにメンテナンスコストを算出する
ので、例えば、機器の寿命が短くなるような無理な運転
で、燃料代は節約できたがメンテナンスコストが増大し
てかえって不経済になってしまうといったこともない。 （４） 本発明は、計画時にエネルギの消費性向を考慮
しているため、運用時におけるエネルギ負荷の変動に追
従し、効果的に省エネルギを達成することができる。 （５） サイトシミュレーションにおいて、設備費及び
エネルギー費用の削減分から償還年数を計算して採算性
を明示することができる。 （６） プラント導入機器のデータベースがインターネ
ット、ＬＡＮなどの伝送手段を介して提供されるので、
プラント導入機器が単一のメーカーに限定されることな
く、かつ、常に最新のデータを基にした最適な省エネル
ギシステムを設計することができる。
【図１】本発明の実施の第１形態による省エネルギシス
テム設計方法を実施する手順を示すフローチャートであ
る。
テム設計方法を実施する手順を示すフローチャートであ
る。
【図２】データベースに格納された電力負荷パターン
（春季）の一例を示すグラフである。
（春季）の一例を示すグラフである。
【図３】データベースに格納された熱（蒸気）負荷パタ
ーン（春季）の一例を示すグラフである。
ーン（春季）の一例を示すグラフである。
【図４】データベースに格納された電力負荷パターン
（夏季）の一例を示すグラフである。
（夏季）の一例を示すグラフである。
【図５】データベースに格納された熱（蒸気）負荷パタ
ーン（夏季）の一例を示すグラフである。
ーン（夏季）の一例を示すグラフである。
【図６】データベースに格納された電力負荷パターン
（秋季）の一例を示すグラフである。
（秋季）の一例を示すグラフである。
【図７】データベースに格納された熱（蒸気）負荷パタ
ーン（秋季）の一例を示すグラフである。
ーン（秋季）の一例を示すグラフである。
【図８】データベースに格納された電力負荷パターン
（冬季）の一例を示すグラフである。
（冬季）の一例を示すグラフである。
【図９】データベースに格納された熱（蒸気）負荷パタ
ーン（冬季）の一例を示すグラフである。
ーン（冬季）の一例を示すグラフである。
【図１０】データベースに格納されたシステムの起動タ
イミングチャート（環境負荷軽減モードでの電力量）の
一例を示すグラフである。
イミングチャート（環境負荷軽減モードでの電力量）の
一例を示すグラフである。
【図１１】データベースに格納されたシステムの起動タ
イミングチャート（環境負荷軽減モードでの蒸気量）の
一例を示すグラフである。
イミングチャート（環境負荷軽減モードでの蒸気量）の
一例を示すグラフである。
【図１２】データベースに格納されたシステムの起動タ
イミングチャート（蒸気需要重視モードでの電力量）の
一例を示すグラフである。
イミングチャート（蒸気需要重視モードでの電力量）の
一例を示すグラフである。
【図１３】データベースに格納されたシステムの起動タ
イミングチャート（蒸気需要重視モードでの蒸気量）の
一例を示すグラフである。
イミングチャート（蒸気需要重視モードでの蒸気量）の
一例を示すグラフである。
【図１４】データベースに格納されたシステムの起動タ
イミングチャート（電力需要重視モードでの電力量）の
一例を示すグラフである。
イミングチャート（電力需要重視モードでの電力量）の
一例を示すグラフである。
【図１５】データベースに格納されたシステムの起動タ
イミングチャート（電力需要重視モードでの蒸気量）の
一例を示すグラフである。
イミングチャート（電力需要重視モードでの蒸気量）の
一例を示すグラフである。
【図１６】償却年数の計算による経済性評価の一例を示
すグラフである。
すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 英一 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 北嶋 潤一 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 長友 隆 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内
Claims (6)
- 【請求項１】 エネルギシステムを構成するプラントに
導入可能な機器の種類、性能、価格等を関数として表し
た導入可能機器リストを、各機器の部分負荷特性、シス
テムの起動タイミングチャートを基本とした運用パター
ン、電力料金データ及び燃料費、水道代、メンテナンス
費用等の運用コストとともに、データベースとして保存
しておき、省エネルギシステムを導入するサイト又は施
設の予測される電力・熱需要量データを入力してプラン
ト導入機器を選定し、選定された機器に対して部分負荷
性能に基づき導入計画への適合性を確認し、選定された
プラント導入機器で構成されるシステムの運用パターン
を起動タイミングチャートを基に選定し、運用パターン
によって電力契約形態を決定した後、サイト又は施設に
システムを導入した場合のシミュレーションをその全て
の運用領域における積分した性能値を算出することで実
行し、環境適合性及び採算性を確認して最適な省エネル
ギシステムを設計することを特徴とする省エネルギシス
テム設計方法。 - 【請求項２】 サイト又は施設の種類毎の代表的な電力
・熱需要パターンを電力負荷パターン及び熱負荷パター
ンとしてデータベース化しておき、電力・熱需要状態が
未知の場合に、データベースに格納されている類似のサ
イト又は施設のデータを用いることで、あるエネルギ消
費マップに対して最適な省エネルギシステムを設計する
請求項１記載の省エネルギシステム設計方法。 - 【請求項３】 サイト又は施設に省エネルギシステムを
導入した場合のシミュレーションにおいて、算出された
性能値のうち設備費及びエネルギー費用の削減分から償
還年数を計算して採算性を明示する請求項１又は２記載
の省エネルギシステム設計方法。 - 【請求項４】 データベースがインターネット又はＬＡ
Ｎなどの伝送手段を介して提供される請求項１、２又は
３記載の省エネルギシステム設計方法。 - 【請求項５】 最適な省エネルギシステムを設計するた
めにコンピュータを、 予め省エネルギシステムを導入するサイト又は施設種類
毎の代表的な電力負荷パターン及び熱負荷パターン、プ
ラントに導入可能な機器の種類、性能、価格等を関数と
して表した導入可能機器リスト、各機器の部分負荷特
性、システムの起動タイミングチャートを基本とした運
用パターン、電力料金データ並びに燃料費、水道代、メ
ンテナンス費用等の運用コストを記録してデータベース
として記憶させておくデータ記録・記憶手段と、 省エネルギシステムを導入するサイト又は施設の予測さ
れる電力・熱需要量データを入力してプラント導入機器
を選定する導入機器選定手段と、 選定された機器に対して部分負荷性能に基づき導入計画
への適合性を確認し、選定されたプラント導入機器で構
成されるシステムの運用パターンを起動タイミングチャ
ートを基に選定する運用パターン選定手段と、 運用パターンによって電力契約形態を決定した後、サイ
ト又は施設にシステムを導入した場合のシミュレーショ
ンをその全ての運用領域における積分した性能値を算出
することで実行し、環境適合性及び採算性を確認するシ
ミュレーション実行・評価手段として機能させるための
省エネルギシステム設計プログラム。 - 【請求項６】 データベースがインターネット又はＬＡ
Ｎなどの伝送手段を介してデータ記録・記憶手段に提供
される請求項５記載の省エネルギシステム設計プログラ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001184415A JP3681994B2 (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 省エネルギシステム設計プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001184415A JP3681994B2 (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 省エネルギシステム設計プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002371914A true JP2002371914A (ja) | 2002-12-26 |
| JP3681994B2 JP3681994B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=19024180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001184415A Expired - Fee Related JP3681994B2 (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 省エネルギシステム設計プログラム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681994B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018025982A (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 富士電機株式会社 | エネルギープラント計画支援装置及びエネルギープラント計画支援システム |
| KR20190060633A (ko) * | 2017-11-24 | 2019-06-03 | 한국전자통신연구원 | 에너지 맵을 생성하는 방법 및 이를 사용하는 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6047894B2 (ja) | 2012-01-12 | 2016-12-21 | オムロン株式会社 | シミュレーション装置、シミュレーション方法、プログラムおよび記録媒体 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0886243A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Tokyo Gas Co Ltd | コージェネレーション・システムの運転制御方法 |
| JPH08200155A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-06 | Tokyo Gas Co Ltd | コージェネレーション・システムにおける運用計画設定方法 |
| JPH09318665A (ja) * | 1996-05-29 | 1997-12-12 | Kajima Corp | エネルギー、資源消費管理システム |
| JPH1139004A (ja) * | 1997-07-16 | 1999-02-12 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 遺伝的アルゴリズムを用いたコジェネレーション最適化アルゴリズム |
| JP2000002153A (ja) * | 1998-06-16 | 2000-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | エネルギー配給システム |
| JP2000073863A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-07 | Sato Sogo Keikaku:Kk | 熱源設備システムの設計方法 |
| JP2000162253A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Osaka Gas Co Ltd | 負荷種類分析方法及び装置、消費性向診断方法、装置及びシステム並びに記録媒体 |
| JP2000274308A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-03 | Nisshin Steel Co Ltd | コージェネレーションシステムの運転制御方法およびコージェネレーションシステム |
| JP2000329805A (ja) * | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Osaka Gas Co Ltd | エネルギ消費性向診断方法、装置、システム及び記録媒体 |
-
2001
- 2001-06-19 JP JP2001184415A patent/JP3681994B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2000274308A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-03 | Nisshin Steel Co Ltd | コージェネレーションシステムの運転制御方法およびコージェネレーションシステム |
| JP2000329805A (ja) * | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Osaka Gas Co Ltd | エネルギ消費性向診断方法、装置、システム及び記録媒体 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018025982A (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 富士電機株式会社 | エネルギープラント計画支援装置及びエネルギープラント計画支援システム |
| KR20190060633A (ko) * | 2017-11-24 | 2019-06-03 | 한국전자통신연구원 | 에너지 맵을 생성하는 방법 및 이를 사용하는 장치 |
| KR102141020B1 (ko) | 2017-11-24 | 2020-08-04 | 한국전자통신연구원 | 에너지 맵을 생성하는 방법 및 이를 사용하는 장치 |
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|---|---|
| JP3681994B2 (ja) | 2005-08-10 |
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