JP2004086606A

JP2004086606A - エネルギ利用計画システム

Info

Publication number: JP2004086606A
Application number: JP2002247409A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakaiwa; 中岩　勝; Shigeru Otani; 大谷　繁; Tatsuo Tokutome; 徳留　達夫; Hideyuki Matsumoto; 松本　英之; Kazuo Matsuda; 松田　一夫; Hiroyuki Tatsumi; 巽　浩之
Original assignee: Ebara Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Ebara Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】異なる複数の独立したプロセスが存在する場合に、それらを複合したプロセス全体として省エネルギを図る。
【解決手段】少なくとも１つの単位操作を含む異なる複数の独立したプロセス５から、各単位操作の入出力となるストリームデータ６を収集して格納するデータ格納手段２と、格納した複数のプロセス５のストリームデータ６に基づいて、複数のプロセス案７を策定する解析手段３と、策定されたプロセス案７を所定の評価項目に基づいて評価し、評価結果に基づいて順位を付ける評価手段４とを備えるエネルギ利用計画システム１を提供する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エネルギ利用計画システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業界に存在するあらゆるプロセスは、それぞれ１つ以上の単位操作を備えていて、各単位操作に対する入出力を管理し、制御することにより、所定の材料および燃料を用いて、製品としての物質やエネルギを生産する。この際に、これらの全てのプロセスが、それ自体で最高の効率において製品を生産できるように設計されていた。また、各プロセス毎に、省エネルギが検討され、排出されるエネルギを極力回収することが考えられ、例えば、廃熱回収等が行われていた。さらに、廃熱回収のために莫大な費用を要する場合や、回収する程の廃熱が生成されない場合には、不要なエネルギとして自然界に放出されることになるが、その際に、環境への影響を考慮して、放出する流体を冷却する等の処置が施された後に放出されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各プロセス毎に効率を追求する従来の方法では、多量のエネルギが利用されないまま排出され、あるいは余分な単位操作を付加しなければならないという問題がある。
すなわち、例えば、各プロセスにおいて不要となった廃熱は、回収コストが見合わなければ、放出せざるを得ず、また、廃熱回収を行う場合には、そのために熱交換器その他の付随する単位操作を本来のプロセスとは別個に設けなければならず、設備コストが増加するという問題がある。
【０００４】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、異なる複数の独立したプロセスが存在する場合に、それらを複合したプロセス全体として省エネルギを図ることができるプロセス仕様の採用についての意思決定を支援するエネルギ利用計画システムを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、少なくとも１つの単位操作を含む異なる複数の独立したプロセスから、各単位操作の入出力となるストリームデータを収集して格納するデータ格納手段と、格納した複数のプロセスのストリームデータに基づいて、複数のプロセス案を策定する解析手段と、策定されたプロセス案を所定の評価項目に基づいて評価し、評価結果に基づいて順位を付ける評価手段とを備えるエネルギ利用計画システムを提供する。
【０００６】
この発明によれば、データ格納手段により、異なる複数の独立したプロセスからストリームデータが収集されて格納される。ストリームデータとしては、例えば、プロセスが備えている単位操作への入出力となる流体の流量、温度、圧力等の生データの他、流体の粘度、比熱、組成、比重等の物性値や、エンタルピー、エクセルギーのようなエネルギを含む情報が挙げられる。
従来、ストリームデータは、各プロセス毎に収集、管理されていたが、この発明によれば、本来組み合わせられることのない異なる独立したプロセスの枠を超えて収集されることになる。そして、解析手段の作動によって、これらデータ格納手段に格納されているストリームデータ全てを考慮に入れたプロセス案が作成される。
【０００７】
これにより、一のプロセスにおいて不要となる廃熱等のエネルギを他のプロセスにおいて利用することを可能とし、複合プロセス全体として省エネルギを図ることが可能となる。また、この場合において、プロセス内に存在する単位操作の入出力である中間的なストリームデータを解析するので、プロセスから排出される最終的な廃熱等の廃棄エネルギの利用のみではなく、複合プロセス全体として省エネルギを達成し得るように、一のプロセスの出力を調整するなどして得られた廃熱等の廃棄エネルギを他のプロセスにおいて利用するプロセス案を策定することが可能となる。
【０００８】
そして、このようにして得られた複数のプロセス案が、評価手段の作動により、種々の評価項目、例えば、プロセスの効率、設備コスト、廃棄物削減効果等に基づいて順位付けされて提供される。これにより、複合プロセス全体として省エネルギを達成するために、各プロセスの仕様を決定する際の意思決定を容易にすることが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたエネルギ利用計画システムにおいて、少なくとも１つの単位操作を含むプロセスの各単位操作の入出力となるストリームデータをプロセス毎に格納するデータベースを備え、前記解析手段が、前記データベースから選択した少なくとも１つのプロセスのストリームデータを前記データ格納手段に格納したプロセスのストリームデータに加えて複数の複合プロセス案を策定するエネルギ利用計画システムを提供する。
【００１０】
この発明によれば、既存のプロセスとは異なる新規なプロセスにおけるストリームデータをデータベースに格納しておくので、複合プロセス全体の省エネルギを検討する際に、当該新規プロセスを複合プロセスに加えて検討することが可能となり、より高い省エネルギを図る可能性を広げることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載されたエネルギ利用計画システムにおいて、前記解析手段が、ピンチテクノロジーに基づいてプロセス案を策定するエネルギ利用計画システムを提供する。
この発明によれば、異なる複数の独立したプロセスに跨る複数のストリームデータが与熱流体と受熱流体とに分類され、所定の原則の元で最適化された複数のプロセス案が策定されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明に係るエネルギ利用計画システムの一実施形態について、図面を参照しながら、以下に説明する。
本実施形態に係るエネルギ利用計画システム１は、図１に示されるように、データ格納手段２と、解析手段３と、評価手段４とを備えている。
【００１３】
前記データ格納手段２は、データベースを含み、既存および新規の複数のプロセス５に接続されている。各プロセス５は、相互に依存しない関係にある全く異なる独立したプロセスであり、それぞれ少なくとも１つの単位操作、例えば、反応器や熱交換器等を備えている。各プロセス５からデータ格納手段２に対しては、上記単位操作の入出力となる流体の情報、すなわちストリームデータ６が提供され、データ格納手段２においては、収集されたストリームデータ６がプロセス５毎に格納されるようになっている。
【００１４】
ストリームデータ６としては、例えば、プロセス５が備えている単位操作への入出力となる流体の流量、温度、圧力等の生データの他、流体の粘度、比熱、組成、比重等の物性値や、エンタルピー、エクセルギーのようなエネルギを含む情報が挙げられる。物性値等は、各プロセス５から提供されてもよく、データ格納手段２において算出することにしてもよい。
【００１５】
また、データ格納手段２には、実際には存在していないが、将来的に運転されることが検討されている複数のプロセス５について、各単位操作の入出力として設計されているストリームデータ６の設計値も格納されている。さらに、各種プロセス５において将来的な仕様が期待される構成要素に関する情報についても格納されている。
【００１６】
前記解析手段３は、前記データ格納手段２に格納されている各プロセス５のストリームデータ６に基づいて、複数のプロセス案７を策定する手段である。策定手法は、例えば、ピンチテクノロジーに基づいている。
ピンチテクノロジーは、例えば、熱の取り扱いに関するもので言えば、ストリームデータ６を加熱要求のストリーム（与熱流体）と冷却要求のストリーム（受熱流体）とに分類し、温度−熱量線図上に各ストリームを併記した熱複合線図を作成することで、それらの線図の重複部分における温度差の最も小さくなる点（ピンチポイント）を境に熱過剰帯と熱不足帯とに分割する。そして、ピンチポイントを横切る熱交換をしないこと、熱過剰帯で受熱流体の与熱に加熱用役を使用しないこと、熱不足帯で与熱流体の除熱に冷却用役を使用しないといういわゆる「ピンチの原則」を遵守し、全てのストリームについて、逐一、与熱流体と受熱流体の組合せ、および、配分の最適化を行うことにより、複数のプロセス案７を提供することができるようになっている。
【００１７】
前記評価手段４は、複数の技術的な評価項目を備えていて、上記解析手段３によって提供された複数のプロセス案７に対し、上記評価項目に基づく評価を行うようになっている。評価項目としては、例えば、設備コスト、原材料の使用量、運転コスト、エネルギ使用量、発熱量、大気への廃棄量、水域への排出量等がある。
【００１８】
すなわち、解析手段３によって提供された複数のプロセス案７が、例えば、対象とするプロセス５を当該プロセス案７に示されたプロセスに改変するために要するコストや当該プロセス５を実際に運転した場合の運転コスト、廃棄物量等によって評価される。
具体的には、各評価項目がそれぞれ重み付けされていて、それらの総合計点を計算し、その計算結果を評価値としてプロセス案７毎に出力し、出力された評価値は、例えば、単純にその値の大きさに基づいて順位付けされた形で提供されるようになっており、また、項目毎の評点のばらつきのパターンによる特性評価の形でも提供される。なお、評価手段に所定の学習機能を持たせることによって、過去の成功プロセス案、失敗プロセス案などに基づいて評価項目の重み付けを逐次変更していくことにしてもよい。
【００１９】
このように構成された本実施形態に係るエネルギ利用計画システム１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るエネルギ利用計画システム１によれば、まず、データ格納手段２により、複数のプロセス５を構成する全ての単位操作に対する入出力としてのストリームデータ６が収集されて格納される。そして、解析手段３の作動により、データ格納手段２に格納されている複数のプロセス５の複数のストリームデータ６に基づいて、プロセス案７が策定される。
【００２０】
この解析の過程においては、データ格納手段２に格納されている複数のプロセスの複数のストリームデータ６そのものを組み合わせた場合の複合プロセスについての検討が行われる他、一のプロセス５のストリームにおける流体の熱や圧力を他のプロセス５のストリームに適用することにより、可能となる複合プロセスにおいて、例えば、運転コストを最小にするストリームデータ６の配分が求められる。
【００２１】
すなわち、一のプロセス５における、あるストリームデータ６を調整することにより、結果として出力される一のプロセス５の出力としての製品やエネルギは、若干純度が低下し、あるいは、発生量が低下することとなっても、他のプロセス５をも含めた複合プロセス全体として見ると、運転コストを低減することができるようなプロセス案７が提供される。そして、この作業を、全てのプロセス５のストリームデータ６に対して行うことにより、複数のプロセス案７が提供されることになる。
【００２２】
次いで、評価手段４の作動により、上記解析手段３によって策定された複数のプロセス案７が、適宜重み付けされた複数の評価項目に従って評価され、順位付けされる。あるいは、順位付けされたプロセス案７は、この順位に従ってソーティングされた順位付プロセス案８として出力されることになる。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係るエネルギ利用計画システム１によれば、複数の独立したプロセス５を組み合わせた、新たな複合プロセス案が提供されるので、それまで廃棄処分されていた廃熱などのエネルギを有効利用し、消費エネルギを削減することができる。また、その際に、その組み合わされた複合プロセスにおいて、例えば、当該複合プロセスを構成する個々のプロセス５毎に見れば、効率低下となり、あるいは、製品の純度が低下することになったとしても、複合プロセス全体としてみれば、効率を向上し、省エネルギを達成することが可能となる個々のプロセス５のあり方、すなわちプロセス案７が併せて提供されることになる。
【００２４】
また、本実施形態に係るエネルギ利用計画システム１は、データ格納手段２に、将来的に使用することが期待されるプロセス５や構成要素に関する情報も格納しているので、これらを適宜組み合わせたプロセス案７も提供される。
【００２５】
したがって、プロセス５の所有者は、自己のプロセス５単独で効率化、品質向上を追求して得られたプロセス５に対して、全く異なる他のプロセス５との組合せにより、さらなる効率化や省エネルギを図る可能性を認識できる。また、実際に他の別個のプロセス５と組み合わせるにあたって、自己のプロセス５をどのように改変しなければならないか、改変する場合のコストや改変した後の運転コストはどの程度なのか等を知ることができる。さらに、本実施形態に係るエネルギ利用計画システム１によれば、これらの評価項目の重み付けやばらつきの特性を認識することで総合的に評価された複数のプロセス案７を、評価の高い順に順位付けされた形で提供するので、プロセスの所有者が、既存のプロセス５を新規なプロセスに改変する際の意思決定を支援することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態においては、解析手段としてピンチテクノロジーに基づく解析により、新規なプロセス案７を策定するものを採用したが、これに代えて、あるいは、これとともに、ライフサイクルアセスメント（ＬＣＡ）解析を行うものを採用してもよい。ＬＣＡ解析によれば、ＣＯ_２・ＮＯ_Ｘ等の排ガス、廃液削減等、環境に対する基準を加味したプロセス案７を策定することができる。
また、ピンチ解析、ＬＣＡ解析に限定されるものではなく、他の任意の解析手法に基づく解析手段を採用することにしてもよい。
【００２７】
このように構成された本実施形態に係るエネルギ利用計画システム１は、上述したように、プロセス所有者のための意思決定支援ツールとして単独で使用することができる他、図２に示すビジネスマネジメントシステム１０において利用される。このビジネスマネジメントシステム１０は、上記エネルギ利用計画システム１と、ビジネスの背景情報１２を格納する背景情報格納手段１１と、前記エネルギ利用計画システム１および背景情報格納手段１１に接続され、ビジネスシナリオ１５を作成するビジネスシナリオ作成手段１３と、作成されたビジネスシナリオ１５を所定のビジネス評価項目に基づいて評価した順位付ビジネスシナリオ案１６を出力するビジネス評価システム１４とを備えている。
【００２８】
前記背景情報格納手段１１には、原材料、製品、排出物の内容や消費エネルギ等の環境的背景情報、資金調達、利益、資産の所有形態、労働生産性、公租公課、省エネルギ量の証券化や地域への貢献等の経済的背景情報、雇用創造、人権、安全、物流、金融システムや法規制等の社会的背景情報、事業化リスク、市場調査や需要等の戦略的背景情報、宗教、国毎の原料・エネルギ調達度、環境基準、人口、ＧＤＰ等の国際的背景情報のような背景情報１２が格納されている。
【００２９】
前記ビジネスシナリオ作成手段１３は、上述した種々の背景情報１２を加味して、上記エネルギ利用計画システム１から出力された複数のプロセス案７に対し、ビジネス的な観点からスクリーニングを行うことにより、複数のビジネスシナリオ１５を出力するようになっている。そして、ビジネス評価システム１４は、このようにして出力された複数のビジネスシナリオ１５を、所定のビジネス評価項目に基づいて順位付けして出力するようになっている。順位付けは、例えば、上記エネルギ利用計画システム１と同様に、評価項目毎に重み付けした評価基準に従って行えばよい。
【００３０】
したがって、このビジネスマネジメントシステム１０によれば、順位付けされたビジネスシナリオ１５が提供されるので、これを複数のプロセス５を前提とした複合プロセスを実施する際のマイルストーンとして用いることができる。また、複数のプロセス５を利用しても、現状以上の省エネルギ等について効果が期待できない場合には、当該複合プロセスの採用を断念させ、あるいは、見直しさせる等、当該複合プロセスを用いたビジネスの開始に際しての意思決定を支援することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るエネルギ利用計画システムによれば、従来、相互に独立した複数のプロセスにおいて、プロセス毎に高効率化が図られ、過剰の品質を有する製品が産出され、多量の廃棄物または廃熱が放出されてきたものに対して、プロセス間でエネルギや物質を融通し合うことを可能とし、その結果、これらプロセスあるいは他のプロセスを加えた複合プロセス全体として省エネルギを図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るエネルギ利用計画システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のエネルギ利用計画システムを用いるビジネスマネジメントシステムを示すブロック図である。
【符号の説明】
１　エネルギ利用計画システム
２　データ格納手段
３　解析手段
４　評価手段
５　プロセス
６　ストリームデータ
７　プロセス案

Claims

少なくとも１つの単位操作を含む異なる複数の独立したプロセスから、各単位操作の入出力となるストリームデータを収集して格納するデータ格納手段と、
格納した複数プロセスのストリームデータに基づいて、複数のプロセス案を策定する解析手段と、
策定されたプロセス案を所定の評価項目に基づいて評価し、評価結果に基づいて順位を付ける評価手段とを備えるエネルギ利用計画システム。
少なくとも１つの単位操作を含むプロセスの各単位操作の入出力となるストリームデータをプロセス毎に格納するデータベースを備え、
前記解析手段が、前記データベースから選択した少なくとも１つのプロセスのストリームデータを前記データ格納手段に格納した複数のプロセスのストリームデータに加えて、複数のプロセス案を策定する請求項１に記載のエネルギ利用計画システム。
前記解析手段が、ピンチテクノロジーに基づいてプロセス案を策定する請求項１または請求項２に記載のエネルギ利用計画システム。