JP2005182371A - 複数施設における統合エネルギー最適化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各々の施設において、プラントの運転状態から用役系についての熱力学的厳密モデルに基づいた計算を行うことにより各プラントの最適運転条件を求める第1のステップと、複数の施設から、上記各最適運転条件を示す運転諸元の中から、統合エネルギーを最適化するために必要となる運転諸元を収集して、複数の施設における統合エネルギーを求めてこれが最適であるか否かを判断し、最適でない場合に新たな熱エネルギーの共有条件を作成する第2のステップと、このステップにおいて得られた新たな熱エネルギーの共有条件を、各施設にフィードバックする第3のステップとを備え、第3のステップにおいてフィードバックされた新たな熱エネルギーの共有条件に基づいて、第2のステップで得られた統合エネルギーが最適値に到達したと判断されるまで再度第1〜第3のステップを繰り返す。
【選択図】図1
Description
ところで、これらの工場や発電設備等の施設は、必要となる蒸気や温水を発生するためのボイラや、このボイラとコンバインされて発電機を駆動するガスタービンといった複数の装置によって構成された熱的なプラントを有している。
例えば、下記特許文献1には、この種の従来技術として、複数の企業体で構成されるコンビナートにおいて、共用的な消耗資源である窒素および/または酸素を共有化して、一括管理するためのコンビナートにおける用役共有管理システムが開示されている。
この種のシステムに用いられるソフトウエアとしては、例えば、英国のKBC Process Technology Ltdが開発したOptiSteamと呼ばれる(日本における商標登録は無し)ソフトウエアが知られている。
加えて、複数の工場を含めた広域地区が1のシステムによって管理されているために、何等かの理由によって一工場の情報が途絶すると、システム全体が機能しなくなってしまうという問題点もある。
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記第2のステップにおいて統合エネルギーの最適化に必要となる上記運転諸元は、少なくとも燃料使用量、電力使用量およびそのコストであることを特徴とするものである。
また、統合エネルギーの最適化とは、上記複数施設から収集された運転諸元から、これら複数施設の熱的プラントのエネルギー消費量(燃料使用量、電力使用量を、例えば原油換算した量)、CO2 排出量、エネルギーコストの1つあるいは複数に重みを付けて合算したものを求め、これが最適解(全体として最小値)となるようにすることをいう。
図1に示すように、この統合エネルギー最適化方法は、それぞれボイラ10a、11aやガスタービン10b、11b等の複数の装置によって構成された熱的なプラント(スチームシステム)10、11を有する石油精製工場や石油化学工場等の複数(本実施形態では2つ)の工場(施設)1、2において、相互間で熱エネルギー、例えば温水V1および蒸気V2を共有する際の、両工場1、2における統合エネルギーを最適化するための方法である。
このソフトウエアは、各企業に設けられたコンピュータ12、13上において、上記Excel上に各工場1、2のプラント10、11に対する厳密なシミュレーションモデルをフローシートの形式で作成する。この際に、上記ボイラ10a、11aやガスタービン10b、11b等の主要な装置における効率などの性能スペックデータ、燃料や電力等の単価、電力契約上の制約条件等の初期条件を入力しておく。また、両工場1、2において共有する温水V1および蒸気V2の量を、初期条件V1(1)、V2(1)として設定しておく。
そして、これら共有量V1(3)、V2(3)の条件を、各工場1、2にフィードバックすることにより、当該共有量V1(3)、V2(3)の条件下における上記第1のステップS1を実行し、得られた結果から、上記第2のステップS2において、同様に総エネルギー消費量Et(3)および総コストCt(3)を算出する。
さらに、最適化すべき対象が総エネルギー消費量Etと総コストCtとの両方である場合には、両者に重み付けをして合算した値(=α×Et+β×Ct)が最小となるポイントXtを導出し、これを達成するための共有量V1(n)、V2(n)を各々の工場1、2における操業の目標としてフィードバックする(第3のステップ)。
次いで、一定時間毎に、実際のプラント10、11の運転状態から分散型制御システムによって収集された運転データに基づいて、上記第1〜第4のステップが実行されることにより、経時的に2つの工場1、2間における最適な共有用役用V1(n)、V2(n)が決定される。したがって、これら温水V1および蒸気V2を、逐次フィードバックされる最適量V1(n)、V2(n)に基づいて相互に遣り取りすることにより、2つの工場1、2における統合エネルギーの最適化が達成される。
また、プラント10、11の用役系についての熱力学的厳密モデルを作成して第1のステップS1を実行するソフトウエアとしても、上述したOptiSteamに限らず、各種のこの種のソフトウエアを使用することが可能である。
10、11 プラント
12,13,15 コンピュータ
S1 第1のステップ
S2 第2のステップ
S3 第3のステップ
S4 第4のステップ
V1 温水(熱エネルギー)
V2 蒸気(熱エネルギー)
Claims (3)
- 熱的なプラントを有し、かつ相互間で熱エネルギーを共有する複数の施設における統合エネルギーを最適化する方法であって、
各々の上記施設において、当該施設における上記プラントの運転状態から、用役系についての熱力学的厳密モデルに基づいた計算を行うことにより当該施設における上記プラントの最適運転条件を求める第1のステップと、
複数の上記施設から、上記第1のステップで得られた個々の上記最適運転条件を示す運転諸元の中から、上記統合エネルギーを最適化するために必要となる運転諸元を収集し、複数の上記施設における統合エネルギーを求めて当該統合エネルギーが最適であるか否かを判断し、最適でない場合に新たな上記熱エネルギーの共有条件を作成する第2のステップと、
上記第2のステップにおいて得られた新たな上記熱エネルギーの共有条件を、各施設にフィードバックする第3のステップと、
上記第3のステップにおいて各々の上記施設にフィードバックされた上記新たな熱エネルギーの共有条件に基づいて、再度上記第1〜第3のステップを上記第2のステップにおいて得られた上記統合エネルギーが最適値に到達したと判断されるまで繰り返すことを特徴とする複数施設における統合エネルギー最適化方法。 - 上記施設の相互間で共有する上記熱エネルギーは、その熱媒体が上記複数の施設間を配管によって移送可能なものであることを特徴とする請求項1に記載の複数施設における統合エネルギー最適化方法。
- 上記第2のステップにおいて統合エネルギーの最適化に必要となる上記運転諸元は、少なくとも燃料使用量、電力使用量およびそのコストであることを特徴とする請求項1または2に記載の複数施設における統合エネルギー最適化方法。
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