JP2006293702A

JP2006293702A - 廃棄物発電設備の電力小売・発電管理方法及びそのシステム

Info

Publication number: JP2006293702A
Application number: JP2005113684A
Authority: JP
Inventors: Masaya Kurita; 雅也栗田; Yoshihiro Ishida; 吉浩石田; Yoichi Shimonosono; 陽一下之薗; Masataka Adachi; 政隆安達
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】特定規模電気事業管理システム、廃棄物発電管理システム、ＲＰＳ管理システム、マニフェスト管理システム、廃棄物受入・生産システムで情報を共有化する廃棄物発電設備の電力小売・発電管理方法及びそのシステムを提供する。
【解決手段】廃棄物燃料加工処理設備１で廃棄物を加工処理して得られた燃料により廃棄物発電設備２で発電し、得られた電力を需要家に小売りする廃棄物発電における電力小売り・発電管理方法において、電力小売りの管理を行う特定規模電気事業管理システム、廃棄物発電の管理を行うの廃棄物発電管理システム、廃棄物の受け渡しを管理する廃棄物燃料加工処理設備のマニフェスト管理および廃棄物の受入、燃料の生産を管理する廃棄物受入・生産管理システム、および廃棄物発電設備における再生可能燃料使用量から再生可能エネルギー量を管理するＲＰＳ管理システムでデータを共有して、廃棄物発電の管理と電力小売りと発電管理とを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物発電設備及び廃棄物廃棄物燃料加工処理設備のデータを共有した廃棄物発電設備の電力小売・発電管理方法及びそのシステムに関する。

電力の販売を行う事業者は石炭、天然ガス等の化石燃料を用いて、直接タービンを駆動するか、若しくは火力発電ボイラにて蒸気を製造し、その蒸気を用いて蒸気タービンを駆動することにより電力を製造、販売していた。一般電気事業者以外の電気事業者は一般電気事業者に対し卸売りを行うか、余剰電力の販売を行ってきた。

電力の自由化により、発電設備を有する事業者は、特定規模電気事業（ＰＰＳ）として発電設備で発電した電力を需要家に小売り供給することができるようになった。

近年では廃棄物のリサイクル意識の向上、地球温暖化ガスの排出量削減のために廃棄物を火力発電ボイラに投入し、廃棄物発電を実施する事業者が増えるようになってきた。特に、バイオマス等の新エネルギーは二酸化炭素を排出しない発電燃料として注目を集め、ＲＰＳ法により再生可能燃料の使用によるクレジットを保有することができる。

図４は廃棄物処理設備における従来の電力小売り・発電管理システムにおいて廃棄物燃料加工処理設備と廃棄物発電設備の関係を示す図である。

図４において、廃棄物燃料加工処理設備１において廃棄物燃料の原料となる廃棄物及び加工処理された廃棄物燃料は、受入・生産管理システムにて生産量管理、在庫管理を行うことができる。また、廃棄物燃料加工処理設備１では、マニフェスト管理システムにより廃棄物の受入、受け渡しに関するマニフェスト管理情報を管理する。なお、廃棄物燃料加工処理設備１において廃棄物のマニフェストを管理する廃棄物管理システムは、すでに一般的な技術として世間に流通している。

廃棄物燃料加工処理設備１で加工された廃棄物燃料は、廃棄物発電設備２の廃棄物燃料置場に搬入され、廃棄物発電の燃料に供される。

廃棄物発電設備２では、廃棄物発電管理システムにより廃棄物を燃料とした発電量が管理される。廃棄物燃料加工処理設備から廃棄物発電設備への燃料の投入は、燃料受入バンカのレベルに応じて燃料投入要求が出されＯＮ−ＯＦＦ制御される。廃棄物燃料の廃棄物燃料バンカあるいはサイロからボイラへの供給量は、発電量に基づく発電量制御信号によりボイラマスタを介して廃棄物燃料供給装置を制御して調整される。ボイラからの排ガスはバグフィルタで灰（フライアッシュ）を集じんした後に送風機を介して煙突から放散される。なお、廃棄物発電管理システムとして、発電出力指令に従って、複数の燃料を用いて設定された比率にて燃焼させ、発電出力制御が可能なシステムは実機化され、実際に運用されている。

発電量は、特定規模電気事業（ＰＰＳ）管理システムにおいて設定される。ＰＰＳ管理システムでは需要家の電力使用量、自家電力消費量を集計し、発電出力設定値とする。また、需要家の電力使用量、自家消費電力量などから電力需要予測を行って発電計画を立てて発電量を設定することもできる。設定された発電量にしたがって廃棄物発電設備の発電量が制御される。電力需給管理システムとして、ＰＰＳにおいてインターネットを介して需要家の電力使用量を監視し、電力需要にあわせて発電量指令を出すシステムや、電力売買システムは知られている（特許文献１、２）。

また、ＲＰＳ法により電気事業者は販売電力量の一定量について新エネルギーを利用しなくてはならないことからクレジットの保有が義務付けられている。廃棄物発電設備ではＲＰＳの管理システムにより、発電量の実績及び燃料使用量の実績から全燃料に占める再生可能燃料由来の熱量割合に応じて発電出力のうちＲＰＳ相当分がいくら含まれるか測定してＲＰＳ分発電量を求め、ＲＰＳ分発電量が第３者機関に登録され、保有するクレジットを市場において販売し対価を得る。
特開２００４−７８５６号公報特開２００４−８８８４７号公報

しかしながら前記の各システムには以下の問題点があった。

廃棄物燃料加工処理設備での余剰燃料、受入余力等のデータが廃棄物発電設備と共有化できていないため、廃棄物発電設備では燃料消費計画の立案が紙によるものを主体としており、発電出力計画と連動させて燃料消費計画を立てることが難しく、特に燃料の種類が複数に亘り、各々若しくはその組み合わせによって燃料使用に制限が発生する場合には、合理的な燃料消費計画の立案が不可能であった。また、必要電力、計画発電量のうち、自家消費電力、小売電力を積算し、燃料の構成による燃料費、ＲＰＳクレジットによって決まるコストメリットが最大となる燃料混合割合を算出することが容易ではなかった。さらに、都度変化する電力需要量に合わせて計算・管理することは不可能であった。

特に廃棄物燃料加工処理事業と廃棄物発電事業は別事業であることが多く、相互に連携してシステムを構築することが難しく、特に再生可能エネルギーの使用量について客観的に証明し、管理することができなかった。

また、廃棄物発電設備における燃料消費量と燃料を受け入れる廃棄物燃料加工処理設備での受入・生産計画が一元管理されていないため、燃料の受入・生産変動と消費変動を吸収するためにボイラ側の受入設備として大きな貯留設備を設ける必要があった。

特に廃棄物の集荷は季節による変動、排出業者の生産状況、設備のメンテナンス、当該物質を排出する事業の景気動向により大きく変動する。廃棄物処理を実施する事業者として変動を吸収し、安定的に受け入れることが排出業者に対する最大のサービスとなる。したがって、従来の廃棄物処理業者は変動を吸収するために廃棄物の貯留ヤードを大きく取る必要があった。

そこで、本発明は、特定規模電気事業管理システム、廃棄物発電管理システム、ＲＰＳの管理システム、マニフェスト管理システム、廃棄物受入・生産システムで情報を共有化することにより発電負荷計画に基づく廃棄物燃料加工処理・受入計画の作成、廃棄物受入計画からの廃棄物発電における燃料使用計画の立案を効率よく行うことができる廃棄物発電設備の電力小売・発電管理方法及びそのシステムを提供するものである。

本発明は、廃棄物燃料加工処理設備で廃棄物を加工処理して得られた燃料により廃棄物発電設備で発電し、得られた電力を需要家に小売りする廃棄物発電における電力小売り・発電管理方法において、電力小売りの管理を行う特定規模電気事業管理システム、廃棄物発電の管理を行うの廃棄物発電管理システム、廃棄物の受け渡しを管理する廃棄物燃料加工処理設備のマニフェスト管理および廃棄物の受入、燃料の生産を管理する廃棄物受入・生産管理システム、および廃棄物発電設備における再生可能燃料使用量から再生可能エネルギー量を管理するＲＰＳ管理システムでデータを共有して、廃棄物発電の管理と電力小売りと発電管理とを行うものである。

本発明では、ＰＰＳ管理システムにおいて、発電計画に基づき、廃棄物燃料加工処理設備での受入管理に合致した燃料使用計画を立案するために、マニフェスト管理等の廃棄物管理システムと情報の共有化を図る。

また、廃棄物発電で得られたコストメリットを評価し、最大値を求めるために、廃棄物燃料の物性値、コストデータ、また発電によって得られる売電収入、ＲＰＳクレジットによる収入のコストデータを共有する。

また、廃棄物発電設備によって得られ、販売した電力がどのような廃棄物に由来するものか照会するために、廃棄物のマニフェストを管理するマニフェスト管理システムと情報の共有を図る。

情報の共有は、廃棄物発電設備、廃棄物燃料加工処理設備についてそれぞれの管理サーバをＬＡＮ等の専用線にてオンラインで結合することにより実施する。また、距離が遠い場合にはインターネット等の公共線にてオンラインで接続して、情報の共有を図ることができる。

本発明では、各システム間でデータを共有することにより次の効果を奏する。

（１）発電負荷計画に基づく廃棄物燃料加工処理・受入計画の作成、管理の自動化が可能となり、また、各システムをオンラインで接続することにより遠隔化が可能となる。

（２）廃棄物受入計画を考慮した廃棄物発電における燃料使用計画の立案の自動化が可能となる。

（３）ＲＰＳクレジットの市場動向により燃料使用割合の調整、例えば、ＲＰＳクレジットが安価な時期は、ＲＰＳ以外の燃料を優先的に利用し、ＲＰＳクレジットが高騰してきた場合にはＲＰＳ燃料を優先的に利用する等の燃料単価を含めてコスト最適化が可能となる。また、ＲＰＳクレジットから発電所での利益が最大となるよう燃料使用計画を立案することができる。

（４）ＲＰＳクレジット取得における該当発電量に帰結する燃料使用量、発熱量等の情報の第３者とのデータの相互保管による厳正化が可能となる。

（５）ＲＰＳクレジットに対して、マニフェスト情報を紐解くことで１次排出元までの特定が可能となり、また、廃棄物の排出業者が排出した廃棄物について発電量、からどう利用されたかを追跡することが可能となる。

（６）需要家での電力使用量から発電量を算出し、その発電量に見合う燃料投入を計画する際に、廃棄物燃料加工処理設備での受入余力等のデータを用いて優先的に処理すべき燃料を判断し、廃棄物燃料加工処理設備での生産計画に最適となる燃料使用量を算出できる。

（７）廃棄物燃料加工処理設備での稼動優先順位（ヤード受入余裕等による）と廃棄物発電での発電出力計画とを連動させた燃料消費計画の管理、作成が可能となる。

（８）燃料の価格及び物性データから、発電所での利益が最大となるよう燃料使用計画を立てることができる。

（９）燃料の消費計画により廃棄物燃料の生産計画を最適化することで受入余力に必要な貯留設備をコンパクトにできる。

本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の廃棄物発電における電力小売り・発電管理システムを示す図である。廃棄物燃料加工処理設備１にて廃棄物の選別、粉砕などにより得られた燃料は、廃棄物発電設備２の廃棄物バンカに搬入される。廃棄物燃料加工処理設備１では、マニフェスト管理システムにより廃棄物の受入・受渡のマニフェスト管理情報が管理されるとともに、廃棄物受入・生産管理システムにより燃料の生産量管理、在庫管理が行われる。

ＰＰＳ管理システムではインターネット等の回線を通じて収集した需要家の電力消費情報を積算し、その積算値を発電指令値として発電管理システムに指令を送る。発電量の管理は３０分ごとの積算値で評価されるため、その３０分間の発電量の合計と電力使用量の合計が一致するように補正をかけながら発電指令値を発令することもある。

廃棄物発電設備２は、図４で説明した従来例と同様に、廃棄物発電管理システムにより管理され、廃棄物処理炉から発生する可燃性の排ガスを燃焼させてボイラで熱回収して発生した蒸気を蒸気タービン・発電装置へ送って発電を行う。発電管理システムでは与えられた発電量と実際の発電量が一致するようにタービン入口の蒸気加減弁を操作し、蒸気の流量を調整することで発電量の調整を行う。それと同時に燃料の投入量を発電量の増減にあわせて増減させることで蒸発量の時間遅れをなくし、主蒸気圧力の変化を抑えるよう制御を実施する。

図２に示すように、ＰＰＳ管理システムと廃棄物受入・生産管理システムとでデータ共有する例である。

廃棄物発電設備２において燃料は燃料バンカから供給されるが、燃料の残量がある一定量よりも少なくなると燃料の補充を行う。従来技術では、図４に示すように補充は通常、燃料の受入元に対して電話、ｆａｘ等を通じて人力にて行われる。燃料の購入を要求してから、実際に受入されるまでに長い時間がかかるため、バンカ若しくはバンカに供給するサイロは巨大のものを準備する必要があった。また、燃料の投入要求によって廃棄物から燃料を加工する廃棄物燃料加工処理設備１も燃料の消費分をカバーし、バンカの残量を復旧する必要があるため、短期間のうちに多量の燃料を製造する必要があるので、燃料の製造設備は実際の時間平均当たりの燃料消費量に比べ、大きな能力を持った設備を用意する必要があった。また、燃料の投入要求が何時出されるか分からないため、常時準備をしておく必要があり、無駄時間の多いものであったか、その分を貯留量で確保するために、さらに大きなサイロを持っておく必要があった。

本発明ではＰＰＳ管理システムと廃棄物受入・生産管理システムとで燃料の受入計画量情報を共有する。共有すべきデータとしては廃棄物残存量、受入可能量、受入予定日時、受入予定量、発電量予測値が上げられる。廃棄物受入・生産管理システムでは燃料の受入及び燃料生産の結果から現在の廃棄物残存量及び受入可能量を演算することができる。また、日々の電力消費量から電力小売・発電管理システムによって発電予測値を計算することができる。得られた発電予測値により燃料消費量の予測ができる。複数の種類の燃料を用いて発電する場合には廃棄物燃料加工処理設備での廃棄物の発生状況、受入余力に応じて使用する燃料の種類を変えることで廃棄物の受入・保管量の安定化を図ることができる。

また、廃棄物発電ボイラは、燃料に含まれる塩素量、異物量、燃料の灰分等の物性によってボイラの負荷が変化し、また、燃料の組み合わせによって投入可能限界量が変化する。複数の種類の燃料を用いて発電する場合には燃料混合割合の計算が困難で、そのときに消費できる燃料から計算するケースが多く、廃棄物燃料加工処理設備側で消費を優先すべき燃料と、ボイラにて消費できる燃料が一致せず、燃料の保管、受入に苦慮する場合があった。これに対して、本発明ではＰＰＳ管理システムと廃棄物受入・生産管理システムとでデータを共有することにより、発電予測値に基づいて、将来の廃棄物燃料の消費積算予想値を算出することができ、廃棄物燃料加工処理設備での優先順位に基づいてトータルの消費割合を計算し、ボイラの負荷に応じた燃料消費計画を立てることができる。

共有化を図る２次的要件として廃棄物燃料搬送量、燃料物性、燃料単価があり、これにより燃料の販売にかかる情報を共有できる。特に、廃棄物を加工して製造した燃料は発熱量が元となる廃棄物の由来によって大きく変動する場合があり、燃料単価を決めた成分分析値と必ずしも同じ性状の燃料が永続的に供給されることはない。一方で、発電管理システムにおいては発電量制御のために廃棄物燃料の消費量を連続的に計測しており、廃棄物の物性が変化し、発熱量が変動した場合には燃料の消費量に影響を与える。その場合に燃料の消費量から実際の発熱量を逆算することができ、その逆算の発熱量と、契約上の発熱量が大きく異なった場合に燃料の販売契約において価格面、納期面にてトラブルを発生することがあるが、情報を共有化することで精算をスムーズに行うことができる。また、燃料の発熱量のフィードバックをもとに時間当たりの燃料加工量を調整し、燃料の供給を遅滞なく実施することができる。

図３に示すように、マニフェスト管理システムと廃棄物受入・生産管理システムとでデータを共有する例である。

さらにマニフェスト管理システムと廃棄物受入・生産管理システムを通して受入日時、受入場所、加工日時の情報を共有することで、得られた電力の源泉となる廃棄物の種類、排出業者を特定することができ、これまで不透明で確認のできなかった、リサイクルの流れを明確にすることができる。近年では不法投棄が問題になり、排出業者は運搬業者、中間処理業者の選定の際に適切な処理がされているかどうか、確認をする必要があったが、燃料を加工して製品にした場合、マニフェストの管理を離れ、追跡調査することが難しかったが、本発明の技術を利用することで、発電所での燃料受入実績と照らし合わせることで追跡することができ、廃棄物の処理を明らかにすることが容易となる。

ＲＰＳ管理システムと廃棄物発電管理システムとでデータを共有する例である。

廃棄物発電においては、燃料の１つとしてバイオマス等の再生可能エネルギーを用いることが多い。再生可能エネルギーは二酸化炭素を出さない燃料として期待されており、再生可能エネルギー由来の電力に対してはクレジットを販売することができる。再生可能エネルギー由来の発電量を管理するためには発電に要した燃料のうち、再生可能エネルギーの熱量割合を求め、その割合と発電量との積によって再生可能エネルギー由来の発電量を算出することができる。図１に示すように、本発明ではＲＰＳ管理システムと廃棄物発電管理システムとで情報を共有することで、リアルタイムで再生可能エネルギー由来の発電量を計算することができる。本発明では、廃棄物発電管理システムで常時測定されている燃料使用量（瞬時値）の実績データはＲＰＳ管理システムのデータとして共有される。また、現在のＲＰＳの市況により、ＲＰＳ契約単価が高いときには発電所で消費するバイオマス等の再生可能燃料の消費割合を増やし、逆に、ＲＰＳ契約単価が低い場合には再生可能燃料の消費量、生産量を低減させ、他の燃料を優先的に利用することで、得られるメリットを最大限に享受することができる。

図３に示すように、廃棄物発電管理システムと廃棄物受入・燃料生産管理システムとのデータを共有する例である。

廃棄物発電管理システムを経由して廃棄物受入・燃料生産管理システムと情報を共有することで、再生可能エネルギーの由来である廃棄物を特定することができる。さらにマニフェスト管理システムとのデータの共有化によって排出業者まで特定することができる。一般に再生可能エネルギーの由来については事業主によって基準、管理が曖昧で、再生可能エネルギーとしての証明をすることが困難であったが、本発明では廃棄物発電設備での管理に加え、燃料加工処理設備での管理も実施でき、両者をあわせて評価することで、発電の由来が明確にできる。

本発明の廃棄物発電における電力小売り・発電管理システムを示す図である。本発明の実施例の電力小売り・発電管理システムを示す図である。本発明の実施例の電力小売り・発電管理システムを示す図である。従来の廃棄物発電における電力小売り・発電管理システムにおいて廃棄物燃料加工処理設備と廃棄物発電設備の関係を示す図である

符号の説明

１：廃棄物燃料加工処理設備
２：廃棄物発電設備

Claims

廃棄物燃料加工処理設備で廃棄物を加工処理して得られた廃棄物燃料により廃棄物発電設備で発電し、得られた電力を需要家に小売りする廃棄物発電における電力小売り・発電管理方法において、
電力小売りの管理を行う特定規模電気事業管理システム、廃棄物発電の管理を行うの廃棄物発電管理システム、廃棄物の受け渡しを管理する廃棄物燃料加工処理設備のマニフェスト管理および廃棄物の受入、燃料の生産を管理する廃棄物受入・生産管理システム、又は廃棄物発電設備における再生可能燃料使用量から再生可能エネルギー量を管理するＲＰＳ管理システムでデータを共有して、廃棄物発電の管理と電力小売りと発電管理とを行うことを特徴とする廃棄物発電設備における電力小売・発電管理方法。
各システムをオンラインで接続してデータを共有することを特徴とする請求項１記載の電力小売・発電管理方法。
廃棄物の受入ヤードの在庫量、受入計画量から決まる燃料の消費優先順位と事前に計画されている発電負荷パターンから燃料消費計画の立案を行い、その燃料消費計画に従って燃料加工処理設備と燃料の受入計画量情報を共有することを特徴とする請求項１に記載の電力小売・発電管理方法。
廃棄物発電管理システムで管理されている、廃棄物発電において実際に使用した燃料から、廃棄物燃料加工処理設備からの燃料供給量を計算し、廃棄物発電管理システムと廃棄物受入・生産管理システムとで燃料の販売に関するデータを共有し、精算することを特徴とする請求項１記載の電力小売・発電管理方法。
廃棄物発電管理システムにおいて複数種類の燃料を使用して発電する廃棄物発電設備の廃棄物発電用ボイラにおける発電量計画から、その発電出力に応じて設定された燃料投入制限量を計算し、その計算結果と発電量計画から燃料の使用計画を最適化し、燃料消費計画を用いて廃棄物受入処理管理システムでの生産管理を行わせることを特徴とする請求項１記載の電力小売・発電管理方法。
ＲＰＳ管理システムでＲＰＳクレジット価格を監視し、ＲＰＳによるクレジット販売メリットを最大限高くなるよう燃料の消費割合を演算により最適化することを特徴とする請求項１記載の電力小売・発電管理方法。
ＲＰＳ管理システムで実施するＲＰＳクレジット価格の監視と、マニフェスト管理が可能な廃棄物受入処理管理システムから得られる、廃棄物処理利益から、廃棄物発電設備及び、廃棄物燃料加工処理設備全体での収入を最大限高くするよう、燃料の消費計画を立てることを特徴とする請求項１記載の電力小売・発電管理方法。
廃棄物燃料加工処理設備で廃棄物を加工処理して得られた燃料により廃棄物発電設備で発電し、得られた電力を需要家に小売りする廃棄物発電における電力小売り・発電管理システムにおいて、
電力小売りの管理を行う特定規模電気事業管理システムと、
廃棄物発電の管理を行う廃棄物発電管理システムと、
廃棄物の受け渡しを管理する廃棄物燃料加工処理設備のマニフェスト管理および廃棄物の生産・受入を管理する廃棄物受入・生産管理システムと、
廃棄物発電設備における再生可能燃料使用量から再生可能エネルギー量を管理するＲＰＳ管理システムとの間でデータが共有されていることを特徴とする廃棄物発電設備における電力小売・発電管理システム。
各システムがオンラインで接続されてデータが共有されていることを特徴とする請求項８記載の電力小売・発電管理システム。
廃棄物の受入ヤードの在庫量、受入計画量から決まる燃料の消費優先順位と事前に計画されている発電負荷パターンから燃料消費計画の立案を行い、その燃料消費計画に従って燃料加工処理設備と燃料の受入計画量の情報を共有する手段を備えていることを特徴とする請求項８に記載の電力小売・発電管理システム。
廃棄物発電管理システムにおいて、実際に使用した燃料から、廃棄物加工処理設備からの燃料供給量を計算し、燃料の販売に関するデータを共有・精算する手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の電力小売・発電管理システム。
廃棄物発電管理システムにおいて、複数種類の燃料を使用して発電する廃棄物発電用ボイラにおいて、当該ボイラにおける発電量計画から、その発電出力に応じて設定された燃料投入制限量を計算し、その計算結果から燃料の使用計画を立案、最適化し、燃料消費計画を用いて廃棄物受入処理管理システムでの生産管理を行う手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の電力小売・発電管理システム。
ＲＰＳ管理システムでＲＰＳクレジット価格を監視し、ＲＰＳによるクレジット販売メリットを最大限高くなるよう燃料の消費割合を調整する手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の電力小売・発電管理システム。
ＲＰＳ管理システムで実施するＲＰＳクレジット価格の監視と、マニフェスト管理が可能な廃棄物受入処理管理システムから得られる、廃棄物処理利益から、廃棄物発電設備及び、廃棄物燃料加工処理工場全体での収入を最大限高くするよう、燃料の消費計画を立てる手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の電力小売・発電管理システム。