JP2020067769A - 演算装置、システム、報知装置、演算方法及びプログラム - Google Patents

演算装置、システム、報知装置、演算方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】蒸気タービンを用いて発電を行うプラントにおいて、発電した電力により利益の程度を提供することのできる演算装置を提供する。【解決手段】演算装置は、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定する燃料価格特定部と、前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合に前記発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定する収支特定部と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、演算装置、システム、報知装置、演算方法及びプログラムに関する。
蒸気タービンを用いて発電を行うプラントがある。そのプラントでは、蒸気を水に復水するために冷却する必要がある。
近傍の海水や河川水が豊富に使用可能な場合は、それらを冷却水に用いた方式で冷却される。一方、近傍に豊富に使用可能な海水や河川水がない場合には、冷却塔を用いて大気により水を冷却し循環させて使用する方式や大気により直接冷却する方式で冷却される。 海水や河川水による冷却、冷却塔の循環水による冷却、大気による直接冷却を行うにあたり、電気を使用してポンプやファンを稼働させ、冷却水を確保したり、大気を確保したりして、冷却を行う。このため、ポンプやファンに要求される運転状態は、蒸気タービンの運転状態や気象条件(温度・湿度)、海象条件(水温・潮位)、河川の状態(水温・水位)により変動する。一般的には、プラントが安定して運転できるような設定がなされている。
特許文献1には、関連する技術として、冷却水を冷却する冷却塔のファンを制御する技術が記載されている。
特開2013−155963号公報
ところで、蒸気タービンを用いて発電を行うプラントでは、安定した運転に加えて、発電した電力により高い利益を上げることが求められており、その利益の程度を提供する技術が求められている。
本発明は、上記の課題を解決することのできる演算装置、システム、報知装置、演算方法及びプログラムを提供することを目的としている。
本発明の第1の態様によれば、演算装置は、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定する燃料価格特定部と、前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定する収支特定部と、を備える。
本発明の第2の態様によれば、第1の態様による演算装置において、前記燃料価格特定部は、前記燃料価格が時間経過に伴って変動する場合には、前記燃料価格の将来の変動予測値を用いて、前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記燃料価格を特定し、前記収支特定部は、前記発電電力の売価が時間経過に伴って変動する場合には、前記発電電力の売価の将来の変動予測値を用いて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定するものであってもよい。
本発明の第3の態様によれば、第1の態様または第2の態様による演算装置において、前記収支特定部は、特定した現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支に対応する少なくとも前記動力を含む条件を特定するものであってもよい。
本発明の第4の態様によれば、第1の態様から第3の態様の何れか1つの演算装置は、2つの収支を比較する比較部を備え、前記燃料価格特定部は、前記冷却装置の現在の動力に対して前記燃料価格を特定し、前記収支特定部は、前記現在の動力に対する収支及び現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を特定し、前記比較部は、前記現在の動力に対する収支と現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支とを比較することにより、前記現在の動力に対する収支と現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支との差分を特定するものであってもよい。
本発明の第5の態様によれば、第4の態様による演算装置において、前記比較部は、時間経過に伴って前記特定した差分を積み上げるものであってもよい。
本発明の第6の態様によれば、第1の態様から第5の態様の何れか1つの演算装置は、前記収支を出力する情報伝達部、を備えるものであってもよい。
本発明の第7の態様によれば、第1の態様から第6の態様の何れか1つの演算装置において、前記燃料価格特定部は、前記発電電力が発電され蓄電されたタイミングと、蓄電された前記発電電力が売電されるタイミングとが異なる場合には、蓄電されるタイミングに応じた燃料価格と売電されるタイミングに応じた燃料価格との差異に基づいて、前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記燃料価格を特定し、前記収支特定部は、前記発電電力が発電され蓄電されたタイミングと、蓄電された前記発電電力が売電されるタイミングとが異なる場合には、蓄電されるタイミングに応じた発電電力の売価と売電されるタイミングに応じた発電電力の売価との差異に基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定するものであってもよい。
本発明の第8の態様によれば、システムは、第1の態様から第7の態様の何れか1つの演算装置と、前記発電電力に係る情報を報知させる報知装置と、を備える。
本発明の第9の態様によれば、第8の態様によるシステムにおいて、前記発電電力に係る情報は、現状稼働台数と推奨稼働台数、前記現状稼働台数の場合の送電端効率と前記現状稼働台数を変更した場合の送電端効率の増減予測、及び、前記現状稼働台数の場合の冷却塔動力と前記現状稼働台数を変更した場合の冷却塔動力の増減予測のうち少なくとも1つを含むものであってもよい。
本発明の第10の態様によれば、第8の態様または第9の態様によるシステムにおいて、前記発電電力に係る情報は、時間経過に伴う収支の積み上げ予測を含むものであってもよい。
本発明の第11の態様によれば、第8の態様から第10の態様の何れか1つのシステムにおいて、前記発電電力に係る情報は、所定のタイムスタンプごとの運転負荷、所定のタイムスタンプごとのバイオ混焼率、所定のタイムスタンプごとの大気条件、所定のタイムスタンプごとのネット効率、所定のタイムスタンプごとの売電価格、及び、所定のタイムスタンプごとの収支のうち少なくとも1つを含むものであってもよい。
本発明の第12の態様によれば、報知装置は、負荷計画または大気条件に応じた発電電力に係る情報を表示させる。
本発明の第13の態様によれば、第12の態様による報知装置において、前記発電電力に係る情報は、現状稼働台数と推奨稼働台数、及び、前記現状稼働台数の場合の送電端効率と前記現状稼働台数の場合の冷却塔動力と前記現状稼働台数を変更した場合の送電端効率の増減予測と前記現状稼働台数を変更した場合の冷却塔動力の増減予測のうち少なくとも一方を含むものであってもよい。
本発明の第14の態様によれば、第12の態様または第13の態様による報知装置において、前記発電電力に係る情報は、時間経過に伴う収支の積み上げ予測を含むものであってもよい。
本発明の第15の態様によれば、第12の態様から第14の態様の何れか1つの報知装置において、前記発電電力に係る情報は、所定のタイムスタンプごとの運転負荷、所定のタイムスタンプごとのバイオ混焼率、所定のタイムスタンプごとの大気条件、所定のタイムスタンプごとのネット効率、所定のタイムスタンプごとの売電価格、及び、所定のタイムスタンプごとの収支のうち少なくとも1つを含むものであってもよい。
本発明の第16の態様によれば、演算方法は、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定することと、前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定することと、を含む。
本発明の第17の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定することと、前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定することと、を実行させる。
本発明の実施形態による演算装置、システム、報知装置、演算方法及びプログラムによれば、蒸気タービンを用いて発電を行うプラントにおける利益の程度を提供することができる。
本発明の一実施形態によるプラントシステムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態による稼働台数最適化部の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における収支の算出を説明するための図である。 本発明の一実施形態による稼働台数最適化部の処理を説明するための図である。 本発明の一実施形態による診断結果通知部の表示例を示す第1の図である。 本発明の一実施形態による診断結果通知部の表示例を示す第2の図である。 本発明の一実施形態による診断結果通知部の表示例を示す第3の図である。 少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
<実施形態>
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態によるプラントシステム1の構成について説明する。
プラントシステム1は、冷却水を冷却する冷却装置の動力を異ならせた場合のネット電力を販売したときの収支を算出し、異なる動力間の差分を通知するシステムである。
プラントシステム1は、図1に示すように、ミル10、ボイラ20、蒸気加減弁30、蒸気タービン40、発電機50、復水器60、冷却塔70(冷却装置の一例)、給水ポンプ80、制御装置90、稼働台数最適化部100(演算装置の一例)、診断結果通知部110(報知装置の一例)を備える。
なお、稼働台数最適化部100は、冷却塔70のファンの回転数、翼開度や入口ダンパあるいはそれらの組み合わせであってもよい。
ミル10は、燃料を粉砕する。燃料は、例えば、石炭やバイオマス燃料である。ミル10は、粉砕した燃料をボイラ20に供給する。
ボイラ20は、ミル10から供給される燃料を燃焼する。ボイラ20は、この燃焼により生じる熱を水へ与え、水を蒸気に変換する。ボイラ20は、蒸気を蒸気加減弁30を介して蒸気タービン40に供給する。
蒸気加減弁30は、制御装置90が行う制御に応じて弁開度を変更させ、ボイラ20から蒸気タービン40へ弁開度に応じた量の蒸気を供給する。
蒸気タービン40は、ボイラ20から蒸気加減弁30を介して供給される蒸気によってタービンを回転させる。タービンの回転軸は、発電機50に接続されている。
発電機50は、蒸気タービン40におけるタービンの回転軸の回転に連動して回転する。発電機50は、この回転軸の回転により発電する。
復水器60は、蒸気タービン40においてタービンの回転軸を回転させる蒸気を、冷却水と熱交換して冷却することにより、水に変換する。
冷却塔70は、複数台のファンにより構成される冷却塔を含む。冷却塔70は、蒸気と熱交換して温度が上昇した冷却水に、ファンを回転させて大気を当てることにより、冷却水の温度を低下させる。冷却塔70は、冷却水の冷却のために稼働している冷却塔70のファンの台数の情報を含む運転状態を、稼働台数最適化部100に出力する。
このように冷却塔70が冷却水を冷却することによって、復水器60は、蒸気を水に変換することができる。
給水ポンプ80は、復水器60による変換後の水を昇圧し、その水をボイラへ供給する。
制御装置90は、発電機50の出力に基づいて、ミル10、蒸気加減弁30を制御する。具体的には、制御装置90は、発電機50から発電量を示す出力信号を受ける。制御装置90は、受けた発電量が目標発電量となるように、粉砕する燃料の量を示す燃料信号をミル10に出力し、発電に必要な蒸気が蒸気タービン40に供給されるように、弁開度を示す開度信号を蒸気加減弁30に出力する。
また、制御装置90は、燃料信号によって示される燃料供給量、開度信号によって示される弁開度、出力信号によって示される発電量を含むプラントの運転状態を示すプラント運転情報を稼働台数最適化部100に出力する。
稼働台数最適化部100は、冷却塔70から運転状態の情報を受ける。稼働台数最適化部100は、制御装置90からプラント運転情報を受ける。また、稼働台数最適化部100は、外部情報として、冷却塔70の冷却条件に係る大気条件(気象条件の各時刻における予測情報の一例)、及び、各時刻における電力需要に基づいて作成された発電量を示す運転計画を受ける。大気条件とは、例えば、大気温度、大気圧力、相対湿度などである。稼働台数最適化部100は、運転状態、プラント運転情報、大気条件、運転計画に基づいて、冷却塔70の異なるファン稼働台数ごとに発電の収支を算出する。
稼働台数最適化部100は、図2に示すように、記憶部1001、学習機能部1002、電力収支演算部1003(燃料価格特定部の一例、収支特定部の一例)、比較部1004、情報伝達部1005を備える。
記憶部1001は、稼働台数最適化部100が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。例えば、記憶部1001は、運転実績データを記憶する。具体的には、運転実績データは、運転計画、大気条件ごとに、後述する復水器の真空度を示す復水器真空度(冷却塔70のファン稼働台数に相当)と発電効率を示すプラント効率との関係を示すデータを含む過去の運転における実績データである。
学習機能部1002は、学習済みモデルを有し、大気条件と運転計画とが入力されると、後述する復水器の真空度を示す復水器真空度に対する発電効率を示すプラント効率の曲線を描く学習機能を有する装置である。
電力収支演算部1003は、学習機能部1002による学習によって生成された学習済みモデル、現在の運転データ、及び、外部情報に基づいて、現在の運転を継続した場合のプラント効率を算出する。また、電力収支演算部1003は、現在の運転を継続した場合の電力の収支あるいは収支の差分(ほかに収支と記載の部分はすべて収支の差分でもよい。)を算出する。
また、電力収支演算部1003は、学習機能部1002による学習によって生成された学習済みモデル、外部情報、及び、冷却塔70の異なるファン稼働台数に基づいて、冷却塔70のファン稼働台数を変更した場合のプラント効率を算出する。また、電力収支演算部1003は、冷却塔70のファン稼働台数を変更した場合の電力の収支を算出する。
比較部1004は、電力収支演算部1003が算出した現在の運転を継続した場合の電力の収支と、電力収支演算部1003が算出した冷却塔70のファン稼働台数を変更した場合の電力の収支とを比較する。このとき、比較部1004は、冷却塔70の異なるファン稼働台数間の収支の差分を特定する。比較部1004は、比較結果に基づいて、現在の運転を継続した場合の電力の収支、及び、冷却塔70のファン稼働台数を変更した場合の電力の収支のうち最もよい電力の収支を特定する。比較部1004は、特定した最もよい電力の収支を少なくとも含む電力の収支を情報伝達部1005に出力する。
また、比較部1004は、冷却塔70の異なるファン稼働台数間の収支の差分を時間経過に伴って積み上げる。
情報伝達部1005は、比較部1004から受けた電力の収支を診断結果通知部110に出力する。
診断結果通知部110は、情報伝達部1005の出力に基づいて、冷却塔70の異なるファン稼働台数間の差分を通知する。
次に、稼働台数最適化部100が算出する冷却塔70の異なるファン稼働台数ごとの発電の収支について、図3を用いて説明する。
図3は、復水器の真空度を示す復水器真空度と発電効率を示すプラント効率との関係を示す図である。復水器真空度は、冷却水温度と相関があるため、図3において、復水器真空度を冷却水温度に置き換えて考えることができる。また、冷却水温度は、大気温度と相関がある、すなわち、冷却塔70のファン稼働台数と相関があるため、結果的に、図3において、復水器真空度を冷却塔70のファン稼働台数に置き換えて考えることができる。
図3において、グロスと記載されているプラント効率は、発電機50が発電する電力についての発電効率を示している。また、図3において、ネット1と記載されているプラント効率は、発電機50が発電する電力から、冷却塔3台を稼働するために必要な電力を減算した場合の発電効率を示している。また、図3において、ネット2と記載されているプラント効率は、発電機50が発電する電力から、冷却塔6台を稼働するために必要な電力を減算した場合の発電効率を示している。
ここで、上述のように、横軸の復水器真空度を冷却塔70のファン稼働台数に置き換えると、図3に示すように、冷却塔70のファン稼働台数3台、冷却塔70のファン稼働台数6台それぞれを対応する横軸の位置に示すことができる。そして、横軸の冷却塔70のファン稼働台数が3台のときのネット1と記載されているプラント効率をプラント効率1とし、横軸の冷却塔70のファン稼働台数が6台のときのネット2と記載されているプラント効率をプラント効率2とする。この場合、プラント効率1が冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合のプラント効率であり、プラント効率2が冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合のプラント効率である。
ここで、プラント効率は、次の式(1)のように表すことができる。
Figure 2020067769
式(1)において、グロス発電電力量とは、発電機50が発電する電力であり、運転計画によって定まる発電電力量を示す。この発電電力量は、電力需要によって(すなわち、負荷変動(負荷計画の一例)に応じて)時々刻々と変化する可能性のある電力量である。また、式(1)において、所内消費電力量とは、発電機50が発電するときに、プラントシステム1内で消費される電力量を示す。また、式(1)において、燃料量は、発電機50がグロス発電電力の示す発電量の発電を行うために必要な量であり、グロス電力量とグロス発電効率に応じて変化する。冷却塔70のファン稼働台数変更により、復水蒸気の圧力(一般に真空度と呼ぶ)も、冷却温度により変化することで、蒸気タービンで膨張する蒸気の最終排気条件が変化し、グロス発電効率が変化する。そのため、結果として燃料量も変化する。したがって、電力収支演算部1003は、式(1)を用いて、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水のファン稼働台数を異ならせた場合に必要となる総燃料の価格を示す燃料価格あるいはファン稼働台数を異ならせる前と異ならせた後の燃料価格の差分(ほかに燃料価格と記載の部分はすべて燃料価格の差分であってもよい。)を特定することになる。
また、稼働台数最適化部100は、冷却塔70の異なるファン稼働台数それぞれについて、式(1)の右辺の分子の電力量に単位電力量当たりの電力売価を乗算した値から、式(1)の右辺の分母の燃料量に単位燃料量当たりの燃料の価格を示す燃料単価を乗算した値を減算することで、冷却塔70の異なるファン稼働台数ごとに電力の収支を算出することができる。つまり、稼働台数最適化部100は、次の式(2)により、冷却塔70の異なるファン稼働台数ごとの電力の収支を算出することができる。
Figure 2020067769
(数値例)
冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合と冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合のグロス発電電力を100メガワット、冷却塔70において1台のファンを稼働するのに必要な電力を1メガワット、冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合の燃料量を210メガワット、冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合の燃料量を200メガワットとする。
この場合、プラント効率1は、(プラント効率1)=(100メガワット−3メガワット)÷(210メガワット)=0.462=46.2パーセントと算出される。また、プラント効率2は、(プラント効率2)=(100メガワット−6メガワット)÷(200メガワット)=0.470=47.0パーセントと算出される。
また、例えば、1メガワット当たりの電力売価が0.03円であり、1メガワットの燃料単価が0.01円である場合には、冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合の電力の収支1は、(電力の収支1)=97メガワット×0.03−210メガワット×0.01=81万円と算出される。また、冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合の電力の収支2は、(電力の収支2)=94メガワット×0.03−200メガワット×0.01=82万円と算出される。
なお、図3では復水器真空度を冷却塔70のファン稼働台数に置き換えた場合の例として、冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合と6台の場合を示した。しかしながら、復水器真空度を冷却塔70のファン稼働台数に置き換えた場合のプラント効率は、冷却塔70において可能なファン稼働台数(例えば1〜6台)のそれぞれについて示されることが好ましく、冷却塔70において可能なファン稼働台数のそれぞれについてプラント効率及び電力の収支が算出されることが好ましい。
次に、図4を参照して、稼働台数最適化部100の処理について説明する。なお、図4における実線の矢印は処理の順番を表し、破線の矢印はデータの流れを表している。
学習機能部1002は、過去の運転実績データに基づいて、学習済みモデルを生成する(ステップS1)。学習機能部1002は、学習済みモデルを電力収支演算部1003に出力する。
電力収支演算部1003は、学習機能部1002から学習済みモデルを受ける。また、電力収支演算部1003は、現在の運転状態(図4では、現在の運転状態と現在のプラント運転情報とをまとめて「運転現状データ」と記載)を受ける。また、電力収支演算部1003は、現在のプラント運転情報を受ける。また、電力収支演算部1003は、外部情報として、冷却塔70の冷却条件に係る大気条件、及び、各時刻における電力需要に基づいて作成された発電量を示す運転計画を受ける。電力収支演算部1003は、学習済みモデルに、冷却塔70の現在のファン稼働台数の情報を含む現在の運転状態と、現在の燃料供給量、弁開度、発電量を含む現在のプラント運転情報と、大気条件及び運転計画を含む外部情報とを適用することにより、冷却塔70の現在のファン稼働台数について、図3に示すような、プラント効率の曲線を特定する。そして、電力収支演算部1003は、冷却塔70の現在のファン稼働台数について、式(1)を用いてプラント効率を算出する(ステップS2)。また、電力収支演算部1003は、冷却塔70の現在のファン稼働台数について、式(2)を用いて電力の収支を演算する(ステップS3)。電力収支演算部1003は、演算した電力の収支を比較部1004に出力する。
また、電力収支演算部1003は、冷却塔70の異なるファン稼働台数についての情報を受ける。電力収支演算部1003は、学習済みモデルに、変更した冷却塔70のファン稼働台数、現在の運転状態、現在のプラント運転情報、外部情報を適用することにより、冷却塔70のファン稼働台数を変更したそれぞれの場合について、図3に示すような、プラント効率の曲線を特定する。そして、電力収支演算部1003は、冷却塔70のファン稼働台数を変更したそれぞれの場合について、式(1)を用いてプラント効率を算出する(ステップS4)。また、電力収支演算部1003は、冷却塔70のファン稼働台数を変更したそれぞれの場合について、式(2)を用いて電力の収支を演算する(ステップS5)。電力収支演算部1003は、演算した電力の収支を比較部1004に出力する。
比較部1004は、電力収支演算部1003から、冷却塔70の現在のファン稼働台数についての電力の収支、及び、冷却塔70のファン稼働台数を変更したそれぞれの場合についての電力の収支を受ける。比較部1004は、冷却塔70の現在のファン稼働台数についての電力の収支と冷却塔70のファン稼働台数を変更したそれぞれの場合についての電力の収支を比較する。比較部1004は、冷却塔70の現在のファン稼働台数についての電力の収支及び冷却塔70のファン稼働台数を変更したそれぞれの場合についての電力の収支のうち、最もよい電力の収支を特定する(ステップS6)。比較部1004は、特定した最もよい電力の収支を少なくとも含む電力の収支を情報伝達部1005に出力する。
情報伝達部1005は、比較部1004から受けた電力の収支を診断結果通知部110に出力する(ステップS7)。
診断結果通知部110は、情報伝達部1005の出力に基づいて、冷却塔70の異なるファン稼働台数間の差分を通知する。例えば、診断結果通知部110は、図5〜7に示すような内容を表示する。なお、図5〜7では、通知の一例として表示例を示すが、本発明における通知は、表示に限定するものではない。例えば、診断結果通知部110は、合成音声で表示内容と同様の内容を読み上げることによって通知するものであってもよい。
図5に示す表示は、現状稼働台数(すなわち、現状ファン稼働台数、発電電力に係る情報の一例)、推奨稼働台数(すなわち、推奨稼働台数、発電電力に係る情報の一例)、現状の運転条件(発電電力に係る情報の一例)、送電端効率(すなわち、発電機出力から発電時に消費する電力を減算した場合の効率)の増減予測(発電電力に係る情報の一例)と冷却塔動力の増減予測(発電電力に係る情報の一例)を含む。なお、診断結果通知部110は、現状稼働台数、推奨稼働台数、現状の運転条件、送電端効率の増減予測、及び、冷却塔動力の増減予測のうち少なくとも1つを表示部に表示させる。図5における現状稼働台数は、冷却塔70の現在のファン稼働台数である。図5における推奨稼働台数は、ファン稼働台数を増減した場合に電力の収支が最もよくなる冷却塔70のファン稼働台数である。図5における現状の運転条件は、発電機50の出力、送電端出力(すなわち、発電機出力から発電時に消費する電力を減算した電力)、冷却塔1台当たりの動力(稼働中の冷却塔1台当たりの消費電力)、大気条件(大気温度、大気圧力、相対湿度)を含む。図5における送電端効率と冷却塔動力の増減予測は、冷却塔70の現在のファン稼働台数に対して、冷却塔70のファン稼働台数を±1台変更した場合の送電端効率の変化と冷却塔動力の変化を含む。なお、冷却塔70の現在のファン稼働台数に対してファン稼働台数を増減させたときに、効率などの特性が向上した場合に例えば青色の文字で表示し、特性が悪化した場合に例えば赤色の文字で表示するなど、視覚的に特性の優劣がわかるように表示することで、運転員は、直感的に現在のファン稼働台数の良し悪しを判断することができ、運転に適した冷却塔におけるファン稼働台数を判断することができる。
図6に示す表示は、燃料費(発電電力に係る情報の一例)、売電単価(発電電力に係る情報の一例)を含む。また、図6に示す表示は、時間経過に伴う運転負荷の変化(発電電力に係る情報の一例)を示すグラフ、時間経過に伴う大気条件(図6では、大気温度、大気圧力)の変化(発電電力に係る情報の一例)を示すグラフ、時間経過に伴うネット効率の増減予測(発電電力に係る情報の一例)を示すグラフ、時間経過に伴う収支の積み上げ予測(発電電力に係る情報の一例)を示すグラフ(発電電力に係る情報の一例)を含む。なお、診断結果通知部110は、燃料費、売電単価、時間経過に伴う運転負荷の変化、時間経過に伴う大気条件の変化、時間経過に伴うネット効率の増減予測、時間経過に伴う収支の積み上げ予測のうち少なくとも1つを表示部に表示させる。図6に示すネット効率の増減予測は、時刻P1まではZセルでの運転が最も効率がよく、時刻P1以降ではYセルでの運転が最も効率がよくなる。なお、電力の収支については、単純に運転の効率のみでは決まらず、例えば図6に示すように、時刻P2まではZセルでの運転による効果によって収支が積み上げられ、時刻P2移行ではYセルでの運転による効果によって収支が積み上げられる。このように、収支の積み上げに対して冷却塔を何台で運転した場合の効果が寄与しているかを、線の色や線の種類などの違いで視覚的に示すことで、運転員は、直感的に最適なファン稼働台数を選択し続けた場合の収支の積上げを把握することができる。
図7に示す表示は、燃料費(発電電力に係る情報の一例)、売電単価(発電電力に係る情報の一例)を含む。また、図7に示す表示は、所定のタイムスタンプごとの(例えば、1時間ごとの)運転負荷(発電電力に係る情報の一例)、所定のタイムスタンプごとのバイオ混焼率(燃料における石炭とバイオマスとの混合率に相当)(発電電力に係る情報の一例)、所定のタイムスタンプごとの大気条件(発電電力に係る情報の一例)、所定のタイムスタンプごとのネット効率(発電電力に係る情報の一例)、所定のタイムスタンプごとの売電価格(発電電力に係る情報の一例)、所定のタイムスタンプごとの収支(発電電力に係る情報の一例)を含む。なお、診断結果通知部110は、燃料費、売電単価、所定のタイムスタンプごとの運転負荷、所定のタイムスタンプごとのバイオ混焼率、所定のタイムスタンプごとの大気条件、所定のタイムスタンプごとのネット効率、所定のタイムスタンプごとの売電価格、所定のタイムスタンプごとの収支のうち少なくとも1つを表示部に表示させる。このように、異なるファン稼働台数についての将来の予測値を表示部に同時に表示させることで、運転員は、直感的に将来の稼働台数の良し悪しを判断することができる。なお、本発明の各実施形態において、タイムスタンプは、日時を表す一例であり、将来の日時も含むものである。
運転員は、図5〜7に示すような、診断結果通知部110による表示の内容を確認し、実際の制御内容を決定する。なお、運転員は、バイオマスの混焼率(燃料における石炭とバイオマスとの混合率)を調整してプラント効率を変更するものであってもよい。
なお、時間経過に伴って、燃料価格、発電電力の売価などが変動する場合には、稼働台数最適化部100は、燃料価格の予測情報、発電電力の売価の予測情報を用いてもよい。
燃料価格の予測情報は、将来の燃料価格の変動を予測した予測値を含む情報である。その予測値は、例えば、直近の所定期間(例えば、半年間)の燃料価格の変動と時間経過との関係を表す関数を求め、その関数に将来を示す時間を代入して算出すればよい。
また、発電電力の売価の予測情報は、将来の発電電力の売価の変動を予測した予測値を含む情報である。その予測値は、例えば、直近の所定期間(例えば、半年間)の発電電力の売価の変動と時間経過との関係を表す関数を求め、その関数に将来を示す時間を代入して算出すればよい。
そして、電力収支演算部1003は、時間経過に伴って燃料価格が変動する場合には、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、燃料価格の予測情報を用いて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定し、時間経過に伴って発電電力の売価が変動する場合には、負荷計画に応じた発電電力の売価と、燃料価格とに基づいて、発電電力の売価の予測情報を用いて、現在の運転を継続した場合に発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定すればよい。
なお、発電される電力が蓄電装置等に蓄電され、その蓄電されるタイミングと、蓄電される電力が売電されるタイミングとが異なる場合には、稼働台数最適化部100は、蓄電されるタイミングに応じた燃料価格と売電されるタイミングに応じた燃料価格との差異、及び、蓄電されるタイミングに応じた発電電力の売価と売電されるタイミングに応じた発電電力の売価との差異の少なくとも一方に基づいて、現在の運転を継続した場合に発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定するものであってもよい。
例えば、電力収支演算部1003は、発電される電力が夜間に蓄電装置に蓄電され、その蓄電される電力が昼間に売電される場合(蓄電されるタイミングと、蓄電される電力が売電されるタイミングとが異なる場合の一例)、電力収支演算部1003は、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、さらに、夜間に発電する場合の燃料の使用量、発電量によって算出される単位発電電力当たりの燃料価格と、昼間に発電する場合の燃料の使用量、発電量によって算出される単位発電電力当たりの燃料価格と、の差異(蓄電されるタイミングに応じた燃料価格と、売電されるタイミングに応じた燃料価格と、の差異の一例)に基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定すればよい。また、電力収支演算部1003は、負荷計画に応じた発電電力の売価と、燃料価格とに基づいて、さらに、夜間の発電電力の売価と昼間の発電電力の売価との差異(蓄電されるタイミングに応じた発電電力の売価と、売電されるタイミングに応じた発電電力の売価と、の差異の一例)に基づいて、現在の運転を継続した場合に発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定すればよい。
具体的には、例えば、夜間に発電され蓄電装置に蓄電される電力が昼間に売電される場合であって、夜間の単位発電電力当たりの燃料価格が昼間の単位発電電力当たりの燃料価格よりも安い場合には、電力収支演算部1003は、燃料価格として、昼間に同等の発電電力を行う場合について算出した燃料価格に1よりも小さい所定の係数を掛けて算出した燃料価格を適用して(すなわち、燃料価格として、夜間について算出した燃料価格と昼間について算出した燃料価格との間の燃料価格を適用して)、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定すればよい。また、夜間に発電され蓄電装置に蓄電される電力が昼間に売電される場合であって、夜間の発電電力の売価が昼間の発電電力の売価よりも安い場合には、電力収支演算部1003は、発電電力の売価として、昼間の発電電力の売価に1よりも小さい所定の係数を掛けて算出した発電電力の売価を適用して(すなわち、発電電力の売価として、夜間について算出した発電電力の売価と昼間について算出した発電電力の売価との間の発電電力の売価を適用して)、現在の運転を継続した場合に発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定すればよい。
以上、本発明の一実施形態によるプラントシステム1について説明した。
プラントシステム1において、稼働台数最適化部100は、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定し、前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、前記発電電力により最も多くなる収支を少なくとも特定する電力収支演算部1003を備える。
こうすることにより、電力収支演算部1003は、収支を推定することができる。そして、稼働台数最適化部100は、蒸気タービンを用いて発電を行うプラントシステム1において、発電した電力により利益を推定することができる。その結果、稼働台数最適化部100は、別の装置(例えば、診断結果通知部110など)に利益の程度を提供することができる。また、診断結果通知部110は、利益の程度を表示部などに表示させることで、利益の程度をプラントの運転員などに提供することができる。
本発明の実施形態における「利益の程度を提供すること」には、利益の程度を示す情報が別の装置へ伝わること、利益の程度を示す情報が人に伝わることが含まれる。
また、本発明の一実施形態によるプラントシステム1によって、プラントシステム1により発電を行うプラントの運転員に対して高い利益を上げるための運転の設定手法を提示することが可能となる。その結果、運転員に定量的な判断基準を示唆することが可能となり、運転員が容易に高い利益を上げる運転を行うことができるようになる。
一般的に、冷却塔のファン稼働台数は大気条件の影響を受けやすく、また、電力需要に応じた発電電力の売価の変動を考慮した利益の変動を把握することは困難である。そのため、最適なファン稼働台数を特定することは、知見のない運転員にとっては困難である。本発明の一実施形態によるプラントシステム1によれば、知見のない運転員であっても適したファン稼働台数を特定することが可能になる。
なお、本発明の一実施形態によるプラントシステム1では、冷却塔を用いた方式について説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態によるプラントシステム1では、大気による直接冷却を行う方式であってもよい。また、本発明の別の実施形態によるプラントシステム1では、海水や河川水を冷却水に用いた方式であってもよい。海水や河川水を冷却水に用いた方式の場合、本発明の一実施形態における気象条件を海象条件や河川の状態に読み替えればよい。また、海水や河川水の場合には、制御対象が本発明の一実施形態における冷却塔70のファンの運転の代わりに冷却水の流量を調整するポンプの運転(回転数や可変翼式ポンプの翼角度など)となる。
なお、本発明の一実施形態によるプラントシステム1は、学習機能部1002を備えるものとして説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態によるプラントシステム1は、学習機能部1002を備えなくてもよい。この場合、例えば、学習機能部1002の代わりに、例えば、運転員が、大気条件と運転計画とに基づいて、復水器の真空度を示す復水器真空度(冷却塔70のファン稼働台数)に対する発電効率を示すプラント効率を特定し、特定したプラント効率をプラントシステム1に入力するものであってもよい。また、例えば、プラントシステム1は、現在の大気条件と現在の運転計画とに基づいて、プラント効率を特定するものであってもよい。
なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。
本発明の実施形態における記憶部1001、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部1001、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
本発明の実施形態について説明したが、上述の制御装置90、稼働台数最適化部100、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図8は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図8に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の制御装置90、稼働台数最適化部100、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
ストレージ8の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ8は、コンピュータ5のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース9または通信回線を介してコンピュータ5に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ5に配信される場合、配信を受けたコンピュータ5が当該プログラムをメインメモリ7に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ8は、一時的でない有形の記憶媒体である。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。
1・・・プラントシステム
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・ミル
20・・・ボイラ
30・・・蒸気加減弁
40・・・蒸気タービン
50・・・発電機
60・・・復水器
70・・・冷却塔
80・・・給水ポンプ
90・・・制御装置
100・・・稼働台数最適化部
110・・・診断結果通知部
1001・・・記憶部
1002・・・学習機能部
1003・・・電力収支演算部
1004・・・比較部
1005・・・情報伝達部

Claims (17)

  1. 負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定する燃料価格特定部と、
    前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定する収支特定部と、
    を備える演算装置。
  2. 前記燃料価格特定部は、
    前記燃料価格が時間経過に伴って変動する場合には、前記燃料価格の将来の変動予測値を用いて、前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記燃料価格を特定し、
    前記収支特定部は、
    前記発電電力の売価が時間経過に伴って変動する場合には、前記発電電力の売価の将来の変動予測値を用いて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定する、
    請求項1に記載の演算装置。
  3. 前記収支特定部は、
    特定した現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支に対応する少なくとも前記動力を含む条件を特定する、
    請求項1または請求項2に記載の演算装置。
  4. 2つの収支を比較する比較部を備え、
    前記燃料価格特定部は、
    前記冷却装置の現在の動力に対して前記燃料価格を特定し、
    前記収支特定部は、
    前記現在の動力に対する収支及び現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を特定し、
    前記比較部は、
    前記現在の動力に対する収支と現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支とを比較することにより、前記現在の動力に対する収支と現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支との差分を特定する、
    請求項1から請求項3の何れか一項に記載の演算装置。
  5. 前記比較部は、
    時間経過に伴って前記特定した差分を積み上げる、
    請求項4に記載の演算装置。
  6. 前記収支を出力する情報伝達部、
    を備える請求項1から請求項5の何れか一項に記載の演算装置。
  7. 前記燃料価格特定部は、
    前記発電電力が発電され蓄電されたタイミングと、蓄電された前記発電電力が売電されるタイミングとが異なる場合には、蓄電されるタイミングに応じた燃料価格と売電されるタイミングに応じた燃料価格との差異に基づいて、前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記燃料価格を特定し、
    前記収支特定部は、
    前記発電電力が発電され蓄電されたタイミングと、蓄電された前記発電電力が売電されるタイミングとが異なる場合には、蓄電されるタイミングに応じた発電電力の売価と売電されるタイミングに応じた発電電力の売価との差異に基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定する、
    請求項1から請求項6の何れか一項に記載の演算装置。
  8. 請求項1から請求項7の何れか一項に記載の演算装置と、
    前記発電電力に係る情報を報知させる報知装置と、
    を備えるシステム。
  9. 前記発電電力に係る情報は、
    現状稼働台数と推奨稼働台数、前記現状稼働台数の場合の送電端効率と前記現状稼働台数を変更した場合の送電端効率の増減予測、及び、前記現状稼働台数の場合の冷却塔動力と前記現状稼働台数を変更した場合の冷却塔動力の増減予測のうち少なくとも1つを含む、
    請求項8に記載のシステム。
  10. 前記発電電力に係る情報は、
    時間経過に伴う収支の積み上げ予測を含む、
    請求項8または請求項9に記載のシステム。
  11. 前記発電電力に係る情報は、
    所定のタイムスタンプごとの運転負荷、所定のタイムスタンプごとのバイオ混焼率、所定のタイムスタンプごとの大気条件、所定のタイムスタンプごとのネット効率、所定のタイムスタンプごとの売電価格、及び、所定のタイムスタンプごとの収支のうち少なくとも1つを含む、
    請求項8から請求項10の何れか一項に記載のシステム。
  12. 負荷計画または大気条件に応じた発電電力に係る情報を表示させる、
    報知装置。
  13. 前記発電電力に係る情報は、
    現状稼働台数と推奨稼働台数、及び、前記現状稼働台数の場合の送電端効率と前記現状稼働台数の場合の冷却塔動力と前記現状稼働台数を変更した場合の送電端効率の増減予測と前記現状稼働台数を変更した場合の冷却塔動力の増減予測のうち少なくとも一方を含む、
    請求項12に記載の報知装置。
  14. 前記発電電力に係る情報は、
    時間経過に伴う収支の積み上げ予測を含む、
    請求項12または請求項13に記載の報知装置。
  15. 前記発電電力に係る情報は、
    所定のタイムスタンプごとの運転負荷、所定のタイムスタンプごとのバイオ混焼率、所定のタイムスタンプごとの大気条件、所定のタイムスタンプごとのネット効率、所定のタイムスタンプごとの売電価格、及び、所定のタイムスタンプごとの収支のうち少なくとも1つを含む、
    請求項12から請求項14の何れか一項に記載の報知装置。
  16. 負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定することと、
    前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定することと、
    を含む演算方法。
  17. コンピュータに、
    負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定することと、
    前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合の前記発電電力によって得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定することと、
    を実行させるプログラム。
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