JP4328191B2 - 昇圧設備を有する燃料ガスパイプライン施設、及び排熱回収コンプレッサの投資回収可能性を見積もるための投資回収計画支援システム - Google Patents
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Description
(天然ガスパイプライン)
図1に示すように、燃料ガスパイプラインの一例である天然ガスパイプラインは、天然ガスの産出地域である天然ガス供給元PからパイプラインPLにより天然ガスの消費地域である天然ガス需用者A,Bへ託送される。または、天然ガス需用者が海を越えた遠隔地である場合には、液化プラントCにおいて天然ガスを冷却、圧縮することにより液化して体積を少なくした後、専用のLNG(Liquefied Natural Gas)タンカーに積載して輸送される。
なお、本実施形態では、燃料ガスパイプラインの典型例として、天然ガスパイプラインを例示しているが、石油パイプラインの場合にも、同様の構成を有し、本発明を適用することが可能である。
昇圧ステーションBS1〜BSn(以下、「BS」とする)は、図2に例示すように、主として吸気フィルタ1、空気圧縮機2、燃焼器3、ガスタービン4、第1コンプレッサ5及び排熱回収コンプレッサ10を備えて構成されている。
排熱回収コンプレッサ10は、排熱回収ボイラ11と、蒸気タービン12と、発電機13と、モータ14と、第2コンプレッサ15と、水回収装置16とを備えて構成されている。
回収された水は、排熱回収ボイラへの補給水として用いられる他、ガスタービンへの供給空気を冷却して、動力効率を向上させる目的で用いることができる。
そのため、排熱回収コンプレッサ10を付設した状態と、付設しない状態とで比較すると、燃料ガスの昇圧の能力を一定にした(燃料ガスの託送量を一定にした)稼働方法を採れば、分流管3aを通って燃焼器3へ供給される燃焼ガスの量を少なくできる。従って、温室効果ガスである二酸化炭素の排出量を少なくすることができる。また、昇圧ステーションBSで必要とする燃料費を少なくすることができる。
前記した昇圧ステーションBSは、次のような変形が可能である。
図2の構成では、排熱回収コンプレッサ10の蒸気タービン12の出力トルクにより、発電機13を回転させ、発電機13の出力によりモータ14を駆動し、モータ14の出力軸と第2コンプレッサ15の軸15aを結合するようにしたが、図3に示すように、第2コンプレッサ15の軸15aを蒸気タービン12の出力軸と直結するように構成してもよい。このように構成することで、図2で示した発電機13及びモータ14におけるエネルギの損失がないので、より高い効率の昇圧ステーション又は排熱回収コンプレッサとすることができる。
なお、本発明を輸送対象流体が石油であるパイプラインPLに適用する場合には、第1コンプレッサ5及び第2コンプレッサ15にはそれぞれ、昇圧ポンプを用いることになる。
次に、本発明の燃料ガスパイプライン施設におけるガスコンプレッサ又は排熱回収コンプレッサ(以下、適宜「ガスコンプレッサ等」という。)を、実際の事業に適用する例について説明する。
自家発電部門95は、輸送業者93からLNGを供給され、発電した電力を電力需用者98に供給すると共に料金を電力需用者98から受け取る。また、LNGの燃料費はファイナンス部門97へ支払う。
前記したビジネススキームに従い、本発明の燃料ガスパイプライン施設におけるガスコンプレッサ等を利用して事業を行う場合、ガスコンプレッサ等の導入により得られる利益の考え方としては3つ考えられる。なお、以下において、本発明の燃料ガスパイプライン施設におけるガスコンプレッサ又は排熱回収コンプレッサのうち、排熱回収コンプレッサを既設のガスコンプレッサに増設する形で導入する形態を例にして説明するが、本発明の燃料ガスパイプライン施設におけるガスコンプレッサを新たに導入する場合にも同様に考えることができる。
以下、この取引例1〜3について、事業の計画から設備の稼働、CO2の取引までを順次説明する。
図10に示すように、本発明の燃料ガスパイプライン施設における排熱回収コンプレッサを適用する事業では、主として、図7に示したような託送業者(ユーザ)91と、圧縮機事業部門(設備供給者)96と、ファイナンス部門(出資者)97との間で事業が計画され、稼働される。
そして、圧縮機事業部門96は、受け取った現有設備情報に基づき、現有設備の改修計画を策定する(S102)。
託送業者91では、受け取った改修計画と設定対価の情報に基づき、改修(排熱回収コンプレッサの導入)について検討する(S107)。検討の結果、託送業者91が排熱回収コンプレッサの導入を決定したならば、託送業者91と圧縮機事業部門96の間で導入契約を結び(S108)、圧縮機事業部門96とファイナンス部門97の間で購買契約を結ぶ(S109)。
そして、導入が済んだならば、託送業者91は、改修後の昇圧ステーションを運転する。圧縮機事業部門96は、託送業者91とのオプション契約に従い、設備の運転・保守サービスを行う(S113)。
そして、託送業者91は、導入契約に従い、一定期間ごとに、ファイナンス部門97に対価を支払う(S115)。対価の支払いは、CO2排出枠で支払う場合もあるし、節約された燃料費のうち契約により定められた分配率をかけた金銭で支払う場合もあるし、その両方である場合もある。
ファイナンス部門97は、CO2排出枠で対価を受けとった場合には、排出枠市場EMにおいてCO2排出枠を売って換金する(S116)。
図11に示すように、投資回収計画支援システム30は、一般的なコンピュータにプログラムを実行させることでなり、演算、一時記憶、比較等を行う中央処理装置(CPU)30a、プログラムや各種データベースを記憶する記憶装置30b、入力装置としてのキーボード30c、出力装置としてのディスプレイ30dを有している。
入力部31は、初期費用入力部31a、燃料削減率入力部31b、託送量入力部31c、分配率入力部31d、回収期間入力部31e、託送量増分入力部31f、及び単位託送料入力部31gを有する。
初期費用入力部31aは、排熱回収コンプレッサを導入するのに必要な機器コスト及び設置コストを含む初期費用を入力する部分である。
燃料削減率入力部31bは、排熱回収コンプレッサの導入による単位託送量あたりの燃料削減量である燃料削減率を入力する部分である。燃料削減率を入力する際、若しくは投資回収計画支援システム30に計算させる際には、
/改修前の燃料消費率×100[%]
分配率入力部31dは、燃料削減により得られる利益のうち、予め締結された契約に従い配分される分配率を入力する部分である。
回収期間入力部31eは、投資回収期間を入力する部分である。
託送量増分入力部31fは、排熱回収コンプレッサの導入により得られる託送量の増分を入力する部分である。
単位託送料入力部31gは、単位託送量あたりの託送料金である単位託送料を入力する部分である。
ガス市場データベース35aは、少なくとも天然ガス(燃料ガス)の相場を記憶しており、例えば、時系列での相場を記憶している。
排出枠市場データベース35bは、少なくともCO2排出枠(温室効果ガス排出枠)の相場を記憶しており、例えば、時系列での相場を記憶している。
ユーザ信用度データベース35cは、ユーザの支払い能力を数値化したデータを記憶している。
そして、CO2排出枠が余ることにより、これを換金して利益を得ようとする場合には、収入算出部32が、排出枠市場データベース35bから、排出枠の市場価格を抽出し、これに譲渡可能なCO2排出枠と、分配率とを乗じて、すなわち、
また、燃料の削減と、排出枠の譲渡の両方で利益を得ようとする場合には、これらの和を求めれば良い。
なお、以上の計算において、諸々のリスクを加味して、事業を安全に行うためには、排出枠市場データベース35bから求めた排出枠市場価格変動リスク係数、ガス市場データベース35aから求めたガス市場価格変動リスク係数、ユーザ信用度データベース35cから求めたユーザリスク係数を適宜乗じると良い。
出力部34は、回収可能性判定部33が出力した判定結果としてのデータを、ディスプレイ30dに出力する機能を有する。
(CO2排出枠取引システム)
CO2排出枠取引システムの取引では、図13に示すように、託送業者91、ファイナンス部門97の他に、排出枠認証機関41、排出枠登録簿管理機関42、取引ログ管理機関43、排出枠取得希望者44が関係する。そして、これらの託送業者91、ファイナンス部門97、排出枠認証機関41、排出枠登録簿管理機関42、取引ログ管理機関43、排出枠取得希望者44は、それぞれ通信手段91a,97a,41a,42a,43a,44aを有し、各通信手段91a,97a,41a,42a,43a,44aがネットワーク40に接続されている。ネットワーク40は、例えばインターネットを用いたり、セキュリティを考慮して専用回線により構築したネットワークを用いることもできる。
託送業者91は、通信手段91aにより通信可能な端末装置91bを有している。なお、通信手段91a、端末装置91bは、前記した図2から図5における管理端末7に相当する。
排出枠取得希望者44は、端末装置44bを有し、端末装置44bは、通信手段44aを介してネットワーク40に接続されている。
次に、本実施形態における、CO2排出枠取引システムの動作についてファイナンス部門97が排出枠を取得するまでの過程を示した図14を参照しながら説明する。
り余剰となる託送業者91の保有している排出枠である。また、本実施形態の託送業者91とファイナンス部門97の契約では、排熱回収コンプレッサの稼働によって生じる取得排出枠は、すべて託送業者91の口座にある排出枠を転化させることとし、一例として、生じる取得排出枠のうち、6割をファイナンス部門97が取得し、4割を託送業者91が取得することとする。したがって、この事業により取得できる排出枠量の6割に相当する託送業者91の保有する排出枠を、ファイナンス部門97の口座に移転すればよいこととなる。
託送業者91の端末装置91bは、定期的又は不定期的にモニタリングデータをファイナンス部門97のサーバ97bへ送信する(S123)。
×排出ガス総量[m3]
×燃料中の炭素組成量[kg/m3]×(CO2分子量/炭素原子量)
なお、排出枠の識別番号とは排出枠1tごとに一意に付けられた番号である。
排出枠登録簿の書き換えが終了した後で、排出枠登録簿管理機関42のサーバ42bは、ファイナンス部門97のサーバ97bに、排出枠の移転終了の通知を送信し(S133)、また託送業者91の端末装置91bに排出枠の移転終了の通知を送信する(S134)。
さらに、ファイナンス部門97がCO2排出枠を換金したい場合には、託送業者91からファイナンス部門97へCO2排出枠を移転したのと同様にして、ファイナンス部門97から排出枠取得希望者44へCO2排出枠を移転すればよい。
次に取引例2の場合について説明する。なお、取引例2は、取引例1と基本的な流れは同じであるので、異なる部分を中心に説明する。
そして、対価の計算に託送量を使用するので、ステップS142に示すように、稼働中に託送量を計測し(S142)、この託送量に単位量あたりの託送料を乗じて、収入を計算する。
ファイナンス部門97は、パイプラインの無償使用権で対価を得た場合には、ガス市場GMにおいて換金して金銭を得る(S144)。
取引例3では、昇圧ステーションのガスコンプレッサで消費する燃料ガスの量を変えずに、排熱回収コンプレッサ10を導入して稼働し、取引例2の場合と同様に託送量の増分を元に収入を得、さらに、ガスコンプレッサの能力を向上したことにより、CO2排出枠を認定してもらい、このCO2排出枠をCO2排出枠市場で換金して収入を得る。
そのため、増加した託送量のデータ及び取得希望排出枠データを託送業者91の端末装置91bから排出枠認証機関41のサーバ41bに送信し、認証を受信する。
認証を受信して、排出枠が認められた後は、取引例1の場合と同様である。
3 燃焼機
3a 分流管
4 ガスタービン
5 第1コンプレッサ
6 流量計
7 管理端末
10 排熱回収コンプレッサ
11 排熱回収ボイラ
12 蒸気タービン
13 発電機
14 モータ
15 第2コンプレッサ
16 水回収装置
17 系統連携器
18 電力モニタ
19 バイパスバルブ
20 流入バルブ
21 流出バルブ
30 投資回収計画支援システム
31a 初期費用入力部
31b 燃料削減率入力部
31c 託送量入力部
31d 分配率入力部
31e 回収期間入力部
31f 託送量増分入力部
32 収入算出部
33 回収可能性判定部
35a ガス市場データベース
35b 排出枠市場データベース
BS 昇圧ステーション
PL パイプライン
Claims (19)
- 燃料ガスパイプラインの途中に輸送対象である燃料ガスの昇圧設備を有する燃料ガスパイプライン施設であって、
前記昇圧設備には、空気圧縮機と、前記空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を利用して、供給燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、前記ガスタービンの出力トルクを利用して駆動され、前記輸送対象である燃料ガスを昇圧するコンプレッサと、前記ガスタービンから排出される排熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラが排出する蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの出力軸に結合された発電機と、前記発電機で発生した電力により駆動されるモータとを備え、
前記コンプレッサ又は他のコンプレッサは前記モータにより駆動され、
前記発電機は、外部電源又は外部負荷を接続する系統連携器と接続され、
前記蒸気タービンの出力トルクを利用して前記コンプレッサ又は前記輸送対象である燃料ガスを昇圧する他のコンプレッサを駆動するように構成したこと
を特徴とする燃料ガスパイプライン施設。 - 燃料ガスパイプラインの途中に輸送対象である燃料ガスの昇圧設備を有する燃料ガスパイプライン施設であって、
前記昇圧設備には、空気圧縮機と、前記空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を利用して、供給燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、前記ガスタービンの出力トルクを利用して駆動され、前記輸送対象である燃料ガスを昇圧するコンプレッサと、前記ガスタービンから排出される排熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラが排出する蒸気により駆動される蒸気タービンと、を備え、
前記排熱回収ボイラに水回収装置を付設し、
前記蒸気タービンの出力トルクを利用して前記コンプレッサ又は前記輸送対象である燃料ガスを昇圧する他のコンプレッサを駆動するように構成したこと
を特徴とする燃料ガスパイプライン施設。 - 前記燃焼器への供給燃料は前記パイプラインから分流して供給された燃料ガスであること、
を特徴とする請求項1または2に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記パイプラインの前記昇圧設備の前後には、開閉バルブを設けること、
を特徴とする請求項1または2に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記パイプラインは、前記昇圧設備ルートとは別にバイパス管を設け、当該バイパス管上に開閉バルブを設けることを特徴とする請求項4に記載の燃料ガスパイプライン施設。
- 燃料ガスパイプラインの途中に輸送対象である燃料ガスの昇圧設備を有する燃料ガスパイプライン施設であって、
前記昇圧設備は、
空気圧縮機と、前記空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を利用して、供給燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記ガスタービンの出力トルクを利用して駆動され、前記輸送対象である燃料ガスを昇圧する第1コンプレッサとを備えた既設ガスコンプレッサと、
前記ガスタービンから排出される排熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラが排出する蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転トルクを利用して駆動され、前記輸送対象である燃料ガスを昇圧する第2コンプレッサとを備えた、前記既設ガスコンプレッサに付設される排熱回収コンプレッサとから構成され、
前記昇圧設備はさらに、
前記蒸気タービンの出力軸に結合された発電機と、前記発電機で発生した電力により駆動されるモータとを備え、
前記第2コンプレッサは前記モータにより駆動され、
前記発電機は、外部電源又は外部負荷を接続する系統連携器と接続されていること、
を特徴とする燃料ガスパイプライン施設。 - 燃料ガスパイプラインの途中に輸送対象である燃料ガスの昇圧設備を有する燃料ガスパイプライン施設であって、
前記昇圧設備は、
空気圧縮機と、前記空気圧縮機により圧縮された圧縮空気を利用して、供給燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記ガスタービンの出力トルクを利用して駆動され、前記輸送対象である燃料ガスを昇圧する第1コンプレッサとを備えた既設ガスコンプレッサと、
前記ガスタービンから排出される排熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラが排出する蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転トルクを利用して駆動され、前記輸送対象である燃料ガスを昇圧する第2コンプレッサとを備えた、前記既設ガスコンプレッサに付設される排熱回収コンプレッサとから構成され、
前記昇圧設備はさらに、
前記排熱回収ボイラに付設する水回収装置を備えること、
を特徴とする燃料ガスパイプライン施設。 - 前記燃焼器への供給燃料は前記パイプラインから分流して供給された燃料ガスであること、
を特徴とする請求項6または7に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記パイプラインの前記昇圧設備の前後には、開閉バルブを設けること、
を特徴とする請求項6または7に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記パイプラインには、前記昇圧設備ルートとは別にバイパス管を設け、当該バイパス管上に開閉バルブを設けること、
を特徴とする請求項9に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記燃焼器に前記供給燃料を導入する分流管と、
前記分流管に燃料ガスの瞬時流量を測定する瞬時流量モニタと、この瞬時流量モニタが検出した瞬時流量データを遠隔地の装置へ送信する通信手段を備えたこと、
を特徴とする請求項1または2に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記燃焼器に前記供給燃料を導入する分流管と、
前記分流管に燃料ガスの積算流量を測定する積算流量モニタと、この積算流量モニタが検出した積算流量データを遠隔地の装置へ送信する通信手段を備えたこと、
を特徴とする請求項1または2に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記系統連携器を介して前記発電機から外部負荷へ流出する瞬時電力を測定する瞬時電力モニタと、この瞬時電力モニタが検出した瞬時電力データを遠隔地の装置へ送信する通信手段を備えたこと、
を特徴とする請求項6または7に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記系統連携器を介して前記発電機から外部負荷へ流出する積算電力を測定する積算電力モニタと、この積算電力モニタが検出した積算電力データを遠隔地の装置へ送信する通信手段を備えたこと、
を特徴とする請求項6または7に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 請求項6ないし10のいずれか1項に記載の燃料ガスパイプライン施設において、
前記排熱回収コンプレッサを燃料ガスパイプラインの既設のガスコンプレッサに付設することにより得られる利益から、当該排熱回収コンプレッサの投資回収可能性を見積もるための投資回収計画支援システムであって、
少なくとも前記燃料ガスの相場を記憶したガス市場データベースを有し、
前記排熱回収コンプレッサの少なくとも機器コスト及び設置コストを含む初期費用を入力する初期費用入力部と、
前記排熱回収コンプレッサの導入による単位託送量あたりの燃料削減量である燃料削減率を入力する燃料削減率入力部と、
単位期間あたりの託送量である期間託送量を入力する託送量入力部と、
燃料削減により得られる利益のうち、契約上配分される割合である分配率を入力する分配率入力部と、
投資回収期間を入力する回収期間入力部と、
前記燃料削減率、前記期間託送量、前記分配率、及び前記ガス市場データベースに基づき算出されたガス相場の積を投資回収期間だけ積分して収入を算出する収入算出部と、
前記収入算出部により算出された収入と、前記初期費用を比較する回収可能性判定部と
を備えることを特徴とする投資回収計画支援システム。 - 少なくとも温室効果ガス排出枠の相場を記憶した排出枠市場データベースを有し、
前記収入算出部は、前記排熱回収コンプレッサの導入により得られる温室効果ガス排出枠の取引により得られる利益を前記排出枠市場データベースに基づいて求め、この値を加えて収入を算出するように構成したこと、
を特徴とする請求項15に記載の投資回収計画支援システム。 - 請求項6ないし10のいずれか1項に記載の燃料ガスパイプライン施設において、
前記排熱回収コンプレッサを燃料ガスパイプラインの既設のガスコンプレッサに付設することにより得られる利益から、当該排熱回収コンプレッサの投資回収可能性を見積もるための投資回収計画支援システムであって、
前記排熱回収コンプレッサの少なくとも機器コスト及び設置コストを含む初期費用を入力する初期費用入力部と、
前記排熱回収コンプレッサの導入により得られる託送量の増分を入力する託送量増分入力部と、
単位託送量あたりの託送料金である単位託送料を入力する単位託送料入力部と、
燃料削減により得られる利益のうち、契約上配分される割合である分配率を入力する分配率入力部と、
投資回収期間を入力する回収期間入力部と、
前記託送料の増分、前記単位託送料、及び前記分配率の積を投資回収期間だけ積分して収入を算出する収入算出部と、
前記収入算出部により算出された収入と、前記初期費用を比較する回収可能性判定部とを備えること、
を特徴とする投資回収計画支援システム。 - 前記燃焼器に前記供給燃料を導入する分流管と、
前記分流管に燃料ガスの瞬時流量を測定する瞬時流量モニタと、この瞬時流量モニタが検出した瞬時流量データに基づき、所定期間内の積算流量データを算出するとともに、この積算流量データから温暖化効果ガス排出枠量を算出し、この温暖化効果ガス排出枠量のデータを遠隔地の装置へ送信する通信手段を備えたこと、
を特徴とする請求項1または2に記載の燃料ガスパイプライン施設。 - 前記燃焼器に前記供給燃料を導入する分流管と、
前記分流管に燃料ガスの積算流量を測定する積算流量モニタと、この積算流量モニタが検出した積算流量データから温暖化効果ガス排出枠量を算出し、この温暖化効果ガス排出枠量のデータを遠隔地の装置へ送信する通信手段を備えたこと、
を特徴とする請求項1または2に記載の燃料ガスパイプライン施設。
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