JP5016972B2 - Heavy oil reforming method and heavy oil reforming combined plant - Google Patents

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Description

本発明は、重質油を改質して軽質油化する重質油改質方法、及び重質油改質複合プラントに関する。   The present invention relates to a heavy oil reforming method for reforming heavy oil to make light oil, and a heavy oil reforming combined plant.

近年、資源的な制約により、エネルギー需要の増加に対応して原油生産量を増加させることが難しくなり、原油価格が大幅に上昇してきた。このため、従来は廉価な原油に経済性で対抗できず大規模な採掘が行われなかったカナダのオイル・サンドやベネズエラのオリノコタール、オイルシェル等の重質油を改質することが始められている。重質油を改質する技術としては、水素を利用する方法が知られている(特許文献1等参照)。   In recent years, due to resource constraints, it has become difficult to increase crude oil production in response to increasing energy demand, and crude oil prices have risen significantly. For this reason, it has begun to reform heavy oils such as Canadian oil sands, Venezuelan orinocotals, and oil shells that could not compete economically with cheaper crude oil and were not mined on a large scale. ing. As a technique for reforming heavy oil, a method using hydrogen is known (see Patent Document 1).

特開平6−248278号公報JP-A-6-248278

上記のように重質油改質に利用される水素は、天然ガスから製造されることが多い。しかし、この天然ガスは、将来的に重質油発掘地域での確保が困難になることが予測されている。また、天然ガスから水素を製造する方法として広く実用化されている水蒸気改質法を利用すると、副産物として地球温暖化ガスである二酸化炭素が発生してしまう。   As described above, hydrogen used for heavy oil reforming is often produced from natural gas. However, it is predicted that this natural gas will be difficult to secure in the heavy oil excavation area in the future. In addition, when a steam reforming method widely used as a method for producing hydrogen from natural gas is used, carbon dioxide, which is a global warming gas, is generated as a by-product.

天然ガスのような化石資源を使うことなく、二酸化炭素も発生させることなく水素を得ることができる技術としては、風力発電装置で得られた電力で水を電気分解して水素を製造するものがある。しかしながら、風力発電は、風速が一定でなく発電電力が大きく時間変動するため、電力の需要と供給のバランス(需給バランス)をとることが難しい。   As a technology that can obtain hydrogen without using fossil resources such as natural gas and without generating carbon dioxide, there is one that produces hydrogen by electrolyzing water with electric power obtained from a wind power generator. is there. However, in wind power generation, since the wind speed is not constant and generated power fluctuates over time, it is difficult to balance power demand and supply (supply-demand balance).

本発明の目的は、風力発電で得られる電力を有効に活用できる重質油改質方法、及び重質油改質複合プラントを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a heavy oil reforming method and a heavy oil reforming combined plant that can effectively use electric power obtained by wind power generation.

本発明は、上記目的を達成するために、重質油改質に要する総需要電力を予測して風力発電設備とガスタービン設備によって発電すべき目標総発電量を設定する手順と、前記目標総発電量と前記風力発電設備の予測発電量に基づいて得た発電量に近づくように前記ガスタービン設備を運転する手順と、水素を発生させる水電解装置に設定量の電力を供給する手順と、前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生したときには、あらかじめ定めた優先順位に基づいて前記余剰電力を電力利用設備に分配する手順と、前記水電解装置で発生させた水素を重質油改質設備に供給する手順とによって重質油を改質するものとする。   In order to achieve the above object, the present invention predicts the total demand power required for heavy oil reforming and sets a target total power generation amount to be generated by a wind power generation facility and a gas turbine facility; A procedure for operating the gas turbine equipment to approach a power generation amount obtained based on a power generation amount and a predicted power generation amount of the wind power generation facility; a procedure for supplying a set amount of power to a water electrolysis device that generates hydrogen; A procedure for distributing the surplus power to the power utilization equipment based on a predetermined priority when the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount and surplus power is generated. And heavy oil is reformed by a procedure for supplying hydrogen generated by the water electrolysis apparatus to the heavy oil reforming facility.

本発明によれば、風力発電で得られる電力が時間変動しても電力の需給バランスをとることができるので、重質油の改質に使用する天然ガスの消費量を削減できる。   According to the present invention, the supply and demand balance of electric power can be achieved even if the electric power obtained by wind power generation fluctuates over time, so that the consumption of natural gas used for reforming heavy oil can be reduced.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントの全体構成図である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a heavy oil reforming complex plant according to an embodiment of the present invention.

この図に示す重質油改質複合プラントは、風力発電設備(ウインドファーム)20と、重質油処理サイト40を主に備えている。風力発電設備20と重質油処理サイト40は送電線22(例えば、全長100km)で接続され、風力発電設備20で発電された電力が重質油処理サイト40に供給されている。   The heavy oil reforming complex plant shown in this figure mainly includes a wind power generation facility (wind farm) 20 and a heavy oil treatment site 40. The wind power generation facility 20 and the heavy oil processing site 40 are connected by a transmission line 22 (for example, a total length of 100 km), and the electric power generated by the wind power generation facility 20 is supplied to the heavy oil processing site 40.

風力発電設備20には複数の風力発電機(風車)25が設けられている。この風力発電機25は、回転軸が水平に設けられた水平軸プロペラ型で3枚の羽根(例えば、直径80m)を有し、コンクリート製塔の最上部(例えば、地上80m)に設置されている。また、風力発電機25にはプロペラを常に風上に向ける電動式のユー駆動制御装置が設けられている。地表に存在する構造物や木で地表近くの風は減速されるので、地上から高い位置に風車を設けるほど風の平均流速が大きく発電量が多くなる。誘導電動機は軸上に存在し、例えば、風速4m/sから発電を開始し、風速が25m/sを越えると安全上の制約から発電を停止させると良い。本実施の形態においては、例えば、1台あたり2MWの出力を有する風力発電機25を100台設置するものとする。なお、カナダ等の主要先進国では、国内の地点毎に風車を設ける高さに応じた年間の風速分布が国により調査されているので、風速等の調査をすることなく風車の建設が可能である。   The wind power generation facility 20 is provided with a plurality of wind power generators (windmills) 25. This wind power generator 25 is a horizontal axis propeller type having a horizontal rotation axis and has three blades (for example, a diameter of 80 m), and is installed at the top of a concrete tower (for example, 80 m above the ground). Yes. Further, the wind power generator 25 is provided with an electric U-drive control device that always directs the propeller to the windward side. Since winds near the surface of the earth are slowed down by structures and trees that exist on the surface, the average wind speed increases and the amount of power generation increases as the wind turbine is installed at a higher position from the ground. The induction motor exists on the shaft. For example, it is preferable to start power generation at a wind speed of 4 m / s and stop power generation due to safety restrictions when the wind speed exceeds 25 m / s. In the present embodiment, for example, 100 wind power generators 25 each having an output of 2 MW are installed. In major developed countries such as Canada, the annual wind speed distribution according to the height at which wind turbines are installed at each point in the country is investigated by the country, so it is possible to construct wind turbines without investigating wind speeds, etc. is there.

ところで、風車の設置間隔が狭いと、近接した風車の影響で風の流れが乱れて効率が低下するため、一般に、風車相互の影響を無くすために、羽根直径の10倍の設置間隔を確保する必要がある。したがって、上記のように風車直径が80mの場合は、少なくとも800m以上離せば良いことになる。そこで、本実施の形態では若干の余裕を考慮して、南北方向20km・東西方向5kmの範囲で設置間隔が1kmの格子配列を行い、20X5の配列で100台の風車を設置するものとする。   By the way, if the installation interval of the windmills is narrow, the wind flow is disturbed by the influence of the adjacent windmills and the efficiency is lowered. Therefore, in general, in order to eliminate the influence between the windmills, an installation interval 10 times the blade diameter is secured. There is a need. Therefore, when the windmill diameter is 80 m as described above, it is sufficient to separate at least 800 m. Therefore, in this embodiment, in consideration of a slight margin, it is assumed that a grid arrangement with an installation interval of 1 km is performed in a range of 20 km in the north-south direction and 5 km in the east-west direction, and 100 wind turbines are installed in a 20 × 5 arrangement.

また、風力発電設備20の中心部分には、変圧設備21Aと予備品の貯蔵庫(図示せず)が設けられている。風車25で発電された電力(例えば、480V)は所定電圧(例えば、4160V)に昇圧されて、風力発電設備20内で電力を送電する系統24を介して変圧設備21Aに集められる。このように集められた電力は、変圧設備21Aで更に所定電圧(例えば、11万5千V)に昇圧され、送電線22を介して重質油処理サイト40に送電される。重質油処理サイト40に送られた電力は、サイト40内に設けられた変圧設備21Bで所定電圧(例えば、4160V)まで降圧され、サイト40内の各設備に配電される。   In addition, a transformer facility 21A and a spare part storage (not shown) are provided at the center of the wind power generation facility 20. The electric power (for example, 480V) generated by the windmill 25 is boosted to a predetermined voltage (for example, 4160V) and collected in the transformation facility 21A via the system 24 that transmits power in the wind power generation facility 20. The electric power collected in this way is further boosted to a predetermined voltage (for example, 115,000 V) by the transformation equipment 21 </ b> A and transmitted to the heavy oil treatment site 40 via the power transmission line 22. The electric power sent to the heavy oil treatment site 40 is stepped down to a predetermined voltage (for example, 4160 V) by the transformation equipment 21B provided in the site 40, and is distributed to each equipment in the site 40.

風力発電設備20内には、ファーム監視装置51が設けられている。ファーム監視装置51は、風力発電設備20の風力発電機25の出力(実発電量)や電圧等の電力品質に関する情報(データ)を収集し、送電線22と並設された通信線52を介して重質油処理サイト40内の監視制御装置50(後述)に収集したデータを送信する。   A farm monitoring device 51 is provided in the wind power generation facility 20. The farm monitoring device 51 collects information (data) relating to the power quality such as the output (actual power generation amount) and voltage of the wind power generator 25 of the wind power generation facility 20, and via the communication line 52 arranged in parallel with the power transmission line 22. The collected data is transmitted to the monitoring control device 50 (described later) in the heavy oil processing site 40.

ところで、オイル・サンドを生産するカナダのアルバータ州は北緯52度の高緯度地帯で北極圏に近く、風力発電に適した風が吹く地点が多い。風力エネルギーが一番多いのは、地上との相互作用が少ない標高が高いロッキー山脈の北部に位置する地点である。ロッキー山脈に近い地点では年間稼働率が70%近い地点も存在する。北米の山脈は形成された年代が古く侵食が進んでいる点と広大な北米大陸の中に存在するため、大規模な道路工事を新たに実施しないで、車で資材を輸送して大規模な風力発電施設を建設することは容易である。   By the way, Alberta, Canada, which produces oil sands, is near the Arctic Circle in the high latitude zone of 52 degrees north latitude, and there are many points where wind suitable for wind power generation blows. The most wind energy is located in the northern part of the Rocky Mountains, where the altitude is low and there is little interaction with the ground. Near the Rocky Mountains, there is a point where the annual occupancy rate is close to 70%. North American mountain ranges are old and eroded, and are located in the vast North American continent. It is easy to construct a wind power generation facility.

なお、上記では風力発電設備20で高電圧に昇圧した電力を重質油処理サイト40に送電する例を記載したが、風力発電設備20内に設けた水電解装置に電力を供給して水素を製造し、パイプラインで重質油処理サイト40に水素を供給するように構成しても良い。   In addition, although the example which transmitted the electric power boosted to the high voltage by the wind power generation equipment 20 to the heavy oil processing site 40 was described above, electric power is supplied to the water electrolysis apparatus provided in the wind power generation equipment 20 and hydrogen is supplied. It is also possible to manufacture and supply hydrogen to the heavy oil treatment site 40 through a pipeline.

重質油処理サイト(処理サイト)40は、サイト40内の設備に電力供給するガスタービン設備38と、水を電気分解して水素と酸素を発生させる水電解装置30と、水電解装置30からの水素を貯蔵する水素タンク35と、水素タンク35からの水素を利用して重質油を改質する重質油改質設備23と、風力発電設備20からの電力を変圧する変圧設備21Bと、サイト40内の設備を制御する監視制御装置50を主に備えている。   The heavy oil processing site (processing site) 40 includes a gas turbine facility 38 that supplies power to facilities in the site 40, a water electrolysis device 30 that electrolyzes water to generate hydrogen and oxygen, and a water electrolysis device 30. A hydrogen tank 35 for storing a large amount of hydrogen, a heavy oil reforming facility 23 for reforming heavy oil using hydrogen from the hydrogen tank 35, and a transforming facility 21B for transforming electric power from the wind power generation facility 20. The monitoring control device 50 for controlling the equipment in the site 40 is mainly provided.

ガスタービン設備38は、燃料(天然ガス)42と圧縮空気を燃焼して得る燃焼ガスによってタービンを駆動し、電力を発生するものである。ガスタービン設備38と監視制御装置50は通信線(図示せず)で接続されており、監視制御装置50によってガスタービン設備38の稼働状況(例えば、実発電量)の監視と出力制御が行われている。   The gas turbine equipment 38 generates electric power by driving a turbine with combustion gas obtained by burning fuel (natural gas) 42 and compressed air. The gas turbine equipment 38 and the monitoring control device 50 are connected by a communication line (not shown), and the monitoring control device 50 monitors the operation status (for example, actual power generation amount) of the gas turbine equipment 38 and performs output control. ing.

水電解装置30は、ガスタービン設備38及び風力発電設備20からの電力を利用して水を電気分解し、酸素と水素を発生させるものである。水電解装置30が電気分解に用いる水は、サイト40内に設けられた水タンク33(後述)から得られる。また、水電解装置30は、圧縮機34を介して水素タンク35と接続され、かつ酸素タンク37と接続されている。水電解装置30と監視制御装置50は通信線(図示せず)で接続されており、監視制御装置50によって水電解装置30の稼働状況(例えば、水素と酸素の生産量)の監視、及び水電解装置30への供給電力制御が行われている。   The water electrolysis apparatus 30 uses water from the gas turbine facility 38 and the wind power generation facility 20 to electrolyze water to generate oxygen and hydrogen. Water used for electrolysis by the water electrolysis apparatus 30 is obtained from a water tank 33 (described later) provided in the site 40. The water electrolysis device 30 is connected to the hydrogen tank 35 through the compressor 34 and is connected to the oxygen tank 37. The water electrolysis device 30 and the monitoring control device 50 are connected by a communication line (not shown). The monitoring control device 50 monitors the operation status of the water electrolysis device 30 (for example, the production amounts of hydrogen and oxygen), and water. Power supply control to the electrolyzer 30 is performed.

水電解装置30は基本要素である電極セル(図示せず)によって構成されている。電極セルは、高分子電解質膜を挟んで金属繊維を圧縮して成型した陰極と陽極を有している。この陽極と陰極で発生した水素と酸素は、高分子電解質膜によって合流することなく繊維状の電極を通って水素と酸素のヘッダーに集められ、水素タンク35及び酸素タンク37に貯蔵される。例えば、上記の電極セルを、面積1m2当たりの電流密度を25kA/m2、セル電圧を1.7V、1セル当たりの厚さを3cmとする。そして、この電極セルを200セル積層すると、スタックは厚さ6m、縦・横1.5mの大きさとなり、電圧が340Vで最大8.5MWの電力を使用することになる。このスタックを15台並行に並べ、120MWの電力を用いて定格稼働させると、水素と酸素を毎時30kNm3ずつ生産することができる。   The water electrolysis apparatus 30 is constituted by an electrode cell (not shown) which is a basic element. The electrode cell has a cathode and an anode formed by compressing metal fibers with a polymer electrolyte membrane interposed therebetween. The hydrogen and oxygen generated at the anode and the cathode are collected by the hydrogen and oxygen header through the fibrous electrode without being joined by the polymer electrolyte membrane, and stored in the hydrogen tank 35 and the oxygen tank 37. For example, in the above electrode cell, the current density per 1 m 2 of area is 25 kA / m 2, the cell voltage is 1.7 V, and the thickness per cell is 3 cm. When 200 electrode cells are stacked, the stack has a thickness of 6 m and a size of 1.5 m in length and width, and a voltage of 340 V and a maximum power of 8.5 MW are used. When 15 stacks are arranged in parallel and rated operation is performed using 120 MW of power, hydrogen and oxygen can be produced at 30 kNm3 per hour.

また、水素を製造する時の水電解装置30の運転圧力を高くすると、反応温度が高くなってエネルギー変換効率が高くなる(例えば、運転圧力を4ataとすると反応温度が120℃となり、エネルギー変換効率は90%となる)とともに、重質油改質設備23に水素を供給する時の加圧動力を低減することができる。   Further, when the operating pressure of the water electrolysis apparatus 30 when producing hydrogen is increased, the reaction temperature is increased and the energy conversion efficiency is increased (for example, when the operating pressure is 4 ata, the reaction temperature is 120 ° C. and the energy conversion efficiency is increased). And 90%), and the pressure power when supplying hydrogen to the heavy oil reforming equipment 23 can be reduced.

ところで、水電解装置30は、水を電気分解する時に電極の腐食が生じやすく、電極の金属表面にできる酸化膜により効率が低下するので、電極の金属表面を金メッキ又は白金メッキすると良い。また、端版等にも腐食性に優れたチタンを用いると良い。このように、水電解装置は比較的高価格となる傾向があるため、稼働率が高い条件で用いる方が経済的である。このような事情も含め、本実施の形態のように出力が変動する風力発電で水電解装置30を稼働させる場合には、水電解装置30で使用できる最大電力(水電解装置30の設備容量)の設定次第では採算が採れない場合もあり、水電解装置30の容量の設定が問題となる。   By the way, the water electrolysis device 30 is easily corroded when water is electrolyzed, and the efficiency is lowered by an oxide film formed on the metal surface of the electrode. Therefore, the metal surface of the electrode is preferably plated with gold or platinum. Further, it is preferable to use titanium having excellent corrosiveness for the end plate or the like. Thus, since the water electrolysis apparatus tends to be relatively expensive, it is more economical to use the water electrolysis apparatus under conditions with a high operation rate. Including such circumstances, when the water electrolysis apparatus 30 is operated by wind power generation whose output varies as in the present embodiment, the maximum power that can be used by the water electrolysis apparatus 30 (equipment capacity of the water electrolysis apparatus 30). Depending on the setting, there may be cases where profitability cannot be achieved, and the setting of the capacity of the water electrolysis device 30 becomes a problem.

そこで、本実施の形態では、風力発電設備の年間稼働率に基づいて水電解装置30の容量を定めることで経済性の確保を図っている。この風力発電設備の年間稼働率は風力発電設備20を設置する地域によって異なる。例えば、一年を通して風が吹き続ける北極圏に近い高緯度地域では、風力発電設備の年間稼働率が60%前後になるため、水電解装置の容量を風力発電設備の最大出力の60%に相当するよう設定できる。なお、上記のような経済的理由から、水電解装置30には可能な限り設備容量に等しい電力を供給することが好ましい。   Therefore, in the present embodiment, economic efficiency is ensured by determining the capacity of the water electrolysis device 30 based on the annual operating rate of the wind power generation facility. The annual operating rate of this wind power generation facility varies depending on the region where the wind power generation facility 20 is installed. For example, in a high latitude region close to the Arctic where wind continues to blow throughout the year, the annual operating rate of wind power generation equipment is around 60%, so the capacity of the water electrolysis device is equivalent to 60% of the maximum output of the wind power generation equipment. It can be set as follows. For economic reasons as described above, it is preferable to supply the water electrolysis apparatus 30 with power equal to the equipment capacity as much as possible.

このように水電解装置30の容量を設定すると、風力発電設備20が100%の出力で稼働した場合に余剰な電力が発生する。したがって、この余剰電力を他の設備で有効に使用することができる。この余剰電力を供給する設備としては、後述の重質油改質設備23内に設けられた水処理装置4や電気ボイラ17等がある。一方、風力発電設備20の発電出力が水電解装置30の最大消費電力を下回った場合には、並列に設けている複数のスタックの中から運転するスタックを減らすことで対応できる。   When the capacity of the water electrolysis apparatus 30 is set in this way, surplus power is generated when the wind power generation facility 20 is operated at 100% output. Therefore, this surplus power can be used effectively in other facilities. As equipment for supplying this surplus power, there are a water treatment device 4 and an electric boiler 17 provided in a heavy oil reforming equipment 23 described later. On the other hand, when the power generation output of the wind power generation facility 20 falls below the maximum power consumption of the water electrolysis device 30, it can be dealt with by reducing the number of stacks to be operated from among a plurality of stacks provided in parallel.

水素タンク35には、水電解装置30で製造され圧縮機34で所定圧力(例えば、20ata)まで加圧された水素が貯蔵される。水素タンク35は重質油改質設備23内のPSA装置13(後述)の出口と接続されており、水素タンク35内の水素は重質油改質プロセスに利用されるために改質設備23に供給されている。水素タンク35と監視制御装置50は通信線(図示せず)で接続されており、監視制御装置50によって水素タンク35内の水素の貯蔵量と増加量の監視が行われている。   The hydrogen tank 35 stores hydrogen produced by the water electrolysis apparatus 30 and pressurized to a predetermined pressure (for example, 20 ata) by the compressor 34. The hydrogen tank 35 is connected to the outlet of a PSA device 13 (described later) in the heavy oil reforming facility 23, and the hydrogen in the hydrogen tank 35 is used for the heavy oil reforming process, so that the reforming facility 23 Has been supplied to. The hydrogen tank 35 and the monitoring control device 50 are connected by a communication line (not shown), and the monitoring control device 50 monitors the amount of hydrogen stored and the amount of increase in the hydrogen tank 35.

ところで、水素は分子量が小さいため加圧すると温度が上昇しやすい。そのため、圧縮機34と水素タンク35の間に熱交換器(図示せず)を設け、これで水素を冷却しながら密度を高めて水素タンク35に供給すると、必要な水素タンク35容量を小型化することが可能になる。また、水素タンク35を複数のタンクで構成することにより、重質油改質設備23へ水素を払い出しているタンクと、水電解装置30からの水素を受け入れるタンクを別にして、制御性を上げることも可能である。さらに、大型の水素タンク35を設けることで、風が弱く風力発電の出力が低下した場合でも、一定の時間は水素を供給することが可能である。   By the way, since hydrogen has a low molecular weight, the temperature tends to rise when pressurized. Therefore, if a heat exchanger (not shown) is provided between the compressor 34 and the hydrogen tank 35 and the density is increased while the hydrogen is cooled and supplied to the hydrogen tank 35, the required capacity of the hydrogen tank 35 is reduced. It becomes possible to do. Further, by configuring the hydrogen tank 35 with a plurality of tanks, the control performance is improved by separating the tank that discharges hydrogen to the heavy oil reforming facility 23 and the tank that receives hydrogen from the water electrolysis device 30. It is also possible. Furthermore, by providing a large hydrogen tank 35, even if the wind is weak and the output of wind power generation is reduced, hydrogen can be supplied for a certain period of time.

酸素タンク37には、水電解装置30で製造された酸素が貯蔵されている。酸素タンク37はオイル・サンドをガス化するガス化設備53(後述)と接続されており、酸素タンク37内の酸素はオイル・サンドのガス化の酸化剤としてガス化設備53に供給されている。酸素タンク37と監視制御装置50は通信線(図示せず)で接続されており、監視制御装置50によって酸素タンク37内の酸素の貯蔵量と増加量の監視が行われている。   In the oxygen tank 37, oxygen produced by the water electrolysis device 30 is stored. The oxygen tank 37 is connected to a gasification facility 53 (described later) for gasifying oil sand, and oxygen in the oxygen tank 37 is supplied to the gasification facility 53 as an oxidizer for oil sand gasification. . The oxygen tank 37 and the monitoring control device 50 are connected by a communication line (not shown), and the monitoring control device 50 monitors the amount of oxygen stored and the amount of increase in the oxygen tank 37.

重質油改質設備23は水素を利用して重質油(オイル・サンド)42を改質するものである。重質油改質設備23と監視制御装置50は通信線(図示せず)で接続されており、監視制御装置50によって重質油改質設備23内の各設備の稼働状況の監視、及び各設備への供給電力制御が行われている。   The heavy oil reforming equipment 23 reforms heavy oil (oil sand) 42 using hydrogen. The heavy oil reforming facility 23 and the monitoring control device 50 are connected by a communication line (not shown), and the monitoring control device 50 monitors the operation status of each facility in the heavy oil reforming facility 23 and The power supply control to the equipment is performed.

ところで、オイル・サンドは、原油になる前段階の有機化合物で、砂の間隙にアスファルトの状態で存在する。地層に占めるオイル・サンドの割合は最大で15%ほどで有るが、経済性の観点からアスファルトの重量比が6%以上のオイル・サンドを採掘し、アスファルト重量が平均で10%ほどのオイル・サンドが、砂とアスファルトを分離して利用されている。カナダのオイル・サンドはエネルギー量としては、原油で世界最大の資源保有国で有るサウジアラビアの原油と同程度の資源量が存在する。埋蔵している場所はアルバータ州のフォートマクマレー周辺である。オイル・サンド層は約40mの砂層で、その上に表土が25m存在する。露天掘りで採掘する場合には表土を除去した後、パワーシャベルでオイル・サンド層全体を採掘してダンプトラックで処理施設に輸送する。採掘が終了した地点はアスファルトを分離した後の砂で先ず埋め戻し、その上に表土を被せて植栽をほどこして元の状態に戻す。   By the way, oil sand is an organic compound in the previous stage to become crude oil, and exists in the state of asphalt in the gaps of sand. The maximum proportion of oil sands in the formation is about 15%, but from an economic point of view, oil sands with an asphalt weight ratio of 6% or more are mined, and oil sands with an average asphalt weight of about 10%. Sand is used by separating sand and asphalt. Canada's oil sands have the same amount of energy as crude oil in Saudi Arabia, the world's largest resource-rich country. The place where it is buried is around Fort McMurray in Alberta. The oil sand layer is a sand layer of about 40 m, and 25 m of topsoil exists on it. When mining by open-pit mining, after removing the topsoil, the entire oil sand layer is mined with a power shovel and transported to a treatment facility with a dump truck. At the point where the mining is completed, the asphalt is separated and then backfilled with sand.

また、アスファルトは炭素の重量割合が83%、水素が10%ほどで残りは窒素や硫黄成分で、水素/炭素の重量比が原油と比較して小さい。このために粘性が大きく、常温ではパイプラインで輸送することが困難である。そこで、オイル・サンドの発掘施設では、天然ガスを原材料として水素を製造し、これをアスファルトに添加することで水素の重量割合を増加させて、粘性を下げてからパイプラインで輸送している。   Asphalt has a carbon weight ratio of about 83% and hydrogen of about 10%, the rest being nitrogen and sulfur components, and the weight ratio of hydrogen / carbon is smaller than that of crude oil. For this reason, the viscosity is large and it is difficult to transport by pipeline at room temperature. Therefore, in the oil sands excavation facility, hydrogen is produced using natural gas as a raw material, and this is added to asphalt to increase the weight ratio of hydrogen and reduce the viscosity before transporting by pipeline.

図2は、本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントにおける重質油改質設備23のシステム構成図である。なお、この図において、実線は相対的に高粘性の流体の流れ、一点鎖線は相対的に低粘性の流体の流れ、点線はガス体の流れを示している。   FIG. 2 is a system configuration diagram of the heavy oil reforming facility 23 in the heavy oil reforming complex plant according to the embodiment of the present invention. In this figure, the solid line indicates the flow of a relatively high-viscosity fluid, the alternate long and short dash line indicates the flow of a relatively low-viscosity fluid, and the dotted line indicates the flow of a gas body.

この図に示す重質油改質設備23は、回転ドラム装置1と、希釈剤回収装置2と、真空蒸留装置5と、フルードコーカー6と、LCファイナー7と、ナフサ水素化処理装置8と、軽質軽油水素化処理装置9と、重質軽油水素化書類装置10と、水蒸気改質装置11と、シフトコンバータ12と、PSA装置13と、オフガス処理装置14と、環境装置15を備えている。また、この重質油改質設備23に付随する設備として、静置池3と、水処理装置4と、水タンク33と、ガス化設備53と、水素タンク35が設けられている。   The heavy oil reforming equipment 23 shown in this figure includes a rotating drum device 1, a diluent recovery device 2, a vacuum distillation device 5, a fluid coker 6, an LC finalizer 7, a naphtha hydrogenation processing device 8, A light gas oil hydrotreating device 9, a heavy gas oil hydrogenation document device 10, a steam reforming device 11, a shift converter 12, a PSA device 13, an offgas processing device 14, and an environmental device 15 are provided. In addition, as facilities associated with the heavy oil reforming facility 23, a stationary pond 3, a water treatment device 4, a water tank 33, a gasification facility 53, and a hydrogen tank 35 are provided.

回転ドラム装置1は、オイル・サンド41から粘土と砂を分離して、アスファルト(フロス)を抽出するアスファルト抽出工程に利用されるものである。回転ドラム装置1において、オイル・サンドは、温水と苛性ソーダを加えられてスラリー状に変わり、ドラムの回転によって密度が重い粘土と砂がスラリーから分離される。このとき、スラリー成分の中のアスファルトが泡状のフロスとしてスラリー表面に浮かぶ。このスラリー表面のフロスは回収された後にナフサで希釈され、希釈剤回収装置2に送られる。他方、上記の粘土や砂を含む排水は静置池3に送られる。   The rotary drum device 1 is used in an asphalt extraction process in which clay and sand are separated from oil sand 41 to extract asphalt (floss). In the rotary drum device 1, the oil sand is changed into a slurry by adding warm water and caustic soda, and the clay and sand having a high density are separated from the slurry by the rotation of the drum. At this time, asphalt in the slurry component floats on the surface of the slurry as foamed floss. The floss on the surface of the slurry is recovered, diluted with naphtha, and sent to the diluent recovery device 2. On the other hand, the waste water containing clay and sand is sent to the stationary pond 3.

静置池3には上記の粘土と砂を含む排水の他にも重油改質設備23で発生した廃液(廃液量は、生産する合成原油の約8倍に及ぶ。)が導かれており、ここに導かれた廃液中の固形物(例えば、粘土や砂など)は自重で沈降分離される。静置池3で固形物がほぼなくなった上澄み液は水処理装置4に送られる。水処理装置4は、ポンプで加圧した水を逆浸透膜に通過させて純水化処理するもので、このポンプの駆動力に風力発電設備20及びガスタービン設備38から供給される電力を用いている。水処理装置4で濾過された水は水タンク33に送られて貯蔵される。   In addition to the drainage containing clay and sand, the stationary pond 3 is led to waste liquid generated in the heavy oil reforming facility 23 (the amount of waste liquid is about eight times that of the synthetic crude oil to be produced). The solid matter (for example, clay and sand) in the waste liquid led here is settled and separated by its own weight. The supernatant liquid from which the solid matter has almost disappeared in the stationary pond 3 is sent to the water treatment device 4. The water treatment device 4 passes water pressurized by a pump through a reverse osmosis membrane and purifies the water, and uses electric power supplied from the wind power generation equipment 20 and the gas turbine equipment 38 as the driving force of the pump. ing. The water filtered by the water treatment device 4 is sent to the water tank 33 and stored.

水タンク33は水電解装置30や重質油改質設備23と接続されている。ここに貯蔵された水は、水電解装置30で製造する水素と酸素の原料として利用されたり、上記の回転ドラム装置1での利用をはじめとして重質油改質設備23内で利用される。この水タンク33の容量は、水処理装置4を連続運転する必要が生じないように設定されており、例えば、1週間ほどの使用量を貯蔵できる容量とすると良い。このように水タンク33の容量を設定すれば、風力発電設備20の発電量に余剰がある場合に水処理装置4に電力を供給し、必要な量の純水を得ることができる。このように、本実施形態における水処理装置4及び水タンク33は、風力発電設備20による発電量の変動を吸収する機能を備えている。   The water tank 33 is connected to the water electrolysis device 30 and the heavy oil reforming equipment 23. The water stored here is used as a raw material for hydrogen and oxygen produced by the water electrolysis apparatus 30 or used in the heavy oil reforming equipment 23 including the use in the rotary drum apparatus 1 described above. The capacity of the water tank 33 is set so that it is not necessary to operate the water treatment device 4 continuously. For example, the capacity of the water tank 33 may be set to a capacity that can store the amount used for about one week. If the capacity of the water tank 33 is set in this way, electric power can be supplied to the water treatment device 4 to obtain a necessary amount of pure water when there is a surplus in the power generation amount of the wind power generation facility 20. Thus, the water treatment device 4 and the water tank 33 in the present embodiment have a function of absorbing fluctuations in the amount of power generated by the wind power generation facility 20.

希釈剤回収装置2は、上記のようにナフサで希釈されたフロスを遠心分離装置(図示せず)で比重が相対的に軽いナフサと重いアスファルトに分離するものである。希釈剤回収装置2で分離されたナフサは、回転ドラム装置1に戻して再利用される。一方、アスファルト成分は、希釈剤回収装置2で更に高粘性と低粘性の流体に分離され、低粘性成分は軽質軽油水素化処理装置9に送られ、高粘性流体は真空蒸留装置5に送られる。   The diluent recovery device 2 separates the floss diluted with naphtha as described above into naphtha and heavy asphalt having a relatively low specific gravity by a centrifugal separator (not shown). The naphtha separated by the diluent recovery device 2 is returned to the rotary drum device 1 and reused. On the other hand, the asphalt component is further separated into a high-viscosity and low-viscosity fluid by the diluent recovery device 2, the low-viscosity component is sent to the light gas oil hydrotreating device 9, and the high-viscosity fluid is sent to the vacuum distillation device 5. .

真空蒸留装置5は、圧力を低下させることで、希釈剤回収装置2からの流体を更に高粘性流体と低粘性流体とに分離するものである。ここで分離された低粘性流体成分は希釈剤回収装置2で分離された低粘性成分とともに改質軽油水素化処理装置9に送られ、高粘性流体は重質軽油水素化処理装置10に送られる。また、真空蒸留装置5の下部から排出される特に流動性が低い残渣は、フルードコーカー6に供給される。   The vacuum distillation apparatus 5 further separates the fluid from the diluent recovery apparatus 2 into a high-viscosity fluid and a low-viscosity fluid by reducing the pressure. The low-viscosity fluid component separated here is sent to the reformed light oil hydrotreating device 9 together with the low-viscosity component separated by the diluent recovery device 2, and the high-viscosity fluid is sent to the heavy light oil hydrotreating device 10. . Further, the residue having a particularly low fluidity discharged from the lower part of the vacuum distillation apparatus 5 is supplied to the fluid coker 6.

ところで、アスファルトの粘性を下げるためには水素/炭素の重量比を高くする必要があるが、その方法としては(a)水素を添加する方法と、(b)炭素を除く方法の2種類がある。図2に示したプロセスでは、LCファイナー7、ナフサ水素化処理装置8、改質軽油水素化処理装置9、及び重質軽油水素化処理装置10がアスファルトに水素を添加する装置であり、フルードコーカー6がアスファルトから炭素を除去する装置である。   By the way, in order to reduce the viscosity of asphalt, it is necessary to increase the weight ratio of hydrogen / carbon, and there are two types of methods: (a) a method of adding hydrogen and (b) a method of removing carbon. . In the process shown in FIG. 2, the LC finalizer 7, the naphtha hydrotreating device 8, the reformed light oil hydrotreating device 9, and the heavy gas oil hydrotreating device 10 are devices for adding hydrogen to asphalt. 6 is an apparatus for removing carbon from asphalt.

フルードコーカー6で炭素を除去されて粘性が低下した流体は、粘性に応じて分離され、その低粘性成分はナフサ水素化処理装置8へ送られ、低粘性成分は重質軽油水素化処理装置10に送られる。また、高粘性物から主として炭素だけを分離して得られた残渣は、流動床(図示せず)で燃焼されて熱エネルギーとして回収される。   The fluid whose viscosity has been reduced by removing carbon in the fluid coker 6 is separated according to the viscosity, and its low-viscosity component is sent to the naphtha hydrotreating device 8, and the low-viscosity component is the heavy gas oil hydrotreating device 10. Sent to. Further, the residue obtained by separating mainly carbon from the highly viscous material is burned in a fluidized bed (not shown) and recovered as thermal energy.

上記の水素を添加する装置7,8,9,10でアスファルトの粘性を低下させるために添加する水素は、改質設備23内では水蒸気改質装置11、シフトコンバータ12、及びPSA装置13で製造される。   Hydrogen added to reduce the viscosity of asphalt in the above-described hydrogen adding devices 7, 8, 9, 10 is produced in the reforming equipment 23 by the steam reformer 11, the shift converter 12, and the PSA device 13. Is done.

水蒸気改質装置11は、メタンが主成分の天然ガス42と水蒸気を還元雰囲気で部分燃焼させ、水素と一酸化炭素に変換するものである。水蒸気改質装置11で得られた高温ガスは冷却されてシフトコンバータ12に導かれる。   The steam reformer 11 is a device that partially burns natural gas 42 and steam, which are mainly composed of methane, in a reducing atmosphere, and converts them into hydrogen and carbon monoxide. The hot gas obtained by the steam reformer 11 is cooled and guided to the shift converter 12.

シフトコンバータ12は水蒸気改質装置11で得られたガスに水蒸気を加え、下記の(1)式の触媒反応により、一酸化炭素の大部分を水素に変換するものである。ここで発生したガスは、PSA装置13に導かれる。   The shift converter 12 adds steam to the gas obtained by the steam reformer 11, and converts most of the carbon monoxide to hydrogen by the catalytic reaction of the following formula (1). The generated gas is guided to the PSA device 13.

CO+H2O → CO2+H2 ・・・(1)
PSA装置13は、圧力を周期的に変化させて水素と一酸化炭素のシリカゲルへの吸脱速度差を利用して、一酸化炭素と水素を分離するものである。シフトコンバータ12で行われる上記(1)式の反応は可逆反応なので、水素に若干の一酸化炭素が残るが、この一酸化炭素は、LCファイナー7とナフサ水素化処理装置8におけるプロセスで用いる触媒の性能を低下させてしまう。そこで、このPSA装置13で、シフトコンバータ12のガスから一酸化炭素を分離して、純粋な水素を製造している。
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (1)
The PSA device 13 is configured to separate carbon monoxide and hydrogen by changing the pressure periodically and utilizing the difference in the rate of adsorption and desorption of hydrogen and carbon monoxide into the silica gel. Since the reaction of the above formula (1) performed in the shift converter 12 is a reversible reaction, some carbon monoxide remains in hydrogen. This carbon monoxide is a catalyst used in the process in the LC finalizer 7 and the naphtha hydrotreating device 8. Will degrade the performance. Therefore, the PSA device 13 separates carbon monoxide from the gas of the shift converter 12 to produce pure hydrogen.

PSA装置13の水素の出口には水素タンク35からの管路が接続されている。水素タンク35内の水素は、このPSA装置13からの水素と合流して、LCファイナー7、ナフサ水素化処理装置8、軽質軽油水素化処理装置9、及び重質軽油水素化処理装置10に供給される。   A pipe from the hydrogen tank 35 is connected to the hydrogen outlet of the PSA device 13. The hydrogen in the hydrogen tank 35 merges with the hydrogen from the PSA device 13 and is supplied to the LC finaler 7, the naphtha hydrogenation device 8, the light gas oil hydrogenation device 9, and the heavy gas oil hydrogenation device 10. Is done.

LCファイナー7は、希釈剤回収装置2からの高粘性成分にPSA装置13及び水素タンク35から供給される水素を添加して低粘性化するもので、ここで得られた低粘性成分は軽質軽油水素化処理装置9に送られる。   The LC finalizer 7 adds hydrogen supplied from the PSA device 13 and the hydrogen tank 35 to the high viscosity component from the diluent recovery device 2 to reduce the viscosity, and the low viscosity component obtained here is light gas oil. It is sent to the hydrotreating device 9.

ナフサ水素化処理装置8、改質軽油水素化処理装置9、及び重質軽油水素化処理装置10は、PSA装置13及び水素タンク35から供給される水素をアスファルトに添加して低粘性の液体成分を発生するものである。なお、上記の装置7,8,9,10で行われる水素添加プロセスでは、対象の液体性状に応じて、反応を進める運転条件の温度、圧力、反応時間、および使用する触媒の種類を選定する。   The naphtha hydrotreating device 8, the reformed light oil hydrotreating device 9, and the heavy gas oil hydrotreating device 10 add low-viscosity liquid components by adding hydrogen supplied from the PSA device 13 and the hydrogen tank 35 to the asphalt. Is generated. In addition, in the hydrogenation process performed in said apparatus 7,8,9,10, according to the liquid property of object, the temperature of the operating condition which advances reaction, pressure, reaction time, and the kind of catalyst to be used are selected. .

ナフサ水素化処理装置8、改質軽油水素化処理装置9、及び重質軽油水素化処理装置10から得られる低粘性の液体成分は混合して合成原油となり、ポンプ(図示せず)で加圧してからパイプライン16により消費地に送られる。上記のプロセスにおいて、はじめにオイル・サンドから分離したアスファルトの水素/炭素の重量比を0.125とすると、最終的にパイプライン16で送られる合成原油は0.144まで増加する。これは重量比としての増加は少ないが、水素は分子量が小さいので化学式が大きく変わるので、常温における合成原油の粘性は原材料のアスファルトの粘性と比較して1/80程度に低下する。   The low-viscosity liquid components obtained from the naphtha hydrotreating device 8, the reformed light oil hydrotreating device 9, and the heavy gas oil hydrotreating device 10 are mixed to become synthetic crude oil, which is pressurized with a pump (not shown). Then, it is sent to the consumption area by the pipeline 16. In the above process, if the weight ratio of hydrogen / carbon of asphalt first separated from the oil sand is 0.125, the synthetic crude oil finally sent through the pipeline 16 increases to 0.144. Although the increase in the weight ratio is small, the chemical formula changes greatly because hydrogen has a low molecular weight, so the viscosity of the synthetic crude oil at room temperature is reduced to about 1/80 compared with the viscosity of the raw material asphalt.

フルードコーカー6、ナフサ水素化処理装置8、改質軽油水素化処理装置9、及び重質軽油水素化処理装置10の反応過程ではオフガス(可燃性ガス)が発生する。このオフガスは、オフガス処理装置14に導かれて燃焼され、環境装置15に導かれる。環境装置15は気体中の硫黄成分等の不純物を除去するもので、オフガス処理装置14から環境装置15に導かれた燃焼ガスは不純物を除去された後に大気に放出される。   Off-gas (combustible gas) is generated in the reaction process of the fluid coker 6, the naphtha hydrotreating device 8, the reformed light oil hydrotreating device 9, and the heavy light oil hydrotreating device 10. This off-gas is led to the off-gas treatment device 14 and burned, and then led to the environmental device 15. The environmental device 15 removes impurities such as sulfur components in the gas, and the combustion gas introduced from the off-gas treatment device 14 to the environmental device 15 is released to the atmosphere after the impurities are removed.

オフガス処理装置14では上記のオフガスによる燃焼熱を用いて水蒸気が生成される。この水蒸気は、主にアスファルト抽出工程で利用される温水を得るための熱エネルギーとして利用されるが、水蒸気改質装置11やシフトコンバータ12等に送っても良い。なお、オフガス処理装置14で発生させる水蒸気の圧力を高めて、その圧力で蒸気タービンを駆動してエネルギーを回収し、蒸気タービンから排出される低圧の蒸気を熱源に利用するように構成しても良い。   In the off-gas treatment device 14, water vapor is generated using the combustion heat generated by the off-gas. This steam is mainly used as thermal energy for obtaining hot water used in the asphalt extraction process, but may be sent to the steam reformer 11, the shift converter 12, or the like. It is also possible to increase the pressure of water vapor generated by the off-gas treatment device 14, drive the steam turbine at that pressure to recover energy, and use low-pressure steam discharged from the steam turbine as a heat source. good.

ガス化設備53は、オイル・サンドと酸素を高温(例えば、1700℃程度)で混合してガス化し一酸化炭素や水素を発生させるもので、重質油改質設備23及び酸素タンク37と接続されている。重質油改質設備23からは内部を流通するアスファルトの一部(例えば、希釈剤回収装置2から真空蒸留装置5に送られるアスファルト)が供給されており、酸素タンク37からの酸素を酸化剤として用いてガス化を行っている。オイル・サンドのガス化の酸化剤としてこのように酸素を利用すると、空気を用いる場合よりエネルギー効率が向上する。ガス化設備53で得た一酸化炭素及び水素は、ガスタービン設備38において天然ガス42に代替する燃料として利用しても良いし、水素だけを分離して重質油の改質に利用しても良い。いずれの場合にも、重質油改質サイト40で重質油改質に利用する天然ガスの消費量を削減することができる。   The gasification facility 53 mixes oil sand and oxygen at a high temperature (for example, about 1700 ° C.) to generate gas and generate carbon monoxide and hydrogen, and is connected to the heavy oil reforming facility 23 and the oxygen tank 37. Has been. The heavy oil reforming equipment 23 is supplied with a part of the asphalt that circulates inside (for example, asphalt sent from the diluent recovery device 2 to the vacuum distillation device 5), and oxygen from the oxygen tank 37 is converted into the oxidizer. It is used as a gasifier. When oxygen is used in this way as an oxidant for gasification of oil sand, energy efficiency is improved as compared with the case of using air. Carbon monoxide and hydrogen obtained in the gasification facility 53 may be used as fuel to replace the natural gas 42 in the gas turbine facility 38, or only hydrogen is separated and used for reforming heavy oil. Also good. In any case, the consumption of natural gas used for heavy oil reforming at the heavy oil reforming site 40 can be reduced.

なお、上記のオフガス処理装置14と同様に重質油改質設備23内で利用される水蒸気を発生させる設備として、電気ボイラ17を設けても良い。この電気ボイラ17に風力発電設備20による発電量に余剰がでる場合に電力が供給されるように構成すれば、風力発電による電力を効率良く利用することができる。   Note that the electric boiler 17 may be provided as equipment for generating water vapor used in the heavy oil reforming equipment 23 in the same manner as the off-gas treatment device 14 described above. If the electric boiler 17 is configured so that electric power is supplied when there is a surplus in the amount of power generated by the wind power generation facility 20, the power generated by the wind power generation can be used efficiently.

ところで、図1における変圧設備21Bは、風力発電設備20からの電力を変圧するもので、水電解装置30、水処理装置4をはじめとして重質油処理サイト40内の各設備に変圧した電力を供給している。   By the way, the transformation equipment 21B in FIG. 1 transforms the electric power from the wind power generation equipment 20, and the electric power transformed into each equipment in the heavy oil treatment site 40 including the water electrolysis device 30 and the water treatment device 4 is used. Supply.

監視制御装置50は、重質油改質複合プラントにおける電力の需要と供給が一致するように、ガスタービン設備38の出力制御と、サイト40内の設備への電力供給量の制御を行うものである。監視制御装置50は、重質油改質処理サイト40の各設備と通信線(図示せず)を介して接続されており、また、ファーム監視装置51と通信線52を介して接続されている。監視制御装置50は、通信線を介してプラント内の設備の稼働情報を受信しながら、プラント内の設備に制御指令を送信している。   The monitoring control device 50 controls the output of the gas turbine equipment 38 and the power supply to the equipment in the site 40 so that the demand and supply of power in the heavy oil reforming complex plant coincide. is there. The monitoring control device 50 is connected to each facility of the heavy oil reforming treatment site 40 via a communication line (not shown), and is connected to the farm monitoring device 51 via a communication line 52. . The monitoring control device 50 transmits a control command to the equipment in the plant while receiving operation information of the equipment in the plant via the communication line.

図3は監視制御装置50のハードウェア構成図である。   FIG. 3 is a hardware configuration diagram of the monitoring control device 50.

この図において、監視制御装置50は、監視制御画面(後述の図5参照)が表示される表示装置200と、通信線を介してサイト40内の各設備と接続され、各設備にデータの送受信を行う通信装置211と、監視制御装置50で行われる各種演算処理を実行する演算処理装置212と、監視制御装置50に対する命令がオペレータによって入力される入力装置213と、演算処理装置212が演算処理する際に利用するデータが一時的に記憶される一時保存用記憶装置220と、サイト40内の設備から送信されるデータや、演算処理装置212によって算出されるデータが保存される記憶装置230を備えている。   In this figure, a monitoring control device 50 is connected to a display device 200 on which a monitoring control screen (see FIG. 5 described later) is displayed and each facility in the site 40 via a communication line, and data is transmitted to and received from each facility. A communication device 211 for performing the various operations performed by the monitoring control device 50, an input device 213 for inputting an instruction to the monitoring control device 50 by an operator, and the arithmetic processing device 212 performing the arithmetic processing. A storage device 220 for temporary storage in which data to be used for the storage is temporarily stored, and a storage device 230 in which data transmitted from equipment in the site 40 and data calculated by the arithmetic processing unit 212 are stored I have.

記憶装置230は、需要データベース(需要DB)231と、発電データベース(発電DB)232と、生成量データベース(生成量DB)233と、貯蔵量データベース(貯蔵量DB)234と、メンテナンス情報データベース(メンテナンス情報DB)235を備えている。   The storage device 230 includes a demand database (demand DB) 231, a power generation database (power generation DB) 232, a generation amount database (generation amount DB) 233, a storage amount database (storage amount DB) 234, and a maintenance information database (maintenance). Information DB) 235.

需要DB231は、改質油の需要量と、この需要を満たすために必要なものの需要量に関するデータ(例えば、電力・水蒸気・水素・酸素・水に関する需要の予測値と実績値等)が記憶されているものである。ここには、例えば、プラント内の各設備の需要電力量(例えば、水電解装置30の需要電力量、水処理装置4の需要電力量、電気ボイラ17の需要電力量)、重質油改質設備23の水蒸気需要量、重質油改質設備23の水素需要量、ガス化設備53の酸素需要量、水電解装置30の水需要量等の予測値と実績値が記録されている。   The demand DB 231 stores the demand amount of the reformed oil and the data related to the demand amount necessary to satisfy the demand (for example, the predicted value and actual value of the demand for power, steam, hydrogen, oxygen, water, etc.). It is what. Here, for example, the demand power amount of each facility in the plant (for example, the demand power amount of the water electrolysis device 30, the demand power amount of the water treatment device 4, the demand power amount of the electric boiler 17), heavy oil reforming Predicted values and actual values such as the steam demand of the facility 23, the hydrogen demand of the heavy oil reforming facility 23, the oxygen demand of the gasification facility 53, and the water demand of the water electrolysis device 30 are recorded.

発電DB232は、風力発電設備20とガスタービン設備38の発電に関するデータ(例えば、風力発電設備20の発電量の予測値と実績値と、ガスタービン設備38の発電量の実績値等)が記録されるものである。風力発電設備20の発電量予測は、ファーム監視装置51から送信される気象情報や風力発電量の実績値等によって求められる。   In the power generation DB 232, data related to power generation of the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38 (for example, predicted values and actual values of the power generation amount of the wind power generation facility 20, actual values of the power generation amount of the gas turbine facility 38, etc.) are recorded. Is. The power generation amount prediction of the wind power generation facility 20 is obtained from the weather information transmitted from the farm monitoring device 51, the actual value of the wind power generation amount, or the like.

生成量DB233は、処理サイト40内で生成されるものに関するデータ(例えば、改質油・水蒸気・水素・酸素・水についての生成量の予測値と実績値等)が記録されるもので、例えば、重質油改質設備23の改質油生成量、オフガス処理装置14及び電気ボイラ17の水蒸気生成量、水電解装置30の水素生成量、水電解装置30の酸素生成量、水処理装置4の純水生成量等の予測値と実績値が記録されている。   The production amount DB 233 records data related to what is produced in the processing site 40 (for example, predicted values and actual values of production amounts for reformed oil, steam, hydrogen, oxygen, and water). , The amount of reformed oil produced by the heavy oil reforming facility 23, the amount of steam produced by the off-gas treatment device 14 and the electric boiler 17, the amount of hydrogen produced by the water electrolyzer 30, the amount of oxygen produced by the water electrolyzer 30 and the water treatment device 4 Predicted values and actual values such as the amount of pure water produced are recorded.

貯蔵量DB234は、処理サイト40内に貯蔵されるものに関するデータ(例えば、水素タンク35、酸素タンク37、及び水タンク33における貯蔵量の実績値と貯蔵可能量の予測値等)が記録されるものである。   The storage amount DB 234 records data related to what is stored in the processing site 40 (for example, the actual value of the storage amount in the hydrogen tank 35, the oxygen tank 37, and the water tank 33 and the predicted value of the storable amount). Is.

メンテナンス情報DB235は、重質油改質処理サイト40内の各設備の故障情報、定期保守の計画および定期保守実績等が記録されるものである。   The maintenance information DB 235 records failure information of each facility in the heavy oil reforming processing site 40, a scheduled periodic maintenance plan, a regular maintenance record, and the like.

図4は監視制御装置50の機能ブロック図である。   FIG. 4 is a functional block diagram of the monitoring control device 50.

この図において、監視制御装置50は、目標総発電量設定部250と、ガスタービン制御部(GT制御部)260と、電力供給制御部270を備えている。   In this figure, the monitoring control device 50 includes a target total power generation amount setting unit 250, a gas turbine control unit (GT control unit) 260, and a power supply control unit 270.

目標総発電量設定部250は、重質油改質に要する総需要電力を予測して風力発電設備20とガスタービン設備38によって発電すべき目標総発電量(Wo)を所定のタイミングで設定するものである。   The target total power generation amount setting unit 250 predicts the total demand power required for heavy oil reforming and sets the target total power generation amount (Wo) to be generated by the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38 at a predetermined timing. Is.

目標総発電量Woを設定する際には、目標総発電量設定部250は、まず、風力発電設備20の発電量予測を行う。風力発電設備20の発電量は気象状況に左右されるので、予測風力発電量(Wwo)を算出する際には、例えば、ファーム監視装置51から取得される風力の現在値や、気象予報から得られる風力予測に基づいて行えば良い。また、ここでは風力発電の所定時間内における時間変動が予測される。この時間変動を予測する際も、発電量を予測する場合と同様に、風力の現在値や予測値等に基づいて算出すれば良い。このように予測された予測風力発電量Wwo及び時間変動予測は発電DB232に送られ記憶される。   When setting the target total power generation amount Wo, the target total power generation amount setting unit 250 first predicts the power generation amount of the wind power generation facility 20. Since the power generation amount of the wind power generation facility 20 depends on weather conditions, when calculating the predicted wind power generation amount (Wwo), for example, the current value of wind power obtained from the farm monitoring device 51 or the weather forecast can be obtained. It may be performed based on the predicted wind power. Further, here, time fluctuation within a predetermined time of wind power generation is predicted. When predicting this time variation, it may be calculated based on the current value or predicted value of wind power, as in the case of predicting the amount of power generation. The predicted wind power generation amount Wwo and the time fluctuation prediction predicted in this way are sent to the power generation DB 232 and stored therein.

次に、目標総発電量設定部250は、処理サイト40で重質油改質に要する需要電力(予測総需要電力(Wdo))を予測する。予測総需要電力Wdoは、基本的に、需要を満たす改質油の生成のために必要最小限の電力はいくらであるかという観点から算出されるが、必要に応じて、常時フル稼働する必要がない電力利用設備(水電解装置30や水処理装置4等)に供給する電力が加えられて最終的に決定される。このように設定された予測総需要電力Wdoは需要DB231に送られ記憶される。この予測総需要電力Wdoに基づいて、目標総発電量設定部250は目標総発電量Woを設定する。目標総発電量Woは発電DB232に記憶される。   Next, the target total power generation amount setting unit 250 predicts demand power (predicted total demand power (Wdo)) required for heavy oil reforming at the processing site 40. The predicted total demand power Wdo is basically calculated from the viewpoint of how much minimum power is necessary to generate reformed oil that satisfies the demand, but it is necessary to always operate at full capacity as needed. The power to be supplied to the power utilization facility (the water electrolysis device 30 or the water treatment device 4 or the like) that is not present is added and finally determined. The predicted total demand power Wdo set in this way is sent to the demand DB 231 and stored. Based on the predicted total demand power Wdo, the target total power generation amount setting unit 250 sets the target total power generation amount Wo. The target total power generation amount Wo is stored in the power generation DB 232.

なお、予測総需要電力Wdoを設定する場面で、水電解装置30を最大限に稼働させて重質油改質の経済性を向上させる場合には、水素タンク35に空きが無い場合を除いて、水電解装置30に設備容量に相当する電力を供給することを前提として予測総需要電力Wdoを設定すると良い(電気分解優先モード)。さらに、必要に応じて、水処理装置4や電気ボイラ17にも設備容量相当の電力を供給するように設定すると効率が良い。また、予測総需要電力Wdoを算出する際には、風力発電設備20による発電量を考慮するために、先の段階で算出しておいた予測風力発電量Wwoや時間変動予測を利用しても良い。このように予測総需要電力Wdoを算出すれば、風力発電量の予測に適した需要を設定することができる。なお、ここでは、予測風力発電量Wwo等を算出して目標総発電量Woを設定する方法について説明したが、風力発電量の予測を行うことなく、予測総需要電力Wdoを算出しても良い。   When the predicted total demand power Wdo is set, when the water electrolysis apparatus 30 is operated to the maximum to improve the economy of heavy oil reforming, the hydrogen tank 35 is not empty. The predicted total demand power Wdo may be set on the assumption that power corresponding to the installed capacity is supplied to the water electrolysis apparatus 30 (electrolysis priority mode). Furthermore, it is efficient to set the power equivalent to the equipment capacity to the water treatment device 4 and the electric boiler 17 as necessary. Further, when calculating the predicted total demand power Wdo, in order to consider the power generation amount by the wind power generation facility 20, the predicted wind power generation amount Wwo and time fluctuation prediction calculated in the previous stage may be used. good. By calculating the predicted total demand power Wdo as described above, it is possible to set a demand suitable for the prediction of the amount of wind power generation. Here, the method of calculating the predicted wind power generation amount Wwo and the like to set the target total power generation amount Wo has been described, but the predicted total demand power Wdo may be calculated without predicting the wind power generation amount. .

GT制御部260は、所定のタイミングで目標総発電量Woと予測風力発電量Wwoに基づいて算出した目標発電量(GT目標発電量(Wgo))に近づくようにガスタービン設備38を運転するものである。   The GT control unit 260 operates the gas turbine equipment 38 so as to approach the target power generation amount (GT target power generation amount (Wgo)) calculated based on the target total power generation amount Wo and the predicted wind power generation amount Wwo at a predetermined timing. It is.

GT目標発電量Wgoは、目標総発電量Wo、予測風力発電量Wwo、及び風力発電の時間変動予測に基づいて決定される。GT目標発電量Wgoは、原則、目標総発電量Woから予測風力発電量Wwoを減じたものと同定できるが、風力発電の時間変動予測に応じて適宜補正される。すなわち、ここで決定されるGT目標発電量Wgoは、風力発電の時間変動が大きいと予測される場合には、その風力発電の変動分をガスタービン設備38で補填する必要があるため、目標総発電量Woから予測風力発電量Wwoを減じたものと比較して風力発電の時間変動分程度大きくなる傾向がある。また反対に、風力発電の時間変動が小さいと予測される場合は、GT目標発電量Wgoは、目標総発電量Woから予測風力発電量Wwoを減じたものに近づくことになる。   The GT target power generation amount Wgo is determined based on the target total power generation amount Wo, the predicted wind power generation amount Wwo, and the wind power generation time fluctuation prediction. The GT target power generation amount Wgo can be identified as a value obtained by subtracting the predicted wind power generation amount Wwo from the target total power generation amount Wo in principle, but is appropriately corrected according to the wind power generation time fluctuation prediction. That is, the GT target power generation amount Wgo determined here needs to be compensated by the gas turbine equipment 38 when the wind power generation time fluctuation is predicted to be large. There is a tendency that the amount of time fluctuation of wind power generation becomes larger than that obtained by subtracting the predicted wind power generation amount Wwo from the power generation amount Wo. On the other hand, when the time fluctuation of wind power generation is predicted to be small, the GT target power generation amount Wgo approaches the target total power generation amount Wo minus the predicted wind power generation amount Wwo.

このようにGT目標発電量Wgoが設定されると、GT制御部260は、ガスタービン設備38によって目標発電量Wgoに近い発電量が得られるように、ガスタービン設備38の出力を制御する。なお、上記のようにGT目標発電量Wgoを設定してガスタービン設備38の出力を調節するタイミングとしては、予め定めた所定の間隔ごとに実施する方法や、風力発電量の予測値と実測値の偏差がしきい値以上になった場合に実施する方法、または、所定時間における風力発電設備20とガスタービン設備38の実発電量の和(総実発電量W)から平均発電量Wmを算出し、この平均発電量Wmと目標総発電量Woの偏差がしきい値以上になった場合に実施する方法等がある。   When the GT target power generation amount Wgo is set in this way, the GT control unit 260 controls the output of the gas turbine facility 38 so that the gas turbine facility 38 can obtain a power generation amount close to the target power generation amount Wgo. The timing for setting the GT target power generation amount Wgo and adjusting the output of the gas turbine equipment 38 as described above includes a method that is carried out at predetermined intervals, and a predicted value and an actual measurement value of the wind power generation amount. The average power generation amount Wm is calculated from a method executed when the deviation of the power generation exceeds a threshold value or from the sum of the actual power generation amounts of the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38 in a predetermined time (total actual power generation amount W). There is a method that is performed when the deviation between the average power generation amount Wm and the target total power generation amount Wo is greater than or equal to a threshold value.

電力供給制御部270は、風力発電設備20とガスタービン設備38の実発電量の和(総実発電量W)と目標総発電量Woに基づいて、実発電量(供給量)と需要量が一致するように電力供給を制御するものである。   The power supply control unit 270 matches the actual power generation amount (supply amount) and the demand amount based on the sum of the actual power generation amounts of the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38 (total actual power generation amount W) and the target total power generation amount Wo. Thus, the power supply is controlled.

電力供給制御部270は、まず、風力発電設備20とガスタービン設備38の実発電量の和(総実発電量W)と目標総発電量Woの比較を行う。その結果、総実発電量Wと目標総発電量Woが一致するとき(すなわち、風力発電設備20の実発電量が予測風力発電量Wwoと一致したとき)、又は総実発電量Wが予測総需要電力Wdoより小さくても、後の制御において無視できる程度に差が小さいとき(総実発電量Wと目標総発電量Woが実質的に一致するとき)には、予測総需要電力Wdoを算出した際に利用した需要量と同じ電力が処理サイト40内の各設備に供給される。また反対に、総実発電量Wが目標総発電量Woを超えるとき(すなわち、風力発電設備20の実発電量が予測風力発電量Wwoを上回ったとき)には、余剰電力が発生するので、あらかじめ定めた優先順位に基づいて処理サイト40内の電力利用設備(例えば、水電解装置30、水処理装置4、電気ボイラ17等)に余剰電力が分配される。この際、電力供給制御部270は、各電力利用設備の設備容量と、各電力利用設備の生成物が貯蔵される貯蔵タンク(例えば、水素タンク35、酸素タンク37、水タンク33等)の貯蔵可能量(空き容量)を考慮しながら、余剰電力を供給する設備と量を決定する。本実施の形態では、水電解装置30における水の電気分解を優先させて、(1)水電解装置30、(2)水処理装置4、(3)電気ボイラ17の順に電力が供給されており(電気分解優先モード)、水タンク33の貯蔵可能量に基づいて余剰電力が発生した際の各設備への電力供給量が設定されている。   First, the power supply control unit 270 compares the sum of the actual power generation amounts (total actual power generation amount W) of the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38 with the target total power generation amount Wo. As a result, when the total actual power generation amount W matches the target total power generation amount Wo (that is, when the actual power generation amount of the wind power generation facility 20 matches the predicted wind power generation amount Wwo), or the total actual power generation amount W is the predicted total demand power Even if it is smaller than Wdo, when the difference is small enough to be ignored in the subsequent control (when the total actual power generation amount W and the target total power generation amount Wo substantially match), when the predicted total demand power Wdo is calculated, The same power as the used demand is supplied to each facility in the processing site 40. Conversely, when the total actual power generation amount W exceeds the target total power generation amount Wo (that is, when the actual power generation amount of the wind power generation facility 20 exceeds the predicted wind power generation amount Wwo), surplus power is generated. The surplus power is distributed to the power utilization facilities (for example, the water electrolysis device 30, the water treatment device 4, the electric boiler 17, etc.) in the treatment site 40 based on the determined priority order. At this time, the power supply control unit 270 stores the storage capacity (for example, the hydrogen tank 35, the oxygen tank 37, the water tank 33, etc.) in which the capacity of each power usage facility and the product of each power usage facility are stored. The equipment and amount for supplying surplus power are determined in consideration of the possible amount (free capacity). In the present embodiment, priority is given to electrolysis of water in the water electrolysis device 30, and power is supplied in the order of (1) the water electrolysis device 30, (2) the water treatment device 4, and (3) the electric boiler 17. (Electrolysis priority mode), the power supply amount to each facility when surplus power is generated based on the storable amount of the water tank 33 is set.

なお、各貯蔵タンクの貯蔵可能量を予測する際には、例えば、生成DB233内のデータに基づいて各物質の予測生成量(水電解装置30の水素生成量及び酸素生成量の予測値、水処理装置4の純水生成量の予測値)を算出し、これに貯蔵量DB234内に記憶された各タンク33,35,37の貯蔵量の現在値を組み合わせて求めれば良い。なお、このような制御方法に限らず、各貯蔵タンクの貯蔵量の上限値を予め設定しておき、貯蔵量がその上限値に達したら当該タンクに生成物が追加されないように構成しても良い。   When predicting the storable amount of each storage tank, for example, based on the data in the generation DB 233, the predicted generation amount of each substance (the predicted value of the hydrogen generation amount and the oxygen generation amount of the water electrolysis device 30, the water The predicted value of the pure water production amount of the processing device 4) is calculated, and the current value of the storage amount of each tank 33, 35, 37 stored in the storage amount DB 234 may be calculated in combination with this. It should be noted that the present invention is not limited to such a control method, and an upper limit value of the storage amount of each storage tank is set in advance, and a product is not added to the tank when the storage amount reaches the upper limit value. good.

また、上記では、電力供給の制御方法を変更する判断基準として、総実発電量Wと目標総発電量Woを比較する方法を利用したが、この他に、総実発電量Wと目標総発電量Woの偏差や、予測風力発電量Wwoと実際の風力発電量の偏差がしきい値内に収まるか否かで判断する方法を用いても良い。   In the above description, a method of comparing the total actual power generation amount W and the target total power generation amount Wo is used as a criterion for changing the control method of power supply. However, in addition to this, the total actual power generation amount W and the target total power generation amount Wo are used. Or a method of determining whether or not the deviation between the predicted wind power generation amount Wwo and the actual wind power generation amount falls within the threshold value may be used.

図5は、監視制御装置50の表示装置200に表示される監視制御画面の一例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a monitoring control screen displayed on the display device 200 of the monitoring control device 50.

この図が示す監視制御画面は、運転モード選択部340と、メッセージ表示部343と、需要表示部351と、風力発電電力表示部354と、ガスタービン発電電力表示部357と、貯蔵量表示部361と、電力品質表示部364を備えている。   The monitoring control screen shown in this figure includes an operation mode selection unit 340, a message display unit 343, a demand display unit 351, a wind power generation power display unit 354, a gas turbine power generation power display unit 357, and a storage amount display unit 361. And a power quality display unit 364.

運転モード選択部340には、水電解装置30による水素生成を優先させる電気分解優先モードが選択できる選択部341と、重質油改質に要するコストを最小にする最適化モード(後の図7を用いて説明する)が選択できる選択部342が設けられている。運転モードの選択は、入力装置213を介してオペレータによって選択される。これにより、オペレータはプラントの稼働状況に応じて、上記の各モードを適宜選択することができる。   The operation mode selection unit 340 includes a selection unit 341 that can select an electrolysis priority mode that prioritizes hydrogen generation by the water electrolysis apparatus 30, and an optimization mode that minimizes the cost required for heavy oil reforming (see FIG. 7 below). A selection unit 342 that can be selected) is provided. The operation mode is selected by the operator via the input device 213. Thereby, the operator can select said each mode suitably according to the operating condition of a plant.

メッセージ表示部343には、通常運転の運転経過が表示される他、機器あるいは系統に故障や障害を生じた時、その故障・障害箇所をオペレータに知らせる表示や、故障・障害が発生したことを警告する表示がされる。このような故障・障害を知らせるメッセージは、監視制御装置50内のメンテナンス情報DB235に記録されたデータに基づいて表示される。   In the message display section 343, the progress of normal operation is displayed. In addition, when a failure or failure occurs in a device or system, a message that informs the operator of the failure or failure location, or that a failure or failure has occurred. A warning is displayed. Such a message notifying the failure / failure is displayed based on the data recorded in the maintenance information DB 235 in the monitoring control device 50.

需要表示部351には、水電解装置30、重質油改質設備23、水処理装置4等の現在の消費電力(需要)が表示される現在値表示部352と、各設備における処理量を指定できる場合は、制御を行う所定時間におけるその処理量の指令値が表示される指令値表示部353が設けられている。   The demand display unit 351 displays a current value display unit 352 that displays the current power consumption (demand) of the water electrolysis device 30, the heavy oil reforming facility 23, the water treatment device 4, and the like, and the processing amount in each facility. If it can be specified, a command value display unit 353 is provided for displaying a command value of the processing amount at a predetermined time for performing the control.

風力発電電力表示部354には、風力発電設備20の集電単位ごとに、現在の発電電力が表示される現在値表示部355と、所定時刻における発電電力の予測値が表示される予測値表示部354が設けられている。   The wind power generation power display unit 354 displays a current value display unit 355 that displays current power generation for each power collection unit of the wind power generation facility 20 and a predicted value display that displays a predicted value of power generation at a predetermined time. A portion 354 is provided.

ガスタービン発電電力表示部357には、ガスタービン設備38の現在の発電量が表示される現在値表示部358と、所定の時刻における指令値が表示される指令値表示部359が設けられている。   The gas turbine generated power display section 357 is provided with a current value display section 358 that displays the current power generation amount of the gas turbine equipment 38 and a command value display section 359 that displays a command value at a predetermined time. .

貯蔵量表示部361には、各タンクについて、現在の貯蔵量が表示される現在値表示部362と、タンクに貯蔵可能な量が表示される貯蔵可能量表示部363が設けられている。   The storage amount display unit 361 includes a current value display unit 362 that displays the current storage amount and a storable amount display unit 363 that displays the amount that can be stored in the tank.

電力品質表示部364には、処理サイト40における電力の周波数のトレンドが表示される周波数表示部364と、電圧のトレンドが表示される電圧表示部365が設けられている。なお、図示は省略するが、周波数と電圧の許容範囲を各表示部364,365に表示するように構成しても良い。   The power quality display unit 364 includes a frequency display unit 364 that displays a power frequency trend at the processing site 40 and a voltage display unit 365 that displays a voltage trend. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, you may comprise so that the tolerance | permissible_range of a frequency and a voltage may be displayed on each display part 364,365.

上記のように構成される監視制御画面によれば、オペレータはプラントの稼働状況を容易に認識することができる。   According to the monitoring control screen configured as described above, the operator can easily recognize the operation status of the plant.

上記のように構成される重質油改質複合プラントの制御処理をフローチャートを用いて説明する。
図6は監視制御装置50による制御処理のフローチャートである。
The control process of the heavy oil reforming combined plant configured as described above will be described using a flowchart.
FIG. 6 is a flowchart of control processing by the monitoring control device 50.

監視制御装置50は、処理が開始されると、所定時刻(制御タイミング)であるかどうかを判断し(S500)、所定の時刻でなければ処理を待機する。所定の時刻であれば、監視制御装置50内の目標総発電量設定部250は、目標総発電量設定タイミングであるかどうかを判断する(S501)。当該タイミングであれば、目標総発電量設定部250は、記憶装置230内のデータ(例えば、発電DB232内のデータ)に基づいて予測風力発電量Wwoを算出する(S502)。続いて、目標総発電量設定部250は、記憶装置230内のデータ(例えば、需要DB231、生成量DB233内のデータ)を利用して予測総需要電力Wdoを算出し(S503)、この予測総需要電力Wdoに基づいて目標総発電量Woを設定する(S504)。なお、ここでは、水電解装置30の需要電力を設備容量相当としつつ、水処理装置4の需要電力を設備容量以下に設定した量とし、予測総需要電力Wdoを算出するものとする。このように水電解装置30の需要電力を設定しておけば、風力発電が変動した場合にも設備容量相当の電力が水電解装置30に供給されるので、重質油改質に際して経済性を確保することができる。   When the process is started, the monitoring control device 50 determines whether or not it is a predetermined time (control timing) (S500), and waits for the process if it is not the predetermined time. If it is the predetermined time, the target total power generation amount setting unit 250 in the monitoring control device 50 determines whether it is the target total power generation amount setting timing (S501). At this timing, the target total power generation amount setting unit 250 calculates the predicted wind power generation amount Wwo based on the data in the storage device 230 (for example, data in the power generation DB 232) (S502). Subsequently, the target total power generation amount setting unit 250 calculates the predicted total demand power Wdo using data in the storage device 230 (for example, data in the demand DB 231 and the generation amount DB 233) (S503), and this predicted total power A target total power generation amount Wo is set based on the demand power Wdo (S504). Here, it is assumed that the demand power of the water electrolysis apparatus 30 is equivalent to the equipment capacity, and the demand power of the water treatment apparatus 4 is an amount set to be equal to or less than the equipment capacity, and the predicted total demand power Wdo is calculated. If the power demand of the water electrolysis device 30 is set in this way, even when wind power generation fluctuates, power equivalent to the installed capacity is supplied to the water electrolysis device 30, so that economic efficiency is improved when reforming heavy oil. Can be secured.

目標総発電量設定タイミングでない場合、及び上記のように目標総発電量Woが設定された場合には、GT制御部260は、ガスタービン設備38を制御するタイミングであるかどうかを判断する(S505)。当該タイミングであれば、GT制御部260は、目標総発電量Wo、予測風力発電量Wwo、及び風力発電の時間変動予測に基づいてGT目標発電量Wgoを設定し(S506)、ガスタービン設備38によって目標発電量Wgoに近い発電量が得られるように、ガスタービン設備38の出力を制御する(S507)。   When the target total power generation amount setting timing is not reached and when the target total power generation amount Wo is set as described above, the GT control unit 260 determines whether it is time to control the gas turbine equipment 38 (S505). ). At this timing, the GT control unit 260 sets the GT target power generation amount Wgo based on the target total power generation amount Wo, the predicted wind power generation amount Wwo, and the wind power generation time fluctuation prediction (S506), and the gas turbine equipment 38. Thus, the output of the gas turbine equipment 38 is controlled so that a power generation amount close to the target power generation amount Wgo is obtained (S507).

ガスタービン設備38の制御タイミングでない場合、及び上記のようにガスタービン設備38が制御された場合には、電力供給制御部270は、風力発電設備20とガスタービン設備38の実発電量の和である総実発電量Wと目標総発電量Woの比較を行う(S508)。ここで、総実発電量Wと目標総発電量Woが一致する場合(又は、一致するとみなせる場合)には、予測総需要電力Wdoを算出する際に定めていた量と同量の電力を水電解装置30及び水処理装置4に供給する。すなわち、本実施の形態では、水電解装置30に設備容量相当の電力が供給され、水処理装置4に設定量の電力(設備容量以下の量)が供給される(S509,S510)。   When the control timing of the gas turbine equipment 38 is not reached and when the gas turbine equipment 38 is controlled as described above, the power supply control unit 270 is the sum of the actual power generation amounts of the wind power generation equipment 20 and the gas turbine equipment 38. A certain total actual power generation amount W is compared with a target total power generation amount Wo (S508). Here, if the total actual power generation amount W and the target total power generation amount Wo match (or can be regarded as matching), the amount of power equal to the amount determined when calculating the predicted total demand power Wdo is water electrolyzed. It supplies to the apparatus 30 and the water treatment apparatus 4. That is, in the present embodiment, power corresponding to the equipment capacity is supplied to the water electrolysis apparatus 30 and a set amount of power (a quantity equal to or less than the equipment capacity) is supplied to the water treatment apparatus 4 (S509, S510).

一方、S508において総実発電量Wが目標総発電量Woを上回ると判断されて余剰電力が発生する場合には、まず、水電解装置30に設備容量相当の電力を供給し(511)、余剰電力を水処理装置4に供給しても水タンク33に空き容量があるか(すなわち、設定値以上の電力を水処理装置4に供給できるか否か)を判断する(S512)。水タンク33に空き容量があると判断されたときには、余剰電力の全量を供給しても水処理装置4の設備容量を超えないかどうかを判断する(S513)。余剰電力の全量を供給しても水処理装置4の設備容量を超えないと判断されたときは、余剰電力の全量を水処理装置4に供給する(S514)。一方、水タンク33に空き容量があるが、余剰電力の全量を供給すると水処理装置4の設備容量を超えると判断されたときには、設備容量相当の電力が水処理装置4に供給されるように供給電力を調節し(S515)、残りの電力を電気ボイラ17に供給する(S517)。また、水タンク33に空き容量があるか否かを判断する上記S512において、空き容量が無いと判断された場合には、重質油改質設備23での消費量相当の水を生成するための電力だけを水処理装置4に供給して(S516)、残りの電力を電気ボイラ17に供給する(S517)。このように、S510,S514,又はS517を経て、各設備に電力が供給された後は、必要であればS501に戻って処理を繰り返し、そうでない場合は終了する(S518)。上記のように、本実施の形態によれば、風力発電量が変動して予測を超える発電量があった場合にも、その変動を吸収して電力の需要と供給を一致させることができる。   On the other hand, when it is determined in S508 that the total actual power generation amount W exceeds the target total power generation amount Wo and surplus power is generated, first, power equivalent to the equipment capacity is supplied to the water electrolysis device 30 (511), and surplus power is generated. It is determined whether the water tank 33 has a free capacity even if it is supplied to the water treatment device 4 (that is, whether or not power equal to or higher than the set value can be supplied to the water treatment device 4) (S512). When it is determined that the water tank 33 has free capacity, it is determined whether or not the facility capacity of the water treatment device 4 is not exceeded even if the entire surplus power is supplied (S513). If it is determined that the facility capacity of the water treatment device 4 is not exceeded even if the entire surplus power is supplied, the entire surplus power is supplied to the water treatment device 4 (S514). On the other hand, if the water tank 33 has a free capacity, but it is determined that if the entire surplus power is supplied, it exceeds the equipment capacity of the water treatment device 4, power equivalent to the equipment capacity is supplied to the water treatment device 4. The supplied power is adjusted (S515), and the remaining power is supplied to the electric boiler 17 (S517). If it is determined in S512 that determines whether or not the water tank 33 has a free capacity, if it is determined that there is no free capacity, water equivalent to the amount consumed by the heavy oil reforming facility 23 is generated. Is supplied to the water treatment device 4 (S516), and the remaining power is supplied to the electric boiler 17 (S517). As described above, after power is supplied to each facility through S510, S514, or S517, the process returns to S501 if necessary, and the process is repeated. Otherwise, the process ends (S518). As described above, according to the present embodiment, even when the amount of wind power generation fluctuates and there is a power generation amount that exceeds prediction, the fluctuation can be absorbed to match the supply and demand of power.

なお、ここでは、水処理装置4に余剰電力を供給しても余りが出るときには、電気ボイラ17に電力を供給するように構成したが、この他の処理サイト40内の設備に電力を供給するように構成しても良い。また、上記では、水の電気分解に要するコストの回収を優先させて、水電解装置30、水処理装置4、電気ボイラ17の順番に電力を供給するように構成したが、この他の順番にしたがって電力を供給しても勿論良い。   Here, when surplus power is supplied even if surplus power is supplied to the water treatment apparatus 4, power is supplied to the electric boiler 17. However, power is supplied to equipment in the other processing site 40. You may comprise as follows. Further, in the above, priority is given to the cost recovery for water electrolysis, and power is supplied in the order of the water electrolysis device 30, the water treatment device 4, and the electric boiler 17, but in this other order. Therefore, it is of course possible to supply power.

また、上記では、説明を簡単にするため、水電解装置30には設備容量相当の電力を供給するものとして説明したが、水素タンク35に空きが無い場合には、重質油改質設備23での消費量相当の水素を製造するための電力だけを水電解装置30に供給して、残りの電力を水処理装置4等の電力利用設備に供給するように制御しても良い。この場合には、水電解装置30に供給できなかった電力を上記の余剰電力に加えて、S512からS517の処理を行えば良い。このように構成すれば、稼働状況に適したプラント運用を更に効率良く行うことができる。   In the above description, for the sake of simplicity, the water electrolysis apparatus 30 has been described as supplying power equivalent to the equipment capacity. However, when the hydrogen tank 35 is not empty, the heavy oil reforming equipment 23 is used. It is also possible to control so that only the electric power for producing hydrogen corresponding to the amount consumed in is supplied to the water electrolysis apparatus 30 and the remaining electric power is supplied to the power utilization equipment such as the water treatment apparatus 4. In this case, the electric power that could not be supplied to the water electrolysis apparatus 30 is added to the surplus electric power, and the processes from S512 to S517 may be performed. If comprised in this way, the plant operation suitable for an operating condition can be performed still more efficiently.

次に本実施の形態の効果を説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described.

重質油を改質する技術には天然ガスから製造した水素を利用する方法があるが、この水素の原料となる天然ガスは将来的に重質油発掘地域での確保が困難になることが予測されている。また、天然ガスから水素を製造する方法として広く実用化されている水蒸気改質法を利用すると、副産物として地球温暖化ガスである二酸化炭素が発生してしまう。   A technology for reforming heavy oil is to use hydrogen produced from natural gas, but natural gas used as a raw material for this hydrogen may become difficult to secure in the heavy oil excavation area in the future. It is predicted. In addition, when a steam reforming method widely used as a method for producing hydrogen from natural gas is used, carbon dioxide, which is a global warming gas, is generated as a by-product.

天然ガスのような化石資源を使うことなく、二酸化炭素も発生させることなく水素を得ることができる技術としては、風力発電装置で得られた電力で水を電気分解して水素を製造するものがある。しかしながら、風力発電は、風速が一定でなく発電電力が大きく時間変動するため、電力の需給バランスをとることが難しい。   As a technology that can obtain hydrogen without using fossil resources such as natural gas and without generating carbon dioxide, there is one that produces hydrogen by electrolyzing water with electric power obtained from a wind power generator. is there. However, in wind power generation, since the wind speed is not constant and generated power fluctuates over time, it is difficult to balance power supply and demand.

これに対して、本実施の形態は、重質油改質に要する電力量(予測総需要電力(Wdo))を予測して風力発電設備20とガスタービン設備38によって発電すべき目標総発電量(Wo)を設定する手順と、目標総発電量(Wo)と風力発電設備20の予測発電量(Wwo)に基づいて得た発電量(GT目標発電量(Wgo))に近づくようにガスタービン設備38を運転する手順と、水電解装置30に設定量の電力を供給する手順と、風力発電設備20とガスタービン設備38の実発電量の和(総実発電量(W))が目標総発電量(Wo)を上回って余剰電力が発生したときには、あらかじめ定めた優先順位に基づいて余剰電力を電力利用設備(水処理装置4、電気ボイラ17)に分配する手順と、水電解装置30で発生させた水素を重質油改質設備23に供給する手順を行うことによって重質油改質を行っている。このような方法によれば、実際の風力発電が予測以上に発生した場合にも、発生した余剰電力を処理サイト40内の電力利用設備に供給して吸収することができるので、電力の需給バランスをとりながら、重質油改質に用いる水素を水の電気分解により得ることができる。したがって、本実施の形態によれば、重質油改質に使用する天然ガスの消費量を削減することができる。また、本実施の形態によれば、風力発電で得られた電力を有効に活用できるので、ガスタービン設備38の出力を低減でき、ガスタービン設備38の燃料である天然ガスの消費量を低減することができる。さらに、本実施の形態によれば、水素を製造する際に水蒸気改質法のように二酸化炭素を発生させることもないので、環境にかける負荷を低減することができる。   In contrast, in the present embodiment, the target total power generation amount to be generated by the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38 by predicting the amount of power required for heavy oil reforming (predicted total demand power (Wdo)). The gas turbine so as to approach the power generation amount (GT target power generation amount (Wgo)) obtained based on the procedure for setting (Wo), the target total power generation amount (Wo), and the predicted power generation amount (Wwo) of the wind power generation facility 20 The procedure for operating the facility 38, the procedure for supplying a set amount of power to the water electrolysis apparatus 30, and the sum of the actual power generation of the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38 (total actual power generation (W)) is the target total power generation. When surplus power is generated in excess of the amount (Wo), the surplus power is distributed to the power utilization equipment (water treatment device 4, electric boiler 17) based on a predetermined priority order, and generated in the water electrolysis device 30. Heavy hydrogen It is doing the heavy oil reforming by performing the procedure supplied to the reforming equipment 23. According to such a method, even when actual wind power generation occurs more than expected, the generated surplus power can be supplied to the power utilization equipment in the processing site 40 and absorbed, so that the power supply-demand balance The hydrogen used for heavy oil reforming can be obtained by electrolysis of water. Therefore, according to this Embodiment, the consumption of the natural gas used for heavy oil reforming can be reduced. Further, according to the present embodiment, since the electric power obtained by wind power generation can be used effectively, the output of the gas turbine equipment 38 can be reduced, and the consumption of natural gas that is the fuel of the gas turbine equipment 38 is reduced. be able to. Furthermore, according to the present embodiment, when producing hydrogen, carbon dioxide is not generated unlike the steam reforming method, so that the load on the environment can be reduced.

また、本実施の形態の重質油改質複合プラントは、風力発電によって得た電力を、重質油改質のプロセスで利用される水処理装置4や電気ボイラ17にも供給しているため、プラントのエネルギー効率を向上させることができる。特に、本実施の形態では重質油改質設備23からの排水を水処理装置4で純水化して、重質油改質に利用する水素の原料として再利用しているため、環境にかける負荷を更に低減することができる。   Moreover, since the heavy oil reforming complex plant of the present embodiment supplies the electric power obtained by wind power generation to the water treatment device 4 and the electric boiler 17 used in the heavy oil reforming process. The energy efficiency of the plant can be improved. In particular, in this embodiment, the wastewater from the heavy oil reforming facility 23 is purified by the water treatment device 4 and reused as a hydrogen raw material used for heavy oil reforming. The load can be further reduced.

次に監視制御装置50による他の制御処理について説明する。   Next, another control process by the monitoring control device 50 will be described.

以下に説明する制御処理は、水の電気分解を優先させて水電解装置30に優先的に電力供給する図6に示したもの(電気分解優先モード)と異なり、重質油改質に要するコストが最小になるように各電力利用設備(水電解装置30、水処理装置4、電気ボイラ17等)に電力を供給するもの(最適化モード)である。これらの制御処理の変更は、上記において図5を用いて説明したように、表示装置200に表示される監視制御画面上でオペレータによって行われる。   The control processing described below is different from the one shown in FIG. 6 (electrolysis priority mode) in which the electrolysis of water is prioritized and power is supplied to the water electrolysis device 30 preferentially, and the cost required for heavy oil reforming The power is supplied to each power utilization facility (water electrolysis device 30, water treatment device 4, electric boiler 17, etc.) (optimization mode). These control processes are changed by the operator on the monitoring control screen displayed on the display device 200 as described above with reference to FIG.

この処理を行う場合には、監視制御装置50の目標総発電量設定部250は、予測総需要電力Wdoを設定するに先だって、水電解装置30、水処理装置4、電気ボイラ17等の電力利用設備に供給する電力を重質油改質に要するコストが最小になるように決定する。すなわち、目標総発電量設定部250は、予測総需要電力Wdoを設定するに先だって、コストを目的関数とする最適化計算を行う。この最適化計算における未知数は、各電力利用設備30,4,17における物質の生成量である。目標総発電量設定部250は、最適化計算の結果に基づき、各設備30,4,17に供給する電力を決定し、予測総需要電力Wdoを算出する。なお、最適化計算には、線形計画法を用いると良い。このとき、各電力利用設備30,4,17の設備容量や物質生成量などの運転制約は、線形計画法の制約条件として扱うことができる。   When this processing is performed, the target total power generation amount setting unit 250 of the monitoring control device 50 uses power from the water electrolysis device 30, the water treatment device 4, the electric boiler 17, and the like prior to setting the predicted total demand power Wdo. The power supplied to the equipment is determined so that the cost required for heavy oil reforming is minimized. That is, the target total power generation amount setting unit 250 performs optimization calculation with cost as an objective function before setting the predicted total demand power Wdo. The unknown in this optimization calculation is the amount of substance generated in each of the power usage facilities 30, 4, and 17. The target total power generation amount setting unit 250 determines the power to be supplied to each facility 30, 4 and 17 based on the result of the optimization calculation, and calculates the predicted total demand power Wdo. Note that linear programming may be used for the optimization calculation. At this time, the operation restrictions such as the installation capacity and the amount of substance generation of each of the power use facilities 30, 4, and 17 can be handled as the constraint conditions of the linear programming method.

また、電力供給制御部270は、総実発電量Wと目標総発電量Woが一致するとき、或いは総実発電量Wと予測総発電量Wdoが実質的に一致するときには、予測総需要電力Wdoを算出した際に決定した電力を各電力利用設備30,4,17に供給する。これとは逆に、総実発電量Wが目標総発電量Woを超えることによって余剰電力が発生するときには、各電力利用設備30,4,17の生成量と、各タンク35,37,33の貯蔵量を未知数として、余剰電力を考慮に入れてコストを目的関数とする最適化計算を行う。この結果、各設備30,4,17に供給される電力が決定され、その決定量に応じた電力が電力供給制御部270によって各設備30,4,17に供給される。なお、最適化計算には先の場合と同様に線形計画法を用いれば良い。   The power supply control unit 270 calculates the predicted total demand power Wdo when the total actual power generation amount W matches the target total power generation amount Wo, or when the total actual power generation amount W substantially matches the predicted total power generation amount Wdo. The determined power is supplied to each of the power use facilities 30, 4, and 17. On the contrary, when surplus power is generated due to the total actual power generation amount W exceeding the target total power generation amount Wo, the generated amounts of the respective power use facilities 30, 4, 17 and the storage of the respective tanks 35, 37, 33 are stored. An optimization calculation with the cost as an objective function is performed with the amount as an unknown and taking into account the surplus power. As a result, the power supplied to each facility 30, 4, 17 is determined, and the power corresponding to the determined amount is supplied to each facility 30, 4, 17 by the power supply control unit 270. Note that linear programming may be used for the optimization calculation as in the previous case.

図7は監視制御装置50による他の制御処理のフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart of another control process performed by the monitoring control device 50.

監視制御装置50は、S700からS702に至るまで、図6に示したケースのS500からS502までと同様の処理を行って、予測風力発電量Wwoを算出する(S700〜S702)。続いて、目標総発電量設定部250は、コストを目的関数とする最適化計算を行って電力利用設備に供給する電力を決定した後に、予測総需要電力Wdoを算出し(S703)、この予測総需要電力Wdoに基づいて目標総発電量Woを設定する(S704)。このように目標総発電量Woが設定されると、再び図6のケースと同様の処理が行われ、ガスタービン設備38の出力が制御される(S705〜S707)。   The monitoring and control apparatus 50 performs the same processing as S500 to S502 in the case shown in FIG. 6 from S700 to S702, and calculates the predicted wind power generation amount Wwo (S700 to S702). Subsequently, the target total power generation amount setting unit 250 performs optimization calculation using cost as an objective function to determine the power to be supplied to the power usage facility, and then calculates the predicted total demand power Wdo (S703). A target total power generation amount Wo is set based on the total demand power Wdo (S704). When the target total power generation amount Wo is set in this way, the same processing as in the case of FIG. 6 is performed again, and the output of the gas turbine equipment 38 is controlled (S705 to S707).

ガスタービン設備38の制御タイミングでない場合、及び上記のようにガスタービン設備38が制御された場合には、電力供給制御部270は、総実発電量Wと目標総発電量Woの比較を行う(S708)。ここで、総実発電量Wと目標総発電量Woが一致する場合(又は、一致するとみなせる場合)には、予測総需要電力Wdoを算出した際に決定した電力が各電力利用設備30,4,17に供給される(S709)。   When the control timing of the gas turbine equipment 38 is not reached and when the gas turbine equipment 38 is controlled as described above, the power supply control unit 270 compares the total actual power generation amount W with the target total power generation amount Wo (S708). ). Here, when the total actual power generation amount W and the target total power generation amount Wo coincide (or can be regarded as coincident), the power determined when the predicted total demand power Wdo is calculated is the power usage facilities 30, 4, 4. 17 (S709).

一方、S708において総実発電量Wが目標総発電量Woを上回ると判断されて余剰電力が発生する場合には、各電力利用設備30,4,17の生成量と、各タンク35,37,33の貯蔵量を未知数とする最適化計算によって各設備30,4,17に供給される電力が決定され(S710)、その決定量に応じた電力が各設備30,4,17に供給される(S711)。このようにS709又はS711を経て、各設備に電力が供給された後は、必要であればS701に戻って処理を繰り返し、そうでない場合は終了する(S712)。   On the other hand, when it is determined in S708 that the total actual power generation amount W exceeds the target total power generation amount Wo and surplus power is generated, the generation amounts of the respective power use facilities 30, 4, 17 and the tanks 35, 37, 33 are generated. The power to be supplied to each facility 30, 4 and 17 is determined by the optimization calculation with the storage amount as unknown (S710), and the power corresponding to the determined amount is supplied to each facility 30, 4 and 17 ( S711). After power is supplied to each facility through S709 or S711 as described above, the process returns to S701 if necessary and the process is repeated. Otherwise, the process ends (S712).

このように、上記のような制御処理を行っても、風力発電の変動を吸収して電力の需要と供給を一致させることができるので、重質油改質に使用する天然ガスの消費量を削減することができる。特に、この方法によれば、常に重質油改質に要するコストを最小にすることができるので、電気分解を優先する場合と比較して、安定して安価な改質油を得ることができる。   In this way, even if the control process as described above is performed, fluctuations in wind power generation can be absorbed to match the supply and demand of power, so the consumption of natural gas used for heavy oil reforming can be reduced. Can be reduced. In particular, according to this method, the cost required for heavy oil reforming can be minimized at all times, so that stable and inexpensive reformed oil can be obtained as compared with the case where priority is given to electrolysis. .

また、以上の説明では、風力発電設備20とガスタービン設備38を連携させて重質油改質複合プラントを構成したが、ガスタービン設備以外の出力制御可能な自家発電設備と連携させて構成しても良い。さらに、以上では、水の電気分解により生成した水素を、オイル・サンド等の重質油の改質に用いた例を説明したが、生成した水素を液体燃料の合成等に用いる、化学合成プロセスにも適用しても良い。   Further, in the above description, the heavy oil reforming combined plant is configured by linking the wind power generation facility 20 and the gas turbine facility 38. However, the heavy oil reforming combined plant is configured in cooperation with a private power generation facility capable of output control other than the gas turbine facility. May be. Furthermore, in the above, an example was described in which hydrogen generated by electrolysis of water was used for reforming heavy oil such as oil sand, but the chemical synthesis process using the generated hydrogen for liquid fuel synthesis etc. You may apply to.

本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントの全体構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The whole block diagram of the heavy oil reforming complex plant which is embodiment of this invention. 本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントにおける重質油改質設備のシステム構成図。The system block diagram of the heavy oil reforming equipment in the heavy oil reforming complex plant which is the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントにおける監視制御装置のハードウェア構成図。The hardware block diagram of the monitoring control apparatus in the heavy oil reforming complex plant which is embodiment of this invention. 本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントにおける監視制御装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the monitoring control apparatus in the heavy oil reforming complex plant which is embodiment of this invention. 本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントにおける表示装置に表示される監視制御画面の図。The figure of the monitoring control screen displayed on the display apparatus in the heavy oil reforming complex plant which is embodiment of this invention. 本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントにおける監視制御装置による制御処理のフローチャート。The flowchart of the control processing by the monitoring control apparatus in the heavy oil reforming complex plant which is embodiment of this invention. 本発明の実施の形態である重質油改質複合プラントにおける監視制御装置による他の制御処理のフローチャート。The flowchart of the other control processing by the monitoring control apparatus in the heavy oil reforming complex plant which is embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

4 水処理装置
17 電気ボイラ
20 風力発電設備
23 重質油改質設備
30 水電解装置
33 水タンク
35 水素タンク
37 酸素タンク
38 ガスタービン設備
50 監視制御装置
53 ガス化装置
250 目標総発電量設定部
260 ガスタービン制御部
270 電力供給制御部
Wo 目標総発電量
Wwo 予測風力発電量
Wdo 予測総需要電力
Wgo GT目標発電量
W 総実発電量
4 Water treatment equipment 17 Electric boiler 20 Wind power generation equipment 23 Heavy oil reforming equipment 30 Water electrolysis equipment 33 Water tank 35 Hydrogen tank 37 Oxygen tank 38 Gas turbine equipment 50 Monitoring and control equipment 53 Gasification equipment 250 Target total power generation setting section 260 Gas turbine control unit 270 Power supply control unit Wo Target total power generation amount Wwo Predicted wind power generation amount Wdo Predicted total demand power Wgo GT target power generation amount W Total actual power generation amount

Claims (10)

重質油改質に要する総需要電力を予測して風力発電設備とガスタービン設備によって発電すべき目標総発電量を設定する手順と、
前記目標総発電量と前記風力発電設備の予測発電量に基づいて得た発電量に近づくように前記ガスタービン設備を運転する手順と、
水を電気分解して水素を発生させる水電解装置に設定量の電力を供給する手順と、
前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生したときには、あらかじめ定めた優先順位に基づいて前記余剰電力を電力利用設備に分配する手順と、
前記水電解装置で発生させた水素を重質油改質設備に供給する手順とを有することを特徴とする重質油改質方法。
Estimating the total power demand for heavy oil reforming and setting the target total power generation amount to be generated by wind power generation equipment and gas turbine equipment;
A procedure for operating the gas turbine equipment to approach the power generation amount obtained based on the target total power generation amount and the predicted power generation amount of the wind power generation facility;
A procedure for supplying a set amount of power to a water electrolyzer that electrolyzes water to generate hydrogen;
A procedure for distributing the surplus power to the power utilization equipment based on a predetermined priority when the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount and surplus power is generated. When,
And a procedure for supplying hydrogen generated by the water electrolysis apparatus to a heavy oil reforming facility.
請求項1記載の重質油改質方法において、
前記電力利用設備には、前記重質油改質設備からの排水を処理する水処理装置が含まれており、
前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生したときには、前記電力利用設備の中から前記水処理装置に優先的に前記余剰電力を分配する手順と、
前記水処理装置で処理した水を前記水電解装置に供給する手順とを有することを有することを特徴とする重質油改質方法。
The heavy oil reforming method according to claim 1,
The power use facility includes a water treatment device for treating waste water from the heavy oil reforming facility,
When surplus power is generated when the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount, the surplus power is preferentially given to the water treatment device from the power use facility. The distribution procedure;
And a procedure for supplying the water treated by the water treatment device to the water electrolysis device.
請求項2記載の重質油改質方法において、
前記電力利用設備には、前記重質油改質設備からの排水を処理する水処理装置が含まれており、
前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生し、かつ、前記余剰電力の全量を前記水処理装置に供給すると前記水処理装置の設備容量を上回ると予測されるときには、前記水処理装置の設備容量相当の電力を前記水処理装置に供給し、残りの電力を前記電力利用設備に供給する手順を有することを特徴とする重質油改質方法。
The heavy oil reforming method according to claim 2,
The power use facility includes a water treatment device for treating waste water from the heavy oil reforming facility,
When the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount and surplus power is generated, and the total amount of surplus power is supplied to the water treatment device, the water treatment device When it is predicted that the capacity exceeds the equipment capacity, the heavy equipment has a procedure of supplying power equivalent to the equipment capacity of the water treatment apparatus to the water treatment apparatus and supplying the remaining power to the power utilization equipment. Oil reforming method.
請求項3記載の重質油改質方法において、
前記電力利用設備には、さらに、前記重質油改質設備で利用する蒸気を発生する電気ボイラが含まれており、
前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生し、かつ、前記余剰電力の全量を前記水処理装置に供給すると前記水処理装置の設備容量を上回ると予測されるときには、前記水処理装置の設備容量相当の電力を前記水処理装置に供給し、残りの電力を前記電気ボイラに供給する手順と、
前記電気ボイラで発生した水蒸気を前記重質油改質設備に供給する手順とを有することを特徴とする重質油改質方法。
In the heavy oil reforming method according to claim 3,
The power use facility further includes an electric boiler that generates steam to be used in the heavy oil reforming facility,
When the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount and surplus power is generated, and the total amount of surplus power is supplied to the water treatment device, the water treatment device When it is predicted that the capacity exceeds the equipment capacity, the power equivalent to the equipment capacity of the water treatment device is supplied to the water treatment device, and the remaining power is supplied to the electric boiler;
And a procedure for supplying water vapor generated in the electric boiler to the heavy oil reforming facility.
請求項2記載の重質油改質方法において、
前記電力利用設備には、前記重質油改質設備からの排水を処理する水処理装置が含まれており、
前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生し、かつ、前記余剰電力を前記水処理装置に供給すると前記水処理装置が生成する水の貯蔵量が設定値を上回ると予測されるときには、前記重質油改質設備での消費量相当の水を生成するための電力を前記水処理装置に供給し、残りの電力を前記電力利用設備に供給する手順を有することを特徴とする重質油改質方法。
The heavy oil reforming method according to claim 2,
The power use facility includes a water treatment device for treating waste water from the heavy oil reforming facility,
When the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount, surplus power is generated, and when the surplus power is supplied to the water treatment device, the water treatment device generates When the amount of stored water is predicted to exceed a set value, the power for generating water corresponding to the amount of consumption in the heavy oil reforming facility is supplied to the water treatment device, and the remaining power is supplied to the power A method for reforming heavy oil, characterized by comprising a procedure for supplying to a use facility.
請求項1記載の重質油改質方法において、
前記水電解装置に供給する電力の設定量は、前記水電解装置の設備容量に相当する量であることを特徴とする重質油改質方法。
The heavy oil reforming method according to claim 1,
The heavy oil reforming method, wherein a set amount of electric power supplied to the water electrolyzer is an amount corresponding to a capacity of the water electrolyzer.
水を電気分解して水素を発生させる水電解装置を含む複数の電力利用設備に供給する電力を重質油改質に要するコストが最小になるように決定し、重質油改質に要する総需要電力を予測して風力発電設備とガスタービン設備によって発電すべき目標総発電量を設定する手順と、
前記目標総発電量と前記風力発電設備の予測発電量に基づいて得た発電量に近づくように前記ガスタービン設備を運転する手順と、
前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量と実質的に一致するときには、前記目標総発電量を設定する手順で決定した電力を前記複数の電力利用設備に供給する手順と、
前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生したときには、前記余剰電力を考慮に入れて重質油改質に要するコストが最小になるように前記複数の電力利用設備に電力を供給する手順と、
前記水電解装置で発生させた水素を重質油改質設備に供給する手順とを有することを特徴とする重質油改質方法。
We decided to minimize the cost required for heavy oil reforming to supply power to multiple power utilization facilities including water electrolyzers that electrolyze water to generate hydrogen. Estimating the demand power and setting the target total power generation amount to be generated by the wind power generation equipment and gas turbine equipment,
A procedure for operating the gas turbine equipment to approach the power generation amount obtained based on the target total power generation amount and the predicted power generation amount of the wind power generation facility;
When the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility substantially matches the target total power generation amount, the power determined in the procedure for setting the target total power generation amount is supplied to the plurality of power use facilities. Supply procedure;
When surplus power is generated when the sum of the actual power generation amount of the wind power generation facility and the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount, the cost required for heavy oil reforming is minimized by taking the surplus power into consideration. A procedure for supplying power to the plurality of power utilization facilities so that
And a procedure for supplying hydrogen generated by the water electrolysis apparatus to a heavy oil reforming facility.
風力で発電する風力発電設備と、
燃焼ガスで発電するガスタービン設備と、
水を電気分解して水素と酸素を発生させる水電解装置と、
この水電解装置からの水素を貯蔵する水素タンクと、
この水素タンクからの水素を利用して重質油を改質する重質油改質設備と、
この重質油改質設備に供給する物質を電力を利用して生成する電力利用設備と、
重質油改質に要する総需要電力を予測して前記風力発電設備と前記ガスタービン設備によって発電すべき目標総発電量を設定する目標総発電量設定部と、前記目標総発電量と前記風力発電設備の予測発電量に基づいて得た発電量に近づくように前記ガスタービン設備を運転するガスタービン制御部と、前記水電解装置に設定量の電力を供給するとともに、前記風力発電設備と前記ガスタービン設備の実発電量の和が前記目標総発電量を上回って余剰電力が発生したときには、あらかじめ定めた優先順位に基づいて前記余剰電力を電力利用設備に分配する電力供給制御部とを有する制御装置とを備えることを特徴とする重質油改質複合プラント。
Wind power generation facilities that generate wind power,
A gas turbine facility for generating electricity with combustion gas;
A water electrolyzer that electrolyzes water to generate hydrogen and oxygen;
A hydrogen tank for storing hydrogen from the water electrolyzer,
Heavy oil reforming equipment that reforms heavy oil using hydrogen from this hydrogen tank;
A power utilization facility that uses electricity to generate substances to be supplied to the heavy oil reforming facility; and
A target total power generation setting unit that sets a target total power generation amount to be generated by the wind power generation equipment and the gas turbine equipment by predicting the total demand power required for heavy oil reforming, the target total power generation amount and the wind power A gas turbine control unit that operates the gas turbine facility so as to approach the power generation amount obtained based on the predicted power generation amount of the power generation facility, and supplies a set amount of power to the water electrolysis device, and the wind power generation facility and the A power supply control unit that distributes the surplus power to a power utilization facility based on a predetermined priority when the sum of the actual power generation amount of the gas turbine facility exceeds the target total power generation amount and surplus power is generated. A heavy oil reforming complex plant comprising a control device.
請求項8記載の重質油改質複合プラントにおいて、
前記水電解装置は、前記風力発電設備の年間稼働率に基づいて定められる設備容量を有することを特徴とする重質油改質複合プラント。
In the heavy oil reforming combined plant according to claim 8,
The heavy oil reforming combined plant, wherein the water electrolysis apparatus has an equipment capacity determined based on an annual operating rate of the wind power generation equipment.
請求項8記載の重質油改質複合プラントにおいて、
前記水電解装置からの酸素を貯蔵する酸素タンクと、
この酸素タンクからの酸素と重質油を混合して重質油をガス化するガス化装置を備えることを特徴とする重質油改質複合プラント。
In the heavy oil reforming combined plant according to claim 8,
An oxygen tank for storing oxygen from the water electrolysis device;
A heavy oil reforming combined plant comprising a gasification device that gasifies heavy oil by mixing oxygen and heavy oil from the oxygen tank.
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