JP5122071B2 - 電力供給計画作成システム及び電力供給計画の作成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、原子力発電所の電力供給計画を作成するための電力供給計画作成システム及び電力供給計画の作成方法に関するものである。
原子力発電所は、将来の所定期間（例えば、３年間）の発電電力量を予測し、この発電電力量、定期検査日程等の所定の事項を記載した電力供給計画書を経済産業大臣へ届出ることが義務づけられている。この電力供給計画書に記載される発電電力量は、従来、発電機の定格電気出力一定運転時の発電電力量算出方法にて算出されていた。
また、将来の原子力発電所の発電状況を予測する方法として、例えば、特許文献１には、原子力発電所の運転条件データを取得する運転条件データ取得部と、蒸気発生器の蒸気発生性能係数を取得する蒸気発生性能データ取得部と、取得された運転条件データと蒸気発生性能係数とを、おのおのその取得時間データと共に蓄積するデータ蓄積部と、データ蓄積部に蓄積された各データに基づいて、原子力プラントの運転条件と蒸気発生性能係数との相関関係を取得する相関関係取得部と、取得された相関関係に基づいて、蒸気発生器の蒸気発生性能を予測する性能予測部とを備えた原子力プラント運転状態予測システムが開示されている。これは、原子力発電所の運転条件データと運転状態データとを蓄積して構築されたデータベースから得られる情報に基づいて、運転条件と運転状態データとの相関式を取得し、この相関式を用いて原子力発電所の将来の性能を予測するものである。
特開２００３−２４８０８１号公報
近年、我が国の原子力発電所は、従来の定格電気出力一定運転方法を止めて、原子炉の熱出力を定格値に保って運転する定格熱出力一定運転方法を採用し始めている。この定格熱出力一定運転方法を採用し、冷却水に海水を用いている原子力発電所では、冬期には海水温度が低くなるために、蒸気タービン入口と出口の圧力差が夏期に比べ大きくなり、原子炉から得られる熱出力が同じであっても大きな電気出力を得ることが可能となる。すると１年を通じて海水温度が最も低くなる冬期では、原子炉の熱出力を一定に保っていても電気出力が自然に上昇し、夏期の電気出力より大きくなるために、時期によって電気出力が異なる。したがって、原子力発電設備の停止時期によって年間の発電電力量が変化するために、従来の定格電気出力一定運転時の発電電力量算出方法にて算出される発電電力量と定格熱出力一定運転による実際の発電電力量とが異なるという問題点があった。さらに、電力供給計画に記載された発電電力量と実際の発電電力量とが異なるために設備利用率も正確性に欠けるという問題点があった。
また、特許文献１に記載されている原子力プラント運転状態予測システムは、電力供給計画の作成を想定したものではないために、電力供給計画の作成に使用することはできなかった。
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、原子力発電設備の定期検査日程等の停止期間を入力すると、海水温度の影響を考慮して稼働時期に応じた発電電力量を算出するとともに、該発電電力量に基づいた設備利用率を算出する電力供給計画作成システムを提供することを目的としている。
上記問題を解決する本発明の電力供給計画作成システムは、原子力発電所の電力供給計画を作成するためのシステムであって、原子力発電設備の将来の定期検査日程等の停止期間の入力を受け付ける入力手段と、海水温度と発電機の電気出力との関係を表す出力特性情報を格納する電気出力データベースと、時期毎の平均海水温度情報を格納する海水温度データベースと、前記海水温度データベースに格納された平均海水温度情報を参照して将来の時期毎の平均海水温度情報を取得し、前記電気出力データベースに格納された出力特性情報を参照して、前記時期毎の平均海水温度情報に対応する電気出力を、将来の時期毎の予測発電電力として算出する予測発電電力算出手段と、該予測発電電力を前記停止期間を除いた運転期間について積算し、将来の所定期間における発電電力量を算出する発電電力量算出手段とを備えることを特徴とする（第１の発明）。
第２の発明は、第１の発明において、前記発電電力量算出手段により算出した発電電力量に基づいて、前記原子力発電設備の設備利用率を算出する設備利用率算出手段を備えることを特徴とする。
第３の発明の電力供給計画の作成方法は、原子力発電所の電力供給計画を作成するための方法において、原子力発電設備の将来の定期検査日程等の停止期間の入力を受け付ける入力手段と、海水温度と発電機の電気出力との関係を表す出力特性情報を格納する電気出力データベースと、時期毎の平均海水温度情報を格納する海水温度データベースとを有するコンピューターが、前記海水温度データベースに格納された平均海水温度情報を参照して将来の時期毎の平均海水温度情報を取得し、前記電気出力データベースに格納された出力特性情報を参照して、前記時期毎の平均海水温度情報に対応する電気出力を将来の時期毎の予測発電電力として算出し、該予測発電電力を前記停止期間を除いた運転期間について積算し、将来の所定期間における発電電力量を算出することを特徴とする。
本発明による電力供給計画作成システムは、海水温度と発電機の電気出力との関係を表す出力特性情報と、時期毎の平均海水温度情報とに基づいて、原子力発電設備の稼働時期の海水温度を考慮した発電電力量を算出するために、正確な発電電力量を取得することが可能となる。
また、本発明による電力供給計画作成システムにて算出された発電電力量に基づいて、設備利用率を算出するために、正確な設備利用率を取得することが可能となる。
さらに、本発明による電力供給計画作成システムにて算出された発電電力量及び設備利用率を使用することにより、正確な電力供給計画を作成することが可能となる。
そして、本発明による電力供給計画作成システムは、電力供給計画に予定されている停止期間以外に原子力発電設備を停止した場合に、この停止期間を入力手段にて入力することにより、この停止期間を考慮した発電電力量及び設備利用率を短時間で容易に取得することが可能となる。さらに、この停止期間を考慮した電力供給計画を短時間で容易に作成することが可能となる。
以下、本発明に係る好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る電力供給計画作成システムの構成図である。図１に示すように、電力供給計画作成システム１は、原子力発電設備の将来の定期検査日程等の停止期間の入力を受け付ける入力手段３と、海水温度と発電機の電気出力である発電電力との関係を表す出力特性情報を格納する電気出力データベース５と、月毎の平均海水温度情報を格納する海水温度データベース７と、電気出力データベース５の出力特性情報、海水温度データベース７の平均海水温度情報及び入力手段３にて入力された停止期間の情報に基づいて原子力発電設備の発電電力量及び設備利用率を算出するサーバ９とを備える。サーバ９には、入力手段３、電気出力データベース５、海水温度データベース７がそれぞれ、例えば、ＬＡＮにより接続されている。
図１は、本発明の第一実施形態に係る電力供給計画作成システムの構成図である。図１に示すように、電力供給計画作成システム１は、原子力発電設備の将来の定期検査日程等の停止期間の入力を受け付ける入力手段３と、海水温度と発電機の電気出力である発電電力との関係を表す出力特性情報を格納する電気出力データベース５と、月毎の平均海水温度情報を格納する海水温度データベース７と、電気出力データベース５の出力特性情報、海水温度データベース７の平均海水温度情報及び入力手段３にて入力された停止期間の情報に基づいて原子力発電設備の発電電力量及び設備利用率を算出するサーバ９とを備える。サーバ９には、入力手段３、電気出力データベース５、海水温度データベース７がそれぞれ、例えば、ＬＡＮにより接続されている。
入力手段３には、原子力発電設備の点検のために発電機、原子炉等を停止する停止期間の日程を原子力発電設備運営者が直接入力する。例えば、将来３年間の電力供給計画を作成する際は、今後３年間に行う定期検査等の停止期間の日程を入力する。
図２は、本実施形態に係る原子力発電設備の海水温度と発電電力との関係を示す散布図である。電気出力データベース５は、海水温度に対する発電電力の数値情報を格納するとともに、図２に示すように、海水温度が低いときには発電電力は大きく、海水温度が高くなると発電電力は小さくなるという海水温度と発電電力との関係を表す出力特性情報を格納する。
図３は、本実施形態に係る過去５年間の月毎の平均海水温度を示す図である。図３に示すように、海水温度データベース７は、過去５年間の月毎の平均海水温度情報を格納する。
サーバ９は、将来の発電電力を算出する予測発電電力算出手段１３と、予測発電電力算出手段１３により算出された発電電力に基づいて発電電力量を算出する発電電力量算出手段１５と、発電電力量算出手段１５により算出された発電電力量に基づいて原子力発電設備の利用率を算出する設備利用率算出手段１１とを備える。
予測発電電力算出手段１３は、電気出力データベース５、海水温度データベース７のそれぞれにアクセスし、海水温度と発電電力との関係を表す出力特性情報と、月毎の平均海水温度情報とに基づいて将来の月毎の予測発電電力を算出する。
図４は、本実施形態に係る予測発電電力算出手段１３で算出した月毎の予測発電電力を示す図であり、図５は、予測発電電力算出手段１３で算出した月毎の予測発電電力を図３上に追記した図である。予測発電電力算出手段１３は、図４に示すように、月毎の平均海水温度に対する予測発電電力を算出する。算出した予測発電電力を図３上にプロットすると、図５に示すように、予測発電電力は、上述した過去の発電状況と同様に、海水温度が低いときは発電電力が大きく、海水温度が高いときは発電電力が小さくなる傾向を示す。
発電電力量算出手段１５は、入力手段３に入力された発電設備の停止期間の日程に基づいて発電設備の月毎の運転日数を算出し、この運転日数と予測発電電力算出手段１３により算出された予測発電電力とに基づいて、式（１）に示すように、予測発電電力を将来の３年間の運転期間について積算し、発電電力量を算出する。
発電電力量（Ｗｈ）＝予測発電電力（Ｗ）×運転日数（日）×運転時間（ｈ/日）
・・・（１）
ここで、予測発電電力（Ｗ）は、予測発電電力算出手段１３にて算出された予測発電電力を用い、運転日数（日）は、入力手段３により入力された発電設備の停止日を除いた運転日数を用い、運転時間（ｈ/日）は、発電設備の１日における運転時間であり、２４（ｈ/日）を用いる。
発電電力量（Ｗｈ）＝予測発電電力（Ｗ）×運転日数（日）×運転時間（ｈ/日）
・・・（１）
ここで、予測発電電力（Ｗ）は、予測発電電力算出手段１３にて算出された予測発電電力を用い、運転日数（日）は、入力手段３により入力された発電設備の停止日を除いた運転日数を用い、運転時間（ｈ/日）は、発電設備の１日における運転時間であり、２４（ｈ/日）を用いる。
設備利用率算出手段１１は、発電電力量算出手段１５により算出された発電電力量に基づいて、式（２）に示すように、原子力発電設備の月毎の設備利用率を算出する。
設備利用率（％）＝発電電力量（Ｗｈ）／（認可出力（Ｗ）×暦時間（ｈ））×１００ ・・・（２）
ここで、発電電力量（Ｗｈ）は、発電電力量算出手段１５により算出された月毎の発電電力量を用い、認可出力（Ｗ）は、発電機毎に認可された所定の出力値を用い、暦時間（ｈ）は１月間の総時間数を用いる。
設備利用率（％）＝発電電力量（Ｗｈ）／（認可出力（Ｗ）×暦時間（ｈ））×１００ ・・・（２）
ここで、発電電力量（Ｗｈ）は、発電電力量算出手段１５により算出された月毎の発電電力量を用い、認可出力（Ｗ）は、発電機毎に認可された所定の出力値を用い、暦時間（ｈ）は１月間の総時間数を用いる。
図６〜図８は、本実施形態に係る原子力発電設備の停止期間を考慮した将来３年間の運転日数、発電電力量、設備利用率等を算出した結果を示す図である。図６に示すように、例えば、平成１７年度は、１月下旬から平成１８年度の４月下旬まで大規模な定期検査を行い発電機を停止するために２、３月の運転日数は０となり、平成１７年度の運転日数は３０２日で総発電電力量は５,８３９,０９９ＭＷｈ、設備利用率は８１．３％となる。また、図７に示すように、平成１８年度は、上述した平成１７年度の１月下旬から行われる定期検査により４月下旬まで発電機を停止するが、４月下旬以降は発電機を常時稼働させるために、平成１８年度の運転日数は３３８日で総発電電力量は６,５４２,４１７ＭＷｈ、設備利用率は９１．１％となり、平成１７年度よりも総発電電力量及び設備利用率共に上回る。そして、図８に示すように、平成１９年度は、６月に小規模な定期検査を行い発電機を停止するために６月の運転日数は０となり、平成１９年度の運転日数は３２２日で総発電電力量は６,２３８,３０４ＭＷｈ、設備利用率は８６．６％となり、平成１８年度よりも総発電電力量及び設備利用率共にやや下回る。
そして、電力供給計画に基づいて運用中の原子力発電設備を一時的に停止した際には、この一時停止期間を入力手段３に入力すると、予測発電電力算出手段１３、発電電力量算出手段１５及び設備利用率算出手段１１により、新しく将来の３年間の発電電力量及び設備利用率が短時間で算出される。
上述した電力供給計画作成システム１を用いることにより、海水温度と発電機の電気出力との関係を表す出力特性情報と、時期毎の平均海水温度情報とに基づいて、原子力発電設備の稼働時期の海水温度を考慮した発電電力量を算出するために、正確な発電電力量を取得することが可能となる。また、電力供給計画作成システム１にて算出された発電電力量に基づいて、設備利用率を算出するために、正確な設備利用率を取得することが可能となる。さらに、電力供給計画作成システム１にて算出された発電電力量及び設備利用率を使用することにより、正確な電力供給計画を作成することが可能となる。そして、電力供給計画に予定されている停止期間以外に原子力発電設備を停止した場合に、この停止期間を入力手段３にて入力することにより、この停止期間を考慮した発電電力量及び設備利用率を短時間で容易に取得することが可能となる。さらに、この停止期間を考慮した電力供給計画を短時間で容易に作成することが可能となる。
なお、本実施形態においては、平均海水温度、予測発電電力、運転日数、発電電力量、設備利用率について月毎の値を取得し、利用する方法について説明したが、本発明の適用対象は月毎に限定されるものではなく、例えば、週毎、年毎等の値を用いることも可能である。
また、本実施形態においては、サーバ９が設備利用率算出手段１１を備える構成について説明したが、本発明の適用対象はこの構成に限定されるものではなく、サーバ９とは別のサーバが設備利用率算出手段１１を備える構成でもよい。
１ 電力供給計画作成システム
３ 入力手段
５ 電気出力データベース
７ 海水温度データベース
９ サーバ
１１ 設備利用率算出手段
１３ 予測発電電力算出手段
１５ 発電電力量算出手段
３ 入力手段
５ 電気出力データベース
７ 海水温度データベース
９ サーバ
１１ 設備利用率算出手段
１３ 予測発電電力算出手段
１５ 発電電力量算出手段
Claims (3)
- 原子力発電所の電力供給計画を作成するためのシステムであって、
原子力発電設備の将来の定期検査日程等の停止期間の入力を受け付ける入力手段と、
海水温度と発電機の電気出力との関係を表す出力特性情報を格納する電気出力データベースと、
時期毎の平均海水温度情報を格納する海水温度データベースと、
前記海水温度データベースに格納された平均海水温度情報を参照して将来の時期毎の平均海水温度情報を取得し、前記電気出力データベースに格納された出力特性情報を参照して、前記時期毎の平均海水温度情報に対応する電気出力を、将来の時期毎の予測発電電力として算出する予測発電電力算出手段と、
該予測発電電力を前記停止期間を除いた運転期間について積算し、将来の所定期間における発電電力量を算出する発電電力量算出手段とを備えることを特徴とする電力供給計画作成システム。 - 前記発電電力量算出手段により算出した発電電力量に基づいて、前記原子力発電設備の設備利用率を算出する設備利用率算出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力供給計画作成システム。
- 原子力発電所の電力供給計画を作成するための方法において、
原子力発電設備の将来の定期検査日程等の停止期間の入力を受け付ける入力手段と、海水温度と発電機の電気出力との関係を表す出力特性情報を格納する電気出力データベースと、時期毎の平均海水温度情報を格納する海水温度データベースとを有するコンピューターが、前記海水温度データベースに格納された平均海水温度情報を参照して将来の時期毎の平均海水温度情報を取得し、前記電気出力データベースに格納された出力特性情報を参照して、前記時期毎の平均海水温度情報に対応する電気出力を、将来の時期毎の予測発電電力として算出し、
該予測発電電力を前記停止期間を除いた運転期間について積算し、将来の所定期間における発電電力量を算出することを特徴とする電力供給計画の作成方法。
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