JP6635253B2 - 発電プラント分析装置、発電プラントの分析方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
近年、最新鋭のGTCC(Gas Turbine Combined Cycle)の導入、再生可能エネルギーの導入、またはその他の事情に応じて、発電プラントの所有者は、発電プラントの運転方法を変えることがある。そのため、特許文献1に開示された技術による経済性評価には、発電プラントの直近の運転方法が反映されない可能性がある。
本発明の目的は、発電プラントの直近の運転方法を鑑みた利益額の評価を行うことができる発電プラント分析装置、発電プラントの分析方法、およびプログラムを提供することにある。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図1は、第1の実施形態に係る発電プラント分析システムの構成を示す概略ブロック図である。
発電プラント分析システム1は、経済性を鑑みた発電プラントのアップグレードメニューを提案する提案情報を出力する。具体的には、発電プラント分析システム1は、発電プラントの単位出力あたりの利益額とアップグレードメニューとに基づいて提案情報を生成する。本実施形態において、分析の対象となる発電プラントは、ガスタービン、蒸気タービン、および排熱回収ボイラの少なくとも1つを備える火力発電プラントである。なお、アップグレードメニューの適用による出力向上は、性能向上の一例である。
発電プラント分析システム1は、モニタ装置100と、発電プラント分析装置200とを備える。
モニタ装置100は、データ収集部101と、センサデータベース102とを備える。
データ収集部101は、発電プラントを構成する機器に設けられたセンサから、第1期間ごとに運転データを収集する。データ収集部101は、収集した運転データを、発電プラントの識別情報、機器の識別情報、および収集時刻と関連付けて、センサデータベース102に記録する。センサデータベース102は、発電プラントから第1期間毎に収集される運転データを記憶する運転データ記憶部の一例である。
発電プラント分析装置200は、入力部201、運転データ取得部202、利用率算出部203、価格取得部204、単位利益額算出部205、アップグレード情報記憶部206、および出力部207を備える。
入力部201は、分析対象となる発電プラントの識別情報の入力を受け付ける。また入力部201は、アップグレードメニューの費用回収の目標期間の入力を受け付ける。
運転データ取得部202は、センサデータベース102から、分析対象となる発電プラントの直近の第2期間(例えば、1年)の運転データを収集する。第2期間は、発電プラントの利用率を特定できる程度に長い期間である。つまり、第2期間は、第1期間より長い期間である。
利用率算出部203は、運転データ取得部202が取得した運転データに基づいて、発電プラントの利用率を算出する。
価格取得部204は、分析対象となる発電プラントにおける直近の売電価格および直近の燃料価格を取得する。例えば、価格取得部204は、ネットワークを介して発電プラントが設けられる地域における標準的な売電価格および燃料価格を取得することができる。また例えば、価格取得部204は、発電プラントの所有者から通知された売電価格および燃料価格を取得することができる。
単位利益額算出部205は、利用率算出部203が算出した利用率と、価格取得部204が取得した売電価格および燃料価格とに基づいて、分析対象となる発電プラントの単位出力向上量に対する単位時間あたりの平均利益額を算出する。本実施形態では、単位利益額算出部205は、燃料使用量を変えずに発電プラントの出力が1kW向上した場合における1時間あたりの平均利益額を算出する。平均利益額は、稼働時間における利益額を稼働時間と非稼働時間の和で除算した額に等しい。
アップグレード情報記憶部206は、発電プラントのアップグレードメニューごとに、適用価格、出力向上量を記憶する。アップグレード情報記憶部206が記憶するアップグレードメニューは、1つまたは複数のアップグレードパーツの組み合わせによって表される。
出力部207は、アップグレード情報記憶部206が記憶するアップグレードメニューの価格と、利益額算出部209が算出した平均利益額とに基づいてアップグレードメニューの提案情報を生成し、当該提案情報を出力する。提案情報の出力形式の例としては、ディスプレイへの表示、記憶媒体への記録、およびシートへの印刷が挙げられる。
アップグレード情報記憶部206は、図2に示すように、アップグレードメニューごとに、メニューID、アップグレードパーツの組み合わせ、価格、出力向上量、および単位出力向上量あたりの価格を記憶する。なお、単位出力向上量あたりの価格は、出力向上量を価格で除算することで得られるため、他の実施形態に係るアップグレード情報記憶部206は、当該値を記憶しなくても良い。
図4は、第1の実施形態に係る発電プラント分析装置の動作を示すフローチャートである。
発電プラント分析装置200の利用者は、アップグレードメニューの提案対象となる発電プラントの識別情報、およびアップグレードメニューの費用回収の目標期間を、発電プラント分析装置200に入力する。発電プラント分析装置200の入力部201は、発電プラントの識別情報および費用回収の目標期間の入力を受け付ける(ステップS1)。運転データ取得部202は、入力部201に入力された識別情報に関連付けられた運転データのうち、直近の第2期間の間に収集されたものを、モニタ装置100のセンサデータベース102から取得する(ステップS2)。具体的には、運転データ取得部202は、センサデータベース102において、入力された識別情報と、直近の第2期間の間の収集時刻とに関連付けられた運転データを取得する。
単位利益額算出部205は、利用率算出部203が算出した利用率R(%)と価格取得部204が取得した売電価格S($/kWh)および燃料価格B($/kg)に基づいて、単位出力向上量に対する単位時間あたりの平均利益額P($/kWh)を算出する(ステップS5)。具体的には、単位利益額算出部205は、以下に示す式(1)に基づいて、単位出力向上量に対する単位時間あたりの平均利益額Pを算出する。
P=(S−B×F)×R/100 ・・・(1)
ここで、Fは、ベースロード運転で単位電力量の発電に要する燃料流量(kg/kWh)である。当該流量は、運転データから特定される。
図5は、目標期間の間における単位出力向上量あたりの平均利益額とアップグレードメニューとの関係の例を示す図である。
図5によれば、出力向上量(kW)を表す横軸と単位出力向上量あたりの価格($/kW)を表す縦軸とで規定される平面上に、アップグレードメニューM1からアップグレードメニューM4がプロットされている。各アップグレードメニューは、紙面左下から、アップグレードメニューM1、アップグレードメニューM2、アップグレードメニューM3、アップグレードメニューM4の順に並ぶ。同一の平面には、ステップS6で算出される単位出力向上量あたりの平均利益額を示すラインLが付されている。アップグレードメニューM1およびアップグレードメニューM2を示すプロットは、ラインLより紙面下方に位置する。アップグレードメニューM3およびアップグレードメニューM4を示すプロットは、ラインLより紙面上方に位置する。このことから、アップグレードメニューM1およびアップグレードメニューM2の費用は、目標期間内に回収可能であることが分かる。目標期間内に費用回収が可能なアップグレードメニューのうち、最も出力向上量が高いものは、アップグレードメニューM2である。したがって、アップグレードメニューM2が、提案の対象となるアップグレードメニューとなる。つまり、発電プラント分析装置200は、ラインLより紙面下方に存在するアップグレードメニューのうち、最も右側に存在するものを提案の対象とする。
本実施形態に係る提案情報は、目標期間内に回収可能な費用での改造が可能であり、かつ出力向上量が大きいアップグレードメニューを示すものであるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る提案情報は、図5のような図面であってもよい。また他の実施形態に係る提案情報は、目標期間の間における単位出力向上量あたりの平均利益額を示すものであってもよい。
発電プラント分析装置200は、第2期間における所定負荷以上の運転の継続期間の割合を算出することで、発電プラントの利用率を算出する。これは、アップグレード情報記憶部206が記憶する出力向上量が、ベースロード運転における出力に基づいて特定されるものであるためである。発電プラントの部分負荷運転時には、アップグレード情報記憶部206が記憶する出力向上量と比較して発電プラントの出力向上量が小さくなる。そのため、利益額の算出に用いる利用率が部分負荷運転による利用率を含まないことで、アップグレード情報記憶部206が算出する利益額の誤差を低減することができる。
他方、他の実施形態に係る発電プラント分析装置200は、他の方法により単位時間当たりの利益額を算出してもよい。例えば、他の実施形態に係る単位利益額算出部205は、運転データから特定されるベースロード運転時に消費された燃料流量と、ベースロード運転時における発電量とに基づいて、単位時間当たりの利益額を算出してもよい。つまり、単位利益額算出部205は、必ずしも利用率に基づいて単位時間当たりの利益額を算出するものでなくてよい。
第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、発電プラントの単位出力あたりの利益額とアップグレードメニューとに基づいて提案情報を生成する。これに対し、第2の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、発電プラントの単位効率向上量あたりの利益額とアップグレードメニューとに基づいて提案情報を生成する。なお、アップグレードメニューの適用による効率向上は、性能向上の一例である。
第2の実施形態に係る発電プラント分析システム1の構成は、第1の実施形態と同様である。他方、第2の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、利用率算出部203、および単位利益額算出部205の動作、ならびにアップグレード情報記憶部206が記憶する情報が第1の実施形態と異なる。
アップグレード情報記憶部206は、図6に示すように、アップグレードメニューごとに、メニューID、アップグレードパーツの組み合わせ、価格、効率向上量、および単位効率向上量あたりの価格を記憶する。なお、単位効率向上量あたりの価格は、効率向上量を価格で除算することで得られる。
図7は、第2の実施形態に係る発電プラント分析装置の動作を示すフローチャートである。
発電プラント分析装置200の利用者は、アップグレードメニューの提案対象となる発電プラントの識別情報、およびアップグレードメニューの費用回収の目標期間を、発電プラント分析装置200に入力する。発電プラント分析装置200の入力部201は、発電プラントの識別情報および費用回収の目標期間の入力を受け付ける(ステップS101)。運転データ取得部202は、入力部201に入力された識別情報に関連付けられた運転データのうち、直近の第2期間の間に収集されたものを、モニタ装置100のセンサデータベース102から取得する(ステップS102)。具体的には、運転データ取得部202は、センサデータベース102において、入力された識別情報と、直近の第2期間の間の収集時刻とに関連付けられた運転データを取得する。
P=(B×F)×(R/100)×(1/100) ・・・(2)
ここで、Fは、プラントをベースロード運転で単位時間運転させる場合に要する燃料流量(kg/h)である。流量Fは、運転データから特定される。
なお、平均利益額Pは、単位効率向上量だけ発電プラントの効率を上げることで削減できる燃料コストと等価である。
他方、他の実施形態に係る発電プラント分析装置200は、他の方法により単位時間当たりの利益額を算出してもよい。例えば、他の実施形態に係る単位利益額算出部205は、運転データから特定される各時刻に消費された燃料流量の総和と燃料単価との積を100で除算することで、単位時間当たりの利益額を算出してもよい。つまり、単位利益額算出部205は、必ずしも利用率に基づいて単位時間当たりの利益額を算出するものでなくてよい。
第3の実施形態について説明する。
本実施形態に係る発電プラント分析システム1は、アップグレードメニューの適用のために要する改造期間に基づいて、提案情報を生成する。アップグレードメニューの適用のための改造期間の間は、発電プラントを停止させるために利益を得ることができない。本実施形態によれば、発電プラント分析システム1の利用者は、改造期間を鑑みて適切なアップグレードメニューを提案することができる。
第3の実施形態に係る発電プラント分析システム1の構成は、第1の実施形態の構成に加え、さらに損失算出部208を備える。損失算出部208は、改造期間の間、発電プラントを停止することによる損失を算出する。また第3の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、出力部207の動作およびアップグレード情報記憶部206が記憶する情報が第1の実施形態と異なる。
アップグレード情報記憶部206は、図9に示すように、アップグレードメニューごとに、メニューID、アップグレードパーツの組み合わせ、価格、出力向上量、および改造期間を記憶する。
図10は、第3の実施形態に係る発電プラント分析装置の動作を示すフローチャートである。
発電プラント分析装置200の利用者は、アップグレードメニューの提案対象となる発電プラントの識別情報、およびアップグレードメニューの費用回収の目標期間を、発電プラント分析装置200に入力する。発電プラント分析装置200の入力部201は、発電プラントの識別情報および費用回収の目標期間の入力を受け付ける(ステップS201)。運転データ取得部202は、入力部201に入力された識別情報に関連付けられた運転データのうち、直近の第2期間の間に収集されたものを、モニタ装置100のセンサデータベース102から取得する(ステップS202)。
なお本実施形態に係る発電プラント分析装置200は、第1の実施形態と同様に単位出力向上量に基づいて提案情報を出力するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る発電プラント分析装置200は、第2の実施形態と同様に単位効率向上量に基づいて提案情報を出力してもよい。
第1の実施形態から第3の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、提案情報として、目標期間に初期費用を回収することができるか否かを示す情報を提供する。これに対し、第4の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、各アップグレードメニューについて、減価償却を鑑みて償却費用回収に要する期間を示す提案情報を出力する。
第4の実施形態に係る発電プラント分析システム1の構成は、第1の実施形態の構成に加え、さらに利益額算出部209を備える。利益額算出部209は、単位利益額算出部205が算出した平均利益額に基づいて、アップグレードメニューの適用による性能向上により増加する単位時間あたりの平均利益額を算出する。また第3の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、入力部201に入力される情報、出力部207の動作、およびアップグレード情報記憶部206が記憶する情報が第1の実施形態と異なる。
アップグレード情報記憶部206は、図12に示すように、アップグレードメニューごとに、メニューID、アップグレードパーツの組み合わせ、価格、出力向上量、および償却費用を記憶する。
図14は、第4の実施形態に係る発電プラント分析装置の動作を示すフローチャートである。
発電プラント分析装置200の利用者は、アップグレードメニューの提案対象となる発電プラントの識別情報、およびアップグレードメニューの費用回収の目標期間を、発電プラント分析装置200に入力する。発電プラント分析装置200の入力部201は、発電プラントの識別情報の入力を受け付ける(ステップS301)。運転データ取得部202は、入力部201に入力された識別情報に関連付けられた運転データのうち、直近の第2期間の間に収集されたものを、モニタ装置100のセンサデータベース102から取得する(ステップS302)。具体的には、運転データ取得部202は、センサデータベース102において、入力された識別情報と、直近の第2期間の間の収集時刻とに関連付けられた運転データを取得する。利用率算出部203は、運転データ取得部202が取得した運転データに基づいて、発電プラントの利用率を算出する(ステップS303)。
なお本実施形態に係る発電プラント分析装置200は、第1の実施形態と同様に単位出力向上量に基づいて提案情報を出力するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る発電プラント分析装置200は、第2の実施形態と同様に単位効率向上量に基づいて提案情報を出力してもよい。
また他の実施形態に係る発電プラント分析装置200は、第3の実施形態と同様に改造期間に基づいて提案情報を出力してもよい。
例えば、上述した実施形態に係るモニタ装置100と発電プラント分析装置200とは別個の装置であるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る発電プラント分析装置200は、モニタ装置100の機能を有するものであってもよい。また他の実施形態に係る発電プラント分析システム1は、モニタ装置100の機能および発電プラント分析装置200の機能の少なくとも一方を複数の装置に分散させたものであってもよい。
コンピュータ900は、CPU901、主記憶装置902、補助記憶装置903、インタフェース904を備える。
上述の発電プラント分析装置200は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置903に記憶されている。CPU901は、プログラムを補助記憶装置903から読み出して主記憶装置902に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU901は、プログラムに従って、上述したアップグレード情報記憶部206に対応する記憶領域を主記憶装置902または補助記憶装置903に確保する。
100 モニタ装置
101 データ収集部
102 センサデータベース
200 発電プラント分析装置
201 入力部
202 運転データ取得部
203 利用率算出部
204 価格取得部
205 単位利益額算出部
206 アップグレード情報記憶部
207 出力部
208 損失算出部
209 利益額算出部
900 コンピュータ
901 CPU
902 主記憶装置
903 補助記憶装置
904 インタフェース
Claims (12)
- 顧客が所有する発電プラントから第1期間毎に収集される運転データを記憶する運転データ記憶部から、第1期間より長い直近の第2期間の間に収集された前記運転データを取得する運転データ取得部と、
取得された前記運転データに基づいて前記発電プラントの利用率を算出する利用率算出部と、
前記利用率に基づいて前記発電プラントの単位性能向上量に対する単位時間あたりの平均利益額を算出する単位利益額算出部と
を備える発電プラント分析装置。 - 前記単位性能向上量が、単位出力向上量であって、
前記利用率算出部が、取得された前記運転データに基づいて、第2期間における所定負荷以上の運転の継続期間の割合を、前記発電プラントの前記利用率として算出する
請求項1に記載の発電プラント分析装置。 - 前記単位性能向上量が、単位効率向上量であって、
前記利用率算出部が、取得された前記運転データに基づいて、第2期間における運転の負荷率の平均値を、前記発電プラントの前記利用率として算出する
請求項1に記載の発電プラント分析装置。 - 前記発電プラントのアップグレードメニューごとに、前記アップグレードメニューの価格と前記アップグレードメニューの適用による前記発電プラントの性能向上量とを関連付けて記憶するアップグレード情報記憶部と、
前記単位利益額算出部が算出した前記平均利益額および前記アップグレードメニューの前記価格に基づく情報を出力する出力部と
を備える請求項1から請求項3の何れか1項に記載の発電プラント分析装置。 - 前記アップグレード情報記憶部が、前記アップグレードメニューに関連付けて前記アップグレードメニューの償却期間に関する償却情報を記憶し、
前記出力部が、前記単位利益額算出部が算出した前記平均利益額、前記アップグレードメニューの前記価格、および前記償却情報に基づく情報を出力する
請求項4に記載の発電プラント分析装置。 - 前記アップグレードメニューが、1以上のアップグレードパーツの組み合わせである 請求項4または請求項5に記載の発電プラント分析装置。
- 前記出力部が、前記単位利益額算出部が算出した前記平均利益額、前記アップグレードメニューの前記価格、および前記アップグレードメニューによる前記発電プラントの改造に要する改造期間に基づく情報を出力する
請求項4から請求項6の何れか1項に記載の発電プラント分析装置。 - 前記単位利益額算出部が算出した前記平均利益額に基づいて、前記アップグレードメニューの適用による性能向上により増加する単位時間あたりの平均利益額を算出する利益額算出部をさらに備え、
前記出力部が、前記利益額算出部が算出した前記平均利益額および前記アップグレードメニューの前記価格に基づく情報を出力する
請求項4から請求項6の何れか1項に記載の発電プラント分析装置。 - 直近の売電価格および直近の燃料価格の少なくとも一方を取得する価格取得部をさらに備え、
前記単位利益額算出部が、取得された前記価格、および前記利用率に基づいて前記発電プラントの単位性能向上量に対する単位時間あたりの平均利益額を算出する
請求項1から請求項8の何れか1項に記載の発電プラント分析装置。 - 前記発電プラントが、ガスタービン、蒸気タービン、および排熱回収ボイラの少なくとも1つを備える
請求項1から請求項9の何れか1項に記載の発電プラント分析装置。 - 顧客が所有する発電プラントから第1期間毎に収集される運転データのうち、第1期間より長い直近の第2期間の間に収集された前記運転データを取得する取得ステップと、 取得された前記運転データに基づいて前記発電プラントの利用率を算出するステップと、
前記利用率に基づいて前記発電プラントの単位性能向上量に対する単位時間あたりの平均利益額を算出する単位利益額算出ステップと
を有する発電プラントの分析方法。 - コンピュータを、
顧客が所有する発電プラントから第1期間毎に収集される運転データを記憶する運転データ記憶部から、第1期間より長い直近の第2期間の間に収集された前記運転データを取得する運転データ取得部、
取得された前記運転データに基づいて前記発電プラントの利用率を算出する利用率算出部、
前記利用率に基づいて前記発電プラントの単位性能向上量に対する単位時間あたりの平均利益額を算出する単位利益額算出部
として機能させるためのプログラム。
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