JP7359535B2 - 演算装置、システム、演算方法及びプログラム - Google Patents
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Description
近傍の海水や河川水が豊富に使用可能な場合は、それらを冷却水に用いた方式で冷却される。一方、近傍に豊富に使用可能な海水や河川水がない場合には、冷却塔を用いて大気により水を冷却し循環させて使用する方式や大気により直接冷却する方式で冷却される。 海水や河川水による冷却、冷却塔の循環水による冷却、大気による直接冷却を行うにあたり、電気を使用してポンプやファンを稼働させ、冷却水を確保したり、大気を確保したりして、冷却を行う。このため、ポンプやファンに要求される運転状態は、蒸気タービンの運転状態や気象条件(温度・湿度)、海象条件(水温・潮位)、河川の状態(水温・水位)により変動する。一般的には、プラントが安定して運転できるような設定がなされている。
特許文献1には、関連する技術として、冷却水を冷却する冷却塔のファンを制御する技術が記載されている。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態によるプラントシステム1の構成について説明する。
プラントシステム1は、冷却水を冷却する冷却装置の動力を異ならせた場合のネット電力を販売したときの収支を算出し、異なる動力間の差分を通知するシステムである。
なお、稼働台数最適化部100は、冷却塔70のファンの回転数、翼開度や入口ダンパあるいはそれらの組み合わせであってもよい。
このように冷却塔70が冷却水を冷却することによって、復水器60は、蒸気を水に変換することができる。
給水ポンプ80は、復水器60による変換後の水を昇圧し、その水をボイラへ供給する。
また、制御装置90は、燃料信号によって示される燃料供給量、開度信号によって示される弁開度、出力信号によって示される発電量を含むプラントの運転状態を示すプラント運転情報を稼働台数最適化部100に出力する。
また、電力収支演算部1003は、学習機能部1002による学習によって生成された学習済みモデル、外部情報、及び、冷却塔70の異なるファン稼働台数に基づいて、冷却塔70のファン稼働台数を変更した場合のプラント効率を算出する。また、電力収支演算部1003は、冷却塔70のファン稼働台数を変更した場合の電力の収支を算出する。
また、比較部1004は、冷却塔70の異なるファン稼働台数間の収支の差分を時間経過に伴って積み上げる。
図3は、復水器の真空度を示す復水器真空度と発電効率を示すプラント効率との関係を示す図である。復水器真空度は、冷却水温度と相関があるため、図3において、復水器真空度を冷却水温度に置き換えて考えることができる。また、冷却水温度は、大気温度と相関がある、すなわち、冷却塔70のファン稼働台数と相関があるため、結果的に、図3において、復水器真空度を冷却塔70のファン稼働台数に置き換えて考えることができる。
図3において、グロスと記載されているプラント効率は、発電機50が発電する電力についての発電効率を示している。また、図3において、ネット1と記載されているプラント効率は、発電機50が発電する電力から、冷却塔3台を稼働するために必要な電力を減算した場合の発電効率を示している。また、図3において、ネット2と記載されているプラント効率は、発電機50が発電する電力から、冷却塔6台を稼働するために必要な電力を減算した場合の発電効率を示している。
ここで、上述のように、横軸の復水器真空度を冷却塔70のファン稼働台数に置き換えると、図3に示すように、冷却塔70のファン稼働台数3台、冷却塔70のファン稼働台数6台それぞれを対応する横軸の位置に示すことができる。そして、横軸の冷却塔70のファン稼働台数が3台のときのネット1と記載されているプラント効率をプラント効率1とし、横軸の冷却塔70のファン稼働台数が6台のときのネット2と記載されているプラント効率をプラント効率2とする。この場合、プラント効率1が冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合のプラント効率であり、プラント効率2が冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合のプラント効率である。
ここで、プラント効率は、次の式(1)のように表すことができる。
冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合と冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合のグロス発電電力を100メガワット、冷却塔70において1台のファンを稼働するのに必要な電力を1メガワット、冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合の燃料量を210メガワット、冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合の燃料量を200メガワットとする。
この場合、プラント効率1は、(プラント効率1)=(100メガワット-3メガワット)÷(210メガワット)=0.462=46.2パーセントと算出される。また、プラント効率2は、(プラント効率2)=(100メガワット-6メガワット)÷(200メガワット)=0.470=47.0パーセントと算出される。
また、例えば、1メガワット当たりの電力売価が0.03円であり、1メガワットの燃料単価が0.01円である場合には、冷却塔70のファン稼働台数が3台の場合の電力の収支1は、(電力の収支1)=97メガワット×0.03-210メガワット×0.01=81万円と算出される。また、冷却塔70のファン稼働台数が6台の場合の電力の収支2は、(電力の収支2)=94メガワット×0.03-200メガワット×0.01=82万円と算出される。
学習機能部1002は、過去の運転実績データに基づいて、学習済みモデルを生成する(ステップS1)。学習機能部1002は、学習済みモデルを電力収支演算部1003に出力する。
情報伝達部1005は、比較部1004から受けた電力の収支を診断結果通知部110に出力する(ステップS7)。
図5に示す表示は、現状稼働台数(すなわち、現状ファン稼働台数、発電電力に係る情報の一例)、推奨稼働台数(すなわち、推奨稼働台数、発電電力に係る情報の一例)、現状の運転条件(発電電力に係る情報の一例)、送電端効率(すなわち、発電機出力から発電時に消費する電力を減算した場合の効率)の増減予測(発電電力に係る情報の一例)と冷却塔動力の増減予測(発電電力に係る情報の一例)を含む。なお、診断結果通知部110は、現状稼働台数、推奨稼働台数、現状の運転条件、送電端効率の増減予測、及び、冷却塔動力の増減予測のうち少なくとも1つを表示部に表示させる。図5における現状稼働台数は、冷却塔70の現在のファン稼働台数である。図5における推奨稼働台数は、ファン稼働台数を増減した場合に電力の収支が最もよくなる冷却塔70のファン稼働台数である。図5における現状の運転条件は、発電機50の出力、送電端出力(すなわち、発電機出力から発電時に消費する電力を減算した電力)、冷却塔1台当たりの動力(稼働中の冷却塔1台当たりの消費電力)、大気条件(大気温度、大気圧力、相対湿度)を含む。図5における送電端効率と冷却塔動力の増減予測は、冷却塔70の現在のファン稼働台数に対して、冷却塔70のファン稼働台数を±1台変更した場合の送電端効率の変化と冷却塔動力の変化を含む。なお、冷却塔70の現在のファン稼働台数に対してファン稼働台数を増減させたときに、効率などの特性が向上した場合に例えば青色の文字で表示し、特性が悪化した場合に例えば赤色の文字で表示するなど、視覚的に特性の優劣がわかるように表示することで、運転員は、直感的に現在のファン稼働台数の良し悪しを判断することができ、運転に適した冷却塔におけるファン稼働台数を判断することができる。
燃料価格の予測情報は、将来の燃料価格の変動を予測した予測値を含む情報である。その予測値は、例えば、直近の所定期間(例えば、半年間)の燃料価格の変動と時間経過との関係を表す関数を求め、その関数に将来を示す時間を代入して算出すればよい。
また、発電電力の売価の予測情報は、将来の発電電力の売価の変動を予測した予測値を含む情報である。その予測値は、例えば、直近の所定期間(例えば、半年間)の発電電力の売価の変動と時間経過との関係を表す関数を求め、その関数に将来を示す時間を代入して算出すればよい。
そして、電力収支演算部1003は、時間経過に伴って燃料価格が変動する場合には、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、燃料価格の予測情報を用いて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定し、時間経過に伴って発電電力の売価が変動する場合には、負荷計画に応じた発電電力の売価と、燃料価格とに基づいて、発電電力の売価の予測情報を用いて、現在の運転を継続した場合に発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定すればよい。
例えば、電力収支演算部1003は、発電される電力が夜間に蓄電装置に蓄電され、その蓄電される電力が昼間に売電される場合(蓄電されるタイミングと、蓄電される電力が売電されるタイミングとが異なる場合の一例)、電力収支演算部1003は、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、さらに、夜間に発電する場合の燃料の使用量、発電量によって算出される単位発電電力当たりの燃料価格と、昼間に発電する場合の燃料の使用量、発電量によって算出される単位発電電力当たりの燃料価格と、の差異(蓄電されるタイミングに応じた燃料価格と、売電されるタイミングに応じた燃料価格と、の差異の一例)に基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定すればよい。また、電力収支演算部1003は、負荷計画に応じた発電電力の売価と、燃料価格とに基づいて、さらに、夜間の発電電力の売価と昼間の発電電力の売価との差異(蓄電されるタイミングに応じた発電電力の売価と、売電されるタイミングに応じた発電電力の売価と、の差異の一例)に基づいて、現在の運転を継続した場合に発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定すればよい。
具体的には、例えば、夜間に発電され蓄電装置に蓄電される電力が昼間に売電される場合であって、夜間の単位発電電力当たりの燃料価格が昼間の単位発電電力当たりの燃料価格よりも安い場合には、電力収支演算部1003は、燃料価格として、昼間に同等の発電電力を行う場合について算出した燃料価格に1よりも小さい所定の係数を掛けて算出した燃料価格を適用して(すなわち、燃料価格として、夜間について算出した燃料価格と昼間について算出した燃料価格との間の燃料価格を適用して)、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定すればよい。また、夜間に発電され蓄電装置に蓄電される電力が昼間に売電される場合であって、夜間の発電電力の売価が昼間の発電電力の売価よりも安い場合には、電力収支演算部1003は、発電電力の売価として、昼間の発電電力の売価に1よりも小さい所定の係数を掛けて算出した発電電力の売価を適用して(すなわち、発電電力の売価として、夜間について算出した発電電力の売価と昼間について算出した発電電力の売価との間の発電電力の売価を適用して)、現在の運転を継続した場合に発電電力により得られる収支よりも多くなる収支を少なくとも特定すればよい。
プラントシステム1において、稼働台数最適化部100は、負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の燃料価格を特定し、前記負荷計画に応じた発電電力の売価と、前記燃料価格とに基づいて、前記発電電力により最も多くなる収支を少なくとも特定する電力収支演算部1003を備える。
こうすることにより、電力収支演算部1003は、収支を推定することができる。そして、稼働台数最適化部100は、蒸気タービンを用いて発電を行うプラントシステム1において、発電した電力により利益を推定することができる。その結果、稼働台数最適化部100は、別の装置(例えば、診断結果通知部110など)に利益の程度を提供することができる。また、診断結果通知部110は、利益の程度を表示部などに表示させることで、利益の程度をプラントの運転員などに提供することができる。
本発明の実施形態における「利益の程度を提供すること」には、利益の程度を示す情報が別の装置へ伝わること、利益の程度を示す情報が人に伝わることが含まれる。
一般的に、冷却塔のファン稼働台数は大気条件の影響を受けやすく、また、電力需要に応じた発電電力の売価の変動を考慮した利益の変動を把握することは困難である。そのため、最適なファン稼働台数を特定することは、知見のない運転員にとっては困難である。本発明の一実施形態によるプラントシステム1によれば、知見のない運転員であっても適したファン稼働台数を特定することが可能になる。
図8は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図8に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の制御装置90、稼働台数最適化部100、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・ミル
20・・・ボイラ
30・・・蒸気加減弁
40・・・蒸気タービン
50・・・発電機
60・・・復水器
70・・・冷却塔
80・・・給水ポンプ
90・・・制御装置
100・・・稼働台数最適化部
110・・・診断結果通知部
1001・・・記憶部
1002・・・学習機能部
1003・・・電力収支演算部
1004・・・比較部
1005・・・情報伝達部
Claims (12)
- 発電する電力量に係る負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記発電する電力量に必要とする燃料量に単位燃料当たりの燃料単価を乗じることで燃料価格を特定する燃料価格特定部と、
前記負荷計画において発電する電力量から当該発電するときに消費される電力量を減じて得られた電力量に単位電力量当たりの電力売価を乗算した値と前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合または前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合に発電する電力によって得られる収支のうち前記発電する電力によって得られるよい収支を特定する収支特定部と、
を備える演算装置。 - 前記燃料価格特定部は、
前記燃料価格が時間経過に伴って変動する場合には、前記燃料価格の将来の変動予測値を用いて、前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記燃料価格を特定し、
前記収支特定部は、
前記電力売価が時間経過に伴って変動する場合には、前記電力売価の将来の変動予測値を用いて、現在の運転を継続した場合または前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合に発電する電力によって得られる収支のうち前記発電する電力によって得られるよい収支を特定する、
請求項1に記載の演算装置。 - 前記収支特定部は、
現在の前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合に発電する電力によって得られる収支に対応する少なくとも前記動力を含む条件を特定する、
請求項1または請求項2に記載の演算装置。 - 前記収支特定部は、
時間経過に伴って特定した差分を積み上げる、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の演算装置。 - 前記収支を出力する情報伝達部、
を備える請求項1から請求項4の何れか一項に記載の演算装置。 - 前記燃料価格特定部は、
前記発電する電力が発電され蓄電されたタイミングと、蓄電された前記発電する電力が売電されるタイミングとが異なる場合には、蓄電されるタイミングに応じた燃料価格と売電されるタイミングに応じた燃料価格との差異に基づいて、前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記燃料価格を特定し、
前記収支特定部は、
前記発電する電力が発電され蓄電されたタイミングと、蓄電された前記発電する電力が売電されるタイミングとが異なる場合には、蓄電されるタイミングに応じた発電する電力の売価と売電されるタイミングに応じた発電する電力の売価との差異に基づいて、現在の運転を継続した場合または前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合に発電する電力によって得られる収支のうち前記発電する電力によって得られるよい収支を特定する、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の演算装置。 - 請求項1から請求項6の何れか一項に記載の演算装置と、
前記発電する電力に係る情報を報知させる報知装置と、
を備えるシステム。 - 前記発電する電力に係る情報は、
前記冷却装置の現状稼働台数と前記冷却装置の推奨稼働台数、前記現状稼働台数の場合の送電端効率と前記現状稼働台数を変更した場合の送電端効率の増減予測、及び、前記現状稼働台数の場合の前記冷却装置の動力と前記現状稼働台数を変更した場合の前記冷却装置の動力の増減予測のうち少なくとも1つを含む、
請求項7に記載のシステム。 - 前記発電する電力に係る情報は、
時間経過に伴う収支の積み上げ予測を含む、
請求項7または請求項8に記載のシステム。 - 前記発電する電力に係る情報は、
所定のタイムスタンプごとの運転負荷、所定のタイムスタンプごとのバイオ混焼率、所定のタイムスタンプごとの大気条件、所定のタイムスタンプごとのネット効率、所定のタイムスタンプごとの売電価格、及び、所定のタイムスタンプごとの収支のうち少なくとも1つを含む、
請求項7から請求項9の何れか一項に記載のシステム。 - 発電する電力量に係る負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記発電する電力量に必要とする燃料量に単位燃料当たりの燃料単価を乗じることで燃料価格を特定することと、
前記負荷計画において発電する電力量から当該発電するときに消費される電力量を減じて得られた電力量に単位電力量当たりの電力売価を乗算した値と前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合または前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合に発電する電力によって得られる収支のうち前記発電する電力によって得られるよい収支を特定することと、
を含む演算方法。 - コンピュータに、
発電する電力量に係る負荷計画と、気象条件の予測情報とに基づいて、冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合の前記発電する電力量に必要とする燃料量に単位燃料当たりの燃料単価を乗じることで燃料価格を特定することと、
前記負荷計画において発電する電力量から当該発電するときに消費される電力量を減じて得られた電力量に単位電力量当たりの電力売価を乗算した値と前記燃料価格とに基づいて、現在の運転を継続した場合または前記冷却水の冷却装置の動力を異ならせた場合に発電する電力によって得られる収支のうち前記発電する電力によって得られるよい収支を特定することと、
を実行させるプログラム。
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