KR20160086913A - 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법 - Google Patents

에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법 Download PDF

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타카야스 아오야마
마사토 후지키
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Abstract

모델 계산부(16)가, 조업 리스크 파라미터 수집부(15)에 의해 수집된 조업 리스크 파라미터를 이용하여, 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용의 최적화 계산을 실행한다. 이에 따라, 허용할 수 있는 조업 리스크하에서 조업 리스크를 최소화하는 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용을 실행할 수 있다.

Description

에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법{ENERGY SUPPLY/DEMAND MANAGEMENT GUIDANCE DEVICE AND IRONWORKS ENERGY SUPPLY/DEMAND MANAGEMENT METHOD}
본 발명은, 제철소 내에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용 작업을 지원하는 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소에서는, 고로(blast furnace)로부터 부생적으로 발생하는 고로 가스(B가스), 코크스로(coke oven)로부터 발생하는 코크스 가스(C가스) 및, LD전로(LD converter)로부터 발생하는 전로 가스(LD가스)를 직접 또는 혼합 가스(M가스)로서 제철소 내에서 재이용하고 있다. 여기에서, 가스를 저장하는 가스 홀더의 레벨을 초과하여 가스가 잉여가 되는 운용을 한 경우, 잉여 가스를 대기로 방산(diffuse)하지 않으면 안되어, 손실이 된다. 한편, 가스 수요량이 가스 공급량보다 많아져, 가스가 부족한 국면에서는, 제철소의 조업에 영향이 발생하여,마찬가지로 손실이 된다. 이 때문에, 제철소에서는, 가스의 수급량에 따라서 가스를 적절히 운용할 필요가 있다.
또한, 제철소에서는, 가스와 동일하게 증기도 적절히 운용할 필요가 있고, 특히 증기 부족은 회피해야 한다. 일반적으로, 증기는, LD가스의 배열 보일러(waste heat boiler)나 BTG(Boiler steam-Turbine Generator), CDQ(Coke Dry Quenching system) 등의 자가 발전용의 증기 터빈으로부터의 추기(steam extraction;터빈의 도중으로부터 증기를 취출하는 것)를 실시함으로써 얻어진다. 그러나, 추기를 실시한 경우, 자가 발전량이 저하하여, 제철소의 수요 전력량을 만족하기 위해 매전량(amount of purchased electric power)이 증가하여, 전력 비용이 증가한다.
또한, 추기를 실시했음에도 불구하고 증기 부족이 예상되는 경우, 터빈을 해렬(parallel-off)하여 증기를 직접 얻는 터빈 바이패스가 행해진다. 이 터빈 바이패스에서는, 터빈에 증기가 보내지지 않게 되기 때문에, 자가 발전량이 제로가 되고, 추기 실시시보다도 더욱 전력 비용이 증가한다. 그러나, 터빈 바이패스를 실시하지 않는 경우, 증기 부족에 대응하기 위해 외부 업자로부터 증기를 구입할 필요가 발생하고, 증기 비용이 든다. 이와 같이, 증기 비용과 전력 비용은 트레이드 오프(trade-off)의 관계에 있기 때문에, 증기 및 전력의 운용에 있어서는 적절한 판단이 요구된다.
이상과 같이, 제철소에 있어서는, 가스, 증기 및, 전력을 저비용으로 운용하는 것이 요구된다. 이러한 배경에서, 제철소 또는 각종 에너지를 공급하는 플랜트의 운용을 비용면에서 최적화하는 기술이 제안되고 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1, 2 및 비특허문헌 1에는, 플랜트와 그의 조업 비용을 선형 혼합 정수 계획 문제(linear mixed integer programming problems) 또는 비선형(non-linear)의 혼합 정수 계획 문제로서 정식화(formulating)하고, 여러 가지 최적화 수법을 이용하여 플랜트의 운용을 비용면에서 최적화하는 기술이 기재되어 있다.
일본공개특허공보 2006-85236호 일본공개특허공보 2004-171548호
"하이브리드 시스템의 예측 제어와 그의 프로세스 제어로의 적용", 시스템/제어/정보, Vol.46, No.3, pp.110-119, 2002
특허문헌 1, 2 및 비특허문헌 1 기재된 기술에서는, 플랜트 부하, 기기 입출력 특성 및, 연료 가격 변동 등의 불확정 요소를 확률적인 요인으로 간주하고, 그 기댓값이나 분산을 목적 함수에 취입함으로써, 불확정 요소를 고려하여 플랜트의 운용 비용을 최소화하고 있다. 한편, 특히 제철소의 에너지 운용을 담당하는 오퍼레이터의 입장에서는, 조업 비용을 최소로 하는 운용을 목표로 하면서도 가스 부족이나 증기 부족에 의한 조업 리스크를 회피하는 운용을 실시할 필요가 있다.
그러나, 특허문헌 1, 2 및 비특허문헌 1 기재의 기술에서는, 목적 함수나 플랜트 모델 중에 조업 리스크를 제어하는 파라미터가 포함되어 있지 않다. 이 때문에, 특허문헌 1, 2 및 비특허문헌 1 기재의 기술에 의하면, 조업 리스크를 고려한 해법 또는 가이던스 출력을 얻을 수 없다. 일반적으로, 조업 리스크와 조업 비용은 트레이드 오프의 관계에 있다. 조업 리스크를 나타낸 파라미터를 설정함으로써 허용할 수 있는 조업 리스크하에서 조업 비용을 최소화할 수 있으면, 신뢰성이 높은 해법 또는 가이던스 출력을 얻을 수 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 허용할 수 있는 조업 리스크하에서 조업 비용을 최소화하는 에너지의 수급 운용을 실행 가능한 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 에너지 수급 운용 가이던스 장치는, 제철소 내에 있어서의 가스 및 증기의 수급 밸런스, 상기 가스 및 상기 증기를 이용하여 발전하는 발전 설비 및 상기 가스를 저장하는 가스 홀더의 입출력 특성 및, 상기 제철소의 전력 수요량과 상기 발전 설비 및 전력 회사로부터의 전력 공급량의 전력 수급 밸런스를 기술한 플랜트 모델과 상기 제철소의 조업 비용을 기술한 비용 모델을 이용하여, 상기 제철소에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용의 최적화 계산을 실행하고, 최적화 계산 결과를 가이던스 출력값으로서 출력하는 에너지 수급 운용 가이던스 장치로서, 상기 플랜트 모델에 포함되는 변수의 최신값을 취득하는 최신 데이터 수집부와, 상기 제철소 및 상기 발전 설비의 가동 계획에 관한 정보를 수집하는 플랜트 가동 예정 수집부와, 상기 플랜트 모델 및 상기 비용 모델의 설정값을 수집하는 모델 파라미터 수집부와, 상기 최신 데이터 수집부, 상기 플랜트 가동 예정 수집부 및, 상기 모델 파라미터 수집부에 의해 수집된 정보를 이용하여, 상기 제철소에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 예측을 행하는 수급 예측부와, 상기 가이던스 출력값의 조업 리스크를 조정하는 조업 리스크 파라미터를 수집하는 조업 리스크 파라미터 수집부와, 상기 수급 예측부의 수급 예측 결과, 상기 모델 파라미터가 수집한 상기 플랜트 모델 및 상기 비용 모델의 설정값 및, 상기 조업 리스크 파라미터 수집부가 수집한 조업 리스크 파라미터를 이용하여, 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용의 최적화 계산을 실행하는 모델 계산부와, 상기 모델 계산부에 의한 최적화 계산의 결과를 가이던스 출력값으로서 출력하는 가이던스부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에너지 수급 운용 가이던스 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 조업 리스크 파라미터에는, 적어도 상기 제철소에 있어서 가스가 부족한 리스크를 나타내는 가스 부족 리스크 파라미터 및 상기 제철소에 있어서 증기가 부족한 리스크를 나타내는 증기 부족 리스크 파라미터가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법은, 본 발명에 따른 에너지 수급 운용 가이던스 장치로부터 출력된 가이던스 출력값에 기초하여, 가스의 공급처를 가스 홀더와 수요처에 배분함과 함께 증기의 공급처를 수요처에 배분하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법은, 본 발명에 따른 에너지 수급 운용 가이던스 장치로부터 출력된 가이던스 출력값에 기초하여, 가스 홀더의 레벨이 가스 부족 리스크에 대비한 레벨 이하가 되지 않도록 가스를 운용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법은, 본 발명에 따른 에너지 수급 운용 가이던스 장치로부터 출력된 가이던스 출력값에 기초하여, 증기 부족에 대비한 터빈 바이패스의 설정을 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법에 따르면, 허용할 수 있는 조업 리스크하에서 조업 비용을 최소화하는 에너지의 수급 운용을 실행할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 에너지 수급 운용 가이던스 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 가스 부족 리스크 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 터빈 바이패스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 제철소에 있어서의 가스, 증기, 전력의 수급 운용을 최적화하는 최적화 계산에 있어서 가스 부족 리스크 파라미터를 설정한 경우와 설정하지 않은 경우에 있어서의 가스 홀더 레벨의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는, 제철소에 있어서의 가스, 증기, 전력의 수급 운용을 최적화하는 최적화 계산에 있어서 증기 부족 리스크 파라미터를 설정하지 않은 경우에 있어서의 증기 공급원의 증기량의 트랜드(trend)를 나타내는 도면이다.
도 6은, 제철소에 있어서의 가스, 증기, 전력의 수급 운용을 최적화하는 최적화 계산에 있어서 증기 부족 리스크 파라미터를 설정한 경우에 있어서의 증기 공급원의 증기량의 트랜드를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
[플랜트 모델 및 비용 모델]
처음에, 본 발명의 일 실시 형태인 에너지 수급 운용 가이던스 장치가 조업 비용을 최소로 하도록 제철소에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용을 최적화하는 최적화 계산시에 이용하는 플랜트 모델 및 비용 모델에 대해서 설명한다.
플랜트 모델은, 이하의 표 1에 나타내는 제철소 내에서 발생한 가스 및 증기를 이용하여 발전하는 자가 발전 설비(BTG, CDQ, TRT 등) 및 제철소 내에서 발생한 가스를 저장하는 가스 홀더의 입출력 특성과, 이하의 표 2에 나타내는 제철소 내에 있어서의 가스(B가스, C가스, LD가스, M가스) 및 증기의 수급 밸런스 및 제철소의 전력 수요량과 자가 발전 설비 및 전력 회사로부터의 전력 공급량의 전력 수급 밸런스를 기술한 제약 조건을 포함하고, 혼합 정수 계획 문제로서 정식화되고 있다. 또한, BTG나 CDQ에 있어서 터빈 바이패스를 실시할지의 여부의 판단은, 추기량을 최대로 했을 때의 증기의 과부족량에 따라서 할 수 있고, 혼합 정수 계획 문제로서 정식화할 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
코스트 모델(cost model)은, 제철소 내에 있어서의 전력 비용, 증기 비용 및, 자가 발전 비용의 총화에 의해 나타나고, 각 비용은 이하에 나타내는 표 3과 같이 정식화되어 있다.
Figure pct00003
[에너지 수급 운용 가이던스 장치의 구성]
다음으로, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 에너지 수급 운용 가이던스 장치의 구성에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 에너지 수급 운용 가이던스 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 에너지 수급 운용 가이던스 장치는, 최신 데이터 수집부(11), 플랜트 가동 예정 수집부(12), 모델 파라미터 수집부(13), 수급 예측부(14), 조업 리스크 파라미터 수집부(15), 모델 계산부(16) 및, 가이던스부(17)를 구비하고 있다.
최신 데이터 수집부(11)는, 전술의 표 1 및 표 2에 나타내는 플랜트 모델에 포함되는 변수의 최신값을 수집하고, 수집한 최신값을 수급 예측부(14)에 출력한다.
플랜트 가동 예정 수집부(12)는, 제철소의 가동 계획에 관한 정보를 수집하고, 수집한 정보를 수급 예측부(14)로 출력한다.
모델 파라미터 수집부(13)는, 전술의 표 1 및 표 2에 나타내는 플랜트 모델 및 전술의 표 3에 나타내는 비용 모델의 설정값을 수집하고, 수집한 설정값을 수급 예측부(14) 및 모델 계산부(16)로 출력한다.
수급 예측부(14)는, 최신 데이터 수집부(11), 플랜트 가동 예정 수집부(12) 및, 모델 파라미터 수집부(13)로부터 출력된 정보를 이용하여, 평가 기간에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급량을 산출하고, 산출된 수급량에 관한 정보를 모델 계산부(16)로 출력한다.
조업 리스크 파라미터 수집부(15)는, 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용에 관한 가이던스 출력의 조업 리스크를 조정하는 가스 부족 리스크 파라미터 α 및 증기 부족 리스크 파라미터 β에 관한 정보를 수집한다. 조업 리스크 파라미터 수집부(15)는, 수집한 정보를 모델 계산부(16)로 출력한다. 가스 부족 리스크 파라미터 α 및 증기 부족 리스크 파라미터 β의 상세에 대해서는 후술한다.
모델 계산부(16)는, 모델 파라미터 수집부(13), 수급 예측부(14) 및, 조업 리스크 파라미터 수집부(15)로부터 출력된 정보를 이용하여, 조업 비용이 최소가 되도록 제철소에 있어서의 가스, 증기, 전력의 수급 운용을 최적화하는 최적화 계산을 분기 한정법 등의 최적화 수법에 의해 실행하고, 얻어진 최적 해법을 가이던스부(17)로 출력한다.
가이던스부(17)는, 모델 계산부(16)로부터 출력된 정보를 제철소에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용에 관한 가이던스 출력으로서 오퍼레이터가 조작하는 가이던스 화면에 표시 출력한다. 오퍼레이터는, 가이던스 화면에 출력된 정보를 참고로 하여 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용 작업을 실행 한다.
[가스 부족 리스크 파라미터]
다음으로, 도 2를 참조하여, 가스 부족 리스크 파라미터 α에 대해서 설명한다.
가스 부족 리스크 파라미터 α란, 제철소에 있어서 가스가 부족한 리스크를 수치화한 파라미터이다. 구체적으로는, 가스 부족 리스크 파라미터 α를 설정하는 조작은, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 가스 부족에 대비하여 가스 홀더(20)의 레벨의 하드 하한 제약(hard lower limit constraint)보다 가스 부족 리스크 파라미터 α분만큼 여유를 갖게한 수준의 소프트 하한 제약(soft lower limit constraint)을 추가하는 조작에 상당한다.
또한, 소프트 제약(soft constraint)이란, 하드 제약(hard constraint)과는 상이하고, 준수할 필요가 없는 제약이지만, 제약을 어기면 최적화 계산에 있어서의 목적 함수의 값이 악화하여 바람직하지 않다고 판단되는 제약이다. 따라서, 목적 함수를 이용한 최적화 계산을 실행함으로써, 가스 홀더 레벨은, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 소프트 하한 제약을 하회하는 시간대(시간 T=T1∼T2)도 있지만, 거의 하드 하한 제약 +α 이상의 수준으로 유지되게 된다.
결과, 가스 수요량이 급격하게 증가하거나, 가스 공급량이 급격하게 저하하거나 한 경우라도, 가스 홀더 레벨이 하드 하한 제약을 하회하고, 가스 부족에 빠지는 일이 없어진다. 또한, 오퍼레이터는, 가스 부족 리스크 파라미터 α의 값을 조정함으로써 가스 부족 리스크를 조정하고, 운용상 적절하다고 생각되는 가스 홀더 레벨의 수준에서 가이던스 장치를 이용할 수 있다.
[증기 부족 리스크 파라미터]
다음으로, 도 3을 참조하여, 증기 부족 리스크 파라미터 β에 대해서 설명한다.
증기 부족 리스크 파라미터 β란, 제철소에 있어서 증기가 부족한 리스크를 수치화한 파라미터이다. 통상, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 보일러(31)로부터의 증기는 터빈(32)에서 발전을 위해 사용되지만, 추기라는 조작에 의해 본관(main pipe;33)에 공급하는 것도 가능하다. 이에 대하여, 터빈(32)으로부터의 추기량이 최대임에도 불구하고 증기가 부족할 경우, 즉 최대 추기량과 증기 공급량의 합보다도 증기 수요량이 많을 경우, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 보일러(31)로부터의 증기를 터빈(32)에 공급하지 않고, 제어 밸브(35)를 엶으로써 바이패스 유로(34)를 통하여 증기를 직접 본관(33)으로 공급하는 터빈 바이패스가 실시된다.
그러나, 터빈 바이패스를 실시하는 판단이 되었을 때에는 이미 증기가 부족한 것에서, 증기 부족을 피하기 위해서는 터빈 바이패스의 실시 조건을 완화할 필요가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 증기 부족 리스크 파라미터 β(0<β<1)를 도입하고, 조건식: 최대 추기량×β+증기 공급량<증기 수요량이 만족되는 경우에 터빈 바이패스를 실시함으로써 증기 부족을 회피한다. 즉, 터빈 바이패스를 실시하는 타이밍을 빨리 한다. 이에 따라, 증기 부족에 대응하기 위해 외부 업자로부터 증기를 구입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 오퍼레이터는, 증기 부족 리스크 파라미터 β의 값을 조정함으로써 증기 부족 리스크를 조정하고, 운용상 적절하다고 생각되는 증기량의 수준에서 가이던스 장치를 이용할 수 있다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 에너지 수급 운용 가이던스 장치에서는, 모델 계산부(16)가, 조업 리스크 파라미터 수집부(15)에 의해 수집된 조업 리스크 파라미터를 이용하여, 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용의 최적화 계산을 실행하기 때문에, 허용할 수 있는 조업 리스크하에서 조업 비용을 최소화하는 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용을 실행할 수 있다.
실시예
도 4는, 제철소에 있어서의 가스, 증기, 전력의 수급 운용을 최적화하는 최적화 계산에 있어서 가스 부족 리스크 파라미터 α를 설정한 경우와 설정하지 않은 경우에 있어서의 가스 홀더 레벨의 시간 변화를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4에 나타내는 예에서는, 가스 부족 리스크 파라미터 α의 값은(하드 제약 상한-하드 제약 하한)/2×0.7로서 최적화 계산을 실시했다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 가스 부족 리스크 파라미터 α를 설정하지 않고 최적화 계산을 실시한 경우, 18시, 19시 및, 24시에 가스 홀더 레벨이 400GJ보다 적어져, 가스 부족이 우려되는 수준까지 가스 홀더 레벨이 떨어져 있다. 이에 대하여, 가스 부족 리스크 파라미터 α를 설정하여 최적화 계산을 실시한 경우에는, 모든 시각에서 가스 홀더 레벨이 400GJ 이상으로 유지되고, 가스 부족 리스크가 낮은 상태로 되어 있다.
도 5 및 도 6은 각각, 제철소에 있어서의 가스, 증기, 전력의 수급 운용을 최적화하는 최적화 계산에 있어서 증기 부족 리스크 파라미터 β를 설정하지 않은 경우와 설정한 경우에 있어서의 증기 공급원의 증기량의 트랜드를 나타내는 도면이다.
도 5에 나타내는 바와 같이 최적화 계산에 있어서 증기 부족 리스크 파라미터 β를 설정하지 않은 경우, 증기 부하가 높은 시각(예를 들면 8시)이라도, 추기와 구입에 의해 증기 수요에 대처하게 된다. 실제로 이러한 운용을 하면, 증기 부하가 더욱 높아진 경우에 증기의 수급 밸런스가 무너져, 제철소의 조업에 영향이 발생하기 때문에, 조업 리스크가 높아진다. 이에 대하여, 도 6에 나타내는 바와 같이 최적화 계산에 있어서 증기 부족 리스크 파라미터 β를 설정한 경우에는, 증기 부하가 높은 시각(예를 들면 8시)에 있어서는, 터빈 바이패스를 실시함으로써 대량의 증기를 추출함으로써 증기 부족 리스크를 회피하고 있다.
이상으로부터, 가스 부족 리스크 파라미터 α 및 증기 부족 리스크 파라미터 β를 고려하여 에너지 수급 운용의 최적화 계산을 실행함으로써, 허용할 수 있는 조업 리스크하에서 조업 비용을 최소화하는 에너지의 수급 운용을 실행할 수 있는 것이 확인되었다.
이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 적용한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 실시 형태에 따른 본 발명의 개시의 일부를 이루는 기술 및 도면에 의해 본 발명은 한정되는 일은 없다. 즉, 본 실시 형태에 기초하여 통상의 기술자들에 의해 이루어지는 다른 실시 형태, 실시예 및, 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.
본 발명에 따르면, 허용할 수 있는 조업 리스크하에서 조업 비용을 최소화하는 에너지의 수급 운용을 실행 가능한 에너지 수급 운용 가이던스 장치 및 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법을 제공할 수 있다.
11 : 최신 데이터 수집부
12 : 플랜트 가동 예정 수집부
13 : 모델 파라미터 수집부
14 : 수급 예측부
15 : 조업 리스크 파라미터 수집부
16 : 모델 계산부
17 : 가이던스부
20 : 가스 홀더
31 : 보일러
32 : 터빈
33 : 본관(main pipe)

Claims (5)

  1. 제철소 내에 있어서의 가스 및 증기의 수급 밸런스, 상기 가스 및 상기 증기를 이용하여 발전하는 발전 설비 및 상기 가스를 저장하는 가스 홀더의 입출력 특성 및, 상기 제철소의 전력 수요량과 상기 발전 설비 및 전력 회사로부터의 전력 공급량의 전력 수급 밸런스를 기술한 플랜트 모델과 상기 제철소의 조업 비용을 기술한 비용 모델을 이용하여, 상기 제철소에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용의 최적화 계산을 실행하고, 최적화 계산 결과를 가이던스 출력값으로서 출력하는 에너지 수급 운용 가이던스 장치로서,
    상기 플랜트 모델에 포함되는 변수의 최신값을 취득하는 최신 데이터 수집부와,
    상기 제철소 및 상기 발전 설비의 가동 계획에 관한 정보를 수집하는 플랜트 가동 예정 수집부와,
    상기 플랜트 모델 및 상기 비용 모델의 설정값을 수집하는 모델 파라미터 수집부와,
    상기 최신 데이터 수집부, 상기 플랜트 가동 예정 수집부 및, 상기 모델 파라미터 수집부에 의해 수집된 정보를 이용하여, 상기 제철소에 있어서의 가스, 증기 및, 전력의 수급 예측을 행하는 수급 예측부와,
    상기 가이던스 출력값의 조업 리스크를 조정하는 조업 리스크 파라미터를 수집하는 조업 리스크 파라미터 수집부와,
    상기 수급 예측부의 수급 예측 결과, 상기 모델 파라미터가 수집한 상기 플랜트 모델 및 상기 비용 모델의 설정값 및, 상기 조업 리스크 파라미터 수집부가 수집한 조업 리스크 파라미터를 이용하여, 가스, 증기 및, 전력의 수급 운용의 최적화 계산을 실행하는 모델 계산부와,
    상기 모델 계산부에 의한 최적화 계산의 결과를 가이던스 출력값으로서 출력하는 가이던스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 수급 운용 가이던스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조업 리스크 파라미터에는, 적어도 상기 제철소에 있어서 가스가 부족한 리스크를 나타내는 가스 부족 리스크 파라미터 및 상기 제철소에 있어서 증기가 부족한 리스크를 나타내는 증기 부족 리스크 파라미터가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 수급 운용 가이던스 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 에너지 수급 운용 가이던스 장치로부터 출력된 가이던스 출력값에 기초하여, 가스의 공급처를 가스 홀더와 수요처에 배분함과 함께 증기의 공급처를 수요처에 배분하는 것을 특징으로 하는 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 에너지 수급 운용 가이던스 장치로부터 출력된 가이던스 출력값에 기초하여, 가스 홀더의 레벨이 가스 부족 리스크에 대비한 레벨 이하로 되지 않도록 가스를 운용하는 것을 특징으로 하는 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 에너지 수급 운용 가이던스 장치로부터 출력된 가이던스 출력값에 기초하여, 증기 부족에 대비한 터빈 바이패스의 설정을 행하는 것을 특징으로 하는 제철소 내의 에너지 수급 운용 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200076097A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 포스코 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021005311A (ja) * 2019-06-27 2021-01-14 Jfeスチール株式会社 エネルギー運用支援装置及びエネルギー運用支援方法
JP7028272B2 (ja) * 2020-03-31 2022-03-02 Jfeスチール株式会社 製鉄所におけるエネルギー運用条件の最適計算方法、製鉄所におけるエネルギー運用条件の最適計算装置、及び製鉄所の操業方法
WO2021210290A1 (ja) 2020-04-15 2021-10-21 Jfeスチール株式会社 エネルギー需給運用ガイダンス装置および製鉄所内のエネルギー需給運用方法
CN112330040A (zh) * 2020-11-13 2021-02-05 沈阳化工大学 一种应用于钢铁企业煤汽电能源的优化方法
WO2022186330A1 (ja) 2021-03-05 2022-09-09 Jfeスチール株式会社 エネルギー需給運用ガイダンス装置およびそのシステム、最適化計算サーバ装置および最適化計算サーバ装置用プログラム、ガイダンス端末装置およびガイダンス端末装置用プログラム、ならびに、事業所内のエネルギー需給運用方法およびエネルギー需給運用プログラム
CN113093544B (zh) * 2021-03-31 2022-06-17 西安热工研究院有限公司 一种外供汽机组柔性协调控制方法
JP7121180B1 (ja) * 2021-11-24 2022-08-17 大阪瓦斯株式会社 タンク運用計画導出システム及びタンク運用計画導出方法
JPWO2023190262A1 (ko) * 2022-03-28 2023-10-05

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004171548A (ja) 2002-11-06 2004-06-17 Fuji Electric Holdings Co Ltd プラントの最適運用方法、最適設計方法、最適運転計画方法、及び最適化装置
JP2006085236A (ja) 2004-09-14 2006-03-30 Tokyo Gas Co Ltd プラント最適運用計画作成システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10334397A1 (de) * 2003-07-28 2005-03-10 Siemens Ag Verfahren zur Reduzierung der Energiekosten in einem industriell geführten Betrieb
US20070100475A1 (en) * 2005-10-25 2007-05-03 Korchinski William J Method and apparatus for applying reduced nonlinear models to optimization of an operation
JP2008108130A (ja) * 2006-10-26 2008-05-08 Jfe Steel Kk エネルギバランスの最適化方法
CN102057338B (zh) * 2009-02-24 2014-10-08 株式会社东芝 设备最优运转控制系统及控制方法
CN101980262A (zh) * 2010-10-14 2011-02-23 冶金自动化研究设计院 一种基于计算机的钢铁企业能源仿真平台
JP5895498B2 (ja) * 2011-12-13 2016-03-30 Jfeスチール株式会社 タービンバイパス装置およびタービンバイパス制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004171548A (ja) 2002-11-06 2004-06-17 Fuji Electric Holdings Co Ltd プラントの最適運用方法、最適設計方法、最適運転計画方法、及び最適化装置
JP2006085236A (ja) 2004-09-14 2006-03-30 Tokyo Gas Co Ltd プラント最適運用計画作成システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"하이브리드 시스템의 예측 제어와 그의 프로세스 제어로의 적용", 시스템/제어/정보, Vol.46, No.3, pp.110-119, 2002

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200076097A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 포스코 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법

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