(57)【要約】【課題】アップグレード製品の導入による経済的効果を、運転データに基づいて精度良く算出する経済性評価システムを提供する。【解決手段】経済性評価システムは、プラントの運転データを取得する運転データ取得部と、運転データに基づいてプラントの性能を算出する実性能算出部と、プラントの性能を向上させる製品を導入したときのプラントの性能を推定する改善時性能推定部と、実性能算出部が算出した性能と改善時性能推定部が推定した性能との差に基づいて、製品を導入したときの経済的効果を算出する評価部とを備える。【選択図】図１
2018200032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの運転データを取得する運転データ取得部と、
前記取得した運転データに基づいて、前記プラントの性能を算出する実性能算出部と、
前記プラントの性能を向上させる製品を前記プラントに導入したときの前記プラントの性能を推定する改善時性能推定部と、
前記実性能算出部が算出した性能と、前記改善時性能推定部が推定した性能との差に基づいて、前記製品を導入したときの経済的効果を算出する評価部と、
を備える経済性評価システム。
【請求項２】
前記評価部による算出結果に基づいて、複数の製品の中から前記プラントに導入する前記製品の候補を選択する選択部、
をさらに備える請求項１に記載の経済性評価システム。
【請求項３】
前記取得した運転データに基づいて、前記プラントの状態に適した前記製品の候補を抽出する提案部、
をさらに備える請求項１または請求項２に記載の経済性評価システム。
【請求項４】
前記プラントは発電プラントであって、
前記評価部は、前記製品の導入による前記発電プラントの出力性能の向上によって削減できる燃料費と、前記製品の導入によって削減できるメンテナンス費によって前記経済的効果を算出する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の経済性評価システム。
【請求項５】
前記プラントは発電プラント、前記製品は前記発電プラントのガスタービンが備える圧縮機に用いられるＨＥＰＡであって、
前記実性能算出部は、前記ＨＥＰＡを導入しないときの前記圧縮機の効率を、前記運転データに基づいて算出し、算出した前記圧縮機の効率を前記ガスタービンの効率に換算し、
前記改善時性能推定部は、前記ＨＥＰＡを導入した後の前記圧縮機の効率を算出し、算出した前記圧縮機の効率を前記ガスタービンの効率に換算し、
前記評価部は、前記ＨＥＰＡの導入の前後における前記ガスタービンの効率の差に基づいて燃料の削減量を算出し、当該削減量に基づいて燃料費の削減額を算出する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の経済性評価システム。
【請求項６】
前記プラントは発電プラント、前記製品は前記発電プラントのガスタービンのタービンに用いられる翼であって、
前記実性能算出部は、前記翼を導入しないときの前記ガスタービンの効率を算出し、
前記改善時性能推定部は、前記翼を導入した後の前記ガスタービンの効率を算出し、
前記評価部は、前記翼の導入の前後における前記ガスタービンの効率の差に基づいて燃料の削減量を算出し、当該削減量に基づいて燃料費の削減額を算出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の経済性評価システム。
【請求項７】
前記プラントは発電プラント、前記製品は前記発電プラントのガスタービンの冷却システムの弁であって、
前記実性能算出部は、前記弁を導入しないときの前記ガスタービンの効率を算出し、
前記改善時性能推定部は、前記弁を導入した後の前記ガスタービンの効率を算出し、
前記評価部は、前記弁の導入の前後における前記ガスタービンの効率の差に基づいて燃料の削減量を算出し、当該削減量に基づいて燃料費の削減額を算出する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の経済性評価システム。
【請求項８】
前記評価部は、前記製品を導入した後において出力が増大した場合の燃料の増加量を算出し、前記製品の導入の前後における前記燃料の増減量に基づく燃料費と、出力増大に応じた売電収入とに基づいて、前記製品を導入したときの経済的効果を算出する、
請求項６または請求項７に記載の経済性評価システム。
【請求項９】
経済性評価システムが、
プラントの運転データを取得するステップと、
前記取得した運転データに基づいて、前記プラントの性能を算出する性能算出ステップと、
前記プラントの性能を向上させる製品を前記プラントに導入したときの前記プラントの性能を推定する性能推定ステップと、
前記性能算出ステップで算出した性能と、前記性能推定ステップで推定した性能との差に基づいて、前記製品を導入したときの経済的効果を算出するステップと、
を有する経済性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経済性評価システム及び経済性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラント等において、プラントの性能や運用性を向上するアップグレードメニューがプラントのメーカから提供されている。メーカの担当者は、例えば、定期点検時などにプラントを運営する顧客から要望を聴取しながら、顧客のニーズに合ったアップグレードメニューを検討して提案することが一般的である。
【０００３】
アップグレードメニューの提案に関し、例えば、特許文献１には、プラントの運転データの分析結果からコスト要因を特定し、特定したコスト要因に対するアップグレードメニューを実施したときの経済的影響を計算し、ユーザが経済的な利益を得られるようなアップグレードメニューを提案するシステムについて記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００５８０９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アップグレード実施時の経済的な影響の計算においては、プラントやその運転状態についてあるモデルを想定して計算することが一般的であり、顧客が運営するプラントにおいて、実際にそのアップグレードを実施した場合にどの程度の経済的利益をもたらすのかについては明確ではない場合が多い。また、特許文献１にもこのような課題を解決する技術の記載は無い。
【０００６】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる経済性評価システム及び経済性評価方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、プラントの運転データを取得する運転データ取得部と、前記取得した運転データに基づいて、前記プラントの性能を算出する実性能算出部と、前記プラントの性能を向上させる製品を前記プラントに導入したときの前記プラントの性能を推定する改善時性能推定部と、前記実性能算出部が算出した性能と、前記改善時性能推定部が推定した性能との差に基づいて、前記製品を導入したときの経済的効果を算出する評価部と、を備える経済性評価システムである。
【０００８】
また、本発明の第２の態様によれば、前記経済性評価システムにおいて、前記評価部による算出結果に基づいて、複数の製品の中から前記プラントに導入する前記製品の候補を選択する選択部、をさらに備える。
【０００９】
また、本発明の第３の態様によれば、前記経済性評価システムにおいて、前記取得した運転データに基づいて、前記プラントの状態に適した前記製品の候補を抽出する提案部、をさらに備える。
【００１０】
また、本発明の第４の態様によれば、前記経済性評価システムにおいて、前記プラントは発電プラントであって、前記評価部は、前記製品の導入による前記発電プラントの出力性能の向上によって削減できる燃料費と、前記製品の導入によって削減できるメンテナンス費によって前記経済的効果を算出する。
【００１１】
また、本発明の第５の態様によれば、前記経済性評価システムにおいて、前記プラントは発電プラント、前記製品は前記発電プラントのガスタービンが備える圧縮機に用いられるＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air Filter）であって、前記実性能算出部は、前記ＨＥＰＡを導入しないときの前記圧縮機の効率を、前記運転データに基づいて算出し、算出した前記圧縮機の効率を前記ガスタービンの効率に換算し、前記改善時性能推定部は、前記ＨＥＰＡを導入した後の前記圧縮機の効率を算出し、算出した前記圧縮機の効率を前記ガスタービンの効率に換算し、前記評価部は、前記ＨＥＰＡの導入の前後における前記ガスタービンの効率の差に基づいて燃料の削減量を算出し、当該削減量に基づいて燃料費の削減額を算出する。
【００１２】
また、本発明の第６の態様によれば、前記経済性評価システムにおいて、前記プラントは発電プラント、前記製品は前記発電プラントのガスタービンのタービンに用いられる翼であって、前記実性能算出部は、前記翼を導入しないときの前記ガスタービンの効率を算出し、前記改善時性能推定部は、前記翼を導入した後の前記ガスタービンの効率を算出し、前記評価部は、前記翼の導入の前後における前記ガスタービンの効率の差に基づいて燃料の削減量を算出し、当該削減量に基づいて燃料費の削減額を算出する。
【００１３】
また、本発明の第７の態様によれば、前記経済性評価システムにおいて、前記プラントは発電プラント、前記製品は前記発電プラントのガスタービンの冷却システムの弁であって、前記実性能算出部は、前記弁を導入しないときの前記ガスタービンの効率を算出し、前記改善時性能推定部は、前記弁を導入した後の前記ガスタービンの効率を算出し、前記評価部は、前記弁の導入の前後における前記ガスタービンの効率の差に基づいて燃料の削減量を算出し、当該削減量に基づいて燃料費の削減額を算出する。
【００１４】
また、本発明の第８の態様によれば、前記経済性評価システムにおいて、前記評価部は、前記製品を導入した後において出力が増大した場合の燃料の増加量を算出し、前記製品の導入の前後における前記燃料の増減量に基づく燃料費と、出力増大に応じた売電収入とに基づいて、前記製品を導入したときの経済的効果を算出する。
【００１５】
また、本発明の第９の態様は、経済性評価システムが、プラントの運転データを取得するステップと、前記取得した運転データに基づいて、前記プラントの性能を算出する性能算出ステップと、前記プラントの性能を向上させる製品を前記プラントに導入したときの前記プラントの性能を推定する性能推定ステップと、前記性能算出ステップで算出した性能と、前記性能推定ステップで推定した性能との差に基づいて、前記製品を導入したときの経済的効果を算出するステップと、を有する経済性評価方法である。
【発明の効果】
【００１６】
プラントの運転データに基づいてアップグレード製品を導入した場合の経済性評価額を算出することにより、より現実的で精度の高い経済性評価額の算出が可能となる為、適切なアップグレード製品の導入を検討することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における経済性評価システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるプラントの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における経済性評価処理を説明する第１の図である。
【図４】本発明の一実施形態における経済性評価処理を説明する第２の図である。
【図５】本発明の一実施形態における経済性評価システムの処理の一例を示す第１のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態における経済性評価システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における経済性評価システムの処理の一例を示す第２のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態における経済性評価システムの処理の一例を示す第３のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態による経済性評価システムについて図１〜図８を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態における経済性評価システムの機能ブロック図である。
本実施形態の経済性評価システム１０は、プラントの機能や性能を向上させる目的で導入（追加、交換）される機器や部品等（以下、アップグレード製品と記載する。）が与える経済的な効果を評価するシステムである。発電プラント等の運用では、一般的に定期的な点検が行われ、劣化した部品の補修や交換を行う。その際、例えば、出力や効率の向上を目的としてアップグレード製品を導入することがある。アップグレード製品を導入すると、定格出力や発電効率が向上するが、アップグレード製品の導入が、どの程度ユーザ（プラント運営体等）に利益をもたらすかは明らかではなく、ユーザは、アップグレード製品の導入効果に対する信頼性が低い。本実施形態の経済性評価システム１０は、ユーザが運営するプラントの運転データに基づいて、アップグレード製品の導入が当該プラントにもたらす経済的効果を定量的に精度良く算出し、提示する。図１に示すように経済性評価システムは、運転データ取得部１０１と、評価条件取得部１０２と、実性能算出部１０３と、改善時性能推定部１０４と、評価部１０５と、選択部１０６と、提案部１０７と、入出力部１０８と、通信部１０９と、記憶部１１０とを備えている。経済性評価システム１０は、例えば、１台または複数台のサーバ装置などのコンピュータによって構成される。以下、評価対象のプラントが発電プラントの場合を例に説明を行う。
【００１９】
運転データ取得部１０１は、評価対象の発電プラントの機器やその周辺環境に設けられたセンサが検出した計測値や、その計測値に基づいて算出された値をその計測時刻の情報とともに取得する。また、運転データ取得部１０１は、制御装置が機器に対して出力した制御信号を取得する。
【００２０】
評価条件取得部１０２は、発電プラントの経済的評価の算出に使用する各種パラメータの値を取得する。各種パラメータとは、例えば、年間のメンテナンス費用、燃料価格、売電単価などの経済的なパラメータ、あるいは、定期点検の期間、過去に導入したアップグレード製品や過去に実施した補修作業の実績、アップグレード製品の性能などの情報である。
【００２１】
実性能算出部１０３は、運転データ取得部１０１が取得した運転データに基づいて、発電プラントの性能（出力効率など）を算出する。
【００２２】
改善時性能推定部１０４は、アップグレード製品を導入した場合の発電プラントの性能を、運転データ取得部１０１が取得した運転データまたは実性能算出部１０３が算出した発電プラントの性能に基づいて推定する。
【００２３】
評価部１０５は、実性能算出部１０３が算出した性能と、改善時性能推定部１０４が推定した性能との差を算出し、算出した性能の差を、プラントが製造する製品の生産量（発電量）や生産のためのコスト要因（燃量量）などに換算し、経済性評価額を算出する。
【００２４】
選択部１０６は、評価部１０５による評価結果に基づいて複数のアップグレード製品の中から経済的効果が大きい製品を選択する。
【００２５】
提案部１０７は、運転データ取得部１０１が取得した運転データに基づいて、複数のアップグレード製品の中から、その発電プラントに適したアップグレード製品の候補を抽出する。
【００２６】
入出力部１０８は、経済性評価システム１０に対するユーザからの情報の入力を受け付ける。また、入出力部１０８は、評価部１０５による評価結果等の出力を行う。
通信部１０９は、他装置との通信を行う。例えば、通信部１０９は、プラントに設けられた通信装置から運転データを受信する。
記憶部１１０は、種々のデータを記憶する。例えば、記憶部１１０は、運転データ取得部１０１が取得した運転データ、評価条件取得部１０２が取得した各種パラメータ、実性能算出部１０３や改善時性能推定部１０４が性能の算出に用いる数式や性能推定モデル等を記憶する。なお、記憶部１１０は、経済性評価システム１０が内蔵する記憶装置でもよいし、外部（例えば、データセンタ等）の記憶装置であってもよい。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態におけるプラントの一例を示す図である。
図２に示す発電プラントは、ガスタービン２０と、発電機２６と、ガスタービン２０の動作の制御や監視を行う運用システム２７と、を備えている。ガスタービン２０と発電機２６はロータ２４で連結されている。ガスタービン２０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機２１と、圧縮空気中で燃料ガスを燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器２２と、燃焼ガスにより駆動するタービン２３と、を備えている。また、ガスタービン２０には、冷却系統２５が設けられ、冷却系統２５では、圧縮機２１から抽気された空気がオリフィス２５ａを介してタービン２３に供給される。タービン２３の動翼や静翼等は、冷却系統２５から供給された空気により冷却される。運用システム２７は、１台又は複数台のコンピュータで構成された制御装置等である。運用システム２７は、図示しないＩＧＶ（ＩＧＶ：inlet guide vane）の開度調節により圧縮機２１に流入する空気の流量を調整したり、燃焼器２２への燃料ガスの供給量等を制御したりして、ガスタービン２０を駆動し、発電機２６を稼働させる。また、運用システム２７は、ガスタービン２０の各機器に設けられたセンサから計測値を取得し閾値に基づくエラー検知等を行う。運用システム２７は、ネットワークを介して経済性評価システム１０と接続している。運用システム２７は、センサから取得した計測値や自身がガスタービン２０へ出力した制御信号などを含む運転データを、例えば、所定の時間間隔で経済性評価システム１０へ送信する。
【００２８】
次にアップグレード製品の例について説明する。ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air Filter）３１は、圧縮機２１に導入するアップグレード製品である。ＨＥＰＡ３１は、圧縮機２１の吸入側に取り付けられ、吸入する空気からガスタービン２０の劣化の原因となる物質を除去する機能を提供する。ＨＥＰＡ３１を導入すると、圧縮機２１の圧縮効率を向上させ、ガスタービン２０の出力効率を向上させることができる。
【００２９】
タービン翼３２は、動翼および静翼で構成されたタービン２３に導入するアップグレード製品である。タービン２３の動翼および静翼を、タービン翼３２と交換することで、ガスタービン２０の出力効率や出力を向上することができる。
【００３０】
冷却空気制御弁３３は、冷却系統２５に導入するアップグレード製品である。オリフィス２５ａの場合、経年劣化による径の拡大によって冷却空気量の制御性が劣化することがある。冷却空気制御弁３３の導入により、タービン２３の冷却制御を適切に行い、ガスタービン２０の出力効率や出力の低下を抑制することができる。
経済性評価システム１０は、これらのアップグレード製品をガスタービン２０に導入したときの経済性評価額を算出する。なお、アップグレード製品はこれら３つの例に限定されない。
【００３１】
図３は、本発明の一実施形態における経済性評価処理を説明する第１の図である。
図３を用いて、ＨＥＰＡ３１を導入した場合を例に経済性評価処理の説明を行う。
図３（ａ）は、ＨＥＰＡ３１導入前後の圧縮機２１の効率を示すグラフである。図３（ａ）のグラフの縦軸は圧縮機の効率、横軸は時間の経過を示している。グラフ３０１は、ＨＥＰＡ３１導入前の圧縮機２１の効率を示すグラフである。グラフ３０２は、ＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機２１の効率を示すグラフである。グラフ３０１は、ＨＥＰＡ３１導入前において、圧縮機効率が低下し、定期的なメンテナンス（洗浄）により性能が回復する様子を示している。これに対し、グラフ３０２は、ＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機２１の効率が緩やかに低下していく様子を示している。
運転データ取得部１０１は、例えば、圧縮機２１の吸入側、出口側に設けられたセンサから空気の温度、圧力、流量等の計測値（運転データ）を所定期間に亘って取得する。
実性能算出部１０３は、圧縮機効率を算出する所定の近似式を記憶部１１０から読み出して、運転データ取得部１０１が取得した運転データと近似式とから圧縮機２１の効率を算出する。グラフ３０１は、所定期間において得られた計測値に基づく圧縮機２１の圧縮機効率の推移を示す劣化曲線である。
改善時性能推定部１０４は、ＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機２１の効率を推定する。例えば、記憶部１１０には、ＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機２１の効率を推定するための数式、または、ＨＥＰＡ３１導入後の効率の上昇率や性能を算出するための推定モデルが記録されており、改善時性能推定部１０４は、これらの数式または推定モデルと、運転データ取得部１０１が取得した運転データまたは実性能算出部１０３が算出した圧縮機２１の効率の劣化曲線とに基づいて、ＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機２１の圧縮効率の推移を示す劣化曲線を算出する。グラフ３０２は、改善時性能推定部１０４がこのようにして推定したＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機効率の推定劣化曲線である。
【００３２】
図３（ｂ）は、ＨＥＰＡ３１導入前後のガスタービン２０の効率を示すグラフである。図３（ｂ）のグラフの縦軸はガスタービン効率、横軸は時間の経過を示している。グラフ３０３は、ＨＥＰＡ３１導入前のガスタービン２０の効率を示すグラフである。グラフ３０４は、ＨＥＰＡ３１導入後のガスタービン２０の効率を示すグラフである。
実性能算出部１０３は、自身が算出した圧縮機２１の効率（グラフ３０１）をガスタービン２０の効率に換算する。例えば、記憶部１１０には、圧縮機効率とガスタービン効率の換算式が記録されていて、実性能算出部１０３はこの換算式と算出した圧縮機２１の効率に基づいてガスタービン２０の効率を算出する。グラフ３０３は、実性能算出部１０３が算出した所定期間におけるガスタービン効率の推移を示している。
改善時性能推定部１０４は、自身が推定したＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機２１の効率（グラフ３０２）をガスタービン２０の効率に換算する。例えば、改善時性能推定部１０４は、所定の換算式に基づいて、ＨＥＰＡ３１導入後の圧縮機２１の効率を、ＨＥＰＡ導入後のガスタービン２０の効率に換算する。グラフ３０４は、改善時性能推定部１０４が算出した所定期間におけるＨＥＰＡ３１導入後のガスタービン効率の推移を示している。
【００３３】
図３（ｃ）は、ＨＥＰＡ３１の導入によって削減できる燃料の削減量を示すグラフである。図３（ｃ）のグラフの縦軸は燃料の削減量、横軸は図３（ａ）のグラフと同様の時間の経過を示している。
評価部１０５は、グラフ３０３が示すある時点ｔでのガスタービン効率と所定の発電出力Ｗとから必要な燃料流量Ｒ１を算出する。また、評価部１０５は、グラフ３０４が示す時点ｔでのＨＥＰＡ３１導入後のガスタービン効率と発電出力Ｗとから必要な燃料流量Ｒ２を算出する。評価部１０５は、Ｒ１からＲ２を減算して、ある時点ｔでの燃料の削減量を算出する。グラフ３０５は、ＨＥＰＡ３１導入によって改善したガスタービン効率に基づく、評価部１０５が算出した燃料の削減量の推移を示している。
【００３４】
また、評価部１０５は、各時点での燃料削減量にその時点での燃料単価を乗じて削減できる燃料費を算出する。評価部１０５は、各時点での燃料費の削減額を積算して１年間のコスト削減額を算出する。入出力部１０８は、コスト削減額を表示装置に表示する。これにより、ＨＥＰＡ３１の導入による経済性評価額を得ることができる。評価部１０５が算出した経済性評価額は、ユーザの発電プラントの運転データに基づく値である。つまり、経済性評価額は、ＨＥＰＡ３１の導入により、例えば、この１年で実際に削減できたと考えられる燃料費である。ユーザは、ＨＥＰＡ３１の導入に要する初期コストと燃料費の削減額とを比較する等して、ＨＥＰＡ３１導入の経済的効果を把握することができる。また、一般的にガスタービンの運転形態（年中稼働する、あるいは、昼間のみ稼働し夜間は停止する等）は変更しないことが多い。従って、例えば過去の実運転データに基づく１年間の燃料費の削減額が算出できれば、将来の１年間においても同程度の削減効果が得られると考えられる為、将来における経済的効果も容易に把握することができる。これにより、ユーザは導入の効果（精度の高い経済性評価額）を参考に、ＨＥＰＡ３１の導入を決定することができる。また、発電プラントのメーカも自信を持ってＨＥＰＡ３１の導入を提案することができる。
【００３５】
また、評価部１０５は、例えば、年間メンテナンス費の削減額を算出しても良い。例えば、ＨＥＰＡ３１を設けない場合、圧縮機２１の翼に塵などが付着し効率の低下を招くため定期的に洗浄作業を行う必要がある（グラフ３０１）。メーカのプラント担当者は、経済性評価システム１０に、例えば、過去に行った洗浄作業の実績を入力する。洗浄作業の実績とは、年間の作業回数（例えばＸ回）、１回あたりの作業費用などである。また、プラント担当者は、経済性評価システム１０に、ＨＥＰＡ３１導入後の標準的な洗浄作業の頻度を入力する。評価条件取得部１０２は、入力されたこれらの情報を取得し記憶部１１０に記録する。評価部１０５は、記憶部１１０に記録された洗浄作業の実績データに基づいて、１年間あたりの削減可能な洗浄作業の費用を算出する。入出力部１０８は、燃料費の削減額に加え、洗浄作業の削減額、洗浄作業の回数を表示する。洗浄作業の回数を削減することで、洗浄作業の費用を削減するだけでなく、ガスタービン２０の高稼働率を維持し売電収入の増加やプラントの信頼性向上を図ることができる。また、評価部１０５は、洗浄作業のための運転停止に起因する逸失利益をさらに算出してもよい。このように評価部１０５は、アップグレード製品の導入がもたらす様々な影響を、経済性評価額に換算してユーザに提示する。これにより、ユーザは、アップグレード製品導入の検討を定量的に評価できるようになる。
【００３６】
次にタービン翼３２、冷却空気制御弁３３を導入した場合の経済性評価処理を説明する。まず、タービン翼３２について説明する。上記のようにタービン翼３２を導入すると、ガスタービンの出力効率と出力が向上する。プラント担当者は、経済性評価システム１０に、例えば、タービン翼３２を適用した後のガスタービン２０の出力の増加割合と効率改善割合とを入力する。ガスタービン２０の出力増加割合および効率改善割合等は、タービン翼３２を製造するメーカによって予め定められている。あるいは、ガスタービンの出力増加割合については、ユーザの発電計画に基づいて決定された値であっても良い。評価条件取得部１０２は、入力されたガスタービンの出力増加割合および効率改善割合を取得し、記憶部１１０に記録する。
【００３７】
実性能算出部１０３は、運転データ取得部１０１が取得した所定期間におけるガスタービン２０の出力、燃料流量等に基づきガスタービン２０の効率を算出する。また、実性能算出部１０３は、運転データ取得部１０１が取得した所定期間におけるガスタービン２０の出力に基づいてガスタービン２０の出力（例えば１年間の出力の推移）を算出する。
改善時性能推定部１０４は、評価条件取得部１０２が記憶部１１０に記録した効率改善割合と、実性能算出部１０３が算出したガスタービン２０の効率とに基づいて、タービン翼３２導入後のガスタービン２０の効率を算出する。改善時性能推定部１０４は、評価条件取得部１０２が記憶部１１０に記録した出力増加割合と、実性能算出部１０３が算出したガスタービン２０の１年間の出力とに基づいて、タービン翼３２導入後のガスタービン２０の１年間の出力の推移を算出する。
【００３８】
評価部１０５は、ＨＥＰＡ３１の場合と同様に、タービン翼３２導入前後のガスタービン効率に基づいて、タービン翼３２の導入による年間の燃料量の削減量を算出する。また、評価部１０５は、タービン翼３２の導入によるガスタービン２０の出力増加に対応する燃料流量増加量に基づいて、出力増加時に必要とされる１年間の燃料量を算出する。これらにより、評価部１０５は、タービン翼３２導入前後の１年間に必要な燃料の変化量を算出する。また、評価部１０５は、１年間のガスタービン２０の出力増加量（発電増加量）を算出する。
【００３９】
評価部１０５は、発電増加量に売電単価を乗じて1年間の売電収入を算出する。評価部１０５は、燃料変化量に燃料単価を乗じて1年間の燃料費の増減を算出する。評価部１０５は、算出した年間の売電収入と、燃料費と、年間メンテナンス費と、タービン翼の導入に要する初期コストとを合計する。これにより、評価部１０５は、タービン翼３２の導入による経済性評価額を算出することができる。なお、ＨＥＰＡ３１の場合と同様、評価部１０５は、年間メンテナンス費について、タービン翼３２の導入による補修費用の変化を算出してもよい。
【００４０】
次に冷却空気制御弁３３について説明する。上記のように冷却空気制御弁３３を導入すると、ガスタービンの出力低下を抑止することができる。例えば、プラント担当者は、予め設定された警報を発生する温度の閾値からの余裕代を元にタービン２３のディスクキャビティ温度の設定温度を算出する。また、プラント担当者は、算出した設定温度を元に、（ａ）オリフィス２５ａの径拡大時のディスクキャビティ温度、（ｂ）冷却空気制御弁３３導入時のディスクキャビティ温度を算出する。プラント担当者は、経済性評価システム１０に、冷却空気制御弁３３導入前（オリフィス２５ａの径拡大時）のディスクキャビティ温度と、冷却空気制御弁３３導入後のディスクキャビティ温度とを入力する。評価条件取得部１０２は、入力されたこれらの値を取得し、記憶部１１０に記録する。
【００４１】
実性能算出部１０３は、運転データ取得部１０１が取得した所定期間におけるガスタービン２０の出力に基づいてガスタービン出力の1年間の経時的変化を算出する。
改善時性能推定部１０４は、評価条件取得部１０２が記憶部１１０に記録した冷却空気制御弁３３導入の前後におけるディスクキャビティ温度の差に基づいて、冷却空気制御弁３３導入による出力改善量を算出する。例えば、記憶部１１０にはディスクキャビティ温度とガスタービン効率との関係を規定する関数等が記録されていて、改善時性能推定部１０４は、この関数と、実性能算出部１０３が算出したガスタービン２０の年間出力と、冷却空気制御弁３３の導入前後におけるディスクキャビティ温度（上記の（ａ）、（ｂ））とに基づいて、冷却空気制御弁３３導入後のガスタービン２０の１年間の出力の推移を算出する。
【００４２】
評価部１０５は、冷却空気制御弁３３の導入によるガスタービン２０の出力改善に起因する年間の燃料量の削減量を算出する。評価部１０５は、出力増加に対応する１年間の売電収入、燃料の変化量に基づく1年間の燃料費を算出する。評価部１０５は、１年間の売電収入と、燃料費と、年間メンテナンス費と、冷却空気制御弁の導入に要する初期コストとを合計して年間効果額を算出する。
【００４３】
図４は、本発明の一実施形態における経済性評価処理を説明する第２の図である。
図４（ａ）は、タービン翼３２導入後の燃料の削減量を示すグラフである。図４（ａ）のグラフの縦軸は燃料の削減量、横軸は時間の経過を示している。グラフ４０１は、タービン翼３２の導入による効率向上によって燃料削減を行うが出力の増加が伴わない場合の燃料の削減量を示す。グラフ４０２は、タービン翼３２の導入による燃料の削減量が出力増加による燃料の増加量を少し上回る場合の燃料削減量、グラフ４０３は、タービン翼３２の導入による燃料の削減量よりも出力増加による燃料の増加量が上回る場合の燃料削減量を示している。グラフ４０１〜４０３は、評価部１０５が算出した１年間の燃料量に基づく。
【００４４】
図４（ｂ）は、タービン翼３２導入後の燃料の発電量を示すグラフである。図４（ｂ）のグラフの縦軸は発電量、横軸は時間の経過を示している。グラフ４１１は、燃料削減量が図４（ａ）のグラフ４０１の場合の発電量の推移を示す。グラフ４１２は、燃料削減量がグラフ４０２の場合の発電量の推移を示す。グラフ４１３は、燃料削減量がグラフ４０３の場合の発電量の推移を示す。グラフ４１１〜４１３は、評価部１０５が算出した年間の発電量に基づく。
【００４５】
図４（ｃ）は、タービン翼３２導入後の年間効果額を示すグラフである。図４（ｃ）のグラフの縦軸は年間効果額を示している。グラフ４２１は、燃料削減量が図４（ａ）のグラフ４０１で、発電量が図４（ｂ）のグラフ４１１の場合の年間効果額を示す。グラフ４２２は、燃料削減量がグラフ４０２で、発電量がグラフ４１２の場合の年間効果額を示す。グラフ４２３は、燃料削減量がグラフ４０３で、発電量がグラフ４１３の場合の年間効果額を示す。グラフ４２１〜４２３は、評価部１０５が算出した１年間の経済性評価額に基づく。タービン翼３２の導入によって、燃料の削減量または増加量は、図４（ａ）に示すように様々である。このような状況で、燃料費の削減効果と発電量増大による売電収入増加の効果が、全体としてどのような経済的な影響をもたらすかは明らかではない。本実施形態の経済性評価システム１０によれば、アップグレード製品の導入による経済的影響を定量的に算出し、ユーザに提示することができる。さらにタービン翼３２の導入によってメンテナンス回数を減らすことができたり、１回あたりのメンテナンス作業の負担を削減できるような場合、年間のメンテナンス費用を含めた年間効果額を算出することができる。
【００４６】
次に本実施形態に係る経済性評価処理の流れについて説明する。
図５は、本発明の一実施形態における経済性評価システムの処理の一例を示す第１のフローチャートである。
前提として、導入対象となるアップグレード製品は予め定められているとする。
まず、運転データ取得部１０１がプラントに関する各種の運転データを取得する（ステップＳ１１）。運転データとは、例えば、ガスタービン２０の出力、燃焼器２２へ供給する燃料流量、圧縮機２１の吸入側と出口側における空気の温度、圧力、流量などである。
次に評価条件取得部１０２が、経済性評価パラメータ、アップグレード製品導入時の性能の向上率等の情報を取得する（ステップＳ１２）。経済性評価パラメータとは、例えば、燃料単価、売電単価である。性能の向上率とは、圧縮機効率の増加率（ＨＥＰＡ３１の場合）、ガスタービン出力およびガスタービン効率の増加率（タービン翼３２の場合）、ディスクキャビティ温度の改善率（冷却空気制御弁３３の場合）などである。
【００４７】
次に実性能算出部１０３が、運転データ取得部１０１が取得した運転データに基づいて、実機の運転性能を算出する（ステップＳ１３）。運転性能とは、例えば、アップグレード製品がＨＥＰＡ３１の場合、ＨＥＰＡ３１導入前の実際の圧縮機２１の効率、ガスタービン２０の効率の１年間の推移である。あるいは、アップグレード製品がタービン翼３２や冷却空気制御弁３３の場合、それらのアップグレード製品を導入しない状態におけるガスタービン２０の実際の効率や出力の１年間の推移である。
【００４８】
次に改善時性能推定部１０４が、アップグレード製品導入時の運転性能を推定する（ステップＳ１４）。アップグレード製品導入時の運転性能とは、例えば、ＨＥＰＡ３１の場合、圧縮機２１の効率の向上に基づいて換算された１年間のガスタービン２０の効率の経時的変化の推定値である。あるいは、アップグレード製品がタービン翼３２や冷却空気制御弁３３の場合、ガスタービン２０の効率改善割合や出力増加割合に基づく１年間のガスタービン２０の効率や出力の経時的変化の推定値である。
【００４９】
次に評価部１０５は、運転性能改善の程度を算出する（ステップＳ１５）。運転効率改善の程度とは、例えば、ＨＥＰＡ３１の場合、グラフ３０２が示すガスタービン効率とグラフ３０１が示すガスタービン効率との差である。
次に評価部１０５は、運転性能改善に伴う生産性、コスト要因の増減を算出する（ステップＳ１６）。生産性とは、例えば、図４（ｂ）で例示したガスタービン出力、コスト要因とは、例えば、図３（ｃ）および図４（ａ）で例示した燃料量である。また、コスト要因とは、例えば、年間のメンテナンス費や導入に要する初期コストである。なお、年間のメンテナンス費の増減については、アップグレード製品導入後のメンテナンス費の算出に必要な情報（メンテナンスの回数、１回あたりの作業費など）は、評価条件取得部１０２を通じて与えられ、導入前のメンテナンス費については補修作業の実績に含まれている。
【００５０】
次に評価部１０５は、経済性評価額を算出する（ステップＳ１７）。例えば、評価部１０５は、売電収入の増加量と、燃料費およびメンテナンス費とを合計して経済性評価額を算出する。
【００５１】
本実施形態によれば、運転中のプラントについて、アップグレード製品を導入したときの経済的利益を定量的に算出することができる。また、経済性評価額の算出にあたっては、対象プラントの実際の運転データに基づいて算出するため、そのプラントにおける現実的で精度の高い経済性評価額を算出することができる。例えば、所定期間に亘る実際の運転データを用いることで、実際に運転してみなければ分からなかった対象プラントの特性や経年変化の程度に応じたアップグレード製品導入による経済的効果を算出することができる。
【００５２】
図６は、本発明の一実施形態における経済性評価システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。
上述の経済性評価システム１０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の各機能部（運転データ取得部１０１、評価条件取得部１０２、実性能算出部１０３、改善時性能推定部１０４、評価部１０５、選択部１０６、提案部１０７）による処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶部１１０に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
【００５３】
なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、入出力インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５４】
また、コンピュータ９００は、通信インタフェース９０５（通信部１０９）を介して、ＰＣやサーバ端末装置などのコンピュータ９１０と接続されていてもよい。例えば、コンピュータ９００がデータセンサ等で稼働し、通信インタフェース９０５およびネットワークを介して、入力画面や評価結果を表示する画面などの画像データを例えばメーカの営業担当者が使用するコンピュータ９１０へ送信し、営業担当者がコンピュータ９１０を通じて、コンピュータ９００に実装された経済性評価システム１０を操作してもよい。この場合、コンピュータ９１０は、例えば、タブレット端末などの携帯端末装置であってもよい。
【００５５】
以下、これまでに説明した経済性評価システム１０の実施例について説明する。
まず、メーカのサービス拡販担当やプラント担当が、次の定期点検の際にユーザへ提案する目的で、経済性評価システム１０を用いて経済的効果の大きいアップグレード製品を抽出し、ユーザへ提案すべきアップグレードメニューの選定を行う例を説明する。
図７は、本発明の一実施形態における経済性評価システムの処理の一例を示す第２のフローチャートである。
前提として、記憶部１１０には、運転データ取得部１０１および評価条件取得部１０２が取得した複数のプラントの情報（運転データ、補修作業の実績、要求出力等の運転条件）と各プラントに導入可能なアップグレード製品の情報（種類、型番、性能の改善率など）が予め記録されているとする。また、記憶部１１０には、各アップグレード製品と運転データが示すプラントの特性とが対応付けて記録されている。
まず、プラント担当者は、評価するプラントを指定する（ステップＳ２１）。入出力部１０８は、指定されたプラントの情報の入力を受け付け、記憶部１１０に記録する。次にプラント担当者は、アップグレード製品の選択方法を指定する（ステップＳ２２）。ここで、アップグレード製品の選択方法には、「プラントの運転条件、環境等に応じて最適なアップグレード製品を選択する方法」と「経済評価額が大きいアップグレード製品を選択する方法」が存在する。「プラントの運転条件、環境等に応じて最適なアップグレード製品を選択する方法」とは、運転データに基づいて、例えば、圧縮機２１の性能が劣化しているようであれば圧縮機２１の性能を向上するアップグレード製品を選択するような選択方法のことである。また、「経済評価額が大きいアップグレード製品を選択する方法」とは、経済性評価額が最も大きいアップグレード製品を選択する選択方法のことである。入出力部１０８は、指定された選択方法を記憶部１１０に記録する。
【００５６】
「プラントの運転条件、環境等に応じて最適なアップグレード製品を選択する方法」が指定された場合、提案部１０７がアップグレード製品の選択処理を行う。まず、提案部１０７は、記憶部１１０から運転データ、補修作業の実績、要求出力などを読み出して取得する。提案部１０７は、実性能算出部１０３に運転性能の算出を指示する。実性能算出部１０３は、運転データに基づいてプラントが備える各機器の性能の経時的変化を算出する。例えば、実性能算出部１０３は、所定期間におけるガスタービン２０の圧縮機２１、燃焼器２２、タービン２３の効率の推移を算出する。提案部１０７は、実性能算出部１０３が算出した機器の性能の劣化に応じて、劣化が進んでいる機器を選択する（ステップＳ２３）。また、提案部１０７は、補修作業の実績に基づいて、補修作業が最も多く行われた機器、あるいは、最も重大な補修作業が行われた機器を選択する。
【００５７】
次に提案部１０７は、適切なアップグレード製品を選択する（ステップＳ２４）。例えば、提案部１０７は、効率の劣化が最も大きい機器、あるいは、効率の劣化が所定の閾値以上の機器について、その機器の性能を回復するアップグレード製品を選択する。または、提案部１０７は、補修作業の実績に基づいて選択した機器について、その機器の性能を回復するアップグレード製品を選択する。
例えば、空気の汚染された地域に設置されたプラントでは、運転データが圧縮機２１の効率の低下を示したり、圧縮機２１の洗浄の回数が多くなったりすると考えられる。このような場合、提案部１０７は、圧縮機２１の性能を回復するＨＥＰＡ３１を選択する。また、例えば、寒冷地では、ディスクキャビティの過冷却を示す運転データが計測される可能性がある。このような運転環境への対処として、提案部１０７は、例えば、ディスクキャビティの過冷却を抑止する冷却空気制御弁３３を選択する。また、要求出力に対して運転データが示す出力に余裕が無いなどの場合、提案部１０７は、例えば、出力の向上に効果的なタービン翼３２を選択する。提案部１０７は、記憶部１１０に記録された各アップグレード製品と運転データなどに基づくプラントの特性との対応関係に基づいてアップグレード製品を選択する。プラントの特性とは、上記例であれば、圧縮機の洗浄回数が多い、ディスクキャビティの過冷却の頻度が多いなどである。提案部１０７は、選択したアップグレード製品を評価部１０５に出力する。なお、提案部１０７は、複数のアップグレード製品を選択しても良い。また、提案部１０７は、アップグレード製品に加えて、そのアップグレード製品が選択された理由を入出力部１０８へ出力する。
【００５８】
次に評価部１０５は、提案部１０７が選択したアップグレード製品を導入した場合の経済的評価額を算出する（ステップＳ２５）。具体的には、評価部１０５は、図５のフローチャートを用いて説明した一連の処理によって経済性評価額を算出する。評価部１０５は、算出した経済性評価額を入出力部１０８へ出力する。入出力部１０８は、提案部１０７が選択したアップグレード製品、その選択理由、経済性評価額を表示装置に表示する。これにより、プラント担当者は、ユーザのプラントにとって効果的なアップグレード製品を認識することができる。また、プラント担当者は、アップグレード製品が選択された理由を把握することができるので、アップグレード製品導入の必要性をより明確にユーザに説明することができる。また、プラント担当者は、経済性評価額を提示することができるので、アップグレード製品の導入により、どれぐらいの利益が得られるかをユーザに明確に示すことができる。
【００５９】
一方、「経済評価額が大きいアップグレード製品を選択する方法」が指定された場合、選択部１０６がアップグレード製品の選択処理を行う。まず、選択部１０６は、ステップＳ２１で指定されたプラントに導入可能な全てのアップグレード製品について、評価部１０５に経済性評価額の算出を指示する。評価部１０５は、図５で例示したフローチャートに示す一連の処理によって経済性評価額を算出する（ステップＳ２６）。評価部１０５は、算出結果を選択部１０６に出力する。次に選択部１０６は、評価額の大きいアップグレード製品を選択する（ステップＳ２７）。例えば、評価部１０５は、評価額が大きい順に例えば上位５つのアップグレード製品を選択する。あるいは、評価部１０５は、評価額が所定の閾値以上となるアップグレード製品を選択する。評価部１０５は、選択したアップグレード製品について、名称、経済性評価額、過去に導入済みかどうか、導入済みの場合はその導入開始時期を入出力部１０８へ出力する。
【００６０】
入出力部１０８は、選択部１０６が選択したアップグレード製品、経済性評価額、過去における導入の有無などを、例えば経済効果が大きい順に表示装置に表示する。これにより、プラント担当者は、未導入であって経済的効果が大きなアップグレード製品をユーザに提示することができる。なお、過去に導入済みのアップグレード製品であっても再度の交換時期を迎えている場合、プラント担当者は、当該アップグレード製品の導入を薦めてもよい。
なお、評価部１０５は、ユーザに対する経済的効果だけではなく、メーカ側の利益率などを計算してこの値を表示するようにしてもよい。また、選択部１０６による選択処理（ステップＳ２６〜Ｓ２７）、提案部１０７による選択処理（ステップＳ２３〜Ｓ２５）の両方を行い、両処理による結果を表示するようにしてもよい。
本実施形態の経済性評価システム１０によれば、実機の運転データに基づいてアップグレード製品の候補を抽出することで、ユーザに適したアップグレード製品を明確化し、より積極的にユーザへアップグレード製品の提案を行うことが可能となる。また、プラント毎の運転状態に則した各アップグレード製品のコストメリットを定量的な数値として提示することができるので、ユーザに対してより説得力のある提案が可能となる。
【００６１】
次に営業担当者が、例えば、ユーザと対面しながらその場で燃料単価等のユーザ固有の情報を直接ユーザから取得しつつ経済性評価額の試算を行い、アップグレード製品の導入効果をユーザに提示する例について説明する。
図８は、本発明の一実施形態における経済性評価システムの処理の一例を示す第３のフローチャートである。
前提として図７で説明した処理等に基づいてユーザに提示するアップグレード製品の候補は事前に抽出してあるものとする。
まず、営業担当者は、評価するプラントを指定する（ステップＳ３１）。営業担当者が使用する端末装置（図６のコンピュータ９１０）は、指定されたプラントの情報を経済性評価システム１０（図６のコンピュータ９００）へ送信し、経済性評価システム１０では、通信部１０９が、指定されたプラントの情報を受信し、記憶部１１０に記録する。
次にプラント担当者は、予め抽出されたアップグレード製品の候補の中から、任意のアップグレード製品を指定する（ステップＳ３２）。通信部１０９は、指定されたアップグレード製品の情報を受信し記憶部１１０に記録する。
次に営業担当者は、ユーザに実際の燃料単価や売電単価の入力を促し、ユーザはこれらの営業情報を端末装置に入力する。経済性評価システム１０では、評価条件取得部１０２が通信部１０９を介して燃料単価等を取得し（ステップＳ３３）、記憶部１１０に記録する。
【００６２】
次に営業担当者が経済性評価額の算出を指示する情報を、端末装置に入力する。
経済性評価システム１０では、評価部１０５が通信部１０９を介してこの指示情報を取得し、経済性評価額を算出する（ステップＳ３４）。評価部１０５は、算出した経済性評価額を、通信部１０９を介して端末装置に送信する。端末装置は、評価部１０５による経済性評価額を表示する（ステップＳ３５）。このように本実施形態の経済性評価システム１０によれば、プラント毎にアップグレード製品導入時の経済的効果の見積りが可能となる為、ユーザとの商談の場で活用することができる。
【００６３】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・経済性評価システム
１０１・・・運転データ取得部
１０２・・・評価条件取得部
１０３・・・実性能算出部
１０４・・・改善時性能推定部
１０５・・・評価部
１０６・・・選択部
１０７・・・提案部
１０８・・・入出力部
１０９・・・通信部
１１０・・・記憶部
【図１】
2018200032.tif 000003
【図２】
2018200032.tif 000004
【図３】
2018200032.tif 000005
【図４】
2018200032.tif 000006
【図５】
2018200032.tif 000007
【図６】
2018200032.tif 000008
【図７】
2018200032.tif 000009
【図８】
2018200032.tif 000010