(57)【要約】【課題】プラント構成機器の性能劣化状態を正確に評価し、発電プラントに適確で効率的な運用支援を可能とした運用支援システムを提供する。【解決手段】本発明に係る発電プラント１の運用支援システム３は、発電プラント１の計測データａを通信ネットワーク２を介して入力する入力手段１０と、入力された計測データａに基づき、発電プラント１およびその構成機器の性能劣化を定量的に評価して運用支援データｂを作成するデータ評価処理手段１１と、この運用支援データＢを通信ネットワーク２を介して接続された運転支援データ確認用コンピュータ６へ出力する出力手段１２とを有するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラントの計測データを通信ネットワークを介して入力する入力手段と、
この入力手段で入力された計測データに基づき、前記発電プラントおよびその構成機器の性能劣化を定量的に評価して運用支援データを作成するデータ評価処理手段と、
この運用支援データを通信ネットワークを介して接続された運転支援データ確認用コンピュータへ出力する出力手段とを有することを特徴とする発電プラントの運用支援システム。
【請求項２】
前記データ評価処理手段は、発電プラントの計測データに基づくヒートバランス計算によりプラント構成機器の個別の性能値を算出するヒートバランスモデルと、
プラント構成機器の性能値を個別に保存する性能値保存手段と、
前記プラント構成機器の性能値の経時的推移によってプラント構成機器の劣化状態を評価する経時推移評価手段とを備えた請求項１に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項３】
前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の蓄積された性能値が入力される将来予測評価手段を備え、この将来予測評価手段は、蓄積された性能値から統計処理により将来のプラント構成機器の性能値を予測するようにした請求項１または２記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項４】
前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の中から性能値の劣化が大きい劣化機器を抽出する故障時運用損費評価手段を備え、この故障時運用損費評価手段は、前記劣化機器が故障する場合に発生する運用損費を求めるようにした請求項１または２に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項５】
前記データ評価処理手段は、熱効率低下による運用損費を求める熱効率低下損費評価手段を備え、この損費評価手段は、プラント構成機器の性能値劣化状態における熱効率低下時の運用損費を求めるようにした請求項１または２に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項６】
発電プラントの計測データが取り込まれるデータ評価処理手段を有し、
このデータ評価処理手段は、発電プラントの計測データに基づくヒートバランス計算により、プラント構成機器の個別の性能値を算出するヒートバランスモデルと、各構成機器の性能値が入力されるシミュレーションモデルとを備え、上記シミュレーションモデルはプラント構成機器の性能値を用いてプロセス値を求め、運転条件変更時のヒートバランスを推定するようにしたことを特徴とする発電プラントの運用支援システム。
【請求項７】
前記シミュレーションモデルは、プラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更させた場合、ヒートバランスを推定可能に構成した請求項６に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項８】
前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更した場合の推定ヒートバランスから発電コストを算出する予測発電コスト評価手段と、この予測発電コスト評価手段で算出された予測発電コストを発電プラントの現在の発電コストとを比較する発電コスト比較処理手段とを備えた請求項１または６に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項９】
前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更した場合の推定ヒートバランスから変更による発電コストの変化分を算出する予測発電コスト評価手段と、発電コストの変化分と前記変更に要する改修費を用いて前記変更による損益を計算する損益評価手段とを備えた請求項１または６に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項１０】
前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の性能値を保存する性能値保存手段と、この保存手段に保存された過去の蓄積性能値から統計処理によって将来の各構成機器の性能値を予測する将来予測評価手段と、各構成機器の予測性能値を用いて将来のヒートバランスを計算するシミュレーションモデルとを備えた請求項１または６に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項１１】
前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の機器性能、流体の状態または発電負荷を表わす計算パラメータに対するプラント熱効率の関係を推定するシミュレーションモデルを備えた請求項６に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項１２】
前記データ評価処理手段は、通信ネットワークを介して発電プラントのデータ収集装置に接続された請求項６に記載の発電プラントの運用支援システム。
【請求項１３】
前記データ評価処理手段は、通信ネットワークを介して運用支援データ確認用コンピュータに接続された請求項６に記載の発電プラントの運用支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電プラント等の各種プラントのプラント性能および機器状態を監視・評価するプラントの運用支援システムに係り、特に火力発電プラントの計測データを使用してプラント性能および機器状態を監視・評価する発電プラントの運用支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラント等の各種発電プラントの主なランニングコストには、燃料費、人件費、機器保守費等が考えられる。ランニングコストを抑制できれば、発電プラントの運用効率化を図ることができる。
【０００３】
発電プラントの機器保守に要する費用としては、プラント構成機器の性能を当初より良くすることを目的とする改造費、プラント構成機器の性能を当初レベル近くまで回復させることを目的とする補修費、予備品の管理費等がある。
【０００４】
一般的に発電プラントの構成機器は、時間の経過とともに性能劣化し、その結果、プラント熱効率が低下して燃料費が増加してくる。燃料費を節約するためには、最もプラント熱効率が良い経済的な負荷帯で運転すればよいが、プラント構成機器の劣化や日負荷運転により運転条件も変化し、プラント熱効率のよい負荷帯も変化する。このため、発電プラントでは、プラント熱効率のよい最適な負荷帯を選択して運転するのは困難である。
【０００５】
また、発電プラントにおいては、燃料費の増加を防ぐために、プラント構成機器の保守を行なって、機器性能の維持あるいは向上させる対策がとられている。この対策を立てるためには、どのプラント構成機器がどの程度劣化しているのかを正確に診断し、把握しなければならない。プラント構成機器の補修あるいは改造により性能維持あるいは性能向上させて燃料費の抑制を図ろうとする場合、機器補修等の費用対効果を正確にかつ事前に評価できることが望ましい。
【０００６】
しかし、発電プラントは多数のプラント構成機器から構成されており、計測されるプロセスデータ値だけで費用対効果を見極めるのは困難である。また、発電プラントでは、プラント構成機器の不測の機器損傷に備え、機器損傷部を直ちに修繕あるいは補修して発電を再開できるように、予備品をストックしておかなければならず、そのストック管理にも管理コストがかかっている。
【０００７】
発電プラントのランニングコストはプラント運用の効率化でコスト低減を図ることができるが、ランニングコストと機器保守費と密接な関係があり、プラント運用の効率化するには、燃料費や人件費とともに、機器保守費も勘案することが望ましい。
【０００８】
一方、プラント構成機器の機器性能を把握してランニングコストを評価するには、製造機器メーカのノウハウも必要となる。プラント構成機器の評価を行なう毎に、機器メーカの技術者を現地の発電プラントに派遣するのでは、時間と労力上問題がある上に、評価する頻度上の制約を受け、最適な評価タイミングを逃がしてしまう可能性も大きい。
【０００９】
従来では、特許文献１の特開平４−２４２１２３号公報に記載のプラント性能監視装置のように、プラント構成機器の個別の性能をプラント計測データを使用して監視したり、また、特許文献２の特公昭６２−４５２６号公報記載のように、プラント構成機器の性能劣化がプラント熱効率に与える影響を評価する発電プラントの性能監視技術が存在する。
【００１０】
さらに、特許文献３の特開平１１−２２９８２０号公報、特許文献４の特開２００１−２６３００６号公報および特許文献５の特開２００２−１２２００５号公報に記載のように、プラント構成機器の性能評価の精度を向上させ、改善する技術も存在する。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献記載の発電プラントの診断・監視技術は、発電プラントおよびその構成機器の性能劣化を診断し、評価するところまでであり、それらの評価をプラント構成機器の補修あるいは改造まで踏み込んで効率的にかつ総合的に行なう手段については記載されていない。また、プラント構成機器が性能劣化をすることでどれだけ損失が発生し、プラント構成機器の補修の有無を定量的に評価する技術もない。
【００１２】
また、特許文献６の特開２００２−２５９５０５号公報記載の発電設備のデータ提供システムは、発電プラント側とサービスセンタ側を通信ネットワークを介して接続し、このネットワークを経由して取得した計測データからサービスセンタ側で発電効率、発電コスト（単位発生量当りの燃料費、機器全寿命）の評価データを作成して提供し、評価データの参照に対して課金するシステムである。
【００１３】
このデータ提供システムによると、計測データの評価およびその評価結果を記憶するデータ処理工程を発電プラント側から隔離した所に設置し、通信ネットワークを介して計測データと評価データの授受を行なうことで、発電プラント側がデータ処理工程に対する投資を回避できるようにしたものである。
【００１４】
特許文献６の発電設備のデータ提供システムには、現在実際に計測されているプロセス値（機器劣化の進んだ状態）と設計性能を仮定し現在と同じ運転条件としたときに予測されるプロセス値（本来あるべき状態）とを比較することで、発電効率や機器性能の経時的悪化を燃料費の側面から評価できる技術が記載されている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平４−２４２１２３号公報（信頼性の高いプラント性能データを選択して発電プラント履歴監視の精度を向上させた技術（段落［００１２］〜［００１５］および図１参照））
【００１６】
【特許文献２】
特公昭６２−４５２６号公報（圧力、流量、電気出力等のプロセスデータ値からプラント性能演算およびその経年劣化を監視し、プラント熱効率に与える影響を評価する技術（第４欄第２４行〜第５欄第７行および第３図、第４図参照））
【００１７】
【特許文献３】
特開平１１−２２９８２０号公報（発電プラントの熱効率診断精度向上により、各プラント構成機器個別の性能変化が発電プラント全体に与える影響の解析と点検・補修等による熱効率を回復させる技術（段落［００１０］〜［００１９］および図１、図３参照））
【００１８】
【特許文献４】
特開２００１−２６３００６号公報（プラント構成機器個別の性能変化が発電プラント全体に与える影響を解析し、点検・補修等による熱効率の回復を適切に行う技術、（段落［００１７］〜［００２５］、図１、図３参照））
【００１９】
【特許文献５】
特開平２００２−１２２００５号公報（ヒートバランス解析手法の評価により、発電プラントの熱効率低下要因を診断し、プラント熱効率診断精度を向上させる技術（段落［００１９］〜［００３２］、図１、図４参照））
【００２０】
【特許文献６】
特開２００２−２５９５０５号公報（発電効率、発電コスト等の評価データを通信ネットワークを利用して安価に取得できる発電設備のデータ提供システム（段落［０００５］〜［０００７］））
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献６の発電設備のデータ提供システムでは、プラント構成機器の機器機能が劣化した結果としてのプロセス値の推移を確認するのであるから、実際にプラント構成機器が何％性能劣化したのかを定量的に把握することは困難である。
【００２２】
また、発電プラントのプラント構成機器は、経年劣化を受けて機器補修が行われるが、全てのプラント構成機器を補修するわけではない。従来のデータ提供システムでは、全てのプラント構成機器を完全に補修した状態を比較基準とするべく計算により推定している。
【００２３】
しかし、複数のプラント構成機器が劣化している状態において、特定の構成機器だけを補修した場合、発電プラントの発電効率あるいは燃料費がどれだけ改善されたのかを把握することができない。プラント構成機器の改造により設計性能よりも向上させた場合の評価も不可能である。また、プラント構成機器を機器補修すべきか、あるいは機器補修すべきでないのか定量的に評価する技術についての記載は一切ない。
【００２４】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、発電プラントの構成機器の性能劣化状況を正確に精度よく評価し、発電プラントの運転支援を的確で効率的に行なうことができる発電プラントの運転支援システムを提供することを目的とする。
【００２５】
本発明の他の目的は、各プラント構成機器が性能劣化している場合、機器性能劣化の影響および機器性能劣化を改善したときの効果を定量的に評価でき、より的確にプラント運転支援を行なうことができる発電プラントの運用支援システムを提供するにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発電プラントの運用支援システムは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、発電プラントの計測データを通信ネットワークを介して入力する入力手段と、この入力手段で入力された計測データに基づき、前記発電プラントおよびその構成機器の性能劣化を定量的に評価して運用支援データを作成するデータ評価処理手段と、この運用支援データを通信ネットワークを介して接続された運転支援データ確認用コンピュータへ出力する出力手段とを有することを特徴とするものである。
【００２７】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る発電プラントの運用支援システムは、請求項２に記載したように、前記データ評価処理手段は、発電プラントの計測データに基づくヒートバランス計算によりプラント構成機器の個別の性能値を算出するヒートバランスモデルと、プラント構成機器の性能値を個別に保存する性能値保存手段と、前記プラント構成機器の性能値の経時的推移によってプラント構成機器の劣化状態を評価する経時推移評価手段とを備えたものである。
【００２８】
さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る発電プラントの運用支援システムは、請求項３に記載したように、前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の蓄積された性能値が入力される将来予測評価手段を備え、この将来予測評価手段は、蓄積された性能値から統計処理により将来のプラント構成機器の性能値を予測するようにしたり、また、請求項４に記載したように、前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の中から性能値の劣化が大きい劣化機器を抽出する故障時運用損費評価手段を備え、この故障時運用損費評価手段は、前記劣化機器が故障する場合に発生する運用損費を求めるようにしたり、さらに、請求項５に記載したように、前記データ評価処理手段は、熱効率低下による運用損費を求める熱効率低下損費評価手段を備え、この損費評価手段は、プラント構成機器の性能値劣化状態における熱効率低下時の運用損費を求めるようにしたものである。
【００２９】
一方、本発明に係る発電プラントの運用支援システムは、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、発電プラントの計測データが取り込まれるデータ評価処理手段を有し、このデータ評価処理手段は、発電プラントの計測データに基づくヒートバランス計算により、プラント構成機器の個別の性能値を算出するヒートバランスモデルと、各構成機器の性能値が入力されるシミュレーションモデルとを備え、上記シミュレーションモデルはプラント構成機器の性能値を用いてプロセス値を求め、運転条件変更時のヒートバランスを推定するようにしたものである。
【００３０】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る発電プラントの運用支援システムは、請求項７に記載したように、前記シミュレーションモデルは、プラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更させた場合、ヒートバランスを推定可能に構成したり、請求項８に記載したように、前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更した場合の推定ヒートバランスから発電コストを算出する予測発電コスト評価手段と、この予測発電コスト評価手段で算出された予測発電コストを発電プラントの現在の発電コストとを比較する発電コスト比較処理手段とを備えたものである。
【００３１】
さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る発電プラントの運用支援システムは、請求項９に記載したように、前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更した場合の推定ヒートバランスから変更による発電コストの変化分を算出する予測発電コスト評価手段と、発電コストの変化分と前記変更に要する改修費を用いて前記変更による損益を計算する損益評価手段とを備えたり、また、請求項１０に記載したように、前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の性能値を保存する性能値保存手段と、この保存手段に保存された過去の蓄積性能値から統計処理によって将来の各構成機器の性能値を予測する将来予測評価手段と、各構成機器の予測性能値を用いて将来のヒートバランスを計算するシミュレーションモデルとを備えたものである。
【００３２】
さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る発電プラントの運用支援システムは、請求項１１に記載したように、前記データ評価処理手段は、プラント構成機器の機器性能、流体の状態または発電負荷を表わす計算パラメータに対するプラント熱効率の関係を推定するシミュレーションモデルを備えたり、また、請求項１２に記載したように、前記データ評価処理手段は、通信ネットワークを介して発電プラントのデータ収集装置に接続されたり、請求項１３に記載したように、前記データ評価処理手段は、通信ネットワークを介して運用支援データ確認用コンピュータに接続されたものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発電プラントの運用支援システムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本発明に係る発電プラントの運用支援システムの一実施形態を示すシステム構成例の概略図である。本発明が適用される発電プラントには、火力発電プラントの他、コンバインドサイクル発電プラント、蒸気発電プラント、コージュネレーション発電プラント等の種々のプラントがある。図１は、本発明を例えば火力発電プラントの運用支援システムに適用した例を示す。
【００３５】
図１において、符号１は火力発電プラント等の発電プラントを示し、この発電プラント１は、インターネット等の通信ネットワーク２を介して運用支援システム３に接続される。運用支援システム３は、発電プラント１からプロセス計測データａを通信ネットワーク２を介して取り込み、取り込んだプロセス計測データａを処理して評価し、評価した運用支援データｂを通信ネットワーク２経由で発電プラント１側に提供している。
【００３６】
発電プラント１には、図示しないプラント構成機器（タービンや発電機等）のプロセス計測データａを収集、送信する計測データ収集装置５と、運用支援システム３から送信される運用支援データｂをＷｅｂ上で確認する確認用コンピュータとしての運用支援データ確認用パソコン（ＰＣ）６が設置される。計測データ収集装置５および運用支援データ確認用ＰＣ６は、通信ネットワーク２を介して運用支援システム３と必要な情報データを、送受信可能に接続される。運用支援データ確認用ＰＣ６は、発電プラント１の外部に設置してもよい。
【００３７】
発電プラント１および運用支援システム３を通信ネットワーク２に接続する手前にセキュリティ問題を考慮し、ファイアウォール等のセキュリティ機器が設けられる。また、通信経路としてインターネット等の通信ネットワークに代え、専用回線としてもよく、さらに、無線通信により行なってもよい。
【００３８】
また、運用支援データ確認用ＰＣ６は、１台に限定されず、複数台設置することもできる。さらに、運用支援データｂの提示をＷｅｂサード上で行なわなくても、電子メールや専用通信ソフト等を使用して行なうようにしてもよい。Ｗｅｂサーバ上で運用支援データｂを提示する場合は、パスワード設定等のセキュリティ対策を施しておくことが望ましい。
【００３９】
図２は発電プラントの運用支援システム３の内部におけるプラント計測データａのデータ処理フローを例示するものである。
【００４０】
発電プラント１側から通信ネットワーク２を経由して運用支援システム３の入力手段１０にプラント構成機器のプロセス計測データａが取り込まれる。入力手段１０を介して取り込まれたプロセス計測データａに基づき、発電プラント１およびその構成機器の性能劣化を評価するデータ評価処理手段１１でデータ処理され、運用支援データｂを作成しており、作成された運用支援データｂは出力手段１２から通信ネットワーク２を介して発電プラント１側に送信される。入力手段１０からデータ評価処理手段１１に取り込まれたプロセス計測データａは、図２に示すように、フィルタ１６によってノイズ除去や運転条件による選別等が行われる。ノイズの除去方法としては、例えば数分乃至数時間分の時間平均化を行なう等が考えられる。
【００４１】
フィルタ１６により運転条件が選別され、ノイズ除去されたプロセス計測データは、データ抽出処理手段１７により、発電プラント１のボイラ、タービン、発電機等のプラント構成機器の性能値計算に必要なデータが抽出される。この抽出データはヒートバランスモデル１８に入力される。このヒートバランスモデル１８には、発電プラント１に予め設定された設計データｃも同時に入力される。設計データｃは設計データ格納手段１９に格納されている。
【００４２】
設計データｃをヒートバランスモデル１８に入力させるのは、プラント構成機器によっては性能値算出に必要な計測データが得られなかったり、計測されていない場合があるためである。この場合、プロセス配管のような周辺機器の設計データを使用して必要なプロセス設計データを得、ヒートバランスモデル１８内で推論するためである。
【００４３】
ヒートバランスモデル１８内では、抽出データおよび推論データに基づいて発電プラント１のプラント構成機器のヒートバランス計算が行なわれる。このヒートバランス計算は、特開平４−２４２１２３号公報および特開平１１−２２９８２０号公報に記載された発電プラントの熱効率診断方法と同様にして行なわれる。このヒートバランス計算により、プラント構成機器について個別に性能値ａが算出される。
【００４４】
ヒートバランスモデル１８で算出されたプラント構成機器の性能値ｄは性能値保存手段２０に入力されて保存される一方、シミュレーションモデル２１にも入力される。プラント構成機器の性能値ｄには、タービン効率やポンプ効率、給水加熱器等の熱貫流率などが使用される。
【００４５】
シミュレーションモデル２１では、プラント構成機器の性能値ｄを使用してプロセス値ｅを計算する。すなわち、ヒートバランスモデル１８内で行なわれるヒートバランス計算とは逆の計算処理が行なわれて予測プロセス値ｅが算出される。これにより、シミュレーションモデル２１は、運転条件を変えた場合、例えば現在のプラント性能を維持して計算条件を変えた場合のヒートバランスを推定できる。
【００４６】
一方、シミュレーションモデル２１には、運転条件設定手段２２が接続されており、この運転条件設定手段２２からシミュレーションモデル２１に発電プラント１の運転負荷や海水温度等の運転条件設定情報ｆが入力される。
【００４７】
また、シミュレーションモデル２１には、データ変更処理手段２３も接続されており、特定のプラント構成機器の性能値ｄや機器／配管系統の構成を変更したい場合に、データ変更処理手段２３から変更情報ｇがシミュレーションモデル２１に入力される。変更情報ｇの中には将来の予測性能値ｈを使用できるように、データ変更処理手段２３に将来予測評価手段２４が接続される。
【００４８】
シミュレーションモデル２１にて計算された予測プロセス値ｅは予測発電コスト評価手段２５に入力され、ここで、単位発電電力量当りの燃料費（以下、発電コストという。）が計算される。予測発電コスト評価手段２５における発電コスト評価処理の具体例については後述する。
【００４９】
一方、フィルタ１６にてフィルタ処理されたプロセス計測データａ１は現在の発電コスト評価手段２６に入力され、この発電コスト評価手段２６にて予測発電コスト評価手段２５と同様な計算処理が行なわれ、現在時の発電コストが計算される。
【００５０】
計算された現在の発電コスト情報ｉは発電コスト比較処理手段２８に入力される一方、発電コスト比較処理手段２８には予測発電コスト評価手段２５からの予測発電コスト情報ｊも入力される。そして、この発電コスト比較処理手段２８で現在発電コストと予測発電コストとの差を算出し、算出された発電コスト差情報ｋは損益評価手段２９に入力されるとともに運用支援データ提示処理手段３０に入力される。
【００５１】
また、損益評価手段２９には、変更費用算出手段３２からの出力信号ｌが入力される。変更費用算出手段３２は、データ変更処理手段２３から出力される変更情報ｇに基づいて、実機の発電プラントにおいて、プラント構成機器の性能値や機器／配管系統の構成を変更するのに必要な費用を算出する。損益評価手段２９では、変更費算出手段３２で算出された変更費用と変更に伴う発電コスト差を用いて、変更による損益を算出している。この損益情報ｍは運用支援データ提示処理手段３０に送られる。
【００５２】
また、前記シミュレーションモデル２１でのシミュレーション結果である予測プロセス値ｅは、相関データ作成手段３３にも入力される。この相関データ作成手段３３では、例えば特定の計算パラメータに対する発電プラントのプラント熱効率の関係を推定する処理が行なわれる。計算パラメータとして例えば発電負荷や海水温度、プラント構成機器の機器性能、流体状態を表わすパラメータがある。
【００５３】
相関データ作成手段３３において、プラント構成機器の劣化進行に伴って変化する熱効率と発電負荷および海水温度の相関（図１０参照）を適宜把握することで、海水温度変化のように運転条件が変ったとき、どの発電負荷で運転すれば最も効率が良いのかと知ることができ、運転の指針を与えることができる。相関データ作成手段３３にて作成された、相関データｎは運用支援データ提示処理手段３０に入力される。
【００５４】
ところで、ヒートバランスモデル１８でのヒートバランス計算により算出されたプラント構成機器の性能値ｄは、性能値保存手段２０に入力され、この保存手段２０にて計算された性能値がプラント構成機器の機器別に逐次堆積され、保存される。
【００５５】
前記性能値保存手段２０は経時推移評価手段３５に電気的に接続される。経時推移評価手段３５は、保存され、蓄積された性能値を読み込み、プラント構成機器の機器別に性能値の経時推移を評価している。機器別性能値の経時推移評価により、現在の機器性能の状況およびこれまでの機器性能の劣化傾向を評価することができる。
【００５６】
蓄積された性能値の経時的な推移によってプラント構成機器の劣化状態を評価することで、製造機器メーカの技術者が直接発電プラントの設置サイト（現地）に出向くことなく、プラント構成機器を個別に性能値評価を行なうことができ、発電プラント１の適確かつ効率的な運用が可能となる。
【００５７】
経時推移評価手段３５による内部処理によって得られた経時推移評価情報ｐは、運用支援データ提示処理手段３０に入力される他、将来予測評価手段２４、劣化機器故障時の運用損費評価手段３６および熱効率低下による損費評価手段３７にそれぞれ入力される。各評価手段２４、３６、３７で処理された評価結果ｑ，ｒ，ｓは運用支援データ提示処理手段３０に入力されるようになっている。
【００５８】
運用支援データ提示手段３０は、発電コスト比較処理手段２８から入力される発電コストの比較結果（発電コスト差情報ｋ）、損益評価手段２９から入力される投資回収の評価結果（損益情報ｍ）、経時推移評価手段３５から入力される現在までのプラント構成機器の機器状態評価結果、将来予測評価手段２４から入力される将来のプラント構成機器の機器性能の予測結果（経時推移評価情報ｐ）、劣化機器の運用損費評価手段３６から入力されるプラント構成機器の劣化機器の故障確率を考慮した損費（損失費用）評価結果（損失評価情報ｒ）、熱効率低下による損費評価手段３７からの熱効率低下による損費評価結果（損費評価情報ｓ）、相関データ作成手段３３からの運用指針（相関データｎ）等の各情報を入力し、これらの各情報を評価し、運用支援データｂとして通信ネットワーク２に出力している。
【００５９】
ところで、発電プラント１の運用支援システム３に備えられる経時推移評価手段３５は、図３に示される内部処理が行なわれる。経時推移評価手段３５は、プラント構成機器Ａ、Ｂ、Ｃの機器別に計算された性能値が逐次保存され、蓄積された性能値の経時的な推移によってプラント構成機器の劣化状態を評価するようになっている。
【００６０】
経時推移評価手段３５の内部処理では、保存されている各機器の性能値時系列データを、基準とする性能値データで除することで正規化し、正規化性能値の経時推移をグラフ化する。基準値性能データは、設計性能値で良いし、また、特定日時の性能値としてもよい。各機器の性能値を正規化することで、機器劣化度合いがわかり易くなる。
【００６１】
また、プラント構成機器のデータ計測時の運用条件差等の影響により、性能値の時系列データはバラツキが出るものであるから、このバラツキを補正する統計処理を行なうことも好ましい。
【００６２】
経時推移評価手段３５で処理された現在までの機器性能評価結果は、将来予測評価手段２４、劣化機器の故障時運用損費評価手段３６および熱効率低下損費評価手段３７にそれぞれ入力され、ここで図４、図５および図６に示される内部処理が行なわれる。
【００６３】
将来予測評価手段２４では、図４に示される内部処理がプラント構成機器の機器毎に行なわれ、蓄積された性能値から統計処理により、将来のプラント構成機器の性能値を予測するようになっている。将来予測評価手段２４は、図３に示された正規化した経時推移データから統計処理によって回帰式を採用し、回帰曲線３９が作成される。この回帰曲線３９に予測したい時期を入力すれば、そのときのプラント構成機器の各機器の予測性能値を正規化性能値の形で知ることができる。
【００６４】
運用支援システム３が備える将来予測評価手段２４は、蓄積された性能値から統計処理によって将来の性能値を予測するようにしたから、保守すべき時期を正確に評価でき、発電プラント１の適確な運用支援が可能となる。
【００６５】
プラント構成機器の性能値にある一定値を超えてはならないという制限がある場合、制限値に到達するまでの期間を回帰曲線３９から容易に予測することができ、保守時期を選定し、推奨することもできる。保守点検時には、必要な部品の手配時期の把握もできるため、予備品の在庫を減らすことができる。
【００６６】
また、劣化機器の故障時運用損費評価手段３６では、図５に示されるように内部処理が行なわれる。
【００６７】
発電プラント１のプラント構成機器は、経時推移評価手段３５にて図３に示されるように正規化性能値が系列的に求められる。劣化機器の故障時運用損費評価手段３６は、全ての性能監視対象機器の正規化性能値から性能劣化の大きい機器を抽出するようになっている。
【００６８】
また、故障時運用損費評価手段３６では、発電プラント１の単位電力量当りの利益、機器修理によって発電プラントが停止する期間、通常運転時の発電出力から、修理期間内に本来得るべき利益を計算にて求め、この計算上の利益（損益）に修理費用を加え、機器故障発生時に予想される損費（損失費用）を計算することができる。
【００６９】
予想される損費の数値が高い機器を保守点検時に優先的に保守作業を施すことで、機器故障による損費を減らすことができる。したがって、タービン構成機器の保守優先度を定量的に評価でき、発電プラント１のより適確な運用支援が可能となる。
【００７０】
なお、図３は経時推移評価手段３５に、現在の機器性能値を入力して劣化機器を抽出している例であるが、この劣化機器の抽出は、将来の予測性能値を入力して行なうようにしてもよい。
【００７１】
さらに、図６は、熱効率低下損費評価手段３７の内部処理例を示す図である。
【００７２】
熱効率低下損費評価手段３７では、プラント構成機器の正規化性能値と、性能劣化に対する単位出力当りの燃料流量変化量との相関式を予め作成しておき、この相関式に燃料評価および発電出力を乗ずることで、プラント構成機器の機器性能低下に起因する熱効率低下損失が算出される。
【００７３】
熱効率低下損費評価手段３７はプラント構成機器の劣化状態に基づいて、機器の保守優先度を定量的に評価でき、発電プラント１のより適確な運用支援が可能となる。
【００７４】
正規化性能値と燃料流量変化量の相関式の代わりに、両者のデータマップを作成し、このデータマップを利用して機器性能低下に起因する熱効率低下損失を算出してもよい。相関式やデータマップの基データは、シミュレーションモデル２１および相関データ作成手段３３を利用して得ることができる。さらに、プラント構成機器の基準性能値および現在性能値を用いてシミュレーションモデル２１にて単位出力当りの燃料流量変化量を直接的に算出してもよい。図６に示された熱効率低下損失評価手段３７では、プラント構成機器の現在の性能値を入力して現在の損費を評価している例であるが、将来の予測性能値を入力して損費評価を予測するようにしてもよい。
【００７５】
他方、運用支援システム３のシミュレーションモデル２１にて計算された予測プロセス値ｅは予測発電コスト評価手段２５に有力され、ここで単位発電電力量当りの燃料費（発電コスト）が計算される。
【００７６】
予測発電コスト評価手段２５では図７に示される内部処理が行なわれる。
【００７７】
予測発電コスト評価手段２５は、シミュレーションモデル２１で計算されたシミュレーション結果（予測プロセス値）である燃料流量をプラント出力で除し、燃料単価を乗ずることで、予測発電コストを算出することができる。
【００７８】
現在発電コスト評価手段２６においても、図７に示された予測発電コスト評価手段２５と同様の処理により、現在発電コストを算出することができ、現在発電コストと予測発電コストの差を発電コスト比較処理手段２８で算出している。また、現在発電コストと予測発電コストは、図８に示される発電コスト比較グラフで両者を比較する処理を行なってもよい。
【００７９】
さらに、発電コスト比較処理手段２８にて現在の発電コストと予測発電コストとが比較処理されて損益評価手段２９に入力される。損益評価手段２９では、図９に示される内部処理が行なわれる。
【００８０】
損益評価手段２９では、現在発電コストと予測発電コストの差に予定発電量を乗ずることで、プラント構成機器の性能値や機器／系統構成を変更した場合の損益を得ることができる。なお、予定発電量は、プラント定格出力に、想定される運転期間を乗ずることで概算的に得られる。
【００８１】
ところで、発電プラント１の運用支援システム３では、ヒートバランスモデル１８を備え、このヒートバランスモデル１８にて発電プラント１の計測データに基づくヒートバランス計算により、プラント構成機器の性能値を個別に算出しており、算出された各機器の性能値ｄはシミュレーションモデル２１に送られる。シミュレーションモデル２１では、各機器の性能値を使用して逆に発電プラント１のプロセス値を計算している。シミュレーションモデル２１はヒートバランスモデル１８とは逆の処理が行なわれ、運転条件変更時のヒートバランスを推定するようになっている。
【００８２】
シミュレーションモデル２１には運転負荷や海水温度等が運転条件設定手段２２から入力される一方、特定の機器の性能値または機器構成、配管系統構成を変更したい場合、データ変更処理手段２３から変更情報が入力される。この運用支援システム３では、発電プラント１の現在性能での計算条件を変えた場合のヒートバランスをシミュレーションモデル２１で推定することで、現在性能をベースとして海水温度が変化したときの予測計算ができ、発電プラント１のより適確な運用支援を行なうことができる。
【００８３】
また、発電プラントの運用支援システム３は、任意のプラント構成機器の性能値を変更した場合のヒートバランスをシミュレーションモデル２１を利用して推定することで、プラント機器を補修あるいは改造したときの効果を正確に評価できる。さらに、機器構成および配管系統構成を任意に変更した場合のヒートバランスをシミュレーションモデル２１を利用して推定することで、機器構成および系統構成を変更したときの効果を正確に評価でき、より的確な運用支援が可能となる。
【００８４】
さらに、発電プラント１の運用支援システム３は、任意のプラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更した場合の推定ヒートバランスから、そのときの発電コストを算出し、現在の発電プラントの発電コストと比較することで、変更前後での改善効果を定量的に評価でき、より的確な運用支援が可能となる。
【００８５】
一方、発電プラントの運用支援システム３は、任意のプラント構成機器の性能値、または機器構成、配管系統構成を変更した場合の推定ヒートバランスから変更による発電コストの変化分を予測発電コスト評価手段２５で算出し、この発電コストの変化分と変更に要する改修費を用いて変更によって生ずる損益を損益評価手段２９で計算することで、変更前後での改善効果を投資と回収の面から評価できる。
【００８６】
さらに、この運用支援システムは、算出されたプラント構成機器の性能値を保存しておき、過去の蓄積された性能値から統計処理によって将来の各機器の性能値を将来予測評価手段２４で予測し、任意の単数または複数の機器の前記予測性能値を用いて将来のヒートバランスをシミュレーションモデル２１により計算することで、性能劣化機器を補修または改造しない場合に将来どのような影響が生じるか評価でき、より的確な運用支援が可能となる。
【００８７】
また、発電プラントの運用支援システム３は、発電プラント１の計測データを現地から通信ネットワーク２を介して取り込むことで、機器メーカ技術者が直接現地に出向く必要がなくなり、さらに、計測データに基づく評価結果である運用支援データｂを通信ネットワーク２を介して確認用パソコン６に提示することで、機器メーカ技術者が直接現地に出向くことなく、かつ迅速に評価決を提示できるため、より効率的な運用支援が可能となる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明に係る発電プラントの運用支援システムによれば、発電プラントの計測データに基づくヒートバランス計算によりプラント構成機器個別の性能値の経時推移を把握して、構成機器の性能劣化状況を正確に評価することができ、また、通信ネットワークを介して計測データの取り込み、運用支援データの提供を行なうことで、効率的かつ経済的な運用支援を行うことができる。
【００８９】
また、プラント構成機器の性能値の時系列データを使用して将来の性能劣化予測や劣化機器の故障損失等の評価を行なうことで、的確な運用支援を行なうことができる。さらに、プラント構成機器の性能値から、この性能値を反映したシミュレーションを行なうことが可能であり、その結果、現在性能で運転条件が変わったときの発電プラント状態や、劣化機器を補修あるいは改造した場合の効果を正確にかつ定量的に評価することができ、また、運転の指針となるデータも提示でき、より的確な運用支援を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電プラントの運用支援システムを適用した場合のシステム構成例を示す概略図。
【図２】本発明に係る発電プラントの運用支援システムに備えられるデータ処理フローの内部構成図。
【図３】前記運用支援システムに備えられる経時推移評価手段の内部処理例を示す図。
【図４】前記運用支援システムに備えられる将来予測評価手段の内部処理例を示す図。
【図５】前記運用支援システムに備えられる劣化機器の故障時運用損費評価手段の内部処理例を示す図。
【図６】前記運用支援システムに備えられる、熱効率低下損費評価手段の内部処理例を示す図。
【図７】前記運用支援システムに備えられる予測発電コスト評価手段の内部処理例を示す図。
【図８】現在発電コストと予測発電コストの比較グラフを示す図。
【図９】前記運用支援システムに備えられる損益評価手段の内部処理例を示す図。
【図１０】熱効率とプラント負荷と海水温度の相関関係を例示する図。
【符号の説明】
１  発電プラント
２  通信ネットワーク
３  運用支援システム
５  計測データ収集装置
６  運転支援データ確認用パソコン（確認用コンピュータ）
１０  入力手段
１１  データ評価処理手段
１２  出力手段
１６  フィルタ
１７  データ抽出処理手段
１８  ヒートバランスモデル
２０  性能値保存手段
２１  シミュレーションモデル
２２  運転条件設定手段
２３  データ変更処理手段
２４  将来予測評価手段
２５  予測発電コスト評価手段
２６  現在の発電コスト評価手段
２８  発電コスト比較処理手段
２９  損益評価手段
３０  運用支援データ提示処理手段
３２  変更費用算出手段
３３  相関データ作成手段
３５  経時推移評価手段
３６  劣化機器故障時の運用損費評価手段
３７  熱効率低下による損費評価手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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