(57)【要約】【課題】運転制約条件を満たしかつ最適状態を満たす運用を運転員に適切に提供できるプラント最適運用システムを提供することである。【解決手段】プラントから入力したプロセスデータの現在値を格納するプラント現在状態値ファイルと、プラントの運転制約条件を格納した運転制約条件ファイルと、気象条件に基づいて算出された需要予測値およびプラントの運用計画値をプラント未来状態値として格納すると共にプラント過去状態値を格納するプラント過去・未来状態値ファイルとを有し、プラント状態値表示手段は、プラント現在状態値、プラント過去状態値、プラント未来状態値、運転制約条件を表示装置に表示する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントから入力したプロセスデータの現在値を格納するプラント現在状態値ファイルと、プラントの運転制約条件を格納した運転制約条件ファイルと、気象条件に基づいて算出された需要予測値およびプラントの運用計画値をプラント未来状態値として格納すると共にプラント過去状態値を格納するプラント過去・未来状態値ファイルと、前記プラント現在状態値、前記プラント過去状態値、前記プラント未来状態値、前記運転制約条件を表示装置に表示するプラント状態値表示手段とを備えたことを特徴とするプラント最適運用システム。
【請求項２】
前記運転制約条件ファイルに格納されたプラントの運転制約条件に基づいて演算された運用可能範囲を格納する運用可能範囲ファイルを有し、前記プラント状態値表示手段は、前記プラント現在状態値、前記プラント過去状態値、前記プラント未来状態値を、前記運用可能範囲と共にレーダーチャートとして表示装置に表示することを特徴とする請求項１記載のプラント最適運用システム。
【請求項３】
前記レーダーチャートとして表示される前記プラント現在状態値、前記プラント過去状態値、前記プラント未来状態値の各プラント状態値は、前記運用可能範囲に影響を与えるプラント状態値であることを特徴とする請求項２記載のプラント最適運用システム。
【請求項４】
前記運用可能範囲に影響を与えるプラント状態値は、蓄熱槽の蓄熱レベルを表す蓄熱槽の温度であることを特徴とする請求項３記載のプラント最適運用システム。
【請求項５】
前記運転制約条件ファイルに格納された運転制約条件に基づいて最適化計算可能範囲を演算する最適化計算可能範囲演算手段を有し、前記最適化計算可能範囲演算手段により演算された最適化計算可能範囲を前記運用可能範囲としたことを特徴とする請求項２記載のプラント最適運用システム。
【請求項６】
前記プラント状態値表示手段は、前記プラント過去状態値および前記プラント未来状態値の各正時毎のプラント状態値のうち少なくとも２個を前記運用可能範囲と共に正時グラフのレーダーチャートとして前記表示装置のプラント過去・未来状態値表示エリアに表示することを特徴とする請求項２記載のプラント最適運用システム。
【請求項７】
前記正時グラフに表示された前記プラント状態値が運用可能範囲を超えている場合は、警告表示することを特徴とする請求項６記載のプラント最適運用システム。
【請求項８】
前記プラント状態値表示手段は、前記プラント過去状態値として実績値を表示し、前記プラント未来状態値として需要予測値および運用計画値を表示することを特徴とする請求項６記載のプラント最適運用システム。
【請求項９】
前記プラント状態値表示手段は、前記プラント現在状態値を前記運用可能範囲と共に現在グラフのレーダーチャートとして前記表示装置のプラント状態値表示エリアにリアルタイムで表示することを特徴とする請求項２記載のプラント最適運用システム。
【請求項１０】
前記プラント現在状態値が前記運用可能範囲を超えている場合は、警告表示することを特徴とする請求項９記載のプラント最適運用システム。
【請求項１１】
前記警告表示は、前記運用可能範囲を超えた項目をフリッカ表示、または色変化表示することを特徴とする請求項７または請求項１０記載のプラント最適運用システム。
【請求項１２】
前記プラント状態値表示手段は、前記表示装置のプラント状態値表示エリアに表示された現在グラフの時刻が変更されたとき、変更された時刻のプラント過去状態値またはプラント未来状態値を表示することを特徴とする請求項１０記載のプラント最適運用システム。
【請求項１３】
前記プラント状態値表示手段は、前記表示装置に表示された前記運転制約条件が変更されたとき、変更された前記運転制約条件に基づいた前記運用可能範囲を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項２記載のプラント最適運用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラントを最適状態で運転するための情報を提供するプラント最適運用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラント最適運用システムは、発電プラントやコージェネレーションプラント、自家発電プラントなどのエネルギープラントにおけるプラント監視制御システムの一部として導入されている。そして、エネルギープラントを構成するボイラや蒸気タービン、ガスタービン、廃熱回収ボイラ、発電機、氷蓄熱、冷凍機などの多くの機器を、電力、冷温水、蒸気などの負荷が最適状態となるように運転している。すなわち、エネルギー需要を満足し、かつ省コスト、省エネルギー、省ＣＯ２を実現した状態（最適状態）となる運転を行う。
【０００３】
このような最適状態を保った運転を行うためには、対象とするプラント全体の機器モデルと各機器の運転制約条件とを考慮して最適運転スケジュールを作成し、その最適運転スケジュールに従ってプラントを運転することになる。
【０００４】
運転対象システムの最適運転を行うものとしては、運用コスト評価関数や消費エネルギー評価関数に加え、環境に及ぼす影響を表わした環境評価関数も算出し、
これらの評価関数を総合して、省エネ効果や運転コスト低減だけでなく環境負荷の低減化も実現するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、需要計画に基づくと共に運転制約条件を満足して運用コストが最小となるようにコジェネユニットの運転台数並びに電力出力量や蒸気出力量からなる最適運用案を決定し、需要に応じつつ低い運用コストで供給を行い、プラント特有の運転制約条件をも満足させることができるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
図７は従来のプラント最適運用システムの一例のブロック構成図である。気象情報入力手段１１は気象情報を入力し、その気象情報に基づいて気象予報値を予測し需要予測値算出手段１２に出力する。需要予測値算出手段１２は気象予報値に基づいてエネルギー（例えば、電力、蒸気、温水、冷水等）の需要を予測し、その需要予測値を需要予測値ファイル１３に保存する。
【０００７】
プラントからのプロセスデータ（デジタル値やアナログ値）は、プラントデータ入力手段１４により取り込まれ、プロセスデータ処理手段１５によりプラントデータプロセス値に加工され、プラントプロセス値ファイル１６に保存される。一方、プラントの各機器の運転制約条件は、入出力装置１７の入力装置１８により運転制約条件入力手段１９により取り込まれ、運転制約条件ファイル２０に保存される。
【０００８】
最適運転スケジュール演算手段２１は、需要予測値ファイル１３に保存された需要予測値、プラントプロセス値ファイル１６に保存されたプラントデータプロセス値、運転制約条件ファイル２０に保存された運転制約条件を用いて、これらの運転制約条件を満足し、かつ最適な運転となる最適運転スケジュールを計算し、その最適運転スケジュールを最適運転スケジュールファイル２２に保存する。そして、最適運転スケジュール表示手段２３は、最適運転スケジュールファイル２２に保存された最適運転スケジュールを最適運転計画表として入出力装置１７の表示装置２４に表示する。これにより、運転員は表示装置２４に表示された最適運転計画表を監視しながらプラントを最適状態で運転することになる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１０５６０３号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００１−２１１６９６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最適運転スケジュール演算手段２１において最適化計算を行う際に、容易に最適解を求められない場合が多々ある。これは、プラントには多数の構成機器があり、運転制約条件がそれぞれ異なることから、プラントを構成する機器の各制約条件が複雑に関係するためである。
【００１２】
そのため、運転員は試行錯誤を繰り返し、運転制約条件を満たし、かつ最適状態を満たす解（最適解）が求まるまで計算を行うことになる。このようなことから、最適解が求まるまでに多くの時間を費やし、その最適解を求めるまでの間の運転状態が最適状態から外れるばかりでなく、その間は運転計画が立たないため運転に混乱を来たすことがある。
【００１３】
本発明の目的は、運転制約条件を満たしかつ最適状態を満たす運用を運転員に適切に提供できるプラント最適運用システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラント最適運用システムは、プラントから入力したプロセスデータの現在値を格納するプラント現在状態値ファイルと、プラントの運転制約条件を格納した運転制約条件ファイルと、気象条件に基づいて算出された需要予測値およびプラントの運用計画値をプラント未来状態値として格納すると共にプラント過去状態値を格納するプラント過去・未来状態値ファイルとを有し、プラント状態値表示手段は、プラント現在状態値、プラント過去状態値、プラント未来状態値、運転制約条件を表示装置に表示する。
【００１５】
また、運転制約条件ファイルに格納されたプラントの運転制約条件に基づいて演算された運用可能範囲を格納する運用可能範囲ファイルを設け、プラント現在状態値、プラント過去状態値、プラント未来状態値を、運用可能範囲と共にレーダーチャートとして表示装置に表示する。これにより、運転制約条件を満たしかつ最適状態を満たす運用を運転員に適切に提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わるプラント最適運用システムのブロック構成図である。この実施の形態ではプラントとして電力と蒸気とを発生すると共に水蓄熱槽を有し冷水や温水を供給するプラントに適用した場合について説明する。
【００１７】
気象情報入力手段１１は外部気象サイトから気象情報を入力し、その気象情報に基づいて気象予報値を予測し需要予測値算出手段１２に出力する。需要予測値算出手段１２は気象予報値に基づいてエネルギー（例えば、電力、蒸気、温水、冷水等）の需要を予測し、その需要予測値をプラント未来状態値として、プラント過去・未来状態値ファイル２５のプラント未来状態値ファイル２６の需要予測値ファイル１３に保存する。
【００１８】
プラントからのプロセスデータ（デジタル値やアナログ値）は、プラントデータ入力手段１４により取り込まれ、プロセスデータ処理手段１５によりプラントデータプロセス値に加工され、プラント現在状態値ファイル２７に保存される。そして、新たにプラントデータプロセス値が入力されると更新保存し、今まで記憶していたプラントデータプロセス値は過去のプラントデータプロセス値としてプラント過去・未来状態値ファイル２５のプラント過去状態値ファイル２８に保存される。このようにして、プラント過去状態値ファイル２８には過去の一定期間のプラントデータプロセス値が保存される。
【００１９】
冷温水槽温度計画値ファイル２９には水蓄熱槽の冷温水槽温度計画値が保存されており、この冷温水槽温度計画値は図示省略の冷温水槽温度最適化計算手段で所定の周期で最適化計算されて作成される。なお、冷温水槽温度計画値の最適化計算にあたっては気象情報入力手段１１からの気象情報も参照して行われる。
【００２０】
冷温水槽温度計画値入力設定手段３０は、冷温水槽温度計画値ファイル２９に保存されている冷温水槽温度計画値を入力し、その冷温水槽温度計画値をプラント未来状態値としてプラント過去・未来状態値ファイル２５のプラント未来状態値ファイル２６の冷温水槽温度未来状態値ファイル３１に設定する。
【００２１】
従って、プラント過去・未来状態値ファイル２５のプラント未来状態値ファイル２６には、気象条件に基づいて算出された需要予測値（電力、蒸気、温水、冷水の需要予測値）がプラント未来状態予測値として需要予測値ファイル１３として格納され、また、冷温水槽温度計画値ファイル２９に格納された冷温水槽温度計画値がプラント未来状態値として冷温水槽温度未来状態値ファイル３１に保存される。一方、プラント過去・未来状態値ファイル２５のプラント過去状態値ファイル２８には、過去の一定期間のプラントデータプロセス値が保存される。
【００２２】
一方、プラントの各機器の運転制約条件は、入出力装置１７の入力装置１８により運転制約条件入力手段１９により取り込まれ、運転制約条件ファイル２０に保存される。最適化計算可能範囲演算手段３２は、運転制約条件ファイル２０に保存された運転制約条件値に基づいて最適化計算可能範囲を求め、その最適化計算可能範囲を運用可能範囲として運用可能範囲ファイル３３に保存する。
【００２３】
次に、プラント状態値表示手段３４は、プラント過去・未来状態値ファイル２５からプラント未来状態値（需要予測値、冷温水槽温度計画値）およびプラント過去状態値（過去のプラントプロセスデータ値）、プラント現在状態値ファイル２７からプラント現在状態値（現在のプラントプロセスデータ値）、運用可能範囲ファイル３３から運用可能範囲をそれぞれ読み取り入出力装置１７の表示装置２４に表示する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態に係わるプラント最適運用システムの動作内容を示すフローチャートである。まず、気象情報を読み取り（Ｓ１）、エネルギーの需要予測値および冷温水槽温度計画値等のプラント状態計画値を作成し（Ｓ２）、プラント過去・未来状態値ファイル２５のプラント未来状態値ファイル３１に保存する（Ｓ３）。一方、プラントデータを読み込み（Ｓ４）、プラント状態値すなわち現在入力したプラントデータをプラント現在状態値とし過去に入力したプラントデータをプラント過去状態値として作成し（Ｓ５）、それぞれプラント現在状態値ファイル２７やプラント過去状態値ファイル２８に保存する（Ｓ６）。
【００２５】
次に、運転制約条件を入力し（Ｓ７）、その運転制約条件に基づいて最適化計算を行い運用可能範囲を作成し（Ｓ８）、運用可能範囲ファイル３３に保存する（Ｓ９）。そして、各ファイルに保存された内容を表示装置２４に表示し（Ｓ１０）、プラント状態値が運用可能範囲にあるか否かを判定し（Ｓ１１）、プラント状態値が運用可能範囲にない場合にはステップＳ７に戻る。これは、プラント状態値が運用可能範囲にない場合には、運転員により運転制約条件が変更されるので、その変更された運転制約条件で運用可能範囲を満たすか否かを判断するためである。
【００２６】
図３はプラント状態値表示手段３４により表示装置２４に表示される表示画面の説明図である。表示装置の表示画面は、表示エリアとして、プラント現在状態値が表示されるプラント状態値表示エリア３６と、プラント過去状態値やプラント未来状態値が表示されるプラント過去・未来状態値表示エリア３７と、運転制約条件が表示される運転制約条件表示エリア３８とを有している。
【００２７】
プラント状態値表示エリア３６には、プラント現在状態値が運用可能範囲と共にレーダーチャート（現在グラフ）としてリアルタイムで表示される。プラント過去・未来状態値表示エリア３７には、プラント過去状態値やプラント未来状態値の各正時毎のプラント状態値が運用可能範囲と共にレーダーチャート（正時グラフ）として表示される。また、運転制約条件表示エリア３８にはプラント機器の運転制約条件が表示され、その起動可不可状態を設定できるようになっている。これらのプラント状態値表示エリア３６、プラント過去・未来状態値表示エリア３７、運転制約条件表示エリア３８は、同時に表示しても良いし、個別に表示しても良い。
【００２８】
図４はプラント状態値表示エリア３６の説明図である。プラント状態値表示エリア３６には、複数個の表示項目からなるレーダーチャートが表示される。図４では、電力需要、冷水需要、温水需要、蒸気需要、冷水槽温度、温水槽温度の６個の表示項目である場合を示している。各表示項目の下にはそれぞれの状態値と運用可能値とが表示される。
【００２９】
このレーダーチャートに、プラント状態値表示グラフ３９と運用可能範囲表示グラフ４０とを同時に表示する。通常状態では、プラント状態値表示グラフ３９としてプラント現在状態値を表示し運用可能範囲表示グラフ４０として現在の運用可能範囲を表示する。すなわち、プラント現在状態値および現在の運用可能範囲を表示した場合には、レーダーチャートには現在グラフが表示されることになる。そして、プラント状態値表示グラフ３９の各表示項目が適用可能範囲表示グラフ４０の範囲外にある場合には、プラント状態値表示手段３４は各表示項目について警告表示をする。例えば、その表示項目を点滅表示（フリッカ表示）したり表示色を変更したりして最適化計算が不可である旨の警告を促す。
【００３０】
また、プラント状態値表示エリア３６の上部には、時刻設定部４１が設けられており、通常は現在時刻が表示されている。また、時刻設定部４１の横には時刻設定変更ボタン４２が設けられており、時刻設定部４１の時刻を変更できるようになっている。任意の時刻へ変更後に現在時刻表示ボタン４３を操作することにより現在時刻へ戻ることができる。
【００３１】
プラント状態値表示手段３４は、時刻設定変更ボタン４２が操作されて時刻が変更されたときは、変更された時刻を時刻設定部４１に表示すると共に、その変更された時刻のプラント状態値表示グラフ３９および運用可能範囲表示グラフ４０を表示する。この場合、現在時刻より過去の時刻に時刻設定されたときは、プラント状態値はプラント過去状態値である過去の実績値が表示される。現在時刻より未来の時刻に時刻設定されたときは、プラント状態値はプラント未来状態値である計画値が表示される。なお、時刻設定変更ボタン４２を設けたが、時刻設定部４１に対して直接的に時刻を変更入力することで直接編集して時刻を変更するようにしても良い。
【００３２】
図５はプラント過去・未来状態値表示エリア３７の説明図である。プラント過去・未来状態値表示エリア３７には、過去の正時グラフおよび未来の正時グラフが表示される。正時グラフは、各正時におけるプラント過去状態値またはプラント未来状態値とその時の運用可能範囲とを、プラント状態値表示グラフ３９および運用可能範囲表示グラフ４０としてレーダーチャート上に同時に表示したものである。図５では、過去の正時グラフを網がけして表示している。
【００３３】
各正時毎のレーダーチャートである正時グラフは、１日分（２４個）並べて表示し、プラント状態値表示グラフ３９の各項目が運用可能範囲外にある場合には、その時間の正時グラフを警告表示とする。例えば、正時グラフを点滅表示（フリッカ表示）または色変化表示し、最適化計算が不可である旨の警告を促す。
【００３４】
ここで、図５では１日分のデータを各正時ごとに２４個のレーダーチャートとして並べて表示しているが、表示個数はこれに限定されず、例えば２４個をすべて表示する必要はなく、少なくとも２個以上のレーダーチャートである正時グラフを表示するようにしても良い。これにより、過去や未来分のプラント状態値とその時の運用可能範囲を表示し、過去や現在の運用状態を監視する。
【００３５】
２４個の正時グラフにそれぞれ表示されるプラント状態値表示グラフ３９および運用可能範囲表示グラフ４０は、現在時刻より過去分は過去の各正時における実績値であり、未来分は各正時における計画値である。現在時刻より過去分の正時グラフ実績値であり、今後変更されることがないため網がけして表示している。
【００３６】
図６は運転制約条件表示エリア３８の説明図である。運転制約条件表示エリア３８には運転制約条件が一覧表示され、その一覧の横にはプラントを構成する各機器の起動停止条件を選択するための機器起動停止選択ボタン４４が表示されている。機器起動停止選択ボタン４４の操作により起動停止条件を選択し設定することになる。
【００３７】
すなわち、機器起動停止選択ボタン４４は各機器の名称の横に設けられており、機器起動停止選択ボタン４４をクリックすることで、○と×とを反転する。機器起動停止選択ボタン４４を○とすると機器が起動可能状態となり、×とすると起動不可状態となる。運転制約条件表示エリア３８の上部には、運転制約条件の設定変更を確定する設定ボタン４５が設けられており、ここで設定することで運転制約条件が入力される。これにより、運用可能範囲が作成され、プラント状態値表示エリア３６およびプラント過去・未来状態値表示エリア３７の運用可能範囲表示グラフ４０が変更される。
【００３８】
本発明の実施の形態によれば、プラント状態値は運用可能範囲と共にレーダーチャートに表示されるため、プラント状態値と運用可能範囲とを比較して確認することができ、また、運転制約条件をプラント状態値と同時に表示するので、プラント状態値が運用可能範囲を逸脱したとき運転制約条件を迅速に変更できる。また、過去または未来の各正時毎でのプラント過去状態値またはプラント未来状態値をレーダーチャートで表示できるので、過去の実績値を確認でき、また、未来のどの時刻で最適解が求まらないかを確認することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、運用可能範囲と現在の実績あるいは計画値をレーダーチャートに重ねて表示するので、現在のプラント運転状態やこれから先の時間帯の最適化計算が可能であるか否かを判断できる。また、最適解が求められない場合は、現在の運転制約条件を変更し、運用可能範囲を変更することで、計算が可能となる条件を容易に探し出すことができる。このため、最適化計算を行う前に最適解が求められない原因を推定でき運転員がすぐに対応できる。これにより、プラントを常に最適な運転状態に保つことができ、最大限の省コストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるプラント最適運用システムのブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係わるプラント最適運用システムの動作内容を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施の形態におけるプラント状態値表示手段により表示装置に表示される表示画面の説明図。
【図４】本発明の実施の形態における表示装置に表示される表示画面のプラント状態値表示エリアの説明図。
【図５】本発明の実施の形態における表示装置に表示される表示画面のプラント過去・未来状態値表示エリアの説明図。
【図６】本発明の実施の形態における表示装置に表示される表示画面の運転制約条件表示エリアの説明図。
【図７】従来のプラント最適運用システムの一例のブロック構成図。
【符号の説明】
１１…気象情報入力手段、１２…需要予測値算出手段、１３…需要予測値ファイル、１４…プラントデータ入力手段、１５…プロセスデータ処理手段、１６…プラントプロセス値ファイル、１７…入出力装置、１８…入力装置、１９…運転制約条件入力手段、２０…運転制約条件ファイル、２１…最適運転スケジュール演算手段、２２…最適運転スケジュールファイル、２３…最適運転スケジュール表示手段、２４…表示装置、２５…プラント過去・未来状態値ファイル、２６…プラント未来状態値ファイル、２７…プラント現在状態値ファイル、２８…プラント過去状態値ファイル、２９…冷温水槽温度計画値ファイル、３０…冷温水槽温度計画値入力設定手段、３１…冷温水槽温度未来状態値ファイル、３２…最適化計算可能範囲演算手段、３３…運用可能範囲ファイル、３４…プラント状態値表示手段、３６…プラント状態値表示エリア、３７…プラント過去・未来状態値表示エリア、３８…運転制約条件表示エリア、３９…プラント状態値表示グラフ、４０…運用可能範囲表示グラフ、４１…時刻設定部、４２…時刻設定変更ボタン、４３…現在時刻表示ボタン、４４…機器起動停止選択ボタン、４５…設定ボタン
【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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