資料4-3

2019年度 第4回 地熱発電・熱水活用研究会
NEDO 地熱発電技術研究開発
地熱発電システムにおける運転等の管理高度化に係る技術開発<IoT-AI適用による小規模地熱スマート発電&熱供給の研究開発>
中間報告
2019年11月26日
一般財団法人 電力中央研究所 エネルギー技術研究所
上席研究員 中尾 吉伸
代表 一般財団法人 エンジニアリング協会
連名 一般財団法人 電力中央研究所
連名 国立大学法人 東京海洋大学
連名 伊藤忠テクノソリューションズ 株式会社

発表内容
１．研究開発内容
２．実態調査2-1 小規模バイナリー発電所・熱利用施設のヒアリング調査
2-2 研究開発方針
３．IoT-AIを適用する仮説検証
3-1 Ａ発電所
3-2 Ｂ発電所
3-3 Ｃ発電所
４. EMPプロトタイプの構築
５. 今後の予定
1１．研究開発内容
研究開発の背景・目標【背景】（一社）火力原子力発電技術協会のデータ(地熱発電の現状と動向 2017年：平成30年3月発行)(地熱発電の現状と動向 2018年：平成31年3月発行)

既設小規模地熱発電所（～1,000kW）
暦日利用率34.2～91.5%（中央値53.4%）：2016年度
暦日利用率 5.9～100%（中央値60.9%）：2017年度
小規模地熱発電所の暦日利用率が小さいことは大きな問題であり、大幅な改善が望まれる。
【最終目標】
既存井戸の評価・モニタリング、事業性評価・運営、運転管理の3つのEMPを完成させて、発電所のトラブル発生率を20%低減し、利用率を10%向上させる。
※ 利用率として、火原協の暦日利用率を定義

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１．研究開発内容
研究開発項目の全体図

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１．研究開発内容
実施体制
研究開発責任者(一財)エンジニアリング協会 奥村 忠彦【研究開発項目一覧】①既存井戸の評価・モニタリング②事業性評価・運営③運転管理④IoT-AIシステム化

外部有識者からの指導・助言等
江原 幸雄 氏（地熱情報研究所）
野田 徹郎 氏（地熱情報研究所）
安川 香澄 氏（JOGMEC)連名：(国大)熊本大学①既存井戸の評価・モニタリング
権利義務の承継（2019/4/1以降）

連名：(国大)東京海洋大学①既存井戸の評価・モニタリング
代表：(一財)エンジニアリング協会
全体のとりまとめと4項目の研究開発①既存井戸の評価②事業性評価・運営③運転管理④IoT-AIシステム化

・スケール対策（2019年度 新規）
連名：(一財)電力中央研究所②事業性評価・運営③運転管理
連名：伊藤忠テクノソリューションズ(株)④IoT-AIシステム化
4１．研究開発内容
研究開発項目の役割分担
ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ協会

研究開発項目① 既存井戸の評価・ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ

分析・評価

電力中央研究所○

モニタリング(スケール対策)東京海洋大学伊藤忠
ﾃｸﾉｿﾘｭｰｼｮﾝｽﾞ

◎△

◎

△

② 事業性評価・運営 事業性・運営の評価

○

◎

△

地域共生の評価○◎△発電所(井戸含む)a) 運転管理支援ﾂｰﾙb) 異常予兆検知

○
◎

◎
○

△
△

熱利用施設（井戸含む）
a) 運転管理支援ﾂｰﾙb) 異常予兆検知

○
◎◎
○

△
△

③ 運転管理④ IoT-AIシステム化○◎

注 1) ◎は主担当，○は副担当，△は各研究開発項目での成果とのインターフェース作成担当
2) 研究開発の流れ： データ収集・特定→ システムの適用性検証 → IoT-AIシステム効果の検証

5１．研究開発内容
研究開発スケジュール
研究開発項目①既存井戸の評価･モニタリング・評価、分析・ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ（ｽｹｰﾙ対策）②事業性評価・運営
・事業性・運営の評価
・地域共生の評価③運転管理・発電所・熱利用施設の運転管理支援ツールと異常予兆検知④IoT-ＡＩシステム化

担当※

2018年度

2019年度

2020年度
EMPへの組込み(1) (2)

データ収集・評価 分析・EMPへの適用
既存井戸の計測実証試験

既存井戸、スケール 既存井戸、スケール厚さの計測厚さの計測データ収集・分析(1) (3)(1) (3)(1) (4)

EMPへの組込み事業性評価・運営のデータの特定・EMPへの適用
実証試験
データ収集・分析
EnergyWin™の改良・EMPへの適用(ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所、熱利用施設、異常予兆)

実証試験
改良したEnergyWin™のEMPへの組込み

下期
EMPのﾌﾟﾛﾄﾀｲﾌﾟを改良しE-PLSMをベースにPOC概念設計
プロトタイプの完成
EMPのﾌﾟﾛﾄﾀｲﾌﾟ構築※ (1)：(一財)ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ協会 (2)：(国)東京海洋大学 (3)：(一財)電力中央研究所 (4)：伊藤忠ﾃｸﾉｿﾘｭｰｼｮﾝｽﾞ(株)注) EMP：Energy Management Platform POC：Proof of Concept (仮説検証)

6２．実態調査 2-1 小規模バイナリー発電所・熱利用施設のヒアリング調査(1) 熱利用施設 現状調査：28箇所（データ取得 6箇所）
1. ファームピープル(株)【温室マンゴー栽培】
2. 医療法人共生会 川の森病院【足湯、施設暖房、温室ハウス】
3. ホテルパークウェイ【ホテル暖房、ティラピア養殖】
4. 道の駅「摩周温泉」【施設暖房】
5. 弟子屈町役場【施設暖房】：2018年度データ取得箇所：2019年度ヒアリング調査予定箇所

6. 壮瞥町役場【温室ハウス団地、入浴施設】
7. 八雲町熊石総合支所【老人ホーム、あわび養殖、配管暖房】
9. 秋田県湯沢市【農産・牛乳加工所、水耕みつば栽培ハウス】

8. 森町役場【ハウス栽培】
17. 大分県農林水産研究指導ｾﾝﾀｰ 花きﾌﾞﾙｰﾌﾟ【花き栽培】
18. (株)アドニス【温室きのこ栽培】
19. 湯布院ﾌｫﾚｽﾄｴﾅｼﾞｰ(株)【きくらげ栽培】
20. (株)TUJITA【地熱観光ラボ縁間】
21. (有)安心院すっぽんセンター【すっぽん養殖】
22. 黒田や【黒田や熱利用施設(仮称)】23. 地熱ワールド工業(株)【給湯】
24. (同)小国まつや地熱発電所【ブルーベリー栽培施設、足湯】

10. (株)元気アップつちゆ【オニテナガエビ養殖】
11. (株)夢創造【温水トラフグ養殖】12. ひなの宿ちとせ【ひなの宿ちとせ】
13. 十日町市松之山支所【道路融雪】
14. デンカ(株)【うなぎ養殖】25. (株)雲仙エコロ塩【製塩所】

15. 奥飛騨ガーデンホテル焼岳【奥飛騨温泉ホテル焼岳】
16. (株)焼岳すっぽん【奥飛騨温泉ホテル焼岳】
26. 新日本化学(株)【温室マンゴー栽培】
27. JAいぶすき 農産部【観葉植物栽培】
28. 霧島国際ホテル【冷暖房設備】

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２．実態調査 2-1 小規模バイナリー発電所・熱利用施設のヒアリング調査(2) 小規模バイナリー発電所 現状調査：18箇所（データ取得 7箇所）
ヒアリング訪問箇所：赤文字、：2018年度データ取得箇所
13. 湯山地熱発電所 14. 亀の井発電所：2019年度データ取得箇所、：2019年度ヒアリング調査予定箇所
15. 五湯苑地熱発電所
1. 摩周湖温泉
16. 安部内科医院発電所 17. タタラ第一発電所
ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電施設
2018年11月現在
18. ｺｽﾓﾃｯｸ別府ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所
19. 瀬戸内自然ｴﾅｼﾞｰXLT発電所
20. KAｺﾝﾃｨﾆｭｰ 21. 別府ｽﾊﾟｻｰﾋﾞｽ発電所

稼働中 21.2MW

2. 洞爺湖温泉

3. 奥尻島地熱発電

22. 三光地熱開発ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所
23. 大分県農林水産研究指導ｾﾝﾀｰ
農業研究部花きｸﾞﾙｰﾌﾟ発電機

4. つなぎ温泉
5. 小野川温泉

24. HTBｴﾅｼﾞｰ別府温泉保養ﾗﾝﾄﾞ発電所

6. 旅館すがわら自家用発電所

25. アドニス(堀田温泉)

41. 鳴子温泉ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所

26. ﾌｨﾉﾊﾞｲﾅﾘｰ 27. PPSNﾊﾞｲﾅﾘｰ
28. SUMO POWER 29. ｴｽｴﾇｴｽﾊﾟﾜｰ

12. 協和地建ｺﾝｻﾙﾀﾝﾄ
湯梨浜地熱発電所

30. 湯布院ﾌｫﾚｽﾄｴﾅｼﾞｰﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所
31. 奥江温泉熱ﾊﾞｲﾅﾘｰｻｲｸﾙ発電所

8. ﾎﾃﾙｻﾝﾊﾞﾚｰ
ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所

32. 八丁原発電所(ﾊﾞｲﾅﾘｰ)
33. 菅原ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所
34. 滝上ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所

9. 東伊豆町温泉発電所(湯の華ぱぁーく)

35. 小国まつや地熱発電所
42. 杖立温泉熱ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所
36. 小浜温泉
ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所
39. ﾒﾃﾞｨﾎﾟﾘｽ指宿発電所
40. 山川ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所

7. 土湯温泉16号源泉
ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所

10. ＪＸ金属株式会社
下田温泉ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所
37. やまのめぐみ温泉熱ﾊﾞｲﾅﾘｰ発電所

11. 湯村温泉観光交流センター
薬師湯温泉バイナリー発電所

38. 霧島国際ﾎﾃﾙ地熱発電所■：IHI回転機械ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ ■：第一実業 ■：JFEｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ ■：地熱開発 ■：ﾀｰﾎﾞﾌﾞﾚｰﾄﾞ ■：神戸製鋼所

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２．実態調査 2-1 小規模バイナリー発電所・熱利用施設のヒアリング調査(2) 小規模バイナリー発電所 ヒアリング調査結果（解決しうるトラブル）
事業者が困っている主な運転停止要因

・事業者が（主観的に）困っているトラブルは、改善すべき重要度が高い。
→ 発電機以外の運転停止要因も多い。
・トラブル要因のうち、予兆可能なトラブルはIoT-AI化で改善の可能性あり。
→ 各停止時間や予兆可能性、対策の費用対効果等、詳細分析が必要。

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２．実態調査
2-2 研究開発方針
損害と対策コストの関係
損害大対策の優先度・重要度(高)ある程度コストかけても対策価値あり【例】
・定検期間の短縮化（足場を常時設置）
・不純物の混入防止（フィルター設置）

対策の優先度・重要度(事業性次第)
非稼働時間を含めた費用対効果を検討
基本は傾向管理・予兆管理で予防【例】
・不具合・不良・異常時の部品交換（より安価な代替品も検討）
・スケール対策

対策コスト低対策コスト高対策の優先度・重要度(中)固定費（人件費）に影響ない範囲で実施【例】
・瞬停後の復旧時間の短縮化（工夫）・不純物の混入防止（清掃）・メーカーの対応改善（要請、情報共有）

対策の優先度・重要度(低)対策しない場合あり（停止はさせない）【例】
・多少の不具合・不良、劣化など（定期点検時まで待つなど）

損害小
現場ではトラブル検知しても対策を講じるとは限らない（利用率より事業性重視）。
→ 低コストで導入可能なIoT化や、手間が省けるAI化（維持管理支援）は有益→ 事業者が主体的に行動でき、利用率向上および事業性改善に繋がる。

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４．ＥＭＰプロトタイプの構築
クラウド環境（AWS）を用いた可用性の高いプロトタイプ構築
・運転見える化は、Webで利用（発電事業者から容易に利用頂くことが可能）
・運転管理特性分析は、リモートデスクトップで利用（必要に応じでコンピュータリソースを増設可能）

運転管理特性分析（リモートデスクトップで利用）
運転最適化

経時変化予測異常予兆検知(EnergyWin)(ReNomRG,TDA)（Predict-It)

CSV形式の、運転状態計測データや解析結果データ（時系列データ）

EMPプロトタイプ
E-PLSM（PI-System含む）

運転見える化（Ｗｅｂで利用）※利用者は、事業者／メーカを想定※各事業者毎のセキュリティ確保※CSV形式ダウンロード可能

AWS環境（ITインフラ）

CSV形式の、運転状態計測データ（時系列データ）
インターネット
データ収集装置

データ収集装置

データ収集装置

井戸

発電所

熱利用施設

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４．ＥＭＰプロトタイプの構築
クラウド環境（AWS）を用いた可用性の高いプロトタイプ構築
・ユーザーID毎に参照出来る発電所のデータを切り替えて表示
・ダッシュボード表示でリアルタイム監視、グラフ表示でデータを細かく表示

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４．ＥＭＰプロトタイプの構築
クラウド環境（AWS）を用いた可用性の高いプロトタイプ構築
・熱効率解析ソフト「EnergyWinTM」、異常予兆検知ソフト「Predict-It」に加えて汎用AIツール「ReNom」
を用いて運転管理特性分析を効果的に実施

運転管理特性分析（リモートデスクトップで利用）

汎用AIツール「ReNom」

熱効率解析「EnergyWin」【利用率向上に向けて】
・高度なAIアルゴリズムを用いたモデリング、予測を検証。具体的には、最新GraphCNN技術を利用して気象、既存井戸の特性予測等の検証を実施

異常予兆検知「Predict-It」

・既存ソフトに高度な解析アルゴリズムを組み込み半自動化を検証。例えば機器の特性/性能予測等の検証を実施

AWS環境（ITインフラ）25

５．今後の予定• 小規模バイナリー発電所および熱利用施設の新規データ取得を目指す。
研究開発項目①：既存井戸の評価・モニタリング• 源泉データベースを拡張、源泉状態に起因した異常の有無を把握、AIに取り込める項目を整理する。【Ａ発電所】• 配管内スケール状態と発電データの相互関係を分析、AIに取り込める項目を整理する。
【Ｂ発電所】
研究開発項目②：事業性評価・運営• 熱利用施設：発電所に付随した熱利用施設を中心にヒアリング調査• 発電所：(1) 運転中のFIT収益：EnergyWin上でコストを見える化（システムに統合）→ 金額は事業者が理解し易い指標のため、対策行動を支援(2) トラブル対策コスト：費用対効果、対策実施の判断基準を詳細分析→ IoT-AI化の範疇外のトラブルも考慮し、事業性改善に資する情報のとりまとめ（共通点、教訓等の情報の横展開）。
研究開発項目③：運転管理• 一年間のデータを取得し、性能解析を実施するとともに、IoT機器の継続的導入を目指す。
【Ｃ発電所】• 要因分析を実施し、熱効率改善施策を提案する。【Ｂ発電所】

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