特開 2024-142629 運転支援装置、運転支援プログラム、及び運転支援方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142629

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】運転支援装置、運転支援プログラム、及び運転支援方法

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/06 20240101AFI20241003BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20241003BHJP

   G06Q 10/04 20230101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/06

G05B23/02 301Z

G06Q10/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054850

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003285

【氏名又は名称】千代田化工建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】川井 英司

(72)【発明者】

【氏名】古市 和也

(72)【発明者】

【氏名】小山 貴範

【テーマコード（参考）】

3C223

5L010

5L049

5L050

【Ｆターム（参考）】

3C223AA01

3C223BA03

3C223EB01

3C223FF22

3C223GG01

3C223HH02

5L010AA04

5L049AA04

5L049CC06

5L050CC06

(57)【要約】

【課題】電力を用いて物又はエネルギーを生成するシステムの運転を適切に支援する。
【解決手段】運転支援装置１００は、電力を用いて物又はエネルギーを生成するプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得する電力情報取得部と、プラントに供給される、物又はエネルギーを生成するための原料に関する現状情報又は予測情報を取得する原料情報取得部と、電力情報取得部により取得されたプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報と、原料情報取得部により取得されたプラントに供給される原料に関する現状情報又は予測情報と、プラントの運転を予測するプラント予測モデルとに基づいて、プラントの運転を最適化する最適化部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を用いて物又はエネルギーを生成するプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得する電力情報取得部と、
前記プラントに供給される、前記物又はエネルギーを生成するための原料に関する現状情報又は予測情報を取得する原料情報取得部と、
前記電力情報取得部により取得された前記プラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報と、前記原料情報取得部により取得された前記プラントに供給される原料に関する現状情報又は予測情報と、前記プラントの運転を予測するプラント予測モデルとに基づいて、前記プラントの運転を最適化する最適化部と、
を備える運転支援装置。

【請求項2】

前記電力情報取得部は、前記プラントに電力を供給する電力供給元において最適化された電力に関する予測情報を取得し、
前記原料情報取得部は、前記プラントに原料を供給する原料供給元において最適化された原料に関する予測情報を取得する
請求項１に記載の運転支援装置。

【請求項3】

前記電力供給元から前記プラントに供給される電力を最適化する電力最適化モデルを備え、
前記電力情報取得部は、前記電力最適化モデルにより最適化された電力に関する予測情報を取得する
請求項２に記載の運転支援装置。

【請求項4】

前記原料供給元から前記プラントに供給される原料を最適化する原料最適化モデルを備え、
前記原料情報取得部は、前記原料最適化モデルにより最適化された原料に関する予測情報を取得する
請求項３に記載の運転支援装置。

【請求項5】

前記最適化部は、前記電力最適化モデルと、前記原料最適化モデルと、前記プラント予測モデルとを用いて、前記電力供給元、前記原料供給元、及び前記プラントの運転を統括的に最適化する
請求項４に記載の運転支援装置。

【請求項6】

前記最適化部により最適化された前記電力供給元、前記原料供給元、及び前記プラントのうち少なくとも１つの運転を実現するための前記電力供給元、前記原料供給元、及び前記プラントのうち少なくとも１つの運転制御態様を出力する出力部を備える
請求項５に記載の運転支援装置。

【請求項7】

前記最適化部は、前記プラントにおける収益、コスト、製品収率、製品収量、及び製品仕様のうち少なくとも１つを最適化する
請求項１から６のいずれかに記載の運転支援装置。

【請求項8】

前記プラントにより生成される物又はエネルギーの現在又は将来の需要量又は価格を取得する需要取得部を備え、
前記最適化部は、前記需要取得部により取得された前記需要量又は価格に更に基づいて、前記プラントの運転を最適化する
請求項１から６のいずれかに記載の運転支援装置。

【請求項9】

前記プラントの現在の運転状態及び運転条件を示す情報を取得する運転情報取得部を備え、
前記最適化部は、前記運転情報取得部により取得された前記プラントの現在の運転状態及び運転条件に更に基づいて、前記プラントの運転を最適化する
請求項１から６のいずれかに記載の運転支援装置。

【請求項10】

前記最適化部は、所定の時間間隔で前記プラントの運転を最適化する
請求項１から６のいずれかに記載の運転支援装置。

【請求項11】

前記所定の時間間隔は、前記プラントに備えられた前記電力及び前記原料の少なくとも一方を一時的に貯留する貯留部の容量に応じて定められる
請求項１０に記載の運転支援装置。

【請求項12】

コンピュータを、
電力を用いて物又はエネルギーを生成するプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得する電力情報取得部と、
前記プラントに供給される、前記物又はエネルギーを生成するための原料に関する現状情報又は予測情報を取得する原料情報取得部と、
前記電力情報取得部により取得された前記プラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報と、前記原料情報取得部により取得された前記プラントに供給される原料に関する現状情報又は予測情報と、前記プラントの運転を予測するプラント予測モデルとに基づいて、前記プラントの運転を最適化する最適化部と、
として機能させるための運転支援プログラム。

【請求項13】

コンピュータに、
電力を用いて物又はエネルギーを生成するプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得するステップと、
前記プラントに供給される、前記物又はエネルギーを生成するための原料に関する現状情報又は予測情報を取得するステップと、
前記プラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報と、前記プラントに供給される原料に関する現状情報又は予測情報と、前記プラントの運転を予測するプラント予測モデルとに基づいて、前記プラントの運転を最適化するステップと、
を実行させる運転支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力を用いて物又はエネルギーを生成するシステムの運転を支援する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電力を何らかのエネルギーに変換して貯蔵、利用するための技術（Power-to-X）が注目されている。例えば、特許文献１には、発電量の情報を記憶した発電量ＤＢと、需要量の情報を記憶した需要量ＤＢと、輸送手段の情報を記憶した輸送手段ＤＢと、設備の情報を記憶した設備ＤＢと、エネルギー単価の情報を記憶したエネルギー価格ＤＢとを参照して、再生可能エネルギーを用いた発電、ガスエネルギーの生成、輸送及び需要のタイミングを考慮したエネルギーフローの最適化手法を用いて、供給側、需要家又はガスエネルギー需給システム全体の収益を最大化するための各設備の容量及び運転計画、輸送量及び輸送スケジュールを算出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４４８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

再生可能エネルギーや二酸化炭素を含む排ガスなどの原料の供給や、製品の需要は、時々刻々と変動しうる。本発明者らは、電力や原料の供給元と、電力を用いて原料から製品を生成するプラントとを含むシステム全体の収益を向上させるためには、原料供給や製品需要の変動に合わせてシステム全体の運転を最適化する必要があることを課題として認識した。

【0005】

本開示の目的は、電力を用いて物又はエネルギーを生成するシステムの運転を適切に支援することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の運転支援装置は、電力を用いて物又はエネルギーを生成するプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得する電力情報取得部と、プラントに供給される、物又はエネルギーを生成するための原料に関する現状情報又は予測情報を取得する原料情報取得部と、電力情報取得部により取得されたプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報と、原料情報取得部により取得されたプラントに供給される原料に関する現状情報又は予測情報と、プラントの運転を予測するプラント予測モデルとに基づいて、プラントの運転を最適化する最適化部と、を備える。

【0007】

本開示の別の態様は、運転支援プログラムである。このプログラムは、コンピュータを、電力を用いて物又はエネルギーを生成するプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得する電力情報取得部と、プラントに供給される、物又はエネルギーを生成するための原料に関する現状情報又は予測情報を取得する原料情報取得部と、電力情報取得部により取得されたプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報と、原料情報取得部により取得されたプラントに供給される原料に関する現状情報又は予測情報と、プラントの運転を予測するプラント予測モデルとに基づいて、プラントの運転を最適化する最適化部と、として機能させる。

【0008】

本開示の更に別の態様は、運転支援方法である。この方法は、コンピュータに、電力を用いて物又はエネルギーを生成するプラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得するステップと、プラントに供給される、物又はエネルギーを生成するための原料に関する現状情報又は予測情報を取得するステップと、プラントに供給される電力に関する現状情報又は予測情報と、プラントに供給される原料に関する現状情報又は予測情報と、プラントの運転を予測するプラント予測モデルとに基づいて、プラントの運転を最適化するステップと、を実行させる。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、電力を用いて物又はエネルギーを生成するシステムの運転を適切に支援することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係る燃料製造システムの構成を示す図である。

【図2】燃料製造システムの機能構成を概略的に示す図である。

【図3】燃料製造プラントの構成を概略的に示す図である。

【図4】プラント制御システムの構成を概略的に示す図である。

【図5】運転支援装置の構成を概略的に示す図である。

【図6】実施の形態に係る運転支援方法の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、実施の形態に係る燃料製造システムの構成を示す。燃料製造システム１は、電力を用いて原料から製品やエネルギーを製造する。燃料製造プラント４０は、例えば、原料から炭化水素を生成し、炭化水素を分離、精製、改質して燃料を生成する。原料供給システム２０は、燃料製造プラント４０に原料を供給する。電力供給システム１０は、原料から製品やエネルギーを製造するために使用される電力を供給する。運転支援装置１００は、電力供給システム１０、原料供給システム２０、及び燃料製造プラント４０の運転の統括的な制御を支援する。電力供給システム１０、原料供給システム２０、燃料製造プラント４０、及び運転支援装置１００は、インターネット２などの通信網により接続される。

【0013】

図２は、燃料製造システム１の機能構成を概略的に示す。図中、実線の矢印は電力や原料などの流れを示し、破線の矢印は制御信号や情報の流れを示す。

【0014】

電力供給システム１０は、電力供給制御システム１２及びバッテリー１４を備える。電力供給制御システム１２は、再生可能エネルギー電力供給源４から供給される電力の変動を、電力系統３から供給される電力を用いて平準化する。バッテリー１４は、再生可能エネルギー電力供給源４又は電力系統３から供給される電力の少なくとも一部を蓄電する。電力供給制御システム１２は、バッテリー１４の充電及び放電や電力供給システム１０の各構成要素を制御して、電力を原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に供給する。電力供給制御システム１２は、再生可能エネルギー電力供給源４から供給される電力の現在値や予測値、原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に供給すべき電力の現在値や予測値、バッテリー１４の状態を表す状態量の現在値や予測値、バッテリー１４を制御するための制御量の現在値や予測値などに基づいてバッテリー１４などの構成要素の制御を最適化するための電力供給最適化モデル１１を用いて、バッテリー１４などの構成要素を制御する。電力供給制御システム１２は、再生可能エネルギー電力供給源４から供給される電力の現在値や予測値、原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に供給すべき電力の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素の状態を表す状態量の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素を制御するための制御量の現在値や予測値などに基づいて、バッテリー１４などの構成要素の稼働率、運転コスト、電力供給システム１０の収益などを最適化することが可能なバッテリー１４などの構成要素の制御量の値を探索し、探索された制御量の値を自動的に設定し、又はオペレータに提示することにより、バッテリー１４などの構成要素を制御してもよい。なお、再生可能エネルギー電力供給源４から供給される電力の変動を電力系統３から供給される電力によって吸収し、原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０が必要とする電力を供給することができる場合は、バッテリー１４は設けられなくてもよい。

【0015】

原料供給システム２０は、原料供給制御システム２２、及び原料供給部２３を備える。原料供給部２３は、原料供給源５から供給される原料を燃料製造プラント４０に供給する。原料供給部２３は、原料供給源５から供給される原料をそのまま燃料製造プラント４０に供給してもよい。この場合、原料供給部２３は、設けられなくてもよい。原料供給部２３は、原料供給源５から供給される原料を分離、精製、回収してから燃料製造プラント４０に供給してもよい。この場合、原料供給部２３は、不純物などを含む原料を分離、精製、回収するための装置を含んでもよい。原料供給部２３は、電力供給システム１０から供給される電力を用いて原料を製造してもよい。原料は、燃料製造プラント４０において燃料を製造するために使用される物質や工業用水などを含む。原料供給制御システム２２は、電力供給システム１０から供給される電力の現在値や予測値、燃料製造プラント４０に供給すべき原料の量の現在値や予測値、原料供給部２３の状態を表す状態量の現在値や予測値、原料供給部２３を制御するための制御量の現在値や予測値などに基づいて原料供給部２３の制御を最適化するための原料供給最適化モデル２１を用いて、原料供給部２３を制御する。原料供給制御システム２２は、電力供給システム１０から供給される電力の現在値や予測値、燃料製造プラント４０に供給すべき原料の量の現在値や予測値、原料供給部２３の状態を表す状態量の現在値や予測値、原料供給部２３を制御するための制御量の現在値や予測値などに基づいて、原料供給部２３の稼働率、運転コスト、原料供給システム２０の収益などを最適化することが可能な原料供給部２３の制御量の値を探索し、探索された制御量の値を自動的に設定し、又はオペレータに提示することにより、原料供給部２３を制御してもよい。

【0016】

図３は、燃料製造プラント４０の構成を概略的に示す。

【0017】

燃料製造プラント４０は、プラント制御システム４１、原料貯留部４２、反応部４３、改質／精製部４４、及びセンサ５０を備える。

【0018】

原料貯留部４２は、原料供給システム２０から供給される原料を一時的に保留し、反応部４３に供給する。燃料製造プラント４０において電力を使用する場合は、燃料製造プラント４０は、電力供給システム１０から供給される電力を一時的に貯留するためのバッテリーを備えてもよい。原料貯留部４２とバッテリーの双方が備えられてもよい。原料貯留部４２のみが備えられ、バッテリーが備えられなくてもよい。バッテリーのみが備えられ、原料貯留部４２が備えられなくてもよい。原料貯留部４２とバッテリーの双方が備えられなくてもよい。

【0019】

反応部４３は、化学反応などにより、原料から炭化水素などの生成物を生成する。改質／精製部４４は、反応部４３により生成された生成物を分離、精製、改質して、ＳＡＦ（Sustainable Aviation Fuel）、メタンなどの合成燃料や、メタノール、オレフィンなどの化学品などの製品を生成する。

【0020】

センサ５０は、燃料製造プラント４０が備える各種の構成の状態を検知する。

【0021】

プラント制御システム４１は、運転支援装置１００から提供される情報などに基づいて、原料貯留部４２、反応部４３、改質／精製部４４などの構成を制御する。

【0022】

図４は、プラント制御システム４１の構成を概略的に示す。

【0023】

プラント制御システム４１は、操作パネル６０、状態情報取得部６１、プラント情報送信部６２、制御量推奨値受信部６３、情報提示部６４、制御量設定部６５、及び制御装置６６を備える。

【0024】

操作パネル６０は、情報を表示するための表示装置と、オペレータから制御量の設定値などの入力を受け付ける入力装置とを備える。

【0025】

状態情報取得部６１は、燃料製造プラント４０の各構成やセンサ５０などから、燃料製造プラント４０の状態を表す状態情報を取得する。状態情報取得部６１は、センサ５０により検知された検知情報や、各構成の状態量の現在値や予測値などの状態情報を取得する。

【0026】

プラント情報送信部６２は、燃料製造プラント４０の状態や制御などに関する情報を運転支援装置１００に送信する。プラント情報送信部６２は、状態情報取得部６１により取得された状態情報や、燃料製造プラント４０の各構成を制御するための制御量の現在値や予測値などのプラント情報を運転支援装置１００に送信する。

【0027】

制御量推奨値受信部６３は、運転支援装置１００により最適化された制御量の推奨値を受信する。

【0028】

情報提示部６４は、状態情報取得部６１により取得された状態情報や、燃料製造プラント４０の各構成を制御するための制御量の現在値、予測値、推奨値や、各構成の異常を検知又は予測するための情報などを操作パネル６０に表示する。

【0029】

制御量設定部６５は、オペレータから制御量の設定値の入力を受け付け、受け付けた設定値を制御装置６６に設定する。制御量設定部６５は、制御量推奨値受信部６３により受信された制御量の推奨値を自動的に制御装置６６に設定してもよい。

【0030】

制御装置６６は、制御量設定部６５により設定された制御量の設定値にしたがって、燃料製造プラント４０の各構成を制御する。制御装置６６は、原料貯留部４２に貯留される原料の量、温度、圧力、濃度、流量などや、反応部４３の反応温度、反応時間、反応器入口の原料の流量、反応器出口の生成物の流量などや、改質／精製部４４における製品の生成温度、生成時間、圧力、濃度、流量などを制御する。

【0031】

図５は、運転支援装置の構成を概略的に示す。

【0032】

運転支援装置１００は、通信装置１０１、表示装置１０２、入力装置１０３、処理装置１２０、及び記憶装置１６０を備える。

【0033】

通信装置１０１は、無線又は有線による通信を制御する。通信装置１０１は、インターネット２を介して、他の装置との間でデータを送受信する。表示装置１０２は、処理装置１２０により生成された表示画像を表示する。入力装置１０３は、処理装置１２０に指示を入力する。

【0034】

記憶装置１６０は、処理装置１２０が使用するデータ及びコンピュータプログラムを格納する。記憶装置１６０は、電力供給予測モデル１６１、原料供給予測モデル１６２、プラント予測モデル１６４、電力供給最適化モデル１６５、原料供給最適化モデル１６６、及びプラント最適化モデル１６８を格納する。

【0035】

電力供給予測モデル１６１は、電力供給システム１０から原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に供給される電力を予測するためのモデルである。電力供給予測モデル１６１は、再生可能エネルギー電力供給源４から供給される電力の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素の状態を表す状態量の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素を制御するための制御量の現在値や予測値などに基づいてバッテリー１４などの構成要素の運転をシミュレートするシミュレータや、その代理モデルなどであってもよい。電力供給予測モデル１６１は、電力供給システム１０において使用されるものと同じものであってもよく、電力供給システム１０から運転支援装置１００に提供されてもよい。

【0036】

原料供給予測モデル１６２は、原料供給システム２０から燃料製造プラント４０に供給される原料の量などを予測するためのモデルである。原料供給予測モデル１６２は、電力供給システム１０から供給される電力の現在値や予測値、燃料製造プラント４０に供給すべき原料の量の現在値や予測値、原料供給部２３の状態を表す状態量の現在値や予測値、原料供給部２３を制御するための制御量の現在値や予測値などに基づいて原料供給部２３の運転をシミュレートするシミュレータや、その代理モデルなどであってもよい。原料供給予測モデル１６２は、原料供給システム２０において使用されるものと同じものであってもよく、原料供給システム２０から運転支援装置１００に提供されてもよい。

【0037】

プラント予測モデル１６４は、燃料製造プラント４０の運転を予測するためのモデルである。プラント予測モデル１６４は、プラントの稼働率、物質熱収支、反応性能などに関わる物理モデルであってもよい。プラント予測モデル１６４は、原料貯留部４２、反応部４３、改質／精製部４４などの各構成の運転を個別に予測するシミュレータを組み合わせたものであってもよい。例えば、反応部４３の運転を予測するためのシミュレータは、化学反応を予測するための反応モデル、触媒の劣化を予測するためのモデル、反応器の内部の流体の状態をシミュレートするための数値流体力学（ＣＦＤ）モデルなどを組み合わせたモデルであってもよい。プラント予測モデル１６４は、原料貯留部４２、反応部４３、改質／精製部４４などの各構成を運転させたときの実績データや、各構成の運転を予測するためのシミュレータにより計算されたシミュレーションデータを学習データとして学習された代理モデルであってもよい。プラント予測モデル１６４は、原料供給システム２０から燃料製造プラント４０に供給される原料の量などの入力情報を入力し、製品の収量、収率、仕様（物性、密度、粘度、引火点など）、燃料製造プラント４０のコスト、収益などの出力情報を出力するものであってもよい。燃料製造プラント４０のコストは、燃料製造プラント４０において燃料を製造するために要する費用、例えば、原料調達費、電力調達費、機器調達費、機器保守費、人件費、管理費などを含んでもよい。

【0038】

電力供給最適化モデル１６５は、電力供給システム１０の運転を最適化するためのモデルである。電力供給最適化モデル１６５は、再生可能エネルギー電力供給源４から供給される電力の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素の状態を表す状態量の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素を制御するための制御量の現在値や予測値などを入力して、電力供給システム１０の収益、コスト、稼働率などを最適化する制御量の設定値を出力する。電力供給最適化モデル１６５は、電力供給システム１０において使用されるものと同じものであってもよく、電力供給システム１０から提供されてもよい。

【0039】

原料供給最適化モデル１６６は、原料供給システム２０の運転を最適化するためのモデルである。原料供給最適化モデル１６６は、電力供給システム１０から供給される電力の現在値や予測値、燃料製造プラント４０に供給すべき原料の量の現在値や予測値、原料供給部２３の状態を表す状態量の現在値や予測値、原料供給部２３を制御するための制御量の現在値や予測値などを入力して、原料供給システム２０の収益、コスト、稼働率などを最適化する制御量の設定値を出力する。原料供給最適化モデル１６６は、原料供給システム２０において使用されるものと同じものであってもよく、原料供給システム２０から提供されてもよい。

【0040】

プラント最適化モデル１６８は、燃料製造プラント４０の運転を最適化するためのモデルである。プラント最適化モデル１６８は、電力供給システム１０から供給される電力の現在値や予測値、原料供給システム２０から供給される原料の量の現在値や予測値、製造すべき製品の種類、仕様、需要量、単価の現在値や予測値、各構成の状態を表す状態量の現在値や予測値、各構成を制御するための制御量の現在値や予測値などを入力して、燃料製造プラント４０の収益、コスト、稼働率、製品収量、製品収率などを最適化する制御量の設定値を出力する。

【0041】

処理装置１２０は、電力情報取得部１２１、電力供給予測部１２２、電力供給最適化部１２３、原料情報取得部１２４、原料供給予測部１２５、原料供給最適化部１２６、製品情報取得部１３０、プラント情報取得部１３１、プラント予測部１３２、プラント最適化部１３３、電力供給運転制御情報出力部１３４、原料供給運転制御情報出力部１３５、及びプラント運転制御情報出力部１３７を備える。これらの構成は、ハードウエアコンポーネントでいえば、任意の回路、コンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

【0042】

電力情報取得部１２１は、電力供給システム１０から原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に供給される電力に関する現状情報や予測情報を取得する。電力情報取得部１２１は、再生可能エネルギー電力供給源４から供給される電力の現在値や予測値、電力の価格の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素の状態を表す状態量の現在値や予測値、バッテリー１４などの構成要素を制御するための制御量の現在値や予測値、電力供給システム１０から原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に供給される電力の現在値や予測値などを電力供給システム１０から取得する。

【0043】

電力供給予測部１２２は、電力供給予測モデル１６１を用いて、電力供給システム１０から原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に将来供給される電力を予測する。

【0044】

電力供給最適化部１２３は、電力供給最適化モデル１６５を用いて、電力供給システム１０の運転を最適化することが可能な制御量の設定値を算出する。

【0045】

電力供給運転制御情報出力部１３４は、電力供給最適化部１２３により算出された制御量の設定値を、最適な運転制御態様として電力供給システム１０に出力する。電力供給制御システム１２は、運転支援装置１００から取得した制御量の設定値に基づいて、電力供給システム１０の運転を制御する。電力供給システム１０が、運転支援装置１００から制御量の設定値を受け付けないように構成される場合は、電力供給運転制御情報出力部１３４は設けられなくてもよい。

【0046】

電力情報取得部１２１が、電力供給システム１０により最適化されたように電力供給システム１０が運転された場合の電力に関する情報を取得する場合は、電力供給予測部１２２や電力供給最適化部１２３は設けられなくてもよい。

【0047】

原料情報取得部１２４は、原料供給システム２０から燃料製造プラント４０に供給される原料に関する現状情報や予測情報を取得する。原料情報取得部１２４は、電力供給システム１０から供給される電力の現在値や予測値、燃料製造プラント４０に供給すべき原料の量の現在値や予測値、原料供給部２３の状態を表す状態量の現在値や予測値、原料供給部２３を制御するための制御量の現在値や予測値、原料供給システム２０から燃料製造プラント４０に供給される原料の量、価格の現在値や予測値などを原料供給システム２０から取得する。

【0048】

原料供給予測部１２５は、原料供給予測モデル１６２を用いて、原料供給システム２０から燃料製造プラント４０に将来供給される原料の量を予測する。

【0049】

原料供給最適化部１２６は、原料供給最適化モデル１６６を用いて、原料供給システム２０の運転を最適化することが可能な制御量の設定値を算出する。原料供給最適化部１２６は、電力供給最適化部１２３により最適化されたように電力供給システム１０が運転されたときに電力供給システム１０から原料供給システム２０に供給されると予測される電力に基づいて、原料供給システム２０の運転を最適化する。

【0050】

原料供給運転制御情報出力部１３５は、原料供給最適化部１２６により算出された制御量の設定値を、最適な運転制御態様として原料供給システム２０に出力する。原料供給制御システム２２は、運転支援装置１００から取得した制御量の設定値に基づいて、原料供給システム２０の運転を制御する。原料供給システム２０が、運転支援装置１００から制御量の設定値を受け付けないように構成される場合は、原料供給運転制御情報出力部１３５は設けられなくてもよい。

【0051】

原料情報取得部１２４が、原料供給システム２０により最適化されたように原料供給システム２０が運転された場合の原料に関する情報を取得する場合は、原料供給予測部１２５や原料供給最適化部１２６は設けられなくてもよい。

【0052】

製品情報取得部１３０は、製品として製造すべき燃料の種類、仕様、需要量、価格などの現在値や予測値などの情報を取得する。

【0053】

プラント情報取得部１３１は、燃料製造プラント４０に関する現状情報や予測情報を取得する。プラント情報取得部１３１は、電力供給システム１０から供給される電力の現在値や予測値、原料供給システム２０から供給される原料の量の現在値や予測値、製造すべき製品の種類、仕様、需要量、単価の現在値や予測値、各構成の状態を表す状態量の現在値や予測値、各構成を制御するための制御量の現在値や予測値、製造される製品の収量、収率、質などの現在値や予測値などを燃料製造プラント４０から取得する。

【0054】

プラント予測部１３２は、プラント予測モデル１６４を用いて、燃料製造プラント４０の状態、稼働率、製品収量、製品収率、製品仕様などを予測する。プラント予測部１３２は、予測結果を燃料製造プラント４０に出力する。

【0055】

プラント最適化部１３３は、プラント最適化モデル１６８を用いて、燃料製造プラント４０の運転を最適化することが可能な制御量の設定値を算出する。プラント最適化部１３３は、電力供給最適化部１２３により最適化されたように電力供給システム１０が運転されたときに電力供給システム１０から原料供給システム２０又は燃料製造プラント４０に供給されると予測される電力と、原料供給最適化部１２６により最適化されたように原料供給システム２０が運転されたときに原料供給システム２０から燃料製造プラント４０に供給されると予測される原料の量とに基づいて、燃料製造プラント４０の運転を最適化する。プラント最適化部１３３は、算出した制御量の設定値を推奨値として燃料製造プラント４０に出力する。

【0056】

プラント最適化部１３３は、製品情報取得部１３０により取得された製品として製造すべき燃料の種類、仕様、需要量、価格などの現在値、予測値や、プラント情報取得部１３１により取得された燃料製造プラント４０に関する現状情報、予測情報などに基づいて、電力供給最適化モデル１６５、原料供給最適化モデル１６６、プラント最適化モデル１６８を用いて、電力供給システム１０、原料供給システム２０、及び燃料製造プラント４０の運転を統合的に最適化してもよい。この場合、電力供給運転制御情報出力部１３４は、算出された制御量の設定値を、最適な運転制御態様として電力供給システム１０に出力する。原料供給運転制御情報出力部１３５は、算出された制御量の設定値を、最適な運転制御態様として原料供給システム２０に出力する。プラント最適化部１３３は、算出された制御量の設定値を、最適な運転制御態様の推奨値として燃料製造プラント４０に出力する。

【0057】

燃料製造システム１において変動する状態量などのパラメータの全てをまとめて最適化する場合は、計算負荷が膨大となって、リアルタイムに運転を最適化することが困難である。しかし、本実施の形態の運転支援装置１００は、電力供給システム１０、原料供給システム２０、及び燃料製造プラント４０の運転をそれぞれ局所的に最適化しつつ、燃料製造システム１の全体を統括的に最適化するので、計算負荷を抑えつつ、効率的に燃料製造システム１の全体を最適化することができる。これにより、燃料製造システム１の運転を所定の時間間隔でリアルタイムに最適化することができるので、燃料製造システム１の生産性を最大化することができる。

【0058】

運転支援装置１００が燃料製造システム１の全体の運転を最適化して制御量の設定値を変更する時間間隔は、燃料製造プラント４０に備えられた電力と原料の少なくとも一方を一時的に貯留する貯留部の容量に応じて定められてもよい。例えば、この時間間隔は、原料貯留部４２の容量に応じて定められてもよい。また、この時間間隔は、バッテリー１４の容量に応じて定められてもよい。貯留部の容量が大きいほど、電力や原料の供給量の変動を吸収する能力が高くなるので、時間間隔を大きくしてもよい。時間間隔は、例えば、数秒から数分程度であってもよい。

【0059】

図６は、実施の形態に係る運転支援方法の手順を示すフローチャートである。運転支援装置１００の電力情報取得部１２１は、燃料製造プラント４０に供給される電力に関する現状情報又は予測情報を取得する（Ｓ１０）。原料情報取得部１２４は、燃料製造プラント４０に供給される原料に関する現状情報又は予測情報を取得する（Ｓ１２）。プラント最適化部１３３は、電力情報取得部１２１により取得された電力に関する現状情報又は予測情報と、原料情報取得部１２４により取得された原料に関する現状情報又は予測情報と、プラントの運転を予測するプラント予測モデル１６４とに基づいて、燃料製造プラント４０の運転を最適化する（Ｓ１４）。

【0060】

以上、本開示を、実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0061】

上記の実施の形態では、電力を用いて原料から炭化水素燃料を製造する燃料製造システムの運転を支援する場合について説明したが、本開示の技術は、電力を用いて物又はエネルギーを生成する任意のシステムに適用可能である。

【0062】

本実施の形態の技術は、プラントの運転中にリアルタイムにプラントの運転を最適化する場合だけでなく、プラントの運転中にオペレータの運転指標として使用したり、プラントの運転計画を策定したり、プラントを設計したりする際にも利用可能である。

【符号の説明】

【0063】

１ 燃料製造システム、２ インターネット、３ 電力系統、４ 再生可能エネルギー電力供給源、５ 原料供給源、１０ 電力供給システム、１１ 電力供給最適化モデル、１２ 電力供給制御システム、１４ バッテリー、２０ 原料供給システム、２１ 原料供給最適化モデル、２２ 原料供給制御システム、２３ 原料供給部、４０ 燃料製造プラント、４１ プラント制御システム、４２ 原料貯留部、４３ 反応部、４４ 改質／精製部、５０ センサ、６０ 操作パネル、６１ 状態情報取得部、６２ プラント情報送信部、６３ 制御量推奨値受信部、６４ 情報提示部、６５ 制御量設定部、６６ 制御装置、１００ 運転支援装置、１２１ 電力情報取得部、１２２ 電力供給予測部、１２３ 電力供給最適化部、１２４ 原料情報取得部、１２５ 原料供給予測部、１２６ 原料供給最適化部、１３０ 製品情報取得部、１３１ プラント情報取得部、１３２ プラント予測部、１３３ プラント最適化部、１３４ 電力供給運転制御情報出力部、１３５ 原料供給運転制御情報出力部、１３７ プラント運転制御情報出力部、１６１ 電力供給予測モデル、１６２ 原料供給予測モデル、１６４ プラント予測モデル、１６５ 電力供給最適化モデル、１６６ 原料供給最適化モデル、１６８ プラント最適化モデル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】