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Business Confidential 1

⽕⼒発電所の効率的運⽤のためのICT*活⽤の取り組みについて

2016年12⽉22⽇

1

*Information & Communication Technology

TMCA2117

テキストボックス

資料７

Business Confidential 2

⽬次

0．地球環境保全に対するMHPSとしての取組みについて

1. MHPSのICT活⽤サービスについて

2. ロードマップ

3. 稼働率・信頼性改善とCO2排出量の関係

4. MHPS ICTの特徴

5. MHPSのICT活⽤提案 – イニシアチブはお客様に

6. MHPS ICTプラットフォーム

7. システム・セキュリティ

8. MHPS 遠隔監視Common Platform概要

9. MHPSのICTソリューションのサービス全体像

10. サービス例のご紹介

© 2016 MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, LTD. All Rights Reserved. 2

地球環境保全に対するMHPSとしての取組みについて

3© 2016 MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, LTD. All Rights Reserved.

０

再⽣可能エネルギー源利⽤（⾃然環境に配慮した資源開発）

地熱、⾵⼒(MHI)、⽔⼒(MHI)

新発電システム（再⽣可能エネルギーや⽔素燃料等の新エネルギーを合理的に組み

合わせた新発電システムの実⽤化）燃料電池発電システム SOFC

⾼効率発電（地球環境に配慮した化⽯燃料の有効利⽤）1700℃クラス次世代ガスタービン

⽯炭ガス化 Coal GasificationCO2回収システム Carbon Capture and Strage

環境負荷低減（排煙処理に関する技術 Clean Combustion Technology）総合排煙処理システム Air Quality Control System

IoT/AIを⽤いたICT活⽤サービス拡⼤

プラント,機器の性能改善計画外停⽌の回避

予兆に基づく最適なメンテナンスの実施などによる発電所

運⽤最適化

ICTに対応する次世代プラントの提供

地域・系統レベルのトータルパワーマネジメント

MHPSのICT活⽤サービスについて

MHPSは、⻑年にわたり⽕⼒プラントを多数納⼊し、御客様の運⽤・保守に鋭意対応させて頂いております。

近年、電⼒⾃由化、再⽣エネルギーの導⼊等の市場変化によって柔軟な運⽤性能、効率向上、O&M最適化がますます求められてきております。

そこでMHPSはICT活⽤（ビッグデータ解析・AI技術等）を通して、御客様の価値創造（稼働率向上等）に寄与すべく、ICTプラットフォーム（ソフトウェア基盤）並びに各種アプリケーションの構築に取り組んでおります。

本取組は、⾔わば「お・も・て・な・しICTビジネス」であり、ユーザーである御客様と共に、それぞれに有益なソリューションに作り上げ、お客様とチームJapan、チームアジアパシフィックを⽬指してまいりたいと考えております。


１

O&M最適化(O&M Optimization)

運⽤性改善(Flexible Operation)

性能向上(Performance Improvement)

ロードマップ

5

プラント全体のナレッジ

社内O&Mノウハウ

⾰新的な技術

お客様とのパートナーシップ

MHPSのコアビジネス

⾼品質な製品

お客様ベース・お客様第⼀のサービス

© 2016 MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS, LTD. All Rights Reserved.

２

O&M*モニタリング

O&M*⽀援

O&M*⾼度化

⾃動⾃律運転

データ収集・評価（デジタル化）

予防保全推奨短期ピーク運⽤、エコ運⽤定期検査推奨準備予備品提案

予兆検知と対処策の⾃動提⽰延命運⽤処置、予備品発注

定検期間短縮

稼働率向上

定検間隔延⻑

性能改善、最適化（機器、プラントレベル）

効率最適化（群管理レベル）

遠隔運転

お客様に価値を提供

*Operation & Maintenance

稼働率・性能改善とCO2排出量の関係

0

200

400

600

800

GTCC 油焚

CO2排出量(g/kWh)


３

500MWGTCCの稼働率

１％向上で、代替の油焚削減により、排出量が年間1万トン以上削減

500MWGTCCの性能劣化を

１％回復で、燃費向上により、排出量が年間1万トン以上削減

性能経年劣化

原因究明と保守による性能改善

想定の性能劣化

実際の性能劣化

MHPS ICTの特徴

7

MHPS


４

ICT プラットフォーム

• プラットフォーム = Microsoft社 Azure

• プラントリアルタイムデータベース = OSIsoft社 PI システム

• ⾼度AI分析 = MT法（オリジナル）他で機能を網羅

以上、各分野でメジャーシステムを採⽤

• MHI、⽇⽴をはじめ、TCS（Tata ConsultancyServices）などのICTパートナーとの協⼒体制を構築

• 御客様のプラットフォームとの相互接続によるソリューション構築など柔軟に対応

ビジネスアプローチお客様とMHPSの強みを活かし

互いの価値を⾼める新しい場を創造

MHPSのICT活⽤提案 – イニシアチブはお客様に

ICTプラットフォームにより各社が共に発展する場を提供Best Practice共有、企業間連携などに深化


５

OEMバリューアップ

メーカ活⽤深化

企業間連携

⾃社データ活⽤

⾃社サービスバリューアップ

新設計へのフィードバック

⾃社顧客の経済性向上

ST

GTHRSG

制御BOP

お客様

アセット価値、経済性向上

互いの強みを活かし価値を⾼める

新しい場を創造(Win-Win)

MHPS ICTプラットフォーム

GenGTCCﾌﾟﾗﾝﾄ

STボイラ

制御BOP

Genコンベﾌﾟﾗﾝﾄ

8

GTCC:Gas Turbine Combined CycleGT：Gas TurbineST：Steam Turbine

Gen:GeneratorHRSG：Heat Recovery Steam GeneratorBOP：Balance Of Plant OEM:Original Equipment Manufacturer

MHPS ICTプラットフォーム

9

Plant Plant

ICT Connectionシステム基盤、セキュアネットワーク

Asset Performance Model⾼度ﾊﾟﾀｰﾝ認識(APR)、熱効率計算、意思決定分析(Expert System)

Asset Life Model余寿命分析、RAM分析、メンテ/設備設定情報分析(EAM)

Operation Optimization Performance Improvement

モニタリング故障予兆検知性能改善⽀援

Flexible Operation

出⼒向上⾼速起動柔軟運転

Customers

⾼精度AIアプリケーション⾼度なビッグデータ分析精密デジタルシミュレーション

Power Plant Systems and Sensorsセンサー、ローカル分析システム、制御システム

Gateway/Network

ICT基盤（クラウドプラットフォーム）デバイス接続/管理ビッグデータストアサービスアプリ開発環境

サービスアプリケーションオペレーションサポート、遠隔監視コスト最適化性能最適化、故障予兆検知運転最適化

定検最適化（CBM*）O&Mガイダンス最適運転指⽰遠隔/⾃動運転

アセット最適化EPC効率化

サイト情報電⼦化

Local AnalyticSystem

プラントデータに関し、オンライン/オフラインで収集する「あらゆるデータ」を蓄積

MHPS/MHI/HITACHIの知識とノウハウを駆使し、予兆検知、性能計算、最適化計算等々様々なデータ解析を実施


６

Plant Plant ＊Condition Based Maintenance

システム・セキュリティ

10

Plant Plant Plant Plant

ICT Connectionシステム基盤、セキュアネットワーク

Asset Performance Model⾼度ﾊﾟﾀｰﾝ認識(APR)、熱効率計算、意思決定分析(Expert System)

Asset Life Model余寿命分析、RAM分析、メンテ/設備設定情報分析(EAM)

Operation Optimization Performance Improvement

モニタリング故障予兆検知性能改善⽀援

Flexible Operation

出⼒向上⾼速起動柔軟運転

Power Plant Systems and Sensorsセンサー、ローカル分析システム、制御システム

Gateway/Network

定検最適化（CBM）O&Mガイダンス最適運転指⽰遠隔/⾃動運転

アセット最適化EPC効率化

サイト情報電⼦化

• お客様のプラント運転データは、当社のICTプラットフォーム上に、お客様毎、サイト毎などに区別し格納。ご提供する機能を含めて、お客様のデータを他のお客様に⾒られる事はありません。

• お客様のプラント及びプラント機器の情報の取得の際には、セキュリティゲートウェイを設置し、ファイアウォールなどによりプラントサイドへの悪意ある侵⼊を防⽌。また、データ伝送の際には、暗号化技術を適⽤し漏えいを確実に防⽌。

Customer

Plant Data

Function

Customer

Function

Plant Data

SecurityGateway

SecurityGateway

Local AnalyticSystem

不正接続検知

firewall暗号化

ｾｷｭﾘﾃｨGW

ユーザ認証暗号化プロテクトGW


７

サイバー攻撃対策

firewall暗号化

各電力会社殿

Internet VPN

PI to PI interface


NSGW

MHPS JapanTakasago RMC

Netmation

DCS

PI server

P/S with Netmation

プラント適化計算

MHPS Common PlatformRemote App

MHPS Philippine GSC

Internet

PI to PIinterface

Analytics機械学習

MS data center

PI System

MHPS AmericaOrlando RMC

プラント性能計算

■概要・プラントデータに関し、オンライン/オフラインで収集する「あらゆるデータ」を蓄積・MHPS/MHIの知識とノウハウを駆使し、予兆検知、性能計算、適化計算等々様々なデータ解析を実施・お客様プラントとセキュアに接続、MHPSメンバはグローバルにセキュアアクセス

Digital Twin

MT法+ML

PI to PI Interface

MHPS 遠隔監視Common Platform概要８

P/S with PI

各電力会社殿各電力会社殿

MHPSのICTソリューションのサービス全体像


９

• MHPSのICTソリューションはお客様に付加価値の⾼いサービスを提供して参ります。• お客様のメリットを3つのサービスカテゴリを通じて提供して参ります。

1. モニタリング集中化による業務効率化2. 予兆検知による計画外停⽌の削減3. メンテナンス業務最適化4. ベテランノウハウ活⽤による運⽤の維持/向上5. 起動時信頼性向上

6. 系統への寄与、周波数応答7. ターンダウン拡⼤8. ピークパワー対応9. 起動時間短縮10. 燃料変動対応

11. 熱効率の維持/向上12. 部分負荷効率向上13. 所内動⼒削減

MHPSが考えるお客様メリット MHPS ICTサービスカテゴリサービス例

a. 遠隔監視サービスb. KPIモニタリングc. 予兆検知d. ガイダンスPCe. 余寿命診断

f. ソフトリパワリングg. 多炭種対応

h. POPS(Plant Optimization System,性能最適化システム)

運⽤性改善(Flexible Operation)

性能向上(Performance Improvement)

O&M最適化(O&M Optimization)

a. 遠隔監視サービス (1/3)


10O&M最適化

• MHPSの遠隔監視センター（Remote Monitoring Center）は、MHPS ICTソリューションの第⼀歩 1999年 RMC第⼀号を、⽇本・⾼砂に設置 2001年アメリカのプラント向けRMCを、⽶国・フロリダ州オーランド市に設置 2016年 ASEANのプラント向けRMCを、フィリピン・アラバン市に設置

• 遠隔監視センターで得た知⾒や経験がMHPS ICTソリューションの基礎

⾼砂RMC(⽇本)

Orlando RMC(USA)

Alabang RMC(フィリピン)



世界中の遠隔監視プラント（実績）

O&M最適化10

Alabang RMC(フィリピン)

⾼砂RMC(⽇本)

Orlando RMC(USA)

(2016年4⽉現在)

48プラント117台2,900万kW以上



• ガスタービン主機の監視モニタリング対象：GT⼀台あたり約2,000点を収集 24時間365⽇のリアルタイムモニタリング（データ取得・分析）を実施

O&M最適化10

図：GTの監視

b. KPIモニタリング (1/2)


• 場所を問わず、プラントのKPIをリアルタイムに閲覧することが可能

O&M最適化10

b. KPIモニタリング (2/2)


O&M最適化10

Monitoring

Design

Actual

Steam temperature

Design

Actual

Draft

MHPSがスートブロワの最適な動作頻度を提⾔し

Draft Lossが効率に悪影響を与える

Ash Deposit

⇒ O&Mコストを削減し、保守業務の効率化に寄与

• ボイラを監視し、効率評価と対策提⾔を⾏います

c. 予兆検知 (1/2)


MT法を活かした予兆検知• 予兆検知＋機械学習によって故障部位を推定します。

O&M最適化

マハラノビス(M)距離でGT全体に異常がないか監視

タグチメソッド(T)で、異常な信号を検知

異常のパターンから、FTAをベースに故障部位や発⽣原因を推定（FTAは機械学習により推定精度を向上）

故障可能性 SN [db]

10

予兆検知（ M T法）機械学習

FTA

c. 予兆検知 (2/2)


モーター電流診断による予兆検知

O&M 最適化10

概要

⾼圧配電盤/パワーセンタ/モータコントロールセンタ

電流センサ(⼜は既設CT)

動⼒ケーブル(既存)

補機（振動計設置無）

データ処理装置診断・分析PC

異常状態

NW

• モータ電流信号を解析し、モータおよび回転機械（ファン、ポンプ等）の状態を診断

モータ• 回転⼦：バー緩み・折損 / 回転軸偏⼼ / 回転軸ミスアライメント / 回転

⼦軸受け異常• 固定⼦：スロット異常 / 巻線異常

補機(ポンプ / ファン / 減速機)

• カップリング芯ずれ / 軸接触・曲り / キャビテーション・流体系異常 / ⻭⾞の摩耗 / 軸受け異常

診断可能な異常

d. ガイダンスPC

20

Guidance PCの導⼊メリット

O&M最適化

どうしよう??

インストラクションはどこに載っている? OMM? マニュアル??

対策が間に合わず…トリップ発⽣…

Guidance PCですぐにインストラクションとアクションログが探せる!!!

全社の経験を蓄積

MHPS Solution

Operation Section

MaintenanceSection

Manager, Engineer,the other section

ナレッジをシェア

• アラームが出たらすぐに対策を⾒つけられるので、トリップを避けることができる

• トリップが起きてもすぐに対策を⾒つけられ、トリップ対応時間が短縮できる

• 経験の浅いオペレータでも短時間で適切なアラーム対応ができるようになる


10

アラーム発⽣

アラーム発⽣

NW

Operation Section

e. 余寿命診断

21

O&M最適化


10

状態基準保全(CBM)Condition Based Maintenance

時間基準保全(TBM)Time Based Maintenance

ある⼀定の期間毎に予防保全を実施するもので、製品や部品の寿命に関わらず、交換するため信頼性は⾼い。⼀⽅、交換に⼀定期間が必要となったり、寿命消費前に交換するためメンテナンスコストが⾼くなったりする。

製品や部品の状態監視を⾏い、予防防全を実施するもので、ライフサイクルコストの最適化やメンテナンス期間の延⻑ができる。⼀⽅、状態を監視するために膨⼤で精度の⾼いデータが必要。

運転データ設計＋材料＋検査データ

信頼性の⾼い余寿命診断+ ＝

0%20%40%60%80%

100%

Cree

p da

mag

e ra

te(%

)

余寿命診断適⽤例①(ST) 余寿命診断適⽤例②(ボイラ)

ボイラ耐圧部の物理モデルと実測温度から、クリープ寿命評価を実施。

f. ソフトリパワリング

22

• センサやビッグデータ分析を活⽤した主機の運転性能シミュレーション&制御を実施します。• 需要予測と制御技術に基づき、柔軟な供給量調整をリアルタイムで実⾏します。

運⽤性改善

Power Plant 脱硝装置のイラ

ﾋﾞｯｸﾞﾃﾞｰﾀ分析&ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ

EPCの知⾒を活⽤し、センサを最適な場所に設置

煙突

変圧器開閉器

気化器LNGタンク

蒸気タービン

発電機(

温排⽔)

海⽔

給⽔ポンプ

ガスタービン

排熱回収ボイラ

復⽔器

脱硝装置

(空気)

故障データの蓄積により近未来の設備状態のシミュレーションを実施し、故障予兆を検知

センサデ

タ

遠隔監視ｾﾝﾀｰ

需要/供給予測に伴う経済性シミュレーションにより、最適なオペレーションを策定

経済性分析電⼒需給/価格予測

部品⼯場

部品倉庫

設備の⽼朽化状況に合わせた最適な部品準備も実施

主機を遠隔操作し、ピークタイム時のｵｰﾊﾞｰﾌｧｲｱﾘﾝｸﾞや需要減少時の稼働制御を実施


10

部品在庫DB

故障履歴/保守履歴DB

センサDB

センサ

センサセンサ

センサ

センサセンサ

NW

g. 多炭種対応


運⽤性改善10

AI（⼈⼯知能）で実現させる多炭種対応機能のイメージ• 燃料性状などの変動要因に応じて、AI（⼈⼯知能）が最適な機器制御パラメータを導き出すことによっ

て、プラントの最適(最経済)運転状態を維持します。

微粉炭機• MRS回転数• ローラ油圧• ローラ取替頻度• テーブル取替頻度

微粉炭機• MRS回転数• ローラ油圧• ローラ取替頻度• テーブル取替頻度

脱硝• NH3注⼊量• NH3注⼊場所• 触媒取替頻度

脱硝• NH3注⼊量• NH3注⼊場所• 触媒取替頻度

通⾵系統• 排ガスO2濃度• 各部ドラフト• 各部ダンパ開度

通⾵系統• 排ガスO2濃度• 各部ドラフト• 各部ダンパ開度

発電量、燃料効率、排ガス性状、補機動⼒、NH3注⼊量、保守費⽤etc.

空気予熱器• スーツブロア頻度• 洗浄頻度• 取替頻度

空気予熱器• スーツブロア頻度• 洗浄頻度• 取替頻度

ボイラ• 蒸気温度• 蒸気圧⼒• 各部ダンパ開度• スーツブロア頻度

ボイラ• 蒸気温度• 蒸気圧⼒• 各部ダンパ開度• スーツブロア頻度

プラントのOUTPUT（最⼤化/最⼩化したい要素）

センサセンサ

燃料性状(発熱量、窒素分、残留炭素、粉砕性etc.)

プラントのINPUT（変動要因）

最適制御

NH3 :アンモニアMRS : Mill Rotary Separator

h. POPS (Plant Optimization System)


Plant Optimization System (POPS)でプラント全体の最適化を狙っています。

性能向上

CCHR vs CC output

GTHR per day HRSG Efficiency per day STHR per day

10

機能項⽬例機能内容

性能評価機能

性能低下に対するガイダンス機能

• 設計データまたはモデルシミュレーションにより現在あるべき理想性能値を算出• 理想性能値と実機運転データによる実性能値と⽐較し、性能低下を検知

• 性能低下を検知した場合、推定原因、対策を表⽰

CCHR : Combined Cycle Heat RateCC : Combined CycleGTHR : Gas Turbine Heat RateHRSG : Heat Recovery Steam GeneratorSTHR : Steam Turbine Heat Rate

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