バイオマスプラント運転支援システム
【課題】 バイオマスプラントへの効率的な搬送を行うと共にバイオマスの生産・回収を促進することにより、バイオマスプラントの効率的な運転を可能にする。
【解決手段】 複数のバイオマスプラントにおける運転を支援するためのシステムであって、バイオマス収集センターＣｉに存在するバイオマス量Ｍｉを収集センターＣｉ毎に取得するバイオマス量取得部Ｄ３と、前記バイオマス量取得部Ｄ３で取得されたバイオマス量ＭｉがバイオマスプラントＰｉの運転に必要なバイオマス必要最小量Ｍｉmin以上である場合に運転を許可する運転情報伝達部Ｄ６と、プラントＰｉの運転に際して不足するバイオマス量Ｍneed＝Ｍｉmin−Ｍｉを、バイオマス量Ｍｋが最適運転量Ｍbestを越えて存在するバイオマス収集センターＣｋから供給するに際し、輸送エネルギーが最小となるようにバイオマス収集センターＣｋに要求する供給量の按分（収集係数Ｑｋ）を求める演算部Ｄ２を備える。
【解決手段】 複数のバイオマスプラントにおける運転を支援するためのシステムであって、バイオマス収集センターＣｉに存在するバイオマス量Ｍｉを収集センターＣｉ毎に取得するバイオマス量取得部Ｄ３と、前記バイオマス量取得部Ｄ３で取得されたバイオマス量ＭｉがバイオマスプラントＰｉの運転に必要なバイオマス必要最小量Ｍｉmin以上である場合に運転を許可する運転情報伝達部Ｄ６と、プラントＰｉの運転に際して不足するバイオマス量Ｍneed＝Ｍｉmin−Ｍｉを、バイオマス量Ｍｋが最適運転量Ｍbestを越えて存在するバイオマス収集センターＣｋから供給するに際し、輸送エネルギーが最小となるようにバイオマス収集センターＣｋに要求する供給量の按分（収集係数Ｑｋ）を求める演算部Ｄ２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマスプラント運転支援システム、具体的には複数のバイオマスプラントを稼働させるに際し、各バイオマスプラントにバイオマスを効率よく分配・供給するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近い将来において、石炭や石油に代表される化石エネルギー源が枯渇すると叫ばれて久しい。また、化石エネルギー源の使用により大気中の二酸化炭素が増加しており、この増加が地球の温暖化に影響を及ぼしているとも言われている。
【０００３】
化石エネルギー源の枯渇や温暖化の抑制を考慮すると化石エネルギーの代替に太陽光や風力などを利用する再生可能エネルギーの利用が好ましい。しかしながら、再生可能エネルギーの中で、太陽光発電や風力発電は天候により発電電力が変動する等の理由で、現存する電力供給系統との連携に問題がある。さらに風力発電は風況のよいところから率先して建設され、設置可能な地域が制限されやすいという特徴を持つ。大規模太陽光発電や風力発電においては出力を安定させるための蓄電装置や燃料電池を併設するなど付加的な装置も必要となり、立地上の制約条件も多い。
【０００４】
一方、近年、伐採材やもみがら、雑草や木の葉、海藻などのバイオマスを資源とし、これを発電用燃料として利用したり、メタンガスなどのバイオマスガスやエタノールなどの液体燃料（以下、「バイオマス燃料」と称する。）へ資源化することが注目されている。こうしたバイオマスをバイオマス燃料へ資源化するバイオマスプラントは、気候による影響を受けにくい。資源化されたバイオマス燃料は、化石エネルギー源と同様に燃料として利用すればよいので安定した発電も可能となり、付加的な装置も不要となる。また、バイオマスプラントは安定なバイオマス供給があればよいので、立地場所に制約を受けることが少ない。これらのことを勘案すると、上記の太陽光発電や風力発電に比べると、バイオマス資源はより好ましい代替資源であると言える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、日常生活で排出されるゴミなどの生活廃棄物を焼却して熱エネルギーに変換する場合とは異なり、現状のバイオマスプラントでは連続して資源化を行うことができず、安定したバイオマスの消費が望めない。例えば、バイオマスからエタノールに変換するバイオマスプラントでは、収集されたバイオマスを乾燥、粉砕するといった前処理工程と、糖化工程、アルコール発酵工程という工程を経てエタノールに資源化される。図１は、このバイオマスプラントにおけるバイオマス必要量の時間変化を示すグラフである。前処理により乾燥、粉砕されたバイオマスは、糖化工程で単糖化される。得られた単糖は、発酵用の菌とともに発酵槽に投入されアルコール発酵に付される。このとき糖化工程やアルコール発酵の間は新たなバイオマスは必要としないため、図に示すようにバイオマスプラントにおけるバイオマス必要量は一定の周期（製造周期Ｔ）を持つバルス状になるという特徴を有する。また、製造効率（発酵効率）に最も適したバイオマス最適量Ｍbestがあり、これ以上のバイオマスを投入しても製造効率が低下する。一方、一定量以下のバイオマスにおいても製造効率が低下するため、バイオマス燃料の製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍminが存在するという特徴も有する。
【０００６】
バイオマスはその多くが植物に由来するものである。植物由来のバイオマスの発生量は、季節による変動が大きく、広く・薄く分布していると言われるように、地域による差が大きく、その発生量も日常生活で発生する食物、紙やプラスチックなどに代表される生活廃棄物に比べて極めて少ない。
【０００７】
そうすると、生活廃棄物を焼却場に持ち込み、焼却能力を上回る場合には余剰廃棄物を各焼却場で保存し、持ち込まれた生活廃棄物の量が少なければ焼却を停止するという現状の回収・焼却方法をそのまま適用することができない。
【０００８】
また、バイオマスプラントにおいてはその発酵効率はプラントの規模によりほぼ決まり、最大の製造効率で運転するのが最適である。そのためには、バイオマスプラントの規模に応じた最低限のバイオマス量を確保するのが好ましく、最適なバイオマス量で発酵させることが望まれる。このような観点からは、十分なバイオマス量が常に確保できる地域にバイオマスプラントを建設するのがよいとも言える。
【０００９】
ところが現状では上記のようにバイオマスの発生量は少なく、十分なバイオマス量を確保することができない。従って、バイオマスプラントの設置にあたりバイオマスの生産を促す必要がある。
【００１０】
また、生産されたバイオマス燃料の供給、例えば需要量や輸送距離（輸送エネルギー）を考慮したり、緑化、特に緑が少ないと言われている都市部における緑化への動機付けを考慮すると、特定の地域に偏ることなく適宜分散させてバイオマスプラントを建設することが望ましいと言える。しかしながら、広く・薄く存在するバイオマスの特性や上記バイオマスプラントの特徴からは、分散させたバイオマスプラントに適当量のバイオマスを臨機応変に供給するというバイオマス供給の計画性がより重要であると言える。
【００１１】
本願発明はこのような状況を鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、バイオマスプラントへの効率的な搬送を行うと共にバイオマスの生産・回収を促進することにより、バイオマスプラントの効率的な運転を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明のバイオマスプラント運転支援システムは、バイオマスプラントと１対１の関係で関連づけられたバイオマス収集部に存在するバイオマス量をバイオマス収集部単位で取得するバイオマス量取得部と、前記バイオマス量取得部で取得されたバイオマス量が、該当するバイオマスプラントの運転に必要なバイオマス必要最小量以上である場合に運転を指示又は許可する運転情報伝達部と、バイオマスプラントの運転に際して当該バイオマスプラントにおけるバイオマス必要最小量に足りないバイオマス量を、バイオマス量がバイオマスプラントの運転に際して最適な運転が確保できるバイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部から補給するに際し、当該補給に必要な輸送エネルギーが最小となるように前記バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部に要求するバイオマス補給量の按分を求める演算部と、求められたバイオマス補給量の按分に従い、バイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部に対して、バイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部又はバイオマスプラントまでバイオマスの補給を指示するバイオマス移送伝達部を備えることによって、複数のバイオマスプラントにおける運転を支援することにしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、バイオマスが不足した場合でもバイオマス必要量に応じたバイオマスが効率よく供給され、複数のバイオマスプラントの運転が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は本発明のバイオマスプラント支援システムの概略的構成図である。本発明のバイオマスプラント支援システムは、ある特定の地域Ａ内において、複数のバイオマスプラントＰｉ（ｉは正の整数：以下同じ、以下「プラント」と略称することがある。）が存在していることを前提にしたものであって、図２は３つのバイオマスプラントＰｉ（ｉ＝３：Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）が存在する場合を示している。なお、本発明においては３つのバイオマスプラントＰｉや収集センター（バイオマス収集部）Ｃｉは等価であり、バイオマスプラントＰｉ間には優先順序はない。従って、図面をわかりやすくするために、図２においてはデータセンターＤと各バイオマスプラントＰｉ間の情報伝達（何れも破線で示される。）やデータセンターＤと各収集センターＣｉ（ｉ＝３：Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）間の情報伝達（何れも破線で示される。）はプラントＰ１についてのみ示されている。
【００１５】
本発明のシステムは、３つのバイオマスプラントＰｉの運転状況を管理する一つのデータセンターＤを有する。この地域Ａ内にはバイオマスを収集する３つのバイオマス収集センター（以下、「収集センター」と略称することがある）Ｃｉが配置されている。バイオマス収集センターＣｉには複数の収集区域Ｓｉｊ（ｊは正の整数：以下同様）、例えばバイオマス収集センターＣ１には収集区域Ｓ１１，Ｓ１２，・・，Ｓ１ｊ，・・Ｓ１ｎが設定されており、収集区域Ｓ１ｊで生じたバイオマスは当該収集区域Ｓ１ｊを管轄する収集センターＣ１に収集される。また、収集センターＣ２にも複数の収集区域Ｓ２ｊが、収集センターＣ３にも複数の収集区域Ｓ３ｊが設定されている。なお、収集区域Ｓｉｊの数は各収集センターＣｉにおいて必ずしも同じであるとは限らない。収集区域Ｓｉｊは任意に設定され、例えば地域の自治会や町内会、工場、商店街などの区域単位毎に一つの収集区域Ｓｉｊが定められ、Ａ地域内にある場所は必ずいずれかの収集区域Ｓｉｊに属し、Ａ地域内にある場所の一部地域は複数の収集区域Ｓｉｊに属しても差し支えない。収集センターＣｉと収集区域Ｓｉｊは、エネルギー効率からの観点から、収集センターＣｉから各収集区域Ｓｉｊまでの距離Ｌｉｊと各収集区域Ｓｉｊにおけるバイオマス収集量Ｍｉｊとの積の総和が最も小さくなるように設定されるのが好ましいが、収集区域Ｓｉｊにおけるバイオマス収集量Ｍｉｊは収集時期や発生量等によって異なり、各収集区域Ｓｉｊで一定のバイオマス収集量Ｍｉｊとならないので、本発明においては必ずしもそうである必要はなく、任意の場所に収集センターＣｉと収集区域Ｓｉｊが設置される。また、収集センターＣｉはそれを管轄するバイオマスプラントＰｉの敷地内又はその近隣に設置することもできる。
【００１６】
各バイオマスプラントＰｉは、製造するバイオマス燃料の種類、その規模などにより、その製造効率に最も適したバイオマス最適量Ｍｉbestが存在し、その製造に必要となるバイオマス必要最小量Ｍｉminが存在する。そのため、製造周期Ｔｉ（バイオマス燃料の製造開始から次回のバイオマス燃料の製造開始までの期間であって、規則的に製造する場合であっても、不規則的に製造する場合の何れの場合も含む。）内に、収集センターＣｉにはプラントＰｉが必要とする少なくともバイオマス必要最小量Ｍｉmin以上のバイオマスＭｉが蓄積されることが要求される。このバイオマスは原則として収集センターＣｉが管轄する収集区域Ｓｉｊから集められる。そして、このバイオマスは管轄する収集区域Ｓｉｊから定期的に又は必要に応じて適宜収集される。なお、製造効率に最も適したバイオマス最適量Ｍｉbestと、バイオマスの製造に最低限必要なバイオマス必要最小量Ｍｉminが存在するのが一般的であるが、場合によってはバイオマス最適量Ｍｉbestとバイオマス必要最小量Ｍｉminが同じであるバイオプラントも存在することがあり得るが、この場合には、以下の判断においてバイオマス最適量Ｍｉbest＝バイオマス必要最小量Ｍｉminとして処理すればよい。
【００１７】
データセンターＤは、各プラントＰｉのバイオマス必要最小量Ｍｉminと、全ての収集センターＣｉと各プラントＰｉ間の距離Ｌｉｉ及び／又は全ての収集センター間の距離Ｌｉｉを記憶する記憶領域Ｄ１と、プラントＰｉで不足するバイオマス量Ｍｉneedを演算し、各収集センターＣｉに対してバイオマスを必要とするプラントＰｉに搬送するバイオマス量を演算する演算部Ｄ２と、各収集センターＣｉが管轄内にある収集区域Ｓｉｊから収集したバイオマス量Ｍｉを取得するバイオマス量取得部Ｄ３と、各収集センターＣｉに対してバイオマスの輸送に関する情報を伝達するバイオマス情報伝達部Ｄ４と、各プラントＰｉから入力される製造情報を取得する製造情報取得部Ｄ５と、各プラントＰｉに対して製造情報を伝達する製造情報伝達部Ｄ６を有する。ここで、バイオマスの輸送に関する情報とは、輸送すべきバイオマスの絶対量若しくは下記に述べる収集計数Ｑｋ、輸送元や輸送先となる収集センターＣｉの指定を意味し、場合によっては輸送すべき時期を含む場合もある。また、製造情報とは製造開始要求や製造開始の可否に関する決定を意味する。また、前記バイオマス情報伝達部Ｄ４は、バイオマスの収集やバイオマスの生産を促す旨のバイオマス情報を、バイオマスが不足しているバイオマス収集センターＣｉに対して通知する収集通知部を兼ねている。
【００１８】
各バイオマス収集センターＣｉは、定期的又は必要に応じて収集区域Ｓｉｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）を巡回し、バイオマスを収集、蓄積する。この蓄積されたバイオマス量Ｍｉは、バイオマス量取得部Ｄ３によって取得される。このバイオマス量Ｍｉは、バイオマスの増減、つまり、収集区域Ｓｉｊからの収集があった場合やバイオマスプラントＰ１における消費、他の収集センターＣｉへの移動があった場合などに自動送信若しくは手動送信される。収集センターＣｉは、データセンターＤ（例えばバイオマス情報伝達部Ｄ４）からの要求に従い、各収集区域Ｓｉｊに対してバイオマスの不足やバイオマス生産を促す旨のバイオマス要求情報を伝達する（図示せず）。
【００１９】
各バイオマスプラントＰｉで資源化されるバイオマスは最も近傍に位置する収集センターＣｉからその全量が供給されるのが最も好ましい。従って、原則としてプラントＰｉには当該プラントＰｉが管轄する収集センターＣｉからバイオマスが供給される。係る意味において、バイオマスプラントＰｉと収集センターＣｉは１対１の関係で関連づけられている。
【００２０】
演算部Ｄ２は、各バイオマスプラントＰｉにおける製造可否を決定するとともに、図３に示すように各プラントＰｉにおいてバイオマスが不足することなくプラントＰｉに必要なバイオマスの移送量を決定する。製造情報伝達部Ｄ６は、演算部Ｄ２における決定に基づき各プラントＰｉに対して製造開始の可否を伝える。具体的に説明すると、製造情報取得部Ｄ５がプラントＰｉからの製造要求を受け取ると、演算部Ｄ２はバイオマス量取得部Ｄ３から当該プラントＰｉが管轄する収集センターＣｉのバイオマス量Ｍｉを把握する。そして、当該収集センターＣｉにバイオマス必要最小量Ｍｉmin以上のバイオマスが蓄積されているかどうか、また最適量Ｍｉbestを越える量のバイオマスがあるかどうか、この２点を確認する。このとき、必要最小量Ｍｉmin以上のバイオマスがあれば、製造情報伝達部Ｄ６を通じて製造要求のあったプラントＰｉに製造開始の指示（許可）を行う。この判断は製造要求のあったプラントＰｉごとに判断される。従って、プラントＰｉには当該プラントＰｉが管轄する収集センターＣｉからのバイオマスが優先的に供給される。
【００２１】
ここにおいて、製造要求があったプラントＰｉが管轄する収集センターＣｉに、バイオマス必要最小量ＭｉminのバイオマスＭｉが蓄積されていない場合を考える。この状態ではプラントＰｉにおける製造を行うことができず、他の収集センターＣｉからの移送が要請される。演算部Ｄ２は他のバイオマスプラントＰｋ（ｋは正の整数であって、ｉ以外の整数、つまりｋ＝１，２，・・・，ｉ−１，ｉ＋１，ｉ＋２，・・・，ｎである。）における運転に影響を与えない範囲で、かつバイオマスの輸送エネルギーが最小になるようにバイオマス移動の指示を必要な収集センターＣｋに伝える。
【００２２】
すなわち、演算部Ｄ２は、他のプラントＰｋのすべてに対し製造要求があるか否かを確認し、製造要求があれば当該プラントＰｋにおける製造を優先し、最適量Ｍｋbestを越える量のバイオマスＭｋがある場合（Ｍｋ＞Ｍｋbest）に限って、余剰にあるバイオマス量（Ｍｋ−Ｍｋbest）の中から所定量を移動させる。また、製造要求がない場合には、製造要求に備えて待機させ、管轄する収集センターＣｋに対しては、引き続きバイオマスの収集に努めるようにバイオマス情報伝達部Ｄ４を通じて指示を出す。
【００２３】
次に演算部Ｄ２は、バイオマスが不足している収集センターＣｉに移動させるバイオマス量を演算する。移動させるバイオマス総量は、不足する収集センターＣｉにおけるバイオマス不足量Ｍｉneed、すなわちバイオマス必要最小量Ｍｉminから収集センターＣｉにあるバイオマス量Ｍｉを差し引いた量（＝Ｍｉmin−Ｍｉ）である。この量を、バイオマスをバイオマス最適量Ｍｋbestを越えて確保している収集センターＣｋにおけるバイオマス余剰量（Ｍｋ−Ｍｋbest）から補給する。そして、演算部Ｄ２は輸送エネルギーが最小となるように各収集センターＣｋから収集するバイオマス量を按分する。具体的には、バイオマス最適量Ｍｋbestを越えて保存している収集センターＣｋからバイオマス量が不足しているプラントＰｉまでの距離（Ｌｋｉ）と移送量の積の総和が最小となるように、バイオマス量が充足している収集センターＣｋに対して移動させる収集係数Ｑｋ（ｋは正の整数であって、ｋ＝１，２，・・・，ｉ−１，ｉ＋１，ｉ＋２，・・・，ｎである）若しくは絶対量（Ｑｋ×（Ｍｋ−Ｍｋbest））を求める。この演算結果に基づき、バイオマス情報伝達部Ｄ４は各収集センターＣｋに対して収集係数Ｑｋ又は絶対量（Ｑｋ×（Ｍｋ−Ｍｋbest））を伝える。この係数は例えば最小自乗法で決定される。また、収集センターＣｋに余剰量がない場合にはＱｉ＝０として処理し、当該収集センターＣｋに、引き続きバイオマスの収集を指示する旨の情報を伝達する。
【００２４】
このようにして、プラントＰｉにおけるバイオマス不足量Ｍｉneedは、Ｑ１×（Ｍ１−Ｍ１best）＋Ｑ２×（Ｍ２−Ｍ２best）＋，・・・，＋Ｑ（ｉ−１）×（Ｍ（ｉ−１）−Ｍ（ｉ−１）best）＋Ｑ（ｉ＋１）×（Ｍ（ｉ−１）−Ｍ（ｉ−１）best）＋，・・・，＋Ｑｎ×（Ｍｎ−Ｍｎbest）によって補われる。
【００２５】
そして、上記他の収集センターＣｋにおける余剰のバイオマス量（Ｍｋ−Ｍbest）の総量が不足しているバイオマス量Ｍｉneedに達しない場合には、製造情報伝達部Ｄ６は製造要求があったプラントＰｉに対して製造ができない旨を伝える。また、収集センターＣｉに対して、より一層のバイオマスの収集を行う旨の情報が伝達される。
【００２６】
このようにして、輸送エネルギーが最小限になるようにプラントＰｉには、補給された収集センターＣｉからバイオマス必要最小量Ｍｉminが供給される。また、余剰のバイオマスが有効利用されるとともに各プラントＰｉにおいては製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍｉminが管轄する収集センターＣｉに確保されているので、製造要求に応じて直ちにバイオマス燃料の製造に着手できる。一方、バイオマス必要最小量Ｍminが確保されていない収集センターＣｉに対しては、バイオマス量が不足していることが伝わるので、植物の育成等の動機付けにもなる。
【００２７】
次に図４及び図５のフロー図に従って本発明の運転支援システムについて説明する。
（初期設定）
データセンターＤの記憶領域Ｄ１には、プラントＰｉ毎に１サイクルのバイオマス燃料の製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍｉmin及び１回のバイオマス燃料の製造に最適なバイオマス最適量Ｍｉbestがテーブルとして記憶されている。このテーブルは、システムの運用開始時や新たにプラントＰｉが設置された場合などに作成され、記憶領域Ｄ１に保存される。また、全ての収集センターＣｉと各プラントＰｉ間の距離Ｌｉｉ及び／又は全ての収集センター間の距離Ｌｉｉが記憶領域Ｄ１に保存される。
【００２８】
各収集センターＣｉには、収集区域Ｓｉｊから収集されたバイオマスの収集量を把握するバイオマス計測部（図示せず）が備えられ、バイオマス量取得部Ｄ３の要求に応じて、あるいは手動入力により収集センターＣｉに収集されたバイオマス量ＭｉをデータセンターＤに送信する。
【００２９】
（バイオマスプラントＰ１における製造）
ここにおいてバイオマスプラントＰ１において製造計画があったことを想定する。データセンターＤは製造情報取得部Ｄ５を通じて各プラントＰ１、Ｐ２、Ｐ３についての製造状況を把握する。今、バイオマスプラントＰ１に製造計画が伝えられると（Ｓ１１）、データセンターＤはバイオマス量取得部Ｄ３を通じて収集センターＣ１のバイオマス量Ｍ１を取得する（Ｓ１２）。取得されたバイオマス量Ｍ１がプラントＰ１のバイオマス必要最小量Ｍ１min以上であるかどうか確認された後（Ｓ１３）、バイオマス量Ｍ１が必要最小量Ｍ１min以上であれば製造情報伝達部Ｄ６を通じてプラントＰ１に対して製造指示が通知され（Ｓ１４）、プラントＰ１において製造が開始される。この場合においては、他のプラントＰ２やプラントＰ３の製造計画や収集センターＣ２や収集センターＣ３のバイオマス量Ｍ２，Ｍ３が影響を受けることはない。
【００３０】
（バイオマスプラントＰ２の状況把握）
次に、ステップＳ１３において、バイオマス量Ｍ１がバイオマス必要最小量Ｍ１min未満であり、バイオマスが不足していると判断された場合には、バイオマス量取得部Ｄ３を通じてプラントＰ２が管轄している収集センターＣ２のバイオマス量Ｍ２が取得される（Ｓ１６）。この際、収集センターＣ１には、バイオマス量Ｍ１が不足していることがバイオマス情報伝達部Ｄ４を通じて通知され（Ｓ１５）、収集センターＣ１はバイオマスの収集を各収集区域Ｓ１ｊに促す。
【００３１】
取得された収集センターＣ２のバイオマス量Ｍ２がプラントＰ２のバイオマス必要最小量Ｍ２min以上であるかどうか確認された後（Ｓ１７）、必要最小量Ｍ２min未満であればプラントＰ２における製造ができないので、収集センターＣ２にはバイオマス情報伝達部Ｄ４を通じて引き続きバイオマスを収集すべき旨が通知される（Ｓ１８）。そして、バイオマス量取得部Ｄ３を通じて、収集センターＣ３のバイオマス量Ｍ３が取得される（Ｓ１９）。
【００３２】
一方、取得された収集センターＣ２のバイオマス量Ｍ２がプラントＰ２のバイオマス必要最小量Ｍ２min以上である場合には、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２bestを越えて存在しているかどうか確認される（Ｓ２０）。このとき、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２best以下であればバイオマス量に余剰がないので、プラントＰ２における製造指示があるまでその状態で待機する（Ｓ２０，Ｓ２１）。そして製造指示があれば、製造に必要な必要最小量Ｍ２minが収集センターＣ２に確保されているので、直ちにプラントＰ２に対して製造指示が通知される（Ｓ２２）。この間、収集センターＣ２では、収集の指示を行うまでもなく、定期的または必要に応じて、バイオマスの収集が引き続き行われている。また、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２bestを越えて確保されていれば、バイオマスに余剰量があるので、余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）が計算され、その余剰量はステップＳ２８におけるバイオマス必要量の演算ステップにおいて利用される。また、この間にあっても収集センターＣ２では収集の指示を行うまでもなく、定期的または必要に応じて、バイオマスの収集が引き続き行われている。さらに、フロー図には示されていないが、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２bestを越えて確保されている場合においても、プラントＰ２に対して製造指示があれば、収集センターＣ２には余剰量のバイオマスが蓄積されているので、そのままプラントＰ２に対して製造指示が通知される。
【００３３】
（バイオマスプラントＰ３の状況把握）
さらに上記バイオマスプラントＰ２の状況把握と同様にして、バイオマスプラントＰ３におけるバイオマスプラントＰ３の状況把握が行われる（Ｓ１９，Ｓ２３〜Ｓ２７）。すなわち、バイオマス量取得部Ｄ３を通じて取得された収集センターＣ３におけるバイオマス量Ｍ３がバイオマス必要最小量Ｍ３min以上であるかどうか確認される（Ｓ２３）。このとき、バイオマス量Ｍ３が必要最小量Ｍ３min未満であればプラントＰ３における製造ができないので、収集センターＣ３には引き続きバイオマスを収集する旨が通知される（Ｓ２７）。
【００３４】
一方、ステップＳ２３においてバイオマス量Ｍ３が必要最小量Ｍ３min以上にあると判断されると、バイオマス最適量Ｍ３bestを越えて存在しているかどうか確認され（Ｓ２４）、バイオマス最適量Ｍ３best以下であればバイオマスに余剰量がないので、プラントＰ３における製造指示があるまでその状態で待機する（Ｓ２５，Ｓ２４）。そして製造指示があれば、製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍ３minが収集センターＣ３に確保されているので、直ちにプラントＰ３に対して製造指示が通知される（Ｓ２６）。また、ステップＳ２４においてバイオマス量Ｍ３がバイオマス最適量Ｍ３bestを越えて確保されていればバイオマスに余剰量があると判断されるので、余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）が計算され、その余剰量はステップＳ２８におけるバイオマス必要量の演算ステップにおいて利用される。さらに、フロー図には示されていないが、バイオマス量Ｍ３がバイオマス最適量Ｍ３bestを越えて確保されている場合においても、プラントＰ３に対して製造指示があれば、余剰のバイオマス量が収集センターＣ３に蓄積されているのでそのままプラントＰ３に対して製造指示が通知される。
【００３５】
（バイオマスの収集計画策定）
以上のようにして、収集センターＣ２における余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）及び収集センターＣ３における余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）が算出される。一方、記憶領域Ｄ１にはプラントＰ１におけるバイオマス必要最小量Ｍ１minが記憶されているので、この必要最小量Ｍ１minとバイオマス量取得部Ｄ３において取得された収集センターＣ１にあるバイオマス量Ｍ１とから、プラントＰ１における製造に必要なバイオマス必要量Ｍ１needが計算される（Ｓ２８）。そして、収集センターＣ２における余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）及び収集センターＣ３における余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）の総量がバイオマス必要量Ｍ１need以上であることが確認された後（Ｓ２９）、収集センターＣ２に対する収集係数Ｑ２及び収集センターＣ３に対する収集係数Ｑ３が、上記述べたように収集センターＣ１と収集センターＣ２間の距離Ｌ１２とバイオマス輸送量の積及び収集センターＣ１と収集センターＣ３間の距離Ｌ１３とバイオマス輸送量の積の和が最小になるように求められる（Ｓ３０）。そして得られた収集係数Ｑ２は収集センターＣ２に、収集係数Ｑ３は収集センターＣ３にそれぞれ伝達され（Ｓ３１）、必要量のバイオマスが収集センターＣ１に集められる。また、プラントＰ１に対して製造指示が通知され（Ｓ３２）、プラントＰ１においてバイオマス燃料の製造が開始される。
【００３６】
一方、ステップＳ２９において収集センターＣ２における余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）及び収集センターＣ３における余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）の総量がバイオマス必要量Ｍ１needよりも下回るのであれば、プラントＰ１において製造に必要なバイオマス量Ｍ１minが確保できないので、収集センターＣ１に対して、再びバイオマスを収集する旨が通知され（Ｓ３３）、プラントＰ１に対して製造中止又は製造待機が指示され（Ｓ３４）、ステップＳ１２へ戻り、再び収集センターＣ１のバイオマス量Ｍ１が把握される。この間、収集センターＣ２や収集センターＣ３には引き続きバイオマスが収集される。
【００３７】
以上説明したとおり、バイオマスプラントＰ１における製造が指示された場合において、バイオマス燃料の製造に必要なバイオマス量が確保されていなければ、管轄する収集センターＣ１に対してバイオマス収集の指示が出されることになるので、全ての収集地区Ｃ１ｊに対してバイオマスを生産することへの動機付け、例えば緑化推進運動への契機となる。
【００３８】
また、上記システムにおいては、他のバイオマスプラントＰ２，Ｐ３（実際には各プラントが管轄する収集センターＣ２，Ｃ３）から不足分のバイオマスが供給されるため、バイオマスプラントＰ２やバイオマスプラントＰ３の製造計画に狂いが生じることもない。そして、他の収集センターＣ２，Ｃ３から不足分のバイオマスが供給できない場合には、再び、管轄する収集センターＣ１に対してバイオマス収集の指示が出されることになるので、バイオマスプラントＰ１が管轄する収集地域Ｓ１ｊに対してより一層のバイオマス生産の動機付けを行うことができ、収集地域Ｓ１ｊにおける緑化推進をより一層推し進めることができる。
【００３９】
なお、上記フロー図の説明においては、収集センターＣ２におけるバイオマス量Ｍ２の確認（Ｓ１７、Ｓ２０）、収集センターＣ３におけるバイオマス量Ｍ３の確認（Ｓ２３、Ｓ２４）が順次行われているが、これらの確認は同時に行ない、各収集センターＣｉにおけるバイオマス余剰量をステップＳ２８において利用するようにすればよい。また、上記実施形態においては、ｎ＝３として説明したが、バイオマスプラントは３つの場合に限られず、対象とする地域Ａ内にそれ以上のプラントが存在する場合も同様に考えることができる。
【００４０】
さらに、バイオマスプラントＰｉは等価であることを前提として説明したが、２以上のバイオマスプラントＰｉからの製造要求があった場合に備えて、バイオマスプラントＰｉの優先順位を決めておくこともできる。例えば、データセンターＤの記憶領域Ｄ１にバイオマスプラントＰｉの優先順位を記憶させておく。そして、優先順位の高いバイオマスプラントＰｉに対応するバイオマス収集センターＣｉに存在するバイオマス量Ｍｉをまず確認し、必要最少量Ｍminに不足する場合には、他のバイオマスプラントＰｉに優先して、優先順位の高い当該バイオマスプラントＰｉにバイオマスを供給することにしてもよい。すなわち、図４、５に示すフロー図を参考にして説明すると、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ１９の順序を優先順位の高い収集センターＣｉから収集されているバイオマス量Ｍｉを問い合わせ、ステップＳ３０の演算において、優先順位の高い収集センターＣｉへの移動エネルギーが最小となるように収集係数Ｑｋを求めればよい。
【００４１】
そして、上記実施形態においては、バイオマス量が不足している収集センターＣｉに集めることを前提とし、収集センターＣｋと収集センターＣｉ間の距離を用いて輸送エネルギーが最小となるように計算しているが、収集センターＣｋからバイオマスプラントＰｉに直接輸送することを前提にして、輸送エネルギーの算出に、収集センターＣｋとバイオマスプラントＰｉ間の距離Ｌｋｉを用いることにしても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】バイオマスプラントにおけるバイオマスの必要量の推移を示すグラフである。
【図２】本発明のシステムの一例を示す概略説明図である。
【図３】本発明のシステムが目標とするバイオマスの必要量の推移を示すグラフである。
【図４】本発明のシステムにおける手順を示すフロー図である。
【図５】図４の続図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｄ データセンター
Ｄ１ 記憶領域
Ｄ２ 演算部
Ｄ３ バイオマス量取得部
Ｄ４ バイオマス情報伝達部
Ｄ５ 製造情報取得部
Ｄ６ 製造情報伝達部
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマスプラント運転支援システム、具体的には複数のバイオマスプラントを稼働させるに際し、各バイオマスプラントにバイオマスを効率よく分配・供給するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近い将来において、石炭や石油に代表される化石エネルギー源が枯渇すると叫ばれて久しい。また、化石エネルギー源の使用により大気中の二酸化炭素が増加しており、この増加が地球の温暖化に影響を及ぼしているとも言われている。
【０００３】
化石エネルギー源の枯渇や温暖化の抑制を考慮すると化石エネルギーの代替に太陽光や風力などを利用する再生可能エネルギーの利用が好ましい。しかしながら、再生可能エネルギーの中で、太陽光発電や風力発電は天候により発電電力が変動する等の理由で、現存する電力供給系統との連携に問題がある。さらに風力発電は風況のよいところから率先して建設され、設置可能な地域が制限されやすいという特徴を持つ。大規模太陽光発電や風力発電においては出力を安定させるための蓄電装置や燃料電池を併設するなど付加的な装置も必要となり、立地上の制約条件も多い。
【０００４】
一方、近年、伐採材やもみがら、雑草や木の葉、海藻などのバイオマスを資源とし、これを発電用燃料として利用したり、メタンガスなどのバイオマスガスやエタノールなどの液体燃料（以下、「バイオマス燃料」と称する。）へ資源化することが注目されている。こうしたバイオマスをバイオマス燃料へ資源化するバイオマスプラントは、気候による影響を受けにくい。資源化されたバイオマス燃料は、化石エネルギー源と同様に燃料として利用すればよいので安定した発電も可能となり、付加的な装置も不要となる。また、バイオマスプラントは安定なバイオマス供給があればよいので、立地場所に制約を受けることが少ない。これらのことを勘案すると、上記の太陽光発電や風力発電に比べると、バイオマス資源はより好ましい代替資源であると言える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、日常生活で排出されるゴミなどの生活廃棄物を焼却して熱エネルギーに変換する場合とは異なり、現状のバイオマスプラントでは連続して資源化を行うことができず、安定したバイオマスの消費が望めない。例えば、バイオマスからエタノールに変換するバイオマスプラントでは、収集されたバイオマスを乾燥、粉砕するといった前処理工程と、糖化工程、アルコール発酵工程という工程を経てエタノールに資源化される。図１は、このバイオマスプラントにおけるバイオマス必要量の時間変化を示すグラフである。前処理により乾燥、粉砕されたバイオマスは、糖化工程で単糖化される。得られた単糖は、発酵用の菌とともに発酵槽に投入されアルコール発酵に付される。このとき糖化工程やアルコール発酵の間は新たなバイオマスは必要としないため、図に示すようにバイオマスプラントにおけるバイオマス必要量は一定の周期（製造周期Ｔ）を持つバルス状になるという特徴を有する。また、製造効率（発酵効率）に最も適したバイオマス最適量Ｍbestがあり、これ以上のバイオマスを投入しても製造効率が低下する。一方、一定量以下のバイオマスにおいても製造効率が低下するため、バイオマス燃料の製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍminが存在するという特徴も有する。
【０００６】
バイオマスはその多くが植物に由来するものである。植物由来のバイオマスの発生量は、季節による変動が大きく、広く・薄く分布していると言われるように、地域による差が大きく、その発生量も日常生活で発生する食物、紙やプラスチックなどに代表される生活廃棄物に比べて極めて少ない。
【０００７】
そうすると、生活廃棄物を焼却場に持ち込み、焼却能力を上回る場合には余剰廃棄物を各焼却場で保存し、持ち込まれた生活廃棄物の量が少なければ焼却を停止するという現状の回収・焼却方法をそのまま適用することができない。
【０００８】
また、バイオマスプラントにおいてはその発酵効率はプラントの規模によりほぼ決まり、最大の製造効率で運転するのが最適である。そのためには、バイオマスプラントの規模に応じた最低限のバイオマス量を確保するのが好ましく、最適なバイオマス量で発酵させることが望まれる。このような観点からは、十分なバイオマス量が常に確保できる地域にバイオマスプラントを建設するのがよいとも言える。
【０００９】
ところが現状では上記のようにバイオマスの発生量は少なく、十分なバイオマス量を確保することができない。従って、バイオマスプラントの設置にあたりバイオマスの生産を促す必要がある。
【００１０】
また、生産されたバイオマス燃料の供給、例えば需要量や輸送距離（輸送エネルギー）を考慮したり、緑化、特に緑が少ないと言われている都市部における緑化への動機付けを考慮すると、特定の地域に偏ることなく適宜分散させてバイオマスプラントを建設することが望ましいと言える。しかしながら、広く・薄く存在するバイオマスの特性や上記バイオマスプラントの特徴からは、分散させたバイオマスプラントに適当量のバイオマスを臨機応変に供給するというバイオマス供給の計画性がより重要であると言える。
【００１１】
本願発明はこのような状況を鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、バイオマスプラントへの効率的な搬送を行うと共にバイオマスの生産・回収を促進することにより、バイオマスプラントの効率的な運転を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明のバイオマスプラント運転支援システムは、バイオマスプラントと１対１の関係で関連づけられたバイオマス収集部に存在するバイオマス量をバイオマス収集部単位で取得するバイオマス量取得部と、前記バイオマス量取得部で取得されたバイオマス量が、該当するバイオマスプラントの運転に必要なバイオマス必要最小量以上である場合に運転を指示又は許可する運転情報伝達部と、バイオマスプラントの運転に際して当該バイオマスプラントにおけるバイオマス必要最小量に足りないバイオマス量を、バイオマス量がバイオマスプラントの運転に際して最適な運転が確保できるバイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部から補給するに際し、当該補給に必要な輸送エネルギーが最小となるように前記バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部に要求するバイオマス補給量の按分を求める演算部と、求められたバイオマス補給量の按分に従い、バイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部に対して、バイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部又はバイオマスプラントまでバイオマスの補給を指示するバイオマス移送伝達部を備えることによって、複数のバイオマスプラントにおける運転を支援することにしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、バイオマスが不足した場合でもバイオマス必要量に応じたバイオマスが効率よく供給され、複数のバイオマスプラントの運転が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は本発明のバイオマスプラント支援システムの概略的構成図である。本発明のバイオマスプラント支援システムは、ある特定の地域Ａ内において、複数のバイオマスプラントＰｉ（ｉは正の整数：以下同じ、以下「プラント」と略称することがある。）が存在していることを前提にしたものであって、図２は３つのバイオマスプラントＰｉ（ｉ＝３：Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）が存在する場合を示している。なお、本発明においては３つのバイオマスプラントＰｉや収集センター（バイオマス収集部）Ｃｉは等価であり、バイオマスプラントＰｉ間には優先順序はない。従って、図面をわかりやすくするために、図２においてはデータセンターＤと各バイオマスプラントＰｉ間の情報伝達（何れも破線で示される。）やデータセンターＤと各収集センターＣｉ（ｉ＝３：Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）間の情報伝達（何れも破線で示される。）はプラントＰ１についてのみ示されている。
【００１５】
本発明のシステムは、３つのバイオマスプラントＰｉの運転状況を管理する一つのデータセンターＤを有する。この地域Ａ内にはバイオマスを収集する３つのバイオマス収集センター（以下、「収集センター」と略称することがある）Ｃｉが配置されている。バイオマス収集センターＣｉには複数の収集区域Ｓｉｊ（ｊは正の整数：以下同様）、例えばバイオマス収集センターＣ１には収集区域Ｓ１１，Ｓ１２，・・，Ｓ１ｊ，・・Ｓ１ｎが設定されており、収集区域Ｓ１ｊで生じたバイオマスは当該収集区域Ｓ１ｊを管轄する収集センターＣ１に収集される。また、収集センターＣ２にも複数の収集区域Ｓ２ｊが、収集センターＣ３にも複数の収集区域Ｓ３ｊが設定されている。なお、収集区域Ｓｉｊの数は各収集センターＣｉにおいて必ずしも同じであるとは限らない。収集区域Ｓｉｊは任意に設定され、例えば地域の自治会や町内会、工場、商店街などの区域単位毎に一つの収集区域Ｓｉｊが定められ、Ａ地域内にある場所は必ずいずれかの収集区域Ｓｉｊに属し、Ａ地域内にある場所の一部地域は複数の収集区域Ｓｉｊに属しても差し支えない。収集センターＣｉと収集区域Ｓｉｊは、エネルギー効率からの観点から、収集センターＣｉから各収集区域Ｓｉｊまでの距離Ｌｉｊと各収集区域Ｓｉｊにおけるバイオマス収集量Ｍｉｊとの積の総和が最も小さくなるように設定されるのが好ましいが、収集区域Ｓｉｊにおけるバイオマス収集量Ｍｉｊは収集時期や発生量等によって異なり、各収集区域Ｓｉｊで一定のバイオマス収集量Ｍｉｊとならないので、本発明においては必ずしもそうである必要はなく、任意の場所に収集センターＣｉと収集区域Ｓｉｊが設置される。また、収集センターＣｉはそれを管轄するバイオマスプラントＰｉの敷地内又はその近隣に設置することもできる。
【００１６】
各バイオマスプラントＰｉは、製造するバイオマス燃料の種類、その規模などにより、その製造効率に最も適したバイオマス最適量Ｍｉbestが存在し、その製造に必要となるバイオマス必要最小量Ｍｉminが存在する。そのため、製造周期Ｔｉ（バイオマス燃料の製造開始から次回のバイオマス燃料の製造開始までの期間であって、規則的に製造する場合であっても、不規則的に製造する場合の何れの場合も含む。）内に、収集センターＣｉにはプラントＰｉが必要とする少なくともバイオマス必要最小量Ｍｉmin以上のバイオマスＭｉが蓄積されることが要求される。このバイオマスは原則として収集センターＣｉが管轄する収集区域Ｓｉｊから集められる。そして、このバイオマスは管轄する収集区域Ｓｉｊから定期的に又は必要に応じて適宜収集される。なお、製造効率に最も適したバイオマス最適量Ｍｉbestと、バイオマスの製造に最低限必要なバイオマス必要最小量Ｍｉminが存在するのが一般的であるが、場合によってはバイオマス最適量Ｍｉbestとバイオマス必要最小量Ｍｉminが同じであるバイオプラントも存在することがあり得るが、この場合には、以下の判断においてバイオマス最適量Ｍｉbest＝バイオマス必要最小量Ｍｉminとして処理すればよい。
【００１７】
データセンターＤは、各プラントＰｉのバイオマス必要最小量Ｍｉminと、全ての収集センターＣｉと各プラントＰｉ間の距離Ｌｉｉ及び／又は全ての収集センター間の距離Ｌｉｉを記憶する記憶領域Ｄ１と、プラントＰｉで不足するバイオマス量Ｍｉneedを演算し、各収集センターＣｉに対してバイオマスを必要とするプラントＰｉに搬送するバイオマス量を演算する演算部Ｄ２と、各収集センターＣｉが管轄内にある収集区域Ｓｉｊから収集したバイオマス量Ｍｉを取得するバイオマス量取得部Ｄ３と、各収集センターＣｉに対してバイオマスの輸送に関する情報を伝達するバイオマス情報伝達部Ｄ４と、各プラントＰｉから入力される製造情報を取得する製造情報取得部Ｄ５と、各プラントＰｉに対して製造情報を伝達する製造情報伝達部Ｄ６を有する。ここで、バイオマスの輸送に関する情報とは、輸送すべきバイオマスの絶対量若しくは下記に述べる収集計数Ｑｋ、輸送元や輸送先となる収集センターＣｉの指定を意味し、場合によっては輸送すべき時期を含む場合もある。また、製造情報とは製造開始要求や製造開始の可否に関する決定を意味する。また、前記バイオマス情報伝達部Ｄ４は、バイオマスの収集やバイオマスの生産を促す旨のバイオマス情報を、バイオマスが不足しているバイオマス収集センターＣｉに対して通知する収集通知部を兼ねている。
【００１８】
各バイオマス収集センターＣｉは、定期的又は必要に応じて収集区域Ｓｉｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）を巡回し、バイオマスを収集、蓄積する。この蓄積されたバイオマス量Ｍｉは、バイオマス量取得部Ｄ３によって取得される。このバイオマス量Ｍｉは、バイオマスの増減、つまり、収集区域Ｓｉｊからの収集があった場合やバイオマスプラントＰ１における消費、他の収集センターＣｉへの移動があった場合などに自動送信若しくは手動送信される。収集センターＣｉは、データセンターＤ（例えばバイオマス情報伝達部Ｄ４）からの要求に従い、各収集区域Ｓｉｊに対してバイオマスの不足やバイオマス生産を促す旨のバイオマス要求情報を伝達する（図示せず）。
【００１９】
各バイオマスプラントＰｉで資源化されるバイオマスは最も近傍に位置する収集センターＣｉからその全量が供給されるのが最も好ましい。従って、原則としてプラントＰｉには当該プラントＰｉが管轄する収集センターＣｉからバイオマスが供給される。係る意味において、バイオマスプラントＰｉと収集センターＣｉは１対１の関係で関連づけられている。
【００２０】
演算部Ｄ２は、各バイオマスプラントＰｉにおける製造可否を決定するとともに、図３に示すように各プラントＰｉにおいてバイオマスが不足することなくプラントＰｉに必要なバイオマスの移送量を決定する。製造情報伝達部Ｄ６は、演算部Ｄ２における決定に基づき各プラントＰｉに対して製造開始の可否を伝える。具体的に説明すると、製造情報取得部Ｄ５がプラントＰｉからの製造要求を受け取ると、演算部Ｄ２はバイオマス量取得部Ｄ３から当該プラントＰｉが管轄する収集センターＣｉのバイオマス量Ｍｉを把握する。そして、当該収集センターＣｉにバイオマス必要最小量Ｍｉmin以上のバイオマスが蓄積されているかどうか、また最適量Ｍｉbestを越える量のバイオマスがあるかどうか、この２点を確認する。このとき、必要最小量Ｍｉmin以上のバイオマスがあれば、製造情報伝達部Ｄ６を通じて製造要求のあったプラントＰｉに製造開始の指示（許可）を行う。この判断は製造要求のあったプラントＰｉごとに判断される。従って、プラントＰｉには当該プラントＰｉが管轄する収集センターＣｉからのバイオマスが優先的に供給される。
【００２１】
ここにおいて、製造要求があったプラントＰｉが管轄する収集センターＣｉに、バイオマス必要最小量ＭｉminのバイオマスＭｉが蓄積されていない場合を考える。この状態ではプラントＰｉにおける製造を行うことができず、他の収集センターＣｉからの移送が要請される。演算部Ｄ２は他のバイオマスプラントＰｋ（ｋは正の整数であって、ｉ以外の整数、つまりｋ＝１，２，・・・，ｉ−１，ｉ＋１，ｉ＋２，・・・，ｎである。）における運転に影響を与えない範囲で、かつバイオマスの輸送エネルギーが最小になるようにバイオマス移動の指示を必要な収集センターＣｋに伝える。
【００２２】
すなわち、演算部Ｄ２は、他のプラントＰｋのすべてに対し製造要求があるか否かを確認し、製造要求があれば当該プラントＰｋにおける製造を優先し、最適量Ｍｋbestを越える量のバイオマスＭｋがある場合（Ｍｋ＞Ｍｋbest）に限って、余剰にあるバイオマス量（Ｍｋ−Ｍｋbest）の中から所定量を移動させる。また、製造要求がない場合には、製造要求に備えて待機させ、管轄する収集センターＣｋに対しては、引き続きバイオマスの収集に努めるようにバイオマス情報伝達部Ｄ４を通じて指示を出す。
【００２３】
次に演算部Ｄ２は、バイオマスが不足している収集センターＣｉに移動させるバイオマス量を演算する。移動させるバイオマス総量は、不足する収集センターＣｉにおけるバイオマス不足量Ｍｉneed、すなわちバイオマス必要最小量Ｍｉminから収集センターＣｉにあるバイオマス量Ｍｉを差し引いた量（＝Ｍｉmin−Ｍｉ）である。この量を、バイオマスをバイオマス最適量Ｍｋbestを越えて確保している収集センターＣｋにおけるバイオマス余剰量（Ｍｋ−Ｍｋbest）から補給する。そして、演算部Ｄ２は輸送エネルギーが最小となるように各収集センターＣｋから収集するバイオマス量を按分する。具体的には、バイオマス最適量Ｍｋbestを越えて保存している収集センターＣｋからバイオマス量が不足しているプラントＰｉまでの距離（Ｌｋｉ）と移送量の積の総和が最小となるように、バイオマス量が充足している収集センターＣｋに対して移動させる収集係数Ｑｋ（ｋは正の整数であって、ｋ＝１，２，・・・，ｉ−１，ｉ＋１，ｉ＋２，・・・，ｎである）若しくは絶対量（Ｑｋ×（Ｍｋ−Ｍｋbest））を求める。この演算結果に基づき、バイオマス情報伝達部Ｄ４は各収集センターＣｋに対して収集係数Ｑｋ又は絶対量（Ｑｋ×（Ｍｋ−Ｍｋbest））を伝える。この係数は例えば最小自乗法で決定される。また、収集センターＣｋに余剰量がない場合にはＱｉ＝０として処理し、当該収集センターＣｋに、引き続きバイオマスの収集を指示する旨の情報を伝達する。
【００２４】
このようにして、プラントＰｉにおけるバイオマス不足量Ｍｉneedは、Ｑ１×（Ｍ１−Ｍ１best）＋Ｑ２×（Ｍ２−Ｍ２best）＋，・・・，＋Ｑ（ｉ−１）×（Ｍ（ｉ−１）−Ｍ（ｉ−１）best）＋Ｑ（ｉ＋１）×（Ｍ（ｉ−１）−Ｍ（ｉ−１）best）＋，・・・，＋Ｑｎ×（Ｍｎ−Ｍｎbest）によって補われる。
【００２５】
そして、上記他の収集センターＣｋにおける余剰のバイオマス量（Ｍｋ−Ｍbest）の総量が不足しているバイオマス量Ｍｉneedに達しない場合には、製造情報伝達部Ｄ６は製造要求があったプラントＰｉに対して製造ができない旨を伝える。また、収集センターＣｉに対して、より一層のバイオマスの収集を行う旨の情報が伝達される。
【００２６】
このようにして、輸送エネルギーが最小限になるようにプラントＰｉには、補給された収集センターＣｉからバイオマス必要最小量Ｍｉminが供給される。また、余剰のバイオマスが有効利用されるとともに各プラントＰｉにおいては製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍｉminが管轄する収集センターＣｉに確保されているので、製造要求に応じて直ちにバイオマス燃料の製造に着手できる。一方、バイオマス必要最小量Ｍminが確保されていない収集センターＣｉに対しては、バイオマス量が不足していることが伝わるので、植物の育成等の動機付けにもなる。
【００２７】
次に図４及び図５のフロー図に従って本発明の運転支援システムについて説明する。
（初期設定）
データセンターＤの記憶領域Ｄ１には、プラントＰｉ毎に１サイクルのバイオマス燃料の製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍｉmin及び１回のバイオマス燃料の製造に最適なバイオマス最適量Ｍｉbestがテーブルとして記憶されている。このテーブルは、システムの運用開始時や新たにプラントＰｉが設置された場合などに作成され、記憶領域Ｄ１に保存される。また、全ての収集センターＣｉと各プラントＰｉ間の距離Ｌｉｉ及び／又は全ての収集センター間の距離Ｌｉｉが記憶領域Ｄ１に保存される。
【００２８】
各収集センターＣｉには、収集区域Ｓｉｊから収集されたバイオマスの収集量を把握するバイオマス計測部（図示せず）が備えられ、バイオマス量取得部Ｄ３の要求に応じて、あるいは手動入力により収集センターＣｉに収集されたバイオマス量ＭｉをデータセンターＤに送信する。
【００２９】
（バイオマスプラントＰ１における製造）
ここにおいてバイオマスプラントＰ１において製造計画があったことを想定する。データセンターＤは製造情報取得部Ｄ５を通じて各プラントＰ１、Ｐ２、Ｐ３についての製造状況を把握する。今、バイオマスプラントＰ１に製造計画が伝えられると（Ｓ１１）、データセンターＤはバイオマス量取得部Ｄ３を通じて収集センターＣ１のバイオマス量Ｍ１を取得する（Ｓ１２）。取得されたバイオマス量Ｍ１がプラントＰ１のバイオマス必要最小量Ｍ１min以上であるかどうか確認された後（Ｓ１３）、バイオマス量Ｍ１が必要最小量Ｍ１min以上であれば製造情報伝達部Ｄ６を通じてプラントＰ１に対して製造指示が通知され（Ｓ１４）、プラントＰ１において製造が開始される。この場合においては、他のプラントＰ２やプラントＰ３の製造計画や収集センターＣ２や収集センターＣ３のバイオマス量Ｍ２，Ｍ３が影響を受けることはない。
【００３０】
（バイオマスプラントＰ２の状況把握）
次に、ステップＳ１３において、バイオマス量Ｍ１がバイオマス必要最小量Ｍ１min未満であり、バイオマスが不足していると判断された場合には、バイオマス量取得部Ｄ３を通じてプラントＰ２が管轄している収集センターＣ２のバイオマス量Ｍ２が取得される（Ｓ１６）。この際、収集センターＣ１には、バイオマス量Ｍ１が不足していることがバイオマス情報伝達部Ｄ４を通じて通知され（Ｓ１５）、収集センターＣ１はバイオマスの収集を各収集区域Ｓ１ｊに促す。
【００３１】
取得された収集センターＣ２のバイオマス量Ｍ２がプラントＰ２のバイオマス必要最小量Ｍ２min以上であるかどうか確認された後（Ｓ１７）、必要最小量Ｍ２min未満であればプラントＰ２における製造ができないので、収集センターＣ２にはバイオマス情報伝達部Ｄ４を通じて引き続きバイオマスを収集すべき旨が通知される（Ｓ１８）。そして、バイオマス量取得部Ｄ３を通じて、収集センターＣ３のバイオマス量Ｍ３が取得される（Ｓ１９）。
【００３２】
一方、取得された収集センターＣ２のバイオマス量Ｍ２がプラントＰ２のバイオマス必要最小量Ｍ２min以上である場合には、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２bestを越えて存在しているかどうか確認される（Ｓ２０）。このとき、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２best以下であればバイオマス量に余剰がないので、プラントＰ２における製造指示があるまでその状態で待機する（Ｓ２０，Ｓ２１）。そして製造指示があれば、製造に必要な必要最小量Ｍ２minが収集センターＣ２に確保されているので、直ちにプラントＰ２に対して製造指示が通知される（Ｓ２２）。この間、収集センターＣ２では、収集の指示を行うまでもなく、定期的または必要に応じて、バイオマスの収集が引き続き行われている。また、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２bestを越えて確保されていれば、バイオマスに余剰量があるので、余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）が計算され、その余剰量はステップＳ２８におけるバイオマス必要量の演算ステップにおいて利用される。また、この間にあっても収集センターＣ２では収集の指示を行うまでもなく、定期的または必要に応じて、バイオマスの収集が引き続き行われている。さらに、フロー図には示されていないが、バイオマス量Ｍ２がバイオマス最適量Ｍ２bestを越えて確保されている場合においても、プラントＰ２に対して製造指示があれば、収集センターＣ２には余剰量のバイオマスが蓄積されているので、そのままプラントＰ２に対して製造指示が通知される。
【００３３】
（バイオマスプラントＰ３の状況把握）
さらに上記バイオマスプラントＰ２の状況把握と同様にして、バイオマスプラントＰ３におけるバイオマスプラントＰ３の状況把握が行われる（Ｓ１９，Ｓ２３〜Ｓ２７）。すなわち、バイオマス量取得部Ｄ３を通じて取得された収集センターＣ３におけるバイオマス量Ｍ３がバイオマス必要最小量Ｍ３min以上であるかどうか確認される（Ｓ２３）。このとき、バイオマス量Ｍ３が必要最小量Ｍ３min未満であればプラントＰ３における製造ができないので、収集センターＣ３には引き続きバイオマスを収集する旨が通知される（Ｓ２７）。
【００３４】
一方、ステップＳ２３においてバイオマス量Ｍ３が必要最小量Ｍ３min以上にあると判断されると、バイオマス最適量Ｍ３bestを越えて存在しているかどうか確認され（Ｓ２４）、バイオマス最適量Ｍ３best以下であればバイオマスに余剰量がないので、プラントＰ３における製造指示があるまでその状態で待機する（Ｓ２５，Ｓ２４）。そして製造指示があれば、製造に必要なバイオマス必要最小量Ｍ３minが収集センターＣ３に確保されているので、直ちにプラントＰ３に対して製造指示が通知される（Ｓ２６）。また、ステップＳ２４においてバイオマス量Ｍ３がバイオマス最適量Ｍ３bestを越えて確保されていればバイオマスに余剰量があると判断されるので、余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）が計算され、その余剰量はステップＳ２８におけるバイオマス必要量の演算ステップにおいて利用される。さらに、フロー図には示されていないが、バイオマス量Ｍ３がバイオマス最適量Ｍ３bestを越えて確保されている場合においても、プラントＰ３に対して製造指示があれば、余剰のバイオマス量が収集センターＣ３に蓄積されているのでそのままプラントＰ３に対して製造指示が通知される。
【００３５】
（バイオマスの収集計画策定）
以上のようにして、収集センターＣ２における余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）及び収集センターＣ３における余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）が算出される。一方、記憶領域Ｄ１にはプラントＰ１におけるバイオマス必要最小量Ｍ１minが記憶されているので、この必要最小量Ｍ１minとバイオマス量取得部Ｄ３において取得された収集センターＣ１にあるバイオマス量Ｍ１とから、プラントＰ１における製造に必要なバイオマス必要量Ｍ１needが計算される（Ｓ２８）。そして、収集センターＣ２における余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）及び収集センターＣ３における余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）の総量がバイオマス必要量Ｍ１need以上であることが確認された後（Ｓ２９）、収集センターＣ２に対する収集係数Ｑ２及び収集センターＣ３に対する収集係数Ｑ３が、上記述べたように収集センターＣ１と収集センターＣ２間の距離Ｌ１２とバイオマス輸送量の積及び収集センターＣ１と収集センターＣ３間の距離Ｌ１３とバイオマス輸送量の積の和が最小になるように求められる（Ｓ３０）。そして得られた収集係数Ｑ２は収集センターＣ２に、収集係数Ｑ３は収集センターＣ３にそれぞれ伝達され（Ｓ３１）、必要量のバイオマスが収集センターＣ１に集められる。また、プラントＰ１に対して製造指示が通知され（Ｓ３２）、プラントＰ１においてバイオマス燃料の製造が開始される。
【００３６】
一方、ステップＳ２９において収集センターＣ２における余剰量（Ｍ２−Ｍ２best）及び収集センターＣ３における余剰量（Ｍ３−Ｍ３best）の総量がバイオマス必要量Ｍ１needよりも下回るのであれば、プラントＰ１において製造に必要なバイオマス量Ｍ１minが確保できないので、収集センターＣ１に対して、再びバイオマスを収集する旨が通知され（Ｓ３３）、プラントＰ１に対して製造中止又は製造待機が指示され（Ｓ３４）、ステップＳ１２へ戻り、再び収集センターＣ１のバイオマス量Ｍ１が把握される。この間、収集センターＣ２や収集センターＣ３には引き続きバイオマスが収集される。
【００３７】
以上説明したとおり、バイオマスプラントＰ１における製造が指示された場合において、バイオマス燃料の製造に必要なバイオマス量が確保されていなければ、管轄する収集センターＣ１に対してバイオマス収集の指示が出されることになるので、全ての収集地区Ｃ１ｊに対してバイオマスを生産することへの動機付け、例えば緑化推進運動への契機となる。
【００３８】
また、上記システムにおいては、他のバイオマスプラントＰ２，Ｐ３（実際には各プラントが管轄する収集センターＣ２，Ｃ３）から不足分のバイオマスが供給されるため、バイオマスプラントＰ２やバイオマスプラントＰ３の製造計画に狂いが生じることもない。そして、他の収集センターＣ２，Ｃ３から不足分のバイオマスが供給できない場合には、再び、管轄する収集センターＣ１に対してバイオマス収集の指示が出されることになるので、バイオマスプラントＰ１が管轄する収集地域Ｓ１ｊに対してより一層のバイオマス生産の動機付けを行うことができ、収集地域Ｓ１ｊにおける緑化推進をより一層推し進めることができる。
【００３９】
なお、上記フロー図の説明においては、収集センターＣ２におけるバイオマス量Ｍ２の確認（Ｓ１７、Ｓ２０）、収集センターＣ３におけるバイオマス量Ｍ３の確認（Ｓ２３、Ｓ２４）が順次行われているが、これらの確認は同時に行ない、各収集センターＣｉにおけるバイオマス余剰量をステップＳ２８において利用するようにすればよい。また、上記実施形態においては、ｎ＝３として説明したが、バイオマスプラントは３つの場合に限られず、対象とする地域Ａ内にそれ以上のプラントが存在する場合も同様に考えることができる。
【００４０】
さらに、バイオマスプラントＰｉは等価であることを前提として説明したが、２以上のバイオマスプラントＰｉからの製造要求があった場合に備えて、バイオマスプラントＰｉの優先順位を決めておくこともできる。例えば、データセンターＤの記憶領域Ｄ１にバイオマスプラントＰｉの優先順位を記憶させておく。そして、優先順位の高いバイオマスプラントＰｉに対応するバイオマス収集センターＣｉに存在するバイオマス量Ｍｉをまず確認し、必要最少量Ｍminに不足する場合には、他のバイオマスプラントＰｉに優先して、優先順位の高い当該バイオマスプラントＰｉにバイオマスを供給することにしてもよい。すなわち、図４、５に示すフロー図を参考にして説明すると、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ１９の順序を優先順位の高い収集センターＣｉから収集されているバイオマス量Ｍｉを問い合わせ、ステップＳ３０の演算において、優先順位の高い収集センターＣｉへの移動エネルギーが最小となるように収集係数Ｑｋを求めればよい。
【００４１】
そして、上記実施形態においては、バイオマス量が不足している収集センターＣｉに集めることを前提とし、収集センターＣｋと収集センターＣｉ間の距離を用いて輸送エネルギーが最小となるように計算しているが、収集センターＣｋからバイオマスプラントＰｉに直接輸送することを前提にして、輸送エネルギーの算出に、収集センターＣｋとバイオマスプラントＰｉ間の距離Ｌｋｉを用いることにしても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】バイオマスプラントにおけるバイオマスの必要量の推移を示すグラフである。
【図２】本発明のシステムの一例を示す概略説明図である。
【図３】本発明のシステムが目標とするバイオマスの必要量の推移を示すグラフである。
【図４】本発明のシステムにおける手順を示すフロー図である。
【図５】図４の続図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｄ データセンター
Ｄ１ 記憶領域
Ｄ２ 演算部
Ｄ３ バイオマス量取得部
Ｄ４ バイオマス情報伝達部
Ｄ５ 製造情報取得部
Ｄ６ 製造情報伝達部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバイオマスプラントにおける運転を支援するためのシステムであって、
バイオマスプラントと１対１の関係で関連づけられたバイオマス収集部に存在するバイオマス量をバイオマス収集部単位で取得するバイオマス量取得部と、
前記バイオマス量取得部で取得されたバイオマス量が、該当するバイオマスプラントの運転に必要なバイオマス必要最小量以上である場合に運転を指示又は許可する運転情報伝達部と、
バイオマスプラントの運転に際して当該バイオマスプラントにおけるバイオマス必要最小量に足りないバイオマス量を、バイオマス量がバイオマスプラントの運転に際して最適な運転が確保できるバイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部から補給するに際し、当該補給に必要な輸送エネルギーが最小となるように前記バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部に要求するバイオマス補給量の按分を求める演算部と、
求められたバイオマス補給量の按分に従い、バイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部に対して、バイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部又はバイオマスプラントまでバイオマスの補給を指示するバイオマス移送伝達部と、
を有するバイオマスプラント運転支援システム。
【請求項２】
前記演算部は、バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部からバイオマス量がバイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部又はバイオマスプラントまでの距離と、前記バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部に対して要求するバイオマス補給量の積の総和が最小となるように前記バイオマス補給量の按分を定める請求項１に記載のバイオマスプラント運転支援システム。
【請求項３】
バイオマスの収集やバイオマスの生産を促す旨のバイオマス情報をバイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部に対して通知する収集通知部を有する請求項１又は２に記載のバイオマスプラント運転支援システム。
【請求項１】
複数のバイオマスプラントにおける運転を支援するためのシステムであって、
バイオマスプラントと１対１の関係で関連づけられたバイオマス収集部に存在するバイオマス量をバイオマス収集部単位で取得するバイオマス量取得部と、
前記バイオマス量取得部で取得されたバイオマス量が、該当するバイオマスプラントの運転に必要なバイオマス必要最小量以上である場合に運転を指示又は許可する運転情報伝達部と、
バイオマスプラントの運転に際して当該バイオマスプラントにおけるバイオマス必要最小量に足りないバイオマス量を、バイオマス量がバイオマスプラントの運転に際して最適な運転が確保できるバイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部から補給するに際し、当該補給に必要な輸送エネルギーが最小となるように前記バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部に要求するバイオマス補給量の按分を求める演算部と、
求められたバイオマス補給量の按分に従い、バイオマス最適量を越えて存在するバイオマス収集部に対して、バイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部又はバイオマスプラントまでバイオマスの補給を指示するバイオマス移送伝達部と、
を有するバイオマスプラント運転支援システム。
【請求項２】
前記演算部は、バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部からバイオマス量がバイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部又はバイオマスプラントまでの距離と、前記バイオマス最適量を越えてバイオマス量が存在するバイオマス収集部に対して要求するバイオマス補給量の積の総和が最小となるように前記バイオマス補給量の按分を定める請求項１に記載のバイオマスプラント運転支援システム。
【請求項３】
バイオマスの収集やバイオマスの生産を促す旨のバイオマス情報をバイオマス必要最小量に足りないバイオマス収集部に対して通知する収集通知部を有する請求項１又は２に記載のバイオマスプラント運転支援システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４４１０７（Ｐ２０１０−１４４１０７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２４７６０（Ｐ２００８−３２４７６０）
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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