2.12MB - 新エネルギー・産業技術総合開発機構

ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト
資料２－２
ゼロエミッション石炭火力トータルシステム調査研究
ケ
ケーススタディに基づくトータルシステム評価
タデ に基づくト タ シ テム評価
1 推進体制
1.
2 検討項目工程表
2.
3. 検討結果
4. まとめ
5. 今後の課題
坪井 繁樹
一般財団法人エネルギー総合工学研究所
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0
ＦＳの体系（参考）
革新的ゼロエミッション石炭ガス化発電プロジェクト
革新的ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト
①国内の想定数ケ所
ﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑのｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ検討
（１ ）
＜石炭ガス化発電＞
（2）
＜分離･回収＞
石炭ガス化ガス
CO2濃度：7～40％
貯蔵設備
CO2
圧縮機 貯蔵設備
回収装置
１．＜石炭ガス化発電＞
２． ＜分離・回収＞
・大崎火力
・松浦火力
・Ａ地点共同火力
・酒田共同火力
酒田共同火力
・発電所の立地場所
・分離回収方法
圧入井
ポンプ等
３． ＜輸送＞
４． ＜貯留＞
輸送：・船舶
(液体、ﾊｲﾄﾞﾚｰﾄ)
・ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ
体)
(液体、ｶﾞｽ体)
(液体、
基地:・洋上着底(房総沖)
・洋上浮体(天草沖)
ｸｰﾙｱｰｽ50ｲﾆｼｱﾃｨﾌﾞへの
貢献度分析
・長期的電力需給構造に及ぼ
すCCSの影響分析
CO2
地中 貯留
石炭ガス化
(火力)発電所
（4）
＜地中貯留＞
輸送(船舶等)
液化設備
CO2
国際標準化の検討
（3）
＜輸 送＞
・長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ需給構造に及
ぼすCCSの影響分析
・導入ｼﾅﾘｵと貢献度分析
想定カ所の経済性評価ﾓﾃﾞﾙ
(ｴｸｾﾙﾍﾞｰｽ)
・Ａ地点沖
・房総沖
・Ｂ地点沖
・天草沖
・Ｃ地点沖
・酒田沖
貯留ｻｲﾄ：
・貯留ﾎﾟﾃﾝｼｬﾙ、貯留性能、
地域等を考慮
圧入方法：
・海底・海上仕上、ERD*1等
日本全体の経済性評価ﾓﾃﾞﾙ(GISﾍﾞｰｽ)
貯留層経済性評価ツールの
構築(GIS)
主にIAEが調整等を実施
②特定サイト（勿来～磐城沖）
情報交換
特定ｻｲﾄのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
IAE担当
AIST担当
勿来～常磐沖
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1
1.推進体制
ア、オ項目はH20~H22年度で終了。
イ ウ エ項目（赤枠）をH23 H24で継続実施
イ、ウ、エ項目（赤枠）をH23~H24で継続実施。
代表的
ア
ケースのＦ．Ｓ
石炭ガス化発電
分離回収システム
電源開発
中国電力、日立
中国電力、日立製作所
石炭ガス化ガス
7～40％
CO2濃度：
ウ ＣＯ ２貯留システム
ＲＩＴＥ
応用地質
圧入井
輸送（船舶等）
CO2
CO2
ポンプ等
ポンプ等
圧縮機 貯蔵設備
回収装置 圧縮機 貯蔵設備
CO2
回収装置
オ 特定ｻｲﾄのＦ .Ｓ
地中
中貯留
石炭ガス化
ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ協会
大成建設
､
､
大林組
三井造船
JFEﾃｸﾉﾃﾞｻﾞｲﾝ、三菱重工業
液化設備
CO2
石炭ガス化発電
(火力)発電所
イ ＣＯ ２輸送システム
・全体調整
全体調整
連絡会、ニュースレター発行
Ｆ．Ｓ．ケースの選定、ＩＳＯ対応
・ケーススタディーに基く
トータルシステムの評価
ｴﾈﾙｷﾞｰ総合工学研究所（IAE）
情報交換
エ①
経済性評価モデル構築
日本全体
（ＧＩＳべース）
勿来
～
常磐沖
エ②
ｴﾈﾙｷﾞｰ需給影響評価
ﾓﾃﾞﾙ構築
ﾓﾃ
ﾙ構築
エ③
エ④
国際標準化の検討
戦略的検討
産業技術総合研究所
(AIST)
日本ＣＣＳ調査
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2
2 検討項目及び工程表
項目
H20
H21
H22
H23
H24
1.全体調整
①情報連絡：連絡会、②ニュースレター（毎月）
①情報連絡：連絡会、②ニュ
スレタ （毎月）
③FS条件統一・整合検討、ｹｰｽ選定
④ＣＣＳ国際標準化(QV,ｸﾛｽｶｯﾃｨﾝｸﾞWG事務局）
2. 各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
経済性評価、ｴﾈﾙｷﾞｰ評価
経済性評価
ﾈﾙｷﾞ 評価
感度解析、他ｽﾀﾃﾞｨｰ比較評価
比較評価
感度解析
3.CO2分離技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
技術調査
化学吸収法⇒物理吸収、分離膜・・
4.海外輸送検討＆コスト影響
物理吸収法
海外貯留情報調査（RITE）
海外貯留候補調査、船輸送コスト検討
5. IGCC関連設備の信頼性・運転状況調査
IGCC・プレンフロー炉
GE炉，Shell炉，GreenGen（IGCC,HCERI炉）
C
Compostilla（西）CCSﾌ
till （西）CCSﾌﾟﾛｼﾞ
ﾛｼ ｪｸﾄ，
ｸﾄ
IllinoisCCS（米）ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
分離膜 等
船輸送コスト検討
プエルﾄﾔｰﾉ（西）
GreenGen
中国
CIUDEN
6. 長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ環境ｼﾅﾘｵ分析ﾓﾃﾞﾙ調査分析
（（ＡＩＳＴと共同研究）
と共同研究）
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3
3-1 全体調整
①情報連絡会
・目的：関連情報の共有および進捗確認
目的 関連情報の共有および進捗確認
・回数：全３１回（1.5~２ヶ月に１回）
②ﾆｭｰｽﾚﾀｰ（ 全46号）
・CCT,CCS関係の情報を収集整理し、毎月
関係 情報を収集整理し 毎月
関係者に送付。
④国際標準化
Q&V・ｸﾛｽｶｯﾃｨﾝｸﾞｲｯｼｭｰWG事務局（H24年度から）
・クロスカッティングイッシュー幹事会３回開催
・Q&V・クロスカッティングイッシューWG２回開催
・ISO/TC265 総会出席
（第1回パリ・第2回マドリッド）
・Q&V 分野の国際リーダーシップを確保すべく、
WGコンビナー獲得に向け、国際電話会議等に
実質的参画
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4
3-1 （全体調整） ③検討ｹｰｽの選定
排出源（A地点、大崎、松浦）、貯留サイト（A,B,C地点）を決定後、
輸送方法（直接圧入、船、PL）を組合せて、トータルシステムのF.S.
のケースを
のケ
スを、6ケ
6ケースに絞込んだ
スに絞込んだ。
・発電所近くに貯留。運搬無し。A地点⇒
ｹ ｽ① 直接貯留
ｹｰｽ①
A地点
ｹｰｽ①
陸上基地
陸上基地
②
ｹｰｽ②
液化CO2を専用船舶にて輸送 大崎⇒
・液化CO2を専用船舶にて輸送
ｹｰｽ② 陸上基地（接岸が可能）A地点
ｹｰｽ③ 洋上着底（水深が浅い）B地点
ｹｰｽ④
ｹ
ｽ④ 洋上浮体（水深が深い）C地点
ｹｰｽ③
・パイプライン輸送
ｹｰｽ⑤
ｹ
ｽ⑤ 液体
ｹｰｽ⑥ 気体
ｹｰｽ④
松浦⇒
C地点
C地点
＊CO2ハイドレートの船舶輸送については実証機検討の結
果、設備コストが大の為、商用機検討の対象外とした。
ｹ ｽ⑤
ｹｰｽ⑤
ｹ ⑥
ｹｰｽ⑥
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5
3-1
IGCC発電、CO2分離回収のF.S.結果
 期間：2008年度～2010年度
 実施主体：電源開発－中国電力
日立製作所
 IGCC : 酸素吹き加圧噴流床1室2段
 CO2分離回収の最適プロセス
エネルギー消費、実績より選定⇒ｽｨｰﾄｼﾌﾄ＋化学吸収
 性能
単位
商用機（新設）
CO2回収率
%
石炭処理量
t/d
2178
2380
1102
1102
発電端出力
MW
364.1
341.7
168.7
155.6
所内動力
MW
52.2
59.2
26.9
28.1
送電端出力
MW
315.2
282.5
141.8
127.5
発電端効率（ＬＨＶ）
%
55.0
47.3
50.4
46.5
送電端効率（ＬＨＶ）
%
47.6
39.1
42.4
38.1
t/d,t/y
, y
5280
154万
万
811
24万
万
80
80
80
80
CO2回収量
利用率
％
0
実証機（追設）
90
0
30
 配置（商用機）
355ｍ
 建設金額（億円）
実証機
IGCC+CCS
IGCC単体
（1,100トン/日）
（1,100トン/日、
追設、30％回収）
890
975
商用機
IGCC単体
（2,178トン/日）
IGCC+CCS
（2,380トン/日、
新設、90％回収）
1,446
1,668
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6
検討項目及び工程表
項目
H20
H21
H22
H23
H24
1.全体調整
①情報連絡：連絡会、②ニュースレター（毎月）
①情報連絡：連絡会、②ニュ
スレタ （毎月）
③FS条件統一・整合検討、ｹｰｽ選定
④ＣＣＳ国際標準化(QV,ｸﾛｽｶｯﾃｨﾝｸﾞWG事務局）
2. 各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
経済性評価、ｴﾈﾙｷﾞｰ評価
経済性評価
ﾈﾙｷﾞ 評価
感度解析、他ｽﾀﾃﾞｨｰ比較評価
比較評価
感度解析
3.CO2分離技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
技術調査
化学吸収法⇒物理吸収、分離膜・・
4.海外輸送検討＆コスト影響
物理吸収法
海外貯留情報調査（RITE）
海外貯留候補調査、船輸送コスト検討
5. IGCC関連設備の信頼性・運転状況調査
IGCC・プレンフロー炉
GE炉，Shell炉，GreenGen（IGCC,HCERI炉）
C
Compostilla（西）CCSﾌ
till （西）CCSﾌﾟﾛｼﾞ
ﾛｼ ｪｸﾄ，
ｸﾄ
IllinoisCCS（米）ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
分離膜 等
船輸送コスト検討
プエルﾄﾔｰﾉ（西）
GreenGen
中国
CIUDEN
6. 長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ環境ｼﾅﾘｵ分析ﾓﾃﾞﾙ調査分析
（（ＡＩＳＴと共同研究）
と共同研究）
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7
3-2-1．発電原価（各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価）
発電原価
（１）CCS（輸送無）での発電単価のアップは約40％。（NETLｽﾀﾃﾞｨｰ結果と粗同等）
（２）CCS（輸送貯留含む）での発電単価のアップは約80％。
（３）輸送コストの割合が45％と大きい。
（４）CO2回収による発電効率低下によるコスト増は約25％。
(3)
(1)
((2))
(4)
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8
3-2-1．発電原価（各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価）
１．ＣＣＳ付で４～５割増。
２．輸送・貯留の割合が数％と少ない。
1
2
Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants
DOE/NETL-2007/1281
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9
3-2-2．建設費（各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価）
（１）輸送システムの建設費は 各ケ スで約５０％以上を占める
（１）輸送システムの建設費は、各ケースで約５０％以上を占める。
（２）パイプライン輸送（ｹｰｽ⑤⑥）では海域貯留サイトの為海底PLとなり、NETL事例での平原PLとは建
設費の差が大きいと考えられる。
（３）船輸送の場合は、貯蔵の為の払出設備、輸送船、受入設備、更に接岸できない場合は洋上基地も
必要でコスト増の要因になっている。
我が国の貯留サイトは海域に多く、容量も大きくないので適時変更の必要があり、PLより船輸送が適
している。
している
⇒船輸送システムのコスト削減検討が必要。
（ﾊﾞｰｼﾞ船方式による貯蔵タンク削減検討（ENAA）。
大規模貯留によるコスト削減検討（RITE））
(３)
(1)
(2)
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10
3-2-3．CO2処理費用、CO2収支（各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価）
（１）CO2処理費用
棒グラフはCaptured Cost
折れ線グラフはAvoided Cost
（２）CO2収支
船輸送のケースでは液化昇圧での電力使用によるCO2排出が多い。
⇒深冷分離による液化エネルギー削減検討（ENAA）
(2)
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11
3-2-4．エネルギー評価（各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価）
エネルギー評価
③液化・昇圧の割合が多い。
H23年度
・深冷分離による液化ｴﾈﾙｷﾞｰ削減検討（ENAA）
・バージ船による船輸送コスト削減（ENAA）
H24年度
・大規模輸送（ENAA）
・大規模貯留によるコスト削減（RITE）
③
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3-2-5 コスト削減結果概要
（H23年度：深冷分離+バージ船、 H24年度：大規模貯留）
基本６ｹｰｽのＦ．Ｓ結果とはシステム検討･コ
スト計算とも精度は相当低いが
将来の検討方向の可能性を示すと考える。
発電原価の低減
・深冷分離＋バージ船；△７％
・更に大規模貯留化
更 大規模貯留化 ；△１３％
H２３年度
検討
△7％
Ｈ22年度までのFS結果
H２４年度
検討
△13％
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13
3-2-6．感度解析、他ｽﾀﾃﾞｨｰ比較（各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価）
感度解析
 発電原価への影響を、下記項目で検討。
CO2回収率／設備利用率／燃料単価／償却年数
 想定どおりの増減傾向で、評価数値の検証が出来た。
想定どおりの増減傾向で 評価数値の検証が出来た。
他スタディーとの比較
 Edwardsport実勢価格補正前のデータは他スタディーと粗同等である。（⇒④）
 同補正の要否については本FS結果の利用目的により検討を要する。
④
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検討項目及び工程表
項目
H20
H21
H22
H23
H24
1.全体調整
①情報連絡：連絡会、②ニュースレター（毎月）
①情報連絡：連絡会、②ニュ
スレタ （毎月）
③FS条件統一・整合検討、ｹｰｽ選定
④ＣＣＳ国際標準化(QV,ｸﾛｽｶｯﾃｨﾝｸﾞWG事務局）
2. 各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
経済性評価、ｴﾈﾙｷﾞｰ評価
経済性評価
ﾈﾙｷﾞ 評価
感度解析、他ｽﾀﾃﾞｨｰ比較評価
比較評価
感度解析
3.CO2分離技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
技術調査
化学吸収法⇒物理吸収、分離膜・・
4.海外輸送検討＆コスト影響
物理吸収法
海外貯留情報調査（RITE）
海外貯留候補調査、船輸送コスト検討
5. IGCC関連設備の信頼性・運転状況調査
IGCC・プレンフロー炉
GE炉，Shell炉，GreenGen（IGCC,HCERI炉）
C
Compostilla（西）CCSﾌ
till （西）CCSﾌﾟﾛｼﾞ
ﾛｼ ｪｸﾄ，
ｸﾄ
IllinoisCCS（米）ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
分離膜 等
船輸送コスト検討
プエルﾄﾔｰﾉ（西）
GreenGen
中国
CIUDEN
6. 長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ環境ｼﾅﾘｵ分析ﾓﾃﾞﾙ調査分析
（（ＡＩＳＴと共同研究）
と共同研究）
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3-3．項目検討結果 （CO2分離技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ）
CO2分離回収方法について、本ＦＳ（化学吸収法）以外について概検討・調査を実施した。
（詳細については別途個々にＦＳが必要である。）
１．物理吸収法 ⇒建設費及び発電原価について、若干増加する。
２．分離膜法
⇒開発段階にあり、膜性能、モジュール仕様も含めて詳細は未定。
「膜モジュール単価」が約4千円/m2で化学吸収法より優位になる。
10Nm3/ｍ2sec・Pa、CO
＊分離膜性能の前提（透過速度：7.5×10
＊分離膜性能の前提（透過速度：7
5×10-10
sec・Pa CO2/H2分離係数：500）
分離技術
膜ﾓｼ ｭｰﾙ単価
膜ﾓｼﾞｭｰﾙ単価
建設費（億円）
発電原価相対値
IGCC単体
-1,446
0.8
IGCC＋CCS
化学吸収法
-1,668
1
IGCC＋CCS
物理吸収法
-1,693
1.02
IGCC＋CCS
分離膜法
50千円/ｍ2
50千円/
4千円/ｍ2
4千円/
1,738
1.05
1,620
0.97
３．その他技術
そ 他技術 調査
・自己熱再生法⇒ CO2分離ｴﾈﾙｷﾞｰ消費の削減（1/3に）
・吸収液の改善⇒
吸収液の改善⇒ RITE&course-50における2
RITE&course 50における2.0GJ/t
0GJ/t-CO2目標達成。
CO2目標達成。
RITE&NETLにおける「固体吸収材」の共同開発。
・ハイドﾚｰﾄ法 ⇒ 常温常圧でのCO2ﾊｲﾄﾞﾚｰﾄ化による分離（JFEｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ）。
燃焼前（高圧）に
燃焼前（高圧）については今後開発予定。
は今後開発予定
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検討項目及び工程表
項目
H20
H21
H22
H23
H24
1.全体調整
①情報連絡：連絡会、②ニュースレター（毎月）
①情報連絡：連絡会、②ニュ
スレタ （毎月）
③FS条件統一・整合検討、ｹｰｽ選定
④ＣＣＳ国際標準化(QV,ｸﾛｽｶｯﾃｨﾝｸﾞWG事務局）
2. 各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
経済性評価、ｴﾈﾙｷﾞｰ評価
経済性評価
ﾈﾙｷﾞ 評価
感度解析、他ｽﾀﾃﾞｨｰ比較評価
比較評価
感度解析
3.CO2分離技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
技術調査
化学吸収法⇒物理吸収、分離膜・・
4.海外輸送検討＆コスト影響
物理吸収法
海外貯留情報調査（RITE）
海外貯留候補調査、船輸送コスト検討
5. IGCC関連設備の信頼性・運転状況調査
IGCC・プレンフロー炉
GE炉，Shell炉，GreenGen（IGCC,HCERI炉）
C
Compostilla（西）CCSﾌ
till （西）CCSﾌﾟﾛｼﾞ
ﾛｼ ｪｸﾄ，
ｸﾄ
IllinoisCCS（米）ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
分離膜 等
船輸送コスト検討
プエルﾄﾔｰﾉ（西）
GreenGen
中国
CIUDEN
6. 長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ環境ｼﾅﾘｵ分析ﾓﾃﾞﾙ調査分析
（（ＡＩＳＴと共同研究）
と共同研究）
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3-4．項目検討結果 （海外輸送検討＆コスト影響）
1. 輸送先（2か所）
• ﾋﾞｸﾄﾘｱ州ｶｰﾎﾞﾝﾈｯﾄPJ（RITEより提示）
• ｲﾝﾄﾞﾈｼｱ東ｶﾘﾏﾝﾀﾝ、ﾎﾞﾝﾀﾝ港
• 出発地；大崎
2. 外洋船の仕様、建造費は、「輸送GR報告書（Ｈ22年度）」による。
物流会社にて、外洋航路選定、必要船数及び航海諸費用を検討。
外洋船：48 000ﾄﾝ（国内船：21 000ﾄﾝ）
外洋船：48,000ﾄﾝ（国内船：21,000ﾄﾝ）
｛百万／年隻｝
大崎⇒
ｲﾝﾄﾞﾈｼｱ
大崎⇒
ｵｰｽﾄﾗﾘｱ
距離（マイル）
2,400
4,900
3隻
4隻
164hr
329hr
燃料費
209
288
船員費
103
103
保険料
14
14
修繕費
18
18
潤滑油費
18
18
管理費
29
29
固定資産税
56
56
減価償却
834
834
入出港費
96
160
1,379
1,521
2 700
2,700
4 000
4,000
隻数
片道運行時間
合計
大崎⇒B地点（ｹｰｽ③）
1 600円/t-CO2
1,600円
/t CO2
CO2処理費用
処 費用
（円/t-CO2）
大型外洋船によるスケールメリットはあるが、運行時間が増加し船
数増により コストは増加する 海外輸送のメリット無し
数増により、コストは増加する。海外輸送のメリット無し。
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検討項目及び工程表
項目
H20
H21
H22
H23
H24
1.全体調整
①情報連絡：連絡会、②ニュースレター（毎月）
①情報連絡：連絡会、②ニュ
スレタ （毎月）
③FS条件統一・整合検討、ｹｰｽ選定
④ＣＣＳ国際標準化(QV,ｸﾛｽｶｯﾃｨﾝｸﾞWG事務局）
2. 各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
経済性評価、ｴﾈﾙｷﾞｰ評価
経済性評価
ﾈﾙｷﾞ 評価
感度解析、他ｽﾀﾃﾞｨｰ比較評価
比較評価
感度解析
3.CO2分離技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
技術調査
化学吸収法⇒物理吸収、分離膜・・
4.海外輸送検討＆コスト影響
物理吸収法
海外貯留情報調査（RITE）
海外貯留候補調査、船輸送コスト検討
5. IGCC関連設備の信頼性・運転状況調査
IGCC・プレンフロー炉
GE炉，Shell炉，GreenGen（IGCC,HCERI炉）
C
Compostilla（西）CCSﾌ
till （西）CCSﾌﾟﾛｼﾞ
ﾛｼ ｪｸﾄ，
ｸﾄ
IllinoisCCS（米）ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
分離膜 等
船輸送コスト検討
プエルﾄﾔｰﾉ（西）
GreenGen
中国
CIUDEN
6. 長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ環境ｼﾅﾘｵ分析ﾓﾃﾞﾙ調査分析
（（ＡＩＳＴと共同研究）
と共同研究）
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19
3-5．IGCC関連設備の信頼性・運転状況の現地調査
・ELCOGAS社（西）のPuertollano（プエルトヤーノ）IGCC
ELCOGAS社（西）のPuertollano（プエルトヤ ノ）IGCC
 1996年運転開始。燃料は、ペトコ、石炭、天然ガスでバックアップ。
 ガス化炉（ﾌﾟﾚﾝﾌﾛｰ炉）、発電、空気分離機毎の設備利用率、トラブル事例が整理分析されている。
・Compostillaプロジェクト（西）
 酸素燃焼式
酸素燃焼式・循環流動床ボイラｰ（CFB）をベースにしたCCSプロジャクト
循環流動床ボイラ （CFB）をベ スにしたCCSプロジャクト。
 2011年にCFBを運転開始したが、CO2回収、貯留については計画段階である。
 CFBについては、初期に空気の混入、灰の固着の発生 等のトラブルが発生した。運転パラメータの
調整等により解決し、プラントは順調に稼働している。
・中国における各種ガス化炉
中国における各種ガス化炉
 GE炉は1980年代から現在まで数十基が稼働しており長年の経験にて運転は安定化しており、自主
改良技術であるＯＭＢ炉（華東理工大）も近年増加している。
 Shell炉についても当初（2006年）は炭種変更によるトラブルが生じたが、装置改造と炭種配合技術に
より 安定運転が可能となっている。
より、安定運転が可能となっている。
 GSP炉は実績は少ないが、建設中、計画中が増加しているのでﾌｫﾛｰを要する。
・グリーンジェンIGCCプロジェクト（中国、天津）
 ガス化炉（西安熱工学院型）は2012年4月点火したが、送電は2012年11月に開始したばかり。ガス化
炉の灰詰り等も解決され送電基準の162時間以上連続運転が達成されている。
（勿来では震災復旧工事後8/11スタートして、2238ｈｒ連続運転）
・イリノイ州 CCSプロジェクト（米国）
 ADM社ﾊﾞｲｵエタノール発酵ｶﾞｽ（CO2+水分）からのCO2を敷地内の井にて2011年より貯留（33万
t/Y）開始し順調運転中。
IGCCは微粉炭火力発電に比べ設備＊１が複雑になり、初期トラブルは当然
生じるが、致命的なものは無く、それぞれ対応が成されて運転されている状
態である （今後もﾌｫﾛｰは必要）
態である。（今後もﾌｫﾛｰは必要）
＊１ ｼﾝｶﾞｽｸｰﾗｰ、ｶﾞｽ精製、ｶﾞｽﾀｰﾋﾞﾝ、空気分離機 等
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20
2 検討項目及び工程表
項目
H20
H21
H22
H23
H24
1.全体調整
①情報連絡：連絡会、②ニュースレター（毎月）
①情報連絡：連絡会、②ニュ
スレタ （毎月）
③FS条件統一・整合検討、ｹｰｽ選定
④ＣＣＳ国際標準化(QV,ｸﾛｽｶｯﾃｨﾝｸﾞWG事務局）
2. 各ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
経済性評価、ｴﾈﾙｷﾞｰ評価
経済性評価
ﾈﾙｷﾞ 評価
感度解析、他ｽﾀﾃﾞｨｰ比較評価
比較評価
感度解析
3.CO2分離技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
技術調査
化学吸収法⇒物理吸収、分離膜・・
4.海外輸送検討＆コスト影響
物理吸収法
海外貯留情報調査（RITE）
海外貯留候補調査、船輸送コスト検討
5. IGCC関連設備の信頼性・運転状況調査
IGCC・プレンフロー炉
GE炉，Shell炉，GreenGen（IGCC,HCERI炉）
C
Compostilla（西）CCSﾌ
till （西）CCSﾌﾟﾛｼﾞ
ﾛｼ ｪｸﾄ，
ｸﾄ
IllinoisCCS（米）ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
分離膜 等
船輸送コスト検討
プエルﾄﾔｰﾉ（西）
GreenGen
中国
CIUDEN
6. 長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ環境ｼﾅﾘｵ分析ﾓﾃﾞﾙ調査分析
（（ＡＩＳＴと共同研究）
と共同研究）
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21
3-6.長期的ｴﾈﾙｷﾞｰ環境ｼﾅﾘｵ分析ﾓﾃﾞﾙ調査分析
＜CCS付石炭火力発電のCO2削減寄与度評価＞
国際的影響力のあるIEAの実施しているCO2削減シナリオ
について、エネルギーモデルの構造やパラメータについて調
査。
World Energy Outlook（毎年発行）の作成に用いられる、
計量経済型モデルWorld Energy Modelについて、モデル構
造やパラメータ、更新箇所等について調査。
Energy Technology Perspective（隔年発行）の作成に用
いられるETP Modelについては、全体構造やパラメ
Modelについては、全体構造やパラメータは非
タは非
公開。そこでIEAの実施協定ETSAPで採用され、最適化モデ
ルとして類似しているTIAM-Worldモデルについて構造とパラ
メータ、および試算結果を調査。
2030年＆2050年のCO2削減寄与度(TIMES)
原子力ベースライン
100%
運輸
80%
民生
60%
産業
40%
発電 その他
①
発電 NGCC発電 CCS
20%
発電 IGCC石炭発電 CCS
0%
転換 その他
転換 CCS
炭素税
100$
200$
200$
2030年
日本国内用のTIMESモデルについて、TIAMモデルと同様
の条件で試算。
炭素税漸増ケースの結果
①200($/t CO2)で CCS導入が顕著（2030年）
①200($/tonCO2)で、CCS導入が顕著（2030年）
②CCS付石炭火力発電のCO2削減全体量への寄与は、
最大で約50%。（2050年、原子力フェイズアウト）
原子力発電
ベースライン
フェイズアウト
炭素ペナルティ($/tonCO2)
2030年
2050年
100
200
200
400
100
200
200
400
2050年
原子力フェイズアウト
100%
運輸
80%
民生
②
60%
40%
試算シナリオ（色 きは石炭火力CCSが選択された税率）
試算シナリオ（色つきは石炭火力CCSが選択された税率）
400$
産業
発電 その他
①
発電 NGCC発電 CCS
20%
発電 IGCC石炭発電 CCS
0%
転換 その他
転換 CCS
炭素税 100$
200$
200$
2030年
400$
2050年
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４．ま と め
1.ｹｰｽｽﾀﾃﾞｲｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
 今回のF.Sにより、IGCCにおけるCO2分離・回収、液化・昇圧、輸送、
貯留までのト タルシステムの最適な技術による概念設計 コスト算
貯留までのトータルシステムの最適な技術による概念設計、コスト算
出が出来た。
 代表的な経済性評価例（発電原価）
IGCC発電で11.4円/kWh
発電
CCS（輸送無）で16.3円/kWhで43％増加。
CCS（船輸送）で19.2~20.3円/kWhで68~78％増加。
 感度解析・他スタディー比較により、コストデータの妥当性を検証した。
 CCSのﾄｰﾀﾙｺｽﾄ削減の為には、船舶輸送コスト削減が必要である。
輸送貯留コスト削減（発電原価）の可能性がある。
輸送貯留コスト削減（発電原価）の可能性がある
（詳細は輸送Ｇｒ報告による）
H23年度：深冷分離+ﾊﾞ-ｼﾞ船 ⇒△7％
H24年度： 更に大規模貯留 ⇒△13％
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４．ま と め
2. CO2分離回収技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
（化学吸収⇒物理吸収、分離膜、自己熱再生、新吸収液、ﾊｲﾄﾞﾚｰﾄ法 等）
本FSで採用した化学吸収法以外にも、今後優位な技術開発がありうる。
但し、数値的検討には別途FSを実施するなどフォローを要する。
3. CO2海外輸送検討
大型外洋船によるスケールメリットはあるが、運搬距離が大きい為船舶数
増により、コストは増加する。海外輸送のメリットは無い。
4 IGCC等の運転状況調査（欧米、中国）
4.
IGCC等の運転状況調査（欧米 中国）
初期トラブルは当然生じるが、致命的なものは無く、それぞれ対応が成さ
れて運転されている状態である。（今後もﾌｫﾛｰは必要）
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５．今 後 の 課 題
1.ｹｰｽｽﾀﾃﾞｲｰのﾄｰﾀﾙｼｽﾃﾑ評価
 発電（IGCC）から貯留までの一気通貫のＦ.Ｓにより、燃焼前回収での
最適システムの検討が出来た。今後は、酸素燃焼及び燃焼後回収で
の同様なＦ.Ｓにより、定量的比較が必要と考える。
2 CO2分離回収技術のｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ
2.CO2分離回収技術のｹ
ｽｽﾀﾃ ｨ
 化学吸収法以外にも、現在技術開発中であり、適時フォローが必要で
ある。
3.CO2海外輸送検討
 国内貯留の検討が優先される
国内貯留の検討が優先されるべきと考える。
きと考える。
CCS設備の信頼性・運転状況調査（欧米、中国）
 世界
世界のCCSﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ、石炭ガス化炉（中国）について今後もフォロー
ﾟ ｼﾞ ｸﾄ
炭ガ 化炉（中国）に
今後も
が必要である。
以上
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参考資料
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2. ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ評価
陸上ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝの日米コスト比較 例
１．本FSの陸上ＰＬと日本国内の天然ガスＰＬ建設費との比較 ⇒若干高め・ほぼ同等
２．陸上ＰＬの日本／米国 のＣＯ２ＰＬ建設費との比較 ⇒約4倍
口径(mm)
延長
(km)
圧力
（MPa）
建設費
(億円)
建設単価
（万円/m）
400～300
101
6.9
221
21.9
(旧）帝国石油(株)入間ライン（2000）(5)
300
25
4.9
40
16
本ＦＳパイプライン（陸上部）
300
16.6
15.0
41
24.7
－
－
－
－
6.7
プロジェクト
( )
(旧）帝国石油(株)松本ライン(2002) (4)
GREEN CO2 パイプライン（２００９）(7)
３．理由（内訳）
1
2
陸上ガスＰＬ単価の日米比較 表（６）
単位（千円/ｍ））
単位（千
①管材料費に大きな差はない。
①管材料費に大きな差はな
米国、州際ＰＬ
②土木工事費は、日本が５倍大きい
③日本には舗装修理費が必要（陸上部） 新潟－仙台ＰＬ
管材料費
土木工事費
舗装工事費
合計
36.5
36.5
0
73
46.3
166.8
64.9
278
3.8倍
陸上パイプラインについては日米差 約3.5倍で妥当と考える。
(４) 山本, 秋山, 札幌学院商経論集 21 (2), p.53 (2004)
(５) 帝国石油（株）プレスリリース (2000)
((６)) 十市、季報エネルギー総合工学,, Vol.24 (3)
( ) (2001)
(
)
(７) Interstate Oil and Gas Compact Commission, “A policy, legal, and regulatory evaluation of the feasibility of a national pipeline
infrastructure for the transport and storage of carbon dioxide”, (2010)
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2. ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰの評価
発電分離回収ｺｽﾄ算出方法
発電（含 分離回収）
輸送・貯留
• 建設費： 2007年のDOE/NETL報告書の建設
単価を積上げて 発電全体の建設費を算出
単価を積上げて、発電全体の建設費を算出。
•さらに、建設中のEdwardsport IGCCの実勢価
格に補正（2.48）した。
•燃料費：燃料消費量と燃料実勢価格より推計。
燃料費：燃料消費量と燃料実勢価格より推計。
• O&M費：積上げ積算。
• 建設費： 積上げ積算。
• ユーティリティ費：
テ リテ 費 設備の定格量と運転時間に対
し、燃料実勢価格等を用いて推計。
• O&M費： 人件費と保守費を計上。人件費は人
員数と人件費単価、保守費は設備費と保守費率
より推計。
②NETL Case5
①NETL Case5
NETL Case5
TPC(k$)
TPC(k$)
TPC
:2Unit)
(317.9MW
(635.8MW
($/kW)
net
net :1Unit)
１
①各機器費用の算出
($/kW)×635.8MW
２
３
②1ﾕﾆｯﾄ化 ※２
①×1/2 or ①×0.50.7
③NETL Case5
TPC(k$)
(317.9MW net :1Unit)
(実勢価格補正)
④ｾﾞﾛｴﾐ商用機 (k$)
(315MW net :1Unit)
(容量補正)
４
⑤ロケーション
ファクター補正
(U.S.A.⇒Japan)
５
⑦コストインデックス
補正
（2006年⇒2005年）
(M\)
７
６
⑥＄→¥換算 ※5
⑤×116.3×103
⑤LF補正 ※5
④×（100/89）
④容量補正 ※４
③×（2516.617/2785.453）0.7
⑥$⇒\換算
(M\)
⑦PCI補正 ※5
⑥×(128.8/143.4)
③実勢価格補正 ※３
②Ｘ(2.88/1.16)
Ｘ(2 88/1 16)
※3 Edowardport実績価格（$2.88Billion）。NETL/1281-Case1のGE社 IGCC Reference plant価格（$1.16Billion）
建設費
1851
1,176,958
1,851
1,176,958
600,678
600,678
1,323,122
600,678
1,232,380
559,483
1,384,697
628,632
161,040
144,644
73,110
65,666
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2. ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨｰ評価 発電原価（Edwardsport 補正影響）
Edwardsport IGCCによる補正の有無が、発電原価に与える影響
最近のIGCCの海外設置Ｆ.Ｓ.事例（NEDO事業）をプロットした。
⇒
一定の傾向上線上にある。
定 傾向 線
あ
15
445, 11.3
発
発電原価（円/
/kWh）
12
362, 11
459, 11.4
385, 10.4
124.4,, 8.2
9
116.5 , 8.1 208, 7.2
6
3
FS; 補正有り
FS; 補正無し
●；インドネシアIGCCプロジェクト＊
■；中国（廊坊）IGCCプロジェクト＊
◆◇；ゼロエミ（Edwardsport補正有り、無し）
p
0
0
100
200
300
400
500
600
建設費（千円/kW）
＊NEDO成果報告会（H23年度）資料より
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3. 経済性評価（１） 1. NETLとの比較：発電効率の評価
1. 本FSの効率はNETLと比較して高い（CCS無 4.4%、CCS有 2.0%）
2. 本FSでのCO2回収による発電効率の低下は11.5％。NETL報告の類似ケース
（9.1%）と比較して、低下率がやや大きい。
単位
FS
CCS無
FS
90%回収
分離回収まで
0
1.5
1.5
NETL
study
CCS無
NETL
study
90%回収
PL輸送
1.5
0
3.2
FS
90%回収
ERD
FS
90%回収
船舶
CO2回収量
Mton/yr
a
石炭使用量
t/d
2,200
2,400
2,400
2,400
4,927
5,151
b
石炭入熱
MWt
692.1
756.3
756.3
756.3
1,547.5
1,617.8
c
発電端出力
MWe
364.1
341.7
341.7
341.7
748.0
693.6
c/b
発電端効率
%HHV
52.6
45.2
45.2
45.2
48.3
42.9
d
全補機動力
MWe
48.9
59.2
84.5
112.2
112.2
176.4
e
CO2分離回収設備動力
MWe
0
5.6
5.6
5.6
0
15.5
f
CO2輸送・貯留設備動力
MWe
0
0
25.3
53.0
0
28.1
g
CO2分離回収・輸送・貯留
設備以外の動力
MWe
48.9
53.6
53.6
53.6
112.1
132.8
c-d
送電端出力
MWe
315.2
282.5
231.9
229.5
635.9
517.1
(cd)/b
送電端効率
%HHV
45.5
37.4
34.0
30.3
41.1
32.0
11.5
4.4
成果報告会 資料 2013年8月21日
2.0
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9.1
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30
2. 石炭ガス化技術
国内外の石炭ガス化炉特徴まとめ②
ガ
②
形 式
噴流床
1段下降流
段 降流
2段上昇流
段 昇流
1段上昇流
段 昇流
1段下降流
段 降流
1段下降流
段 降流
GE-Texaco
E-GAS（Conoco）
Shell
GSP（Siemens）
Prenflo（Uhde）
酸素
石炭スラリー
供給水
合成ガス
2段目
1段目
石炭
炭
ラジアントクーラー
チャー／酸素
合成ガス
高圧ス
チーム
スラグ
温度/ﾒﾀﾝ%
圧力/ガス化剤
炭 種
供給/冷ガス%
ブラックウォータ
のリサイクル
酸素
スラグクエンチ水
スラグ／水
1400-1600℃/0.07%
1400-1700℃/7％
1400-1700℃/0.2%
1400-1700℃/0.2%
1400-1700℃/0.2%
3-5MPa/ 酸素
2-4MPa/ 酸素
2-4MPa/ 酸素
2-4MPa/ 酸素
2-4MPa/ 酸素
（亜）瀝青、石油ｺｰｸｽ
(褐炭)、（亜）瀝青、
石油ｺｰｸｽ
スラリー/ 70%
スラリー/ 76%
（亜）瀝青
ドライ/ 80%
規模
2000t/d（商用）
2500t/d（実証）
2000t/d（商用）
特徴
実績
・IGCCで10年以上
・化学向け商用実績
多数あり
・スラリー供給で褐炭
不向き
・スラリー供給で褐
炭不向き
・米国SNG PJで
Pre-FEED完了
・IGCCで10年以上
・化学向け商用実績
増加中（19ﾗｲｾﾝｽ）
褐炭、亜瀝青、バイ
オマス、石油残渣
亜瀝青、石油コーク
ス
ドライ/
ドライ/
750t/d（実証）
2600t/d（実証）
・メタノール製造で5
年
・残渣IGCC稼動中
・米国のSNG PJで
FEED完了
・テストセンターで炭
種試験可能
・IGCCで10年以上
・化学向けにダイレク
トクエンチ開発
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31
2. 石炭ガス化技術
国内外の石炭ガス化炉特徴まとめ③
噴流床
2室2段上昇流
CCP（MHI）
1室2段上昇流
EAGLE（JPOWER、BHK）
2室2段上昇流
ECOPRO（NSCE）
1室1段下降流
ECUST炉（華東理工大）
形式
850-1500℃/ 5-6%
1400-1600℃
3MPa/ 空気
瀝青
ドライ/75-77%
1200 （上段） -1600℃以上 （下
段） / < 1%
2.5MPa/ 酸素
瀝青、亜瀝青
ドライ/ 82％
2.5MPa/ 酸素
瀝青、亜瀝青
ドライ/ 76-85%
3-4MPa/酸素
（亜）瀝青、石油ｺｰｸｽ
スラリー/ 74%
1700t/d（実証）
150t/d（ﾊﾟｲﾛｯﾄ）
20t/d（ベンチ）
1150ｔ/ｄ（商用）
・ｽｹｰﾙｱｯﾌﾟ課題
ﾟ
・ＧＥ炉の改良型
・CO+H2率は85％と
ＧＥ炉より3％多い。
温度/ﾒﾀﾝ%
1800℃（下段）/ < 1%
圧力/ガス化剤
ガ
炭 種
供給/冷ガス%
規模
特徴
実績
・2000h連続運転達成 ・ｽｹｰﾙｱｯﾌﾟ課題
・5000時間耐久試験達 ・大崎クールジェンで1100t/d
成
を計画
・空気吹きではSNGに不
利だが、酸素富化実施
・亜瀝青炭試験を実施
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32
４．今 後 の 課 題
補足（IGCCプロジェクトリスト）
プロジェクト名
(国）
ガス化炉
ガスタービン
発電端出力
（MW）
運開時期
連続運転
Puertollano
ELCOGAS
（スペイン）
Prenflo
（酸素）
Siemens
V94 3
V94.3
318
1997年11月
984時間
Buggenum
Nuon
（オランダ）
Shell
（酸素）
Siemens
V94.2
284
1994年1月
3291時間
Wabash
River
（米国）
E Gas
E-Gas
（Dow）
（酸素）
GE
7FA
296
1995年8月
1560時間
Tampa
Electric
（米国）
GE
（Texaco）
（酸素）
GE
7FA
315
1996年7月
1008時間
プロジェクト名
(国）
実施主体
燃 料
ガス化炉
GT
出 力
（MW）
当初運開予定
状況（※）
Edwardsport
（米国 IN）
Duke Energy
（電力）
石炭
GE
GE
618(net)
2012
建設中
Kemper
（米国 MS）
Mississippi Power
（電力）
石炭（褐炭）
KBR
Siemens
524(net)
+duct firing
2014
建設中
GreenGen Stage1
（中国 天津）
GreenGen
（華能電力公司他）
石炭
HCERI
Simens
265
2012
建設中
Korea IGCC
R&D project
(韓国）
IGCC
RDD&D
Organization
石炭
SHELL
不明
380
2016
建設中
CPILangfang
（中国）
China Power
Investment
石炭
不明
不明
400x2
不明
FS
クリーンコールパワー研究所 ＨＰより http://www.ccpower.co.jp/igcc/foreign_situation.html
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