発電所の効率

発電所の効率とは、発電所の燃料に含まれる総エネルギーのうち、電気に変換される割合です。残りのエネルギーは、地域暖房に使用されない限り、通常は熱として環境に放出されます。

効率の評価は、燃料エネルギー入力を測定する方法が2つあるため複雑である。^{[ 1 ]}

• LCV = 低位発熱量（NCV = 正味発熱量と同じ）は、排気H ₂ O凝縮から得られる熱エネルギーを無視します。
• HCV = 高位発熱量（GCV、総発熱量と同じ）には、排気H ₂ Oが凝縮して液体の水になる量が含まれます。

使用する規則に応じて、ガス火力発電所の見かけの効率に 10% の差が生じる可能性があるため、HCV または LCV (NCV または GCV) のどちらの規則が使用されているかを把握することが非常に重要です。

熱効率

熱効率は発電所において、発電所の効率を示すために一般的に用いられる用語です。熱効率は効率の逆数であり、低いほど良いとされています。

${\displaystyle {\text{熱効率}}={\frac {\text{熱エネルギー入力}}{\text{電気エネルギー出力}}}}$ ^{[ 2 ]}

効率という用語は無次元の指標であり（パーセントで示される場合もある）、厳密には熱効率も無次元であるが、多くの場合、関連する単位でエネルギーあたりのエネルギーとして表記される。SI単位ではジュール毎ジュールであるが、ジュール/キロワット時または英国熱量単位/kWhと表記されることも多い。^{[ 3 ]}これは、キロワット時が電気エネルギーを指す際によく使用され、ジュールまたはBtuが熱エネルギーを指す際によく使用されるためである。

発電所における熱効率は、1単位の出力を生み出すために必要な入力と考えることができます。一般的には、1単位の電力を生成するために必要な燃料の量を示します。効率、燃料費、プラント負荷率、排出量など、あらゆる火力発電所で追跡されている性能パラメータは、発電所の熱効率の関数であり、直接関連付けることができます。^{[ 4 ]}

熱効率と効率は互いに反比例関係にあるため、一方から他方への変換は簡単です。

• 100%の効率とは、入力と出力が等しいことを意味します。つまり、1kWhの出力に対して、入力は1kWhです。この熱エネルギー入力は、1kWh = 3.6MJ = 3,412Btuです。
• したがって、100%効率のプラントの熱効率は単純に1、つまり1 kWh/kWh、3.6 MJ/kWh、または3,412 Btu/kWhとなります。
• 発電機または発電所の効率をパーセンテージで表す場合、無次元表記または同じ単位が使用されている場合は、値を反転します。例：
  • 熱効率値が 5 の場合、効率係数は 20% になります。
  • 熱効率値が 2 kWh/kWh の場合、効率係数は 50% になります。
  • 熱効率値が 4 MJ/MJ の場合、効率係数は 25% になります。
  • その他の単位を使用する場合は、対応する変換係数を使用してください。例えば、Btu/kWhを使用する場合は、3,412 Btu/kWhの変換係数を使用して効率係数を計算します。例えば、熱効率が10,500 Btu/kWhの場合、効率は32.5%となります（3,412 Btu / 10,500 Btu = 32.5%）。
• 熱効率が高いほど（つまり、1単位の電気出力を生成するために必要なエネルギー入力が多いほど）、発電所の効率は低くなります。
• 米国エネルギー情報局は、熱効率値を発電所の効率値に変換する方法について一般的な説明をしている。^{[ 4 ]}

ほとんどの発電所には目標熱消費率、つまり設計熱消費率が設定されています。実際の熱消費率が目標熱消費率と一致しない場合、実際の熱消費率と目標熱消費率の差が熱消費率偏差となります。

参照

• 燃費効率
• エネルギー変換効率
• 熱効率
• 電気効率
• 機械効率
• 電力源別のコスト

参考文献

1. 「燃料 - 高カロリーと低カロリー」 www.engineeringtoolbox.com . 2022年2月14日閲覧。
2. 「熱効率の公式」 VEDANTU . 2022年2月14日閲覧。
3. 「米国エネルギー情報局（EIA）」 .米国エネルギー情報局. 2017年9月2日閲覧。
4. 「発電所の種類によって効率は異なるのか？」米国エネルギー情報局。 2015年12月15日閲覧。