JP2004129322A - Predictive control system for power demand - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の製造ラインを備えた工場群において、そのトータル電力需要の予測制御システムであって、電力会社から買電している場合、およびまたは、電力会社に余剰電力を逆送して売電している場合、電力会社との契約電力条件を外れないように、精度良く予測制御する電力需要の予測制御システムである。この買電している場合の契約電力条件は、一般的に電力量の上限規制であり、この売電している場合の契約電力条件は、一般的に電力量の下限規制である。ここで云う契約電力とは一部または全部を電力会社から購入する契約を行った場合の契約電力である。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特公平5−22157号公報(2頁3欄26〜29行)
例えば製鉄所のように多数の製造ラインを備えた工場群には、そのトータル電力需要を管理するエネルギー集中管理センターが設置されている。このエネルギー集中管理センターでは、トータル電力需要が電力会社との契約電力条件を外れないように常に監視を行っている(特許文献1参照)。もし、短時間でも(例えば30分間の電力累積値が)契約電力条件を外れると高額の違約金の支払いが必要になるが、安全をみて契約電力条件に許容度を含んで設定すると、例えば、電力会社から買電している場合には、契約電力量の上限値を高めに設定すると契約料金が高くなる。また、電力会社へ売電している場合には、契約電力量の下限値を低めに設定すると売電の契約料金は安くなる。このため企業としてはトータル電力需要の最大値、平均値、標準偏差が契約電力条件内の制限規制値付近で、しかも契約電力条件を外れないように日々電力制御を行っている。
【0003】
このため、従来から各製造ラインの電力需要をリアルタイムで監視するとともに、そのままトータル電力需要が電力会社との契約電力条件を外れそうな場合には、エネルギー集中管理センターから製造ラインに電力使用制限の指示を出している。また、各製造ラインの生産計画に基づく長期的な、及び又は短期的な電力需要を工程管理用の計算機システムにより算出し、これエネルギー集中管理センターのエネルギー管理用計算機システムで集約したうえ、必要に応じて生産計画を調整することによりトータル電力需要が契約電力条件を外れないように調整している。
【0004】
ところがこの従来の電力需要の予測制御システムでは、予測値と実績値とが最大で10%程度も乖離することがあった。その理由は、生産計画と実操業とが必ずしも一致しないこと、頻繁に変更された稼動・休止のスケジュールを即座に電力需要の予測制御システムに反映されることができないことである。また、トータル電力需要が電力会社との契約電力条件を外れそうな場合に、そのタイミングでどの製造ラインに対して電力使用制限の指示を出すかは、エネルギー集中管理センターのオペレーター操業者の経験に左右され、また製造ラインの経験に左右される。しかも製造ラインに電力使用制限の指示を出してから実行されるまでの無効時間がライン毎に様様であるから、電力使用制限の実行が遅れてしまうこともあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、電力需要の予測精度を向上させ、電力需要が契約電力条件を外れる事態(買電の場合の契約電力条件を超過する、売電の場合の契約電力条件の未満となる)の発生を事前に防止することができる電力需要の予測制御システムを提供することを主な目的とするものである。また本発明の他の目的は、トータル電力需要が契約電力条件を外れそうな場合や自家発電設備が突発的に停止したような場合に、どのタイミングでどの製造ラインに対して電力使用制御の指示を出すかをエネルギー集中管理センターのオペレーターにガイダンスすることができる電力需要の予測需要システムを提供することである。
【0006】
【問題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の電力需要の予測制御システムは、多数の製造ラインを備えた工場群のトータル電力需要を、契約電力から外れないように予測制御するシステムであって、多数の製造ラインを電力使用量と電力使用量変動とによって複数のパターンに分類しておき、各パターン毎に電力需要を予測してそれら合計からトータル電力需要を予測し、予測値が契約電力条件を外れるおそれのあるときに電力使用制限を行うことを特徴とするものである。また、この発明において、契約電力条件が、電力量の上限規制であるか、契約電力条件が、電力量の下限規制であるか、契約電力条件が、電力量の上限規制と下限規制の双方である場合がある。この発明において、製造ラインを電力使用量及び電力使用量変動がともに大きい第1パターンと、電力使用量が大きが電力使用量変動が小さい第2パターンと、電力使用量が小さい第3パターンとに分類し、各パターン毎に電力需要を予測することが好ましい。
【0007】
また、電力使用制限が可能な製造ラインと、その製造ラインに電力使用制限の指示を出してから実行までの無効時間を予め設定しておき、契約電力条件を外れるおそれのあるときに、どの製造ラインを選択して電力使用制限をすればよいかをシミュレーションする機能を付与しすることにより、エネルギー集中管理センターのオペレーターに適切な判断基準を与えることができる。更に、自家発電設備の停止時(特に突発的な停止時)に、どの製造ラインを選択して電力使用制限すればよいかをシミュレーションする機能を付加しておくことが好ましい。例えば、多数の製造ラインを備えた工場群としては、前記の3パターンを有している、製鉄所などのように塑性加工工程とメッキ工程とを有する事業所に適用することが有効である。
【0008】
上記の本発明によれば、電力需要の予測精度を従来よりも大きく向上させることができ、またトータル電力需要が契約電力条件を外れそうな場合や自家発電設備が停止したような場合(特に、突発的に停止したような場合)には、どの製造ラインに対して電力使用制御の指示を出すべきかをエネルギー集中管理センターのオペレーターに知らせることが出来る。
【0009】
以下に本発明の実施形態を示す。契約電力条件が電力量の上限規制である場合、契約電力条件が下限規制である場合、契約電力条件が電力量の上限規制と下限規制の双方である場合の3通りがあるが、以下、契約電力条件が電力量の上限規制を例にとって説明する。この説明より、当業者であれば、契約電力条件が電力量の下限規制である場合、契約電力条件が電力量の上限規制と下限規制の双方である場合で本発明の電力需要の予測システムを実施することは可能である。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1の多数の製造ラインを備えた工場群の概念図であり、その代表例として製鉄工場における熱間圧延工場1、冷間圧延工場2、メッキ工場3、その他の工場群4、事務所5を図示した。熱間圧延工場1、冷間圧延工場2、メッキ工場3等には多数の製造ラインが含まれている。熱間圧延工場1の製造ラインは当然熱間圧延ラインであり、冷間圧延工場2の製造ラインは冷間圧延ラインであり、メッキ工場3の製造ラインは電気メッキライン8である。尚、図1には各工場に複数製造ラインが記載されているが、単一製造ラインからなる工場が工場群に存在していても、工場群として多数の製造ラインであればかまわない。
【0011】
各工場にはそれぞれ操業制御用の計算機システム10が配置されており、実操業にはこれらの計算機システム10の制御下に行われる。各計算機システム10には毎日の操業スケジュールがインプットされており、頻繁に変更される稼動・休止のスケジュールも全て計算機システム10の持つ操業スケジュールも全て計算機システム10にインプットされるので、各計算機システム10の持つ操業スケジュールは実操業とよく一致している。そこで各工場の計算機システム10とエネルギー集中管理センター20の電力管理用計算機システム21とを通信回線で結び、以下のように電力需要を予測する。
【0012】
本発明では、多数の製造ラインを電力使用量と電力使用量変動との複数のパターンに分類し、各パターン毎に電力需要予測することが好ましい。具体的には、電力使用量及び電力使用量変動がともに大きい第1パターンと、電力使用量が大きが電力使用量変動が小さい第2パターンと、電力使用量が小さい第3パターンとに分類する。もちろんこれ以上のパターンに分類しても差し支えない。
【0013】
第1パターンに分類されるのは熱間圧延ライン6及び冷間圧延ライン7であり、その電力需要は図2のグラフのようになる。これらの熱間圧延ライン6及び冷間圧延ライン7の稼動状況がトータル電力需要に及ぼす影響は極めて大きい。そこで熱間圧延工場1と冷間圧延工場2の計算機システム10はインプットされた圧延スケジュール中の圧下率、板圧等から求められた回帰式を用いて、電力需要を予測する。この回帰式は過去のデータを重回帰分析して得られるたもので、例えば図5に示す通りである。
【0014】
電力使用量が大きいが稼動中の電力使用量変動が小さい第2パターンに分類されるのは、電気メッキライン8である。その電力需要は図3のグラフのようになり、電力使用量は大きいが稼動中の電力使用量の変動はほとんどない。このために操業スケジュールさえ把握できれば、正確な電力需要の予測が可能である。
【0015】
使用電力量が小さい第3パターンに分類されるのは、例えば事務所5の電力のような変動の小さいものと、その他の工場群4に設置されている様様な製造ライン等である。それぞれの変動はあるが合計すれば、電力需要は図4のグラフのようになる。そこで比較的短時間であれば現状のまま進行すると仮定することができ、過去の一定期間内の平気電力使用量を予測値とする。ただし一定周期でこの予測値を見直して行く必要があり、例えば1分毎に過去15分の移動平均を算出して1時間先までの電力需要の予測値とする。
【0016】
上記のようにパターン毎に分類して予測された電力需要を合計し、工場群全体のトータル電力需要を予測する。その予測値と実績値とともに、図1に示すようにエネルギー集中管理センター20の電力需要管理画面22に表示する。この例では直近の実績値が実線で、予測値が破線で表示されている。電力需要管理画面22には、例えば1時間先までの電力需要の予測値が表示されており、予測値が契約電力条件の上限規制を超過するおそれのあるときには、エネルギー集中管理センター20のオペレーターは電力使用制限を行う。
【0017】
上記した本発明による電力需要の予測制御システムは、従来の予測制御システムよりも予測精度に優れる。出願人会社の実績によれば、前記したように従来は最大10%程度の予測誤差があったのに対して、本発明によれば予測誤差を1%にまで大幅に低下させることができた。
【0018】
オペレーターによる電力使用制限は、各工場に電話で電力使用制限の指示を出す方法で行われる。しかし各工場の製造ラインは直ちに停止できるものは少なく、多くの場合はライン上のワークを完全に排除したうえでないと停止することができない等の事情により、停止までの時間(無効時間)を要する。従って、オペレーターは電力需要管理画面22上に刻々と変化する予測値の動きを見ながら、このままでは契約電力条件の上限規制を超過しそうな場合には、この無効時間を見込んで前もって電力使用制限の指示を出さねばならない。
【0019】
しかし、どの製造ラインを選択して電力使用制限すればよいかをオペレーターが短時間のうちに的確に判断することは容易ではない。また安全上の理由などによって電力使用制限が不可能な製造ラインもある。そこで請求項3の発明では、電力使用制限が可能な製造ラインと優先順位、その製造ラインに電力使用制限の指示を出してから電力使用制限の実行までの無効時間とを電力管理用計算機システム21に予め設定しておく。そして電力使用制限すればよいかシミュレーションし、その結果を画面上に表示することができるようにしておく。
【0020】
このシミュレーション機能を利用すれば、オペレーターはどの製造ラインを選択して電力使用制限すれば契約電力条件の上限規制の超過を回避できるかをごく短時間のうちに知ることができ、緊急時にもあわてることなく電力使用制限の指示を出すことができる。
【0021】
また、電力需要の一部を自家用発電設備が負担している工場群においては、事故等によって自家用発電設備が停止したとき(特に、突発的に停止したとき)には電力会社から購入する電力需要が瞬時に上昇するため、できるだけ短時間のうちに各製造ラインに対して電力使用制限を行う必要がある。この場合にも、どの製造ラインを選択すればよいかをシミュレーションする機能を電力管理用計算機システム21に持たせておけば、オペレーターは緊急時にもあわてることなく的確にかつ迅速に電力使用制限の指示を出すことができる。
【0022】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項1〜5の発明の電力需要の予測制御システムによれば、多数の製造ラインを備えた工場群のトータル電力需要の予測精度を従来よりも大幅に向上させることができ、トータル電力需要が契約電力条件を外れる事態の発生を事前に防止することができる。また請求項6、7の発明によれば、トータル電力需要が契約電力条件を外れそうな場合や自家用発電設備が停止したような場合(特に、突発的に停止したような場合)に、どのタイミングでどの製造ラインに対して電力使用制限の指示を出すべきかをエネルギー集中管理センターのオペレーターに知らせることができ、オペレーターは緊急時にもあわてることなく的確かつ迅速に電力使用制限の指示を出すことができる。
【0023】
なお、本発明の適応範囲は製鉄会社に限定されるものではなく、電力使用量と電力使用量変動とが異なる多数の製造ラインを備えた工場群に広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】多数の製造ラインを備えた工場群の概念図
【図2】第1パターンに分類される製造ラインの電力需要を示すグラフである。
【図3】第2パターンに分類される製造ラインの電力需要を示すグラフである。
【図4】第3パターンに分類される製造ラインの電力需要を示すグラフである。
【図5】圧下率、板厚等から求められた電力の回帰式である。
【符号の説明】
1 熱間圧延工場
2 冷間圧延工場
3 メッキ工場
4 その他の工場群
5 事務所
6 熱間圧延ライン
7 冷間圧延ライン
8 電気メッキライン
10 操業制御用の計算機システム
20 エネルギー集中管理センター
21 電力管理用の計算機システム
22 電力需要管理画面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a predictive control system for the total power demand in a group of factories equipped with a large number of manufacturing lines, and when power is purchased from a power company, and / or by sending back excess power to the power company. This is a power demand prediction control system that accurately performs predictive control so as not to deviate from a contract power condition with a power company when selling power. The contract power condition when the power is purchased is generally an upper limit of the power amount, and the contract power condition when the power is sold is a lower limit of the power amount. The contract power referred to here is the contract power when a contract is made to purchase part or all of the power from a power company.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. Hei 5-22157 (page 2,
For example, in a group of factories having a large number of production lines, such as a steel mill, an energy central management center for managing the total power demand is set up. The centralized energy management center constantly monitors the total power demand so that it does not deviate from the contract power condition with the power company (see Patent Document 1). If the contracted power condition deviates from the contracted power condition even for a short time (for example, the accumulated power value for 30 minutes), a large penalty must be paid. However, if the contracted power condition is set to include an allowance for safety, for example, If the power is purchased from a power company, setting the upper limit of the contracted power to a higher value will increase the contract fee. In the case where power is sold to a power company, setting the lower limit of the contracted power to a lower value lowers the contract fee for the power sale. For this reason, companies perform daily power control so that the maximum value, average value, and standard deviation of the total power demand are close to the restricted regulation value within the contract power condition and do not deviate from the contract power condition.
[0003]
For this reason, the power demand of each production line has been monitored in real time, and if the total power demand is likely to fall outside the contracted power conditions with the power company, the centralized energy management center will limit the power usage to the production line. Is giving instructions. In addition, the long-term and / or short-term power demand based on the production plan of each manufacturing line is calculated by the computer system for process management, and the results are aggregated by the computer system for energy management at the centralized energy management center, and then required. By adjusting the production plan accordingly, the total power demand is adjusted so as not to deviate from the contract power condition.
[0004]
However, in the conventional power demand prediction control system, the predicted value and the actual value may deviate by about 10% at the maximum. The reason is that the production plan does not always match the actual operation, and the frequently changed operation / stop schedule cannot be immediately reflected in the power demand prediction control system. In addition, when the total power demand is likely to deviate from the contracted power conditions with the power company, the decision on which production line to issue the power use restriction instruction at that time depends on the experience of the operator of the centralized energy management center. Depends on the experience of the production line. In addition, since the invalid time from when the power use restriction instruction is issued to the production line to when it is executed varies depending on the line, the execution of the power use restriction may be delayed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the conventional problems described above, improves the prediction accuracy of power demand, and sets a situation in which power demand deviates from contract power conditions (exceeds contract power conditions in the case of power purchase, in the case of power sales). It is a main object of the present invention to provide a power demand prediction control system capable of preventing occurrence of (below the contract power condition) in advance. Further, another object of the present invention is to provide an instruction of power use control to which production line at which timing when total power demand is likely to deviate from the contracted power condition or when private power generation equipment suddenly stops. The purpose of the present invention is to provide a power demand forecasting demand system that can provide guidance to an operator of the centralized energy management center on whether to issue power.
[0006]
[Means to solve the problem]
The power demand prediction control system of the present invention made to solve the above-mentioned problem is a system for predictively controlling the total power demand of a group of factories having a large number of production lines so as not to deviate from the contract power. A large number of manufacturing lines are classified into a plurality of patterns according to power consumption and fluctuations in power consumption, and the power demand is predicted for each pattern, and the total power demand is predicted from the total thereof. It is characterized in that the power usage is restricted when there is a possibility that the condition may be violated. Further, in the present invention, the contract power condition is an upper limit of the power amount, the contract power condition is a lower limit of the power amount, or the contract power condition is both the upper limit and the lower limit of the power amount. There may be. In the present invention, the manufacturing line is divided into a first pattern in which both the power consumption and the fluctuation in the power consumption are large, a second pattern in which the power consumption is large and the fluctuation in the power consumption is small, and a third pattern in which the power consumption is small. It is preferable to classify and predict the power demand for each pattern.
[0007]
In addition, a production line capable of restricting power use and an invalid time from when a power use restriction instruction is issued to the production line until execution are set in advance. By providing a function of simulating whether to limit the power usage by selecting a line, it is possible to provide an operator of the centralized energy management center with appropriate judgment criteria. Further, it is preferable to add a function of simulating which production line should be selected to restrict the electric power usage when the private power generation equipment is stopped (especially at a sudden stop). For example, as a group of factories having a large number of production lines, it is effective to apply to a business having a plastic working process and a plating process, such as a steel mill, having the above-mentioned three patterns.
[0008]
According to the present invention described above, it is possible to greatly improve the accuracy of the prediction of the power demand as compared with the conventional case, and when the total power demand is likely to deviate from the contract power condition or when the private power generation equipment is stopped (particularly, In the case of a sudden stop), it is possible to inform the operator of the centralized energy management center of which production line the power use control instruction should be issued.
[0009]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. There are three cases where the contract power condition is the upper limit of the power amount, the contract power condition is the lower limit, and the contract power condition is both the upper limit and the lower limit of the power amount. The power condition will be described with an example of the upper limit of the power amount. From this description, those skilled in the art can understand the power demand prediction system of the present invention when the contract power condition is the lower limit of the power amount, and when the contract power condition is both the upper limit and the lower limit of the power amount. It is possible to do it.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 is a conceptual diagram of a group of factories having a large number of production lines in FIG. 1, representative examples of which are a hot rolling factory 1, a cold rolling factory 2, a plating
[0011]
Each factory is provided with a
[0012]
In the present invention, it is preferable to classify a large number of production lines into a plurality of patterns of power consumption and power consumption fluctuation, and to predict power demand for each pattern. Specifically, it is classified into a first pattern in which both the power consumption and the power consumption fluctuation are large, a second pattern in which the power consumption is large and the power consumption fluctuation is small, and a third pattern in which the power consumption is small. . Of course, it can be classified into more patterns.
[0013]
The hot rolling line 6 and the
[0014]
It is the
[0015]
Classified into the third pattern that uses a small amount of power is a small pattern such as the power of the
[0016]
The power demands classified and predicted for each pattern as described above are totaled, and the total power demand of the entire factory group is predicted. The estimated value and the actual value are displayed on the power
[0017]
The power demand prediction control system according to the present invention described above has better prediction accuracy than the conventional prediction control system. According to the results of the applicant company, as described above, the conventional method had a prediction error of about 10% at maximum, but according to the present invention, the prediction error could be significantly reduced to 1%. .
[0018]
Restriction of power use by the operator is performed by a method of instructing each factory by telephone to restrict power use. However, there are few things that can be stopped immediately at the production line of each factory, and in many cases, the work on the line cannot be stopped unless the work on the line is completely eliminated. . Therefore, the operator looks at the ever-changing movement of the predicted value on the power
[0019]
However, it is not easy for an operator to accurately determine which manufacturing line should be selected to limit the power usage in a short time. In addition, there are manufacturing lines for which electric power use cannot be restricted for safety reasons. Therefore, in the invention of
[0020]
Using this simulation function, the operator can know in a very short time which production line to select and limit the power usage to avoid exceeding the upper limit of the contracted power condition, and even in an emergency It is possible to issue an instruction for power use restriction without any need.
[0021]
In a group of factories in which private power generation equipment bears part of the power demand, when the private power generation equipment stops due to an accident (especially when it suddenly stops), the power demand purchased from the power company Since power consumption rises instantaneously, it is necessary to limit the power usage of each production line in the shortest possible time. In this case as well, if the power
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the power demand prediction control system of the first to fifth aspects of the present invention, the prediction accuracy of the total power demand of a group of factories equipped with a large number of production lines can be greatly improved compared to the related art. Thus, it is possible to prevent in advance that the total power demand is out of the contract power condition. According to the sixth and seventh aspects of the present invention, when the total power demand is likely to deviate from the contract power condition or when the private power generation equipment stops (especially when it suddenly stops), Can inform the operator of the centralized energy management center which production line should be instructed to use the power usage restriction, and the operator can issue the power usage restriction command accurately and quickly without having to panic in an emergency. it can.
[0023]
The applicable range of the present invention is not limited to a steel company, but can be widely applied to a group of factories having a large number of production lines having different power consumptions and fluctuations in the power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a group of factories having a large number of production lines. FIG. 2 is a graph showing power demand of production lines classified into a first pattern.
FIG. 3 is a graph showing a power demand of a manufacturing line classified into a second pattern.
FIG. 4 is a graph showing a power demand of a manufacturing line classified into a third pattern.
FIG. 5 is a regression equation of electric power obtained from a rolling reduction, a plate thickness, and the like.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot rolling factory 2
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