JP5179423B2 - Energy system optimization method, energy system optimization apparatus and program - Google Patents

Energy system optimization method, energy system optimization apparatus and program Download PDF

Info

Publication number
JP5179423B2
JP5179423B2 JP2009082013A JP2009082013A JP5179423B2 JP 5179423 B2 JP5179423 B2 JP 5179423B2 JP 2009082013 A JP2009082013 A JP 2009082013A JP 2009082013 A JP2009082013 A JP 2009082013A JP 5179423 B2 JP5179423 B2 JP 5179423B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
energy system
data
calculation
energy
cost
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009082013A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010237745A (en
Inventor
幸一 盛野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP2009082013A priority Critical patent/JP5179423B2/en
Publication of JP2010237745A publication Critical patent/JP2010237745A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5179423B2 publication Critical patent/JP5179423B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/80Management or planning
    • Y02P90/84Greenhouse gas [GHG] management systems

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

本発明は、環境性を担保しつつ、コスト競争力の高い最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出するエネルギーシステム最適化方法、エネルギーシステム最適化装置及びプログラムに関するものである。   The present invention relates to an energy system optimizing method, an energy system optimizing device, and a program for calculating an equipment design and operation plan of an optimal energy system with high cost competitiveness while ensuring environmental performance.

工場、病院、ホテル、学校、オフィスビル等の業務用施設を運営する事業者は、社会的要請により年々厳しくなる環境規制をクリアしながら、エネルギーシステムにかかるコストを抑えたいというニーズがある。このようなニーズに応えるために、エネルギーシステムの設計及び運用計画を算出する方法が考案されている(特許文献1、特許文献2参照)。   Businesses that operate business facilities such as factories, hospitals, hotels, schools, and office buildings have a need to reduce the cost of energy systems while clearing environmental regulations that are becoming stricter year by year due to social demands. In order to meet such needs, a method for calculating an energy system design and operation plan has been devised (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1では、混合整数線形計画法により、システム運用費、一次エネルギー量(電力、都市ガス、水)、CO2の排出量のいずれかを目的関数として、蓄熱槽を含む複合熱源システムの最適な運転スケジュールを算出する方法が示されている。
特許文献2では、混合整数線形計画法により、コスト、CO2の排出量等のいずれかを目的関数として、蓄電池を含む複合熱源システムの最適な設備設計を算出する方法が示されている。
In Patent Document 1, by using mixed integer linear programming, an optimal function of a combined heat source system including a heat storage tank is set with any one of system operation cost, primary energy amount (electric power, city gas, water), and CO2 emission as an objective function. A method for calculating the driving schedule is shown.
Patent Document 2 discloses a method of calculating an optimum facility design of a composite heat source system including a storage battery by using mixed integer linear programming as an objective function of either cost, CO2 emission, or the like.

特開2004−317049号公報JP 2004-317049 A 特開2009−26092号公報JP 2009-26092 A

しかしながら、特許文献1、特許文献2では、電気料金やガス料金について事業者ごとに選択できる料金メニューが考慮されていない。また、複数の熱源機器を導入する場合、現実のシステムでは負荷を按分して運転を行う。しかしながら、特許文献1、特許文献2では、このような熱負荷按分計算ができない。このように、特許文献1、特許文献2の方法では、現実との乖離が大きく、実用的なレベルとは言えない。   However, Patent Document 1 and Patent Document 2 do not consider a charge menu that can be selected for each business operator for electricity charges and gas charges. In addition, when a plurality of heat source devices are introduced, an actual system is operated with a load apportioned. However, in Patent Document 1 and Patent Document 2, such a thermal load apportionment calculation cannot be performed. As described above, the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2 have a large deviation from reality and cannot be said to be a practical level.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、現実の諸条件を精度良くモデル化し、実用的な計算時間内で、環境性を担保しつつ、コスト競争力の高い最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出するエネルギーシステム最適化方法等を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to accurately model actual conditions and to ensure cost effectiveness while ensuring environmental performance within a practical calculation time. It is to provide an energy system optimizing method for calculating a facility design and an operation plan of an optimum energy system with high power.

前述した目的を達成するために第1の発明は、エネルギーシステム最適化装置が、最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出するエネルギーシステム最適化方法であって、前記エネルギーシステム最適化装置の記憶部が、計算対象施設における複数のエネルギー需要を含む需要データと、前記エネルギーを供給する機器の定格効率値、イニシャルコストおよびメンテナンスコストを含む機器データと、前記機器を稼働するために外部から購入する電気およびガスの料金メニューデータとを記憶し、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、前記エネルギーシステム最適化装置の制御部が、前記記憶部によって記憶されたデータを入力とし、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、最適な前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせを算出する第1ステップと、前記記憶部が、前記需要データと、前記機器データと、前記料金メニューデータと、前記機器の部分負荷効率および稼働制約を含む機器詳細データと、前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせとを記憶し、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、前記制御部が、前記記憶部によって記憶されたデータを入力とし、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、前記機器の運用計画を算出する第2ステップと、を含むことを特徴とするエネルギーシステム最適化方法である。 In order to achieve the above-described object, a first invention is an energy system optimization method in which an energy system optimization apparatus calculates an equipment design and an operation plan of an optimal energy system, wherein the energy system optimization apparatus includes: The storage unit purchases demand data including a plurality of energy demands at the calculation target facility, equipment data including the rated efficiency value, initial cost and maintenance cost of the equipment supplying the energy, and purchases the equipment from the outside to operate the equipment. In a linear programming problem in which electricity and gas charge menu data is stored and the energy demand is supplied by the equipment group, the control unit of the energy system optimizing device receives the data stored in the storage unit as input. , cost, the primary energy consumption or CO2 emissions And specific function performs optimization calculation by mixed integer linear programming, and the first step of calculating a combination of combination and the fee menu optimum the device, the storage unit, and the demand data, and the device data A linear program for storing the fee menu data, device detailed data including partial load efficiency and operation constraints of the device, a combination of the devices and a combination of the fee menu, and supplying the energy demand by the device group In the problem, the control unit takes the data stored in the storage unit as input, and uses cost, primary energy consumption or CO2 emission as an objective function, performs optimization calculation by mixed integer linear programming, An energy system optimization comprising: a second step of calculating an operation plan; It is the law.

第1の発明によって、現実の諸条件を精度良くモデル化し、実用的な計算時間内で、最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出することができる。   According to the first invention, it is possible to accurately model actual conditions and calculate an optimum energy system facility design and operation plan within a practical calculation time.

第1の発明は、前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、コストを最小とする最適化の場合、更に、前記記憶部が、一次エネルギー消費量の上限及び/またはCO2排出量の上限を記憶し、前記制御部が、前記一次エネルギー消費量の上限及び/またはCO2排出量の上限を制約条件として最適化計算を行うことが望ましい。これによって、環境性を担保しつつ、コスト競争力の高い最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出することができる。 In the first invention, in the first step and / or the second step, in the case of optimization to minimize the cost, the storage unit further includes an upper limit of primary energy consumption and / or an upper limit of CO2 emission amount. storing, the control unit, it is desirable to optimize calculate the upper limit of the upper and / or CO2 emissions of the primary energy consumption as a constraint condition. Thereby, it is possible to calculate the facility design and operation plan of the optimum energy system with high cost competitiveness while ensuring the environmental performance.

前記料金メニューデータは、料金メニューごとの契約条件を含み、前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、コストを最小とする最適化の場合、前記制御部が、前記契約条件を制約条件として最適化計算を行うことが望ましい。これによって、現実の契約条件を満たす料金メニューの中から、コストを最小とする最適な料金メニューの組み合わせを決定することができ、現実との乖離を少なくすることができる。 The fee menu data includes a contract condition for each fee menu, and in the first step and / or the second step, in the case of optimization to minimize the cost, the control unit uses the contract condition as a constraint condition. It is desirable to perform optimization calculations. As a result, it is possible to determine the optimum combination of the charge menus that minimizes the cost from the charge menus that satisfy the actual contract conditions, and to reduce the deviation from the reality.

第1の発明は、前記第1ステップにおいて、前記記憶部が、前記機器のイニシャルコストとして前記機器の容量に比例する係数を記憶し、コージェネレーションシステムを除く前記機器のメンテナンスコストとして前記機器の定格容量に比例する係数を記憶し、前記コージェネレーションシステムのメンテナンスコストとして前記コージェネレーションシステムの単位発電量に比例する係数を記憶し、前記第2ステップにおいて、前記記憶部が、前記コージェネレーションシステムのメンテナンスコストとして前記コージェネレーションシステムの単位発電量に比例する係数を記憶することが望ましい。これによって、計算時間の過大を防ぎながら、現実に即した最適化計算を行うことができる。 The first invention, wherein in a first step, the storage unit may store a factor proportional to the capacitance of the device as the initial cost of the equipment, the rating of the device as a maintenance cost of the device except for the cogeneration system storing a coefficient proportional to the volume, and stores a coefficient proportional to a unit power generation amount of the cogeneration system as maintenance costs of the cogeneration system, in the second step, the storage unit, the maintenance of the cogeneration system It is desirable to store a coefficient proportional to the unit power generation amount of the cogeneration system as a cost. As a result, it is possible to perform optimization calculation in accordance with reality while preventing excessive calculation time.

第1の発明は、前記第2ステップにおいて、更に、前記記憶部が、前記機器のそれぞれを負荷按分の計算対象とするか否かを示す計算対象フラグを記憶し、前記制御部が、負荷按分の計算対象とされた前記機器の稼働は負荷率を同一とする制約を制約条件として最適化計算を行うことが望ましい。これによって、現実のシステムで行う負荷按分運転をモデル化することができる。 The first aspect of the present invention, in the second step, further, the storage unit may store the calculated target flag indicating whether or not the calculated target load apportioning each of the devices, the control unit, the load apportioning It is desirable that the operation of the device that is the calculation target of the optimization calculation is performed under the constraint that the load factor is the same. This makes it possible to model a load apportioning operation performed in an actual system.

第1の発明は、例えば、前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、前記機器の補機動力が定流量ポンプの場合、前記記憶部が、前記機器の補機動力の消費電力として前記機器の出力に比例する係数を記憶する。これによって、計算時間の過大を防ぎながら、機器の補機動力を定流量ポンプとして扱うことができる。 In the first invention, for example, in the first step and / or the second step, when the auxiliary machine power of the equipment is a constant flow pump, the storage unit stores the power consumption of the auxiliary machine power of the equipment as the power consumption. A coefficient proportional to the output of the device is stored . As a result, the auxiliary power of the device can be handled as a constant flow pump while preventing an excessive calculation time.

第1の発明は、例えば、前記第2ステップにおいて、前記機器の補機動力が変流量ポンプの場合、前記記憶部が、前記機器の部分負荷率ごとの係数を記憶、前記制御部が、前記機器の補機動力の消費電力を線形補間する。これによって、計算時間の過大を防ぎながら、機器の補機動力を変流量ポンプとして扱うことができる。 In the first aspect, for example, in the second step, when the auxiliary power of the device is a variable flow pump, the storage unit stores a coefficient for each partial load factor of the device, and the control unit includes: The power consumption of auxiliary power of the equipment is linearly interpolated. As a result, the auxiliary power of the device can be handled as a variable flow pump while preventing excessive calculation time.

第1の発明は、例えば、前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、更に、前記記憶部が、市場から調達するCO2クレジットの市場価格と、グリーン電力証書、グリーン熱証書、バイオ燃料のコストとを記憶し、前記CO2クレジット、前記グリーン電力証書、前記グリーン熱証書の購入及び前記バイオ燃料の使用を前記機器の組み合わせの一つの選択肢とすることもできる。 In the first invention, for example, in the first step and / or the second step, the storage unit further includes a market price of a CO2 credit procured from the market, a green power certificate, a green heat certificate, and a biofuel certificate. The cost may be stored, and the CO2 credit, the green power certificate, the purchase of the green heat certificate and the use of the biofuel may be one option for the combination of the devices.

第2の発明は、最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出するエネルギーシステム最適化装置であって、計算対象施設における複数のエネルギー需要を含む需要データと、前記エネルギーを供給する機器の定格効率値、イニシャルコストおよびメンテナンスコストを含む機器データと、前記機器を稼働するために外部から購入する電気およびガスの料金メニューデータとを記憶する第1の記憶手段と、前記第1の記憶手段によって記憶されたデータを入力とし、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、最適な前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせを算出する第1の算出手段と、前記需要データと、前記機器データと、前記料金メニューデータと、前記機器の部分負荷効率および稼働制約を含む機器詳細データと、前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせとを記憶する第2の記憶手段と、前記第2の記憶手段によって記憶されたデータを入力とし、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、前記機器の運用計画を算出する第2の算出手段と、を具備することを特徴とするエネルギーシステム最適化装置である。 A second invention is an energy system optimizing device for calculating an equipment design and an operation plan of an optimal energy system, and includes demand data including a plurality of energy demands at a calculation target facility, and a rating of a device that supplies the energy A first storage means for storing device data including an efficiency value, an initial cost and a maintenance cost, and electricity and gas charge menu data purchased from the outside in order to operate the device, and the first storage means In a linear programming problem in which stored data is input and the energy demand is supplied by the device group, cost, primary energy consumption or CO2 emission is an objective function, and optimization calculation is performed by a mixed integer linear programming method. Calculate the optimal combination of devices and the combination of price menus First calculation means, the demand data, the device data, the fee menu data, device detailed data including partial load efficiency and operation restrictions of the device, a combination of the devices, and a combination of the fee menu second storage means for storing the bets, as input data stored by said second storage means, in the energy demand linear programming problem supplied by the equipment group, costs, primary energy consumption or CO2 emissions An energy system optimizing apparatus comprising: a second calculation unit configured to perform an optimization calculation by a mixed integer linear programming method using a quantity as an objective function and calculate an operation plan of the device.

第3の発明は、コンピュータを第2の発明のエネルギーシステム最適化装置として機能させるためのプログラムである。 The third invention is a program for causing a computer to function as the energy system optimizing device of the second invention.

本発明により、現実の諸条件を精度良くモデル化し、実用的な計算時間内で、環境性を担保しつつ、コスト競争力の高い最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出するエネルギーシステム最適化方法等を提供することができる。   The present invention makes it possible to accurately model actual conditions and to calculate the facility design and operation plan of an optimal energy system with high cost competitiveness while ensuring environmental performance within a practical calculation time. Can be provided.

エネルギーシステム最適化装置1を実現するコンピュータのハードウェア構成図Hardware configuration diagram of a computer that realizes the energy system optimization device 1 エネルギーシステム最適化方法の第1ステップにおけるデータフローを示す図The figure which shows the data flow in the 1st step of the energy system optimization method エネルギーシステム最適化方法の第2ステップにおけるデータフローを示す図The figure which shows the data flow in the 2nd step of the energy system optimization method 需要データ21の一例を示す図The figure which shows an example of the demand data 21 機器データ22の入力画面例を示す図The figure which shows the example of an input screen of apparatus data 22 制限データ23、環境データ24の入力画面例を示す図The figure which shows the example of an input screen of the restriction data 23 and the environment data 24 電気料金の入力画面例を示す図Figure showing an example of an electricity bill entry screen ガス料金の入力画面例を示す図Figure showing an example of the gas charge input screen ガス料金の契約条件の入力画面例を示す図Figure showing an example of the input screen for the contract conditions for gas charges 第1ステップ算出結果26の表示画面例を示す図The figure which shows the example of a display screen of the 1st step calculation result 26 第2ステップの入力画面例(1)を示す図The figure which shows the input screen example (1) of a 2nd step 第2ステップの入力画面例(2)を示す図The figure which shows the input screen example (2) of a 2nd step ジェネリンクの定式化の一例を示す図Diagram showing an example of Genelink formulation 定流量ポンプ利用時の補機動力の総和を示す図A figure showing the sum of auxiliary power when using a constant flow pump 変流量ポンプ利用時の補機動力の総和を示す図A figure showing the sum of auxiliary power when using a variable flow pump 第1ステップによる算出結果例を示す図The figure which shows the example of a calculation result by the 1st step 第1ステップによる月別コストの算出結果例を示す図The figure which shows the example of calculation result of the monthly cost by the 1st step 第1ステップにおける8月電力の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図The figure which shows the example of a calculation result of the supply balance with respect to the demand of August electric power in the 1st step 第1ステップにおける8月冷房の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図The figure which shows the example of a calculation result of the supply balance with respect to the demand of August cooling in the 1st step 第1ステップにおける8月蒸気の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図The figure which shows the example of a calculation result of the supply balance with respect to the demand of August steam in the 1st step 第2ステップにおける計算条件例を示す図The figure which shows the example of calculation conditions in the 2nd step 第2ステップによる月別コストの算出結果例を示す図The figure which shows the example of calculation result of the monthly cost by 2nd step 第2ステップにおける8月電力の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図The figure which shows the example of a calculation result of the supply balance with respect to the demand of August electric power in a 2nd step 第2ステップにおける8月冷房の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図The figure which shows the example of a calculation result of the supply balance with respect to the demand of August cooling in the 2nd step 第2ステップにおける8月蒸気の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図The figure which shows the example of a calculation result of the supply balance with respect to the demand of August steam in the 2nd step

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、エネルギーシステム最適化装置1を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。尚、図1のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。   FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a computer that realizes the energy system optimizing apparatus 1. Note that the hardware configuration in FIG. 1 is an example, and various configurations can be adopted depending on the application and purpose.

エネルギーシステム最適化装置1は、制御部3、記憶部5、メディア入出力部7、通信制御部9、入力部11、表示部13、周辺機器I/F部15等が、バス17を介して接続される。   The energy system optimizing device 1 includes a control unit 3, a storage unit 5, a media input / output unit 7, a communication control unit 9, an input unit 11, a display unit 13, a peripheral device I / F unit 15, etc. via a bus 17. Connected.

制御部3は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。   The control unit 3 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.

CPUは、記憶部5、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス17を介して接続された各装置を駆動制御し、エネルギーシステム最適化装置1が行う後述する処理を実現する。
ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部5、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部3が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The CPU calls and executes a program stored in the storage unit 5, ROM, recording medium, etc. to a work memory area on the RAM, drives and controls each device connected via the bus 17, and an energy system optimization device 1 to realize the later-described processing.
The ROM is a non-volatile memory and permanently holds a computer boot program, a program such as BIOS, data, and the like.
The RAM is a volatile memory, and temporarily stores programs, data, and the like loaded from the storage unit 5, ROM, recording medium, and the like, and includes a work area used by the control unit 3 for performing various processes.

記憶部5は、HDD(ハードディスクドライブ)であり、制御部3が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。プログラムに関しては、OS(オペレーティングシステム)に相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部3により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The storage unit 5 is an HDD (hard disk drive), and stores a program executed by the control unit 3, data necessary for program execution, an OS (operating system), and the like. With respect to the program, a control program corresponding to an OS (operating system) and an application program for causing a computer to execute processing described later are stored.
Each of these program codes is read by the control unit 3 as necessary, transferred to the RAM, read by the CPU, and executed as various means.

メディア入出力部7(ドライブ装置)は、データの入出力を行い、例えば、CDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、DVDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、MOドライブ等のメディア入出力装置を有する。   The media input / output unit 7 (drive device) inputs / outputs data, for example, a CD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), DVD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), MO drive, etc. And other media input / output devices.

通信制御部9は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク19間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク19を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。   The communication control unit 9 includes a communication control device, a communication port, and the like, and is a communication interface that mediates communication between the computer and the network 19, and performs communication control between other computers via the network 19.

入力部11は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部11を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
The input unit 11 inputs data and includes, for example, a keyboard, a pointing device such as a mouse, and an input device such as a numeric keypad.
An operation instruction, an operation instruction, data input, and the like can be performed on the computer via the input unit 11.

表示部13は、CRTモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。   The display unit 13 includes a display device such as a CRT monitor and a liquid crystal panel, and a logic circuit (such as a video adapter) for realizing a video function of the computer in cooperation with the display device.

周辺機器I/F(インタフェース)部15は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器I/F部15を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器I/F部15は、USBやIEEE1394やRS−232C等で構成されており、通常複数の周辺機器I/Fを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。   The peripheral device I / F (interface) unit 15 is a port for connecting a peripheral device to the computer, and the computer transmits and receives data to and from the peripheral device via the peripheral device I / F unit 15. The peripheral device I / F unit 15 is configured by USB, IEEE 1394, RS-232C, or the like, and usually has a plurality of peripheral devices I / F. The connection form with the peripheral device may be wired or wireless.

バス17は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。   The bus 17 is a path that mediates transmission / reception of control signals, data signals, and the like between the devices.

本実施の形態では、混合整数線形計画法によって、コスト等を目的関数としたエネルギーシステムの最適化計算を行う。コストを最小にする最適化では、機器の性能や特性、設備稼働に伴う制約をモデル化し、厳密なエネルギー料金体系を反映して、現実との乖離を小さくする。但し、制約をモデル化するための変数が増えると計算時間が過大となることから、本実施の形態に係るエネルギーシステム最適化方法では、計算ステップを2段階に分けて計算を行い、実用的な計算時間内に計算可能とする。
第1ステップでは、機器の定格効率値を基にエネルギーシステムの設計及びその運用計画を計算する。第2ステップでは、第1ステップで決定した機器と料金メニューを入力とし、詳細な機器条件と現実の稼働制約を考慮した精度の高い運用計画を計算する。
In the present embodiment, optimization calculation of the energy system is performed by using mixed integer linear programming with cost as an objective function. Optimization that minimizes costs models the performance and characteristics of equipment and constraints associated with facility operation, and reflects the strict energy charge system to reduce the deviation from reality. However, as the number of variables for modeling the constraints increases, the calculation time becomes excessive. Therefore, in the energy system optimization method according to the present embodiment, the calculation step is divided into two stages and is practical. It can be calculated within the calculation time.
In the first step, an energy system design and its operation plan are calculated based on the rated efficiency value of the equipment. In the second step, the device and the charge menu determined in the first step are input, and a highly accurate operation plan is calculated in consideration of detailed device conditions and actual operation restrictions.

(第1ステップの入出力データ)
図2は、エネルギーシステム最適化方法の第1ステップにおけるデータフローを示す図である。
図2に示すように、第1ステップでは、需要データ21、機器データ22、制限データ23、環境データ24、料金メニューデータ25を入力とし、第1ステップ算出結果26を出力する。
エネルギーシステム最適化装置1は、需要データ21、機器データ22、制限データ23、環境データ24、料金メニューデータ25を入力する入力手段(入力部11等)を有する。また、エネルギーシステム最適化装置1は、線形計画のソルバーを用いて、混合整数線形計画法によるコスト等を目的関数としたエネルギーシステムの最適化計算を行う算出手段(制御部3等)を有する。線形計画のソルバーは、例えば、市販のソフトウェアを用いることができる。また、エネルギーシステム最適化装置1は、算出手段による算出結果(第1ステップ算出結果26)を出力する出力手段(表示部13等)を有する。また、エネルギーシステム最適化装置1は、入力手段によって入力された各種のデータ、及び算出手段によって算出された各種のデータを記憶する記憶手段(記憶部5等)を有する。
(Input / output data of the first step)
FIG. 2 is a diagram showing a data flow in the first step of the energy system optimization method.
As shown in FIG. 2, in the first step, the demand data 21, the device data 22, the restriction data 23, the environment data 24, and the charge menu data 25 are input, and the first step calculation result 26 is output.
The energy system optimizing apparatus 1 includes an input unit (such as the input unit 11) for inputting demand data 21, device data 22, restriction data 23, environment data 24, and fee menu data 25. Further, the energy system optimizing apparatus 1 includes a calculation unit (control unit 3 or the like) that performs an optimization calculation of an energy system using a linear integer solver with a cost based on a mixed integer linear programming as an objective function. As the linear programming solver, for example, commercially available software can be used. Further, the energy system optimizing apparatus 1 includes output means (such as the display unit 13) that outputs a calculation result (first step calculation result 26) by the calculation means. Further, the energy system optimizing apparatus 1 includes a storage unit (such as the storage unit 5) that stores various data input by the input unit and various data calculated by the calculation unit.

需要データ21は、計算対象施設ごとに入力するものであり、電力、冷房、暖房、給湯、蒸気等のエネルギー需要に関するデータである。需要データ21は、月別、曜日別(平日、土曜、休日)、時刻別の需要データである。需要データ21は、過去の履歴データでも良いし、計算対象施設の将来の使用状況を考慮した予測データでも良い。   The demand data 21 is input for each calculation target facility, and is data relating to energy demands such as electric power, cooling, heating, hot water supply, and steam. The demand data 21 is demand data for each month, each day of the week (weekdays, Saturdays, holidays), and each time. The demand data 21 may be past history data, or may be prediction data in consideration of the future usage status of the calculation target facility.

図4は、需要データ21の一例を示す図である。図4に示す需要データ21は、計算対象施設の8月の電力のエネルギー需要に関するデータである。横軸は時間、縦軸は需要を示している。エネルギーシステム最適化装置1は、第1ステップにおいて、需要データ21に対して、最適な機器と料金メニューの組み合わせを計算する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the demand data 21. Demand data 21 shown in FIG. 4 is data relating to the energy demand for power in August of the calculation target facility. The horizontal axis shows time, and the vertical axis shows demand. In the first step, the energy system optimizing apparatus 1 calculates an optimal combination of equipment and a charge menu for the demand data 21.

機器データ22に含まれる機器は、例えば、水冷チラー、空冷チラー、ターボ冷凍機、ヒートポンプ式給湯器(以下、HP式給湯器)、コージェネレーション、温水ボイラ、蒸気ボイラ、ガスエンジンヒートポンプ(以下、GHP)、直焚吸収式冷温水機、蒸気吸収式冷温水機、温水吸収式冷温水機、熱交換機、ジェネリンク等である。   The equipment included in the equipment data 22 is, for example, a water-cooled chiller, an air-cooled chiller, a turbo refrigerator, a heat pump water heater (hereinafter referred to as an HP water heater), a cogeneration, a hot water boiler, a steam boiler, a gas engine heat pump (hereinafter referred to as a GHP). ), Direct absorption absorption chiller / heater, steam absorption chiller / heater, hot water absorption chiller / heater, heat exchanger, Genelink, etc.

図5は、機器データ22の入力画面例を示す図である。機器名称51は、各機器の名称である。定格効率値・補機動力係数52は、各機器の定格効率値、補機動力係数である。定格効率値は、各機器の定格容量におけるエネルギー消費効率を示しており、例えば、冷水COP(Coefficient of Performance)は、単位消費電力当たりの冷水能力を表し、数字が大きいほど効率が良い。例えば、図5に示す例では水冷チラーの冷水COPは3.78である。補機動力とは、各機器の冷温水ポンプ、冷却水ポンプ、ファン動力等である。図5に示す補機動力係数は、各機器の定格容量に対する補起動力合計の係数である。例えば、水冷チラーの補機動力係数は、0.08である。配管ロス53は、各機器の配管ロスの値である。54は、各機器を計算対象とするか否かを選択するチェックボックスである。これは、計算対象施設によっては導入できない機器を対象外とするためである。エネルギーシステム最適化装置1は、チェックボックスのチェック有無を計算対象フラグとして入力する。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an input screen for the device data 22. The device name 51 is the name of each device. The rated efficiency value / auxiliary power coefficient 52 is a rated efficiency value and auxiliary power coefficient of each device. The rated efficiency value indicates the energy consumption efficiency at the rated capacity of each device. For example, cold water COP (Coefficient of Performance) represents the cold water capacity per unit power consumption, and the larger the number, the better the efficiency. For example, in the example shown in FIG. 5, the cold water COP of the water-cooled chiller is 3.78. Auxiliary power is the cold / hot water pump, cooling water pump, fan power, etc. of each device. The auxiliary machine power coefficient shown in FIG. 5 is a coefficient of the total auxiliary starting force with respect to the rated capacity of each device. For example, the auxiliary power coefficient of the water-cooled chiller is 0.08. The pipe loss 53 is a value of the pipe loss of each device. Reference numeral 54 denotes a check box for selecting whether or not each device is a calculation target. This is to exclude devices that cannot be introduced depending on the calculation target facility. The energy system optimizing apparatus 1 inputs the presence / absence of a check box as a calculation target flag.

制限データ23は、計算対象施設ごとに入力するものであり、年間一次エネルギー消費量の上限、年間CO2排出量の上限等である。
環境データ24は、一次エネルギー効率、CO2排出係数、CO2クレジット市場価格、グリーン電力証書価格、グリーン熱証書価格、コージェネレーションシステム(以下、CGS)によるCO2削減係数等である。CO2クレジットやグリーン電力証書などを計算対象に含めるか否かのチェックボックスを用い、選択可能とする。
The restriction data 23 is input for each calculation target facility, and is an upper limit of annual primary energy consumption, an upper limit of annual CO2 emission, and the like.
The environmental data 24 includes primary energy efficiency, CO2 emission coefficient, CO2 credit market price, green power certificate price, green heat certificate price, CO2 reduction coefficient by a cogeneration system (hereinafter, CGS), and the like. A check box for whether or not to include a CO2 credit, a green power certificate, or the like is used for selection.

図6は、制限データ23、環境データ24の入力画面例を示す図である。図6に示す例では、年間CO2排出量上限61は2000(t)である。また、年間一次エネルギー消費量上限62は100000(GJ)である。制限データ23は、コスト最小化計算時の制約条件として入力可能である。これによって、計算対象施設が既存のものであれば、エネルギーシステム最適化装置1を用いて、一次エネルギー消費量、CO2排出量の削減計画を立案できる。更に、エネルギーシステム最適化装置1を用いれば、既存設備における削減量の限界値及び機器更新のタイミングを算出し、機器更新時の最適機器の選定まで一貫して行うことが可能となる。
63は、系統受電による時刻別(受電パラメータ別)の発電効率である。64は、受電によるCO2排出係数である。65は、ガスによるCO2排出係数である。これらの入力項目において、環境データ24の一次エネルギー効率、CO2排出係数を入力する。CO2クレジット市場価格(不図示)は、市場からCO2クレジットを調達する時の単位CO2排出量当たりのコストである。例えば、年間CO2排出量の上限を設定してコストを最小にする最適化計算を行う場合、CO2クレジットを購入することで、年間CO2排出量の上限の制約を満たすことが可能となる。CGSによるCO2削減係数(不図示)は、CGSの単位発電量に対するCO2削減量の係数である。
尚、バイオ燃料についても最適化計算の対象とすることができる。この場合、バイオ燃料の単位熱量当たりのコスト、単位熱量当たりのCO2排出係数、一次エネルギー係数、時間流量の上限値を入力する。
CO2クレジット、グリーン電力証書、グリーン熱証書の購入やバイオ燃料の使用は、最適な機器の組み合わせを決定する際の選択肢の一つとなる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an input screen for the restriction data 23 and the environment data 24. In the example shown in FIG. 6, the annual CO2 emission upper limit 61 is 2000 (t). In addition, the annual primary energy consumption upper limit 62 is 100,000 (GJ). The restriction data 23 can be input as a constraint condition at the time of cost minimization calculation. Accordingly, if the calculation target facility is an existing facility, the energy system optimization apparatus 1 can be used to make a plan for reducing the primary energy consumption and the CO2 emission amount. Furthermore, if the energy system optimizing apparatus 1 is used, it becomes possible to calculate the limit value of the reduction amount and the device update timing in the existing equipment, and to consistently carry out the selection of the optimum device at the time of device update.
63 is the power generation efficiency by time (by power reception parameter) by system power reception. 64 is a CO2 emission coefficient by power reception. 65 is a CO2 emission coefficient by gas. In these input items, the primary energy efficiency and CO2 emission coefficient of the environmental data 24 are input. The CO2 credit market price (not shown) is a cost per unit CO2 emission when CO2 credit is procured from the market. For example, when performing an optimization calculation that sets the upper limit of the annual CO2 emission amount and minimizes the cost, it is possible to satisfy the upper limit of the annual CO2 emission amount by purchasing the CO2 credit. The CO2 reduction coefficient (not shown) by CGS is a coefficient of CO2 reduction with respect to the unit power generation amount of CGS.
Biofuels can also be targeted for optimization calculations. In this case, the cost per unit heat quantity of the biofuel, the CO2 emission coefficient per unit heat quantity, the primary energy coefficient, and the upper limit value of the time flow rate are input.
The purchase of CO2 credits, green power certificates, green heat certificates and the use of biofuels are one of the options in determining the optimal equipment combination.

料金メニューデータ25は、電力料金、ガス料金の料金メニューである。電力料金の場合には基本料金、従量料金、ガス料金の場合にはガス流量倍率(=年間ガス使用量/最大時間ガス使用量)、負荷率(月平均使用量/最大需要期月平均使用量×100)等の詳細な契約条件を含む。   The charge menu data 25 is a charge menu for power charges and gas charges. In the case of electricity charges, basic charges, pay-as-you-go charges, and in the case of gas charges, the gas flow rate multiplication factor (= annual gas usage / maximum hourly gas usage), load factor (monthly average usage / maximum demand period monthly average usage) Detailed contract conditions such as × 100) are included.

図7は、電気料金の入力画面例を示す図である。
業務用・産業用料金メニュー71は、業務用と産業用に分かれる。業務用には、業務用、特高Aがある。産業用には、高圧、特高Bがある。これらの料金メニューは、基本料金、夏季/その他季の従量料金から構成される。
同様に、業務用・産業用季時別料金メニュー72は、業務用と産業用に分かれる。これらの料金メニューは、基本料金、ピーク時/昼夏季/昼その他季/夜間の従量料金から構成される。
同様に、業務用・産業用休日高負荷・休日高稼働料金メニュー73は、業務用と産業用に分かれる。これらの料金メニューは、基本料金、夏季(平日)/夏季(休日)/その他季(平日)/その他季(休日)の従量料金から構成される。
74は、各料金メニューを計算対象とするか否かを選択するチェックボックスである。エネルギーシステム最適化装置1は、チェックボックスのチェック有無を計算対象フラグとして入力する。
尚、コスト最小化計算で用いられる電気料金の料金メニューはこれらに限るものではない。
FIG. 7 is a diagram showing an example of an electricity bill input screen.
The business / industrial charge menu 71 is divided into business use and industrial use. Business use includes business use and extra high A. There are high pressure and extra high B for industrial use. These price menus are composed of basic charges and pay-as-you-go charges for summer / other seasons.
Similarly, the commercial / industrial seasonal fee menu 72 is divided into commercial use and industrial use. These price menus are composed of basic charges, and peak / noon / summer / noon other season / night-time pay.
Similarly, the business / industrial holiday high load / high holiday operating charge menu 73 is divided into business use and industrial use. These rate menus are composed of basic rates and pay-as-you-go rates for summer (weekdays) / summer (holidays) / other seasons (weekdays) / other seasons (holidays).
74 is a check box for selecting whether or not each charge menu is subject to calculation. The energy system optimizing apparatus 1 inputs the presence / absence of a check box as a calculation target flag.
Note that the electricity price menu used in the cost minimization calculation is not limited to these.

図8は、ガス料金の入力画面例を示す図である。図9は、ガス料金の契約条件の入力画面例を示す図である。図9に示す契約条件は、図8に示す料金メニューと対応している。
81は、業務用季節別と産業用の料金メニューである。91は、業務用季節別と産業用の契約条件である。業務用季節別と産業用は、年間のガス使用量が多い顧客にとってメリットがある料金メニューである。91に示すように、業務用季節別と産業用の料金メニューは、契約最大時間流量(契約期間における一時間あたりの最大の使用予定量)の下限、年間ガス使用量の下限、契約最大時間流量倍率(年間使用量を契約最大時間流量又は機器定格流量で除したもの)、契約年間負荷率(年間の月平均使用量を最大需要期(12〜3月)の月平均使用量で除したもの)の契約条件がある。契約条件は、コスト最小化計算における制約条件となる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a gas charge input screen. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an input screen for a gas charge contract condition. The contract conditions shown in FIG. 9 correspond to the charge menu shown in FIG.
Reference numeral 81 denotes a business-use seasonal and industrial fee menu. 91 is a contract condition for business season and industry. Business season and industrial use are price menus that are beneficial for customers with high annual gas consumption. As shown in Fig. 91, the business season and industrial rate menus have a lower limit for the maximum contracted hourly flow rate (maximum scheduled usage per hour during the contract period), a lower limit for annual gas usage, and a maximum contracted hourly flow rate. Multiplier (annual usage divided by contract maximum hourly flow or equipment rated flow), contract annual load factor (annual monthly average usage divided by monthly average usage during maximum demand period (December to March)) ) Contract terms. The contract condition becomes a constraint condition in the cost minimization calculation.

82は、CGSパッケージ割引の料金メニューである。92は、CGSパッケージ割引の契約条件である。CGSパッケージ割引は、CGSでガスを使用する顧客が利用できる料金メニューである。従って、コスト最小化計算においては、CGSを含めた設備設計をしたときに選択できる。92に示すように、CGSパッケージ割引は、契約最大時間流量の下限、年間ガス使用量の下限、契約最大時間流量倍率、契約年間負荷率、CGSの定格(契約締結において導入しなければならないコージェネレーションシステムの最低容量)の契約条件がある。   82 is a charge menu for CGS package discount. 92 is a contract condition for CGS package discount. The CGS package discount is a price menu that can be used by customers who use gas in CGS. Therefore, the cost minimization calculation can be selected when the equipment design including CGS is performed. As shown in Fig. 92, the CGS package discount includes the lower limit of the contract maximum hourly flow, the lower limit of annual gas consumption, the contract maximum hourly flow rate, the contract annual load factor, the CGS rating (cogeneration that must be introduced at the conclusion of the contract). (Minimum capacity of the system).

83は、高負荷率割引の料金メニューである。93は、高負荷率割引の契約条件である。高負荷率割引は、冬季のガス使用量が少ない顧客にメリットがある料金メニューである。93に示すように、高負荷率割引は、契約最大時間流量の下限、年間ガス使用量の下限、契約最大時間流量倍率、契約年間負荷率の契約条件がある。   Reference numeral 83 denotes a high load factor discount fee menu. 93 is a contract condition for discounting the high load factor. The high load factor discount is a price menu that is beneficial to customers with low gas consumption in winter. As shown at 93, the high load factor discount has contract conditions such as a lower limit of the contract maximum hourly flow rate, a lower limit of annual gas usage, a contract maximum hourly flow rate multiplication factor, and a contract annual load factor.

84は、一般料金の料金メニューである。
85は、ガス空調の料金メニューである。94は、ガス空調の契約条件である。94に示すように、ガス空調の契約条件は、契約年間負荷率、機器定格流量倍率(年間使用量を機器定格流量で除したもの)の契約条件がある。
86は、各料金メニューを計算対象とするか否かを選択するチェックボックスである。エネルギーシステム最適化装置1は、チェックボックスのチェック有無を計算対象フラグとして入力する。
87は、空調オプション(0または1)である。0の場合、GHPと直焚きで1種類の空調ガス料金しか考慮しない。1の場合、GHPと直焚きで2種類の異なる空調ガス料金も含めて考慮する。
尚、コスト最小化計算で用いられるガス料金の料金メニューはこれらに限るものではない。
84 is a charge menu for general charges.
Reference numeral 85 denotes a gas air conditioning charge menu. 94 is a contract condition for gas air conditioning. As shown in 94, the contract conditions of gas air conditioning include contract annual load factor and equipment rated flow rate magnification (annual usage divided by equipment rated flow).
Reference numeral 86 denotes a check box for selecting whether or not each charge menu is subject to calculation. The energy system optimizing apparatus 1 inputs the presence / absence of a check box as a calculation target flag.
87 is an air conditioning option (0 or 1). In the case of 0, only one type of air-conditioning gas charge is considered in direct contact with GHP. In the case of 1, it considers including two different types of air-conditioning gas charges directly with GHP.
Note that the gas charge menu used in the cost minimization calculation is not limited to these.

図10は、第1ステップ算出結果26の表示画面例を示す図である。100aは、一次エネルギー最小化の実行ボタンである。100bは、CO2最小化の実行ボタンである。100cは、コスト最小化の実行ボタンである。エネルギーシステム最適化装置1は、100aから100cのボタンが押下されると、ボタンごとの最適化計算を実行する。図10では、機器の最適組み合わせ、及び料金メニューの最適組み合わせを表示している。他の算出結果(一次エネルギー使用量、CO2排出量、運用計画等)は、別の表示画面に表示される。   FIG. 10 is a diagram illustrating a display screen example of the first step calculation result 26. Reference numeral 100a denotes an execution button for minimizing primary energy. Reference numeral 100b denotes an execution button for CO2 minimization. Reference numeral 100c denotes an execution button for cost minimization. When the buttons 100a to 100c are pressed, the energy system optimization device 1 executes optimization calculation for each button. In FIG. 10, an optimal combination of devices and an optimal combination of charge menus are displayed. Other calculation results (primary energy consumption, CO2 emissions, operation plan, etc.) are displayed on a separate display screen.

機器名称101は、各機器の名称である。102〜105は、最適化計算結果である。入力102は、各機器に入力されるエネルギーであり、図10に示す値は年間を通しての最大値である。出力103は、各機器から出力されるエネルギーであり、図10に示す値は年間を通しての最大値である。出力103の値が0でない機器は、最適化計算によって選択されたことを意味する。また、出力103の値は、機器の定格容量値である。補機出力は、補機動力の定格消費電力のことであり、機器の出力に比例して発生する量として係数を定義して算出する。
エネルギーシステム最適化装置1のユーザは、出力103の値によって機器の最適組み合わせ、及び機器の容量値を判断することができる。
The device name 101 is the name of each device. 102 to 105 are optimization calculation results. The input 102 is energy input to each device, and the value shown in FIG. 10 is the maximum value throughout the year. The output 103 is energy output from each device, and the value shown in FIG. 10 is the maximum value throughout the year. A device whose output 103 is not 0 means that it has been selected by optimization calculation. The value of the output 103 is the rated capacity value of the device. The auxiliary machine output is the rated power consumption of auxiliary machine power, and is calculated by defining a coefficient as an amount generated in proportion to the output of the equipment.
The user of the energy system optimizing device 1 can determine the optimum combination of devices and the capacity value of the devices based on the value of the output 103.

イニシャルコスト104は、各機器の初期導入費用であり、機器の容量に比例する値である。メンテナンスコスト105は、各機器の保守費用であり、コージェネレーションを除く機器については、機器の容量(kW)に比例して発生するコストとして係数を定義して算出する。コージェネレーションについては、単位発電量(kWh)に比例して発生するコストとして係数を定義して算出する。これによって、計算時間の過大を防ぎながら、現実に即した最適化計算を行うことができる。   The initial cost 104 is an initial introduction cost of each device, and is a value proportional to the capacity of the device. The maintenance cost 105 is a maintenance cost for each device. For devices excluding cogeneration, a coefficient is defined and calculated as a cost generated in proportion to the capacity (kW) of the device. Cogeneration is calculated by defining a coefficient as a cost generated in proportion to the unit power generation amount (kWh). As a result, it is possible to perform optimization calculation in accordance with reality while preventing excessive calculation time.

106a〜106eは、算出結果の表示の切り替えを実行するボタンである。エネルギーシステム最適化装置1は、コスト最小化計算において、低コスト順に上位5つの料金メニューの組み合わせ及び機器の最適組み合わせを算出する。例えば、ユーザがコスト1表示106aを押下すると、コスト最小化計算において最もコストの低い算出結果を表示する。
107は、電気料金とガス料金の料金メニューである。
エネルギーシステム最適化装置1のユーザは、料金メニュー107によってコストの低い電気料金とガス料金の料金メニューを判断することができる。
Reference numerals 106a to 106e denote buttons for switching display of calculation results. In the cost minimization calculation, the energy system optimizing apparatus 1 calculates a combination of the top five fee menus and an optimal combination of devices in order of low cost. For example, when the user presses the cost 1 display 106a, the calculation result with the lowest cost is displayed in the cost minimization calculation.
Reference numeral 107 denotes a charge menu for electricity charges and gas charges.
The user of the energy system optimizing apparatus 1 can determine a low-cost electricity charge and gas charge charge menu from the charge menu 107.

(第2ステップの入出力データ)
図3は、エネルギーシステム最適化方法の第2ステップにおけるデータフローを示す図である。
図3に示すように、第2ステップでは、需要データ21、機器データ22、制限データ23、環境データ24、料金メニューデータ25、機器詳細データ31、設計データ32を入力とし、第2ステップ算出結果33を出力する。
需要データ21、機器データ22、制限データ23、環境データ24、料金メニューデータ25については、第1ステップの説明と同様となるので説明を省略する。
尚、第2ステップでは、第1ステップと異なり、機器データ22のイニシャルコストとCGSを除くメンテナンスコストは入力しない。
エネルギーシステム最適化装置1は、機器詳細データ31、設計データ32を入力する入力手段(入力部11等)を有する。また、エネルギーシステム最適化装置1は、線形計画のソルバーを用いて、混合整数線形計画法によるコスト等を目的関数としたエネルギーシステムの最適化計算を行う算出手段(制御部3等)を有する。線形計画のソルバーは、例えば、市販のソフトウェアを用いることができる。また、エネルギーシステム最適化装置1は、算出手段による算出結果(第2ステップ算出結果33)を出力する出力手段(表示部13等)を有する。また、エネルギーシステム最適化装置1は、入力手段によって入力された各種のデータ、及び算出手段によって算出された各種のデータを記憶する記憶手段(記憶部5等)を有する。
(Input / output data of the second step)
FIG. 3 is a diagram showing a data flow in the second step of the energy system optimization method.
As shown in FIG. 3, in the second step, demand data 21, device data 22, restriction data 23, environmental data 24, fee menu data 25, device detailed data 31, and design data 32 are input, and the second step calculation result 33 is output.
The demand data 21, the device data 22, the restriction data 23, the environment data 24, and the charge menu data 25 are the same as the description of the first step, and thus the description thereof is omitted.
In the second step, unlike the first step, the initial cost of the device data 22 and the maintenance cost excluding CGS are not input.
The energy system optimizing apparatus 1 includes input means (input unit 11 or the like) for inputting device detail data 31 and design data 32. Further, the energy system optimizing apparatus 1 includes a calculation unit (control unit 3 or the like) that performs an optimization calculation of an energy system using a linear integer solver with a cost based on a mixed integer linear programming as an objective function. As the linear programming solver, for example, commercially available software can be used. Further, the energy system optimizing apparatus 1 includes an output unit (display unit 13 or the like) that outputs a calculation result (second step calculation result 33) by the calculation unit. Further, the energy system optimizing apparatus 1 includes a storage unit (such as the storage unit 5) that stores various data input by the input unit and various data calculated by the calculation unit.

機器詳細データ31は、各機器の部分負荷定格効率値、補機動力出力係数、CGS最低稼働負荷率、熱源切替負荷率等である。第2ステップでは、電気、熱負荷按分計算を行う為、熱源機器の中で稼働負荷率を同一とする制約を与える。
負荷按分について説明する。例えば、容量が600RTと1400RTの熱源機器をエネルギーシステムに導入する場合を考える。この場合、600RT:1400RT=3:7であるから、需要1000MJに対して、それぞれの熱源機器が300MJと700MJを供給するように運転を行い、負荷を按分する。
第1ステップでは、最適機器の組み合わせを算出するため、計算負荷を考慮して負荷按分計算は行っていない。一方、第2ステップでは、機器は既に選択されており、最適機器の組み合わせを算出するための計算負荷はかからないことから、負荷按分計算を行い、現実に即した運用計画を算出する。
設計データ32は、機器の組み合わせ、料金メニューの組み合わせである。設計データ32は、計算対象施設が新規にエネルギーシステムの設計を考えている場合、第1ステップの算出結果を利用する。一方、計算対象施設が既存施設の場合、現実に設置している機器を入力することができる。また、料金メニューについてもユーザが入力することができる。
The device detailed data 31 includes a partial load rated efficiency value, an auxiliary machine power output coefficient, a CGS minimum operating load factor, a heat source switching load factor, and the like of each device. In the second step, since the electric and thermal load apportioning calculation is performed, the constraint that the operating load factor is the same among the heat source devices is given.
The load apportionment will be described. For example, consider a case where heat source devices having capacities of 600 RT and 1400 RT are introduced into an energy system. In this case, since 600RT: 1400RT = 3: 7, the operation is performed so that each heat source device supplies 300 MJ and 700 MJ to the demand 1000 MJ, and the load is apportioned.
In the first step, the load apportionment calculation is not performed in consideration of the calculation load in order to calculate the optimum combination of devices. On the other hand, in the second step, since a device has already been selected and no calculation load is required to calculate the optimal combination of devices, load apportionment calculation is performed to calculate an actual operation plan.
The design data 32 is a combination of devices and a combination of fee menus. The design data 32 uses the calculation result of the first step when the calculation target facility is considering a new energy system design. On the other hand, when the calculation target facility is an existing facility, an actually installed device can be input. The user can also input a fee menu.

図11は、第2ステップの入力画面例(1)を示す図である。
機器名称111は、各機器の名称である。112は、各機器の部分負荷効率値と補機動力出力係数(消費電力係数)である。負荷率は、25%、50%、75%、100%である。113は、コージェネレーションシステム(CGS)の最低稼働負荷率である。114は、機器と補機動力の容量値(定格出力)である。115は、各機器を電気、熱(冷房、暖房)負荷按分の計算対象とするか否かを選択するチェックボックスである。エネルギーシステム最適化装置1は、チェックボックスのチェック有無を計算対象フラグとして入力する。
例えば、CGSの排熱を優先的に使い、不足分を他の熱源機で補う場合を考える。この場合、ユーザがCGSを熱負荷按分対象から外し(チェックボックスのチェックを外し)、他の熱源機を熱負荷按分対象とする(チェックボックスをチェックする)ことで、エネルギーシステム最適化装置1は、CGSを除く熱源機に対して負荷按分計算を行う。これによって、CGSの排熱を優先的に使い、不足分を他の熱源機で補うように運用計画を算出することができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an input screen example (1) of the second step.
The device name 111 is a name of each device. Reference numeral 112 denotes a partial load efficiency value and auxiliary power output coefficient (power consumption coefficient) of each device. The load factor is 25%, 50%, 75%, and 100%. 113 is the minimum operating load factor of the cogeneration system (CGS). Reference numeral 114 denotes a capacity value (rated output) of the device and auxiliary machine power. Reference numeral 115 denotes a check box for selecting whether or not each device is subject to calculation of apportionment of electricity and heat (cooling and heating) load. The energy system optimizing apparatus 1 inputs the presence / absence of a check box as a calculation target flag.
For example, consider a case where the exhaust heat of CGS is preferentially used and the shortage is compensated by another heat source device. In this case, the user removes the CGS from the heat load apportionment target (uncheck the check box), and makes the other heat source device the heat load apportionment target (check the check box). , Load apportionment calculation is performed for the heat source machine excluding CGS. As a result, the operation plan can be calculated so that the exhaust heat of the CGS is preferentially used and the shortage is compensated for by another heat source device.

図12は、第2ステップの入力画面例(2)を示す図である。
121には、熱源の切替負荷率を入力する。例えば、2台の熱源機が負荷按分対象の場合を考える。需要の増加により、1台目の熱源機が入力した切替負荷率に達すると、エネルギーシステム最適化装置1は、2台目の熱源機を稼働し、負荷按分供給を行うように運用計画を算出する。また、全ての負荷按分対象の熱源機が稼働している場合のみ、切替負荷率を超えて供給するように運用計画を算出する。
122には、一次エネルギー消費量とCO2排出量の上限を入力する。図12に示す例では、CO2排出量のチェックボックスがチェックされ、値が入力されていることから、エネルギーシステム最適化装置1は、入力された値をCO2排出量の上限として制約条件に加えて、運用計画を算出する。
FIG. 12 is a diagram illustrating an input screen example (2) of the second step.
In 121, the switching load factor of the heat source is input. For example, consider a case where two heat source machines are load apportioning targets. When the switching load factor input by the first heat source unit is reached due to an increase in demand, the energy system optimizing device 1 calculates the operation plan to operate the second heat source unit and supply the load proportionally. To do. In addition, the operation plan is calculated so that the load exceeds the switching load factor only when all the load apportioning heat source machines are operating.
In 122, the upper limit of primary energy consumption and CO2 emission is input. In the example shown in FIG. 12, since the CO2 emission check box is checked and a value is input, the energy system optimizing device 1 adds the input value to the constraint condition as the upper limit of the CO2 emission amount. Calculate the operation plan.

123は、系統受電による時刻別(受電パラメータ別)の発電効率である。これにより、系統受電による一次エネルギー消費量を算出する。124は、受電によるCO2排出係数である。125は、ガスによるCO2排出係数である。これらの入力項目において、環境データ24の一次エネルギー効率、CO2排出係数を入力する。126は、電気料金メニューである。127は、ガス料金メニューである。128は、コージェネレーションシステム(CGS)のメンテナンスコストである。129aは、一次エネルギー最小化計算の実行ボタンである。129bは、CO2最小化計算の実行ボタンである。129cは、コスト最小化計算の実行ボタンである。   123 is the power generation efficiency by time (by power reception parameter) by system power reception. Thereby, the primary energy consumption by system power reception is calculated. Reference numeral 124 denotes a CO2 emission coefficient due to power reception. 125 is a CO2 emission coefficient by gas. In these input items, the primary energy efficiency and CO2 emission coefficient of the environmental data 24 are input. 126 is an electricity price menu. 127 is a gas charge menu. 128 is the maintenance cost of the cogeneration system (CGS). Reference numeral 129a denotes an execution button for primary energy minimization calculation. Reference numeral 129b denotes an execution button for CO2 minimization calculation. Reference numeral 129c denotes an execution button for cost minimization calculation.

このように、第2ステップでは、第1ステップにおいて算出対象であった導入機器および料金メニューを入力とし、第1ステップでは考慮していない機器詳細データ31を入力とし、現実に即した詳細な運用計画を算出する。   As described above, in the second step, the introduction device and the charge menu, which were the calculation target in the first step, are input, and the device detailed data 31 that is not considered in the first step is input. Calculate the plan.

(線形計画問題の定式化)
線形計画問題の定式化について説明する。第1ステップと第2ステップに共通して、目的関数は、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量である。エネルギーシステム最適化装置1は、これらのいずれかを最小にする最適化計算を行う。また、例えば、コストを最小にする最適化計算の場合、一次エネルギー消費量、CO2排出量の上限を任意に入力し、制約条件とすることもできる。従って、コスト、一次エネルギー消費量、CO2排出量の3つを統合して算出することが可能となる。これによって、環境性を担保しつつ、コスト競争力の高い最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出することができる。
(Formulation of linear programming problem)
The formulation of the linear programming problem is explained. In common with the first step and the second step, the objective function is cost, primary energy consumption or CO2 emission. The energy system optimizing apparatus 1 performs an optimization calculation that minimizes any of these. Further, for example, in the case of optimization calculation that minimizes the cost, the upper limit of the primary energy consumption amount and the CO2 emission amount can be arbitrarily input to be a constraint condition. Accordingly, it is possible to calculate the cost, primary energy consumption amount, and CO2 emission amount in an integrated manner. Thereby, it is possible to calculate the facility design and operation plan of the optimum energy system with high cost competitiveness while ensuring the environmental performance.

制約条件の一つは、需要データ21のエネルギー需要を機器データ22に含まれる機器群によって供給することである。また、任意に入力される制限データ23も制約条件となる。また、料金メニューデータ25に含まれる契約条件も制約条件となる。図9に示したガス料金の契約条件は、例えば、以下のように定式化できる。
・契約最大時間流量≧定数
・年間ガス使用量≧定数
・定数>契約最大時間流量倍率≧定数
・定数>契約年間負荷率≧定数
・CGSの定格≧定数
・機器定格流量倍率≧定数
One of the constraint conditions is that the energy demand of the demand data 21 is supplied by a device group included in the device data 22. In addition, arbitrarily entered restriction data 23 is also a constraint condition. Further, the contract conditions included in the fee menu data 25 are also a constraint condition. The gas charge contract conditions shown in FIG. 9 can be formulated as follows, for example.
・ Contract maximum hourly flow rate ≧ Constant ・ Annual gas consumption ≧ Constant / Constant> Contract maximum time flow rate magnification ≧ Constant / Constant> Contract annual load factor ≧ Constant ・ CGS rating ≧ Const.

図13は、ジェネリンクの定式化の一例を示す図である。ジェネリンクは、CGSから発生する排熱を利用し、冷暖房を行うガス吸収冷温水機である。ジェネリンクは、図13の左図のように、負荷率が低い部分では、CGSの排熱のみで冷水供給を行う。一方、温水単独運転可能負荷率を超えると、ガス焚き稼働と温水排熱稼働が併用される。そして、本来では負荷率の上昇につれて温水排熱稼働割合は縮小する。しかしながら、計算時間が過大になることを防止するため、右図のように、温水排熱稼働割合を一定とする。
また、温水単独運転可能負荷率をαとすると、αの前後でジェネリンクの挙動は大きく異なる。そこで、負荷率がα以下の場合に0、αより大きい場合に1をとる0−1変数を導入し、ジェネリンクの挙動を定式化する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of Genelink formulation. GENELINK is a gas absorption chiller / heater that uses the exhaust heat generated from the CGS to cool and heat. As shown in the left diagram of FIG. 13, Genelink supplies cold water only with the exhaust heat of CGS at a portion where the load factor is low. On the other hand, when the hot water independent operation load factor is exceeded, gas-fired operation and hot water exhaust heat operation are used in combination. Originally, the hot water exhaust heat operating ratio decreases as the load factor increases. However, in order to prevent the calculation time from becoming excessive, the hot water exhaust heat operating ratio is made constant as shown in the right figure.
Moreover, if the load factor at which hot water can be operated independently is α, the behavior of GENELINK is greatly different before and after α. Therefore, 0-1 variable, which takes 0 when the load factor is less than α and 1 when greater than α, is introduced to formulate the behavior of the gene link.

図14は、定流量ポンプ利用時の補機動力の総和を示す図である。図14に示すように、定流量ポンプの補機動力の消費電力は、機器の出力に比例する。そこで、機器の出力に比例する係数を入力することで、定流量ポンプの消費電力をモデル化する。これによって、計算時間が過大になることなく、定流量ポンプ利用時の補機動力の運用も考慮した設備設計、運用計算が可能となる。   FIG. 14 is a diagram showing the total sum of auxiliary power when the constant flow pump is used. As shown in FIG. 14, the power consumption of auxiliary power of the constant flow pump is proportional to the output of the device. Therefore, the power consumption of the constant flow pump is modeled by inputting a coefficient proportional to the output of the device. This makes it possible to perform facility design and operation calculation in consideration of the operation of auxiliary power when using a constant flow pump without excessive calculation time.

図15は、変流量ポンプ利用時の補機動力の総和を示す図である。図15に示すように、変流量ポンプの補機動力の消費電力は、機器の出力に対して二次関数的に増加する。そこで、機器の部分負荷率(25%、50%、75%、100%)ごとの係数を入力して線形補間することで、変流量ポンプの消費電力をモデル化する。これによって、計算時間が過大になることなく、変流量ポンプ利用時の補機動力の運用も考慮した運用計画が可能となる。   FIG. 15 is a diagram showing the sum of auxiliary machine power when the variable flow pump is used. As shown in FIG. 15, the power consumption of auxiliary power of the variable flow pump increases in a quadratic function with respect to the output of the device. Therefore, the power consumption of the variable flow pump is modeled by inputting a coefficient for each partial load factor (25%, 50%, 75%, 100%) of the device and performing linear interpolation. As a result, an operation plan that also considers the operation of auxiliary power when using a variable flow pump is possible without excessive calculation time.

(計算結果例)
図16から図25を参照しながら、本実施の形態における計算結果例を説明する。以下に説明する計算結果例では、コストを最小にする最適化計算を行っている。
図16は、第1ステップによる算出結果例を示す図である。図16に示すように、料金メニューの最適な組み合わせと機器の最適な組み合わせが算出される。
図17は、第1ステップによる月別コストの算出結果例を示す図である。図17に示すように、熱源機器のイニシャルコスト、CGSのイニシャルコスト、電気料金、ガス料金、熱源機器のメンテナンスコスト、CGSのメンテナンスコストが算出される。第1ステップでは機器が決定されていないため、熱源機器のイニシャルコスト、CGSのイニシャルコスト、熱源機器のメンテナンスコスト、CGSのメンテナンスコストも最適化計算の対象となる。
(Example of calculation results)
An example of calculation results in the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the calculation result example described below, optimization calculation that minimizes the cost is performed.
FIG. 16 is a diagram illustrating a calculation result example in the first step. As shown in FIG. 16, the optimal combination of charge menus and the optimal combination of devices are calculated.
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a calculation result of the monthly cost in the first step. As shown in FIG. 17, the initial cost of the heat source device, the initial cost of the CGS, the electricity fee, the gas fee, the maintenance cost of the heat source device, and the maintenance cost of the CGS are calculated. Since no device is determined in the first step, the initial cost of the heat source device, the initial cost of the CGS, the maintenance cost of the heat source device, and the maintenance cost of the CGS are also subject to the optimization calculation.

図18は、第1ステップにおける8月電力の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図である。図19は、第1ステップにおける8月冷房の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図である。図20は、第1ステップにおける8月蒸気の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図である。
図18から図20に示すように、月別、時間別の供給バランスが算出される。これらの結果から、年間を通した各機器の最大出力値を算出して、図16に示す機器の容量とする。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a calculation result of supply balance with respect to demand for August power in the first step. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a calculation result of supply balance with respect to demand for August cooling in the first step. FIG. 20 is a diagram illustrating a calculation result example of supply balance with respect to demand for August steam in the first step.
As shown in FIGS. 18 to 20, the supply balance by month and hour is calculated. From these results, the maximum output value of each device throughout the year is calculated to obtain the capacity of the device shown in FIG.

図21は、第2ステップにおける計算条件例を示す図である。図21に示すように、料金メニューは、第1ステップで算出された結果を用いても、ユーザが新たに入力しても構わない。機器の組み合わせは、第1ステップで算出された結果に基づいて、現実に導入可能な機器を選択する。他の計算条件は、CGSの最低稼働負荷率(図11の113)が100%、熱源の切替負荷率(図12の121)が100%である。また、冷房と暖房の需要に対して熱源機器を熱負荷按分計算対象とする。   FIG. 21 is a diagram illustrating an example of calculation conditions in the second step. As shown in FIG. 21, the charge menu may use the result calculated in the first step or may be newly input by the user. As a combination of devices, a device that can be actually introduced is selected based on the result calculated in the first step. As other calculation conditions, the minimum operating load factor of CGS (113 in FIG. 11) is 100%, and the switching load factor of the heat source (121 in FIG. 12) is 100%. In addition, heat source devices are subject to a heat load apportionment calculation for the demand for cooling and heating.

図22は、第2ステップによる月別コストの算出結果例を示す図である。図22に示すように、電気料金、ガス料金、CGSのメンテナンスコストが算出される。第2ステップでは機器が決定されているため、熱源機器のイニシャルコスト、CGSのイニシャルコスト、熱源機器のメンテナンスコストは最適化計算の対象とならない。一方、CGSのメンテナンスコストは、単位発電量に比例する為、最適化計算の対象となる。   FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a calculation result of the monthly cost in the second step. As shown in FIG. 22, an electricity bill, a gas bill, and a CGS maintenance cost are calculated. Since the device is determined in the second step, the initial cost of the heat source device, the initial cost of the CGS, and the maintenance cost of the heat source device are not targeted for optimization calculation. On the other hand, since the maintenance cost of CGS is proportional to the unit power generation amount, it is an object of optimization calculation.

図23は、第2ステップにおける8月電力の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図である。図24は、第2ステップにおける8月冷房の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図である。図25は、第2ステップにおける8月蒸気の需要に対する供給バランスの算出結果例を示す図である。
図23から図25に示すように、月別、時間別の供給バランスが算出される。CGSの最低稼働負荷率が100%という計算条件によって、図23に示すように、CGS1とCGS2は100%稼働するか、全く稼働しないかのいずれかになっている。また、熱源切替負荷率が100%という計算条件によって、図24に示すように、直焚き吸収式冷凍機が100%の負荷を超えない場合には直焚き吸収式冷凍機のみが稼働している。また、冷房の需要に対して熱源機器を熱負荷按分計算対象にするという計算条件によって、図24に示すように、ジェネリンクと直焚き吸収式冷凍機の負荷が同一となっている。
FIG. 23 is a diagram illustrating a calculation result example of supply balance with respect to demand for August power in the second step. FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a calculation result of supply balance with respect to demand for August cooling in the second step. FIG. 25 is a diagram illustrating a calculation result example of supply balance with respect to demand for August steam in the second step.
As shown in FIGS. 23 to 25, the supply balance by month and hour is calculated. Depending on the calculation condition that the minimum operating load factor of CGS is 100%, as shown in FIG. 23, CGS1 and CGS2 operate either 100% or not at all. In addition, as shown in FIG. 24, when the direct heating absorption refrigerator does not exceed 100% load under the calculation condition that the heat source switching load factor is 100%, only the direct absorption absorption refrigerator is operating. . Further, as shown in FIG. 24, the load of the GENELINK and the direct absorption absorption refrigerator is the same due to the calculation condition that the heat source device is subject to the heat load apportionment calculation for the cooling demand.

以上、本実施の形態では、現実に即した詳細な料金メニューや、負荷按分計算など現実に即した機器の稼働制約を考慮していることから、現実を精度良く再現した最適化計算を行うことができる。
また、本実施の形態では、機器の定格効率値を基にエネルギーシステムの設計及びその運用計画を計算する第1ステップ、第1ステップで決定した、又はユーザが新たに指定する機器と料金メニューを入力とし、詳細な機器条件と現実の稼働制約を考慮した運用計画を計算する第2ステップの2段階で計算を行っていることから、実用的な計算時間内に計算を終えることができる。
また、コストを最小にする最適化計算の場合、一次エネルギー消費量、CO2排出量の上限を任意に入力し、制約条件とすることもできることから、環境性を担保しつつ、コスト競争力の高い最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出することができる。
As described above, in the present embodiment, the detailed calculation of the realistic price menu and the operational restrictions of the equipment such as load apportionment are taken into consideration, so the optimization calculation that accurately reproduces the reality is performed. Can do.
In the present embodiment, the device and the charge menu determined in the first step, the first step, or newly designated by the user, are calculated based on the rated efficiency value of the device and the design and operation plan of the energy system. Since the calculation is performed in two stages of the second step of calculating an operation plan that takes into account detailed equipment conditions and actual operation constraints as input, the calculation can be completed within a practical calculation time.
In the case of optimization calculation that minimizes costs, the upper limit of primary energy consumption and CO2 emissions can be arbitrarily entered and used as a constraint condition. It is possible to calculate the optimal energy system equipment design and operation plan.

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるエネルギーシステム最適化方法等の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The embodiments of the energy system optimization method and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.

1………エネルギーシステム最適化装置
3………制御部
5………記憶部
7………メディア入出力部
9………通信制御部
11………入力部
13………表示部
15………周辺機器I/F部
17………バス
19………ネットワーク
21………需要データ
22………機器データ
23………制限データ
24………環境データ
25………料金メニューデータ
26………第1ステップ算出結果
31………機器詳細データ
32………設計データ
33………第2ステップ算出結果
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Energy system optimization apparatus 3 ......... Control part 5 ......... Storage part 7 ......... Media input / output part 9 ......... Communication control part 11 ......... Input part 13 ......... Display part 15 ... ...... Peripheral device I / F section 17 ......... Bus 19 ......... Network 21 ......... Demand data 22 ......... Device data 23 ......... Limited data 24 ......... Environmental data 25 ......... Price menu data 26 ... …… First step calculation result 31 ………… Device detailed data 32 ………… Design data 33 ……… Second step calculation result

Claims (10)

エネルギーシステム最適化装置が、最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出するエネルギーシステム最適化方法であって、
前記エネルギーシステム最適化装置の記憶部が、計算対象施設における複数のエネルギー需要を含む需要データと、前記エネルギーを供給する機器の定格効率値、イニシャルコストおよびメンテナンスコストを含む機器データと、前記機器を稼働するために外部から購入する電気およびガスの料金メニューデータとを記憶し、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、前記エネルギーシステム最適化装置の制御部が、前記記憶部によって記憶されたデータを入力とし、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、最適な前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせを算出する第1ステップと、
前記記憶部が、前記需要データと、前記機器データと、前記料金メニューデータと、前記機器の部分負荷効率および稼働制約を含む機器詳細データと、前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせとを記憶し、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、前記制御部が、前記記憶部によって記憶されたデータを入力とし、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、前記機器の運用計画を算出する第2ステップと、
を含むことを特徴とするエネルギーシステム最適化方法。
An energy system optimization device is an energy system optimization method for calculating a facility design and an operation plan of an optimal energy system,
The storage unit of the energy system optimizing device includes demand data including a plurality of energy demands in a calculation target facility , device data including a rated efficiency value, initial cost, and maintenance cost of a device that supplies the energy, and the device. storing the electricity and gas charges menu data to be purchased from the outside in order to operate in the energy demand linear programming problem supplied by the equipment group, the control unit of the energy system optimization device, by the storage unit Using stored data as input, using cost, primary energy consumption or CO2 emission as an objective function, and performing optimization calculation by mixed integer linear programming, calculate the optimal combination of the devices and the combination of the charge menu The first step;
The storage unit is stored with the demand data, the and the device data, the a fee menu data, and the device detailed data including the partial load efficiency and operational constraints of the device, and a combination of the combination and the fee menu of the device In the linear programming problem in which the energy demand is supplied by the device group, the control unit receives the data stored in the storage unit, inputs cost, primary energy consumption or CO2 emission as an objective function, and mixes A second step of performing an optimization calculation by integer linear programming and calculating an operation plan of the device;
An energy system optimization method comprising:
前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、コストを最小とする最適化の場合、更に、前記記憶部が、一次エネルギー消費量の上限及び/またはCO2排出量の上限を記憶し、前記制御部が、前記一次エネルギー消費量の上限及び/またはCO2排出量の上限を制約条件として最適化計算を行うことを特徴とする請求項1に記載のエネルギーシステム最適化方法。 In the first step and / or the second step, when the optimization to minimize the costs, further, the storage unit may store the upper limit of the upper and / or CO2 emissions of the primary energy consumption, the control 2. The energy system optimization method according to claim 1 , wherein the unit performs optimization calculation using the upper limit of the primary energy consumption and / or the upper limit of CO2 emission as a constraint. 前記料金メニューデータは、料金メニューごとの契約条件を含み、
前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、コストを最小とする最適化の場合、前記制御部が、前記契約条件を制約条件として最適化計算を行うことを特徴とする請求項1に記載のエネルギーシステム最適化方法。
The fee menu data includes contract conditions for each fee menu,
2. The control unit according to claim 1, wherein, in the first step and / or the second step, in the case of optimization that minimizes cost, the control unit performs optimization calculation using the contract condition as a constraint condition. Energy system optimization method.
前記第1ステップにおいて、前記記憶部が、前記機器のイニシャルコストとして前記機器の容量に比例する係数を記憶し、コージェネレーションシステムを除く前記機器のメンテナンスコストとして前記機器の定格容量に比例する係数を記憶し、前記コージェネレーションシステムのメンテナンスコストとして前記コージェネレーションシステムの単位発電量に比例する係数を記憶し、
前記第2ステップにおいて、前記記憶部が、前記コージェネレーションシステムのメンテナンスコストとして前記コージェネレーションシステムの単位発電量に比例する係数を記憶することを特徴とする請求項1に記載のエネルギーシステム最適化方法。
In the first step, the storage unit may store a factor proportional to the capacitance of the device as the initial cost of the device, a factor proportional to the rated capacity of the device as a maintenance cost of the device except for the cogeneration system stored, stores factor proportional to the unit power generation amount of the cogeneration system as maintenance costs of the cogeneration system,
In the second step, the storage unit, energy system optimization method according to claim 1, characterized in that storing a coefficient proportional to a unit power generation amount of the cogeneration system as maintenance costs of the cogeneration system .
前記第2ステップにおいて、更に、前記記憶部が、前記機器のそれぞれを負荷按分の計算対象とするか否かを示す計算対象フラグを記憶し、前記制御部が、負荷按分の計算対象とされた前記機器の稼働は負荷率を同一とする制約を制約条件として最適化計算を行うことを特徴とする請求項1に記載のエネルギーシステム最適化方法。 In the second step, further, the storage unit may store the calculated target flag indicating whether or not the calculated target load apportioning each of the devices, the control unit has been subjected to the calculation of the load apportioning The energy system optimization method according to claim 1, wherein the operation of the device performs optimization calculation with a constraint that the load factor is the same as a constraint condition. 前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、前記機器の補機動力が定流量ポンプの場合、前記記憶部が、前記機器の補機動力の消費電力として前記機器の出力に比例する係数を記憶することを特徴とする請求項1に記載のエネルギーシステム最適化方法。 In the first step and / or the second step, when the auxiliary power of the equipment is a constant flow pump, the storage unit calculates a coefficient proportional to the output of the equipment as power consumption of the auxiliary power of the equipment. The energy system optimization method according to claim 1, wherein the energy system optimization method is stored . 前記第2ステップにおいて、前記機器の補機動力が変流量ポンプの場合、前記記憶部が、前記機器の部分負荷率ごとの係数を記憶、前記制御部が、前記機器の補機動力の消費電力を線形補間することを特徴とする請求項1に記載のエネルギーシステム最適化方法。 In the second step, when the variable flow pump auxiliary power is the device, the storage unit may store the coefficient for each partial load factor of the device, the control unit, the consumption of auxiliary power of the device The energy system optimization method according to claim 1, wherein the power is linearly interpolated. 前記第1ステップ及び/または前記第2ステップにおいて、更に、前記記憶部が、市場から調達するCO2クレジットの市場価格と、グリーン電力証書、グリーン熱証書、バイオ燃料のコストとを記憶し、前記CO2クレジット、前記グリーン電力証書、前記グリーン熱証書の購入及び前記バイオ燃料の使用を前記機器の組み合わせの一つの選択肢とすることを特徴とする請求項1に記載のエネルギーシステム最適化方法。 In the first step and / or the second step, further, the storage unit may store the market price of CO2 credits to procure from the market, green power bonds, green heat certificate, and a cost of biofuels, the CO2 The energy system optimization method according to claim 1, wherein credit, purchase of the green power certificate, purchase of the green heat certificate, and use of the biofuel are selected as one option of the combination of the devices. 最適なエネルギーシステムの設備設計及び運用計画を算出するエネルギーシステム最適化装置であって、
計算対象施設における複数のエネルギー需要を含む需要データと、前記エネルギーを供給する機器の定格効率値、イニシャルコストおよびメンテナンスコストを含む機器データと、前記機器を稼働するために外部から購入する電気およびガスの料金メニューデータとを記憶する第1の記憶手段と、
前記第1の記憶手段によって記憶されたデータを入力とし、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、最適な前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせを算出する第1の算出手段と、
前記需要データと、前記機器データと、前記料金メニューデータと、前記機器の部分負荷効率および稼働制約を含む機器詳細データと、前記機器の組み合わせ及び前記料金メニューの組み合わせとを記憶する第2の記憶手段と、
前記第2の記憶手段によって記憶されたデータを入力とし、前記エネルギー需要を前記機器群によって供給する線形計画問題において、コスト、一次エネルギー消費量またはCO2排出量を目的関数とし、混合整数線形計画法によって最適化計算を行い、前記機器の運用計画を算出する第2の算出手段と、
を具備することを特徴とするエネルギーシステム最適化装置。
An energy system optimization device that calculates equipment design and operation plan of an optimal energy system,
Demand data including a plurality of energy demands at a calculation target facility, equipment data including rated efficiency value, initial cost and maintenance cost of equipment supplying the energy, and electricity and gas purchased from outside to operate the equipment First storage means for storing the charge menu data of
In the linear programming problem in which the data stored in the first storage means is input and the energy demand is supplied by the device group, the cost, the primary energy consumption or the CO2 emission amount is an objective function, and the mixed integer linear programming method A first calculating means for performing an optimization calculation by calculating the optimal combination of the devices and the combination of the charge menus;
Said demand data, the and the device data, the a fee menu data, and the device detailed data including the partial load efficiency and operational constraints of the device, a second memory for storing the combinations of the combination and the fee menu of the device Means,
In the linear programming problem in which the data stored in the second storage means is input and the energy demand is supplied by the device group, the cost, primary energy consumption or CO2 emission amount is an objective function, and the mixed integer linear programming method A second calculating means for performing an optimization calculation by calculating a device operation plan;
An energy system optimizing device characterized by comprising:
コンピュータを請求項9に記載のエネルギーシステム最適化装置として機能させるためのプログラム。 The program for functioning a computer as an energy system optimization apparatus of Claim 9.
JP2009082013A 2009-03-30 2009-03-30 Energy system optimization method, energy system optimization apparatus and program Active JP5179423B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009082013A JP5179423B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Energy system optimization method, energy system optimization apparatus and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009082013A JP5179423B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Energy system optimization method, energy system optimization apparatus and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010237745A JP2010237745A (en) 2010-10-21
JP5179423B2 true JP5179423B2 (en) 2013-04-10

Family

ID=43092036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009082013A Active JP5179423B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Energy system optimization method, energy system optimization apparatus and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5179423B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5559414B1 (en) * 2013-11-18 2014-07-23 東京瓦斯株式会社 Energy system optimization method, energy system optimization device and program

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5677185B2 (en) * 2011-04-28 2015-02-25 ダイダン株式会社 Gas optimal consumption calculation system
JP5922498B2 (en) * 2012-05-30 2016-05-24 ダイキン工業株式会社 Hot water supply system proposal support device and hot water system proposal support program
JP5858080B2 (en) 2013-08-23 2016-02-10 横河電機株式会社 Operation planning method and operation planning system
JP6334177B2 (en) * 2014-01-16 2018-05-30 株式会社東芝 Operation plan creation device, control device, operation plan creation method, and program
JP2016021084A (en) * 2014-07-11 2016-02-04 株式会社東芝 Electricity charge menu selection system, electricity charge menu selection method, and electricity charge menu selection program
WO2017017744A1 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 株式会社日立製作所 Facility planning device for heat and power facilities, and facility planning method for heat and power facilities
JP6647919B2 (en) * 2016-03-04 2020-02-14 東京瓦斯株式会社 Control system for cogeneration system
JP2018018412A (en) * 2016-07-29 2018-02-01 東京瓦斯株式会社 Operation plan preparing method, operation plan preparing device, and program
JP2018025962A (en) * 2016-08-10 2018-02-15 東京瓦斯株式会社 Operation plan planning method, operation plan planning device, and program
JP2018025982A (en) * 2016-08-10 2018-02-15 富士電機株式会社 Energy plant plan support device and energy plant plan support system
JP6725380B2 (en) * 2016-09-20 2020-07-15 株式会社東芝 Optimization calculation device, optimization calculation method, and program
JP6810597B2 (en) * 2016-12-19 2021-01-06 アズビル株式会社 Heat source operation plan calculation device and method
JP6669148B2 (en) * 2017-10-23 2020-03-18 株式会社豊田中央研究所 Energy system optimization equipment
JP7047547B2 (en) * 2018-04-02 2022-04-05 株式会社豊田中央研究所 Energy system optimizer
JP6542426B2 (en) * 2018-04-25 2019-07-10 株式会社東芝 Operation plan creation device, operation plan creation method, and program
JP2020028137A (en) * 2018-08-09 2020-02-20 株式会社豊田中央研究所 Energy system optimization device
CN109412148B (en) * 2018-10-18 2022-04-12 中国科学院广州能源研究所 Translation load model construction method considering environmental cost and real-time electricity price
JP7189748B2 (en) * 2018-11-30 2022-12-14 東京瓦斯株式会社 OPERATION CONTROL DEVICE, OPERATION CONTROL METHOD, AND OPERATION CONTROL PROGRAM FOR HEAT SUPPLY FACILITY
CN109871587A (en) * 2019-01-21 2019-06-11 南京铭越创信电气有限公司 A kind of method of the controlled off-the-line of electric system under extreme weather conditions
CN111260139B (en) * 2020-01-17 2023-09-19 石化盈科信息技术有限责任公司 Optimization method of industrial circulating water system
CN112836882B (en) * 2021-02-08 2024-03-01 杭州意能电力技术有限公司 Regional comprehensive energy system operation optimization method considering equipment load rate change
CN114142460B (en) * 2021-11-17 2024-03-15 浙江华云电力工程设计咨询有限公司 Energy storage double-layer target optimal configuration method and terminal in comprehensive energy system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004310456A (en) * 2003-04-07 2004-11-04 Toho Gas Co Ltd Facility design support system and facility design support device
JP4347602B2 (en) * 2003-04-17 2009-10-21 株式会社山武 Heat source operation support control method, system and program
JP2005285032A (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Ffc Ltd Daily power generation planning system for hydroelectric power station group

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5559414B1 (en) * 2013-11-18 2014-07-23 東京瓦斯株式会社 Energy system optimization method, energy system optimization device and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010237745A (en) 2010-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5179423B2 (en) Energy system optimization method, energy system optimization apparatus and program
JP6827072B2 (en) Building management system with online configurable system identification
Niu et al. Implementation of a price-driven demand response in a distributed energy system with multi-energy flexibility measures
JP5981313B2 (en) Power suppression type storage energy storage optimization device, optimization method, and optimization program
JP5559414B1 (en) Energy system optimization method, energy system optimization device and program
TWI257995B (en) Operational system and design support system for air conditioning facilities
Siddiqui et al. Effects of carbon tax on microgrid combined heat and power adoption
WO2009128548A1 (en) Simulation system for thermoelectric facilities
AU2019245431A1 (en) Central plant optimization planning tool with advanced user interface
US20200241491A1 (en) Energy and temperature control system with energy provider level demand optimization
JP2009516490A (en) Facility energy management system
US10884398B2 (en) Systems and methods for prediction model update scheduling for building equipment
Mazzoni et al. The adoption of a planning tool software platform for optimized polygeneration design and operation–A district cooling application in South-East Asia
JP2018025982A (en) Energy plant plan support device and energy plant plan support system
Ryan et al. Application of thermal energy storage with electrified heating and cooling in a cold climate
WO2022260127A1 (en) Aggregator system
JP2018025962A (en) Operation plan planning method, operation plan planning device, and program
Rupnik et al. Distributed energy resource operation analysis using discrete event-simulation
Jacobs et al. Case Studies of Energy Grid Hybridization in a Northern European City
JP2007249290A (en) Accounting charge calculation system
JP2012108691A (en) Carbon dioxide emission amount calculation device and carbon dioxide emission amount calculation method
JP4849373B1 (en) Energy saving control program simulation feedback system
Furusawa et al. A cooperation with customer-side cogeneration systems for power flow congestion relief and its environmental impact
JP6610213B2 (en) Demand volume calculation system, demand volume calculation method and program
JP3681994B2 (en) Energy-saving system design program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120724

RD13 Notification of appointment of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433

Effective date: 20120907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120921

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5179423

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250