CN107016483A - 能量供求规划装置及能量供求规划方法 - Google Patents

能量供求规划装置及能量供求规划方法 Download PDF

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北村圣
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Abstract

本发明的能量供求规划装置(2)包括：存储电力供求规划和燃料供求规划所需的数据的数据库(205)；制定电力交易市场中的交易规划和发电规划的电力供求规划部(206)；制定燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划的燃料供求规划部(207)；在所述电力供求规划部(206)和所述燃料供求规划部(207)之间交接彼此的数据的数据联合部(204)；以及进行所述电力供求规划部(206)和所述燃料供求规划部(207)中运算的开始和收敛的判定的运算控制部(203)。

Description

能量供求规划装置及能量供求规划方法
技术领域
本发明涉及制定包含电力交易市场和燃料交易市场中的交易规划在内的能量供求规划的能量供求规划装置及能量供求规划方法。
背景技术
以往，已知有下述能量交易辅助系统，该能量交易辅助系统以发电的收益最大化为目的，制定电力交易市场中的交易规划，决定与该交易规划对应的燃料消耗量，接着求取在确保所决定的燃料消耗量的同时能使燃料交易的收益最大化的燃料交易量，由此进行与电力和燃料的各能量交易相关的综合性规划辅助。(例如，参照专利文献1)
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007－58760号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
一般而言，在具有相关性的电力和燃料的供求规划中，在包含电力市场中的交易的电力供求规划中，以发电的收益最大化为目的，在包含燃料市场中的交易的燃料供求规划中，以燃料交易的收益最大化为目的，但它们要处理不同的目标函数，因此存在规划会产生误差的问题点。为了解决该问题，在上述专利文献1中，首先制定电力供求规划，然后再制定燃料供求规划。
但是，在采用该方式时，由于以电力供求规划为主，燃料供求规划为辅，因此，尤其是在燃料供求规划中，存在仍留有收益增大的余地的问题点。这意味着虽然电力供求规划的收益变为最大，但为了实现该目的而受到制约的燃料供求规划的收益未必达到最大。
本发明是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于，通过使电力供求规划和燃料供求规划间的数据彼此联合，从而以使包含交易规划的能量供求规划收敛，使总收益最大化为目的。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的能量供求规划装置的特征在于，包括：数据库，该数据库存储电力供求规划和燃料供求规划所需的数据；电力供求规划部，该电力供求规划部制定电力交易市场中的交易规划和发电规划；燃料供求规划部，该燃料供求规划部制定燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划；数据联合部，该数据联合部在所述电力供求规划部与所述燃料供求规划部之间交接彼此的数据；以及运算控制部，该运算控制部进行所述电力供求规划部和所述燃料供求规划部中运算的开始和收敛的判定。
发明效果
根据本发明，能够获得下述显著的效果：通过使处理不同目标函数的电力供求规划和燃料供求规划间的数据彼此联合，从而使包含交易规划的能量供求规划收敛，使总收益最大化。
本发明的上述或其他目的、特征、形态以及优点可通过参照附图以及本发明的下述详细说明来进一步得以明确。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的能量供应商进行的电力和燃料的交易的示意图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划装置的功能框图。
图3是表示执行本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划的生成的处理步骤的流程图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的能量的流向的示意图。
图5是用图像来表示本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划装置的发电能力和发电下降的图。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划装置的运算结果的输出例的图。
图7是本发明的实施方式2所涉及的能量供求规划装置的功能框图。
图8是表示执行本发明的实施方式2所涉及的能量供求规划的生成的处理步骤的流程图。
具体实施方式
实施方式1.
下面，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的能量供应商进行的电力和燃料的交易的示意图。
图中，能量供应商具有由燃料设备101和发电设备102构成的能量供给设备1，其中，燃料设备101将燃料储藏于罐等储藏设备。燃料设备101向发电设备102提供发电用的燃料，并且经由燃料船、管道等燃料输送单元从其他公司设备103购入燃料并进行储备，或者向其他公司设备103销售燃料。燃料设备101在燃料交易市场104中购入燃料并进行储备，或者进行销售。发电设备102消耗从燃料设备101接受供给得到的燃料并进行发电，向缔结有受电契约的工厂、大楼等消费者设备105提供电力，在电力交易市场106中购入或销售电力。
此处，以下将燃料设备101中处理的燃料假设为液化天然气(下文中称为LNG)，发电设备102中处理的燃料假设为LNG、煤炭、石油来进行说明。
即，发电设备102不仅消耗从燃料设备101接受供给得到的燃料(此处为LNG)，还消耗其他的燃料(煤炭、石油等)进行发电。此外，在经由燃料船、管道等燃料输送单元进行的与其他公司之间的燃料的买卖中，基于根据能量供应商与其他公司之间所相互缔结的双边契约而决定的交易价格、交易量来进行买卖。在燃料交易市场104中，多个企业、消费者对规定期间的燃料的买卖的交易价格和交易量进行投标，对其进行汇总后决定各期间的燃料的交易价格和交易量。
通过采用这种结构，工厂、大楼等消费者与能量供应商缔结受电契约，从而能够以所决定的价格，以不超过契约电力的方式购入电力。
另一方面，在电力交易市场106中，多个企业、消费者对规定期间的电力的买卖的交易价格和交易量进行投标，对其进行汇总后决定各期间的电力的交易价格和交易量。
图2示出本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划装置的功能框图，图中，在能量供应商所具备的能量供给设备1中设有作为本发明的重要部分的能量供求规划装置2。
该能量供求规划装置2的目的在于制定电力交易市场和燃料交易市场中的交易规划，以使得在能量供求规划中收益增大，该能量供求规划装置2由数据输入部201、数据输出部202、运算控制部203、数据联合部204、数据库205、电力供求规划部206、以及燃料供求规划部207构成。这些结构部通过例如由光线路等网络设备构成的通信单元208而连接成彼此能够进行数据的交换。此外，这些结构部由计算机构成，分别具有下述功能。
首先，数据输入部201具有用于输入能量供求规划所需的信息的功能，例如具备监视器、键盘及鼠标，由使用者输入各结构部中所需的数据。另外，若采用数据输入部201还具备网络接口装置的结构，则例如能够与外部的装置进行通信，从而读入接收到的数据。
数据输出部202是用于输出能量供求规划的运算结果的功能，例如具备显示器装置、印刷装置、磁盘装置。此外，若与数据输入部201同样，采用还具备网络接口装置的结构，则能够向外部的装置发送能量供求规划的运算结果的信息作为输出。
运算控制部203是用于控制能量供求规划的运算的功能，例如具备监视器、键盘以及鼠标，还具备中央处理器(以下，称为CPU)和动态随机存取存储器(以下，称为DRAM)，若输入运算开始的指令，则该运算控制部203向电力供求规划部206和燃料供求规划部207发送运算开始的指令，并且向数据联合部204发送与数据联合相关的指令。运算控制部203判定电力供求规划部206和燃料供求规划部207中的运算是否已收敛，在收敛的情况下发送与结束运算相关的指令，在不收敛的情况下发送与继续运算相关的指令。并且，运算控制部203对运算反复执行次数进行管理，构成为：若接受到运算开始的指令，则将反复执行次数初始化为1，在继续运算的情况下，使运算反复执行次数增加1。若采用运算控制部203还具备网络接口装置的结构，则例如能够将通过与外部的装置进行通信而接收到的信息也包含在内来对能量供求规划的运算进行控制。
数据联合部204是联合能量供求规划的运算中所需的数据的功能，例如具备CPU和DRAM，根据电力供求规划部206中运算得到的结果即电力交易市场中的交易规划和发电规划，计算发电用燃料消耗规划、发电能力、发电下降、发电单价等，并将这些数据发送给燃料供求规划部207，此外，根据燃料供求规划部207中运算得到的结果即燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划，计算罐燃料单价、罐燃料热量、燃料消耗量限制的上下限值等，并将这些数据发送给电力供求规划部206。
数据库205是容纳能量供求规划的运算中所需的数据的存储装置，例如由磁盘装置来实现。该数据库205中容纳、存储有电力需求、燃料单价、燃料热量、发电设备的发电特性、发电设备的发电量上下限值、发电设备的发电变化量上下限值、电力市场价格、电力交易市场中的交易量上下限值、基于燃料双边契约的交易规划、配船规划、管道输送量上下限值、燃料市场价格、燃料交易市场中的交易量上下限值、燃料市场热量、罐燃料初始单价、罐燃料初始热量、罐初始容量、罐最终容量、罐容量上下限值等各种数据。
电力供求规划部206是进行能量供求规划中的电力供求规划的运算的功能，例如具备CPU和DRAM，该电力供求规划部206接受来自运算控制部203的指令，将电力需求、燃料单价、燃料热量、发电设备的发电特性、发电设备的发电量上下限值、发电设备的发电变化量上下限值、电力市场价格、电力交易市场中的交易量上下限值、罐燃料单价、罐燃料热量、燃料消耗量限制的上下限值等作为输入数据，输出电力交易市场中的交易规划和发电规划，以满足电力需求，并使收益变为最大。
燃料供求规划部207是进行能量供求规划中的燃料供求规划的运算的功能，例如具备CPU和DRAM，该燃料供求规划部207接受来自运算控制部203的指令，将基于燃料双边契约的交易规划、配船规划、管道输送上下限值、燃料市场价格、燃料交易市场中的交易量上下限值、燃料市场热量、罐燃料初始单价、罐燃料初始热量、罐初始容量、罐最终容量、罐容量上下限值、发电用燃料消耗规划、发电能力、发电下降、发电单价、电力市场单价等作为输入数据，输出燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划，以满足燃料双边契约中的交易量，并使收益变为最大。
接着，基于图3和图4说明按上述方式构成的实施方式1的各部分的动作。
图3是表示通过计算机执行本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划的生成的处理步骤的流程图，图4是表示本发明的实施方式1所涉及的能量的流向的示意图。
此处，为了简化说明，如图4所示那样，假设发电设备保有一台以LNG作为燃料的发电机、一台以煤炭作为燃料的发电机、一台以石油作为燃料的发电机。并且，假设燃料设备保有一台燃料罐，LNG从燃料船补给到燃料罐，并从燃料罐经由管道输送给发电设备。
首先，在开始运算处理之前进行各种数据的设定。具体而言，利用数据输入部201，输入电力需求、燃料单价、燃料热量、发电设备的发电特性、发电设备的发电量上下限值、发电设备的发电变化量上下限值、电力市场价格、电力交易市场中的交易量上下限值、基于燃料双边契约的交易规划、配船规划、管道输送上下限值、燃料市场价格、燃料交易市场中的交易量上下限值、燃料市场热量、罐燃料初始单价、罐燃料初始热量、罐初始容量、罐最终容量、罐容量上下限值等各种数据。其中，对于与时间序列相关的输入数据，设为与该时间序列相匹配地输入例如30分间隔、1年的数据。
另外，此处输入的各种数据的具体例如下所述。
电力需求(Edem)表示能量供应商在各期间必须要提供给消费者的电力。
发电设备的发电特性(LNG发电机的发电特性设为fLNG、煤炭发电机的发电特性设为fCoal、石油发电机的发电特性设为fOil)是设定于每台发电设备、表示各发电设备的供给热量(＝燃料消耗量×燃料热量)和发电量之间的关系的特性，可以通过数学式、图表等来表示。此处，LNG发电机的燃料消耗量设为Ggen_LNG，煤炭发电机的燃料消耗量设为GCoal，石油发电机的燃料消耗量设为GOil。
燃料单价是为计算发电收益而使用的值，按燃料的种类进行设定。此处，提供给LNG发电机的LNG的燃料单价设为罐燃料单价Ptank_LNG，煤炭的燃料单价设为PCoal，石油的燃料单价设为POil。
燃料热量是为计算发电设备的发电量而使用的值，按燃料的种类进行设定。此处，提供给LNG发电机的LNG的燃料热量设为罐燃料热量Htank_LNG，煤炭的燃料热量设为HCoal，石油的燃料热量设为HOil。
发电设备的发电量上下限值(LNG发电机的发电量上下限值设为ELNG_min、ELNG_max，煤炭发电机的发电量上下限值设为ECoal_min、ECoal_max，石油发电机的发电量上下限值设为EOil_min、EOil_max)是用于表示各发电设备所能进行发电的范围的下限值和上限值。
发电设备的发电变化量上下限值(LNG发电机的发电变化量上下限值设为VLNG_min、VLNG_max，煤炭发电机的发电变化量上下限值设为VCoal_min、VCoal_max，石油发电机的发电变化量上下限值设为VOil_min、VOil_max)是用于表示从某一期间到下一个规定期间为止各发电设备的发电量所能变化的范围的下限值和上限值。
电力市场价格(设为Ptrade_ele)是能量供应商进行投标的电力市场在各期间的价格。
电力交易市场中的交易量上下限值(设为Etrade_min、Etrade_max)是用于表示电力交易市场中的交易量的范围的下限值和上限值。
基于燃料双边契约的交易规划包含由能量供应商与其他公司的契约所预先决定的燃料的交易量(设为Gcont_LNG)、热量(设为Hcont_LNG)、价格(设为Pcont_LNG)。此处，基于燃料双边契约的交易设为经由管道来进行交易。
配船规划包含在能量供应商提供给燃料设备101的燃料中，由燃料船输送的燃料在各期间的供给量(设为Gship_LNG)、热量(设为Hship_LNG)、价格(设为Pship_LNG)。
管道输送上下限值(设为Gpipe_LNG_min、Gpipe_LNG_max)是用于表示燃料设备101经由管道所能输送的范围的下限值和上限值。
燃料市场价格(设为Ptrade_LNG)是能量供应商进行投标的燃料市场在各期间的价格。燃料市场热量(设为Htrade_LNG)是能量供应商进行投标的燃料市场在各期间的热量。
燃料交易市场104中的交易量上下限值(设为Gtrade_LNG_min、Gtrade_LNG_max)是用于表示燃料市场交易中的交易量的范围的下限值和上限值。
罐燃料初始单价(设为Ptank_LNG_start)是储藏在燃料设备101的罐中的燃料在规划期间的初始的单价。
罐燃料初始热量(设为Htank_LNG_start)是储藏在燃料设备101的罐中的燃料在规划期间的初始的热量。
罐初始容量(设为Gtank_LNG_start)是储藏在燃料设备101的罐中的燃料在规划期间的初始的容量。
罐最终容量(设为Gtank_LNG_end)是在规划期间的最终阶段燃料设备101的罐中所应储藏的容量。
罐容量上下限值(设为Gtank_LNG_min、Gtank_LNG_max)是用于表示燃料设备101的罐所能储藏的燃料的量的范围的下限值和上限值。
另外，在开始运算处理之前的数据设定中，将各期间的罐燃料热量和罐燃料单价设为固定值(与罐燃料初始热量和罐燃料初始单价相同的值)进行输入。并且，在运算控制部203中，输入用于收敛判定的判定值1(D1)和判定值2(D2)。
上述那样的通过数据输入部201输入的数据被存储到数据库205。然后，通过向运算控制部203输入运算开始的指令来开始进行运算处理。
接着，基于图3，说明能量供求规划装置2的动作。
首先，接受输入到运算控制部203的运算开始的指令，然后向电力供求规划部206发送运算开始的指令，制定电力供求规划。(步骤S1)
具体而言，在电力供求规划部206中，将电力需求、燃料单价、燃料热量、发电设备的发电特性、发电设备的发电量上下限值、发电设备的发电变化量上下限值、电力市场价格、罐燃料单价、罐燃料热量、燃料消耗量限制的上下限值等作为输入数据，输出电力交易市场中的交易规划和发电规划，以满足电力需求，并使收益变为最大。
并且，在电力供求规划部206中，预先生成包含下述那样的发电特性式、目标函数、以及限制条件的最优化问题。
此处，发电特性式设定于各发电设备，例如可表示为式1～式3。
【数学式1】
数学式1<发电特性式>
另外，t是表示各期间的指数。
目标函数将因发电而消耗的燃料的支出、电力交易市场中的交易所产生的收入或支出作为总计收益，以收益最大化作为最优化计算的目的，该目标函数例如可表示为式4。
【数学式2】
数学式2<目标函数>
并且，设定各期间中发电设备的各发电机的发电量(LNG发电机的发电量设为ELNG、煤炭发电机的发电量设为ECoal、石油发电机的发电量设为EOil)的可取范围(发电量限制)、从某一期间到下一个期间为止的发电设备的发电量可变化的范围(发电变化量限制)、各期间中电力交易市场中的交易量(设为Etrade)的可取范围(电力交易市场中的交易量限制)、从某一规定的期间(设为tstart(s))到之后的规定期间(设为tend(s))为止的燃料消耗量的合计值的可取范围(燃料消耗量限制)作为限制条件，并且设定用于得到电力的供求平衡的公式(电力供求平衡式)。其中，将燃料消耗量限制的下限值设为Gcons_LNG_min，上限值设为Gcons_LNG_max。
此处，发电量限制例如可表示为式5～式7。
【数学式3】
数学式3＜限制条件＞
ELNG_min(t)≤ELNG(t)≤ELNG_max(t)………(式5)
ECoal-min(t)≤ECoal(t)≤ECoal-max(t)………(式6)
EOil_min(t)≤EOil(t)≤EOil_max(t)………(式7)
此外，发电变化量限制例如可表示为式8～式10。
【数学式4】
数学式4＜限制条件＞
VLNG-min(t)≤(ELNG(t)-ELNG(t-1))≤VLNG-max(t)……(式8)
VCoal_min(t)≤(ECoal(t)-ECoal(t-1))≤VCoal_max(t)……(式9)
VOil_min(t)≤(EOil(t)-EOil(t-1))≤VOil_max(t)……(式10)
电力交易市场中的交易量限制例如可表示为式11，燃料消耗量限制和电力供求平衡例如可分别表示为式12和式13。
【数学式5】
数学式5＜限制条件＞
Etrade-min(t)≤Etrade(t)≤Etrade_max(t)………(式11)
ELNG(t)+ECoal(t)+EOil(t)+Etrade(t)＝Edem(t)…(式13)
另外，s是识别各燃料消耗量限制的指数。
此外，作为用于求解最优化问题的最优化方法，若最优化问题是线性规划问题，则可运用线性规划法等，若最优化问题是包含整数的混合整数线性规划问题，则可运用混合整数线性规划法等，若最优化问题是二次规划问题，则运用二次规划法等，若最优化问题是非线性规划问题，则运用通用启发式演算法等最优化方法。
如上述那样基于数据输入部201中所设定的输入数据，计算输入到最优化问题的参数，将这些参数输入到最优化问题，使用最优化方法来获得收益变为最大的最优解，即得到电力交易市场的交易规划和发电规划。
接着，在步骤S2中，生成燃料供求规划用的联合数据。具体而言，在数据联合部204中，基于电力供求规划部206中运算得到的结果即电力交易市场中的交易规划和发电规划，计算发电用燃料消耗规划、发电能力、发电下降、发电单价等，并将这些数据发送给燃料供求规划部207。
并且，数据联合部204从发电规划中提取各期间的LNG发电机的发电量，基于数据库205中所存储的LNG发电机的发电特性，反向计算各期间的LNG发电机中的燃料消耗量，从而生成发电用燃料消耗规划。该发电用燃料消耗量的计算式例如可表示为式14。
【数学式6】
数学式6<发电用燃料消耗规划的计算式>
图5是用图像来表示本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划装置的发电能力和发电下降的图。
图中，从发电规划中提取各期间的LNG发电机的发电量，根据数据库205中所存储的LNG发电机的发电量上下限值，计算各期间的LNG发电机的发电能力(设为ELNG_cap)以及发电下降(设为ELNG_low)。发电能力的计算式例如可表示为式15a。发电下降的计算式例如可表示为式15b。
【数学式7】
数学式7<发电能力的计算式>
ELNG_cap(t)＝ELNG_max-ELNG(t)………(式15a)
<发电下降的计算式>
ELNG_low(t)＝ELNG(t)-ELNG_min………(式15b)
此外，从发电规划中提取各期间的LNG发电机的发电量，关于未达到发电上下限值而示出中间发电量的LNG发电机，根据数据库205中所存储的LNG发电机的发电特性和罐燃料热量、罐燃料单价计算各期间的LNG发电机的发电单价(设为Pgen_LNG)。此处，由于假设有一台LNG发电机，因此，关于该LNG发电机计算发电单价。发电单价的计算式例如可表示为式16。
【数学式8】
数学式8<发电单价的计算式>
使用该发电能力、发电下降、发电单价作为在燃料供求规划部207中制定发电修正规划时的发电能力、发电下降、发电单价。
接着，在步骤S3中，制定燃料供求规划。
具体而言，在燃料供求规划部207中，将基于燃料双边契约的交易规划、配船规划、管道输送上下限值、燃料市场价格、燃料交易市场中的交易量上下限值、燃料市场热量、罐燃料初始单价、罐燃料初始热量、罐初始容量、罐最终容量、罐容量上下限值、发电规划、发电用燃料消耗规划、发电能力、发电下降、发电单价、电力市场单价等作为输入数据，制定燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划，以满足燃料双边契约中的交易量，并使收益变为最大。
另外，在燃料供求规划部207中，预先生成包含下述那样的计算式、目标函数、以及限制条件的最优化问题。
作为计算式，设定计算发电修正中所需的发电修正用燃料消耗量(设为Ggen_LNG_plus)的计算式。发电修正用燃料消耗量的计算式例如可表示为式17。并且，关于罐容量(设为Gtank_LNG)，设定根据某一期间的罐容量和燃料消耗量计算下一期间的罐容量的计算式。下一期间的罐容量的计算式例如可表示为式18。
【数学式9】
计算式9<发电修正用燃料消耗量的计算式>
<罐容量的计算式>
Gtank-LNG(t+1)＝Gtank-LNG(t)-Gcont-LNG(t)-Gtrade-LNG(t)-Ggen-LNG(t)
-Ggen-LNG-plus(t)+Gship-LNG(t)…(式18）
目标函数将因发电修正而产生的电力市场中的电力买卖的收支、因发电修正而产生的燃料消耗的收支、以及燃料交易市场中的交易所产生的收入或支出作为总计收益，以收益最大化作为最优化计算的目的。目标函数例如可表示为式19。
【数学式10】
数学式10<目标函数>
此外，设定各期间的发电修正量(设为ELNG_plus)的可取范围(发电修正量限制)、将发电修正量考虑在内的从某一期间到下一期间为止的发电设备的发电量可变化的范围(将发电修正量考虑在内的发电变化量限制)、各期间的燃料交易市场中的交易量(设为Gtrade_LNG)的可取范围(燃料市场交易中的交易量限制)、燃料的管道输送量的可取范围(燃料输送量限制)、罐容量的可取范围(罐容量限制)来作为限制条件。
此处，发电修正量限制例如可表示为式20。将发电修正量考虑在内的发电变化量限制例如可表示为式21。燃料交易市场中的交易量限制例如可表示为式22。燃料输送量限制例如可表示为式23。罐容量限制例如可表示为式24。
【数学式11】
数学式11<限制条件>
-ELNG-low(t)≤ELNG-plus(t)≤min{ELNG-cap(t)Etrade(t)-Etrade_min(t)}…(式20)
VLNG-min(t)≤(ELNG(t)+ELNG-plus(t)-ELNG(t-1)-ELNG-plus(t-1))
≤VLNG_max(t)…(式21)
Gtrade_LNG_min(t)≤Gtrade-LNG(t)≤Gtrade_LNG_max(t)……(式22)
Gpipe_LNG_min(t)≤Gtrade-LNG(t)+Ggen_LNG(t)+Ggen_LNG_plus(t)
≤Gpipe_LNG_max(t)…(式23)
Gtank_LNG_min(t)≤Gtank(t)≤Gtank_LNG_max(t)…(式24)
作为用于求解最优化问题的最优化方法，若最优化问题是线性规划问题，则可运用线性规划法等，若最优化问题是包含整数的混合整数线性规划问题，则可运用混合整数线性规划法等，若最优化问题是二次规划问题，则运用二次规划法等，若最优化问题是非线性规划问题，则运用通用启发式演算法等最优化方法。
接着，在步骤S4中，生成电力供求规划用的联合数据。
具体而言，在数据联合部204中，根据燃料供求规划部207中运算得到的结果即燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划，计算罐燃料单价、罐燃料热量、燃料消耗量限制的上下限值等，并将这些数据发送给电力供求规划部206。
数据联合部204从燃料交易市场的交易规划中提取各期间的燃料交易市场中的交易量，从燃料罐的运用规划中提取各期间的罐容量和燃料消耗量，根据数据库205中所存储的燃料双边契约中的燃料双边交易量、配船规划、燃料市场热量、罐燃料初始热量，计算各期间的罐燃料热量。罐燃料热量的计算式例如可表示为式25。其中，将燃料交易市场中的交易量中的购入部分设为Gtrade_LNG_buy，将燃料双边契约的燃料双边交易量中的购入部分设为Gcont_LNG_buy。
【数学式12】
数学式12<罐燃料热量的计算式>
式中，
A＝{Htank_LNG(t)×Gtank_LNG(t)+Htrade_LNG(t)×Gtrade_LNG_buy(t)
+Hship_LNG(t)×Gship_LNG(t)+Hcont_LNG(t)×Gcont_LNG_buy(t)}
B＝{Gtank_LNG(t)-Gtrade_LNG(t)+Gship(t)-Gcont_LNG_buy(t)}
此外，从燃料交易市场的交易规划中提取各期间的燃料交易市场中的交易量，从燃料罐的运用规划中提取各期间的罐容量和燃料消耗量，根据数据库205中所存储的燃料双边契约中的燃料双边交易量、配船规划、燃料市场价格、罐燃料初始单价，计算各期间的罐燃料单价。罐燃料单价的计算式例如可表示为式26。
【数学式13】
数学式13<罐燃料单价的计算式>
式中，
C＝{Ptank_LNG(t)×Gtank_LNG(t)+Ptrade_LNG(t)×Gtrade_LNG_buy(t)
+Pship_LNG(t)×Gship_LNG(t)+Pcont_LNG(t)×Gcont_LNG_buy(t)}
D＝{Gtank_LNG(t)-Gtrade_LNG(t)+Gship(t)-Gcont_LNG_buy(t)}
此外，从发电修正规划中提取各期间的发电设备的发电修正量，根据数据库205中所存储的各发电设备的发电特性，反向计算各期间的发电设备的发电修正用燃料消耗量，生成发电修正用燃料消耗规划。
将此处计算的发电修正用燃料消耗规划与步骤S2中计算得到的发电用燃料消耗规划相加的结果设为燃料消耗量限制。燃料消耗量限制的上下限值的计算式例如可表示为式27、式28。
【数学式14】
数学式14<燃料消耗量限制的上下限值的计算式>
接着，在步骤S5中，判定能量供求规划的收敛。
具体而言，在运算控制部203中，判定电力供求规划部206和燃料供求规划部207中的运算是否收敛，若已收敛，则发送与结束运算相关的指令并结束处理流程，若没有收敛，则发送与继续运算相关的指令，并执行步骤S1。此外，在该时间点，可以将运算的最终结果和中间结果输出到数据输出部202。
关于步骤S4中计算得到的各期间的燃料交易市场中的交易量，运算控制部203如下所示那样进行收敛判定，即：若是第一次则燃料交易市场中的交易量的累计值为规定的判定值1以下，若是第二次以后则与上一次的燃料交易市场中的交易量的差分的累计值为判定值1以下，且步骤S4中计算得到的各期间的发电修正量的累计值为判定值2以下的情况下，判定为已收敛。此处，判定值1和判定值2设为数据库205中存储的值。
另外，使用了判定值1的收敛判定式1例如可表示为式29。使用了判定值2的收敛判定式2例如可表示为式30。
【数学式15】
数学式15<收敛判定式1>
<收敛判定式2>
另外，运算控制部203的收敛判定并不限于此，也可以使用其他的值来进行收敛判定。例如，能够将罐燃料单价、罐燃料热量等与前一次的值的误差的合计值用于收敛判定。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的能量供求规划装置的运算结果的输出例的图。
如上所述，由于在处理不同的目标函数的电力供求规划部206和燃料供求规划部207之间使数据彼此联合，因此，能够使包含交易规划的能量供求规划收敛，从而能够获得使总的收益最大的可执行的能量供求规划。
实施方式2.
在上述实施方式1中，在开始运算处理之前，预先将配船规划输入到数据库205，而在本实施方式2中，将根据电力供求规划部206中运算得到结果来生成配船规划的配船规划生成部209作为能量供求规划装置2的构成要素。
图7是本实施方式2的能量供求规划装置2的功能框图，图8是表示执行实施方式2所涉及的能量供求规划的生成的处理步骤的流程图。
图中，假设能量供应商导入能量供求规划装置2，在能量供求规划中，制定电力交易市场和燃料交易市场中的交易规划，以使收益增大。能量供求规划装置2由数据输入部201、数据输出部202、运算控制部203、数据联合部204、数据库205、配船规划生成部209、电力供求规划部206、燃料供求规划部207构成，通过通信单元208相联络。此处，除配船规划生成部209以外，均与本发明的实施方式1相同，因此标注相同标号并省略说明。
配船规划生成部209是生成能量供求规划中所需的配船规划的功能，例如具备CPU和DRAM，在第一次的电力供求规划部206和数据联合部204的中的处理之后，从运算控制部203接受指令，根据数据联合部204中计算得到的发电用燃料消耗规划，生成配船规划，以使罐容量不超过其上下限值。此处生成的配船规划被存储到数据库205。
图8是表示由计算机执行的处理步骤的流程图。
图中，除步骤S6和步骤S7以外，均与实施方式1的流程图相同，因此省略说明。
步骤S2中，在生成了燃料供求规划联合数据之后，在步骤S6中，判定是否是第一次运算。
具体而言，若运算控制部203管理的运算反复执行次数为1、即是第一次运算，则转移至步骤S7，若运算反复执行次数为2以上、即是第二次以后的运算，则不经过步骤S7而转移至步骤S3。
在步骤S7中，生成配船规划。
具体而言，在步骤S2中，从数据联合部204计算得到的发电用燃料消耗规划中提取各期间的发电用燃料消耗量，根据数据库205中所存储的罐初始容量、罐最终容量、罐容量上下限值，计算配船的时刻、供给量。基于能量供应商所缔结的长期的燃料购入规划的信息等，预先对各配船设定供给的燃料的热量、单价。配船的时刻从进行运算的期间的初期开始按顺序进行决定。即，以如下方式进行规划，将罐初始容量作为基准，从更早的期间开始按时间序列依次减去发电用燃料消耗量，在罐容量低于罐容量下限值之前，进行配船。虽然在配船后罐容量增加，但同样地以如下方式进行规划，按照时间序列依次减去发电用燃料消耗量，在罐容量低于罐容量下限值之前，进行配船。由此，在运算的期间的结束时间点之前对配船进行规划，并将生成的配船规划、即由燃料船输送的燃料在各期间的供给量、热量、价格存储到数据库205。
另外，配船规划生成部209的配船规划的生成方法并不限于此，可以利用不同的方法来生成配船规划，例如，对配船进行规划以使得罐容量尽可能接近罐容量上下限值的中间值等。
如上所述，根据实施方式2，构成为利用配船规划生成部209来生成配船规划，因此，即使在配船规划还没有决定的情况下，也能够生成配船规划，从而获得与实施方式1相同的效果。
另外，本发明在其发明的范围内，能对各实施方式进行适当的变形、省略。
标号说明
1：能量供给设备、101：燃料设备、102：发电设备、
103：其他公司设备、104：燃料交易市场、105：消费者设备、
106：电力交易市场、2：能量供求规划装置、
201；数据输入部、202：数据输出部、203：运算控制部、
204：数据联合部、205：数据库、
206：电力供求规划部、207：燃料供求规划部、208：通信单元、
209：配船规划生成部。

Claims (3)

1.一种能量供求规划装置，用于制定电力供求规划和燃料供求规划，其特征在于，包括：
数据库，该数据库存储电力供求规划和燃料供求规划所需的数据；
电力供求规划部，该电力供求规划部制定电力交易市场中的交易规划和发电规划；
燃料供求规划部，该燃料供求规划部制定燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划；
数据联合部，该数据联合部在所述电力供求规划部与所述燃料供求规划部之间交接彼此的数据；以及
运算控制部，该运算控制部进行所述电力供求规划部和所述燃料供求规划部中运算的开始和收敛的判定。
2.如权利要求1所述的能量供求规划装置，其特征在于，
具有配船规划生成部，该配船规划生成部基于根据所述电力供求规划部的输出结果计算的发电用燃料消耗规划来生成配船规划。
3.一种能量供求规划方法，其特征在于，执行下述步骤：
制定电力交易市场中的交易规划和发电规划的电力供求规划处理步骤；
制定燃料交易市场中的交易规划、发电修正规划、以及燃料罐的运用规划的燃料供求规划处理步骤；
在所述电力供求规划处理步骤与所述燃料供求规划处理步骤之间交接彼此的数据的数据联合处理步骤；以及
进行所述电力供求规划处理步骤和所述燃料供求规划处理步骤的运算的开始和收敛的判定的运算控制处理步骤。
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