JP2001258157A - 発電機の運転計画作成装置、発電機の運転計画方法および発電機の運転計画プログラムが格納された記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制約条件を満たし、発電コストを最小化する発
電機の最適な運転計画を高速に作成する。 【解決手段】最大需要の時刻と最小需要の時刻の運転計
画を作成する処理により広い探索空間のなかで、評価関
数が良い計画を探索するようにし、次にこの時刻の起動
停止計画を固定として、詳細に起動停止時刻を決定する
処理を実施する。タブーサーチ法等の組合せ最適化手法
をこれらの処理に適用することにより、制約条件を満た
し、発電コストが最小となる運転計画を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，発電機の運用制約
条件を満たし、経済的な発電機の起動停止状態及び出力
を決定するための発電機の運用計画作成装置及び記憶媒
体に関する。ここでの発電機とは、電力を供給するもの
の総称であり、火力，揚水等の発電機の他に独立電気事
業者ＩＰＰからの受電，電力供給者間の融通電力を含む
ものとする。

【０００２】

【従来の技術】発電機の代表例として発電機を取り上げ
ると、火力発電機の起動停止計画を決定する方法とし
て、平成８年度電気学会全国大会講演番号１２７２「遺
伝的アルゴリズムを用いた発電機起動停止計画」や平成
７年度電気学会電力・エネルギー部門大会講演番号２４
２「火力・揚水週間発電計画立案方法」が提案されてい
る。これらの手法では、予想需要の時間単位であり、同
時に運転費用を計算する時間単位、例えば１時間単位の
すべての発電機の起動停止状態を変数として、組合せ最
適化手法を適用してこれらの変数の組合せを一度に作成
するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では手法とし
て遺伝的アルゴリズムや問題空間探索法を採用している
が，計画期間の全ての時刻の起動停止の組合せを一度に
作成するようにしている。このため、例えば、発電機数
１０，１日２４時点の発電機の起動停止計画の組合せ数
は２の２４０乗と膨大となり、最良計画を得るためには
膨大な時間が必要となる。

【０００４】また、提案されている手法では、それぞれ
下記の問題点もある。

【０００５】提案されている遺伝的アルゴリズムでは上
記のように１時間毎の発電機の起動停止状態をストリン
グで表現すると、ストリング長が非常に長くなり、遺伝
オペレータの交叉，突然変異により発電機の運用制約や
電力系統の運用制約を満たさない固体が作成されるた
め、効率的に探索することができない。

【０００６】また、提案されている問題空間探索法によ
る方法では、隣接状態をある１つの発電機の起動時刻を
１時間早くまたは遅くする、または停止時刻を１時間早
くまたは遅くすることと定義しているため、隣接状態は
４０（＝２×２×１０）あり、８時間連続運転する発電
機を停止するためには、４０の８乗の組合せのなかから
８回連続してその発電機の運転時間を短くする事象を選
択する必要が有る。このような連続事象が生じていない
ため、平成７年度電気学会電力・エネルギー部門大会講
演番号２４２「火力・揚水週間発電計画立案方法」に掲
載されている、初期計画と最終計画における火力発電所
の最小需要時刻と最大需要時刻の起動停止計画の変化は
なく、起動時刻あるいは停止時刻が変化しているに過ぎ
ない。探索範囲が狭いことが考えられる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、計画期間全体
の各時刻の予想需要のなかから特徴的な時点、例えば電
力需要は図２に示すようなカーブであることから１日の
最大需要，最小需要の時刻をサンプリングして、このサ
ンプリングした時刻の発電機の起動停止計画を作成し、
この起動停止計画を固定にした条件で、それ以外の時刻
の起動停止計画を作成する。

【０００８】例えば、発電機数１０，１日２４時点の発
電機の起動停止計画に対して、サンプリングした２時点
での組合せ数は２の１０乗と２４時点の組合わせの２の
240乗に比べて、２の２３０乗分の１の組合せ数に削減
することができる。一般的な運用の考え、例えば発電機
の運転の時間間の連続性や経済性を考慮すると、最小需
要の時刻で運転しているならば最大需要の時刻まで連続
して運転する、最小需要の時刻で停止しているならば最
大需要の時刻でも停止していることになる。理由は、最
小需要の時刻で運転している発電機は効率が高いので最
大需要の時刻でも運転するのが経済的であること、発電
機には熱ストレスの関係から一旦運転すると最小限連続
して運転しなければならない時間数があり、最小需要か
ら最大需要の間に停止して再度起動することはこの制約
を満たすのが現状では難しいこと、および再起動するた
めには起動費がかかりコストが増加することになるため
である。これらの考え方を利用して、次に示す運用制約
を考慮して優先順位法により、サンプリングした以外の
時刻の起動停止を高速に作成する。あるいは、サンプリ
ングした時点の起動停止を固定として、前記の考え方を
利用することにより、各時刻，各発電機毎の起動停止状
態を決定するのでは無く、起動，停止時刻を変数として
これを決定することにより組合わせ数を低減する。すな
わち、最小時刻で運転している発電機は最初の時刻から
最小需要の時刻までの範囲内に限定した起動時刻（最初
時刻より小さいときは連続運転とする）が変数となり、
最小需要の時刻で停止し、最大需要の時刻で運転してい
る発電機は、最小需要と最大需要の時刻の範囲内に限定
した起動時刻が変数となり、最大需要の時刻で運転して
いる発電機は最大需要より後の時刻の範囲内に限定した
停止時刻（計画対象時刻より大きいときは連続運転とす
る）が変数となり、最大需要で停止しているときは全て
の時間で停止するため、起動時刻，停止時刻の変数は不
要であるため、組合わせの数を低減することができる。
例えば、最小需要時刻が５時、最大需要時刻が１７時で
両方の時刻とも運転とする、組合せが最大のときでも、
組合せ数は４４０（＝５×１１×８）となり、２時点の
状態を除いて、従来手法での組合せ数４１９４３０４
（２の２２乗）に比べると約１０００分の１に低減する
ことができる。

【０００９】すなわち、計画の種類を１次元で表現した
とき、横軸が計画、縦軸がその計画の評価関数とすると
図３のようになる。評価関数は、細かな凹凸と大きな凹
凸が存在する。従来手法の運用計画では、１つの発電機
の１時間の起動停止計画を変更して、少しずつ計画を変
化させるため、横軸方向に連続的に細かな凹凸に沿って
計画を変化させていることになり、この図では初期解が
含まれる１つの大きな凹凸のなかの細かな凹凸の近傍を
探索していると考える。このため、需要の最大と最小の
時刻の起動停止を変更するには、非常にたくさんの探索
回数が必要となる。一方、本発明では１日の需要の最小
と最大の時刻のサンプリング時刻での運用計画を決めて
いるため、大きな凹凸に沿って、横軸方向に新たな解を
求めて探索していることになる。次に、サンプリング時
刻での起動停止を固定した条件で、その他の時刻の計画
を決めることはその近傍で連続的に計画を変化させてい
ることに相当する。

【００１０】作成した運用計画の中で、評価関数が良い
ものを選択することにより、運用制約を満たし運転費用
が小さい運用計画を、高速に作成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を発電機の運転計画
に適用した場合の実施例について、図面を用いて説明す
る。 Ａ．装置構成 （１）ハードウェア構成 本実施例の運転計画作成装置１（図１）は、図４に示す
ように、中央演算処理装置(ＣＰＵ)２と、主記憶装置３
と、入出力装置４と、外部記憶装置５とを備える。

【００１２】入出力装置４は、入力装置１９として、キ
ーボードおよびマウスを備え、出力装置として、ＣＲＴ
（cathode ray tubu）を備える表示装置２０を備える。
なお、入出力装置４として、これらの代わりに、あるい
は、これらと併用して、ポインティングディバイス，タ
ッチセンサ等の入力手段や、液晶表示装置，プリンタ，
スピーカ等の出力手段を備えてもよい。

【００１３】外部記憶装置５としては、ハードディスク
装置，フロッピィディスク装置，ＣＤ−ＲＯＭ(compact
disc−read only memory）装置，ＤＡＴ（digitalvide
otape）装置，ＲＡＭ(randam access memory)装置，Ｄ
ＶＤ(digital videodisc) 装置，不揮発性メモリ等を用
いることができる。なお、本実施例では、外部記憶装置
５として、データベース２１などを保持するための大容
量記憶装置と、処理プログラムなどを保持する記憶媒体
と、該記憶媒体に保持された情報を読み取るための読取
装置２２とを用いるが、本発明はこれらには限られず、
一つの外部記憶装置にデータベースと処理プログラムと
が両方保持されているようにしてもよい。記憶媒体とし
ては、フロッピィディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，磁気テー
プ，光ディスク，光磁気ディスク，ＤＡＴ，ＲＡＭ，Ｄ
ＶＤ，不揮発性メモリ等を用いることができる。

【００１４】受信システム７は各発電所に設置されてい
るファクシミリ，コンピュータである。配信システム６
は通信手段を有するコンピュータである。また、発電所
がＩＰＰ，電力融通であれば、売買契約の情報を受信す
る手段となる。 （２）機能構成 本発明の運転計画作成装置１の機能構成を図１に示す。
本実施例の運転計画作成装置１は、上述の入力装置１
９，表示装置２０，データベース２１および読取装置２
２と、データ処理部８とを備える。なお、本実施例で
は、データ処理部８は、あらかじめ外部記憶装置５の記
憶媒体に保持され、読取装置２２を介して主記憶装置３
に読み込まれたプログラムを、ＣＰＵ２が実行すること
により実現されるが、本発明はこのようなプログラムさ
れた汎用プロセッサによるものに限られるわけではな
い。例えば、本発明の各ステップを実行するハードワイ
ヤードロジックを含む特定のハードウェア装置との組合
せによって、データ処理部８を実現しても良い。

【００１５】入力装置１９は表示装置２０に表示された
選択肢の選択，データの入力などを受け付け、データ処
理部８に送る手段である。表示装置２０は、入力装置１
９から送られたデータおよびコントロール部９を経由し
て送られてきたデータを表示する手段である。データ処
理部８は入力装置１９から入力されたデータと、データ
ベース２１から読み込んだデータと、読取装置２２から
読み込んだ処理プログラムとを基に、発電機の運転計画
を作成する手段である。データ処理部８は作成した運転
計画を配信システム６へ送り、配信システム６は相手先
に応じて作成した運用計画のデータを加工して受信シス
テム７に送る。

【００１６】なお、本実施例では、データ処理部８によ
る処理結果は、表示装置２０に送られて表示されるとと
もに、データベース２１に格納される。

【００１７】本実施例のデータ処理部８は、コントロー
ル部９，条件読込部１０，条件設定部１１，サンプリン
グ部１２，サンプリング時刻の計画作成部１３，非サン
プリング時刻の計画作成部１４，計画の評価部１５およ
び表示データ作成部１７を備える。また、データ処理部
８は、配信システム６を介して外部の受信システム７に
接続されており、作成した運転計画を各発電所へと送る
ように接続されている。

【００１８】コントロール部９は、配信システム６、お
よび、各処理部１０〜１７の間のデータや処理プログラ
ムなどの授受を円滑に行うためのデータの加工・処理を
行い、その授受をコントロールして、全体の処理を正常
に動作させるための手段である。

【００１９】条件読込部１０は、コントロール部９を介
して、データベース２１および／または読取装置２２の
記憶媒体に既に保持されている、予想需要，発電機の起
動停止，負荷配分出力を決定するのに使用する電力系統
のデータ，発電機特性，送変電設備特性，運用制約条
件、目的関数等の条件や、処理プログラムなどを読み込
む手段である。読み込んだデータはデータ格納部１７に
格納される。なお、本実施例では、特に説明しない限
り、処理部１０〜１６で読み込んだ制約条件、設定した
条件および計算した結果はコントロール部９を介して、
データ格納部１７に格納され、必要に応じてコントロー
ル部９を介して処理部１０〜１６に通知する。

【００２０】条件設定部１１は、コントロール部９を介
して、運用計画を作成する条件および評価関数を設定す
る。運用計画を作成する条件には、需要をサンプリング
する条件，サンプリング時点の計画を作成する手法，非
サンプリング時点の計画を作成する手法，終了条件や運
用者が発電機の運転状態を強制的に運転，停止する条件
等がある。

【００２１】サンプリング部１２は、コントロール部９
を介して、条件読込部１０から入力されたサンプリング
条件をもとに予想需要およびその時刻をサンプリング
し、これらのデータをコントロール部９を介して、デー
タ格納部１７に格納する。

【００２２】サンプリング時刻の計画作成部１３は、コ
ントロール部９を介して、データ格納部１７からサンプ
リング時刻のみの起動停止計画を組合せ最適化手法等を
用いて、計画候補を作成する。これらの計画候補をコン
トロール部９を介して、データ格納部１７に格納する。

【００２３】非サンプリング時刻の計画作成部１４は、
サンプリング時刻の計画作成部１３で作成したサンプリ
ング時刻の各起動停止計画に対して、このサンプリング
時刻の各起動停止計画を固定として、それ以外の時刻の
起動停止計画を作成する。非サンプリング時刻の計画は
データ格納部１７から読み出した制約条件を考慮して作
成する。起動停止計画と制約条件に基づいて、各発電機
の発電機出力を計算する。作成した非サンプリング時刻
の計画はサンプリング時刻の起動停止計画と併せて、計
画期間全体の１つの計画としてコントロール部９を介し
て、データ格納部１７に格納する。

【００２４】計画の評価部１５は、コントロール部９を
介して、各計画期間全体の起動停止計画に対して発電コ
ストと制約違反に応じたペナルティを計算して評価関数
を計算する。評価関数の値に応じて、計画期間全体の起
動停止計画から次の探索の元になる起動停止計画を選択
し、コントロール部９を介して、データ格納部１７に格
納する。また、この回の探索において最も良かった起動
停止計画，負荷配分計画および評価関数を最良計画とし
て、データ格納部１７に格納する。更に、いままでに得
られた最適な計画とこの最良計画を比較して、評価関数
が良ければ、最良計画を最適計画として、データ格納部
１７に格納する。

【００２５】表示データ作成部１６は、各処理部１０〜
１６で計算した計画条件，計画や評価関数の推移，制約
充足度，データ格納部１７に格納してあるデータ，入力
装置１９からのデータ入力の支援のための情報等を、表
示装置２０に表示させる。なお、本実施例では、特に説
明しない限り、表示装置２０への出力は、この表示デー
タ作成部１６を介して行われる。 （３）データ格納部１７のデータ構造 データ格納部１７は図５に示すように、計画対象期間の
記憶領域１００と、評価関数の記憶領域１０１と、制約
条件の記憶領域１０２と、計算結果記憶領域１０３と計
算結果記憶領域１０４とサンプリング時刻記憶領域１０
５とを備える。

【００２６】計画対象期間記憶領域は、計画作成する期
間となる年月日と開始時刻、および終了時刻を保持する
ための記憶領域である。

【００２７】評価関数記憶領域１０１は評価関数の情報
を保持するための記憶領域であり、発電機等の設備特性
から出力に応じて増減するコスト関数の係数，停止時間
の応じた起動費等を保持するための発電機設備特性記憶
領域１０１１と、制約違反が生じたとき、制約とその違
反量に応じてペナルティコストを加算するときの重み係
数を保持するためのペナルティ重み係数記憶領域１０１
２とを備える。

【００２８】制約条件記憶領域１０２は、起動停止，発
電機出力を決定するときに考慮する制約条件を保持する
ための記憶領域であり、想定された需要を保持するため
の需要記憶領域１０２１，発電機出力の上下限，最小連
続停止時間，最小連続停止時間，同一中央制御装置の同
時起動禁止の発電機の組合せ、発電機の作業停止，運用
者指定の発電機の強制・強制運転，発電か負荷かを番号
で示す供給力特性，発電機の種類を番号で示す設備特性
等の発電機の運用制約を保持するための発電機運用特性
記憶領域１０２２と、運転予備力等の系統システムの制
約条件を保持するための系統システム運用制約記憶領域
１０２３と、計画対象期間全体の燃料消費量，揚水池の
出発，水位上下限，最終水位を保持する供給力積分制約
記憶領域１０２４と、潮流計算で使用するために送電線
と変圧器をブランチで表現し、母線をノードで表現した
系統構成でノード間を接続するブランチの使用／未使用
（停止）状態を数字で表した値と、各発電機の供給力が
接続するノード番号と各ノードにかかる負荷の大きさを
保持するための系統接続状態記憶領域１０２５と、ブラ
ンチ毎の潮流制約の上下限値を保持するための系統設備
運用特性記憶領域１０２６とを備える。作成条件記憶領
域１０３はサンプリング時刻の起動停止計画に採用する
手法および非サンプリング時刻の起動停止計画に採用す
る手法を記憶する採用手法記憶領域１０３１と、採用し
た手法に応じてパラメータを記憶するパラメータ記憶領
域１０３２と、探索回数等の処理の終了条件を記憶する
終了条件記憶領域１０３３とを備える。適用する手法に
は優先順位法あるいはタブーサーチ法，ローカルサーチ
法，遺伝的アルゴリズム，シミュレーティッドアニーリ
ング等の組合せ最適化手法がある。パラメータ記憶領域
１０３２は採用する手法により記憶する項目が変化し、
タブーサーチ法の場合は隣接状態の定義，タブーリスト
の長さ，タブーリストに格納する特性（アトリビュー
ト），探索の途中で格納されたタブーリストの項目を記
憶し、ローカルサーチの場合はタブサーチと同様に隣接
状態の定義を記憶する。遺伝的アルゴリズムの場合は、
個体数，交叉率及び突然変異率となる。シミュレーティ
ッドアニーリングの場合は、初期温度と温度低減率であ
る。計算結果記憶領域１０４は、探索の途中でできた計
算結果、計算履歴と最終結果とを保持するための記憶領
域である。サンプリング時刻記憶領域１０５は、サンプ
リング部１２によって抽出した時刻を格納するための記
憶領域である。 （４）データベース２１のデータ構造 データベース２１には、計算条件や計算結果を格納する
ためにデータ格納部１７と同じ形式の記憶領域が複数あ
る。これらの既に格納されているデータを初期値として
再度計算できる。他に、新たに計画を作成するときのた
めに、条件読込部１０で読み込む発電機特性，予想需
要，発電機運用特性，系統システム運用制約，供給力積
分制約，系統接続状態，系統設備運用特性の記憶領域が
ある。 Ｂ．処理の流れ 本実施例の運転計画作成装置１は、図６の処理フローに
従って発電機の運転計画を作成する。処理Ｓ１では計画
作成条件を設定し、処理Ｓ２では計画作成条件を読み込
み。処理Ｓ３では運用者の強制運転・停止条件を設定す
る。次に設定した計画作成条件、読み込んだ条件を元に
処理Ｓ４〜Ｓ８により最適な運転計画を作成する。最後
に処理Ｓ９により、最適な運転計画及び計画作成結果を
表示する。

【００２９】本実施例の運転計画作成装置１は、まず表
示装置２０に、処理選択メニューを表示し、入力装置１
９を介してメニューの選択を受け付ける。処理選択メニ
ューは、計画作成条件の設定，計画作成条件の読み込
み、運用者による起動停止の強制運転・停止の設定，運
転計画の作成および結果の表示からなる。各処理は入力
装置１９を介して処理選択メニューから対象とする処理
を選択することにより、該当する処理を実施する。 （１）計画作成条件の設定 処理Ｓ１では下記の処理を実施する。処理選択メニュー
において、計画作成条件の設定を入力装置１９を介して
選択することにより設定画面が表示装置２０に表示さ
れ、必要事項を入力装置１９を介して入力し、確定する
ことにより、データ格納部１７に格納される。ここで設
定する事項は、年，月，日，計画期間（日数），運転予
備力，下げ代，サンプリング条件，サンプリング時刻の
計画作成方法とその方法で使用する変数，非サンプリン
グ時刻の計画作成方法とその方法で使用する変数，探索
モード，最終探索方法とその方法で使用する変数，終了
条件（ローカルループ最大回数，グローバルループ最大
回数），考慮する制約条件の選択，評価関数で使用する
制約違反のペナルティ係数等である。ＩＰＰ，融通受電
および融通送電については、運転モードにより、日々の
パターン運転から選択する方法か各時刻ごとに出力を決
定する方法かを選択する。 （ａ）サンプリング条件の設定 サンプリング条件は、日々の最大需要，日々の最小需
要，日々の最小需要と最大需要，日々の最小需要，午前
最大需要，最大需要，点灯最大需要，サンプリング時間
間隔から選択する。サンプリング時間間隔を選択したと
きは、更にその時間間隔または、サンプリング時刻を設
定する。 （ｂ）サンプリング時刻の起動停止計画作成手法 タブーサーチ法，ローカルサーチ法，遺伝的アルゴリズ
ム，シミュレーティッドアニーリング，固定優先順位
法，可変優先順位法等から使用する計画作成方法を選択
する。各方法に応じて、設定する項目が異なる。タブー
サーチ法を選択すると隣接状態，タブーリストに格納す
る特性，タブーリスト長等のタブーサーチ法を適用する
ための条件を設定する。ローカルサーチの場合はタブー
サーチ法と同様に隣接状態の定義を記憶する。遺伝的ア
ルゴリズムを選択すると集団の個体数，交叉率及び突然
変異率を設定する。シミュレーティッドアニーリングの
場合は、初期温度と温度低減率を設定する。優先順位法
では手法のみを設定すればよく、新たに変数を設定する
必要は無い。固定優先順位法では発電機特性として読み
込んだ優先順位を使用する。可変優先順位法では需要や
前後の計画との連続性を考慮して各時間毎に優先順位を
変更する。探索終了条件は、最大探索回数，目標評価関
数値，計算時間から１つ以上選択し、それぞれ探索回
数，評価関数値，計算時間の値を設定する。 （ｃ）非サンプリング時刻の起動停止計画作成手法 タブーサーチ法，ローカルサーチ法，遺伝的アルゴリズ
ム，シミュレーティッドアニーリング，固定優先順位
法，可変優先順位法等から使用する計画作成方法を選択
する。各方法に応じて、設定する項目が異なる。タブー
サーチ法を選択すると隣接状態，タブーリストに格納す
る特性，タブーリスト長等のタブーサーチ法を適用する
ための条件を設定する。ローカルサーチの場合はタブー
サーチ法と同様に隣接状態の定義を記憶する。遺伝的ア
ルゴリズムを選択すると集団の個体数，交叉率及び突然
変異率を設定する。シミュレーティッドアニーリングの
場合は、初期温度と温度低減率を設定する。優先順位法
では手法のみを設定すればよく、新たに変数を設定する
必要は無い。固定優先順位法では発電機特性として読み
込んだ優先順位を使用する。可変優先順位法では需要や
前後の計画との連続性を考慮して各時間毎に優先順位を
変更する。探索終了条件は、最大探索回数，目標評価関
数値，計算時間から１つ以上選択し、それぞれ探索回
数，評価関数値，計算時間の値を設定する。 （ｄ）非サンプリング時刻の起動停止計画の最終調整手
法 タブーサーチ法，ローカルサーチ法，遺伝的アルゴリズ
ム，シミュレーティッドアニーリング，固定優先順位
法，可変優先順位法等から使用する計画作成方法を選択
する。各方法に応じて、設定する項目が異なる。タブー
サーチ法を選択すると隣接状態，タブーリストに格納す
る特性，タブーリスト長等のタブーサーチ法を適用する
ための条件を設定する。ローカルサーチの場合はタブー
サーチ法と同様に隣接状態の定義を記憶する。遺伝的ア
ルゴリズムを選択すると集団の個体数，交叉率及び突然
変異率を設定する。シミュレーティッドアニーリングの
場合は、初期温度と温度低減率を設定する。優先順位法
では手法のみを設定すればよく、新たに変数を設定する
必要は無い。固定優先順位法では発電機特性として読み
込んだ優先順位を使用する。可変優先順位法では需要や
前後の計画との連続性を考慮して各時間毎に優先順位を
変更する。探索終了条件は、最大探索回数，目標評価関
数値，計算時間から１つ以上選択し、それぞれ探索回
数，評価関数値，計算時間の値を設定する。 （ｅ）探索モードの設定 探索モードはフラグflgの値で設定する。処理９および
処理１１でflgの値に応じて、処理フローのルートを変
更する。Flg が０のときはサンプリング時刻の起動停止
計画を固定として（ｄ）の非サンプリング時刻の起動停
止計画の最終調整手法により計画を作成する。Flg が１
のときはサンプリング時刻の起動停止計画およびそれに
応じて非サンプリング時刻の起動停止計画を変更して運
用計画を作成し、次に処理Ｓ１１でflg を０に変更し
て、サンプリング時刻の起動停止計画を固定として
（ｄ）の非サンプリング時刻の起動停止計画の最終調整
手法により計画を作成する。Flg が２のときは、サンプ
リング時刻の起動停止計画およびそれに応じて非サンプ
リング時刻の起動停止計画を変更して運用計画を作成す
る。 （ｆ）評価関数の設定 評価関数の項目として、発電コストとペナルティコスト
がある。発電コストは燃料費，起動費，停止費からな
り、運用計画では一般的に停止費はゼロとしている。ペ
ナルティコストは制約違反が生じたとき、各制約の違反
数，違反量に応じたペナルティである。使用する評価関
数は、各項目に重み係数を掛けた総和である。制約条件
として、需給バランス，発電機の出力上下限，最小連続
運転時間，最小連続停止時間，潮流制約，計画対象期間
で発電する電力量（燃料消費制約），揚水池水位制約等
がある。制約違反の重み係数が大きいほど、ペナルティ
コストが大きくなるので、評価関数を最小化するとき
は、その制約を満たすように出力を決定する方がよい評
価となり、制約の重要度を表す指標となる。評価関数Ｃ
を式１に示す。

【００３０】第一項は燃料費で、ｕitは時刻ｔ、発電機
ｉの運転状態を示し、運転しているときは１、停止して
いるときは０である。Ｐitは時刻ｔ、ユニットｉの出力
である。また、ａi，ｂi，ｃiはユニットｉの燃料費関
数の係数である。Ｔは計画期間、Ｎ１は発電機数であ
る。

【００３１】第二項は起動費を示し、ＳＵiは発電機ｉ
の起動コストの関数である。この関数は停止時間の長さ
によりコストが変化する。

【００３２】第三項は停止費を示し、ＳＰiは発電機ｉ
の停止コストの関数である。

【００３３】第四項は各時間毎の発電機出力によって決
まる制約に対する違反が生じたときのペナルティであ
る。対象となる制約は、発電機の出力上下限，潮流制
約，水位上下限制約等である。Ｎ2 は対象の制約数、ｗ
2it は違反が生じたときの重み係数である。考慮しない
制約に対しては、重み係数はゼロとなる。関数Ｆ2it は
出力Ｐitに依存し、時刻ｔ，制約ｉに関する制約の違反
に対するペナルティ関数である。違反量の増加に伴って
増大する関数で、例えば違反量の絶対値，違反量を二乗
した値を用いる。制約違反が生じないときはゼロとな
る。

【００３４】第五項は計画期間全体で満たす制約に対す
る違反が生じたときのペナルティである。対象となる制
約は、燃料消費制約，最終水位制約等である。Ｎ3 は対
象の制約数、ｗ3it は違反が生じたときの重み係数であ
る。考慮しない制約に対しては、重み係数はゼロとな
る。関数Ｆ3it は出力Ｐitに依存し、制約ｉに関する制
約の違反に対するペナルティ関数である。違反量の増加
に伴って増大する関数で、例えば違反量の絶対値，違反
量を二乗した値を用いる。制約違反が生じないときはゼ
ロとなる。

【００３５】第六項はユニット毎の起動停止に関する制
約に対する違反が生じたときのペナルティである。対象
となる制約は、同一中央制御装置で制御する発電機の同
時起動禁止，各発電機の最小連続運転時間，最小連続停
止時間並列時間差，解列時間差、等である。Ｎ4 は対象
の制約数、ｗ4ij は違反が生じたときの重み係数であ
る。考慮しない制約に対しては、重み係数はゼロとな
る。関数Ｆ4ij は起動停止状態ｕitに依存し、発電機ｉ
に関する制約の違反に対するペナルティ関数である。違
反量の増加に伴って増大する関数で、例えば違反量の絶
対値，違反量を二乗した値を用いる。制約違反が生じな
いときはゼロとなる。

【００３６】第七項は時間断面のユニット全体に対する
違反が生じたときのペナルティである。対象となる制約
は、需給バランス，運転予備力等である。ｗ5jは違反が
生じたときの重み係数である。考慮しない制約に対して
は、重み係数はゼロとなる。関数Ｆ5tは起動停止状態ｕ
itと発電機出力Ｐitに依存し、発電機全体に関する制約
の違反に対するペナルティ関数である。違反量の増加に
伴って増大する関数で、例えば違反量の絶対値，違反量
を二乗した値を用いる。制約違反が生じないときはゼロ
となる。

【００３７】以上を設定し終わると終了して、メニュー
画面にもどる。 （２）計画作成条件の読み込み 処理Ｓ２では下記の処理を実施する。処理選択メニュー
において、計画作成条件の読み込みを入力装置１９を介
して選択することにより計画作成条件が表示装置２０に
表示され、必要事項を入力装置１９を介して入力し、修
正することにより、データ格納部１７に格納される。処
理Ｓ１で設定した、年，月，日，計画期間（日数）をデ
ータ格納部１７から読み込んで、データベース２１に格
納してある対象期間の次に示すデータを読み込み、デー
タ格納部１７に格納する。すなわち、対象期間の予想需
要，発電機の特性，発電機や系統の作業停止計画，系統
設備，系統の運用制約である。予想需要は各時刻の予想
需要である。発電機の特性には、各発電機毎の発電機の
タイプ，発電機設備の出力上下限，燃料消費関数の係
数，起動費の関数，停止費の関数，最小連続運転・停止
時間，優先順位等が含まれる。発電機はタイプによっ
て、火力，揚水，ＩＰＰ受電，融通受電および融通送電
に分類される。揚水に関連して読み込まれるデータは揚
水池の水位上下限、ＬＮＧや石炭の火力については燃料
消費制約，ＩＰＰ，融通受電および融通送電については
複数の運転パターン（１日単位の各時刻の発電機出力，
負荷）である。発電機の作業停止計画には、各時刻毎の
発電機の運転可能状態、すなわち発電機を運転できない
強制停止，発電機を必ず運転する強制運転，自由に運転
・停止を決定できる運転可能の３つの状態があり、これ
らと各時刻の発電機出力の上下限を読み込む。強制停止
となっている期間は出力上下限がゼロ，強制運転となっ
ている期間は出力上下限はその作業に応じた値となり、
出力固定の場合は出力上下限が同一となり、運転可能で
も出力上下限が変わるものもある。それ以外は、発電機
設備の出力上下限が出力上下限となる。系統設備は送電
線，変圧器等の設備接続状態である。系統の作業停止計
画は系統設備が使用不可であることを示すデータであ
る。系統の運用制約には、系統設備である送電線や変圧
器の潮流制約値等である。

【００３８】計画作成条件の設定で設定したサンプリン
グ条件と読み込んだ予想需要をもとに、サンプリング部
１２はサンプリングした時刻を決定し、データ格納部１
７に格納する。週間計画の１時間毎の計画を作成すると
きは、データベース２１から対象期間の予想需要を読み
出し、図７に示す１６８時点の需要をデータ格納部１７
に格納する。サンプリング条件が日々の最小需要と最大
需要とすると、この１６８時点のデータから図８に示す
サンプリング時刻とその時刻の予想需要を計算して、デ
ータ格納部１７に格納する。

【００３９】計画作成条件の読み込みを終了すると、処
理選択メニュー画面に戻る。 （３）運用者の強制停止・運転の設定 処理Ｓ３では下記の処理を実施する。処理選択メニュー
において、運用者の強制停止・運転の設定を入力装置１
９を介して選択することにより、図９に示す運用者の強
制停止・運転の設定画面が表示装置２０に表示され、必
要事項を入力装置１９を介して入力し、確定することに
より、データ格納部１７に格納される。デフォルトで表
示される図９の計画状態３１は作業計画を元に自動的に
サンプリングした時刻の状態を表示する。図９の計画状
態３１はサンプリング条件が日々の最小需要（Ｎで表
示）と最大需要（Ｐで表示）の週間計画（７日間）の例
を示している。この例では、発電機はＧ１〜Ｇ５の火力
とＨ１の揚水（Ｈ１−Ｇは発電，Ｈ１−Ｐは揚水）であ
る。火力発電機の状態は凡例３６に示すように、０は作
業による停止、１は運用者強制停止、２はバランス停
止、３は運転可能、４はバランス運転、５は運用者強制
運転、６は作業等による強制運転を示している。式
（１）のなかの起動停止状態の変数ｕitはこの凡例に示
す状態が２以下のとき停止で値が０、４以上のとき運転
で１となる。発電機がＩＰＰ，融通受電，融通供給のと
きで、運転パターンを使用することを処理１で設定して
いるときは、この数値は日々の運転パターン（出力、他
社への送電）番号となる。運転パターンと出力の関係
は、計画作成条件にて読み込んだ値となる。既に作成し
た計画を利用するときは、計画読み込みのボタン３０を
選択することにより、データベース２１に格納されてい
る計画を読み込んで、発電機の運転状態（火力発電機の
起動停止状態，揚水発電機の出力，ポンプ値）を計画状
態３１に表示する。デフォルト，読み込んだ計画状態を
各発電機の運転状態を変更するときは、入力装置１９で
運転状態を変更して、確定ボタン３４を選択することに
より、データ格納部１７に格納される。確定ボタンを選
択すると同時に、計画状態３１の最大需要の時刻Ｐの運
転予備力（％）と最小需要の時刻Ｎの下げ代（％）を計
算して、その結果を表示する。運転予備力は凡例３６に
示す３以上の発電機の出力上限を加算して計算し、下げ
代は総需要から凡例３６に示す３以下の発電機の出力下
限を加算して値を引いて計算する。キャンセルボタン３
５を選択すると、デフォルトである作業計画に従った結
果を表示する。設定が終了したら、確定ボタン３４を選
択して、最終的に使用するデータをデータ格納部１７に
格納する。この後、閉じるボタン３３を選択することに
より、この処理を終了する。

【００４０】図９の計画状態３１に表示してある例のサ
ンプリングした時刻における状態は、発電機Ｇ１は１日
〜７日まで作業のために強制運転となっている。Ｇ２は
４日のＰ時刻から６日目のＰ時刻までは強制運転で、他
の時刻はバランス停止，バランス起動のどちらの状態を
とってもよい運転可能となっている。Ｇ３，Ｇ４は全時
刻で運転可能であり、作業停止，作業による強制運転等
は無い。揚水のＨ１−Ｐ，Ｈ１−Ｇの値は、発電機出
力，ポンプ値のＭＷを表示，入力する。火力のように起
動停止状態を表示しているのでは無い。予備力は需要に
対する運転予備力（％）の計算値を表示する。下げ代も
需要に対する下げ余力（％）を計算して、表示してい
る。運用者が計画状態３１を入力装置１９を用いて変更
できるのは、運転状態が３（運転可能）、１（運用者強
制停止）または５（運用者強制運転）となっている運転
状態で、１，３、あるいは５に変更できる。また、揚水
のＨ１−Ｐ，Ｈ１−Ｇの値も設定できる。 （４）探索回数Ｋの初期化 処理Ｓ４では、グローバルループ探索回数の変数Ｋをゼ
ロに設定して、初期化する。 （５）運転計画の作成 処理Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３およびＳ４を実行して、計画を作
成するための条件を全て設定した後、処理選択メニュー
画面において、運転計画の作成を入力装置１９を介して
選択すると、データ処理部８はコントロール部９，処理
部１０〜１７およびデータベース２１と連携を取りなが
ら処理Ｓ４〜Ｓ９に従って運転計画を作成する。データ
格納部１７には最適な運転計画の結果、最適な運転計画
を作成する途中の起動停止計画と発電機出力，評価関
数，制約条件違反の有無及び違反している理由等を格納
する。ここでは、探索の終了条件を最大探索回数を設定
したとして説明する。以下の処理では、運用者設定によ
り運転状態を固定とした発電機以外の運転可能の発電機
（「状態未定の発電機」と呼ぶことにする）のみをバラ
ンス運転，バランス停止の運転状態を決定するものであ
る。ＩＰＰ，融通受電および融通送電は運転モードがパ
ターン運転のときは、サンプリング時刻の起動停止の数
値は日々のパターン番号を示し、この番号から自動的に
非サンプリング時刻の発電機出力がきまるものとする。
運転モードが各時刻ごとに出力を決定する方法のときは
一般の火力発電機と同様に起動停止計画，負荷配分計画
を作成する。

【００４１】探索モードはフラグflg に従って、図６の
処理フローを実施する。ここで、探索モードフラグflg
がゼロのときは、処理Ｓ５で作成したサンプリング時刻
の起動停止を固定として、この計画における最適な起動
時刻，停止時刻を決定する。概略の処理手順は次の通り
である。処理Ｓ１〜処理１１まで番号順に処理する。次
に処理Ｓ１２，処理Ｓ６〜処理Ｓ１１を繰り返す。最後
に処理Ｓ１３で結果を表示して終了する。探索モードフ
ラグflg が２のときは、処理Ｓ５で作成したサンプリン
グ時刻の起動停止を最適化するとともに、サンプリング
時刻の各起動停止に対して最適な起動時刻，停止時刻を
決定する。概略の処理手順は次の通りである。処理Ｓ１
〜処理１１まで番号順に処理する。次に処理Ｓ１２，処
理Ｓ５〜処理Ｓ１１を繰り返す。最後に処理Ｓ１３で結
果を表示して終了する。探索モードフラグflgが１のと
きは、処理Ｓ５で作成したサンプリング時刻の起動停止
を最適化するとともに、サンプリング時刻の各起動停止
に対して最適な起動時刻，停止時刻を決定する。更に、
作成した最適なサンプリング時刻の起動停止計画に対し
て最適な起動時刻，停止時刻を決定する。概略の処理手
順は次の通りである。処理Ｓ１〜処理１１まで番号順に
処理する。次に処理Ｓ１２，処理Ｓ５〜処理Ｓ１１を繰
り返す。処理Ｓ１３で結果を表示する。作成した最適な
サンプリング時刻の起動停止計画に対して次の処理を実
施する。処理Ｓ１４，処理Ｓ１５，処理Ｓ１２である。
その後、処理Ｓ６〜処理Ｓ１１を繰り返す。最後に処理
Ｓ１３で結果を表示して終了する。

【００４２】処理Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９の処理ループをロー
カルループ、処理Ｓ５又はＳ６からＳ１１，Ｓ１２の処
理ループをグローバルループと呼ぶことにする。 （ａ）サンプリング時刻の初期計画作成 処理Ｓ５のサンプリング時刻の計画の作成では、サンプ
リング時刻の計画作成部１３，データ格納部１７及びコ
ントロール部９を使って、サンプリング時刻の計画作成
方法に従って初期計画を作成する。処理Ｓ５では、探索
回数Ｋがゼロのとき、初期計画を作成する。探索回数Ｋ
が０より大きいときは（ｂ）のサンプリング時刻の起動
停止計画作成を実施する。初期計画の例を図１０に示
す。発電機の状態は停止を表す０〜２または運転を表す
４〜６までとなっており、状態が３となる運転状態が未
定の状態はない。 （ａ−１）タブーサーチ法 サンプリング時刻の計画作成方法がタブーサーチ法であ
る場合は、運転予備力及び需給バランスを満たすまで発
電機設備の優先順位が高い順に運転する発電機を決め
る。予想需要，優先順位は固定なので、一意に１つの起
動停止計画を作成することができる。 （ａ−２）ローカルサーチ法 ローカルサーチ法も初期計画の作成方法はタブーサーチ
法と同じである。 （ａ−３）シミュレーティッドアニーリング シミュレーティッドアニーリングも初期計画の作成方法
はタブーサーチ法と同じである。 （ａ−４）遺伝的アルゴリズム 遺伝的アルゴリズムでは、乱数により状態未定の発電機
のをバランス運転又はバランス停止をサンプリング時刻
毎に決め、個体数分の初期計画を作成する。作成する初
期計画数は処理Ｓ１で設定した固体数である。例えば、
乱数が０.５ 以下の時はバランス停止、それ以外はバラ
ンス起動とする。但し、Ｎ時刻，Ｐ時刻の状態の連続性
を考慮して、前後の時刻から状態を決めることもでき
る。優先順位法により作成する起動停止計画は、初期解
として良いと考えられるので、この解を個体数分用意し
て、次に各解に対して、乱数により１箇所以上の起動停
止を変更することにより初期個体を作成する、という方
法を適用しても良い。 （ａ−５）固定優先順位法 初期計画固定優先順位法も初期計画の作成方法はタブー
サーチ法と同じである。 （ａ−６）可変優先順位法 可変優先順位法も初期計画の作成方法はタブーサーチ法
と同じである。 （ｂ）サンプリング時刻の起動停止計画作成 処理Ｓ５では、探索回数Ｋが０より大きいときは（ｂ）
のサンプリング時刻の起動停止計画作成を実施する。処
理Ｓ５では、サンプリング時刻の計画作成部１４とデー
タ格納部およびコントロール部９により、現在解をもと
にサンプリング時刻の起動停止計画を作成し、作成した
計画をデータ格納部１７に格納する。選択した手法に応
じて、現在解を変更して新たな起動停止計画を作成す
る。 （ｂ−１）タブーサーチ法 タブーサーチ法が選択されているときについて説明す
る。現在解を図１１に示す起動停止計画とし、隣接状態
をサンプリング時刻の起動停止を変更することにより作
成できる起動停止計画とする。例えば、図１１の現在解
に対して発電機Ｇ５の５日目のＮ時刻を停止から運転に
変更することにより、図１２に示す隣接状態を作成する
ことができる。但し、ここではＮ時刻で運転する発電機
はその前後のＰ時刻で運転するということにしているた
め、４日目のＰ時刻も停止から運転に変更している。ま
た、図１１の現在解に対して発電機Ｇ５の５日目のＰ時
刻を運転から停止に変更することにより、図１３に示す
隣接状態を作成することができる。但し、Ｐ時刻で停止
するとその前後のＮ時刻も停止に変更するものとする。
ここで、タブーリストに格納する項目は、運転状態を変
更した発電機名称と変更時刻および変更時刻とその時刻
の前後の変更前の運転状態とする。基本的にはサンプリ
ング時刻の発電機の運転状態を変更することにより、隣
接状態を作成するが、次の条件を満たすときは対象外と
する。変更した状態がタブーリストにあるとき、起動停
止変更対象は運転可能状態でない発電機，時刻であると
き、起動停止変更に伴ってその前後の起動停止状態を変
更するすると矛盾が生じるとき（例えば強制運転の発電
機を運転することはできない）である。 （ｂ−２）ローカルサーチ法 ローカルサーチ法についても、現在解をもとにタブーサ
ーチ法と同じ隣接状態を用いる。ローカルサーチの場合
は、タブーにより除外される隣接状態はない。 （ｂ−３）シミュレーティッドアニーリング シミュレーティッドアニーリングの場合は、現在解をも
とに乱数を用いて起動停止を変更する発電機および時刻
を決定して、起動停止計画を変更する。 （ｂ−４）遺伝的アルゴリズム 遺伝的アルゴリズムを選択している場合は、現在解の個
体集団からルーレット戦略により２つの個体を選出す
る。選出した個体（起動停止計画）の例を図１４，図１
５に示す。選出した２つの個体を交叉させて新たな個体
を作成する。交叉ポイントは乱数により決定する。図１
４，図１５の例では、発電機のＧ３とＧ４を交叉ポイン
トして、図１６，図１７に示す新たな個体を作成する。
図１４，図１５，図１６および図１７の例では発電機の
番号で交叉ポイントを決めたが、時間で交叉ポイントを
決めることもできる。新たに作成した個体に対して、最
初の乱数が突然変異確率より小さいときは、更に乱数を
用いて起動停止を変更する発電機および時刻を決定し
て、起動停止計画を変更する。最初の乱数が突然変異確
率より大きいときは突然変異は発生しない。 （ｂ−５）固定優先順位法 サンプリング時刻の起動停止計画作成には、優先順位を
使用するので、（ａ−５）とおなじ方法で起動停止計画
を作成する。（ａ−５）とおなじ起動停止計画が作成さ
れる。 （ｂ−６）可変優先順位法 サンプリング時刻の起動停止計画作成には、優先順位を
使用するので、（ａ−６）とおなじ方法で起動停止計画
を作成する。（ａ−６）とおなじ起動停止計画が作成さ
れる。

【００４３】以上の方法で、隣接状態あるいは新たに作
成した起動停止計画をデータ格納部１７に格納する。 （ｃ）探索回数Ｇの初期化 処理Ｓ６では、ローカルな探索回数の変数Ｇをゼロに設
定して、初期化する。 （ｄ）非サンプリング時刻の計画作成方法 処理Ｓ７では、非サンプリング時刻の計画作成部１４と
データ格納部１７およびコントロール部９により、各サ
ンプリング時刻の起動停止計画に対応する非サンプリン
グ時刻の起動停止計画および（ｅ）の負荷配分計画を作
成する。非サンプリング時刻の計画はサンプリング時刻
の計画を固定として、起動，停止時刻を決定する。

【００４４】起動時刻を決定する必要があるのは、Ｎ時
刻で停止していて同日のＰ時刻で運転しているときであ
る。また、停止時刻を決定する必要があるのは、Ｎ時刻
で停止していて前日のＰ時刻で運転しているときであ
る。その他の状態の組合せの時は、Ｎ時刻と同日のＰ時
刻，Ｎ時刻と前日のＰ時刻の間では運転，停止の状態は
一定なので、起動時刻，停止時刻を変数として決定する
必要は無い。これにより、探索範囲を狭くできる。

【００４５】ローカルループ変数Ｇがゼロのときは、Ｎ
時刻，Ｐ時刻の起動停止計画を固定として、Ｎ時刻から
Ｐ時刻で起動している発電機を固定優先順位法または可
変優先順位法により起動時刻を決定する。同様にＰ時刻
からＮ時刻で停止している発電機を固定優先順位法また
は可変優先順位法により停止時刻を決定する。これによ
り、全時刻の初期起動停止計画が作成できる。非サンプ
リング時刻の計画を作成するときの、タブーリストのデ
ータを消去する。

【００４６】変数Ｇが０より大きいときは、非サンプリ
ング時刻の起動停止計画から新たな非サンプリング時刻
の起動停止計画を下記に示すように選択された手法に応
じて作成する。変数Ｇが０のとき作成した運用計画をロ
ーカルループの探索での最適な運用計画として、その起
動停止計画，負荷配分計画および評価関数値を格納す
る。

【００４７】ここの処理では、１つのサンプリング時刻
の起動停止時刻に対して、１つの非サンプリング時刻の
起動停止計画を探索により決定する。例えば、サンプリ
ング時刻の起動停止計画は遺伝的アルゴリズムでは個体
数分だけあるが、サンプリング時刻の各起動停止計画で
最適な起動時刻，停止時刻を決めることが目的である。
すなわち、異なるサンプリング時刻の起動停止計画間で
交叉、突然変異を生じさせることは無いため、処理Ｓ７
でサンプリング時刻の起動停止が変化することは無い。 （ｄ−１）タブーサーチ法 ローカルループ変数Ｇがゼロのときは、Ｎ時刻，Ｐ時刻
の起動停止計画を固定として、Ｎ時刻からＰ時刻で起動
している発電機を固定優先順位法または可変優先順位法
により起動時刻を決定する。同様にＰ時刻からＮ時刻で
停止している発電機を固定優先順位法または可変優先順
位法により停止時刻を決定する。これにより、全時刻の
初期起動停止計画が作成できる。非サンプリング時刻の
計画を作成するときのタブーリストのデータを消去す
る。

【００４８】ローカルループ変数Ｇがゼロより大きいと
きは、サンプリング時刻の起動停止計画に対応する非サ
ンプリング時刻の起動停止計画は既にできているので、
この非サンプリング時刻の起動停止計画をもとに、起動
停止時刻を変更することにより隣接状態を作成する。起
動時刻を単位時間早くまたは遅くする、または停止時刻
を単位時間早くまたは遅くすることにより、隣接状態を
作成する。但し、Ｎ時刻，Ｐ時刻の起動停止計画は固定
とする。また、タブーリストにある状態は隣接状態から
除く。 （ｄ−２）ローカルサーチ法 ローカルループ変数Ｇがゼロのときは、タブーサーチ法
と同じ方法で全時刻の初期起動停止計画を作成する。

【００４９】ローカルループ変数Ｇがゼロより大きいと
きは、タブーサーチ法と同じ方法で隣接状態を作成す
る。但し、ローカルサーチの場合は、タブーにより除外
される隣接状態はない。 （ｄ−３）シミュレーティッドアニーリング ローカルループ変数Ｇがゼロのときは、タブーサーチ法
と同じ方法で全時刻の初期起動停止計画を作成する。

【００５０】ローカルループ変数Ｇがゼロより大きいと
きは、サンプリング時刻の起動停止計画に対応する非サ
ンプリング時刻の起動停止計画は既にできているので、
この非サンプリング時刻の起動停止計画をもとに、起動
停止時刻を変更することにより新たな起動停止計画を１
つ作成する。乱数により、変更する発電機，何日目か，
起動時刻か停止時刻および早める遅くするこを決める。
但し、Ｎ時刻，Ｐ時刻の起動停止計画は固定とする。

【００５１】シミュレーティッドアニーリングの場合
は、現在解をもとに乱数を用いて起動停止を変更する発
電機および時刻を決定して、起動停止計画を変更する。 （ｄ−４）遺伝的アルゴリズム ローカルループ変数Ｇがゼロのときは、タブーサーチ法
と同じ方法で全時刻の初期起動停止計画を作成する。こ
の計画を個体数分作成し、各個体に対して、乱数によ
り、変更する発電機，何日目か，起動時刻か停止時刻お
よび早める遅くするこを決める。但し、Ｎ時刻，Ｐ時刻
の起動停止計画は固定とする。これにより、個体数分の
全時刻の初期起動停止計画が作成できる。

【００５２】ローカルループ変数Ｇがゼロより大きいと
きは、サンプリング時刻の起動停止計画に対応する非サ
ンプリング時刻の起動停止計画は既にできているので、
この非サンプリング時刻の起動停止計画をもとに、交
叉，突然変異により新たな起動停止計画を個体数分作成
する。交叉には、２つの計画を時間軸方向に分ける方法
または発電機番号の方向に分ける方法を適用する。乱数
により、変更する発電機，何日目か，起動時刻か停止時
刻および早める遅くするこを決めることで突然変異を生
じさせる。但し、Ｎ時刻，Ｐ時刻の起動停止計画は固定
とする。 （ｄ−５）固定優先順位法 固定優先順位法が選択されているときは、発電機特性と
してデータ格納部１７に格納している優先順位に従って
運転予備力を満たすようにバランス運転の発電機を決定
する。運転可能でバランス運転しなかった発電機はバラ
ンス停止となる。図１０に７日間（週間）のサンプリン
グ時刻における起動停止計画の例を示す。ここでは、優
先順位がＧ１〜Ｇ５の順に高いとする。このとき、最終
日の７日目に起動しているのはＧ２とＧ５であり、最初
にＧ２が起動となり、次にＧ５が起動となる。起動時刻
は予想需要と予備力によって一意に決まる。図８に示す
ように７日目の最小需要の時刻Ｎと最大需要の時刻Ｐは
各々１４９時と１６０時とする。図１８が１６８時点の
起動停止計画の例で、図１９はその中の７日目の最小需
要の時刻１４９時と最大需要の時刻１６０時の間の運転
状態の例を示すものである。１４９時は７日目の５時、
１６０時は７日目の１６時である。この例では、優先順
位の高いＧ２が１５３時にバランス起動し、その後Ｇ５
が１５４時にバランス起動している。作成した全時刻の
起動停止計画に対して、起動停止状態によりチェックで
きる制約条件をチェックし、違反しているときは起動時
刻，停止時刻を変更することによりできるだけ違反を解
消する。ここで、チェックする制約条件は、同一中央の
同時起動禁止，並列時間差，解列時間差，最小連続停止
時間，最小連続運転時間等である。 （ｄ−６）可変優先順位法 可変優先順位法では、計画対象となった時刻の優先順位
は、その隣の既に起動停止計画を作成した時刻の起動停
止計画を用いて、計画対象の予想需要で負荷配分したと
きの発電機出力に対する燃料費、すなわち燃料費単価の
小さい順序を用いて決定する。各時刻毎にこの可変優先
順位を計算し、この優先順位を使って固定優先順位と同
じ方法で非サンプリング時刻の起動停止計画を作成す
る。作成した全時刻の起動停止計画に対して、起動停止
状態によりチェックできる制約条件をチェックし、違反
しているときは起動時刻，停止時刻を変更することによ
りできるだけ違反を解消する。ここで、チェックする制
約条件は、同一中央の同時起動禁止，並列時間差，解列
時間差，最小連続停止時間，最小連続運転時間等であ
る。

【００５３】以上により、起動停止計画が作成できる。 （ｅ）負荷配分計画の作成 発電機がＩＰＰ，融通受電，融通送電のときは、Ｎ時刻
とＰ時刻の運転状態から一意的に各時刻の運転状態およ
び出力が自動的に決まる。発電機が揚水のときは、その
発電機出力は、供給力不足または運転予備力不足のとき
に必要なだけの出力とする。揚水ポンプは下げ代の不足
分だけ負荷を追加した値とする。但し、出力は出力上限
以下，ポンプは揚水ポンプ上限以下とする。発電機の出
力上下限は必須の制約条件としているためである。

【００５４】上記で作成した全時刻の起動停止計画に対
して、等ラムダ法，線形計画法或いは二次計画法により
負荷配分計画を作成する。図２０に負荷配分したときの
各発電機の出力の例を示す。負荷配分したときの発電機
出力から計算して決まる制約条件をチェックする。もし
制約違反があるときは発電機出力の増減により調整し
て、できるだけ違反を解消または違反量を低減する。こ
こでチェックする制約条件は、燃料消費制約，揚水池水
位上下限，目標水位等である。また、揚水について出力
調整を実施するとき、各時刻の揚水発電と揚水ポンプの
量は経済性を考慮して決定する。すなわち、最終時刻の
揚水池の目標水位とするために、揚水発電量を増加する
必要があるときは、増分燃料費（単位出力変化させるの
に必要な燃料費）が大きい時刻の揚水発電量を大きくす
ることにより目標水位となるようにする。揚水発電量を
増やすと、その時刻の増分燃料費は減少する。また、揚
水ポンプを増加する必要があるときは、増分燃料費が小
さい時刻の揚水ポンプを大きくすることにより目標水位
となるようにする。これらの揚水発電，揚水ポンプの投
入方法は、増加するコストを下げるために、最も増分燃
料費が大きい時刻で揚水発電して火力燃料費を低減し、
最も増分燃料費が安い時刻で揚水ポンプをして火力燃料
費の増加を最小化するためのものである。以上により、
非サンプリング時刻の計画を含めて発電機出力が決定さ
れる。 （ｆ）ローカルループの計画の評価関数の計算 処理Ｓ８では、計画の評価部１５とデータ格納部１７お
よびコントロール部９により、各起動停止計画の評価関
数を計算し、評価関数の値をもとに計画作成手法に応じ
て１つまたは個体数分の起動停止計画を選択する。計画
の評価部１５は発電機の起動停止，発電機出力と制約条
件（制約値）を式（１）に代入することにより、評価関
数を計算する。 （ｆ−１）タブーサーチ法 タブーサーチ法では、隣接状態の起動停止計画の中で評
価関数がもっとも良いものを１つ選択する。これをデー
タ格納部１７に格納する。また、タブーリストに、非サ
ンプリング時刻で起動停止の状態が変化した、発電機名
称と時刻を格納する。タブーリストに入っているデータ
が、タブーリスト長より多くなるときは、もっとも古い
データを削除する。 （ｆ−２）ローカルサーチ法 ローカルサーチ法では、隣接状態の起動停止計画の中で
評価関数がもっとも良いものを１つ選択する。これをデ
ータ格納部１７に格納する。 （ｆ−３）シミュレーティッドアニーリング シミュレーティッドアニーリングでは、新たに作成した
起動停止計画の評価関数値が元の起動停止計画より良い
場合は必ず、新たに作成した起動停止計画を選択する。
また、乱数の値が温度と探索回数によって決まる値以下
のときは、新たに作成した起動停止計画の評価関数値が
元の起動停止計画より悪い場合でも、新たに作成した起
動停止計画を選択する。 （ｆ−４）遺伝的アルゴリズム 遺伝的アルゴリズムでは、作成した起動停止計画と元の
起動停止計画の評価関数値が良いものが選ばれやすいよ
うに、ルーレット戦略およびエリート戦略により次の世
代の個体（起動停止計画）を個体数分選択する。 （ｆ−５）固定優先順位法 起動停止計画は１つしかないので、作成した起動停止計
画を次の起動停止計画として選択する。 （ｆ−６）可変優先順位法 起動停止計画は１つしかないので、作成した起動停止計
画を次の起動停止計画として選択する。

【００５５】以上で選択した起動停止計画，評価関数値
等はデータ格納部１７に格納する。また、サンプリング
時刻の各起動停止計画に対して、ローカルループの探索
回数のＧ回目の運用計画で評価関数がもっとも良い計画
を格納する。更に、この運用計画と現在のローカルルー
プの探索での最適な運用計画と比較して、評価関数が良
ければ、ローカルループの探索での最適解、その起動停
止計画，負荷配分計画をデータ格納部１７に格納する。 （ｇ）ローカルループの探索回数の増加 処理Ｓ９では、ローカルループの探索回数Ｇのカウント
を１つ増加させた後、その最大回数より小さければ処理
Ｓ７へ戻り、小さければ処理Ｓ１０へ移る。 （ｈ）グローバルループの運転計画の選択 処理Ｓ１０では、ローカルループの探索により作成した
最適な運用計画がグローバルループの探索での最適な運
用計画と比較して、評価関数が良ければ、グローバルル
ープの探索での最適な運用計画として格納する。格納す
るのは、起動停止計画，負荷配分計画，評価関数値等で
ある。また、ローカルループの探索により作成した最適
な運用計画を現在解として、データ格納部１７に格納す
る。図２１はグローバルループの各探索毎における評価
関数の例を示し、これらのデータはデータ格納部１７に
格納されている。同様に最適解については、別に図２２
に示すように、何回目の探索で最適解が得られたか、ま
たそのときの評価関数等をデータベース２１に格納す
る。 （ｉ）グローバルループの探索回数の増加 処理Ｓ１１では、グローバルループの探索回数Ｋのカウ
ントを１つ増加させた後、その最大回数より小さければ
処理Ｓ１１へ戻り、小さければ処理Ｓ１３へ移る。 （ｊ）サンプリング時刻の起動停止計画を固定するかど
うか 処理Ｓ１４は、探索モードのフラグflgの値が１ならば
処理Ｓ１５へ、そうでなければ全ての処理を終了する。 （ｋ）サンプリング時刻の起動停止計画を固定した近傍
探索のための条件設定 処理Ｓ１５は探索モードのフラグflgの値を０に変更し
て、グローバルループ回数Ｋをゼロにして初期化する。
また、探索モードのフラグflgが０のときの、最大探索
回数Ｌmaxを設定する。 （ｌ）サンプリング時刻の起動停止計画が固定条件かど
うかの判定 処理Ｓ１２は探索モードのフラグflg が０ならば処理Ｓ
６へ、そうでなければ処理Ｓ５に移る。 （６）結果の表示 処理Ｓ１３では、表示データ作成部１６とデータ格納部
１７およびコントロール部９により、表示装置２０の計
算結果を表示する。また、データ格納部１７に格納され
ている計算結果，計算途中のデータをデータベース２１
にファイル名称と付けて格納する。表示装置に表示する
内容は、グローバルループにおける評価関数，発電コス
ト，燃料費，起動費およびペナルティコストを表または
グラフにて表示する。また、得られた最適解の全時刻の
起動停止計画，サンプリング時刻の起動停止計画，発電
機出力を表示する。図２３に表示する評価関数のグラフ
の例を示す。また、表示装置に表示する発電機状態，発
電機出力，評価関数の履歴および最適解の評価関数の例
を図１８，図２０，図２１および図２２に示す。サンプ
リング時刻の起動停止計画の表示画面の例には図９もあ
る。ここで、運転状態を数字で表示しているが、数字の
色やバックグラウンドの色あるいは表示色のみで運転状
態を表示することもできる。運転状態の分類も、計画結
果については運転，停止の２種類，初期状態では運転状
態が未定を含めて３種類とすることもできる。

【００５６】以上では、１週間の１６８時点の運用計画
を作成する例で説明したが、１日２４時点，月間，年間
の計画にも適用できる。また、サンプリング時刻は最小
需要のＮ時刻，最大需要のＰ時刻としたが、一方のみで
も良いし、任意に指定した時刻等でも良い。

【００５７】また、図６に示す運用計画を作成する処理
フローのプログラムをフロッピィディスクやＣＤ−ＲＯ
Ｍ等の媒体に記憶させる。上記の処理プログラムを実行
する具体的な装置は、図１に示す装置で構成される専用
の装置の他に入出力装置，表示装置，読み取り装置等を
含む汎用のコンピュータシステムとその上で稼働する処
理プログラムによって実現することも可能である。この
ような汎用のコンピユータシステムに処理プログラムを
付加して実現するときには、処理プログラムは記憶媒体
に記録して配送，補間，実装され、コンピュータ本体に
設けた読み取り装置によって読み取って該コンピュータ
本体内に取り込まれる。通信ネットワークを通じて配送
される処理プログラムを入力部によって取り込んで実現
する場合には、取り込んだ処理プログラムを磁気ディス
ク等の記憶媒体に記憶させて保存することにより、繰り
返し使用できるようにする。

【００５８】このように、優先順位を変更して、運転計
画を作成することにより起動の優先順位と停止の優先順
位を最適化することができ、目的関数が最小となる起動
停止計画および発電機出力を高速に計算することが出来
る。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、タ
ブーサーチ法，ローカルサーチ，シミュレーティッドア
ニーリング，遺伝的アルゴリズム等の組合せ最適化手法
や、固定優先順位法，可変優先順位法により計画時刻の
一部の時刻の起動停止計画を作成し、この起動停止計画
を固定として、起動停止時刻を決定し、作成した起動停
止計画に対して、負荷配分計画を作成する。これらの作
成した運用計画のなかで、もっとも評価関数が最小、す
なわち制約条件を満たし発電コストがもっとも少ない運
用計画を自動的に計算することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置構成を示す図である。

【図２】１日の電力需要のカーブを示す図である。

【図３】運用計画問題の運用計画に対する評価関数のグ
ラフの例である。

【図４】本発明のハードウェア構成を示す図である。

【図５】データ格納部の内部構成を示す図である。

【図６】本発明の処理フローを示す図である。

【図７】１６８時点の予想需要の例を示す図である。

【図８】サンプリング時刻の予想需要の例を示す図であ
る。

【図９】運用者の強制停止・運転設定画面を示す図であ
る。

【図１０】１日２時点の起動停止計画の例を示す図であ
る。

【図１１】現在解の例を示す図である。

【図１２】停止を運転に変更して作成できる隣接状態の
例を示す図である。

【図１３】運転を停止に変更して作成できる隣接状態の
例を示す図である。

【図１４】交叉対象の現在解の例を示す図である。

【図１５】交叉対象の現在解の例を示す図である。

【図１６】交叉によりできた計画の例を示す図である。

【図１７】交叉によりできた計画の例を示す図である。

【図１８】発電機の起動停止状態を示す図である。

【図１９】発電機の起動停止状態を示す図である。

【図２０】発電機出力を示す図である。

【図２１】探索毎の評価関数等の値を示す図である。

【図２２】最適解の評価関数等の値を示す図である。

【図２３】評価関数の変化のグラフを示す図である。

【符号の説明】

１…運転計画作成装置、２…ＣＰＵ、３…主記憶装置、
４…入出力装置、５…外部記憶装置、６…配信システ
ム、７…受信システム、９…コントロール部、１０…条
件読み込み部、１１…条件設定部、１２…サンプリング
部、１３…サンプリング時刻の計画作成部、１４…非サ
ンプリング時刻の計画作成部、１５…計画の評価部、１
６…表示データ作成部、１７…データ格納部、１９…入
力装置、２０…表示装置、２１…データベース、２２…
読取装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野本 正明 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか事業所内 Ｆターム(参考） 5G066 AA03 AA05 AA07 AE01 AE05 AE07 AE09

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予想需要，運転計画の運用制約を元に発電
   機の運用計画を作成する発電機の運転計画作成装置にお
   いて、発電機の特性を読み込むまたは／および設定手段
   と発電機の運転計画を作成する各時刻の予想需要から一
   部の時刻または／および需要をサンプリングする手段と
   該手段によりサンプリングした該時刻または／および該
   需要に対する発電機の起動，停止を作成する手段と起動
   停止を作成した該時刻または／および該需要に対する発
   電機の起動停止を固定することを制約条件として未定の
   時刻または／および需要に対する発電機の起動，停止を
   作成する手段と作成した発電機の運転計画を評価する手
   段を有することを特徴とする発電機の運転計画作成装
   置。
2. 【請求項２】請求項１の発電機の運転計画作成装置にお
   いて、サンプリングする手段は、少なくとも需要の極大
   値または極小値、または需要の極大値，極小値の発生時
   刻、または運用者が指定した時刻、または運用が指定し
   たサンプリング時間間隔に基づいてサンプリングするこ
   とを特徴とする発電機の運転計画作成装置。
3. 【請求項３】請求項１の発電機の運転計画作成装置にお
   いて、サンプリングする手段は、１日，週間，旬間ある
   いは月間等の一定期間毎の少なくとも最大の需要または
   最大の需要時刻をサンプリングすることを特徴とする発
   電機の運転計画作成装置。
4. 【請求項４】請求項１の発電機の運転計画作成装置にお
   いて、サンプリングした該時刻または／および該需要の
   発電機の起動，停止を作成する手段に、ローカルサー
   チ，タブサーチ法，遺伝的アルゴリズム，シミュレーテ
   ィッドアニーリング等のメタヒューリスティックスまた
   は優先順位法を用いたことを特徴とする発電機の運転計
   画作成装置。
5. 【請求項５】請求項１の発電機の運転計画作成装置にお
   いて、起動停止を作成した該時刻または／および該需要
   に対する発電機の起動停止を固定した条件で未定の時刻
   または／および需要に対する発電機の起動，停止を作成
   する手段に、ローカルサーチ，タブサーチ法，遺伝的ア
   ルゴリズム，シミュレーティッドアニーリング等のメタ
   ヒューリスティックスまたは優先順位法を用いたことを
   特徴とする発電機の運転計画作成装置。
6. 【請求項６】請求項４または請求項５の発電機の運転計
   画作成装置において、ローカルサーチ，タブサーチ法ま
   たはシミュレーティッドアニーリングを用いるときの隣
   接状態が少なくとも１つの発電機の少なくとも１つの時
   刻または需要に対して、該発電機の起動停止状態を変更
   すること、すなわち、該発電機が該時刻または該需要で
   運転しているときは停止に変更すること、該発電機が該
   時刻または該需要で停止しているときは起動に変更する
   こと、であることを特徴とする発電機の運転計画作成装
   置。
7. 【請求項７】請求項４の発電機の運転計画作成装置にお
   いて、遺伝的アルゴリズムを用いるときはサンプリング
   時刻の運転状態を表現する遺伝子構造とることを特徴と
   する発電機の運転計画作成装置。
8. 【請求項８】請求項１の発電機の運転計画作成装置にお
   いて、作成した発電機の運転計画を評価する手段で使用
   する評価関数が発電機の運転費用に関する項と運用制約
   の違反に応じたペナルティの項の和であることを特徴と
   する発電機の運転計画作成装置。
9. 【請求項９】請求項１の発電機の運転計画作成装置にお
   いて、サンプリング時点の発電機の起動停止状態を表示
   するための画面またはサンプリング時点の発電機の起動
   停止状態を強制的に運転または停止に固定をする画面を
   有することを特徴とする発電機の運転計画作成装置。
10. 【請求項１０】請求項１の発電機の運転計画作成装置に
    おいて、バランス停止，バランス起動，作業等による強
    制停止，試験等による強制運転，起動停止未定状態，運
    用者による強制停止，運用者による強制運転の発電機の
    状態に対して少なくとも起動と停止の２種類、または起
    動と停止と起動停止未定の３種類を、異なる色で表示す
    ることを特徴とする発電機の運転計画作成装置。
11. 【請求項１１】コンピュータにより、発電機の運転計画
    を作成するプログラムを記憶する記録媒体であって、請
    求項１の発電機の運転計画作成装置において、発電機の
    運転計画作成を作成する期間の需要予想の時系列データ
    から需要の特徴を表す一部の時刻を作成する機能と該機
    能により決定した該時刻の発電機の起動，停止を作成す
    る機能と既に起動，停止を作成した該時刻の発電機の起
    動，停止を固定として、未定の時刻の発電機の起動，停
    止を作成する機能と作成した発電機の運転計画を評価す
    る機能を実行する発電機の運転計画プログラムが格納さ
    れた記憶媒体。
12. 【請求項１２】需要データと発電機の運用制約とを基に
    発電機の運転計画を作成する発電機の運転計画作成方法
    において、 需要データから、最大需要とその時刻及び最小需要とそ
    の時刻の少なくとも一方をサンプリングするステップ
    と、 サンプリングした需要と時刻とを基に、その時刻の発電
    機の運転計画を作成するステップと、 その計画したサンプリングした時刻の発電機の起動又は
    停止を固定することを制約条件に含めてその時刻以外の
    時刻の発電機の運転計画を作成するステップと、を有す
    る発電機の運転計画作成方法。