JP2015156770A

JP2015156770A - 運転計画支援プログラム、運転計画支援方法および運転計画支援装置

Info

Publication number: JP2015156770A
Application number: JP2014031332A
Authority: JP
Inventors: 拓山下; Taku Yamashita; 優一松藤; Yuichi Matsufuji; 淳禎安藤; Atsuyoshi Ando
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: JP6197689B2

Abstract

【課題】電力の需要と供給のバランスが崩れる予兆をより早く検知し、運転計画にフィードバックすること。
【解決手段】運転計画作成装置２００は、運転計画に基づく発電量および気象予測に基づく発電量を加算した電力量と、予想される需要電力とが異なる時間帯を、判定部によって視覚可能に表示させる。例えば、運転計画作成装置２００は、運転計画に基づく発電量および気象予測に基づく発電量を加算した電力量と、予想される需要電力とが異なる時間帯に対応する判定部を第２の色に表示させ、その他の時間帯の判定部を第２の色に表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転計画支援プログラム等に関する。

近年、新電力と呼ばれるＰＰＳ（Power Producer and Supplier）事業者が存在する。ＰＰＳ事業者は、工場や会社等の高圧需要家に加え、一般家庭などの低圧需要家に対しても電力供給を行うことで、利益を上げることを目指している。

また、ＰＰＳ事業者は、再生可能エネルギーを積極的に活用し、さらに自社発電設備を保有することで、電力の需要と供給のバランスを保つ。

例えば、再生可能エネルギーの中心は、太陽光発電、風力発電であり、自然環境の影響を受ける場合がある。このため、ＰＰＳ事業者は、電力の需要に対して供給が不足する場合には、自社発電設備を制御して不足する電力を補ったり、外部機関から電力を調達する。

特開２００４−７２９００号公報

しかしながら、上述した従来技術では、電力の需要と供給のバランスが崩れる予兆をより早く検知し、運転計画にフィードバックすることができないという問題がある。

ＰＰＳ事業者等は、天気や気温の変動により、再生可能エネルギーによる発電量が変動した場合や、需要電力が変動した場合には、自社発電設備の運転計画変更による対応や、外部機関から電力を調達し需要と供給のバランスを保つこととなる。ここで、自社発電設備を制御する場合や、外部機関から電力を調達する場合には、ある程度の猶予がないと対応できない。しかし、電力の需要と供給のバランスが崩れる予兆をより早く検知できていないのが現状である。

上記問題は、ＰＰＳ事業者に限られるものではなく、再生可能エネルギー、自社発電設備、外部調達によって、需要家に電力を供給する技術分野で同様に発生する問題である。

１つの側面では、電力の需要と供給のバランスが崩れる予兆をより早く検知し、運転計画にフィードバックすることができる運転計画支援プログラム、運転計画支援方法、運転計画支援装置を提供することを目的とする。

第１の案では、コンピュータに下記の処理を実行させる。コンピュータは、電力の需要量と、発電機の運転計画に基づく第１の発電量と、気象予測に基づく第２の発電量を算出する。コンピュータは、第１の発電量および第２の発電量を加算した加算値と、需要量との差分値に基づく判定処理を実行する。コンピュータは、需要量と、第１の発電量と、第２の発電量との算出結果と、判定処理の実行結果を時間軸に対応付けて表示させる。コンピュータは、判定処理の実行結果と算出結果を表示させた後に、運転計画の変更要求を受け付けた場合には、発電機の運転計画の変更処理を実行し、変更した運転計画に基づく第１の発電量を算出し、前記表示を更新する。

発明の１実施態様によれば、電力の需要と供給のバランスが崩れる予兆をより早く検知し、運転計画にフィードバックすることができる。

図１は、本実施例に係るシステムの構成を示す図である。図２は、運転計画作成装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図３は、需要予測データの一例を示す図である。図４は、発電機情報のデータ構造の一例を示す図である。図５は、発電予測データのデータ構造の一例を示す図である。図６は、調達先データのデータ構造の一例を示す図である。図７は、条件データのデータ構造の一例を示す図である。図８は、運転計画テーブルのデータ構造の一例を示す図である。図９は、運転計画のデータの一例を示す図である。図１０は、需要に対する供給の割合の一例を示す図である。図１１は、発電機の発電可能な電力量の一例を示す図である。図１２は、表示処理部が表示する画面の一例を示す図（１）である。図１３は、表示処理部が表示する画面の一例を示す図（２）である。図１４は、表示処理部が表示する画面の一例を示す図（３）である。図１５は、本実施例に係る運転計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。図１６は、調達計画および運転計画を計算する処理のフローチャートを示す図である。図１７は、表示プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。

以下に、本願の開示する運転計画支援プログラム、運転計画支援方法および運転計画支援装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施例に係るシステムの構成を示す図である。図１に示すように、このシステムは、発電機１０ａ〜１０ｃ、太陽光発電機１１ａ〜１１ｃ、風力発電機１２ａ〜１２ｃ、地熱発電機１３ａ〜１３ｃ、水力発電機１４ａ〜１４ｃ、バイオマス発電機１５ａ〜１５ｃを有する。また、このシステムは、電力会社２０ａ〜２０ｃ、高圧需要家３０、低圧需要家４０、電力調達先５０ａ〜５０ｃ、ＰＰＳ（Power Producer and Supplier）１００を有する。各装置１０〜１５，２０，３０，４０，５０は、電線５等によって相互に接続される。ＰＰＳ１００は、電線５には接続されず、各装置１０〜１５を通信によって直接遠隔制御したり、装置の管理者と電話連絡して指示を行うことで間接制御を行う。

発電機１０ａ〜１０ｃは、再生可能エネルギー以外を用いて電力を発電する装置である。例えば、発電機１０は、ガスタービン発電機等に対応する。発電機１０ａ〜１０ｃをまとめて適宜、発電機１０と表記する。発電機１０は、後述する運転計画作成装置２００によって作成される運転計画に基づいて、電力を発電する。図１では省略するが、発電機１０ａ〜１０ｃ以外の発電機が含まれていても良い。

太陽光発電機１１ａ〜１１ｃは、ソーラーパネル等を用いて、太陽光を電力に変換する装置である。太陽光発電機１１ａ〜１１ｃをまとめて適宜、太陽光発電機１１と表記する。図１では説明を省略するが、太陽光発電機１１ａ〜１１ｃ以外の太陽光発電機が含まれていても良い。

風力発電機１２ａ〜１２ｃは、風力によって風車を回し、その回転運動を電力に変換する装置である。風力発電機１２ａ〜１２ｃをまとめて適宜、風力発電機１２と表記する。図１では説明を省略するが、風力発電機１２ａ〜１２ｃ以外の風力発電機が含まれていても良い。

地熱発電機１３ａ〜１３ｃは、地中深くから取り出した蒸気を用いて電力を発電する装置である。地熱発電機１３ａ〜１３ｃをまとめて適宜、地熱発電機１３と表記する。図１では説明を省略するが、地熱発電機１３ａ〜１３ｃ以外の地熱発電機が含まれていても良い。

水力発電機１４ａ〜１４ｃは、ダム等の近くに設置され、水が落下する際のエネルギーを用いて、電力を発電する装置である。水力発電機１４ａ〜１４ｃをまとめて適宜、水力発電機１４と表記する。図１では説明を省略するが、地熱発電機１４ａ〜１４ｃ以外の水力発電機が含まれていても良い。

バイオマス発電機１５ａ〜１５ｃは、生物資源を直接燃焼したり、ガス化するなどして電力を発電する装置である。バイオマス発電機１５ａ〜１５ｃをまとめて適宜、バイオマス発電器１５と表記する。図１では説明を省略するが、バイオマス発電器１５ａ〜１５ｃ以外のバイオマス発電器が含まれていても良い。

電力会社２０ａ〜２０ｃは、電線５の全体の受給バランスを保てるように制御を司り、ＰＰＳ１００が受給バランスを保つことができない時に、電力を補填し、電線５全体の受給バランスを保つ働きを行うが、契約を行うことで電力調達先としての役割を果たすことも可能である。以下の説明では、電力会社２０ａ〜２０ｃをまとめて適宜、電力会社２０と表記する。

高圧需要家３０は、電力の供給先となる施設であり、例えば、工場、会社等に対応する。低圧需要家４０は、電力の供給先となる施設であり、例えば、一般の住宅等に対応する。図１では一例として、高圧需要家３０、低圧需要家４０を示すが、その他の需要家が含まれていても良い。

電力調達先５０ａ〜５０ｃは、ＰＰＳ１００と契約することで、電力が不足している時に、電力の供給を行うことのできる一種の発電会社である。調達を行う時は、一般社団法人日本卸電力取引所を通して調達したり、発電会社と直接契約を行う。また、電力調達先５０ａ〜５０ｃは、後述する運転計画作成装置２００が作成する電力の調達計画に基づいて、電力供給を行う。調達計画に関する説明は後述する。以下の説明では、電力調達先５０ａ〜５０ｃをまとめて適宜、電力調達先５０と表記する。

ＰＰＳ１００は、発電機１０、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５が発電する電力を、高圧需要家３０、低圧需要家４０に供給する装置である。また、ＰＰＳ１００は、電力の需要に対して電力の供給が不足する場合には、発電機１０の運転計画を見直して、不足する電力を補う。ＰＰＳ１００は、発電機１０を用いても、不足する電力を補うことができない場合には、電力会社２０から不足する電力を調達する。

ＰＰＳ１００は、発電機１０、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５が発電する電力を、高圧需要家３０、低圧需要家４０に供給する計画を立てて直接制御したり、発電機の運用管理者に制御指示を行い間接的に制御を行う事業者である。また、ＰＰＳ１００は、電力の需要に対して電力の供給が不足する場合には、発電機１０の運転計画を見直して、不足する電力を補う。ＰＰＳ１００は、発電機１０を用いても、不足する電力を補うことができない場合には、電力調達先５０から不足する電力を調達する。

図２は、運転計画作成装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、この運転計画作成装置２００は、通信部２１０、入力部２２０、表示部２３０、記憶部２４０、制御部２５０を有する。

通信部２１０は、ネットワークを介して、発電機１０、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５、電力調達先５０等とデータ通信を実行する処理部である。例えば、通信部２１０は、通信装置に対応する。

入力部２２０は、各種の情報を運転計画作成装置２００に入力するための入力装置である。例えば、入力部２２０は、キーボード、マウス、タッチパネル等に対応する。

表示部２３０は、制御部２５０から出力される情報を表示する表示装置である。例えば、表示部２３０は、液晶ディスプレイやタッチパネル等に対応する。

記憶部２４０は、需要データ２４１、保守計画立案データ２４２、発電予測データ２４３、調達先データ２４４、条件データ２４５、運転計画テーブル２４６を有する。例えば、記憶部２４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子や、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置に対応する。

需要予測データ２４１は、システム内の高圧需要家３０および低圧需要家４０において予測される需要電力の時系列データである。例えば、需要予測データ２４１は、一日における各時間帯と需要電力値とを対応づけたデータである。この需要電力値は、例えば、過去の消費電力値の統計データから算出される。図３は、需要予測データの一例を示す図である。図３の横軸は時間［ｈ］を示し、縦軸は需要電力値［ｋＷ］を示す。

保守計画立案データ２４２は、発電機情報、時間別系統損失率情報、時間別所内損失率情報、ＣＯ_２換算係数、コストデータを含む。

このうち、発電機情報は、発電機１０に関する各種の情報を保持する。図４は、発電機情報のデータ構造の一例を示す図である。図４に示すように、この発電機情報は、発電機識別情報、定格出力、最大出力割合、最大出力、最小出力割合、最小出力、運転時間を対応付ける。発電機識別情報は、発電機を一意に識別する情報である。定格出力、最大出力割合、最小出力割合は、それぞれ、発電機識別情報によって識別される発電機の定格出力、最大出力割合、最小出力割合を示す。

運転時間は、発電機識別情報によって識別される発電機が運転する時間を示すものである。発電機に対して保守作業や点検などを行う場合には、発電機の運転が停止される。図４の例では説明を省略するが、運転時間に対応する情報として、各日付の時間毎に、発電機が運転できる時間帯の情報を含めても良い。

時間別系統損失率情報は、電線５における時間別の電力損失率の情報である。

時間別所内損失率情報は、発電機１０が高圧需要家３０または低圧需要家４０に電力を供給する場合の、発電機を構成する施設の時間別の電力損失率の情報である。

ＣＯ_２換算係数、コストデータは、後述する運転計画や調達計画を作成する際に用いられるパラメータである。

発電予測データ２４３は、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５が発電する予測電力の時系列データである。図５は、発電予測データのデータ構造の一例を示す図である。図５の横軸は時間［ｈ］を示し、縦軸は予測される発電電力値［ｋＷ］を示す。

調達先データ２４４は、電力を調達する調達先に関する各種の情報を保持する。電力の調達先は、例えば、電力会社２０となる。図６は、調達先データのデータ構造の一例を示す図である。図６に示すように、この調達先データ２４４は、調達先識別情報、種類、供給可能時間、供給量／供給単価、ＣＯ_２排出量係数を対応付ける。

調達先データ２４４は、電力を調達する電力調達先５０に関する各種の情報を保持する。図６は、調達先データのデータ構造の一例を示す図である。図６に示すように、この調達先データ２４４は、調達先識別情報、種類、供給可能時間、供給量／供給単価、ＣＯ_２排出量係数を対応付ける。

条件データ２４５は、後述する運転計画を作成する際に用いられる条件である。図７は、条件データのデータ構造の一例を示す図である。図７に示すように、条件データ２４５は、計画単位、計画時間、計画打ち切り時間、画面リフレッシュ間隔、収束条件を有する。計画単位は、発電機の起動・停止を切り替える最小単位を示す。計画時間は、運転計画の期間を示す。例えば、計画単位が「３０分」で、計画時間が「８４時間」の場合には、１６８コマの運転計画が作成される。

計画打ち切り時間は、運転計画の作成を打ち切る時間である。画面リフレッシュ間隔は、後述の表示処理部２５３が画面をリフレッシュする間隔である。収束条件は、局所探索法等のメタヒューリスティックと呼ばれる解法を用いて運転計画を作成する場合に用いられる収束条件である。ある運転計画と次の運転計画との差が収束条件に収まれば、局所探索法等による運転計画の探索を終了する。

運転計画テーブル２４６は、複数種類の運転計画を保持するテーブルである。図８は、運転計画テーブルのデータ構造の一例を示す図である。図８に示すように、この運転計画テーブルは、運転計画識別番号と、運転計画と、発電コストと、ＣＯ_２排出量と、選択比率と、日付と、開始時刻と、終了時刻とを対応付ける。

このうち、運転計画識別番号は、各運転計画を一意に識別する情報である。運転計画は、各運転識別番号に対応する運転計画の情報である。発電コストは、運転計画に対応する発電機１０の発電コストである。ＣＯ_２排出量は、運転計画に対応する発電機１０から排出されるＣＯ_２の排出量である。

選択比率は、発電コストとＣＯ_２排出量との比率を示す情報である。例えば、選択比率の左側の数値が、発電コストの比率を示し、右側の数値が、ＣＯ_２排出量の数値に対応する。ＣＯ_２排出量よりも発電コストを少なくすることに重きをおく場合には、選択比率の左側の数値が右側の数値よりも大きくなる。発電コストよりもＣＯ_２排出量を少なくすることに重きを置く場合には、選択比率の右側の数値が左側の数値よりも大きくなる。

日付は、該当する運転計画を作成した日付に対応する。開始時刻は、該当する運転計画の作成を開始した時刻を示す。終了時刻は、該当する運転計画の作成が終了した時刻を示す。

続いて、図８の運転計画テーブル２４６に含まれる運転計画のデータの一例について説明する。図９は、運転計画のデータの一例を示す図である。図９に示すように、この運転計画のデータは、発電機識別情報と、パラメータとを対応付ける。発電機識別情報は、発電機を一意に識別する情報である。

パラメータは、各発電機の３０分毎の運転計画を示す。計画単位が「３０分」で、計画時間が「８４時間」の場合には、１６８コマの運転計画が作成される。左端の１コマ目は、０分〜２９分までの発電機の状態を示し、２コマ目は、３０分〜５９分までの発電機の状態を示す。右端の１６８コマ目は、８３時間３０分〜８４時間までの発電機の状態を示す。各コマには、０又は１が設定される。「０」は、発電機１０の状態が停止であることを示す。「１」は、発電機１０の状態が起動であることを示す。

需要実績データ２４７は、システム内の高圧需要家３０および低圧需要家４０における需要電力の実績値を示すものである。例えば、需要実績データ２４７は、現時点までにおける、各時間帯と需要電力の実績値とを対応付ける。需要実績データ２４７は、システム内の所定の装置から定期的に通知され更新される。

発電機実績データ２４８は、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５がそれぞれ発電した電力の実績値の情報である。例えば、発電機実績データ２４８は、現時点までにおける、各時間帯と発電された電力とを対応付ける。発電機実績データ２４８は、システム内の所定の装置から定期的に通知され更新される。

制御部２５０は、調達最適化処理部２５１、運転計画最適化処理部２５２、表示処理部２５３を有する。制御部２５０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積装置に対応する。また、制御部２５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路に対応する。

調達最適化処理部２５１は、動的計画法等を基にして、調達計画を作成する処理部である。例えば、調達計画は、調達先と調達する電力との関係を時間毎に示す情報である。

調達最適化処理部２５１は、需要予測データ２４１と、発電予測データ２４３と、運転計画最適化処理部２５２が作成する運転計画とを比較して、不足する電力量を時間毎に特定する。調達最適化処理部２５１は、時間毎の不足する電力量を補うための調達先の組み合わせを、調達先データ２４４を基にして特定する。そして、調達最適化処理部２５１は、動的計画法等を用いて、調達先の組み合わせのうち、最も発電コストが低く、ＣＯ_２排出量の少ない組み合わせを特定する。

なお、調達最適化処理部２５１は、初期の運転計画を、稼働可能な発電機１０がすべて最大発電電力で発電を行うものと想定する。調達最適化処理部２５１は、作成した調達計画の情報を、運転計画最適化処理部２５２に出力する。そして、調達最適化処理部２５１は、運転計画最適化処理部２５２から、更新後の運転計画を新たに取得し、取得した運転計画を基にして、再度、調達計画を作成し、作成した調達計画を運転計画最適化処理部２５２に出力する。調達最適化処理部２５１は、かかる処理を繰り返し実行し、最適な調達計画を作成する。

動的計画法等については、文献＜「電力需給運用における発電機運転計画作成」公益社団法人日本オーペレ−ションズ・リサーチ学会機関紙オペレーションズ・リサーチ 1997年5月号 341-344 河田謙一他＞に開示されている。調達最適化処理部２５１は、かかる開示された従来の動的計画法を用いて、調達計画を作成してもよいし、他の動的計画法を用いて、調達計画を作成してもよい。

運転計画最適化処理部２５２は、局所探索法等を用いて、運転計画を作成する処理部である。運転計画最適化処理部２５２は、計算部の一例である。運転計画最適化処理部２５２は、例えば、運転計画は、図９のパラメータに示したように、コマ毎に起動「１」、停止「０」を定義した情報である。

運転計画最適化処理部２５２は、需要予測データ２４１と、発電予測データ２４３と、調達計画とを基にして、需要を満たすために発電機１０が発電する電力を特定する。運転計画最適化処理部２５２は、図４に示した発電機情報等を基にして、発電機１０が発電する電力量を満たす制約条件の下、各コマのパラメータ値を「０」又は「１」にランダムに特定して、初期の運転計画を作成する。

運転計画最適化処理部２５２は、初期の運転計画の発電コストおよび発電によるＣＯ_２排出量を下記のように算出し、運転計画テーブル２４６に登録する。運転計画最適化処理部２５２は、式（１）を用いて運転計画の発電コストを算出する。

式（１）において、ｐ_ｉｔは、発電機ｉの時刻ｔにおける発電機の出力を示す。ｕ_ｉｔは、発電機ｉの時刻ｔにおける発電機の起動・停止状態を示す。発電機が起動している場合には、ｕ_ｉｔの値が「１」となり、発電機が起動していない場合には、ｕ_ｉｔの値が「０」となる。ＳＣ_ｉは、発電機ｉの起動費を示す。

式（１）において、ＦＣＯＳＴ_ｉ（ｐ_ｉｔ）は、式（２）によって定義される。

式（２）において、ａ_ｉ、ｂ_ｉ、ｃ_ｉは、発電機毎の燃料特性を示す。

また、運転計画最適化処理部２５２は、式（３）を用いて、発電によるＣＯ_２排出量を算出する。

数（３）において、ＦＣＯ２_ｉ（Ｐ_ｉｔ）は、ＣＯ_２排出量を示すものであり、式（４）によって定義される。

式４において、ＲａｔｅＣＯ２_ｉは、ＣＯ_２排出量変換係数を示す。

運転計画最適化処理部２５２は、需要と供給を満たすために発電機１０が発電する電力量を満たす制約条件のもと、運転計画の一部のパラメータを変更し、前回の運転計画の発電コストおよびＣＯ_２は排出量よりも低い、発電コストおよびＣＯ_２排出量となる運転計画を局所探索法を用いて探索する。運転計画最適化処理部２５２は、探索した運転計画の情報を、運転計画テーブル２４６に登録するとともに、運転計画の情報を、調達最適化処理部２５１に出力する。

運転計画最適化処理部２５２は、当該運転計画を作成する際に、調達最適化処理部２５１から取得した調達計画を対応付けて運転計画テーブル２４６に登録してもよい。

運転計画最適化処理部２５２は、再度、調達最適化処理部２５１から調達計画を取得した場合には、取得した調達計画を基にして、上記した局所探索法による運転計画を作成する処理を繰り返し実行する。運転計画最適化処理部２５２は、前回の運転計画の発電コストおよびＣＯ_２排出量と、今回の運転計画の発電コストおよびＣＯ_２排出量との変化が、収束条件を満たす場合に、運転計画の作成を終了する。

例えば、式（５）、（６）を満たす場合に、運転計画最適化処理部２５２は、運転計画の作成を終了する。

絶対値（（前回の運転計画の発電コスト−今回の運転計画の発電コスト）／今回の運転計画の発電コスト）＜収束条件・・・（５）

絶対値（（前回の運転計画のＣＯ_２排出量−今回の運転計画のＣＯ_２排出量）／今回の運転計画のＣＯ_２排出量）＜収束条件・・・（６）

局所探索法については、文献＜「電力系統へのメタヒューリスティクス応用技術」一般社団法人電気学会電力系統へのメタヒューリスティクス応用調査専門委員会編 2003/06/10＞に開示されている。また、特開２０１３−１３２１９５に開示されている。運転計画最適化処理部２３２は、係る開示された局所探索法を用いて、運転計画を作成してもよいし、他の局所探索法を用いて、運転計画を作成してもよい。

図１０は、需要に対する供給の割合の一例を示す図である。図１０の横軸は時刻を示し、縦軸を供給電力とする。ここでは一例として、各時刻の需要電力をそれぞれ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとする。そうすると、例えば、１３時における調達による電力は２ａとなり、発電機１０による電力は２ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は２ｃとなる。１３時３０分における調達による電力は３ａとなり、発電機１０による電力は３ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は３ｃとなる。１４時における調達による電力は４ａとなり、発電機１０による電力は４ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は４ｃとなる。１４時３０分における調達による電力は５ａとなり、発電機１０による電力は５ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は５ｃとなる。なお、発電機による電力の供給量は、需要電力に対する所定の割合をカバーすることを想定する。所定の割合は例えば、１６％である。

なお、発電機１０は、最小最大出力割合に制約があるため、発電可能な電力量は飛び石状態となる。図１１は、発電機の発電可能な電力量の一例を示す図である。例えば、図４に示した発電機情報では、図１１の網掛け以外の部分に関しては、発電量を供給できない。

図２の説明に戻る。表示処理部２５３は、需要予測データ２４１、発電予測データ２４３、調達計画による発電量、運転計画による発電量に関する情報を、表示部２３０の画面に表示する処理部である。例えば、表示処理部２５３は、調達計画による発電量を、調達最適化処理部２５１から取得する調達計画と、調達先データ２４４とを基にして、調達計画による発電量を算出する。表示処理部２５３は、運転計画テーブル２４６と、発電機情報とを基にして、運転計画による発電量を算出する。

以下の説明では、調達計画による発電量と、運転計画による発電量とを合わせて運転計画に基づく発電量と表記する。また、発電予測データ２４３から特定される太陽光発電機１１、風力発電機１２が発電する発電量を、気象予測に基づく発電量と表記する。

図１２〜図１４は、表示処理部が表示する画面の一例を示す図である。例えば、図１２において、横軸は時間を示し、縦軸は電力値を示す。需要曲線５１は、需要予測データ２４１に基づいて作成される各時間帯の需要量を示すものである。また、需要曲線５１は、需要実績データ２４７に基づいて、補正される。各時間帯の黒塗りの棒は、運転計画に基づく発電量を示す。各時間体の網掛けの棒は、気象予測に基づく発電量を示す。気象予測に基づく発電量は、発電機実績データ２４８に基づいて、補正される。判定部５２は、需要と供給のバランスが保たれているか否かを示すものである。計算実行ボタン５３は、運転計画を再度計算させる場合に、利用者が入力部２２０を操作して押下するボタンである。

図１２〜図１４では、現在の時間帯を時間帯６１（１２時〜１２時３０分）とする。時間帯６０では、過去３時間の３０分毎の運転計画に基づく発電量の実績値と、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５が発電した発電量の実績値とが示される。時間帯６２では、現在の３０分間の次の３０分〜８４時間先の３０分毎の運転計画に基づく発電量の計画値と、気象予測に基づく発電量が示される。

表示処理部２５３は、需要予測データ２４１に基づいて需要曲線５１を表示する。また、表示処理部２５３は、定期的に更新される需要曲線実績データ２４７に基づいて、需要曲線５１を修正する。例えば、表示処理部２５３は、同時刻における需要予測データ２４１と需要実績データ２４７とを用い、需要実績データを用いて需要予測データを更新するデータ同化と呼ばれる手法によって、需要曲線５１を修正する。このデータ同化の手法としては、文献＜「カルマンフィルタによって更新される線形回帰モデルを用いた数時間先行電力負荷予測」中村政俊（佐賀大）、旗崎裕章（九州電力）電気学会論文誌 B 電力・エネルギー部門誌 103(4),P251-258, 1983-04 電気学会＞に開示されている。

表示処理部２５３は、発電予測データ２４３に基づいて、気象予測に基づく発電量を表示する。また、表示処理部２５３は、定期的に更新される発電実績データ２４８に基づいて、気象予測に基づく発電量を修正する。修正方法は需要予測データの更新と同様に、データ同化の手法を用いる。

表示処理部２５３は、運転計画に基づく発電量および気象予測に基づく発電量を加算した値と、需要曲線５１に基づく需要量との差分値を算出し、算出結果を判定部５２に表示させる。以下の説明では、運転計画に基づく発電量および気象予測に基づく発電量を加算した値を適宜、加算値と表記する。また、加算値と、需要曲線５１に基づく需要量との差分値を、単に差分値と適宜表記する。

例えば、表示処理部２５３は、差分値の絶対値が閾値未満の場合には、判定部５２を第１の色に表示させる。図１２に示す例では、各時間帯１２：００〜１８：００において、需要曲線５１に基づく需要量と、加算値がほぼ等しく、差分値の絶対値が閾値未満となる。このため、表示処理部２５３は、判定部５２ｇ〜５２ｒを第１の色に表示させる。

これに対して、表示処理部２５３は、差分値の絶対値が閾値以上の場合には、判定部を第２の色に表示させる。第２の色は、第１の色と異なる色であれば、どのような色でも良い。

図１３に示す例では、時間帯１５：３０〜１８：００において、需要曲線５１に基づく需要量よりも、加算値が小さくなり、差分値の絶対値が閾値以上となる。このため、表示処理部２５３は、判定部５２ｎ〜５２ｒを第２の色に表示させる。なお、時間帯１２：００〜１５：３０において、差分値の絶対値が閾値未満であるため、表示処理部２５３は、判定部５２ｇ〜５２ｒを第１の色に表示させる。

図１４に示す例では、時間帯１４：３０〜１６：００、１７：００〜１８：００において、需要曲線５１に基づく需要量よりも、加算値が小さくなり、差分値の絶対値が閾値以上となる。このため、表示処理部２５３は、判定部５２ｌ，５２ｍ，５２ｎ，５２ｑ，５２ｒを第２の色に表示させる。なお、時間帯１２：００〜１４：３０、１６：００〜１７：００において、差分値の絶対値が閾値未満であるため、表示処理部２５３は、判定部５２ｆ〜５２ｋ，５２ｏ，５２ｐを第１の色に表示させる。

図１３、図１４に示したように、判定部５２が第２の色で表示されたことを確認した利用者は、入力部２２０を操作して、計算実行ボタン５３を押下する。表示処理部２５３は、計算実行ボタン５３が押下された場合に、調達最適化処理部２５１に調達計画の計算を要求し、運転計画最適化処理部２５２に運転計画の計算を要求する。

計算要求を受け付けた調達最適化処理部２５１および運転計画最適化処理部２５２は、再度、調達計画および運転計画の最適化計算を実行する。表示処理部２５３は、調達最適化処理部２５１および運転計画最適化処理部２５２から計算結果を取得する。表示処理部２５３は、運転計画に基づく発電量および気象予測に基づく発電量を加算した値と、需要曲線５１に基づく需要量との差分値を算出し、算出結果を判定部５２に表示させる。また、表示処理部２５３は、差分値に基づいて、判定部５２を第１の色または第２色に表示させる。

次に、本実施例に係る運転計画作成装置２００の処理手順について説明する。図１５は、本実施例に係る運転計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。図１５に示すように、調達最適化処理部２５１および運転計画最適化処理部２５２は、調達計画および運転計画を計算する（ステップＳ１０１）。

運転計画作成装置２００の表示処理部２５３は、需要量と、運転計画に基づく発電量と、気象予測に基づく発電量を表示させる（ステップＳ１０２）。また、ステップＳ１０２において、表示処理部２５３は、差分値が閾値以上か否かに応じて、判定部５２を、第１の色または第２の色に表示させる。

表示処理部２５３は、計算実行ボタン５３が押下されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。表示処理部２５３は、計算実行ボタン５３が押下されていない場合には（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、ステップＳ１０２に移行する。

一方、表示処理部２５３は、計算実行ボタン５３が押下された場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、調達最適化処理部２５１および運転計画最適化処理部２５２に運転計画の計算要求を出力する（ステップＳ１０４）。

調達最適化処理部２５１および運転計画最適化処理部２５２は、調達計画および運転計画の更新を行う（ステップＳ１０５）。表示処理部２５３は、調達計画および運転計画の更新を判定して表示し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０３に移行する。

次に、図１５のステップＳ１０１に示した、調達計画および運転計画を計算する処理の処理手順について説明する。なお、図１５のステップＳ１０５に示した、調達計画および運転計画を更新する処理も、図１６に示す処理手順に対応する。

図１６は、調達計画および運転計画を計算する処理のフローチャートを示す図である。運転計画作成装置２００の調達最適化処理部２５１は、１回目の処理であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

調達最適化処理部２５１は、１回目の処理である場合には（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、制御可能な発電機１０の台数と発電機毎の最大発電電力の値から、発電機１０で供給可能な最大電力を計算（ステップＳ２０２）し、ステップＳ２０４に移行する。

調達最適化処理部２５１は、１回目の処理でない場合には（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、運転計画に基づいて発電機１０で供給する電力を計算し（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４に移行する。

調達最適化処理部２５１は、調達計画立案処理を実行する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４において、調達最適化処理部２５１は、需要電力の予測値Ａから発電機の供給可能電力Ｂをマイナスした値を、調達電力量として特定する。なお、供給可能電力Ｂは、予測値Ａに対する割合Ｃを乗算した値とする。調達最適化処理部２５１は、動的計画法を基にして、３０分コマ毎に、調達電力量を満たす組み合わせを計算することで、調達計画を作成する。

運転計画最適化処理部２５２は、運転計画立案処理を実行する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５において、運転計画最適化処理部２５２は、需要電力の予測値Ａから調達電力の合計Ｄをマイナスした値を、供給電力量として特定する。運転計画最適化処理部２５２は、局所探索法を基にして、３０分コマ毎に、供給電力を満たす組み合わせを計算することで、運転計画を作成する。

制御部２５０は、調達計画による調達電力と、運転計画による電力との総供給量が収束したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。制御部２５０は、総供給量が収束していない場合には（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、ステップＳ２０１に移行する。一方、制御部２５０は、総供給量が収束した場合には（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、運転計画の最適化計算を終了する。

次に、本実施例に係る運転計画作成装置２００の効果について説明する。運転計画作成装置２００は、運転計画に基づく発電量および気象予測に基づく発電量を加算した電力量と、予想される需要電力とが異なる時間帯を、判定部によって視覚可能に表示させる。このため、電力の需要と供給のバランスが崩れる予兆をより早く検知し、運転計画にフィードバックすることができる。

運転計画作成装置２００は、判定部５２を各時間帯に対応付けてそれぞれ表示させ、差分値の絶対値が閾値未満である時間帯の判定部５２を第１の色に表示させる。また、運転計画作成装置２００は、差分値の絶対値が閾値以上である時間帯の判定部５２を第２の色で表示させるため、需要と供給のバランスが崩れる時間帯を容易に判別することができる。

運転計画作成装置２００は、需要予測データ２４１に基づいて需要曲線を表示させ、この需要曲線を需要実績データに基づいて補正する。そして、運転計画作成装置２００は、補正した需要曲線と、加算値とを基にして、判定部５２を第１の色または第２の色に表示させる。このため、時々刻々と変化する需要実績に対応して、需要と供給のバランスが崩れる時間帯を容易に判別することができる。

運転計画作成装置２００は、発電実績データ２４８に基づいて、気象予測に基づく発電量を補正する。そして、運転計画作成装置２００は、補正した需要曲線と、加算値とを基にして、判定部５２を第１の色または第２の色に表示させる。このため、気象の変化に柔軟に対応して、需要と供給のバランスが崩れる時間帯を容易に判別することができる。

次に、上記実施例に示した運転計画作成装置２００と同様の機能を実現する運転計画作成プログラムを実行するコンピュータの一例について説明する。図１７は、表示プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。

図１７に示すように、コンピュータ３００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ３０１と、利用者からのデータの入力を受け付ける入力装置３０２と、ディスプレイ３０３を有する。また、コンピュータ３００は、記憶媒体からプログラム等を読取る読み取り装置３０４と、ネットワークを介して他のコンピュータとの間でデータの授受を行うインターフェース装置３０５とを有する。また、コンピュータ３００は、各種情報を一時記憶するＲＡＭ３０６と、ハードディスク装置３０７を有する。そして、各装置３０１〜３０７は、バス３０８に接続される。

ハードディスク装置３０７は、表示処理プログラム３０７ａを有する。ＣＰＵ３０１は、各プログラム３０７ａを読み出してＲＡＭ３０６に展開する。表示処理プログラム３０７ａは、表示処理プロセス３０６ａとして機能する。例えば、表示処理プロセス３０６ａは、表紙処理部２５３に対応する。

なお、表示処理プログラム３０７ａについては、必ずしも最初からハードディスク装置３０７に記憶させておかなくても良い。例えば、コンピュータ３００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ３００がこれらから表示処理プログラム３０７ａを読み出して実行するようにしてもよい。

以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）コンピュータに、
電力の需要量と、発電機の運転計画に基づく第１の発電量と、気象予測に基づく第２の発電量を算出し、
前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、前記需要量との差分値に基づく判定処理を実行し、
前記需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果と、前記判定処理の実行結果を時間軸に対応付けて表示させ、
前記判定処理の実行結果と算出結果を表示させた後に、運転計画の変更要求を受け付けた場合には、前記発電機の運転計画の変更処理を実行し、
変更した運転計画に基づく第１の発電量を算出し、前記表示を更新する
処理を実行させることを特徴とする運転計画支援プログラム。

（付記２）前記判定処理は、各時間帯と対応付けてそれぞれ実行し、前記第１の発電量および前記第２の発電量の加算値と、前記電力の需要量との差分値の絶対値が閾値未満である時間帯に対応する判定を第１の色で表示させ、前記差分の絶対値が閾値以上である時間帯に対応する判定を第２の色で表示させることを特徴とする付記１に記載の運転計画支援プログラム。

（付記３）前記判定処理は、予測に基づく電力の需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果を表示し、電力の需要量の実績値に基づいて、前記予測に基づく電力の需要量を補正し、前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする付記１または２に記載の運転計画支援プログラム。

（付記４）前記判定処理は、気象に基づく発電量の実績値に基づいて、前記第２の発電量を補正し、前記前記第１の発電量および補正した第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする付記３に記載の運転計画支援プログラム。

（付記５）コンピュータが実行する運転計画支援方法であって、
電力の需要量と、発電機の運転計画に基づく第１の発電量と、気象予測に基づく第２の発電量を算出し、
前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、前記需要量との差分値に基づく判定処理を実行し、
前記需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果と、前記判定処理の実行結果を時間軸に対応付けて表示させ、
前記判定処理の実行結果と算出結果を表示させた後に、運転計画の変更要求を受け付けた場合には、前記発電機の運転計画の変更処理を実行し、
変更した運転計画に基づく第１の発電量を算出し、前記表示を更新する
処理を実行することを特徴とする運転計画支援方法。

（付記６）前記判定処理は、各時間帯と対応付けてそれぞれ実行し、前記第１の発電量および前記第２の発電量の加算値と、前記電力の需要量との差分値の絶対値が閾値未満である時間帯に対応する判定を第１の色で表示させ、前記差分の絶対値が閾値以上である時間帯に対応する判定を第２の色で表示させることを特徴とする付記５に記載の運転計画支援方法。

（付記７）前記判定処理は、予測に基づく電力の需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果を表示し、電力の需要量の実績値に基づいて、前記予測に基づく電力の需要量を補正し、前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする付記５または６に記載の運転計画支援方法。

（付記８）前記判定処理は、気象に基づく発電量の実績値に基づいて、前記第２の発電量を補正し、前記前記第１の発電量および補正した第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする付記７に記載の運転計画支援方法。

（付記９）電力の需要量と、発電機の運転計画に基づく第１の発電量と、気象予測に基づく第２の発電量を算出し、前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、前記需要量との差分値に基づく判定処理を実行し、前記需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果と、前記判定処理の実行結果を時間軸に対応付けて表示させ、前記判定処理の実行結果と算出結果を表示させた後に、運転計画の変更要求を受け付けた場合には、前記発電機の運転計画の変更処理を実行し、変更した運転計画に基づく第１の発電量を算出し、前記表示を更新する表示処理部
を有することを特徴とする運転計画支援装置。

（付記１０）前記表示処理部は、前記判定処理として、各時間帯と対応付けてそれぞれ実行し、前記第１の発電量および前記第２の発電量の加算値と、前記電力の需要量との差分値の絶対値が閾値未満である時間帯に対応する判定を第１の色で表示させ、前記差分の絶対値が閾値以上である時間帯に対応する判定を第２の色で表示させることを特徴とする付記９に記載の運転計画支援装置。

（付記１１）前記表示処理部は、前記判定処理として、予測に基づく電力の需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果を表示し、電力の需要量の実績値に基づいて、前記予測に基づく電力の需要量を補正し、前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする付記９または１０に記載の運転計画支援装置。

（付記１２）前記表示処理部は、前記判定処理として、気象に基づく発電量の実績値に基づいて、前記第２の発電量を補正し、前記前記第１の発電量および補正した第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする付記１１に記載の運転計画支援装置。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ発電機
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ太陽光発電機
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ風力発電機
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ地熱発電機
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ水力発電機
１５ａ、１５ｂ、１５ｃバイオマス発電機
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ電力会社
３０高圧需要家
４０低圧需要家
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ電力調達先
１００ＰＰＳ
２００運転計画作成装置

Claims

コンピュータに、
電力の需要量と、発電機の運転計画に基づく第１の発電量と、気象予測に基づく第２の発電量を算出し、
前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、前記需要量との差分値に基づく判定処理を実行し、
前記需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果と、前記判定処理の実行結果を時間軸に対応付けて表示させ、
前記判定処理の実行結果と算出結果を表示させた後に、運転計画の変更要求を受け付けた場合には、前記発電機の運転計画の変更処理を実行し、
変更した運転計画に基づく第１の発電量を算出し、前記表示を更新する
処理を実行させることを特徴とする運転計画支援プログラム。
前記判定処理は、各時間帯と対応付けてそれぞれ実行し、前記第１の発電量および前記第２の発電量の加算値と、前記電力の需要量との差分値の絶対値が閾値未満である時間帯に対応する判定を第１の色で表示させ、前記差分の絶対値が閾値以上である時間帯に対応する判定を第２の色で表示させることを特徴とする請求項１に記載の運転計画支援プログラム。
前記判定処理は、予測に基づく電力の需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果を表示し、電力の需要量の実績値に基づいて、前記予測に基づく電力の需要量を補正し、前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の運転計画支援プログラム。
前記判定処理は、気象に基づく発電量の実績値に基づいて、前記第２の発電量を補正し、前記前記第１の発電量および補正した第２の発電量を加算した加算値と、補正した需要量との差分値を算出することを特徴とする請求項３に記載の運転計画支援プログラム。
コンピュータが実行する運転計画支援方法であって、
電力の需要量と、発電機の運転計画に基づく第１の発電量と、気象予測に基づく第２の発電量を算出し、
前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、前記需要量との差分値に基づく判定処理を実行し、
前記需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果と、前記判定処理の実行結果を時間軸に対応付けて表示させ、
前記判定処理の実行結果と算出結果を表示させた後に、運転計画の変更要求を受け付けた場合には、前記発電機の運転計画の変更処理を実行し、
変更した運転計画に基づく第１の発電量を算出し、前記表示を更新する
処理を実行することを特徴とする運転計画支援方法。
電力の需要量と、発電機の運転計画に基づく第１の発電量と、気象予測に基づく第２の発電量を算出し、前記第１の発電量および前記第２の発電量を加算した加算値と、前記需要量との差分値に基づく判定処理を実行し、前記需要量と、前記第１の発電量と、前記第２の発電量との算出結果と、前記判定処理の実行結果を時間軸に対応付けて表示させ、前記判定処理の実行結果と算出結果を表示させた後に、運転計画の変更要求を受け付けた場合には、前記発電機の運転計画の変更処理を実行し、変更した運転計画に基づく第１の発電量を算出し、前記表示を更新する表示処理部
を有することを特徴とする運転計画支援装置。