JP2017050911A - 運転計画の算出装置、算出方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 受電電力の超過を許容する運転計画を算出できるようにする。【解決手段】 本発明の一態様に係る装置は、管理対象の電力機器として補助電源装置５，６と負荷装置４とを含み、電力系統７からの受電が可能な電力設備２の運転計画を算出する装置である。この装置は、下記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶する記憶部１２と、記憶された制約条件と目的関数を用いて、所定の時間ステップｔごとの電力設備２の運転計画を算出する制御部１１と、を備える。第１条件の目的関数には、時間ステップｔごとの受電電力Ｐｅｔと目標電力のＰｔの差分を変数として定式化されたペナルティＣｐｔが含まれる。第１条件：目的関数に関する条件第２条件：電力機器の運転状態に関する条件第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件【選択図】 図４

Description

本発明は、運転計画の算出装置、算出方法及びコンピュータプログラムに関する。
具体的には、管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する方法の改良に関する。

エネルギー管理システム（Energy Management System：以下、「ＥＭＳ」という。）の機能の１つとして、例えば線形計画法を利用して、電力設備に含まれる電力機器の運転計画を算出することが知られている（特許文献１参照）。
運転計画の算出処理は、管理対象である電力機器の時間ステップごとの変数でモデル化した機器条件などを含む制約条件を設定し、設定した制約条件の下で、コストを最小にするなどの目的関数が満たされるように、時間ステップごとの電力機器の変数の解（運転計画）を求めるものである。

特開２０１５−３５９４１号公報

従来のＥＭＳでは、受電電力の超過に伴うペナルティ（違約金）の発生を防止すべく、受電電力≦目標電力（≦契約電力）が各時間ステップで充足されるように、当該不等式を制約条件として採用するのが一般的である。
従って、例えば需要予測パターンが途中で大きくなり、自前の発電装置及び蓄電装置では需要電力を賄えない時間ステップが発生した場合には、上記の制約条件が満たされないために計画不能と判断され、運転計画が出力されないことがある。

しかし、受電電力が目標電力（≦契約電力）を超える超過状態となる場合でも、超過状態となる時間帯を予測できれば、予測される時間帯に一部の負荷を停止して需要を減らすなど、需要電力を見直す対策を講じることができる。従って、受電電力が超過状態の時間ステップが発生しても、運転計画を算出できる装置が望まれる。

一方、電力設備の需要電力を見直す場合に、負荷の停止時間や停止する負荷の種類は千差万別であり、例えば、小規模な負荷の電力を長い時間に渡って落としたい、逆に、大規模な負荷の電力を短い時間だけ落としたいなど、種々の要望があり得る。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、受電電力の超過を許容する運転計画を算出する場合において、受電電力の超過が発生するタイミングを調整することができる、運転計画の算出装置等を提供することを目的とする。

（１） 本発明の一態様に係る装置は、管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する装置であって、下記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶する記憶部と、記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出する制御部と、を備えており、前記第１条件の目的関数には、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれる。

第１条件：目的関数に関する条件
第２条件：電力機器の運転状態に関する条件
第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件

（８） 本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する処理を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記処理には、上記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶する記憶処理と、記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出する算出処理とが含まれ、前記第１条件の目的関数には、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれる。

（９） 本発明の一態様に係る方法は、管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する方法であって、上記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶するステップと、記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出するステップと、を含み、前記第１条件の目的関数には、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれる。

本発明によれば、受電電力の超過を許容する運転計画を算出することができる。
本発明によれば、受電電力の超過を許容する運転計画を算出する場合において、受電電力の超過が発生するタイミングを調整することができる。

本発明の実施形態に係る電力システムの構成例を示すブロック図である。 ＥＭＳサーバの機能的構成の一例を示すブロック図である。 計画期間と計画の刻み幅（ステップ間隔）の説明図である。 従来の運転計画の算出方法の問題点とその解決策を示す説明図である。 運転計画が失敗した場合の説明図であり、（ａ）は再計画周期が２４時間の場合を示し、（ｂ）は再計画周期が３０分の場合を示す。 運用計画の算出処理に用いる変数及び定数の定義を示す表である。 ペナルティコストの定式化に用いる係数の設定方法の例（パターン１及び２）を示すイメージ図である。 ペナルティコストの定式化に用いる係数の設定方法の例（パターン３及び４）を示すイメージ図である。 運転計画のシミュレーションに用いた需要パターンを示すグラフである。 運転計画のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。 運転計画のシミュレーション結果の別の例を示すグラフである。 運転計画のシミュレーション結果の別の例を示すグラフである。 運転計画のシミュレーション結果の別の例を示すグラフである。 超過時間と超過電力の算出処理の一例を示すフローチャートである。

＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１） 本発明の実施形態に係る装置は、管理対象の電力機器として蓄電装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する装置であって、下記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶する記憶部と、記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出する制御部と、を備えており、前記第１条件の目的関数には、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれる。

第１条件：目的関数に関する条件
第２条件：電力機器の運転状態に関する条件
第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件

本実施形態の算出装置によれば、第１条件の目的関数に、時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれるので、受電電力≦目標電力となる制約が存在しない。従って、ペナルティを考慮した運転計画が算出され、運転計画の算出が不能と判定されることがない。
このため、受電電力の超過を許容する運転計画を算出することができ、上述の目的が達成される。

（２） 本実施形態の算出装置において、前記ペナルティは、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生数及び発生時期の少なくとも１つが調整可能となるように定式化されていることが好ましい。
この場合、上記の少なくとも１つが調整可能となるようにペナルティが定式化されているので、ペナルティの条件式を種々に調整して受電電力の超過を許容する運転計画を算出することにより、受電電力の超過が発生するタイミングを調整することができる。このため、上述の目的が達成される。

（３） 例えば、前記ペナルティを、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生数が多くなるように定式化すれば、目標電力を超過するなら小規模な負荷（例えば照明の一部）の電力を長い時間に渡って落として目標電力の超過を回避したいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できるようになる。

（４） 逆に、前記ペナルティを、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生数が少なくなるように定式化すれば、目標電力を超過するなら大規模な負荷（例えば生産機械の一部）の電力を短い時間だけ落として目標電力の超過を回避したいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できるようになる。

（５） また、前記ペナルティを、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生時期が後回しとなるように定式化すれば、受電電力が超過する時間帯をできるだけ未来の時間帯にしたいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できるようになる。

（６） 逆に、前記ペナルティを、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生時期が前倒しとなるように定式化すれば、受電電力が超過する時間帯をできるだけ現在に近い時間帯にしたいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できるようになる。

（７） 本実施形態の算出装置において、前記第１条件の目的関数に関する条件が、前記電力機器の運転に必要なコストに関する条件である場合には、前記ペナルティは、前記コストに含まれるペナルティコストとなる。なお、第１条件としてコストに関する条件を採用する場合の本実施形態の算出装置を、独立請求項の形式で記載し直すと次のようになる。

管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する装置であって、
下記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶する記憶部と、
記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出する制御部と、を備えており、
前記第１条件のコストには、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティコストが含まれる運転計画の算出装置。
第１条件：電力機器の運転に必要なコストに関する条件
第２条件：電力機器の運転状態に関する条件
第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件

（８） 本実施形態のコンピュータプログラムは、上述の運転計画の算出装置が行う処理をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
このため、本実施形態のコンピュータプログラムは、上述の運転計画の算出装置と同様の作用効果を奏する。

（９） 本実施形態の算出方法は、上述の運転計画の算出装置が実行する運転計画の算出方法に関する。
このため、本実施形態の算出方法は、上述の運転計画の算出装置と同様の作用効果を奏する。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る電力システムの構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の電力システムは、ＥＭＳサーバ１と、ＥＭＳサーバ１の管理対象である電力設備２とを備える。ＥＭＳサーバ１は、電力設備２に含まれる各種の電力機器の運転状態を管理する。
本実施形態のＥＭＳサーバ１は、例えばＦＥＭＳ（Factory Energy Management System）サーバよりなる。従って、電力設備２は、工場内に配線された配電線３よりなる配電網と、配電線３に接続された負荷装置４、発電装置５及び蓄電装置６とを備える。

負荷装置４には、例えば、生産機械などの電力調整が不可能あるいは可能であっても実際上調整が許されない非調整型の負荷装置が含まれる。負荷装置４には、照明、エアコンなどの、消費電力の調整が可能な調整型の負荷装置が含まれていてもよい。
負荷装置４は、スマートタップ（図示せず）やスマート分電盤などの、制御と電力情報の計測とが可能な機器を介して配電線３に接続されている。

発電装置５には、例えば、ガスやディーゼル油などの燃焼エネルギー又は燃料電池などの、化学変化によるエネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置が含まれる。発電装置５は、配電線３に接続されている。
蓄電装置６には、例えば、レドックスフロー（ＲＦ）電池、リチウムイオン電池、溶融塩電池、鉛蓄電池のうちの少なくとも１つが含まれる。蓄電装置６は、双方向のＤＣ／ＡＣ変換器（図示せず）を介して配電線３に接続されている。

本実施形態の電力設備２では、配電線３がスマートメーターなどの計測機器を介して電力系統（商用電源）７と繋がっている。このため、電力設備２は、電力系統７に対する系統連系が可能となっている。

ＥＭＳサーバ１は、通信線８を介して電力設備２の各種の電力機器と接続されており、各種の電力機器と有線ＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。ＥＭＳサーバ１と電力機器との通信は、無線ＬＡＮなどの無線通信であってもよい。
ＥＭＳサーバ１は、複数種類の制御指令Ｅ１〜Ｅ３を、電力設備２に含まれる通信可能な電力機器に送信可能である。ＥＭＳサーバ１は、電力設備２の運転状況を表す現在情報Ｓ１を、電力設備２に含まれる通信可能な電力機器から受信可能である。

制御指令Ｅ１は、負荷装置４の制御に関連する制御指令である。例えば、ＥＭＳサーバ１は、負荷装置４が接続されたスマートタップを、制御指令Ｅ１によってオン又はオフすることができる。
ＥＭＳサーバ１は、消費電力を調整可能な負荷装置４に制御指令Ｅ１を送信することにより、当該負荷装置４の消費電力の調整を行うこともできる。

制御指令Ｅ２は、発電装置５の制御に関連する制御指令である。例えば、ＥＭＳサーバ１は、発電装置５を制御指令Ｅ２によってオン又はオフすることができる。
ＥＭＳサーバ１は、発電量を調整可能な発電装置５に制御指令Ｅ２を送信することにより、当該発電装置５の発電量の調整を行うこともできる。

制御指令Ｅ３は、蓄電装置６の制御に関連する制御指令である。例えば、ＥＭＳサーバ１は、蓄電装置６に接続されたＤＣ／ＡＣ変換器を、制御指令Ｅ３によってオン又はオフすることができる。
ＥＭＳサーバ１は、配電線３に接続中の蓄電装置６に対する充電電力及び放電電力の少なくとも一方の調整を、制御指令Ｅ３によって行うこともできる。この調整は、例えば、ＤＣ／ＡＣ変換器に含まれるＰＷＭ回路に対するデューティ比の調整によって行われる。

ＥＭＳサーバ１は、電力設備２の各種の変換器及びスマートタップの接続状況（オン／オフ）や、各装置４〜６の稼働状況と電力値などよりなる現在情報Ｓ１を、所定時間（例えば１秒）ごとに収集している。
ＥＭＳサーバ１が取得する現在情報Ｓ１には、現時点における蓄電装置６の充電残量（以下、「ＳＯＣ（State Of Charge）」ともいう。）の値も含まれる。

現時点のＳＯＣ値は、テーブル参照方式、電流積分方式、及びこれらの併用のいずれかの方式によって算出することができる。
テーブル参照方式は、電池セルの端子電圧から推定される開放電圧に対応するＳＯＣ値を、予め記憶された参照デーブルから求める方式である。電流積分方式は、電池セルに流れる電流を微小時間ごとに積分することにより、ＳＯＣ値を算出する方式である。

現時点のＳＯＣ値は、蓄電装置６が自律的に算出してＥＭＳサーバ１に通知してもよいし、ＥＭＳサーバ１が算出してもよい。
前者の場合、蓄電装置６は、自身が算出したＳＯＣ値を現在情報Ｓ１としてＥＭＳサーバ１に送信し、送信されたＳＯＣ値をＥＭＳサーバ１の通信部１３（図１参照）が受信する。従って、この場合には、ＥＭＳサーバ１の通信部１３が現時点のＳＯＣ値の取得部となる。

後者の場合、蓄電装置６は、現時点の電池セルの電圧値及び電流値を現在情報Ｓ１としてＥＭＳサーバ１に送信し、ＥＭＳサーバ１の制御部１１（図１参照）が、受信した電圧値及び電流値に基づいてＳＯＣ値を算出すればよい。
従って、この場合には、ＥＭＳサーバ１の制御部１１自身が、現時点のＳＯＣ値の取得部となる。

〔ＥＭＳサーバの構成〕
図１に示すように、ＥＭＳサーバ１は、制御部１１、記憶部１２及び通信部１３を含むコンピュータ装置によって構成されている。
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む情報処理装置よりなる。記憶部１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むメモリと、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などよりなる大容量記憶部とを有する。

図１では図示を省略しているが、ＥＭＳサーバ１には、電力設備２の管理者が操作入力を行うためのマウス及びキーボードなどを含む入力装置と、制御部１１が出力する画像データを管理者に提示する液晶ディスプレイなどよりなる表示装置が接続されている。
通信部１３は、有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮあるいはその他の通信方式により、電力設備２に含まれる各種の電力機器と通信可能である。

制御部１１は、記憶部１２に格納されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、通信部１３に対する通信制御、入力装置及び表示装置に対する入出力制御、管理対象である電力設備２のエネルギー管理などの各種の制御を行う。
通信部１３は、制御部１１による通信制御に基づき、電力設備２に含まれる通信可能な各電力機器に制御指令Ｅ１〜Ｅ３を送信し、電力設備２の運転状況を示す現在情報Ｓ１を、各電力機器から受信して制御部１１に転送する。

ＥＭＳサーバ１の制御部１１は、電力設備２に対するエネルギー管理の一環として、「計画制御」と「動的制御」を実行することができる。
計画制御は、比較的長期（例えば２４時間）に渡る電力設備２の将来の運転計画を算出し、算出した運転計画に従って電力機器を稼働させる制御である。動的制御は、例えば、運転計画の実行中に発生した需要増などの外乱に対応するために、所定の電力機器を稼働させる制御である。

制御部１１は、電力設備２に対するエネルギー管理に際して、電力系統７の受電点Ｑ（図１参照）における電力需給がバランスするように、電力設備２に含まれる負荷装置４、発電装置５及び蓄電装置６の稼働状態を制御する。
その理由は、例えば受電電力（瞬時値）が大きく変動したために、受電電力の３０分平均値が所定の目標電力（≦契約電力）を超えると、電力会社に対するペナルティが発生する可能性が高くなるからである。

このため、制御部１１は、収集した各種の現在情報Ｓ１に基づいて、電力設備２における現時点の電力需要を算出している。
電力設備２における現時点の電力需要は、現時点における受電電力（例えばスマートメーターの計測値）と、発電装置５による現時点の発電電力と、蓄電装置６による現時点の放電電力を合計して算出することができる。電力設備２における現時点の電力需要は、負荷装置４の現時点の消費電力を合計して算出することもできる。

〔運転計画の算出装置の構成〕
図２は、ＥＭＳサーバ１の制御部１１の機能的構成の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、ＥＭＳサーバ１の制御部１１は、コンピュータプログラムの実行により実現される機能部分として、発電予測部３１、需要予測部３２、計画演算部３３、及び計画実行部３４を備えている。

発電予測部３１は、太陽光発電装置などの自然エネルギー発電装置が電力設備２に含まれる場合に、気象情報などに基づいて、当該発電装置の発電量の予測値を算出する。発電予測部３１は、算出した予測値を記憶部１２に含まれる発電予測用のデータベースＤＢ１に記録する。
なお、自然エネルギー発電装置が含まれない電力設備２の場合には、発電予測部３１を省略してもよいし、発電予測部３１を機能させなくしてもよい。

需要予測部３２は、電力設備２における過去の電力需要の実績値（スマートメーターの計測値の時系列データ）及び気象情報などに基づいて、例えば統計的手法により電力設備２における将来の電力需要の予測値を算出する。
需要予測部３２は、現時点から所定の予測期間（例えば２４時間）だけ先までの電力需要の予測値を単位時間（例えば３０分）ごとに算出し、算出した予測値を記憶部１２に含まれる需要予測用のデータベースＤＢ２に記録する。

記憶部１２には、２つのデータベースＤＢ１，ＤＢ２が含まれている。データベースＤＢ１は、発電量の予測値用のデータベースである。発電予測部３１は、算出した発電量の予測値を、年月日データと対応づけて時系列にデータベースＤＢ１に蓄積する。
データベースＤＢ２は、電力需要の予測値用のデータベースである。需要予測部３２は、算出した電力需要の予測値を、年月日データと対応づけて時系列にデータベースＤＢ２に蓄積する。

計画演算部３３は、データベースＤＢ１，ＤＢ２に記録された発電量及び電力需要の予測値と、現在情報Ｓ１に含まれる電力機器のステータス情報（状態変数）を用いて、電力設備２に含まれる電力機器４〜６の少なくとも１つの対象装置について、所定の計画期間Ｔｐにおける運転計画の算出を、所定の再計画周期ごとに繰り返して実行する。

図３は、計画期間Ｔｐと計画の刻み幅（ステップ間隔）Ｔｃの説明図である。
図３に示すように、計画演算部３３は、現在から未来の所定時間長（例えば２４時間）の計画期間Ｔｐを所定時間長の計画の刻み幅（以下、「ステップ間隔」ともいう。）Ｔｃごとの時間ステップｔ（ｔ＝１〜Ｎ：Ｎ＝Ｔｐ／Ｔｃ）に区切る。
そして、計画演算部３３は、電力設備２に含まれる電力機器の状態変数（当該装置のオンオフや接続、接続解除、電力量などを表す変数）を、Ｎ次元の時間ステップｔ（時間変数）の関係式に展開する。

その後、計画演算部３３は、所定の目的関数が最小（または最大）となる各時間ステップｔの変数値を求めることにより、電力設備２の各装置４〜６のうちの少なくとも１つについての、時間ステップｔごとの運転計画を演算する。
すなわち、運転計画は、所定の計画期間Ｔｐに含まれる時間ステップｔごとの、対象装置の運転状態を表す。計画演算部３３による計画演算を行う場合のアルゴリズムは、例えば、線形計画法に代表される数理計画法を用いることができる。

本実施形態の計画演算部３３は、計画期間Ｔｐよりも大幅に短い所定の「再計画周期」（例えば３０分）ごとに運転計画を繰り返し算出する処理能力を有する。この場合、計画演算部３３は、算出した運転計画を再計画周期ごとに計画実行部３４に出力する。

計画実行部３４は、計画演算部３３から運転計画が入力されると、その運転計画に基づいて制御指令Ｅ２，Ｅ３を生成し、通信部１３を介して制御指令Ｅ２，Ｅを電力設備２の各電力機器に送信する。

例えば、計画実行部３４は、発電装置５の接続又は接続解除や発電量の調整のための制御指令Ｅ２を取得すると、その制御指令Ｅ２を、発電装置５用のＤＣ／ＡＣ変換器や発電量を調整可能な発電装置５に送信する。
計画実行部３４は、蓄電装置６の接続又は接続解除や充放電電力の調整のための制御指令Ｅ３を取得すると、その制御指令Ｅ３を、蓄電装置６のＤＣ／ＡＣ変換器や当該蓄電装置６に送信する。

以下の説明においては、「受電電力」を「買電電力」という場合がある。すなわち、本明細書において、「受電電力」と「買電電力」は同義である。
また、本明細書において、「目標電力」とは、受電電力が「契約電力」を超えないように所定のマージンα（α＝０でもよい。）を持たせた閾値のことである。すなわち、目標電力は、目標電力≦契約電力となるように設定された受電電力の閾値である。もっとも、以下の説明では、目標電力＝契約電力に設定されているとものとする。

〔従来の運転計画の算出方法の問題点とその解決策〕
図４は、従来の運転計画の算出方法の問題点とその解決策を示す説明図である。
図４の左側に示すように、ここでは、電力系統、発電機（定格：６００ｋＷ）及び蓄電池（定格：１００ｋＷ×２ｈ）の３つに電源が分散する電力設備に対して、ＥＭＳサーバが１日分（２４時間分）の運転計画を算出する場合を想定する。

従来のＥＭＳサーバでは、電力設備の運転計画を算出する場合の制約条件として、次の２つ条件１及び２が設定される。
・条件１：需要電力＝受電電力＋蓄電池出力＋発電地出力
・条件２：受電電力≦契約電力
このうち、条件１は、エネルギー保存則に基づく物理的な制約条件である。条件２は、電力会社に対するペナルティ料金の発生を防止するための運用上の制約条件である。

このように、従来のＥＭＳサーバでは、達成すべきエネルギーバランスの制約条件として、条件１に加えて条件２を採用している。
このため、例えば、図４の右側の時間／需要予測パターンのグラフに示すように、需要予測パターンの電力値が途中で大きくなり、既存の発電機及び蓄電池では需要電力を賄えない時間ステップｔｐが発生した場合には、ＥＭＳサーバは、条件２が満たされないことが原因で計画不能（失敗）と判断し、運転計画を出力しない。

従って、例えば図５（ａ）に示すように、再計画周期が２４時間に設定されている場合には、丸１日分の運転計画が欠落し、その日に関しては最適な電力の運用計画を管理者が取得できないことになる。
また、例えば図５（ｂ）に示すように、再計画周期が３０分などの短い周期に設定されている場合には、計画失敗となる前の古い運転計画が維持される。しかし、この場合、電力需要が電力供給を超過してしまうリスクが発生する。

そこで、本実施形態のＥＭＳサーバ１では、発電機及び蓄電池の能力では、電力需要を賄えない時間ステップｔｐが発生する場合でも、運転計画を算出して電力設備２の管理者に提示できるようにする。
すなわち、エネルギーバランスの制約条件として、上記の条件１のみを採用し、条件２の代わりに、時間ステップｔごとの受電電力Ｐｅ(t)と契約電力（＝目標電力）Ｐｔの差分を変数として定式化されたペナルティコストＣｐ(t)を導入する。

より具体的には、時間ステップｔごとのペナルティコストＣｐ(t)を、係数Ａｐ(t)，Ｂｐ(t)を用いた下式の一次関数として定式化し、このペナルティコストＣｐ(t)をトータルコストに加えて運用計画を算出する。
Ｃｐ(t)＝Ａｐ(t)×（Ｐｅ(t)−Ｐｔ）＋Ｂｐ(t)

このようにすれば、受電電力Ｐｅ(t)が契約電力Ｐｔを超える図４のような需要予測パターンの場合であっても、ＥＭＳサーバ１は、計画失敗という解を出さずに、運転計画を算出できるようになる。
従って、算出された運転計画を、Ｐｅ(t)＞Ｐｔとなる時間ステップｔを探索してＥＭＳサーバ１の管理者に提供することにより（図１４参照）、管理者は、どの時点で受電電力Ｐｅ(t)が超過状態になる危険性があるかを事前に察知できるようになる。

ところで、需要のピークをシフトできる電力量は蓄電池によって差がある。また、燃料の使用範囲に限度がある発電機の場合もピークシフトできるが、ピークシフトできる電力量に限りがある。従って、需要予測パターンの変動だけでなく、電力設備に備わる電力機器の特性によっても、超過状態になるタイミングｔｐが異なる。
また、発電機及び蓄電池では需要を賄えない場合には、通常、負荷電力を削減する対策が講じられる。この場合、負荷をどのように変動させるのが望ましいかは、電力設備２の運用者次第であり、例えば、以下のような要望１〜４が考えられる。

要望１：小規模な負荷（例えば照明の一部）の電力を長い時間に渡って落としたい。
要望２：大規模な負荷（例えば生産機械の一部）の電力を短い時間だけ落としたい。
要望３：受電電力が超過する時間帯をできるだけ未来の時間帯にしたい。
要望４：受電電力が超過する時間帯をできるだけ現在に近い時間帯にしたい。

そこで、本実施形態では、ペナルティコストＣｐ(t)を定式化する係数Ａｐ(t)，Ｂｐ(t)を調整することにより、上記の要望１〜４に対応できるようにする。
すなわち、受電電力Ｐｅ(t)が目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生数が多くなるように設定されたＡｐ(t)，Ｂｐ(t)を採用することにより、要望１に対応する。
また、受電電力Ｐｅ(t)が目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生数が少なくなるように設定されたＡｐ(t)，Ｂｐ(t)を採用することにより、要望２に対応する。

更に、受電電力Ｐｅ(t)が目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生時期が後回しとなるように設定されたＡｐ(t)，Ｂｐ(t)を採用することにより、要望３に対応する。
また、受電電力Ｐｅ(t)が目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生時期が前倒しとなるように設定されたＡｐ(t)，Ｂｐ(t)を採用することにより、要望４に対応する。
なお、上記のＡｐ(t)，Ｂｐ(t)の具体的な設定方法については、後述する。

〔目的関数及び制約条件の例〕
上述のペナルティコストＣｐ(t)を採用して数理計画法に基づく運転計画を算出する場合の、目的関数と制約条件の具体例を以下に列挙する。
ここでは、図４に示すように、ＥＭＳサーバ１が、発電機と蓄電池を１つずつ有しかつ電力系統からの受電が可能な電力設備を管理対象とする場合を想定している。また、当該運用計画の算出処理に用いる変数及び定数の定義は、図６の表に示す通りである。

なお、以下の制約条件（式１〜式１８）及び図６の表において、添え字の「_ｔ」は、時間ステップｔの変数であることを意味する。
（目的関数）
コストの最小化 Minimize :Ｃｔ

（制約条件）
（１） トータルコストの条件式
Ｃｔ＝Ｃｅ＋Ｃｇ＋Ｃｐ ……式１
（２） 電気コストの条件式
Ｃｅ＝Σ（Ａｅ_ｔ×Ｅｅ_ｔ) ……式２
（３） ガスコストの条件式
Ｃｇ＝Σ（Ａｇ×Ｅｇ_ｔ） ……式３

（４） ペナルティコストの条件式
Ｃｐ＝ΣＣｐ_ｔ×Ｔｃ ……式４
Ｃｐ_ｔ−Ｍ×ｋｅ_ｔ
≦Ａｐ_１，ｔ×（Ｐｅ_ｔ−Ｐｔ）＋Ｂｐ_１，ｔ
≦Ｃｐ_ｔ＋Ｍ×ｋｅ_ｔ ……式５
Ｃｐ_ｔ−Ｍ×（１−ｋｅ_ｔ）
≦Ａｐ_２，ｔ×（Ｐｅ_ｔ−Ｐｔ）＋Ｂｐ_２，ｔ
≦Ｃｐ_ｔ＋Ｍ×（１−ｋｅ_ｔ） ……式６
−Ｍ×（１−ｋｅ_ｔ）≦Ｐｅ_ｔ−Ｐｔ≦Ｍ×ｋｅ_ｔ ……式７

（５） エネルギーバランスの条件式
Ｐｅ_ｔ＋Ｐｇ_ｔ＋Ｐｂ_ｔ＝Ｐｄ_ｔ ……式８
（６） 買電電力量の条件式
Ｅｅ_ｔ＝Ｐｅ_ｔ×Ｔｃ ……式９
（７） 発電機出力の上下限の制約
Ｐｇmin ×Ｓｇ_ｔ≦Ｐｇ_ｔ≦Ｐｇmax ×Ｓｇ_ｔ ……式１０

（８） 発電機のガス消費量の条件式
Ｅｇ_ｔ＝Ｄｇ×Ｐｇ_ｔ ……式１１
（９） 蓄電池の充電残量上下限の条件式
Ｅｂmin≦Ｅｂ_ｔ≦Ｅｂmax ……式１２
（１０） 蓄電池の充放電電力上下限の条件式
Ｐｂmin ≦Ｐｂ_ｔ≦Ｐｂmax ……式１３

（１１） 蓄電池効率の条件式
ｋｂ_１，ｔ＋ｋｂ_２，ｔ＝１ ……式１４
Ｘｂ_１，ｔ＋Ｘｂ_２，ｔ＝Ｐｂ_ｔ ……式１５
０≦Ｘｂ_１，ｔ≦Ｐｂmax ×ｋｂ_１，ｔ ……式１６
Ｐｂmin ×ｋｂ_２，ｔ≦Ｘｂ_２，ｔ≦０ ……式１７
Ｅｂ_ｔ−Ｅｂ_ｔ−１＝−（１／Ｅｄ×Ｘｂ_１，ｔ＋Ｅｃ×Ｘｂ_２，ｔ）×Ｔｃ ……式１８

上記の制約条件（式１〜式１８）は、概ね次の第１〜第３条件に分類される。
第１条件：電力機器の運転に必要なコストに関する条件（式１〜式７）
第２条件：電力機器の運転状態に関する条件（式９〜式１８）
第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件（式８）

上記の制約条件（式１〜式１８）において、エネルギーバランスの条件式は、エネルギー保存則に基づく式８のみであり、Ｐｅ_ｔ≦Ｐｔとする運用上の条件が含まれていない。
また、ペナルティコストＣｐ_ｔの条件式である式４〜式７では、時間ステップｔごとの受電電力Ｐｅ_ｔと契約電力（＝目標電力）Ｐｔの差分（Ｐｅ_ｔ−Ｐｔ）を変数として、ペナルティコストＣｐ_ｔが定式化されている。

従って、上記の制約条件（式１〜式１８）の下で、トータルコストＣｔの最小化を目的関数として、数理計画法に基づいて各時間ステップｔの変数の解を求めることにより、受電電力Ｐｅ_ｔが契約電力Ｐｔを超える需要が発生する場合でも、図４に示す発電機、蓄電池及び負荷などの少なくとも１つの対象装置に関する運転計画を算出できる。

〔ペナルティ係数の設定例〕
図７及び図８は、ペナルティコストＣｐ_ｔの定式化に用いる係数Ａｐ，Ｂｐ（以下、「ペナルティ係数」という。）の設定方法の例を示すイメージ図である。
式５及び式６に示すように、本実施形態では、受電電力が目標電力以下の場合のペナルティ係数Ａｐ_１，ｔ，Ｂｐ_１，ｔと、受電電力が目標電力を超える場合のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔの、２組のペナルティ係数が定義されている。ペナルティ係数Ａｐ_１，ｔ，Ｂｐ_１，ｔは常に０に設定される。すなわち、Ａｐ_１，ｔ＝Ｂｐ_１，ｔ＝０である。

図７（ａ）の「パターン１」では、Ａｐ_２，ｔ＞０でかつＢｐ_２，ｔ＝０となっている。この場合、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔが多くなり、その分、各時間ステップｔにおいて超過する電力量が小さくなる。
その理由は、Ａｐ_２，ｔ＞０でかつＢｐ_２，ｔ＝０の場合には、各時間ステップｔにおいて、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔの境界線（図７の左側グラフの破線）よりも左側に移行し易くなるからである。

図７（ｂ）の「パターン２」では、Ａｐ_２，ｔ＝０でかつＢｐ_２，ｔ＞０となっている。この場合、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔが少なくなり、その分、当該時間ステップｔにおいて超過する電力量が大きくなる。
その理由は、Ａｐ_２，ｔ＝０でかつＢｐ_２，ｔ＞０の場合には、各時間ステップｔにおいて、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔの境界線（図７の左側グラフの破線）よりも右側に移行し易くなるからである。

図８には、ペナルティ係数Ａｐ_２，ｔに時間的な変動要素を付加する「パターン３」及び「パターン４」が例示されている。

具体的には、図８（ａ）では、受電電力Ｐｅ_ｔの変化に関しては、Ａｐ_２，ｔ＝０でかつＢｐ_２，ｔ＞０とする「パターン２」を採用しつつ、時間の経過に応じて所定の傾きｃでペナルティ係数Ａｐ_２，ｔが減少する「パターン３」を採用している。この場合、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔが、なるべく遅く発生するようになる。
その理由は、ペナルティ係数Ａｐ_２，ｔが時間に対して漸減する場合には、時間が経つほどペナルティコストＣｐ_ｔも減少するからである。

また、図８（ｂ）では、受電電力の変化に関しては、Ａｐ_２，ｔ＝０でかつＢｐ_２，ｔ＞０とする「パターン２」を採用しつつ、時間の経過に応じて所定の傾きｃにてペナルティ係数Ａｐ_２，ｔが増加する「パターン４」を採用している。この場合、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔが、なるべく早く発生するようになる。
その理由は、ペナルティ係数Ａｐ_２，ｔが時間に対して漸増する場合には、時間が経つほどペナルティコストＣｐ_ｔも増大するからである。

図示を省略しているが、図７（ａ）の「パターン１」と図８（ａ）の「パターン３」を併用してもよい。この場合は、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの数を多くしつつ、当該時間ステップｔの発生を遅らせることができる。
同様に図示を省略しているが、図７（ａ）の「パターン１」と図８（ｂ）の「パターン４」を併用してもよい。この場合は、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの数を多くしつつ、当該時間ステップｔの発生を早めることができる。

〔運転計画のシミュレーション〕
本願発明者らは、上述の制約条件及び目的関数を用いて、ＥＭＳサーバ１に実際に運転計画を算出させるシミュレーションを行った。以下、このシミュレーションの条件と結果について説明する。

図９は、運転計画のシミュレーションに用いた需要パターンを示すグラフである。
図９に示すように、本実施形態のシミュレーションでは、運転計画の時間粒度Ｔｃを３０分とし、計画期間Ｔｐを２４時間とした。また、発電機を１台（定格：６００ｋＷ）とし、蓄電池も１台（定格：１００ｋＷ×２時間）とした。更に、蓄電池の初期残量を０ｋＷｈとし、契約電力（＝目標電力）を１０００ｋＷとした。

図９に示す需要パターンでは、平日の場合の需要変動を想定して、８時から１２時までの午前の「第１操業時間」と、１３時から１７時半までの午後の「第２操業時間」において、契約電力を大きく上回る１７００ｋＷの需要電力が発生するものとした。

図１０は、運転計画のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
具体的には、図１０は、図７（ａ）のパターン１及び図８（ａ）のパターン３となるようにペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを設定した場合の、運転計画のシミュレーション結果である。

図１０に示すように、パターン１のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを採用したことにより、第１及び第２操業時間において、受電電力が契約電力を超える時間ステップが連続して発生した。超過時間の合計は７時間となり、目標電力を超過する時間における超過電力は１００ｋＷとなった。
また、パターン３のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔを採用したことにより、受電電力が契約電力を超える複数の時間ステップが、第１及び第２操業時間の後寄りに発生するようになった。

図１１は、運転計画のシミュレーション結果の別の例を示すグラフである。
具体的には、図１１は、図７（ａ）のパターン１及び図８（ｂ）のパターン４となるようにペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを設定した場合の、運転計画のシミュレーション結果である。

図１１の場合も、パターン１のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを採用したことにより、第１及び第２操業時間において、受電電力が契約電力を超える時間ステップが連続して発生した。超過電力の合計は７時間となり、目標電力を超過する時間における超過電力は１００ｋＷとなった。
また、パターン４のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔを採用したことにより、受電電力が契約電力を超える複数の時間ステップが、第１及び第２操業時間の前寄りに発生するようになった。

図１２は、運転計画のシミュレーション結果の別の例を示すグラフである。
具体的には、図１２は、図７（ｂ）のパターン２及び図８（ａ）のパターン３となるようにペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを設定した場合の、運転計画のシミュレーション結果である。

図１２に示すように、パターン２のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを採用したことにより、第１及び第２操業時間において、受電電力が契約電力を超える時間ステップが離散的に発生した。超過時間の合計は３．５時間となり、目標電力を超過する時間における超過電力は２００ｋＷとなった。
また、パターン３のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔを採用したことにより、受電電力が契約電力を超える複数の時間ステップが、第１及び第２操業時間の後寄りに発生するようになった。

図１３は、運転計画のシミュレーション結果の別の例を示すグラフである。
具体的には、図１３は、図７（ｂ）のパターン２及び図８（ｂ）パターン４となるようにペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを設定した場合の、運転計画のシミュレーション結果である。

図１３の場合も、パターン２のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを採用したことにより、第１及び第２操業時間において、受電電力が契約電力を超える時間ステップが離散的に発生した。超過時間の合計は３．５時間となり、目標電力を超過する時間における超過電力は２００ｋＷとなった。
また、パターン４のペナルティ係数Ａｐ_２，ｔを採用したことにより、受電電力が契約電力を超える複数の時間ステップが、第１及び第２操業時間の前寄りに発生するようになった。

〔超過時間と超過電力の算出処理〕
図１４は、ＥＭＳサーバ１の制御部１１が実行する、超過時間と超過電力の算出処理の一例を示すフローチャートである。
図１４に示すように、ＥＭＳサーバ１の制御部１１は、制約条件、目的関数及び需要の予測値などの必要な情報を記憶部１２から取得すると（ステップＳＴ１）、運転計画の算出処理を実行する（ステップＳＴ２）。

上記の算出処理が完了すると、制御部１１は、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ６までのループ処理を、時間ステップｔごとに繰り返し実行する。
上述のシミュレーションと同様に、図１４のフローチャートにおいても、運転計画の時間粒度Ｔｃ＝３０分、計画期間Ｔｐ＝２４時間と仮定している。従って、時間ステップｔの総数は「４８」である。

ループ処理において、制御部１１は、当該時間ステップｔにおいて、Ｐｅ_ｔ＞Ｐｔであるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。
上記の判定結果が肯定的である場合は、制御部１１は、ｎをカウンタとして、超過時間Ｔ_ｏｖｅｒ［ｎ］と超過電力Ｐ_ｏｖｅｒ［ｎ］（＝Ｐｅ_ｔ−Ｐｔ）を記憶部１２に記憶させる（ステップＳＴ５）。その後、制御部１１は、カウンタｎをインクリメントして（ステップＳＴ６）、次の時間ステップｔに移行する。

上記の判定結果が否定的である場合は、制御部１１は、ステップＳＴ５をスキップしてカウンタｎをインクリメントし（ステップＳＴ６）、次の時間ステップｔに移行する。
時間ステップｔ＝１〜４８までのループ処理が完了すると、制御部１１は、ループ処理において得られた超過時間Ｔ_ｏｖｅｒと超過電力Ｐ_ｏｖｅｒを出力する（ステップＳＴ７）。この出力は、例えば表示装置によるデータの画像表示や通信部１３によるデータ送信などにより行われる。

〔ＥＭＳサーバの効果〕
以上の通り、本実施形態のＥＭＳサーバ１によれば、時間ステップｔごとの受電電力Ｐｅ_ｔと目標電力Ｐｔの差分（Ｐｅ_ｔ−Ｐｔ）を変数として定式化されたペナルティコストＣｐ_ｔを採用し、このペナルティコストＣｐ_ｔをトータルコストＣｔに含めて、運転計画を算出する。

このため、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔがあっても、ペナルティコストＣｐ_ｔを考慮した運転計画が算出され、運転計画の算出が不能と判定されることがない。従って、受電電力Ｐｅ_ｔの超過を許容する運転計画を算出することができる。

本実施形態のＥＭＳサーバ１によれば、ペナルティコストＣｐ_ｔが、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生数及び発生時期の少なくとも１つが調整可能となるように定式化されている。
具体的には、ペナルティコストＣｐ_ｔの条件式が、時間ステップｔの変数であるペナルティ係数Ａｐ_１，ｔ，Ｂｐ_１，ｔ，Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔによって定義されている。このため、ペナルティ係数を種々に変更して、受電電力Ｐｅ_ｔの超過を許容する運転計画を算出することにより、受電電力Ｐｅ_ｔの超過が発生するタイミングを調整することができる。

例えば、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生数が多くなるように、ペナルティ係数Ａｐ_１，ｔ，Ｂｐ_１，ｔ，Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを調整すれば、分散電源の調整だけでは受電電力が目標電力を超過する際には小規模な負荷（例えば照明の一部）の電力を長い時間に渡って落としたいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できる。

逆に、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生数が少なくなるように、ペナルティ係数Ａｐ_１，ｔ，Ｂｐ_１，ｔ，Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを調整すれば、分散電源の調整だけでは受電電力が目標電力を超過する際には大規模な負荷（例えば生産機械の一部）の電力を短い時間だけ落としたいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できる。

また、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生時期が後回しとなるように、ペナルティ係数Ａｐ_１，ｔ，Ｂｐ_１，ｔ，Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを調整すれば、分散電源の調整だけでは受電電力が目標電力を超過する際には受電電力Ｐｅ_ｔが超過する時間帯をできるだけ未来の時間帯にしたいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できる。

逆に、受電電力Ｐｅ_ｔが目標電力Ｐｔを超える時間ステップｔの発生時期が前倒しとなるように、ペナルティ係数Ａｐ_１，ｔ，Ｂｐ_１，ｔ，Ａｐ_２，ｔ，Ｂｐ_２，ｔを調整すれば、分散電源の調整だけでは受電電力が目標電力を超過する際には受電電力Ｐｅ_ｔが超過する時間帯をできるだけ現在に近い時間帯にしたいという、管理者の要望に応じた運転計画を算出できる。

〔その他の変形例〕
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

上述の実施形態では、目的関数に関する第１条件が、電力機器の運転に必要なコストに関する条件（Ｃｔ＝Ｃｅ＋Ｃｇ＋Ｃｐ）であり、目的関数がコストの最小化である場合を例示したが、目的関数は、コスト以外のＣＯ２排出量の最小化などであってもよい。
この場合、上述の実施形態の第１条件（目的関数に関する条件）を、電力機器の運転により排出されるＣＯ２排出量に関する条件と読み替え、ペナルティコストＣｐを、ペナルティ排出量（単に「ペナルティ」でもよい。）と読み替えればよい。

上述の実施形態では、ＥＭＳサーバ１の管理対象である電力設備２に、負荷装置４、発電装置５及び蓄電装置６が含まれる場合を例示したが、電力設備２は、電力系統７に対する「補助電源装置」として、発電装置５及び蓄電装置６のうちの少なくとも１つ（１台でも複数台でもよい。）を備えておればよい。

上述の実施形態では、ＥＭＳサーバ１と電力設備２とを有するＦＥＭＳを例示したが、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）、ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）、及びＭＥＭＳ（Mansion Energy Management System）などにも、本実施形態の運転計画の算出処理を実行するＥＭＳサーバ１を採用し得る。

１ ＥＭＳサーバ
２ 電力設備
３ 配電線
４ 負荷装置
５ 発電装置（補助電源装置）
６ 蓄電装置（補助電源装置）
７ 電力系統（商用電源）
８ 通信線
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 通信部
３１ 発電予測部
３２ 需要予測部
３３ 計画演算部
３４ 計画実行部

Claims (9)

1. 管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する装置であって、
   下記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶する記憶部と、
   記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出する制御部と、を備えており、
   前記第１条件の目的関数には、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれる運転計画の算出装置。
   第１条件：目的関数に関する条件
   第２条件：電力機器の運転状態に関する条件
   第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件
2. 前記ペナルティは、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生数及び発生時期の少なくとも１つが調整可能となるように定式化されている請求項１に記載の運転計画の算出装置。
3. 前記ペナルティは、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生数が多くなるように定式化されている請求項２に記載の運転計画の算出装置。
4. 前記ペナルティは、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生数が少なくなるように定式化されている請求項２に記載の運転計画算出装置。
5. 前記ペナルティは、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生時期が後回しとなるように定式化されている請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の運転計画の算出装置。
6. 前記ペナルティは、前記受電電力が前記目標電力を超える前記時間ステップの発生時期が前倒しとなるように定式化されている請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の運転計画の算出装置。
7. 前記第１条件の目的関数に関する条件は、前記電力機器の運転に必要なコストに関する条件であり、
   前記ペナルティは、前記コストに含まれるペナルティコストである請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の運転計画の算出装置。
8. 管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する処理を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記処理には、
   下記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶する記憶処理と、
   記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出する算出処理とが含まれ、
   前記第１条件の目的関数には、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれるコンピュータプログラム。
   第１条件：目的関数に関する条件
   第２条件：電力機器の運転状態に関する条件
   第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件
9. 管理対象の電力機器として補助電源装置と負荷装置とを含み、電力系統からの受電が可能な電力設備の運転計画を算出する方法であって、
   下記に定義する第１〜第３条件を含む制約条件と、当該制約条件の下で達成すべき目的関数とを記憶するステップと、
   記憶された前記制約条件と前記目的関数を用いて、所定の時間ステップごとの前記電力設備の運転計画を算出するステップと、を含み、
   前記第１条件の目的関数には、前記時間ステップごとの受電電力と目標電力の差分を変数として定式化されたペナルティが含まれる運転計画の算出方法。
   第１条件：目的関数に関する条件
   第２条件：電力機器の運転状態に関する条件
   第３条件：電力設備における電力需給をバランスさせるための条件

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