JP2017070167A

JP2017070167A - 電力使用量の予測方法および予測システム

Info

Publication number: JP2017070167A
Application number: JP2015196887A
Authority: JP
Inventors: 雅治吉田; Masaharu Yoshida
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: JP6327226B2

Abstract

【課題】稼動スケジュールの調整用工場の有効活用を図り生産性の改善を図ることができる電力使用量予測方法を提案する。【解決手段】稼動スケジュールの調整用工場を少なくとも１つ含む、製品を製造する複数の工場の各々の単位時間当たりの電力使用量を前記各工場の稼動スケジュールに基づき予測するとともに、その予測した各工場の電力使用量の前記複数の工場における総和である総電力使用量を予測して出力する電力使用量予測方法において、前記総電力使用量と予め設定された目標電力使用量とを比較して、総電力使用量が目標電力使用量に達しないと判定された場合に、目標電力使用量と総電力使用量との差から調整用工場の稼働可能時間を予測して出力する。【選択図】図４

Description

本発明は、圧延工場等における複数の工場の少なくとも一つが稼動スケジュールを調整する調整用工場である場合に、該調整用工場の稼働可能時間を各工場の電力使用量に基づいて予測する電力使用量の予測方法および予測システムに関するものである。

多量の電力を消費する製鉄所等では、電力会社との電力購入契約に際して基本電力量とともにデマンド値（所定時間、例えば１時間分の積算電力量の最大値）を設定しているのが普通であり、使用電力量がデマンド値を超えるような操業が行われた場合には超過した電力量に応じてペナルティとして違約金が課せられる一方、電力使用量が基本電力量を下回る操業が行われた場合であっても基本電力量分の金額を支払わなければならない仕組みになっている。

このため、従来は、工場毎に使用電力量を予測し、予測した工場別の電力使用量を積算した値がデマンド値以下となるように操業することにより、電力コストの軽減を図るようにしている。

この点に関する先行技術として、例えば特許文献１には、予め入力された工場別の操業計画を、各工場の時々刻々と変化する操業実績に基づいて修正し、修正した操業計画に基づき工場別の未来所定時間内の使用電力量を予測し、予測した工場別の使用電力量を経時的に積算して工場群の未来所定時間内の総合予測使用電力量とする方法が提案されている。

また、特許文献２には、複数の設備を持つ処理ラインで被処理材を処理する際の電力使用量を処理条件別に層別化し、処理ラインを構成する個々の設備毎の、被処理材の処理に要する使用電力量又は電流および、被処理材の処理時間又は処理速度並びに、各設備間における被処理材の移動時間を蓄積したデータベースを用い、処理が予定された被処理材順にデータベースの電力使用量を、指定された時間内で積算する方法が提案されている。

特開２０００−２１７２５３号公報特開２００２−１６５３６２号公報

上記先行文献１、２において提案されている方法によれば、デマンド値の管理に関しては改善される方向にあるものの、特に、余剰電力をいかに有効に活用するかについては何らの対策も採られておらず、工場の生産性の改善を図るのにも限界があるのが現状であった。

それゆえ本発明の課題は、製品を製造する複数の工場のうちの少なくとも１つの工場が製造スケジュールの調整用工場である場合に、該調整用工場の稼働可能時間を、各工場の電力使用量（調整用工場の電力使用量を含む）の予測値に基づいて精度良く予測し、例えば基本電力使用量やデマンド値に基づく目標電力使用量の範囲内で該調整用工場を効率よく稼働させることにより生産性の改善を図ることができる電力使用量の予測方法および予測システムを提案することにある。

本発明の電力使用量予測方法は、稼動スケジュールの調整用工場を少なくとも１つ含む、製品を製造する複数の工場の各々の単位時間当たりの電力使用量を前記各工場の稼動スケジュールに基づき予測するとともに、その予測した各工場の電力使用量の前記複数の工場における総和である総電力使用量を予測して出力する電力使用量予測方法において、前記総電力使用量と予め設定された目標電力使用量とを比較して、総電力使用量が目標電力使用量に達しないと判定された場合に、目標電力使用量と総電力使用量との差から調整用工場の稼働可能時間を予測して出力することを特徴とするものである。

また、本発明の電力使用量予測システムは、稼動スケジュールの調整用工場を少なくとも１つ含む、製品を製造する複数の工場の各々の単位時間当たりの電力使用量を前記各工場の稼動スケジュールに基づき予測する各工場電力使用量予測手段と、前記各工場電力使用量予測手段が予測した各工場の電力使用量の前記複数の工場における総和である総電力使用量を予測して出力する総電力使用量予測手段とを具え、さらに、前記総電力使用量予測手段が出力する総電力使用量と予め設定された目標電力使用量とを比較して総電力使用量が目標電力使用量に達しないか否かを判定する目標電力使用量不達判定手段と、前記目標電力使用量不達判定手段が、総電力使用量が目標電力使用量に達しないと判定した場合に、目標電力使用量と総電力使用量との差から調整用工場の稼働可能時間を予測して出力する調整用工場可動可能時間予測手段と、を具えることを特徴とするものである。

本発明の電力使用量の予測方法および予測システムにおいては、前記各工場の単位時間当たりの電力使用量は、各工場の稼動スケジュールに基づく単位時間当たりの負荷の割合に、工場別電力使用量データベースに蓄積された負荷の種類（ベース電力および製品の製造に要する電力）に応じた電力使用量実績値を乗じることによって求めるのが好ましい。

また本発明の電力使用量の予測方法および予測システムにおいては、前記調整用工場の稼働可能時間は、時間帯毎に予測すること、さらに、前記調整用工場の稼働可能時間は、（目標電力使用量−総電力使用量予測値）／調整用工場の製品製造時の電力使用量により予測することが好ましい。

上記の構成からなる本発明の電力使用量の予測方法および予測システムによれば、各工場の電力使用量を正確に把握することができるため、工場の全体において予め設定された目標電力使用量（目標電力値）との間に余裕がある場合にその余裕の範囲内で調整用工場を稼働させることが可能となり、調整用工場の待機状態が短くなって、生産性の改善に寄与することができる。

なお、本発明の電力使用量の予測方法および予測システムにおいて、調整用工場の稼働可能時間を時間帯毎に予測するようにすれば、調整用工場を、事前にどの時間帯に、どの程度稼働させればよいか容易に把握することができる。

本発明の電力使用量予測方法の一実施形態を実施する、本発明の電力使用量予測システムの一実施形態の構成を示すブロック線図である。工場Ａ〜Ｃの稼働状況を示した図である。工場Ａ〜Ｃの稼働状況を示した図である。工場Ａ〜Ｃの稼働状況を示した図である。ケース１〜３について電力使用量を比較して示した図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の電力使用量予測方法の一実施形態を実施する、本発明の電力使用量予測システムの一実施形態の構成を示すブロック線図であり、図１中、符号１は、各工場電力使用量予測手段としての各工場電力使用量予測部、２は、総電力使用量予測手段としての総電力使用量予測部、３は、目標電力使用量不達判定手段としての目標電力使用量不達判定部、そして４は、調整用工場可動可能時間予測手段としての調整用工場可動可能時間予測部をそれぞれ示す。これら各工場電力使用量予測部１、総電力使用量予測部２、目標電力使用量不達判定部３および調整用工場可動可能時間予測部４は、具体的には、あらかじめ与えられたプログラムに基づき作動する１台または互いに接続された複数台の通常のコンピュータにより構成されている。

各工場電力使用量予測部１は、稼動スケジュールの調整用工場を少なくとも１つ含む、製品を製造する複数の工場の各々の単位時間当たりの電力使用量を前記各工場の稼動スケジュールに基づき予測し、総電力使用量予測部２は、各工場電力使用量予測部１が予測した各工場の電力使用量の上記複数の工場における総和である総電力使用量を予測して出力する。

目標電力使用量不達判定部３は、総電力使用量予測部２が出力する総電力使用量と予め設定された目標電力使用量とを比較して総電力使用量が目標電力使用量に達しないか否かを判定し、調整用工場可動可能時間予測部４は、総電力使用量が目標電力使用量に達しないと目標電力使用量不達判定部３が判定した場合に目標電力使用量と総電力使用量との差から調整用工場の稼働可能時間を予測して出力する。

表１は、工場Ａ、Ｂ、Ｃからなる圧延工場の工場別電力使用量データベースの一例を示したものであり、表１中の数値は、負荷の種類（ベースおよび製品の製造）毎の１時間当たりの電力使用量実績値を指数で示している。図２（ケース１）、図３（ケース２）は、表１に示すデータベースを基に製品（製品１：大径で肉厚のパイプ、製品２：中径で肉厚のパイプ、製品３：小径で薄肉のパイプ等）を製造した場合の各工場の１時間当たりの負荷の状態を示したものである。なお、表１において工場Ｃは、基本的に安価な夜間電力を利用するために昼間は待機状態とされ、夜間に稼動して製品を製造する稼動スケジュールの調整用工場であり、表１中の電力使用量実績値は１時間当たりの指数で表示している。製品の製造に際しては、表１に示す如き工場別電力使用量データベースに基づいて各工場の稼動スケジュールが決定される。

図２は、工場群の電力使用量が目標電力使用量としての目標電力値１００．４に対して余裕なしで昼間電力での操業を行った場合であり、この場合、各工場の稼動スケジュールに基づく単位時間当たりの負荷の割合に、工場別電力使用量データベースに蓄積された負荷の種類（ベースおよび製品の製造）に応じた電力使用量実績値を乗じると、工場Ａの電力使用量実績値は４４、工場Ｂの電力使用量実績値は５４、工場Ｃの電力使用量実績値は２．４で、工場群の電力使用量は１００．４である。

また図３は、工場群の電力使用量が目標電力値に対し余裕が生じる昼間電力での操業を行った場合であり、この場合、各工場の稼動スケジュールに基づく単位時間当たりの負荷の割合に、後述の如くして、工場別電力使用量データベースに蓄積された負荷の種類（ベースおよび製品の製造）に応じた電力使用量実績値を乗じると、工場Ａの電力使用量実績値は３４．８３、工場Ｂの電力使用量実績値は２６．０６、工場Ｃの電力使用量実績値は２．４で、工場群の電力使用量は６３．２９である。

図２および図３に示す何れの操業においても、工場Ｃは待機状態におかれている。特に、図３に示すような操業においては、通常は、所定時間内に基本電力量の引き下げる通告を電力会社に対して行う等の対応が採られるが、そのような対応を採っても、電力の使用量は抑えられるものの、設備の有効活用が図られることはなく、生産性の面からは好ましいとはいえない。

本実施形態の電力使用量予測方法および電力使用量予測システムは、図３に示すような場合において、工場Ｃの昼間電力での稼働可能時間を、該調整用工場を含めた各工場、すなわち、工場Ａ、Ｂ、Ｃの電力使用量に基づいて予測し、その予測された稼働可能時間の範囲内で、図４（ケース３）に示すように昼間電力でも工場Ｃを稼働させることによって、生産性の改善を図ろうとするものである。

昼間電力での工場群の電力使用量が目標電力値に対して余裕を生じる図３に示すような操業において、図４に示すように工場Ｃも稼働させるために、本実施形態の電力使用量予測システムでは、先ず、各工場電力使用量予測部１が、稼動スケジュールと上記データベースとに基づき、各工場の稼動スケジュールに基づく単位時間当たりの負荷の割合に、上記データベースに蓄積された負荷の種類（ベースおよび製品の製造）に応じた電力使用量実績値を乗じることで、工場Ａ、Ｂ、Ｃの単位時間当たりの電力使用量ＷＡ，ＷＢ，ＷＣを、
ＷＡ＝｛４４×（２５／６０）｝＋｛２４×（２５／６０）｝＋｛３９×（１０／６０）｝＝３４．８３
ＷＢ＝｛４９×（２０／６０）｝＋｛１４．６×（４０／６０）｝＝２６．０６
ＷＣ＝２．４×（６０／６０）＝２．４
として求め、出力する。

次いで、総電力使用量予測部２が、電力使用量の総和（ＷＡ＋ＷＢ＋ＷＣ）である総電力使用量を、総電力使用量予測値Ｆとして計算して出力する。図３に示すような操業では、Ｆ＝ＷＡ＋ＷＢ＋ＷＣは６３．２９となる。

次いで、目標電力使用量不達判定部３が、この電力使用量予測値Ｆと目標電力値Ｇとを比較して、電力使用量予測値Ｆが目標電力値Ｇに達していないか否かを判定する。すなわち具体的には、目標電力値Ｇと電力使用量予測値Ｆとの差（Ｇ−Ｆ）を求め、その差（Ｇ−Ｆ）が０より大きいか否かを判断する。図３に示すような操業では、（Ｇ−Ｆ）は、１００．４−６３．２９＝３７．１１であり、０より大きいので、電力使用量予測値Ｆが目標電力値Ｇに達していないと判定する。

次いで、調整用工場可動可能時間予測部４が、目標電力値Ｇと電力使用量予測値Ｆとの差である余剰電力（Ｇ−Ｆ）から、工場Ｃの稼働可能時間（Ｈ）を、Ｈ＝（Ｇ−Ｆ）／工場Ｃの製品製造時の電力使用量（Ｉ）として予測して出力し、工場Ｃは、その稼働可能時間（Ｈ）に基づいて稼働して製品を製造する。

工場Ｃの製品製造時の電力使用量（Ｉ）は、具体的には、工場Ａ，Ｂの稼動スケジュールと上記データベースにおける工場Ｃでの各製品の電力使用量実績値とに基づいて定められる。例えば各製品の製造時間を揃えることを目標として工場Ｃの稼働可能時間を用いることとすると、図３に示すような稼動スケジュールでは工場Ａ，Ｂの製品１の製造時間が製品２よりも短いので、工場Ｃでは製品１を製造することになる。工場Ｃでの製品１の電力使用量実績値（負荷）は５４であるから、３７．１１／５４＝４１．２３／６０であり、５分単位で計算すると、製品１の製造に用い得る稼動可能時間（Ｈ）は１時間当たり４０分である。すなわち、余剰電力（Ｇ−Ｆ）から逆算すれば、製品１の製造時間（稼動可能時間）（Ｈ）が求められ、このことは工場Ｃで製造できるもう１種類の製品である製品２についても同様である。待機状態の電力使用量実績値（負荷）は２．４であるから、図４に示すように、１時間当たりの製品１の製造時間（稼動可能時間）を３５分、残りの２５分を待機状態と設定すれば、｛５４×３５／６０｝＋｛２．４×２５／６０｝＝３２．５となり、余剰電力３７．１１の大部分を製品１の製造に充てることができる。

なお、図４では、工場Ｃにおいて０〜２５分までは待機状態とし、２５分から６０分まで工場を稼働させて製品１を製造する場合を示したが、これは、何れの工場でも製品１の製造に最も電力使用量が嵩むため、できるだけ特定の時間帯で総電力使用量が給電能力に対し過剰にならないように工場Ａ，Ｃであえて製品１の製造タイミングをずらしたものであり、このようにする代わりに、工場Ａ，Ｃで製品１の製造タイミングが重なることを許容して、上述のように１時間当たりの製品１の製造時間（稼動可能時間）を４０分とし、残りの２０分を待機状態と設定すれば、｛５４×４０／６０｝＋｛２．４×２０／６０｝＝３６．８となり、余剰電力３７．１１を最大限に製品１の製造に充てることができる。但し、この設定は目標電力値に対する余裕が少なすぎるため、デマンド値を考慮すると必ずしも好ましくはない。

図５は、ケース１〜３の電力使用量を比較して示した図である。図５に示すように、本実施形態の電力使用量予測システムが実施する本実施形態の電力使用量予測方法によれば、製造工場において目標電力値に余裕がある場合に、その目標電力値の範囲内で調整用工場を稼働させて製品を製造することが可能であり、生産性の改善を図るのに特に有利となる。

調整用工場の稼働可能時間は、時間帯毎、例えば１時間おきに予測するのが好ましく、これによれば、調整用工場を事前にどの時間帯にどの程度稼働させることができるか把握、評価できるため、調整用工場の待機状態を無駄に継続しておく必要がなくなる。

以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば上述の例では、工場Ａ〜Ｃを圧延工場とするとともにそれらのうちの工場Ｃを調整用工場とした場合について説明したが、本発明は、焼結工場、コークス工場、製銑工場、製鋼工場等の各工場への適用も可能であり、圧延工場にのみ限定されるものではない。また、工場数が多数あり、それらのうちで調整用工場が２つ以上あっても良い。

本発明の電力使用量の予測方法および予測システムによれば、各工場の電力使用量を正確に把握することができるため、工場の全体において予め設定された目標電力使用量（目標電力値）との間に余裕がある場合にその余裕の範囲内で調整用工場を稼働させることが可能となり、調整用工場の待機状態が短くなって、生産性の改善に寄与することができる。

１各工場電力使用量予測部
２総電力使用量予測部
３目標電力使用量不達判定部
４調整用工場可動可能時間予測部

Claims

稼動スケジュールの調整用工場を少なくとも１つ含む、製品を製造する複数の工場の各々の単位時間当たりの電力使用量を前記各工場の稼動スケジュールに基づき予測するとともに、その予測した各工場の電力使用量の前記複数の工場における総和である総電力使用量を予測して出力する電力使用量予測方法において、
前記総電力使用量と予め設定された目標電力使用量とを比較して、総電力使用量が目標電力使用量に達しないと判定された場合に、目標電力使用量と総電力使用量との差から調整用工場の稼働可能時間を予測して出力することを特徴とする電力使用量予測方法。
前記各工場の単位時間当たりの電力使用量は、各工場の稼動スケジュールに基づく単位時間当たりの負荷の割合に、工場別電力使用量データベースに蓄積された負荷の種類に応じた電力使用量実績値を乗じることによって求めることを特徴とする、請求項１記載の電力使用量予測方法。
前記調整用工場の単位時間当たりの稼働可能時間は、時間帯毎に予測することを特徴とする請求項１または２記載の電力使用量予測方法。
前記調整用工場の稼働可能時間は、（目標電力使用量−総電力使用量予測値）／調整用工場の製品製造時の電力使用量に基づいて予測することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の電力使用量予測方法。
稼動スケジュールの調整用工場を少なくとも１つ含む、製品を製造する複数の工場の各々の単位時間当たりの電力使用量を前記各工場の稼動スケジュールに基づき予測する各工場電力使用量予測手段と、
前記各工場電力使用量予測手段が予測した各工場の電力使用量の前記複数の工場における総和である総電力使用量を予測して出力する総電力使用量予測手段と、
を具える電力使用量予測システムにおいて、
前記総電力使用量予測手段が出力する総電力使用量と予め設定された目標電力使用量とを比較して総電力使用量が目標電力使用量に達しないか否かを判定する目標電力使用量不達判定手段と、
前記目標電力使用量不達判定手段が、総電力使用量が目標電力使用量に達しないと判定した場合に、目標電力使用量と総電力使用量との差から調整用工場の稼働可能時間を予測して出力する調整用工場可動可能時間予測手段と、
を具えることを特徴とする電力使用量予測システム。