JP2018025962A - Operation plan planning method, operation plan planning device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地域冷暖房プラント等のエネルギープラントの最適な運転計画を立案する運転計画立案方法等に関するものである。 The present invention relates to an operation plan planning method for creating an optimal operation plan for an energy plant such as a district heating and cooling plant.
本発明者らは、既存のエネルギープラントに導入されている熱源機器やコージェネレーションを含むエネルギーシステムの運転計画を最適化するエネルギーシステム最適化方法等を考案している(特許文献1、2参照)。特許文献1、2に記載のエネルギーシステム最適化方法では、年間全体最適となる1月〜12月の平日、土曜、休日の36パターンを代表として最適運転計画を立案する。
The present inventors have devised an energy system optimization method for optimizing an operation plan of an energy system including heat source equipment and cogeneration introduced in an existing energy plant (see
ところで、特許文献1、2に記載のエネルギーシステム最適化方法は、日々の運転計画の立案においてはガイドラインという位置づけであり、日々の需要変動にきめ細かく対応しているものではない。
By the way, the energy system optimization methods described in
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、年間全体最適の枠組みの中で、更に日々の需要変動にきめ細かく対応した運転計画を立案することが可能な運転計画立案方法等を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to make it possible to formulate an operation plan that more closely responds to daily demand fluctuations within an annually optimal framework. Is to provide a simple operation planning method.
前述した目的を達成するための第1の発明は、運転計画立案装置が、エネルギープラントの運転計画を立案する運転計画立案方法であって、前記運転計画立案装置の記憶手段が、前記エネルギープラントに対する電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要及び蒸気需要を含む需要データと、環境上の年間遵守条件である環境規制データと、電力供給、冷房供給、暖房供給、給湯供給及び蒸気供給を行う各機器を稼働するために外部から購入する電気及びガスの料金に関する契約上の年間遵守条件の情報を含む料金データと、前記機器の情報、及び前記機器に付随する付随機器の情報を含む機器データと、前記機器及び前記付随機器の詳細情報を含む機器詳細データと、投入するエネルギーの単位量あたりの一次エネルギー換算値及びCO2排出係数を含む環境データと、を記憶する記憶ステップと、前記運転計画立案装置の算出手段が、前記記憶手段によって記憶されたデータを入力値とし、コスト、一次エネルギー消費量又はCO2排出量を目的関数とする最適化計算を行い、年間又は年度残り、及び翌日における前記機器の運転計画を算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする運転計画立案方法である。第1の発明によって、年間全体最適の枠組みの中で、更に日々の需要変動にきめ細かく対応した運転計画を立案することが可能となる。 A first invention for achieving the above-mentioned object is an operation plan planning method in which an operation plan planning apparatus plans an operation plan of an energy plant, and a storage means of the operation plan planning apparatus is provided for the energy plant. Demand data including power demand, cooling demand, heating demand, hot water supply demand and steam demand, environmental regulation data which is annual environmental compliance conditions, power supply, cooling supply, heating supply, hot water supply and steam supply Charge data including information on annual contractual compliance conditions regarding electricity and gas charges purchased from the outside to operate the equipment, equipment data including information on the equipment, and information on associated equipment attached to the equipment; , Device detailed data including detailed information of the device and the accompanying device, a primary energy conversion value per unit amount of energy to be input, and CO2 emission A storage step for storing environmental data including a coefficient; and a calculation unit of the operation planning apparatus, using the data stored by the storage unit as an input value, and calculating a cost, a primary energy consumption amount or a CO2 emission amount as an objective function And a calculation step of calculating an operation plan of the equipment on the next day, and a year or year remaining, and an operation plan drafting method. According to the first invention, it is possible to devise an operation plan that more precisely responds to daily demand fluctuations within an annually optimal framework.
第1の発明における前記算出ステップは、年度初めの場合、翌日の前記電力需要、前記冷房需要、前記暖房需要、前記給湯需要及び前記蒸気需要を所定時間毎に予測する翌日需要予測処理によって翌日需要予測を行い、年間の月毎及び曜日パターン毎の前記電力需要、前記冷房需要、前記暖房需要、前記給湯需要及び前記蒸気需要を所定時間毎に予測する年間需要予測処理によって年間需要予測を行い、前記翌日需要予測及び前記年間需要予測の結果を用いて前記最適化計算を行うようにしても良い。これによって、翌日の需要変動を精度良く予測するとともに、年間の需要変動を効率良く予測することができ、ひいては最適化計算を効率良くかつ精度良く実行することができる。 In the first aspect of the present invention, in the case of the beginning of the fiscal year, the next day demand is predicted by the next day demand forecasting process for forecasting the power demand, the cooling demand, the heating demand, the hot water supply demand, and the steam demand on the next day every predetermined time. Make a prediction, and make an annual demand prediction by an annual demand prediction process for predicting the electric power demand, the cooling demand, the heating demand, the hot water supply demand and the steam demand every predetermined time every month and day of the week pattern, The optimization calculation may be performed using the results of the next day demand forecast and the annual demand forecast. As a result, it is possible to accurately predict demand fluctuations for the next day, and to predict annual demand fluctuations efficiently, and thus to perform optimization calculations efficiently and accurately.
第1の発明における前記算出ステップは、年度途中の場合、前記環境上の遵守条件及び前記契約上の遵守条件の前日までの実績値を入力し、翌日の前記電力需要、前記冷房需要、前記暖房需要、前記給湯需要及び前記蒸気需要を所定時間毎に予測する翌日需要予測処理によって翌日需要予測を行い、翌々日以降の年度残りの月毎及び曜日パターン毎の前記電力需要、前記冷房需要、前記暖房需要、前記給湯需要及び前記蒸気需要を所定時間毎に予測する年度残り需要予測処理によって年度残り需要予測を行い、前記翌日需要予測及び前記年度残り需要予測の結果を用いて前記最適化計算を行うようにしても良い。これによって、翌日の需要変動を精度良く予測するとともに、年間の需要変動を効率良く予測することができ、ひいては最適化計算を効率良くかつ精度良く実行することができる。また、年度途中において、年間全体最適となる運転計画の立案の精度を向上させることができる。 In the first aspect of the invention, in the middle of the fiscal year, in the middle of the fiscal year, the actual values up to the previous day of the environmental compliance conditions and the contractual compliance conditions are input, and the power demand, cooling demand, and heating of the next day are input. Demand, hot water supply demand, and steam demand are predicted every day by the next day demand prediction process, and the power demand, cooling demand, heating, etc. for each remaining month and day of the week after the next day. The remaining demand forecast for the year is performed by the forecast remaining demand forecast process for forecasting the demand, the hot water supply demand and the steam demand every predetermined time, and the optimization calculation is performed using the results of the next day demand forecast and the remaining demand forecast for the next year. You may do it. As a result, it is possible to accurately predict demand fluctuations for the next day, and to predict annual demand fluctuations efficiently, and thus to perform optimization calculations efficiently and accurately. Further, it is possible to improve the accuracy of planning an operation plan that is optimal throughout the year in the middle of the year.
第2の発明は、エネルギープラントの運転計画を立案する運転計画立案装置であって、前記エネルギープラントに対する電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要及び蒸気需要を含む需要データと、環境上の年間遵守条件である環境規制データと、電力供給、冷房供給、暖房供給、給湯供給及び蒸気供給を行う各機器を稼働するために外部から購入する電気及びガスの料金に関する契約上の年間遵守条件の情報を含む料金データと、前記機器の情報、及び前記機器に付随する付随機器の情報を含む機器データと、前記機器及び前記付随機器の詳細情報を含む機器詳細データと、投入するエネルギーの単位量あたりの一次エネルギー換算値及びCO2排出係数を含む環境データと、を記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって記憶されたデータを入力値とし、コスト、一次エネルギー消費量又はCO2排出量を目的関数とする最適化計算を行い、年間又は年度残り、及び翌日における前記機器の運転計画を算出する算出手段と、を具備することを特徴とする運転計画立案装置である。第2の発明によって、年間全体最適の枠組みの中で、更に日々の需要変動にきめ細かく対応した運転計画を立案することが可能となる。 A second invention is an operation plan planning device for planning an operation plan of an energy plant, wherein demand data including power demand, cooling demand, heating demand, hot water demand and steam demand for the energy plant, and environmental annual Environmental regulation data, which is a compliance condition, and information on annual compliance conditions in the contract regarding electricity and gas charges purchased from outside to operate each device that supplies power, cooling, heating, hot water, and steam Per unit amount of energy to be input, device data including information on the device and information on associated devices associated with the device, device detailed data including detailed information on the device and the associated devices, and Storage means for storing the primary energy conversion value and environmental data including the CO2 emission coefficient, and the data stored by the storage means. And calculating means for calculating the operation plan of the equipment on the next day or the year or year, and performing the optimization calculation with cost, primary energy consumption or CO2 emission as an objective function Is an operation planning device characterized by According to the second invention, it is possible to formulate an operation plan that more precisely responds to daily demand fluctuations within an annually optimal framework.
第3の発明は、コンピュータを第2の発明の運転計画立案装置として機能させるためのプログラムである。第3の発明のプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることによって、第2の発明の運転計画立案装置を得ることができる。 The third invention is a program for causing a computer to function as the operation plan planning device of the second invention. By installing the program of the third invention in a general-purpose computer, the operation planning device of the second invention can be obtained.
本発明により、年間全体最適の枠組みの中で、更に日々の需要変動にきめ細かく対応した運転計画を立案することが可能な運転計画立案方法等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an operation plan formulation method and the like that can formulate an operation plan that more precisely responds to daily demand fluctuations within an annually optimal framework.
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態における運転計画立案装置1は、地域冷暖房プラント等のエネルギープラントの最適な運転計画を立案する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The operation
図1は、運転計画立案装置1を実現するコンピュータのハードウエア構成図である。尚、図1のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a computer that realizes the
運転計画立案装置1を実現するコンピュータは、制御部11、記憶部12、メディア入出力部13、通信制御部14、入力部15、表示部16、周辺機器I/F部17等が、バス18を介して接続される。
A computer that implements the
制御部11は、CPU(Central
Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。CPUは、記憶部12、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス18を介して接続された各装置を駆動制御し、コンピュータが行う後述する処理を実現する。ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。RAMは、揮発性メモリであり、記憶部12、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部11が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。
The
A processing unit (ROM), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like. The CPU calls a program stored in the
記憶部12は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)であり、制御部11が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(Operating System)等が格納される。プログラムに関しては、OSに相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、制御部11により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The
メディア入出力部13(ドライブ装置)は、データの入出力を行い、例えば、CDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、DVDドライブ(−ROM、−R、−RW等)等のメディア入出力装置を有する。通信制御部14は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。
The media input / output unit 13 (drive device) inputs / outputs data, for example, media such as a CD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), DVD drive (-ROM, -R, -RW, etc.) Has input / output devices. The
入力部15は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。入力部15を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。表示部16は、液晶パネル、有機EL等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。尚、入力部15及び表示部16は、タッチパネルディスプレイのように、一体となっていても良い。
The
周辺機器I/F(インタフェース)部17は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器I/F部17を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器I/F部17は、USB等で構成されており、通常複数の周辺機器I/Fを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。バス18は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
The peripheral device I / F (interface)
図2は、運転計画立案方法におけるデータフローを示す図である。図2に示すように、本発明の実施形態における運転計画立案方法は、運転計画立案装置1が、需要データ21、環境規制データ22、料金データ23、機器データ24、機器詳細データ25、環境データ26等を入力し、最適化計算処理を行い、計算結果27を出力する。尚、各データは、図2に示す例に限定されるものではない。
FIG. 2 is a diagram showing a data flow in the operation planning method. As shown in FIG. 2, in the operation plan planning method according to the embodiment of the present invention, the operation
運転計画立案装置1は、需要データ21、環境規制データ22、料金データ23、機器データ24、機器詳細データ25、環境データ26等を入力する入力手段(メディア入出力部13、通信制御部14、入力部15、周辺機器I/F部17等)と、それらを記憶する記憶手段(記憶部12、外部の記憶装置等)を有する。
The
また、運転計画立案装置1は、各種のエネルギー需要を機器群によって供給する線形計画問題又は非線形計画問題において、記憶手段によって記憶されたデータを入力値とし、コスト、一次エネルギー消費量又はCO2排出量を目的関数とする最適化計算を行い、計算対象期間における機器の運転計画を算出する算出手段(制御部11)を有する。
In addition, the
需要データ21は、計算対象施設における複数のエネルギー需要の情報を含む。需要データ21は、例えば、電力、冷房、暖房、給湯、蒸気等のエネルギー需要に関するデータであって、月別、平日・土曜・休日(以下、「曜日パターン」と表記することもある。)別、時刻別等のデータである。需要データ21は、過去の履歴データでも良いし、計算対象施設の将来の使用状況を考慮した予測データでも良い。
The
環境規制データ22は、環境上の年間遵守条件であって、最適化計算処理において制約条件として用いられる。例えば、環境規制データ22は、年間一次エネルギー消費量の上限や年間CO2排出量の上限等を含む。これによって、計算対象施設が既存のものであれば、一次エネルギー消費量、CO2排出量の削減計画を立案することができる。また、既存設備における削減量の限界値及び機器更新のタイミングを算出し、機器更新時の最適機器の選定まで一貫して行うことが可能となる。
The
料金データ23は、電力供給、冷房供給、暖房供給、給湯供給及び蒸気供給を行う各機器を稼働するために外部から購入する電気及びガスの料金に関する契約上の年間遵守条件の情報を含む。料金データ23は、基本料金や従量料金の他に、詳細な契約条件を含んでも良い。例えば、ガス料金の場合、ガス流量倍率(=年間ガス使用量/最大時間ガス使用量)、負荷率(=月平均使用量/最大需要期月平均使用量×100)等である。
The
機器データ24に含まれる機器は、例えば、チラー(水冷、空冷)、ヒートポンプ式給湯器、温水ボイラ、蒸気ボイラ、ガスエンジンヒートポンプ、ガス冷温水機、温水吸収式冷温水器、蒸気熱交換機(給湯、暖房)、温水熱交換機(給湯、暖房)、コージェネレーションシステム(以下、「CGS」と略記することもある。)、排ガス投入型吸収冷温水機システム、ジェネリンク(登録商標)等である。また、機器データ24に含まれる機器は、チラー、ガス冷温水機、温水吸収式冷温水器、排ガス投入型吸収冷温水機システム、ジェネリンク(登録商標)等に付随する付随機器(冷温水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファン等)も含む。
The equipment included in the
機器データ24は、機器の情報、及び機器に付随する付随機器の情報を含み、詳しくは、各機器の容量データ、定格効率、CGSメンテナンスコスト等を含む。容量データは、付随機器(冷温水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファン等)の消費電力量を含む。例えば、冷却塔は、水などの熱媒体を大気と直接又は間接的に接触させて冷却する熱交換器であって、消費電力が大きいものである。機器データ24が付随機器の消費電力量を含むことによって、運転計画立案装置1は、付随機器も考慮して最適化計算処理を行うことができ、計算精度が向上する。定格効率は、各機器の定格容量におけるエネルギー消費効率を示しており、例えば、冷水COP(Coefficient Of Performance:成績係数)は、単位消費電力当りの冷水能力を表し、数字が大きいほど効率が良い。
The
機器詳細データ25は、機器及び付随機器の詳細情報を含み、詳しくは、部分負荷効率データ、補機動力等を含む。部分負荷効率データは、例えば、負荷率が25%、50%、75%、100%の場合の部分負荷効率値である。補機動力とは、各機器に付随する付随機器(冷温水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファン、送水ポンプ等)の動力である。補機動力に関するデータは、例えば、各機器の定格容量に対する補機動力合計の係数である補機動力係数を含む。
The device
環境データ26は、投入するエネルギーの単位量あたりの一次エネルギー換算値、CO2排出係数等を含む。一次エネルギーとは、石炭や石油、天然ガスなど自然界に存在しているままの形状で得られるエネルギーのことである。投入するエネルギーの単位量あたりの一次エネルギー換算値は最終エネルギー消費をまかなうために利用されたエネルギー量を、投入された一次エネルギーの量に換算するために使用する。CO2排出係数は、外部から購入する電力、ガス等の単位使用量あたりのCO2排出量である。
The
計算結果27は、機器の最適運転計画と、年間トータルコスト、年間CO2排出量又は年間一次エネルギー消費量である。運転計画立案装置1は、需要データ21、環境規制データ22、料金データ23、機器データ24、機器詳細データ25及び環境データ26に基づいて、機器の運転計画に関する最適解を、例えば月別、曜日別及び時間別に算出する。
The
運転計画立案装置1による最適化計算処理は、例えば、厳密解緩和手法を用いる。厳密解緩和手法とは、混合整数線形計画法で単位時間ごとに得られた厳密解のみならず、厳密解から少し離れた周辺の解の集合も最終的な解候補として利用する手法である。
The optimization calculation process by the
具体的には、最初に、運転計画立案装置1の制御部11は、計算対象期間に含まれる全ての単位期間ごとに、エネルギー負荷を満たす最適な機器の出力値の厳密解を算出する。次に、制御部11は、全ての単位期間ごとに、厳密解及び厳密解の周辺の解を要素とする候補解集合を算出する。最後に、制御部11は、候補解集合の要素の組合せの中から、計算対象期間の最適解を算出する。
Specifically, first, the
また、記憶部12は、厳密解からの離れ度合の許容範囲を示す緩和係数を記憶し、制御部11は、緩和係数に基づいて厳密解の周辺の解を算出するようにしても良い。緩和係数を小さく設定して計算した場合には、厳密解からは少しだけ離れた解のみを要素とする候補解集合が算出される。また、緩和係数を大きく設定して計算した場合には、厳密解からある程度離れた解も要素とする候補解集合が算出される。
Further, the
制御部11は、例えば、1時間ごとに厳密解を算出し、1時間ごとに候補解集合を算出し、1年分の候補解集合の要素の組合せの中から全ての制約条件を満たすものを残し、その中で最適解を算出する。ここで、1年分の候補解集合の要素の組合せとは、例えば、12か月×3(平日、土曜、休日)×24時間=864単位分の各機器の出力値セットの集合体である。
For example, the
尚、制御部11は、厳密解緩和手法に限らず、他の公知の手法を用いて最適化計算処理を行っても良い。また、制御部11は、線形問題に限らず、非線形問題に対して最適化計算処理を行っても良い。
In addition, the
本発明の実施の形態では、年間全体最適となる1月〜12月の平日、土曜、休日の36パターンを代表とする年間の最適運転計画だけでなく、翌日の最適運転計画も立案する。 In the embodiment of the present invention, not only an annual optimum operation plan represented by 36 patterns of weekdays, Saturdays, and holidays from January to December, which are optimum for the whole year, but also an optimum operation plan for the next day is drawn up.
制御部11は、需要予測として、「翌日需要予測」と「年間需要予測」の2つを実施する。「翌日需要予測」は、翌日の電力、冷房、暖房、給湯、蒸気の需要を1日分、1時間毎に予測したものである。但し、電力需要は必要であれば30分毎でもよい。制御部11は、予測した需要データを最適計算モデルへ自動入力する。「年間需要予測」は、1〜12月を代表する平日、土曜、休日の合計36個の電力、冷房、暖房、給湯、蒸気の需要を1時間毎に予測したものである。制御部11は、予測した需要データを最適計算モデルへ自動入力する。
The
制御部11は、例えば、過去需要データと気象予報データ等を相関分析して将来の需要データを予測する。尚、予測のタイミングは、翌日予測は前日に実施し、年間予測は長期予測のため毎月あるいは毎週のように定期的に実施するか、需要が過去と大きく変化するような事象(例えば、大きなテナントがビルから退去した等)が発生した時点で実施するのがよい。
For example, the
「翌日需要予測」は、翌日の設備最適運転計画を立案するためのものであり、「年間需要予測」は年間全体での制約条件を遵守するために活用すること、さらに年間全体で最適となる運転計画を立案するために活用する。年間全体の制約条件を無視した翌日の設備最適運転計画は最終的に契約不履行という問題発生を起こす可能性がある。これを回避するために、年間全体の制約条件を満した上で翌日の設備運転計画を立案する必要がある。 “Next-day demand forecast” is for planning the next-day equipment optimal operation plan, and “Annual demand forecast” is used to comply with the constraints of the entire year, and is optimal for the entire year. Use it to create an operation plan. The next day's optimal operation plan that ignores the constraints of the entire year may eventually cause a problem of non-compliance. In order to avoid this, it is necessary to formulate a facility operation plan for the next day after satisfying the constraints of the entire year.
さらに、年間全体最適となる運転計画を立案する中で翌日の最適運転計画を立案するため、従来の翌日の最適運転計画(部分最適)の問題点を回避できる。従来の部分最適の積み上げ方法では、年度の後半に年間全体での制約条件を遵守するために不経済な運転が強いられる場合が生じるという問題点がある。本発明の実施形態では、運転計画立案装置1は、年間全体最適となる運転計画を立案する中で、翌日の最適運転計画を立案することができる。
Furthermore, since the optimum operation plan for the next day is drawn up while the operation plan for the entire year is optimized, the problem of the conventional optimum operation plan for the next day (partial optimization) can be avoided. The conventional sub-optimal stacking method has a problem that, in the latter half of the fiscal year, it may be forced to operate uneconomically in order to comply with the constraints of the entire year. In the embodiment of the present invention, the operation
図3は、使用する需要データを説明する図である。年度初めの場合、使用する需要データは、翌日需要予測と翌々日以降の需要予測(年間需要予測)である。一方、年度途中の場合、翌日需要予測と翌々日以降の需要予測(年度残り需要予測)の他に、過去実績値を使用する。過去実績値とは、現在の時点以前の実績値(ガス消費量、電力消費量、30分最大電力買電量)である。ガス消費量と電力消費量は、各実績値として最適計算モデルに入力される。これに関連して、CO2排出量、一次エネルギー消費量も自動計算され、最適計算モデルに入力される。また、発電機によって外部に電力を販売した場合、その売電分のCO2削減量や一次エネルギー削減量も自動計算され、最適計算モデルに入力される。これによって、年間CO2排出量の上限や年間一次エネルギー消費量の上限を考慮した年間全体最適となる翌日の最適計画を立案できる。 FIG. 3 is a diagram for explaining the demand data to be used. In the case of the beginning of the year, the demand data to be used are the next day demand forecast and the demand forecast after the next day (annual demand forecast). On the other hand, in the case of the middle of the fiscal year, the past actual value is used in addition to the next day demand forecast and the demand forecast after the next day (the year remaining demand forecast). The past performance value is a performance value (gas consumption, power consumption, 30-minute maximum power purchase amount) before the current time point. Gas consumption and power consumption are input to the optimum calculation model as actual values. In relation to this, the CO2 emission amount and the primary energy consumption amount are also automatically calculated and input to the optimum calculation model. In addition, when electric power is sold to the outside by a generator, the amount of CO2 reduction and the amount of primary energy reduction for the sold power are automatically calculated and input to the optimum calculation model. As a result, an optimum plan for the next day can be made which is an overall optimum for the whole year in consideration of the upper limit of the annual CO2 emission amount and the upper limit of the annual primary energy consumption.
年度途中は、年度初めよりも時間が経過するにつれて、(1)年間の実績値の使用が増えていくこと、(2)当該年度の実績値の使用が増えることで当該年度の需要予測値の精度が高まっていくこと、の2点の理由によって、年間全体最適となる運転計画の立案の精度が向上していく。 In the middle of the fiscal year, as time elapses from the beginning of the fiscal year, (1) the use of actual values for the year increases, and (2) the increase in the use of actual values for the year increases the demand forecast value for the year. For the two reasons that accuracy increases, the accuracy of planning an operation plan that is optimal for the whole year will improve.
図4は、翌日の需要予測の入力画面の一例を示す図である。図4に示す翌日の需要予測の入力画面31は、翌日の1時間毎の電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要、蒸気需要及び流量需要を入力する画面である。運転計画立案装置1は、翌日の需要予測を時刻単位で行い、最適計算モデルに入力する。ユーザは、必要に応じて、図4に示す入力画面31においてデータの修正が可能である。尚、運転計画立案装置1は、各エネルギーの需要に加えて、各エネルギーの単価を予測するようにしても良い。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an input screen for demand forecast for the next day. The next day demand forecast input screen 31 shown in FIG. 4 is a screen for inputting hourly power demand, cooling demand, heating demand, hot water supply demand, steam demand, and flow rate demand for the next day. The
図5は、年間の需要予測の入力画面の一例を示す図である。図5に示す年間の需要予測の入力画面32は、4月及び5月の平日の電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要、蒸気需要及び流量需要を入力する画面である。6月以降も同様である。運転計画立案装置1は、年間の需要予測を月毎及び曜日パターン(=平日・土曜・休日)毎で行い、最適計算モデルに入力する。ユーザは、必要に応じて、図5に示す入力画面32においてデータの修正が可能である。尚、運転計画立案装置1は、各エネルギーの需要に加えて、各エネルギーの単価を予測するようにしても良い。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an input screen for annual demand prediction. An input screen 32 for annual demand prediction shown in FIG. 5 is a screen for inputting power demand, cooling demand, heating demand, hot water supply demand, steam demand and flow rate demand on weekdays in April and May. The same applies after June. The
図6は、年間遵守条件及び過去実績値の一例を示す図である。図6(a)に示す年間遵守条件33は、年間で遵守しなければならない環境規制や契約の条件である。一次エネルギー消費量及びCO2排出量の値は、環境規制における上限値である。ガス負荷率及びガス契約量は、契約における下限値である。契約電力は、契約上使用できる最大電力である。一方、図6(b)に示す過去実績値34は、年度初めから前日までの実績値である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of annual compliance conditions and past performance values. The annual compliance conditions 33 shown in FIG. 6A are environmental regulations and contract conditions that must be observed annually. The values of primary energy consumption and CO2 emission are upper limits in environmental regulations. The gas load factor and the gas contract amount are lower limit values in the contract. The contract power is the maximum power that can be used in the contract. On the other hand, the past performance value 34 shown in FIG. 6B is a performance value from the beginning of the fiscal year to the previous day.
以下では、図7〜図11を参照しながら、本発明の実施の形態における運転計画立案方法の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the operation planning method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図7は、翌日需要予測処理の流れを示すフローチャートである。図7に示すように、翌日需要予測処理では、運転計画立案装置1の制御部11は、翌日と同じパターン(例えば、同じ月及び同じ曜日パターン)の電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要、蒸気需要及び流量需要に関する過去実績データを入力する(ステップS11)。次に、制御部11は、翌日の気象予報データ(=気温予報データ、湿度予報データ及びその他関連データ)を入力する(ステップS12)。そして、制御部11は、過去実績データ及び気象予報データ等に関する相関分析(例えば、重回帰分析やニューラルネットワーク)を行い(ステップS13)、翌日需要予測データを出力する(ステップS14)。尚、ステップS13における相関分析は、重回帰分析やニューラルネットワークに限ることなく、その他の公知の技術を用いることができる。
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of next day demand prediction processing. As shown in FIG. 7, in the next day demand prediction process, the
図8は、年間需要予測処理の流れを示すフローチャートである。図8に示すように、年間需要予測処理では、運転計画立案装置1の制御部11は、年間の月毎及び曜日パターン毎の電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要、蒸気需要及び流量需要に関する過去実績データを入力する(ステップS21)。次に、制御部11は、年間の月毎及び曜日パターン毎の気象予報データ(=気温予報データ、湿度予報データ及びその他関連データ)を入力する(ステップS22)。そして、制御部11は、過去実績データ及び気象予報データ等に関する相関分析(例えば、重回帰分析やニューラルネットワーク)を行い(ステップS23)、年間の需要予測データを出力する(ステップS24)。尚、ステップS23における相関分析は、重回帰分析やニューラルネットワークに限ることなく、その他の公知の技術を用いることができる。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the annual demand prediction process. As shown in FIG. 8, in the annual demand forecasting process, the
図9は、年度初めの最適計算処理の流れを示すフローチャートである。図9に示す年度初めの最適計算処理では、前述の図7に示す翌日需要予測処理によって翌日需要予測を行い、図8に示す年間需要予測処理によって年間需要予測を行い、翌日需要予測及び年間需要予測の結果を用いて最適化計算を行う。 FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the optimum calculation process at the beginning of the fiscal year. In the optimum calculation process at the beginning of the fiscal year shown in FIG. 9, the next day demand forecast process is performed by the next day demand forecast process shown in FIG. 7, and the annual demand forecast process is performed by the annual demand forecast process shown in FIG. Perform optimization calculations using the prediction results.
図9に示すように、運転計画立案装置1の制御部11は、機器データの入力(ステップS31)、料金データの入力(ステップS32)、環境規制データの入力(ステップS33)、その他制約条件の入力(ステップS34)を行う。次に、制御部11は、図8に示す年間需要予測処理(ステップS35)及び図7に示す翌日需要予測処理(ステップS36)を実行する。そして、制御部11は、年間及び翌日の最適運転計画を算出し(ステップS37)、年間及び翌日の最適運転計画を出力する(ステップS38)。
As shown in FIG. 9, the
ステップS37では、制御部11は、翌日の需要予測値及びエネルギー単価、並びに、翌々日以降の需要予測値とエネルギー単価を用いて、年間全体最適となる計算を実行する。最適化の目的関数は、年間コスト最小、年間CO2排出量最小又は年間一次エネルギー消費量最小のいずれかである。
In step S37, the
図10は、年度残り需要予測処理の流れを示すフローチャートである。図10に示すように、年度残り需要予測処理では、運転計画立案装置1の制御部11は、翌々日以降の年度残りの月毎及び曜日パターン毎の電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要、蒸気需要及び流量需要に関する過去実績データを入力する(ステップS41)。次に、制御部11は、翌々日以降の年度残りの月毎及び曜日パターン毎の気象予報データ(=気温予報データ、湿度予報データ及びその他関連データ)を入力する(ステップS42)。そして、制御部11は、過去実績データ及び気象予報データ等に関する相関分析(例えば、重回帰分析やニューラルネットワーク)を行い(ステップS43)、翌々日以降の年度残りの需要予測データを出力する(ステップS44)。尚、ステップS43における相関分析は、重回帰分析やニューラルネットワークに限ることなく、その他の公知の技術を用いることができる。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the remaining year demand forecast process. As shown in FIG. 10, in the remaining year demand forecasting process, the
図11は、年度途中の最適計算処理の流れを示すフローチャートである。図11に示す年度途中の最適計算処理では、環境上の遵守条件及び契約上の遵守条件の前日までの実績値を入力し、前述の図7に示す翌日需要予測処理によって翌日需要予測を行い、図10に示す年度残り需要予測処理によって年度残り需要予測を行い、翌日需要予測及び年度残り需要予測の結果を用いて最適化計算を行う。 FIG. 11 is a flowchart showing the flow of optimal calculation processing during the year. In the optimal calculation process in the middle of the fiscal year shown in FIG. 11, the actual values up to the previous day of the environmental compliance conditions and the contract compliance conditions are input, and the next day demand forecast process is performed by the next day demand forecast process shown in FIG. The remaining year demand forecast is performed by the remaining year demand forecast process shown in FIG. 10, and the optimization calculation is performed using the results of the next day demand forecast and the remaining year demand forecast.
図11に示すように、運転計画立案装置1の制御部11は、機器データの入力(ステップS51)、料金データの入力(ステップS52)、環境規制データの入力(ステップS53)、その他制約条件の入力(ステップS54)、年間遵守条件の年度実績(環境上の遵守条件及び契約上の遵守条件の前日までの実績値を含む。)の入力(ステップS55)を行う。次に、制御部11は、図10に示す年度残り需要予測処理(ステップS56)及び図7に示す翌日需要予測処理(ステップS57)を実行する。そして、制御部11は、年度残り及び翌日の最適運転計画を算出し(ステップS58)、年度残り及び翌日の最適運転計画を出力する(ステップS59)。
As shown in FIG. 11, the
ステップS58では、制御部11は、過去の実績値(ガス消費量、電力消費量、30分最大電力買電量、ガス料金、電気料金、環境上の遵守条件及び契約上の遵守条件等)、翌日の需要予測値及びエネルギー単価、並びに、翌々日以降の需要予測値とエネルギー単価を用いて、年度残りの全体最適となる計算を実行する。最適化の目的関数は、年間コスト最小、年間CO2排出量最小又は年間一次エネルギー消費量最小のいずれかである。
In step S58, the
以上の通り、本発明の実施の形態における運転計画立案方法によれば、年間全体最適の枠組みの中で、更に日々の需要変動にきめ細かく対応した運転計画を立案することが可能となる。 As described above, according to the operation plan formulation method of the embodiment of the present invention, it is possible to formulate an operation plan that more closely responds to daily demand fluctuations within an annual optimum framework.
例えば、運転計画立案装置1と既存の中央監視盤を連携させることで、運転計画立案装置1によって算出される翌日の最適運転計画のデータに従って中央監視盤の自動制御を実現することが可能となる。
For example, by linking the operation
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る運転計画立案方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the operation planning method and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1………運転計画立案装置
11………制御部
12………記憶部
13………メディア入出力部
14………通信制御部
15………入力部
16………表示部
17………周辺機器I/F部
18………バス
21………需要データ
22………環境規制データ
23………料金データ
24………機器データ
25………機器詳細データ
26………環境データ
27………計算結果
31………翌日の需要予測の入力画面
32………年間の需要予測の入力画面
33………年間遵守条件
34………過去実績値
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記運転計画立案装置の記憶手段が、前記エネルギープラントに対する電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要及び蒸気需要を含む需要データと、環境上の年間遵守条件である環境規制データと、電力供給、冷房供給、暖房供給、給湯供給及び蒸気供給を行う各機器を稼働するために外部から購入する電気及びガスの料金に関する契約上の年間遵守条件の情報を含む料金データと、前記機器の情報、及び前記機器に付随する付随機器の情報を含む機器データと、前記機器及び前記付随機器の詳細情報を含む機器詳細データと、投入するエネルギーの単位量あたりの一次エネルギー換算値及びCO2排出係数を含む環境データと、を記憶する記憶ステップと、
前記運転計画立案装置の算出手段が、前記記憶手段によって記憶されたデータを入力値とし、コスト、一次エネルギー消費量又はCO2排出量を目的関数とする最適化計算を行い、年間又は年度残り、及び翌日における前記機器の運転計画を算出する算出ステップと、
を含むことを特徴とする運転計画立案方法。 The operation plan planning device is an operation plan planning method for planning an energy plant operation plan,
The storage means of the operation planning device includes demand data including power demand, cooling demand, heating demand, hot water demand and steam demand for the energy plant, environmental regulation data which is an annual compliance condition on the environment, power supply, Rate data including information on annual compliance conditions on contracts for electricity and gas purchased from the outside to operate each device that performs cooling supply, heating supply, hot water supply supply and steam supply, information on the device, and An environment including device data including information on an accompanying device accompanying the device, device detailed data including detailed information on the device and the accompanying device, a primary energy conversion value per unit amount of energy to be input, and a CO2 emission coefficient A storage step for storing data;
The calculation means of the operation planning device performs the optimization calculation with the data stored in the storage means as an input value, and the cost, primary energy consumption amount or CO2 emission amount as an objective function, the yearly or yearly remainder, and A calculation step of calculating an operation plan of the device on the next day;
An operation planning method characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の運転計画立案方法。 In the case of the beginning of the fiscal year, the calculation step performs next day demand prediction by next day demand prediction processing for predicting the power demand, cooling demand, heating demand, hot water supply demand and steam demand every predetermined time for the next day. The annual demand prediction is performed by an annual demand prediction process for predicting the power demand, the cooling demand, the heating demand, the hot water supply demand, and the steam demand for each month and every day of the week, and the next day demand forecast and The operation planning method according to claim 1, wherein the optimization calculation is performed using a result of the annual demand prediction.
ことを特徴とする請求項1に記載の運転計画立案方法。 In the middle of the fiscal year, the calculation step inputs actual values up to the previous day of the environmental compliance conditions and the contractual compliance conditions, and the next day the power demand, the cooling demand, the heating demand, the hot water demand. And the next day demand prediction process for predicting the steam demand every predetermined time, and the electric power demand, the cooling demand, the heating demand, and the hot water demand for the remaining monthly and day of week patterns after the next day. And the remaining demand forecast for the year is performed by the remaining demand forecast process for the fiscal year for forecasting the steam demand every predetermined time, and the optimization calculation is performed using the results of the next day demand forecast and the remaining demand forecast for the year. The operation planning method according to claim 1.
前記エネルギープラントに対する電力需要、冷房需要、暖房需要、給湯需要及び蒸気需要を含む需要データと、環境上の年間遵守条件である環境規制データと、電力供給、冷房供給、暖房供給、給湯供給及び蒸気供給を行う各機器を稼働するために外部から購入する電気及びガスの料金に関する契約上の年間遵守条件の情報を含む料金データと、前記機器の情報、及び前記機器に付随する付随機器の情報を含む機器データと、前記機器及び前記付随機器の詳細情報を含む機器詳細データと、投入するエネルギーの単位量あたりの一次エネルギー換算値及びCO2排出係数を含む環境データと、を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段によって記憶されたデータを入力値とし、コスト、一次エネルギー消費量又はCO2排出量を目的関数とする最適化計算を行い、年間又は年度残り、及び翌日における前記機器の運転計画を算出する算出手段と、
を具備することを特徴とする運転計画立案装置。 An operation plan planning device for planning an operation plan of an energy plant,
Demand data including power demand, cooling demand, heating demand, hot water demand, and steam demand for the energy plant, environmental regulation data that is an annual compliance condition for the environment, power supply, cooling supply, heating supply, hot water supply, and steam Charge data including information on annual terms and conditions of contract for electricity and gas purchased from the outside to operate each equipment to be supplied, information on the equipment, and information on accompanying equipment attached to the equipment Storage means for storing device data, device detailed data including detailed information of the device and the accompanying devices, and environmental data including a primary energy conversion value per unit amount of energy to be input and a CO2 emission coefficient,
The data stored in the storage means is used as an input value, optimization calculation is performed using cost, primary energy consumption or CO2 emission as an objective function, and the operation plan of the equipment for the year or year remaining and the next day is calculated. A calculation means;
An operation planning device characterized by comprising:
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