JP2023077351A - Tank operation plan deriving system and tank operation plan deriving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液化燃料(例えば、液化天然ガス、プロパン、水素、アンモニアなどの液体状態で貯蔵される燃料。以下同じ。)を貯蔵するタンクの運用計画を導出するタンク運用計画導出システム及びタンク運用計画導出方法に関する。 The present invention provides a tank operation plan derivation system and tank operation for deriving an operation plan for a tank storing liquefied fuel (for example, fuel stored in a liquid state such as liquefied natural gas, propane, hydrogen, and ammonia; the same shall apply hereinafter). It relates to a plan derivation method.
効率良く物を配送したり機器を運用したりするための計画を策定する手法として、問題を数式表現に帰着させて解を求める数理計画法が知られている。例えば、数理計画法により求解する問題としては、決定変数に連続変数及び離散変数の両者が含まれる混合整数計画問題、制約条件や目的関数が線形である線形計画問題、制約条件や目的関数が線形ではない任意の連続関数で表現された非線形計画問題などがある。 Mathematical programming is known as a method of formulating a plan for efficiently delivering goods or operating equipment, in which a problem is reduced to a mathematical expression to find a solution. Examples of problems solved by mathematical programming include mixed integer programming problems in which decision variables include both continuous and discrete variables, linear programming problems in which constraints and objective functions are linear, and linear programming problems in which constraints and objective functions are linear. There are nonlinear programming problems expressed by arbitrary continuous functions that are not
しかし、液化燃料を貯蔵するタンクの運用計画を数理計画法により求解する場合、高度かつ複雑な問題を解く必要があるため、演算量が膨大になるという問題がある。具体的に、液化燃料は、生産地や輸送中の環境などによって熱量に差異があるだけでなく、受入や移送等によってもその熱量が変動するものであり、その熱量は複雑な非線形式で表される。さらに、タンクに貯蔵される液化燃料の増減は連続変数になるが、タンクが液化燃料を受け入れるか否かまたは払い出すか否かという変数は2値の離散変数になり、両者が混在する。このように、液化燃料を貯蔵するタンクの運用計画を数理計画法により求解するためには、高度かつ複雑な混合整数非線形計画問題を解く必要があるため、演算量が膨大になる。 However, when the operation plan of a tank storing liquefied fuel is solved by mathematical programming, it is necessary to solve sophisticated and complicated problems, so there is a problem that the amount of calculation becomes enormous. Specifically, the calorific value of liquefied fuel not only varies depending on the place of production and the environment during transportation, but also varies depending on the reception and transfer, etc. The calorific value is expressed by a complex nonlinear formula. be done. Furthermore, the increase or decrease of the liquefied fuel stored in the tank is a continuous variable, but the variable of whether or not the tank receives or expels the liquefied fuel is a binary discrete variable, and both are mixed. In this way, in order to solve the operation plan of the tank that stores the liquefied fuel by the mathematical programming method, it is necessary to solve a highly complex mixed-integer non-linear programming problem, resulting in an enormous amount of computation.
この点、特許文献1では、液化燃料のタンクの運用計画を数理計画法で求解する際に、非線形を線形に近似した混合整数計画問題と、離散変数を連続変数に緩和した非線形計画問題を、交互に2回以上求解することで、演算処理の負担を軽減したシステムが提案されている。
In this regard, in
しかし、特許文献1で提案されているシステムでは、離散変数を連続変数として扱うことで演算処理の負担を緩和しているものの、非線形計画問題を2回以上求解する必要があるため、演算処理の負担を軽減する効果が限定的である。
However, in the system proposed in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、演算処理の負担を軽減したタンク運用計画導出システム及びタンク運用計画導出方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a tank operation plan derivation system and a tank operation plan derivation method that reduce the burden of computation processing.
上記の目的を達成するために、以下に開示するタンク運用計画導出システムは、液化燃料を貯蔵する複数のタンクの全体に対する前記液化燃料の出入に関する情報及び前記複数のタンクのそれぞれの状態に関する情報が含まれる入力情報と、前記複数のタンクのそれぞれにおける前記液化燃料の出入及び貯蔵の制約に関する情報が含まれる制約情報と、を記憶する記憶部と、前記入力情報及び前記制約情報に基づいて、前記複数のタンクのそれぞれにおける前記液化燃料の出入の計画である運用計画を導出する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、前記複数のタンクのそれぞれについて、貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度を定数とみなして混合整数線形計画問題を求解することで前記運用計画を導出する第1処理と、前記第1処理で導出した前記運用計画における、前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を計算する第2処理と、を実行し、所定の場合、前記第2処理で計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数とみなして前記第1処理を実行し直す。 In order to achieve the above object, the tank operation plan derivation system disclosed below provides information on the inflow and outflow of the liquefied fuel with respect to all of the plurality of tanks storing the liquefied fuel and information on the state of each of the plurality of tanks. a storage unit for storing input information included and constraint information including information regarding constraints on the inflow/outflow and storage of the liquefied fuel in each of the plurality of tanks; and based on the input information and the constraint information, the an arithmetic processing unit for deriving an operation plan, which is a plan for the inflow and outflow of the liquefied fuel in each of the plurality of tanks, wherein the arithmetic processing unit calculates, for each of the plurality of tanks, the heat amount of the stored liquefied fuel or A first process of deriving the operation plan by solving a mixed integer linear programming problem with density regarded as a constant, and the liquefaction stored in each of the plurality of tanks in the operation plan derived in the first process a second process for calculating changes in the calorific value or density of the fuel, and in a predetermined case, calculating the changes in the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks calculated in the second process as a constant; , and the first process is executed again.
上記のタンク運用計画導出システムによれば、非線形的に変動するタンクが貯蔵する液化燃料の熱量または密度を、数理計画問題上の変数としては扱わずに別途計算することによって、混合整数線形計画問題として求解して運用計画を導出する。そのため、上記のタンク運用計画導出システムによれば、演算処理の負担を軽減することが可能になる。 According to the tank operation plan derivation system described above, the heat quantity or density of the liquefied fuel stored in the nonlinearly fluctuating tank is not treated as a variable in the mathematical programming problem and is calculated separately, thereby solving the mixed integer linear programming problem. to derive the operation plan. Therefore, according to the above-described tank operation plan derivation system, it is possible to reduce the load of arithmetic processing.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。また、以下の説明において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、実施形態および変形例に記載された各構成は、適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。また、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and design changes can be made as appropriate within the scope of satisfying the configuration of the present invention. Further, in the following description, the same reference numerals are used in common for the same parts or parts having similar functions in different drawings, and the repeated description thereof will be omitted. Also, each configuration described in the embodiment and modification may be appropriately combined or changed. Also, in order to make the explanation easier to understand, in the drawings referred to below, the configuration is shown in a simplified or schematic form, or some constituent members are omitted.
<<全体構成等>>
最初に、本発明の実施形態に係るタンク運用計画導出システム(以下、「本システム」という。)によって運用計画が導出されるタンク等の構成のほか、当該タンクに対して行われる各種操作の内容、演算で使用される変数や制約条件等について説明する。なお、以下では、液化天然ガス(LNG)を貯蔵するタンクを例示して説明するが、本システムは、LNG以外の液化燃料を貯蔵するタンクの運用計画についても導出可能である。
<<Overall composition, etc.>>
First, the tank operation plan derivation system according to the embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this system") will describe the configuration of the tank, etc. for which the operation plan is derived, as well as the details of various operations performed on the tank. , variables and constraints used in calculations are explained. In the following description, a tank storing liquefied natural gas (LNG) will be described as an example, but the system can also derive an operation plan for tanks storing liquefied fuels other than LNG.
図1は、タンクを含む貯蔵施設の構成の一例を簡略化して示した模式図である。図1に示すように、LNGタンカー等の輸送手段11によって、産出地や他の貯蔵施設等から輸送されてきたLNGが、任意のタンク10に供給される。この操作を「受入」という。また、図1に示すように、任意のタンク10に貯蔵されているLNGの一部が、移送ライン12を介して別のタンク10に供給される。この操作を「移送」という。また、図1に示すように、任意のタンク10に貯蔵されているLNGが、当該タンク10に対応付けられた払出ライン14を介して、都市ガスや発電などの需要のために供給される。この操作を「払出」という。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a simplified example of the configuration of a storage facility including tanks. As shown in FIG. 1, LNG transported from a production site or other storage facility or the like is supplied to an
また、図1に示すように、タンク10は、移送を行うための移送ポンプ13と、払出を行うための払出ポンプ15を備えている。これらのポンプは、1つが故障等して使用不能になっても移送または払出を行うことができるように、1つのタンク10に対して複数(例えば2つずつ)備えられることがある。また、LNGを通流させる配管類の内部を極低温状態に維持する目的で、移送ライン12や払出ライン14にLNGを送出してタンク10に回収する「クーリング」も行われ得る。なお、本システムにおいて運用計画を導出する際に、クーリングを、移送や払出とは別の操作として扱ってもよいし、移送や払出の一部の操作として扱ってもよい。なお、図1では、貯蔵施設の構成を簡略化して図示しており、実際の貯蔵施設は図1に示すよりも複雑になり得る。例えば、図1では、1つのタンク10及び払出ポンプ15が1つの払出ライン14に対してのみ払出可能なように図示しているが、複数の払出ラインに対して払出可能であってもよい。また、例えば、図1では、クーリングを行うためのライン及び設備や、タンク10内においてLNGが気化して発生したBOG(Boil Off Gas)を圧縮して液化するためのライン及び設備などの図示を省略している。
Further, as shown in FIG. 1, the
図2は、本システムの概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、本システムSは、入力情報及び制約情報を記憶する記憶部1と、入力情報及び制約情報に基づいてタンク10の運用計画を導出する演算処理部2を備える。記憶部1は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの不揮発性の記憶装置や、RAM(Ramdom Access memory)などの揮発性の記憶装置で構成される。演算処理部2は、例えばCPU(Central Processing Unit)などの演算処理装置で構成される。なお、記憶部1は、複数の記憶装置で構成されてもよく、例えば不揮発性の記憶装置と揮発性の記憶装置を組み合わせて構成されてもよい。また、記憶部1は、演算処理部2から離れた場所にあるサーバ等の一部として構成され、インターネット等のネットワークを介して演算処理部2と情報のやり取りを行うものであってもよい。また、記憶部1と演算処理部2は、1台のパソコンの一部として構成されてもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of this system. As shown in FIG. 2, the system S includes a
演算処理部2は、記憶部1に記憶されている入力情報と制約情報に基づいて、所定の計画対象期間(例えば、30日間)について、複数のタンク10のそれぞれにおけるLNGの出入の計画である運用計画を導出する。そのため、少なくとも入力情報には、運用計画を導出する対象となるタンク10の全体に対するLNGの出入に関する情報や、タンク10のそれぞれの状況に関する情報が含まれる。また、制約情報には、複数のタンク10のそれぞれにおけるLNGの出入及び貯蔵の制約に関する情報が含まれる。演算処理部2は、タンク10の運用計画を含む出力情報を、ディスプレイに表示させたり、データとして他の機器に送信したり、プリンターに印刷させたりするなどして出力する。
Based on the input information and the constraint information stored in the
詳細については後述するが、演算処理部2は、記憶部1から取得する入力情報及び制約情報に基づいて、混合整数線形計画問題を求解することにより、計画対象期間の運用計画を導出する。以下、この問題を求解する際の連続変数、離散変数、定数、制約条件の主たるものにつき説明する。以下では、計画対象期間Tを30日、単位期間を1日とし、計画対象期間T内における時点t(t=1~30)を日単位で表すものとする。
Although details will be described later, the
図3は、タンクの運用計画を導出するための混合整数線形計画問題を求解する際に使用される主たる変数及び定数を示す表である。図3(A)~(C)の各一覧表の左列に連続変数、離散変数及び定数の記号を、右列に内容をそれぞれ記載する。図3(A)及び(C)に示す受入量、移送量、払出量、BOG発生量、クーリング戻り量、BOGの量、送出計画量の次元は体積(液体状態)である。 FIG. 3 is a table showing the principal variables and constants used in solving a mixed-integer linear programming problem for deriving a tank operational plan. The symbols of continuous variables, discrete variables, and constants are described in the left column of each table in FIGS. 3A to 3C, and the contents are described in the right column. The dimensions of the received amount, transferred amount, discharged amount, BOG generation amount, cooling return amount, BOG amount, and planned delivery amount shown in FIGS. 3A and 3C are volume (liquid state).
LNGの熱量(受入熱量、タンク10内の貯蔵熱量、払出ライン14内の熱量等)は、液体状態における密度(単位体積当たりの質量)に換算可能である。そのため、LNGの熱量に関する連続変数及び定数は、全て密度に関する連続変数及び定数に置換可能である。この置換の際、例えば、LNGの熱量を気化ガスの標準状態の単位体積当たりの熱量[MJ/Nm3](標準状態気化熱量)に換算し、LNGの標準状態気化熱量とLNGの密度(液体状態)の一方を他方の1次式に近似する。また、LNGの密度(液体状態)をLNGの標準状態気化熱量に換算することができるため、払出されたLNGを気化した都市ガスに対する熱量制約を、払出されたLNGの密度(液体状態)に対する制約条件に置換可能である。
The amount of heat of LNG (amount of received heat, amount of heat stored in
次に、制約条件について説明する。制約条件は、主として、受入、貯蔵、移送、払出、クーリングの各段階での各種設備に対する物量制約及び熱量制約として規定される。物量制約には、LNGの体積に関する制約、及び、各操作の対象となるタンク10、移送ライン12、払出ライン14の可能な組み合わせに関する制約が含まれる。熱量制約は、各操作段階でのLNGの熱量に関する制約であるが、上記のとおり、熱量と密度は相互に置換可能であるため、LNGの密度に関する制約でもある。なお、通常、熱量制約は非線形的な制約となるが、後述のように本実施形態では熱量を定数として扱うため、本実施形態においては非線形的な制約とならない。
Next, constraints will be described. Constraints are mainly defined as physical quantity constraints and heat quantity constraints for various facilities at each stage of receiving, storing, transferring, discharging, and cooling. Quantity constraints include constraints on the volume of LNG and constraints on possible combinations of
以下、主たる制約条件について具体的に説明する。まず、タンク10毎の日単位での体積変化に関する制約条件式を以下の数1及び数2に示す。数1及び数2はいずれも連続変数に関する制約条件である。数1及び数2の制約条件式のそれぞれは、計画対象期間Tの日数とタンク10の数の積と同数存在する。
The main constraints will be specifically described below. First,
数1は、タンクjにおいて、時点tでの当初貯蔵体積に対して時点tで発生する各操作やBOG発生等による体積変化を経て次の時点t+1の当初貯蔵体積となることを表している。具体的には、時点tでの当初貯蔵体積に、時点tでの受入量と流入する移送量と流入するクーリング戻り量を加算し、流出する移送量と払出量とBOG発生量を減算することで、次の時点t+1の当初貯蔵体積となる。したがって、数1に示す制約条件は、受入、貯蔵、移送、払出、クーリングの全ての操作を含む物量制約を示している。ここで、数1の右辺第7項のBOG発生量は、時点tでの各操作で発生したBOGの総量であり、操作毎のBOG発生量として、その操作時点でのBOGの密度等をパラメータとして、操作別に予めテーブル化された値を使用することで求められる。
数2は、各タンク10における貯蔵量の上下限に関する貯蔵段階での物量制約を規定する制約条件式であり、具体的には、時点tでの各タンク10における貯蔵量が、各タンク10の貯蔵容量で定まる体積上限値以下、体積下限値以上となることを規定している。
次に、受入における物量制約に係る制約条件式を以下の数3及び数4に示す。数3は連続変数に関する制約条件であり、数4は、連続変数と離散変数に関する制約条件(混合整数制約条件)である。
Next,
数3は、時点tが受入日となっている受入計画の受入量が、時点tで各タンク10に受け入れられた受入量の合計となることを表している。数3の左辺の各タンク10の内、受入タンクとして使用されないタンク10の受入量は0である。数3は、計画対象期間Tの日数と同数存在する。時点tで受入計画のない場合は、数3の右辺の定数の値は0である。
数4中の「・」は乗算記号である(以下同じ。)数4は、時点t+1でのタンクjでの受入量が、時点tに受入が有る場合は、タンクjの体積上限値以下であり、時点tに受入が無い場合は、0であることを表している。また、数4は、計画対象期間Tの日数とタンク10の数の積と同数存在する。
"·" in
次に、払出における物量制約に係る制約条件式を以下の数5~数7に示す。数5~数7はいずれも連続変数に関する制約条件である。数5の制約条件式は、計画対象期間Tの日数と払出ライン14の数の積と同数存在する。数6の制約条件式は、計画対象期間Tの日数とタンク10の数の積と同数存在する。数7の制約条件式は、計画対象期間Tの日数とタンク10の数と払出ライン14の数の積と同数存在する。
Next, Expressions 5 to 7 below show constraint condition expressions related to physical quantity restrictions in payout. Equations 5 to 7 are all constraints on continuous variables. There are as many constraint conditional expressions as the number of days in the planning target period T multiplied by the number of payout lines 14 . There are as many constraint condition expressions as number 6 as the product of the number of days in the planning target period T and the number of
数5は、時点tでの払出ラインlへの払出量の合計と払出ラインlの送出計画量との間の体積バランスを規定している。具体的には、時点tでの払出ラインlへの払出量の合計が、払出ラインlから各タンク10へのクーリング戻り量の合計と、時点tの払出ラインlに係る送出計画の送出先m’(m’は払出ラインlに対応する送出先を示す)への各送出計画量の合計を加算し、時点tでの送出先m’に混入する各BOGの量の合計を減算した体積と等しくなる。例えば、払出に伴い混入するBOGの量は、その操作時点でのBOGの密度等をパラメータとして、操作別に予めテーブル化された値を使用することで求められる。
Equation 5 defines the volume balance between the total payout amount to payout line l at time t and the planned delivery amount of payout line l. Specifically, the sum of the amounts dispensed to the
数6は、時点tでのタンクjから各払出ラインlへの払出量の合計が、タンクjに接続している払出用ポンプからの払出量の合計となることを規定している。 Equation 6 defines that the total amount dispensed from tank j to each dispensation line l at time t is the total amount dispensed from the dispensing pumps connected to tank j.
数7は、時点tでのタンクjから払出ラインlへの払出量がタンクjと払出ラインl間の設けられた払出ポンプ15の能力で決まる上限値以下に制限されることを表している。
Equation 7 expresses that the amount dispensed from tank j to dispensing line l at time t is limited to an upper limit determined by the performance of dispensing
次に、払出における熱量制約に係る制約条件式を以下の数8に示す。数8は連続変数に関する制約条件である。数数8の制約条件式は、計画対象期間Tの日数と払出ライン14の数の積と同数存在する。 Next, Expression 8 below shows a constraint conditional expression related to the calorie constraint in payout. Equation 8 is a constraint on continuous variables. There are as many constraint conditional expressions as the number of equations (8), which is the product of the number of days in the planning target period T and the number of payout lines 14 .
数8は、時点tでの各払出ラインlの密度が、その上限値以下及び下限値以上の範囲内に収まることを規定している。
Equation 8 defines that the density of each
次に、移送における物量制約に係る制約条件式を以下の数9~数11に示す。数9~数11はいずれも連続変数に関する制約条件である。数9の制約条件式は、計画対象期間Tの日数とタンク10の数とタンク10の数から1引いた数との積と同数存在する。数10及び数11の制約条件式のそれぞれは、計画対象期間Tの日数とタンク10の数の積と同数存在する。
Next,
数9は、時点tでのタンクiからタンクjへの移送量がタンクiに設けられた移送ポンプ13の能力で決まる上限値以下に制限されることを表している。
数10は、時点tにおいて、あるタンクからその他のタンクへと出ていく移送量の合計が上限値以下であることを表している。数11は、時点tにおいて、あるタンクへのその他のタンクからの移送量の合計が上限値以下であることを表している。
次に、クーリングにおける物量制約に係る制約条件式を以下の数12に示す。数12は連続変数に関する制約条件である。数12の制約条件式は、計画対象期間Tの日数と払出ライン14の数の積と同数存在する。
Next,
数12は、時点tでの払出ラインlを経由して提供されるクーリング用LNGに関する体積バランスを規定している。具体的には、時点tでの払出ラインlから各タンクjへのクーリング戻り量の合計が、時点tでの払出ラインlから所定の移送ライン12へのクーリング戻り量と等しくなる。
以上、主たる制約条件について、受入、貯蔵、移送、払出、クーリングの各段階での物量制約及び熱量制約に分類して、詳細に説明した。なお、制約条件は、LNGの貯蔵施設の構成及び個々の構成要素の個数や個々の構成要素の属性(大きさや性能等)等に大きく依存するため、数1~数12で例示した主たる制約条件に追加して、別の制約条件を設定しても良い。更に、当該主たる制約条件の一部を、別の制約条件に変更しても良い。
The main constraints have been classified into physical quantity constraints and heat quantity constraints at each stage of reception, storage, transfer, discharge, and cooling, and explained in detail above. In addition, since the constraints greatly depend on the configuration of the LNG storage facility, the number of individual components, the attributes of individual components (size, performance, etc.), etc., the main constraints illustrated in
一例として、受入、移送、或いは、クーリングによってLNGをタンク10に流入させる場合の制約として、タンク10の貯蔵量と、流入するLNGと貯蔵LNGの密度差との関係に基づいて、LNGの入口をタンク上部またはタンク下部のいずれか一方に決定する制約条件がある。これは、上記関係によって、タンク10内でLNGに密度分布が生じて層状化するのを防止するための熱量制約に係る制約条件(層状化判定条件)である。当該制約条件は、例えば、受入タンクが複数の場合にLNGの入口をタンク下部に統一する運用を行う場合等において、LNGの入口がタンク上部となる受入タンクの貯蔵量を予めLNGの入口がタンク下部となる貯蔵量とする制約条件に変更できる。いずれの場合においても、タンク10のLNGの入口がタンク上部かタンク下部かを決める変数は離散変数となる。例えば、受入対象となるタンク10が複数の場合に、LNGの入口をタンク上部またはタンク下部に統一する必要がある場合の制約条件は、当該離散変数を用いた制約条件となる。
As an example, as a constraint when LNG flows into the
他の一例として、受入における物量制約に係る制約条件に、例えば、受入タンクが複数の場合に、受入タンク間で、受入前の各貯蔵量で決まるタンク液位の差が所定範囲内であることを規定する制約条件、受入タンクが複数の場合に、受入タンク間で、受入後の各貯蔵量で決まるタンク液位の差が等しいことを規定する制約条件、受入タンクが複数の場合に、受入タンク間で、受入量の比率が所定の比率となることを規定する制約条件、受入タンクの数が、受入計画の受入量によって決定されることを規定する制約条件等を追加しても良い。 As another example, in the case of a plurality of receiving tanks, the difference in tank liquid level between receiving tanks determined by each storage amount before receiving is within a predetermined range. If there are multiple receiving tanks, the constraint that stipulates that the difference in the tank liquid level determined by each storage amount after receiving is equal between the receiving tanks, If there are multiple receiving tanks, the Constraints that stipulate that the ratio of incoming volumes between tanks is a predetermined ratio, and that stipulate that the number of incoming tanks is determined by the incoming volume of the acceptance plan, etc. may be added.
他の一例として、払出における物量制約に係る制約条件として、例えば、払出ポンプ15と払出ライン14間の対応関係を一定期間変更せず固定することを規定する制約条件、払出ライン14毎に稼働させる払出ポンプ15の台数を払出ライン14毎の送出計画量で定まる必要台数より1台多く設定することを規定する制約条件等を追加しても良い。尚、前者の制約条件の内、払出ポンプ15と払出ライン14間の対応関係と、当該対応関係を固定する一定期間は、入力情報の一部として適宜変更可能に構成しても良い。
As another example, as a constraint condition related to quantity restrictions in payout, for example, a constraint condition that stipulates that the correspondence between the
他の一例として、払出における熱量制約に係る制約条件として、例えば、数11及び数12に示す制約条件が、払出ポンプ15の1台が故障等しても満足することを規定する制約条件、払出ポンプ15を起動する前の払出元となるタンク10内の密度が所定の範囲内にあることを規定する制約条件、払出ライン14から送出されるLNGに混入するBOG量が所定の上限値以下であることを規定する制約条件等を追加しても良い。
As another example, as a constraint condition related to the heat quantity constraint in dispensing, for example, the constraint conditions shown in
他の一例として、移送における物量制約に係る制約条件として、例えば、移送ライン12毎に、移送元となるタンク10と移送先となるタンク10が特定のタンク10に固定されていることを規定する制約条件、同じエリア内で受入を行う場合は、同じエリア内で移送を行わないことを規定する制約条件、移送ポンプ13を起動する前の移送元となるタンク10内の貯蔵量または液位が所定の範囲内にあることを規定する制約条件等を追加しても良い。
As another example, as a constraint condition related to quantity restrictions in transfer, for example, it is specified that the
他の一例として、クーリングにおける物量制約に係る制約条件として、例えば、移送ライン12毎に、クーリング用LNGの送出元となる払出ライン14とクーリング戻りタンクの可能な組み合わせを予め所定の組み合わせに固定する制約条件等を追加しても良い。
As another example, as a constraint condition related to quantity restrictions in cooling, for example, for each
<<演算処理の内容>>
<第1実施形態>
以下、第1実施形態に係る本システムSの演算処理部2による演算処理の内容について説明する。最初に、演算処理部2の処理の概要について説明する。図4は、本システムSの演算処理部2による演算処理の概要を示すフローチャートである。なお、図4は、以下説明する第1実施形態及び後述する第2実施形態のそれぞれに係る本システムSの演算処理部2による演算処理の概要を示したものであり、第1実施形態及び第2実施形態で共通するものである。
<<Details of arithmetic processing>>
<First embodiment>
Hereinafter, the content of arithmetic processing by the
図4に示すように、演算処理部2は、最初に、複数のタンク10をグループ分けして成る複数のタンク群100(図1参照)のそれぞれが輸送手段11からLNGの供給を受ける組み合わせである受入パターンを作成する(ステップ#1)。次に、演算処理部2は、ステップ#1で作成した受入パターンについて、混合整数線形計画問題を求解して運用計画を導出する(ステップ#2)。さらに、演算処理部2は、ステップ#2で導出した運用計画に基づいて、移送回数及び移送量の少なくとも一方を低減する条件で混合整数線形計画問題を求解し、運用計画を導出する(ステップ#3)。最後に、演算処理部2は、ステップ#3で導出した運用計画を出力する(ステップ#4)。なお、ステップ#1で複数の受入パターンを作成する場合、ステップ#4で全ての受入パターンについて導出した運用計画を出力情報として出力してもよいし、例えば導出する際の制約違反が小さいまたは少ない運用計画を選択的に出力情報として出力してもよい。
As shown in FIG. 4, the
なお、演算処理部2が、ステップ#1、#2及び#4のみを実行するように構成してもよく、この場合でも運用計画を導出することは可能である。この場合、演算処理部2は、ステップ#2で導出した運用計画を出力する。ただし、詳細については以下説明するが、演算処理部2がステップ#3を実行することによって、移送回数及び移送量の少なくとも一方が低減されて実行し易い運用計画を出力することが可能になる。また、演算処理部2が、ステップ#1において、1つの受入パターンのみを作成してもよい。ただし、演算処理部2が、ステップ#1において複数の受入パターンを作成すると、受入パターン毎に得られた運用計画を比較等することにより、輸送手段11からタンク10への受入についても最適化することが可能になる。
Note that the
図4に示したステップ#1の詳細について説明する。図5は、本システムSの演算処理部2によるステップ#1の演算処理の詳細を示すフローチャートである。なお、図4と同様に、図5も第1実施形態及び第2実施形態で共通するものである。
Details of
図5に示すように、演算処理部2は、最初に入力情報を取得する(ステップ#10)。入力情報には、例えば、図6に例示する配船計画、図7に例示するタンク仕様、図8に例示するライン需要が含まれる。
As shown in FIG. 5, the
図6に例示する配船計画には、輸送手段11毎の、貯蔵施設に来訪する時期である「受入日」、供給するLNGの「熱量」、供給するLNGの量である「受入量」が含まれる。なお、「熱量」の単位は[MJ/Nm3]、「受入量」の単位は[Nm3]である。図7に例示するタンク仕様には、タンク10毎の、計画対象期間Tの開始時点で貯蔵しているLNGの液面の位置(液位)である「初期在庫液位」、貯蔵可能な液位の上限である「液位上限」、貯蔵可能な液位の下限である「液位下限」、計画対象期間Tの開始時点で貯蔵しているLNGの熱量である「初期在庫熱量」、タンク10の「断面積」、タンク10が払出可能な払出ライン14である「紐付けライン」が含まれる。なお、「初期在庫液位」、「液位上限」及び「液位下限」の単位は[m]、「初期在庫熱量」の単位は[MJ/Nm3]、「断面積」の単位は[m2]である。図8に例示するライン需要には、払出ライン14毎の、計画対象期間Tにおける単位期間t毎の需要が含まれており、当該需要の単位は[Nm3](気体)である。
The ship allocation plan exemplified in FIG. 6 includes, for each means of
次に、演算処理部2は、複数のタンク10をグループ分けして成る複数のタンク群100を作成する(ステップ#11)。タンク群100は、所定のルールに基づいて作成される。例えば、タンク群の中に受入可能なタンクが含まれる、「紐付けライン」が同一であるなどである。なお、タンク群100は、予め作成されており、その情報が記憶部1に記憶されていてもよい。
Next, the
次に、演算処理部2は、複数の受入パターンを作成する(ステップ#12)。図9に例示するように、受入パターンは、輸送手段11とタンク群100との組み合わせである。受入パターンも、所定のルールに基づいて作成される。例えば、1つの輸送手段11は1つのタンク群100にのみLNGを供給することを前提として、図6に例示した配船計画の熱量を複数(例えば4)のクラスに分け、熱量が高いクラスに属する輸送手段11ほど、貯蔵しているLNGの熱量が高いタンク群100に供給するなどである。なお、輸送手段11及びタンク群100の組み合わせ可能な全てのパターンを、受入パターンとして作成してもよい。
Next, the
次に、演算処理部2は、受入パターンのそれぞれに対して、タンク群100単位で、LNGの熱量等の推移を計算する(ステップ#13)。このとき、演算処理部2は、タンク群100のそれぞれについて、受入パターンにしたがって輸送手段11から供給されるLNGの量を加算するとともに熱量の推移も計算し、ライン需要として払出されるLNGの量を減算する。
Next, the
次に、演算処理部2は、ステップ#13の計算結果に基づいて、受入パターンを絞り込む(ステップ#14)。例えば、タンク群100が貯蔵するLNGについて、貯蔵量や平均熱量等の違反量が大きい受入パターンを除外することで、受入パターンを絞り込む。そして、演算処理部2は、絞り込んだ受入パターンを記憶部1に記憶して(ステップ#15)、ステップ#1を終了する。
Next, the
図4に示したステップ#2の詳細について説明する。図10は、第1実施形態に係る本システムSの演算処理部2によるステップ#2の演算処理の詳細を示すフローチャートである。なお、図10に示す演算処理は、ステップ#1で作成した受入パターン毎に行う。
Details of
図10に示すように、演算処理部2は、最初に入力情報を取得する(ステップ#20)。入力情報には、例えば、図6に例示する配船計画、図7に例示するタンク仕様、図8に例示するライン需要、図11に例示する移送テーブルが含まれる。図11に例示する移送テーブルには、移送元と移送先のタンク10の組み合わせ毎の、後述する目的関数Fにおける重み係数Wiが規定されている。また、演算処理部2は、制約情報を取得する(ステップ#21)。制約情報は、上述した制約条件を表す情報である。
As shown in FIG. 10, the
次に、演算処理部2は、取得した入力情報と制約情報に基づいて、複数のタンク10のそれぞれについて、貯蔵するLNGの熱量を定数とみなして混合整数線形計画問題を求解することで運用計画を導出する(ステップ#22)。このとき、目的関数として、以下の数13に示す目的関数Fを使用する。数13において、Piは、所定の監視対象項目の値または所定の基準値からの乖離幅で示されるペナルティで、Wiは当該ペナルティPiを加重加算するときの重み係数である。例えば、監視対象項目は、払出熱量、移送回数、移送量などである。また、決定変数は、例えば、タンク10毎の受入量及び払出量、払出ポンプ15毎の稼働の有無、タンク10間毎の移送の有無、移送毎の移送量であり、これらが運用計画に含まれる。
Next, the
タンク10が貯蔵するLNGの熱量は、外部からのLNGの供給によって非線形的に変動する。そのため、タンク10が貯蔵するLNGの熱量を変数とすると、混合整数非線形計画問題を解かざるを得なくなる。そこで、ステップ#22では、タンク10が貯蔵するLNGの熱量を定数とみなして、混合整数線形計画問題として求解することで運用計画を導出することができるようにしている。なお、タンク10が貯蔵するLNGの熱量を定数とみなすとは、熱量を定数として扱うということであり、熱量を一定値に固定することには限られない。例えば、初回に実行するステップ#22では、タンク10に外部からLNGが供給されたとしても、その前後でタンク10が貯蔵するLNGの熱量は変動しないか、タンク10内のLNGの量及び外部から供給されるLNGの量によらない所定の値に更新される。具体的には、移送やクーリング戻りによってタンク10にLNGが供給される場合は、タンク10が貯蔵するLNGの熱量が変動しないが、タンク10がLNGを受け入れる場合は、タンク10が貯蔵するLNGの熱量が、受け入れるLNGの熱量で更新される。
The heat quantity of LNG stored in the
次に、演算処理部2は、ステップ#22で導出した運用計画における、タンク10が貯蔵するLNGの熱量等の推移を計算する(ステップ#23)。具体的に、演算処理部2は、タンク10が貯蔵するLNGの熱量の推移のほかに、タンク10が貯蔵するLNGの体積の推移も計算する。これは、上述のとおり、熱量と密度は相互に置換可能であり、LNGの熱量が変動すれば密度も変動し、密度が変動すれば体積も変動するからである。
Next, the
次に、演算処理部2は、ステップ#22で導出した運用計画に基づいて、複数のタンク10のそれぞれにおける払出に必要な追加燃料の量を計算する(ステップ#24)。追加燃料とは、例えばLPGである。また、必要な追加燃料の量は、(目標熱量-払出熱量)/(追加燃料の熱量-払出熱量)×払出量×払出産気量/追加燃料の産気量、の計算で求めることができる。産気量とは、所定量の液化燃料を気化させた場合のガスの体積であり、目標熱量は、例えば45MJ/Nm3である。
Next, the
次に、演算処理部2は、入力情報に含まれるライン需要から、ステップ#24で計算した追加燃料の量を減じた値をもって新たな需要として、ライン需要を更新する(ステップ#25)。そして、演算処理部2は、ステップ#23で熱量等の推移を計算した結果が、タンク10が貯蔵するLNGに関する制約に違反していないかを判断する(ステップ#26)。なお、ステップ#26で違反の有無を確認する制約は、タンク10が貯蔵するLNGに関する制約に加えて(または代えて)タンク10から払い出されるLNGに関する制約であってもよいし、ステップ#22において混合整数線形計画問題を求解する際に用いる制約条件と同じであってもよいし、当該制約条件と異なってもよい。
Next, the
演算処理部2は、ステップ#22において制約条件をみたすように求解するが、その際にタンク10が貯蔵するLNGの熱量を定数とみなすため、ステップ#23においてタンク10が貯蔵するLNGの熱量等の推移を正しく計算した結果、制約条件に違反するということがあり得る(ステップ#26、YES)。具体的には、タンク10が貯蔵するLNGの熱量や払出ライン14に払い出されたLNGの熱量が制限範囲を外れたり、タンク10が貯蔵するLNGの体積(例えば液位)が制限範囲を外れたりすることがあり得る。この場合、演算処理部2は、ステップ#22の求解処理がN回目(Nは2以上の自然数)に達していなければ(ステップ#27、NO)、ステップ#23で計算した熱量の推移と、ステップ#25で更新した新たなライン需要を取得し(ステップ#28)、これらを新たな定数の変化として反映させて混合整数線形計画問題を求解し直す(ステップ#22)。これにより、1つ前に実行したステップ#22と比較して、熱量の推移を正確に反映した状態で混合整数線形計画問題を求解し、運用計画を導出することができる。
In
そして、演算処理部2は、ステップ#23で熱量等の推移を計算した結果が、タンク10が貯蔵するLNGに関する制約に違反していなければ(ステップ#26、NO)、最後にステップ#22で導出された運用計画に基づいた計算結果を記憶部1に記憶させ(ステップ#29)、ステップ#2の処理を終了する。このとき、計算結果には、例えば、タンク10毎の受入量、需要割当及び熱量の推移、受入計画、必要な追加燃料の量が含まれる。
Then, if the calculation result of the transition of the amount of heat and the like in
また、制約違反はあるが(ステップ#26、YES)、ステップ#22の処理がN回目に達した場合(ステップ#27、YES)、最後にステップ#22で導出された運用計画を記憶部1に記憶させ(ステップ#29)、ステップ#2の処理を終了する。なお、この場合、制約違反は解消していないため、その旨も合わせて計算結果として記憶させるとともに、出力情報にも含めて、貯蔵施設のオペレータに注意喚起すると好ましい。
Also, if there is a constraint violation (
図4に示したステップ#3の詳細について説明する。図12は、第1実施形態に係る本システムSの演算処理部2によるステップ#3の演算処理の詳細を示すフローチャートである。なお、図12に示すように、演算処理部2は、ステップ#3においても、図10に示したステップ#2と同様の処理を行う。以下、ステップ#3の処理について、ステップ#2と同様である部分については詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。
Details of
図12に示すように、演算処理部2は、入力情報だけでなくステップ#2の計算結果を取得する(ステップ#30)。次に、演算処理部2は、制約情報を取得し(ステップ#31)、混合整数線形計画問題を求解して運用計画を導出する(ステップ#32)。このとき、例えば、演算処理部2は、ステップ#2と同種の条件で運用計画を導出してもよい。具体的に、例えば、演算処理部2は、ステップ#2のステップ#22において移送回数を最小化する条件で運用計画を導出し、ステップ#32ではステップ#2で導出した運用計画よりもさらに移送回数が低減されるという条件で運用計画を導出してもよいし、ステップ#2のステップ#22において移送量を最小化する条件で運用計画を導出し、ステップ#32ではステップ#2で導出した運用計画よりもさらに移送量が低減されるという条件で運用計画を導出してもよい。また、例えば、演算処理部2は、ステップ#2と異なる条件で運用計画を導出してもよい。具体的に、例えば、演算処理部2は、ステップ#22では移送回数を最小化する条件で運用計画を導出し、ステップ#32では移送量がさらに低減される条件で運用計画を導出してもよいし、ステップ#22では移送量を最小化する条件で運用計画を導出し、ステップ#32では移送回数がさらに低減される条件で運用計画を導出してもよい。なお、ステップ#32において移送回数や移送量をさらに低減させる条件として、ステップ#2の計算結果において移送のないタンクの組み合わせについては移送しない、ステップ#2の計算結果における移送量に基づいた移送量の上限及び下限の範囲内で移送を許容する、などが挙げられる。
As shown in FIG. 12, the
また、混合整数線形計画問題を求解するにあたり、払出ポンプ15毎の稼働の有無についてはステップ#2の計算結果に基づいて固定するため、決定変数から除外する。これ以降の処理(ステップ#33~#39)については、図10に示したステップ#2の処理(ステップ#23~#29)と同様である。そして、ステップ#3で導出される運用計画が、最終的に導出される運用計画となる。
Further, in solving the mixed integer linear programming problem, whether or not each dispensing
以上のように、第1実施形態に係る本システムSでは、非線形的に変動するタンク10が貯蔵する液化燃料の熱量を、数理計画問題上の変数としては扱わずに別途計算することによって、混合整数線形計画問題として求解して運用計画を導出する。具体的に、本システムSは、タンク10が貯蔵するLNGの熱量を、混合整数線形計画問題とは別に計算した上で混合整数線形計画問題において定数として扱うことにより、当該熱量の変動を反映して求解する。これにより、本システムSは、演算処理の負担を軽減することが可能になる。
As described above, in the system S according to the first embodiment, the heat quantity of the liquefied fuel stored in the
また、本システムSでは、ステップ#2及び#3において、混合整数線形計画問題を繰り返し求解する間に、必要な追加燃料の量を計算してライン需要を更新する(ステップ#24、#25、#34及び#35)。そのため、供給される追加燃料の量も考慮して決定された払出量を含む運用計画を導出することができる。
In addition, in this system S, in
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る本システムSの演算処理部2による演算処理の内容について説明する。ただし、第2実施形態に係る本システムSの演算処理部2の演算処理のうち、第1実施形態と同様である部分については詳細な説明を省略し、第1実施形態と異なる部分について説明する。
<Second embodiment>
Next, the content of arithmetic processing by the
図13は、第2実施形態に係る本システムSの演算処理部2によるステップ#2の演算処理の詳細を示すフローチャートである。図13に示すように、第2実施形態では、制約違反がない(ステップ#26、NO)または求解処理がN回目に達した後(ステップ#27、NO)、すなわちステップ#2において混合整数線形計画問題の球解を終了した後に、必要な追加燃料の量を計算する(ステップ#24)。また、演算処理部2は、ライン需要の更新(図10のステップ#25)は実行せず、ステップ#22で混合整数線形計画問題を求解し直す際にはタンク10が貯蔵するLNGの熱量の推移だけ取得する(ステップ#28A)。
FIG. 13 is a flow chart showing details of the arithmetic processing of
図14は、第2実施形態に係る本システムSの演算処理部2によるステップ#3の演算処理の詳細を示すフローチャートである。ステップ#3もステップ#2と同様であり、ステップ#3において混合整数線形計画問題の求解を終了した後に、必要な追加燃料の量を計算する(ステップ#34)。また、演算処理部2は、ライン需要の更新(図12のステップ#35)は実行せず、ステップ#32で混合整数線形計画問題を求解し直す際にはタンク10が貯蔵するLNGの熱量の推移だけ取得する(ステップ#38A)。
FIG. 14 is a flow chart showing details of the arithmetic processing of
以上のように、第2実施形態に係る本システムSでも、非線形的に変動するタンク10が貯蔵する液化燃料の熱量を、数理計画問題上の変数としては扱わずに別途計算することによって、混合整数線形計画問題として求解して運用計画を導出するため、演算処理の負担を軽減することが可能になる。さらに、第2実施形態に係る本システムSでは、追加燃料の量に関する演算処理を最小限にして、演算処理の負担を軽減することができる。
As described above, in the system S according to the second embodiment as well, the heat quantity of the liquefied fuel stored in the
<<変形例>>
以上、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。
<<Modification>>
The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is possible to modify the above-described embodiment appropriately without departing from the scope of the invention.
例えば、上記第1及び第2実施形態において、制約違反がある場合(ステップ#26,#36、YES)に、タンクが貯蔵するLNGの熱量を更新して、混合整数線形計画問題を再度求解する(ステップ#22,#32)と説明した。しかし、制約違反がなくても、例えば導出される運用計画の精度を高めるために、タンクが貯蔵するLNGの熱量を更新して、混合整数線形計画問題を再度求解するようにしてもよい。具体的には、制約違反がないことを確認した後(または、制約違反の有無を確認することなく)、所定の回数だけ、タンクが貯蔵するLNGの熱量を更新して、混合整数線形計画問題を求解し直してもよい。
For example, in the first and second embodiments above, if there is a constraint violation (
また、例えば、上記第1及び第2実施形態では、入力情報に移送テーブルが含まれると説明したが、入力情報に移送テーブルが含まれなくてもよい。例えば、貯蔵するLNGの熱量が大きいタンクから小さいタンクへ移送をする場合ほど重みが小さく、貯蔵するLNGの熱量が小さいタンクから大きいタンクへ移送をする場合ほど重みが大きいという条件を設定することによって、移送テーブルを用いることなく運用計画を導出することが可能である。 Further, for example, in the first and second embodiments, the input information includes the transfer table, but the input information may not include the transfer table. For example, by setting a condition that the weight is smaller when transferring from a tank with a large calorific value of LNG to be stored to a tank with a smaller calorific value, and the weight is larger when transferring from a tank with a small calorific value of LNG to be stored to a tank with a large calorific value. , it is possible to derive an operational plan without using a transfer table.
また、例えば、上記第1及び第2実施形態において、混合整数線形計画問題を求解して運用計画を導出する際に(ステップ#22,#32)、何らかの規則に従って求解してもよい。例えば、本システムSの演算処理部2が、LNGの熱量の非線形的な変動を抑制する所定の運用規則に基づいて、この求解を行ってもよい。このような運用規則として、例えば、貯蔵するLNGの熱量が大きいタンクと小さいタンクを予め区別して、輸送手段11が積載しているLNGの熱量に応じて受け入れるタンクを決定する(輸送手段11が積載するLNGの熱量が大きければ、貯蔵するLNGの熱量が大きいタンクで受け入れ、輸送手段11が積載するLNGの熱量が小さければ、貯蔵するLNGの熱量が小さいタンクで受け入れる)、貯蔵するLNGの熱量の差がある程度以上大きいタンク間では移送の重みを大きく設定してできるだけ移送が行われないようにする、貯蔵するLNGの熱量が小さいタンクから大きいタンクへの移送の重みを大きく設定してできるだけ移送が行われないようにする、などが挙げられる。演算処理部2が、このような運用規則を用いて混合整数線形計画問題を求解することによって、最適な運用計画を導出し易くなるため、演算処理の負担をさらに好適に軽減することが可能になる。
Further, for example, in the above-described first and second embodiments, when solving the mixed integer linear programming problem and deriving the operation plan (
また、例えば、上記第1及び第2実施形態において、演算処理部2が、タンクが貯蔵するLNGの熱量を定数とみなして混合整数線形計画問題を求解し、さらに計算した熱量の推移を次に混合整数線形計画問題を求解する際の定数の変化とみなして計算すると説明したが、熱量ではなく密度を定数とみなしてもよいし、熱量と密度の両方を定数とみなしてもよい。
Further, for example, in the above-described first and second embodiments, the
また、例えば、上記第1及び第2実施形態において、LNGの受入量、移送量、払出量などLNGの量を体積で計算する場合について説明したが、質量(例えば、単位はトン)で計算してもよい。 Further, for example, in the first and second embodiments, the case where the amount of LNG such as the amount of LNG received, transferred, and discharged was calculated by volume was described, but the amount is calculated by mass (for example, the unit is tons). may
上述したタンク運用計画導出システム及びタンク運用計画導出方法は、以下のように説明することができる。 The above-described tank operation plan derivation system and tank operation plan derivation method can be explained as follows.
タンク運用計画導出システムは、液化燃料を貯蔵する複数のタンクの全体に対する前記液化燃料の出入に関する情報及び前記複数のタンクのそれぞれの状態に関する情報が含まれる入力情報と、前記複数のタンクのそれぞれにおける前記液化燃料の出入及び貯蔵の制約に関する情報が含まれる制約情報と、を記憶する記憶部と、前記入力情報及び前記制約情報に基づいて、前記複数のタンクのそれぞれにおける前記液化燃料の出入の計画である運用計画を導出する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、前記複数のタンクのそれぞれについて、貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度を定数とみなして混合整数線形計画問題を求解することで前記運用計画を導出する第1処理と、前記第1処理で導出した前記運用計画における、前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を計算する第2処理と、を実行し、所定の場合、前記第2処理で計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数の変化とみなして前記第1処理を実行し直す(第1の構成)。この構成によれば、非線形的に変動するタンクが貯蔵する液化燃料の熱量または密度を、数理計画問題上の変数としては扱わずに別途計算することによって、混合整数線形計画問題として求解して運用計画を導出する。そのため、この構成によれば、演算処理の負担を軽減することが可能になる。 The tank operation plan derivation system includes input information including information on the inflow and outflow of the liquefied fuel with respect to the entire plurality of tanks storing the liquefied fuel and information on the state of each of the plurality of tanks, and input information in each of the plurality of tanks a storage unit for storing constraint information including information about constraints on the transfer and storage of the liquefied fuel; and a plan for the transfer of the liquefied fuel to and from each of the plurality of tanks based on the input information and the constraint information. and an arithmetic processing unit for deriving the operation plan, wherein the arithmetic processing unit solves a mixed integer linear programming problem by regarding the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks as a constant. A first process for deriving the operation plan by doing so, and a second process for calculating the transition of the calorie or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks in the operation plan derived by the first process. and, in a predetermined case, the first process is re-executed by regarding the change in the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks calculated in the second process as a constant change. (first configuration). According to this configuration, the calorific value or density of the liquefied fuel stored in the nonlinearly fluctuating tank is not treated as a variable in the mathematical programming problem but is calculated separately, so that it is solved as a mixed integer linear programming problem and operated. Derive the plan. Therefore, according to this configuration, it is possible to reduce the load of arithmetic processing.
第1の構成において、前記演算処理部は、前記液化燃料の熱量または密度の非線形的な変動を抑制する所定の運用規則に基づいて前記第1処理を実行してもよい(第2の構成)。この構成によれば、最適な運用計画を導出し易くなるため、演算処理の負担をさらに好適に軽減することが可能になる。 In the first configuration, the arithmetic processing unit may execute the first processing based on a predetermined operating rule that suppresses nonlinear fluctuations in the calorific value or density of the liquefied fuel (second configuration). . According to this configuration, it becomes easier to derive the optimum operation plan, so that it is possible to more preferably reduce the load of arithmetic processing.
第1または第2の構成において、前記演算処理部は、前記第2処理の結果が、前記複数のタンクが貯蔵する前記液化燃料及び前記複数のタンクから払い出される前記液化燃料の少なくとも一方に関する所定の制約に違反する場合、前記第2処理で計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数の変化とみなして前記第1処理を実行し直してもよい。この構成によれば、制約に違反しない運用計画を導出することができる。 In the first or second configuration, the arithmetic processing unit is configured such that the result of the second processing is a predetermined value related to at least one of the liquefied fuel stored in the plurality of tanks and the liquefied fuel discharged from the plurality of tanks If the constraint is violated, the first process may be re-executed by regarding the change in the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks calculated in the second process as a constant change. According to this configuration, it is possible to derive an operational plan that does not violate the constraints.
第3の構成において、前記演算処理部は、前記第2処理において前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の体積の推移を計算し、その結果が前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の体積に関する制約に違反する場合、前記第2処理で計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数の変化とみなして前記第1処理を実行し直してもよい(第4の構成)。この構成によれば、タンクに貯蔵される液化燃料の体積が制約に違反しない運用計画を導出することができる。 In the third configuration, the arithmetic processing unit calculates changes in the volume of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks in the second processing, and the result is the volume of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks. If the constraint on the volume of the liquefied fuel is violated, the first process is executed by considering the change in the heat quantity or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks calculated in the second process as a constant change. It may be corrected (fourth configuration). According to this configuration, it is possible to derive an operation plan in which the volume of liquefied fuel stored in the tank does not violate the constraints.
第3または第4の構成において、前記演算処理部は、前記第2処理の結果が、前記複数のタンクから払い出される前記液化燃料の熱量または密度に関する制約に違反する場合、前記第2処理で計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数の変化とみなして前記第1処理を実行し直してもよい(第5の構成)。この構成によれば、タンクから払い出される液化燃料の熱量が制約に違反しない運用計画を導出することができる。 In the third or fourth configuration, if the result of the second process violates a constraint on the calorific value or density of the liquefied fuel discharged from the plurality of tanks, the arithmetic processing unit calculates in the second process The first process may be re-executed by regarding the transition of the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks as a constant change (fifth configuration). According to this configuration, it is possible to derive an operation plan in which the heat quantity of the liquefied fuel discharged from the tank does not violate the constraints.
第3~第5の構成のいずれか1つにおいて、前記演算処理部は、前記第2処理の結果が、前記複数のタンクが貯蔵する前記液化燃料及び前記複数のタンクから払い出される前記液化燃料の少なくとも一方に関する所定の制約に違反する場合であっても、既に実行した前記第1処理の回数が所定の回数に達している場合は、前記第1処理を実行し直さなくてもよい(第6の構成)。この構成によれば、制約違反の解消が期待し難い場合、それ以上の求解処理を終了することにより、過度な演算処理の負担の発生を防止することができる。 In any one of the third to fifth configurations, the arithmetic processing unit determines that the result of the second processing is the liquefied fuel stored in the plurality of tanks and the liquefied fuel discharged from the plurality of tanks. Even if at least one of the predetermined constraints is violated, if the number of times the first process has already been executed reaches a predetermined number of times, the first process may not be re-executed (the sixth configuration). According to this configuration, when it is difficult to expect that the constraint violation will be resolved, it is possible to prevent occurrence of an excessive computational load by terminating further solution-finding processing.
第1~第6の構成のいずれか1つにおいて、前記演算処理部は、前記第2処理のあとに前記第1処理を実行し直さない場合、最後に実行した前記第1処理によって導出された前記運用計画よりも移送の回数及び移送量の少なくとも一方が低減される条件で、前記複数のタンクのそれぞれについて、貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度を定数とみなして混合整数線形計画問題を求解することで前記運用計画を導出する第3処理を実行してもよい(第7の構成)。この構成によれば、移送回数及び移送量の少なくとも一方が低減されて実行し易い運用計画を導出することができる。 In any one of the first to sixth configurations, if the first process is not re-executed after the second process, the arithmetic processing unit performs Under the condition that at least one of the number of times of transfer and the amount of transfer is reduced compared to the operation plan, a mixed integer linear programming problem is solved by regarding the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks as a constant. (seventh configuration). According to this configuration, it is possible to derive an operation plan that reduces at least one of the number of times of transfer and the amount of transfer and that is easy to execute.
第1~第7の構成のいずれか1つにおいて、前記演算処理部は、前記第1処理によって導出された前記運用計画に基づいて、前記複数のタンクのそれぞれにおける払出に必要な追加燃料の量を計算するとともに、当該払出に対応する需要から当該追加燃料の量に相当する分を減じることで新たな需要を導出し、前記第2処理の結果、前記第1処理を実行し直す場合は、前記新たな需要に基づいて前記第1処理を実行し直してもよい(第8の構成)。この構成によれば、供給される追加燃料の量も考慮して決定された払出量を含む運用計画を導出することができる。 In any one of the first to seventh configurations, the arithmetic processing unit determines, based on the operation plan derived by the first processing, the amount of additional fuel required to be dispensed from each of the plurality of tanks. is calculated, and a new demand is derived by subtracting the amount corresponding to the amount of the additional fuel from the demand corresponding to the payout, and as a result of the second process, when the first process is re-executed, The first process may be re-executed based on the new demand (eighth configuration). According to this configuration, it is possible to derive an operation plan including a payout amount determined by also considering the amount of additional fuel to be supplied.
第1~第7の構成のいずれか1つにおいて、前記演算処理部は、前記第2処理のあとに前記第1処理を実行し直さない場合、最後に実行した前記第1処理によって導出された前記運用計画に基づいて、必要な追加燃料の量を計算してもよい(第9の構成)。この構成によれば、追加燃料の量に関する演算処理を最小限にして、演算処理の負担を軽減することができる。 In any one of the first to seventh configurations, if the first process is not re-executed after the second process, the arithmetic processing unit performs A required amount of additional fuel may be calculated based on the operational plan (ninth configuration). According to this configuration, it is possible to minimize the computational processing related to the amount of additional fuel and reduce the computational processing load.
第1~第9の構成のいずれか1つにおいて、前記演算処理部は、前記複数のタンクをグループ分けして成る複数のタンク群のそれぞれが輸送手段から前記液化燃料の供給を受ける組み合わせである受入パターンを複数作成し、前記受入パターン毎に前記第1処理及び前記第2処理を実行して複数の前記運用計画を導出してもよい(第10の構成)。この構成によれば、受入パターン毎に得られた運用計画を比較等することにより、輸送手段からタンクへの受入についても最適化することが可能になる。 In any one of the first to ninth configurations, the arithmetic processing unit is a combination in which each of a plurality of tank groups formed by grouping the plurality of tanks receives the supply of the liquefied fuel from the transportation means. A plurality of acceptance patterns may be created, and the first process and the second process may be executed for each acceptance pattern to derive a plurality of the operation plans (tenth configuration). According to this configuration, by comparing the operation plan obtained for each receiving pattern, it becomes possible to optimize the receiving from the transportation means to the tank.
本発明の他の実施形態は、液化燃料を貯蔵する複数のタンクの全体に対する前記液化燃料の出入に関する情報及び前記複数のタンクのそれぞれの状態に関する情報が含まれる入力情報と、前記複数のタンクのそれぞれにおける前記液化燃料の出入及び貯蔵の制約に関する情報が含まれる制約情報とに基づいて、複数のタンクのそれぞれについて、貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度を定数とみなして混合整数線形計画問題を求解することで、前記複数のタンクのそれぞれにおける前記液化燃料の出入の計画である運用計画を導出する第1ステップと、前記第1ステップで導出した前記運用計画における、前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を計算する第2ステップと、を備え、所定の場合、前記第2ステップで計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数の変化とみなして前記第1ステップを実行し直す、タンク運用計画導出方法である(第11の構成)。 In another embodiment of the present invention, input information including information on the inflow and outflow of the liquefied fuel with respect to all of the plurality of tanks storing the liquefied fuel and information on the state of each of the plurality of tanks; Constraint information including information on restrictions on the inflow and outflow and storage of the liquefied fuel in each, and the mixed integer linear programming problem is performed by regarding each of the plurality of tanks as a constant the calorific value or density of the stored liquefied fuel. By solving, a first step of deriving an operation plan that is a plan for entering and exiting the liquefied fuel in each of the plurality of tanks, and each of the plurality of tanks in the operation plan derived in the first step and a second step of calculating the transition of the calorific value or density of the stored liquefied fuel, and in a predetermined case, calculating the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks calculated in the second step. A method for deriving a tank operation plan, in which transition is regarded as a constant change and the first step is re-executed (eleventh configuration).
S…タンク運用計画導出システム、1…記憶部、2…演算処理部、10…タンク、11…輸送手段、12…移送ライン、13…移送ポンプ、14…払出ライン、15…払出ポンプ、100…タンク群
S... Tank operation
Claims (11)
前記入力情報及び前記制約情報に基づいて、前記複数のタンクのそれぞれにおける前記液化燃料の出入の計画である運用計画を導出する演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、
前記複数のタンクのそれぞれについて、貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度を定数とみなして混合整数線形計画問題を求解することで前記運用計画を導出する第1処理と、
前記第1処理で導出した前記運用計画における、前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を計算する第2処理と、を実行し、
所定の場合、前記第2処理で計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数の変化とみなして前記第1処理を実行し直す、タンク運用計画導出システム。 input information including information on the input/output of the liquefied fuel to/from the entire plurality of tanks storing the liquefied fuel and information on the state of each of the plurality of tanks; input/output and storage of the liquefied fuel in each of the plurality of tanks; a storage unit that stores constraint information including information about constraints of
an arithmetic processing unit that derives an operation plan, which is a plan for entering and exiting the liquefied fuel in each of the plurality of tanks, based on the input information and the constraint information;
The arithmetic processing unit is
a first process of deriving the operation plan by solving a mixed-integer linear programming problem with regard to each of the plurality of tanks, considering the calorific value or density of the stored liquefied fuel as a constant;
a second process of calculating changes in the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks in the operation plan derived in the first process,
In a predetermined case, the tank operation plan deriving system re-executes the first process by regarding the transition of the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks calculated in the second process as a constant change. .
前記第1処理によって導出された前記運用計画に基づいて、前記複数のタンクのそれぞれにおける払出に必要な追加燃料の量を計算するとともに、当該払出に対応する需要から当該追加燃料の量に相当する分を減じることで新たな需要を導出し、
前記第2処理の結果、前記第1処理を実行し直す場合は、前記新たな需要に基づいて前記第1処理を実行し直す、請求項1~7のいずれか1項に記載のタンク運用計画導出システム。 The arithmetic processing unit is
Based on the operation plan derived by the first process, the amount of additional fuel required for dispensing in each of the plurality of tanks is calculated, and the amount of additional fuel is calculated from the demand corresponding to the dispensing. Deriving new demand by subtracting
The tank operation plan according to any one of claims 1 to 7, wherein when the first process is re-executed as a result of the second process, the first process is re-executed based on the new demand. derivation system.
前記第1ステップで導出した前記運用計画における、前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を計算する第2ステップと、を備え、
所定の場合、前記第2ステップで計算した前記複数のタンクのそれぞれが貯蔵する前記液化燃料の熱量または密度の推移を定数の変化とみなして前記第1ステップを実行し直す、タンク運用計画導出方法。 input information including information on the input/output of the liquefied fuel to/from the entire plurality of tanks storing the liquefied fuel and information on the state of each of the plurality of tanks; input/output and storage of the liquefied fuel in each of the plurality of tanks; Constraint information including information about constraints of the plurality of tanks by solving a mixed-integer linear programming problem by regarding the calorific value or density of the liquefied fuel to be stored as a constant for each of the plurality of tanks, based on the constraint information A first step of deriving an operation plan, which is a plan for entering and exiting the liquefied fuel in each of
a second step of calculating changes in the calorific value or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks in the operation plan derived in the first step;
In a predetermined case, the tank operation plan derivation method, wherein the change in the heat quantity or density of the liquefied fuel stored in each of the plurality of tanks calculated in the second step is regarded as a constant change, and the first step is re-executed. .
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