JP3215279B2 - エネルギー設備の設備運用方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば地域冷暖房シ
ステム，ビル内のコージェネレーションシステム，燃料
電池システム等に用いて好適な複数異種の機器により構
成されたエネルギー需要設備、および前記エネルギー需
要設備にエネルギーを供給する複数異種の機器により構
成されたエネルギー供給設備におけるエネルギー設備の
設備運用方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エネルギー設備の設備運用方法およびそ
の装置に関する従来技術としては、例えば特開平６−２
３６２０２号公報に開示された「プラントの運転方法お
よび装置」がある。図２１は、特開平６−２３６２０２
号公報に開示された「プラントの運転方法および装置」
の構成を示すブロック図である。図において、翌日需要
予測手段１は、エネルギー供給設備５の翌日の需要量を
例えば１時間間隔の需要量というように所定の時間間隔
で予測する。予測結果は運転計画作成手段２に送られ、
エネルギー供給設備５内の各機器の１時間毎の運転計画
を作成する。

【０００３】運転当日は、当日需要予測手段３により、
例えば２時間後までを１５分間隔で予測する比較的短期
間の需要予測を行う。当日需要予測手段３では、当日の
実際の気温や湿度のように、前日に得られる情報よりも
正確で精度の良い予測を行う。

【０００４】計画修正制御手段４は、前日の翌日予測結
果に基づいて作成した運転計画結果をより正確な予測値
である当日予測結果に基づいて修正し、その修正結果を
エネルギー供給設備５のボイラ，冷凍機，発電機，蓄熱
槽などの各機器の制御信号に変換し、エネルギー供給設
備５の前記各機器の起動・停止および負荷率を制御す
る。

【０００５】運転計画作成手段２は、基本計画用データ
格納手段２ａと、基本計画作成手段２ｂと、運転知識格
納手段２ｃと、基本計画修正手段２ｄとを有しており、
前記各機器の起動・停止スケジュールと稼働時の負荷率
スケジュールを立案する。

【０００６】基本計画作成手段２ｂは、経時変化するエ
ネルギー需要量に対応して前記各機器の出力の必要量を
満たし、かつ前記各機器の一次エネルギー消費コストが
最小になるように、線形計画法を用いて前記各機器の起
動・停止スケジュールと稼働時の負荷率スケジュールを
１時間毎に決定する。

【０００７】基本計画作成手段２ｂにおいて必要となる
データ、すなわち機器構成，機器入出力関係データ，機
器入力量の上下限値または出力量の上下限値，入力エネ
ルギー単価等のデータは、基本計画用データ格納手段２
ａに格納されている。

【０００８】基本計画作成手段２ｂにより作成された基
本計画は計画評価手段２ｅに送られ、計画の妥当性が評
価される。妥当性の評価は前記各機器の寿命への影響、
機器動特性等、基本計画作成手段２ｂで考慮しなかった
要因について行い、評価に必要な知識は運転知識格納手
段２ｃに格納されている。

【０００９】評価の結果、修正を必要とする場合には基
本計画作成手段２ｂで作成された基本計画は基本計画修
正手段２ｄに送られ、修正ルール格納手段２ｆに格納さ
れているルールに従って修正される。また、修正を必要
としない場合は、運転計画結果として出力される。

【００１０】基本計画修正手段２ｄにより修正された修
正計画結果は、計画評価手段２ｅに戻され、上記と同様
の処理を行うようになっている。ここで基本計画作成手
段２ｂで実施している数理計画法による起動・停止スケ
ジュールと稼働時の負荷率スケジュールの立案方法の概
略を以下に説明する。

【００１１】図２２は、この「プラントの運転方法およ
び装置」が適用されるエネルギー供給設備の構成図であ
る。受電設備１１で買電力ｕ１０により得た電力ｘ１０
と、供給される重油によって駆動されるコージェネレー
ション設備１号機１２で発電された電力ｘ１、および供
給される重油によって駆動されるコージェネレーション
設備２号機１３で発電された電力ｘ２は、電力ｙ１と電
動冷凍機１号機１４への供給電力ｕ３と、電動冷凍機２
号機１５への供給電力ｕ４と冷却塔１号機１６への供給
電力ｕ７と冷却塔２号機１７の供給電力ｕ８と、冷却塔
３号機１８への供給電力ｕ９として使用される。

【００１２】コージェネレーション設備１号機１２の熱
回収で得た温熱ｘ１１と、コージェネレーション設備２
号機１３の熱回収で得た温熱ｘ１２は、温熱ｙ３として
供給されると共に、吸収式冷凍機１号機１９の入力ｕ５
および吸収式冷凍機２号機２０の入力ｕ６として夫々供
給される。

【００１３】冷却塔１号機１６の出力ｘ７は供給される
温熱ｙ３の余剰温熱を処理する。冷却塔２号機１７の出
力ｘ８および冷却塔３号機１８の出力ｘ９は、吸収式冷
凍機１号機１９の排熱出力ｘ１３および吸収式冷凍機２
号機２０の排熱出力ｘ１４を処理するように動作する。

【００１４】冷熱供給ｙ２は、電動冷凍機１号機１４の
出力ｘ１３と、電動冷凍機２号機１５の出力ｘ４と、吸
収式冷凍機１号機１９の出力ｘ５と、吸収式冷凍機２号
機２０の出力ｘ６によって行われる。

【００１５】次に、運転計画作成手段２における基本計
画作成手段２ｂで実施されている数理計画法による前記
各機器の起動・停止スケジュールと、稼働時の負荷率ス
ケジュール立案方法の概略を数式によって説明する。

【００１６】エネルギー設備内の各機器の時刻ｋの入出
力関係をそれぞれ次の１次式で近似する。

【００１７】 ｘ_i （ｋ）＝ａ_i ｕ_i （ｋ）＋ｂ_i δ_i （ｋ） ・・・（１）

【００１８】ここで、ｕ_i （ｋ）は機器への入力変数、
ｘ_i （ｋ）は出力変数をそれぞれ表わす。ａ_i およびｂ
_i は機器性能特性式の係数である。またδ_i （ｋ）は、
“０”または“１”の値をとる整数変数で、それぞれ機
器の停止および運転に対応する。添字ｉは出力変数ｘの
添字に対応している。入力量の範囲を制約条件として次
のように与える。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、ｕ_Liおよびｕ_Hiはそれぞれ入力変
数ｕ_i （ｋ）の下限値および上限値を表わしている。

【００２１】エネルギー供給設備としての供給出力を
（３）式で表わすこととし、

【００２２】 Ｙ（ｋ）＝［ｙ₁ （ｋ）ｙ₂ （ｋ）ｙ₃ （ｋ）ｙ₄ （ｋ）］^T ・・・（３）

【００２３】エネルギー収支は、次式（４），（５）の
ように表わせる。

【００２４】

【数２】

【００２５】ここで、

【００２６】

【数３】

【００２７】

【数４】

【００２８】ここで、記号ｄｉａｇ（ｘ₁ ｘ₂ …ｘ_i ）
は、ｘ₁ ｘ₂ …ｘ_i を対角要素に持ち、非対角要素は全
て０である大きさｉ×ｉの対角マトリクスを表わす。

【００２９】

【数５】

【００３０】である。ここで、Ｂ_R は、例えばコージェ
ネレーション設備１号機１２など、同じ入力を使い２以
上の出力を発生する機器の入力を集約する変換マトリク
スである。

【００３１】（４）式および（５）式からＸ（ｋ）を消
去してマトリクスで整理すると、時刻ｋのエネルギー供
給Ｙ（ｋ）は（１７）式で表わせる。

【００３２】

【数６】

【００３３】時刻ｋのエネルギー需要Ｙ^* （ｋ）を（１
８）式で表わすと、

【００３４】 Ｙ^* （ｋ）＝［ｙ₁ ^*（ｋ）ｙ₂ ^*（ｋ）ｙ₃ ^*（ｋ）ｙ₄ ^*（ｋ）］^T ・・・（１８）

【００３５】エネルギー供給Ｙ（ｋ）が需要Ｙ＊（ｋ）
を満足する関係を示す式（１９）と

【００３６】

【数７】

【００３７】前記（２）式で表される入力の制約より、

【００３８】

【数８】

【００３９】ここで、

【００４０】

【数９】

【００４１】ここで、Ｉは１０×１０の単位マトリク
ス、Ｏは０を要素とする１０×１のベクトルである。

【００４２】（１７）式、（１９）式および（２０）式
をまとめると、

【００４３】

【数１０】

【００４４】となる。数理計画は、（２３）式を制約条
件に（２４）式で示す評価関数Ｊを

【００４５】 Ｊ＝Ｅ［Ｕ（ｋ）^T δ（ｋ）^T ］^T ・・・（２４）

【００４６】最小にするように、各機器の起動・停止状
態すなわちδ_i （ｋ）値と、負荷率すなわち機器への入
力量Ｕ（ｋ）を求めるように行われる。

【００４７】前記（２４）式のＥは、評価関数の重みで
あって、例えば受電設備１１やコージェネレーション設
備１号機１２、コージェネレーション設備２号機１３へ
供給される一次入力エネルギーである買電力や重油に対
する料金単価を設定する。需要量Ｙ＊（ｋ）は時刻毎に
変化するため上記計画問題を必要時間毎に解く。

【００４８】従来技術では、以上に示した基本計画に対
して、機器寿命や起動・停止時の非定常的な機器特性の
変化を考慮するため、図２３のフローチャートに示す方
法により、予め定めた知識ルールを用いて実用上問題の
ないように基本計画を修正していた。

【００４９】ここで図２３のフローチャートに示された
修正方法を簡単に説明する。工程１００では機器構成、
機器の定格容量、機器入力量と出力量の関係、機器入力
量の上下限値、必要時間毎の需要エネルギー量、および
一次エネルギー、例えば、買電力や重油の従量料金単価
をデータとして基本計画用データ格納手段２ａから基本
計画作成手段２ｂに記憶する。

【００５０】工程２００では、上述した数理計画法を実
施し基本計画を作成する。工程３００では、連続運転性
を予め決めたルールで評価して、修正が必要であれば工
程４０で、数理計画の条件式である起動・停止を表わす
０，１整数変数の制約条件式を変更し、もう一度工程２
００に戻って計画計算を行う。予め決めたルールで評価
して連続運転性が良好と判定されるまで、このループを
繰り返す。

【００５１】工程３００で良好と判定された計画は、次
の工程５００で予め決めたルールで起動特性の評価を行
う。修正が必要であれば工程６００で、数理計画の条件
式である蒸気入力量下限を表わす制約条件式を変更し、
もう一度工程２００に戻って計画計算を行う。工程５０
０で良好と判定された計画は、次の工程７００で予め決
めたルールで停止特性の評価を行う。修正が必要であれ
ば工程８００で、数理計画の条件式である熱需要量を表
わす制約条件式を変更し、もう一度工程２００に戻って
計画計算を行う。工程３００、工程５００、および工程
７００で良好と判定された計画は、最終的な運転計画結
果となり計画修正手段４に出力される。

【００５２】このような数理計画法による従来の運転基
本計画の作成では、数理計画法によって作成する際に考
慮しなかった機器の連続運転性や機器の起動および停止
特性に関しては、予め定めた知識ルールを用いて実用上
矛盾が生じないように修正するようにしている。

【００５３】

【発明が解決しようとする課題】従来のエネルギー設備
の設備運用方法およびその装置は以上のように構成され
ていたので、特に機器の起動時および停止時の負荷追従
特性が遅い吸収式冷凍機についてのみ計画修正を行って
いるが、例えばエネルギー供給設備によく利用されるコ
ージェネレーション機器の熱回収など、他にも機器の起
動・停止特性を考慮する必要が多くある。これら種々の
機器に対して、前記従来のように計画修正を行うことは
可能であるが、図２３に示すように「評価」および「修
正」の工程を数多く繰り返す必要があり、非常に時間を
要するなどの問題があった。

【００５４】また、定常運転時においても、入力量（負
荷率）の違いによる機器特性の変化や、外気温度の違い
による機器特性の変化を考慮して運用計画を作成する必
要があるが、従来の方法では考慮されていないなどの問
題点もあった。

【００５５】

【００５６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、エネルギー供給設備を構成す
る全ての機器の起動時および停止時の非定常特性を考慮
すると共に、実際の運用データを利用できない場合で
も、エネルギー供給設備の機器の出力状態を推定して作
成した運用データを逐次的に利用して高速かつ高精度の
実用的な設備運用計画の作成を実現できるエネルギー設
備の設備運用方法を得ることを目的とする。

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【００６１】またこの発明は、エネルギー供給設備を構
成する全ての機器の起動時および停止時の非定常特性を
考慮すると共に、実際の運用データを利用できない場合
でも前記エネルギー供給設備の機器の出力状態を推定し
て作成した運用データを逐次的に利用して、高速かつ高
精度で作成した設備運用計画により前記エネルギー供給
設備を運用できるエネルギー設備の設備運用装置を得る
ことを目的とする。

【００６２】

【００６３】

【００６４】

【００６５】請求項１の発明に係るエネルギー設備の設
備運用方法は、ｎサンプリング周期毎のエネルギー需要
予測量を用いて前記設備を構成する機器の中で最も長い
時定数を基準に決定したｎ時刻先までの前記エネルギー
需要設備におけるエネルギー需要予測量を求めるエネル
ギー需要予測工程と、前記エネルギー供給設備における
前記各機器の定常出力量と出力量との間の過渡応答特性
を表わす時間遅れ要素、前記各機器の停止あるいは起動
を“０”あるいは“１”で表わす起動・停止変数を含み
前記各機器の入力量と出力量との間の定常応答特性を表
わす一次式、および前記各機器の入力量の上限値と下限
値とを数式化して前記各機器の機器特性式を作成する機
器特性式作成工程と、前記機器特性式からｎサンプリン
グ周期毎のエネルギー供給予測量を用いて前記エネルギ
ー供給設備の前記ｎ時刻先までのエネルギー供給量予測
式を作成する供給量予測式生成工程と、前記各機器の入
力量と起動・停止変数とを有する運用計画の過去の履歴
データである運用計画履歴データから現時刻の前記各機
器の出力推定量を求める出力推定工程と、現時刻の前記
各機器の入力量、起動・停止変数、及び前記出力推定量
を前記エネルギー供給量予測式に設定して得られるエネ
ルギー供給予測量が前記エネルギー需要予測量を満たす
という制約のもと、予め決めた評価関数が最大または最
小になるように次時刻からｎサンプリング周期毎の時刻
における各機器の入力量、及び、起動・停止変数を求め
る運用計画作成工程とを具備するものである。

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【００７０】請求項２の発明に係るエネルギー設備の設
備運用装置は、ｎサンプリング周期毎のエネルギー需要
予測量を用いて前記設備を構成する機器の中で最も長い
時定数を基準に決定したｎ時刻先までの前記エネルギー
需要設備のエネルギー需要予測量を求める需要量予測手
段と、前記エネルギー供給設備における前記各機器の定
常出力量と出力量との間の過渡応答特性を表わす時間遅
れ要素、前記各機器の停止あるいは起動を“０”あるい
は１で表わす起動・停止変数を含み前記各機器の入力量
と出力量との間の定常応答特性を表わす一次式、および
前記各機器の入力量の上限値と下限値とを数式化して前
記各機器の機器特性式を作成する機器特性式作成手段
と、前記機器特性式からｎサンプリング周期毎のエネル
ギー供給予測量を用いて前記エネルギー供給設備の前記
ｎ時刻先までのエネルギー供給量予測式を作成する供給
量予測式作成手段と、前記各機器の入力量と起動・停止
変数とを有する運用計画の過去の履歴データである運用
計画履歴データから現時刻の前記各機器の出力推定量を
求める機器出力推定手段と、現時刻の前記各機器の入力
量、起動・停止変数、及び前記出力推定量を前記エネル
ギー供給量予測式に設定して得られるエネルギー供給予
測量が前記エネルギー需要予測量を満たすという制約の
もと、予め決めた評価関数が最大または最小になるよう
に次時刻からｎサンプリング周期毎の時刻における各機
器の入力量、及び、起動・停止変数を求める運用計画作
成手段と、該運用計画作成手段により生成された運用計
画に基づいて前記エネルギー供給設備を制御する設備制
御手段とを備えたものである。

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【００７４】

【作用】 請求項１の発明におけるエネルギー設備の設備
運用方法は、運用計画履歴データを基に求めた現時刻の
エネルギー供給設備の各機器の入力量と起動停止条件と
出力推定量をエネルギー供給量予測式に設定し、前記エ
ネルギー供給量予測式によるエネルギー供給予測量がエ
ネルギー需要設備のエネルギー需要予測量を満たし、か
つ予め決めた評価関数が最大または最小になるように次
時刻の各機器の入力量および停止あるいは起動を表わす
変数を求め運用計画を作成するから、前記エネルギー供
給設備を構成する全ての機器の起動時および停止時の非
定常特性を考慮し、かつ実際の運用データを利用できな
い場合でも前記エネルギー供給設備の各機器の出力状態
を推定することで作成した運用データの逐次的な利用が
可能になり、高速かつ高精度のエネルギー供給設備の運
用方法が実現する。

【００７５】

【００７６】

【００７７】

【００７８】

【００７９】請求項２の発明における運用計画作成手段
は、需要量予測手段が求めたエネルギー需要設備のエネ
ルギー需要予測量と、エネルギー供給設備における各機
器の入力量と出力量との間の過渡応答特性および定常応
答特性および前記入力量の上限値と下限値とを機器特性
式作成手段が数式化して作成した前記各機器の機器特性
式より供給量予測式作成手段が作成した前記エネルギー
供給設備のエネルギー供給量予測式と、前記運用計画履
歴格納手段より得られた現時刻の前記各機器の入力量お
よび起動停止条件と、機器出力推定手段より求められた
現時刻の前記各機器の出力推定量とから前記エネルギー
供給設備の各機器の運用計画を作成するから、エネルギ
ー供給設備を構成する全ての機器の起動時および停止時
の非定常特性を考慮することができ、実際の運用データ
を利用できない場合でも、前記エネルギー供給設備の機
器の出力状態を推定して作成した運用データを逐次的に
利用して、高速かつ高精度の実用的な設備運用計画によ
りエネルギー設備を運用する設備運用装置が実現する。

【００８０】

【００８１】

【００８２】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
は、実施例１のエネルギー設備の設備運用方法の構成を
示すフローチャートである。なお、以下の説明において
各工程における現在時刻はｋとし、数時刻先はｋ＋ｎで
表わす。また、設備を構成する各機器の中で最も長い時
定数を基準として、これより大きな値を、予測の長さｎ
として設定する。

【００８３】まず、この実施例１のエネルギー設備の設
備運用方法の各工程の構成について説明すると、１０１
は需要設備の時刻ｋ＋１から時刻ｋ＋ｎまでのエネルギ
ー需要設備におけるエネルギー需要量を予測するエネル
ギー需要予測工程である。１０２はエネルギー供給設備
の各機器の入力量と出力量との関係を数式化する機器特
性式作成工程である。１０３は機器特性式作成工程１０
２で得られた機器特性式を基に、エネルギー供給量予測
式を作成する供給量予測式生成工程である。１０４は、
エネルギー需要予測工程１０１で得たエネルギー需要量
予測値と、供給量予測式生成工程１０３で得られたエネ
ルギー供給量予測式と、現在時刻ｋのエネルギー供給設
備の運用データを格納した供給設備運用データ１０６に
より、時刻ｋ＋１以降のエネルギー供給設備の運用計画
を作成する運用計画作成工程である。

【００８４】次に各工程における具体的な動作について
説明する。 ［エネルギー需要予測工程１０１］：需要量予測 エネルギー需要設備の需要予測に必要な気温、湿度、天
候、風速、風向、日射量、各種イベント情報等の影響因
子と、予測対象となる電力、冷熱および温熱エネルギー
の過去の需要量の事例データを利用して、前記影響因子
と予測対象量との関係を、例えばニューラルネットワー
ク等の非線形近似や、統計的手法による重回帰分析等で
モデル化する。

【００８５】時刻ｋ＋１から時刻ｋ＋ｎまでのエネルギ
ー需要設備の需要予測値Ｙ^* を

【００８６】 Ｙ^* ＝［Ｙ^* （ｋ＋１）^T Ｙ^* （ｋ＋２）^T …Ｙ^* （ｋ＋ｎ）^T ］^T ・・・（２５）

【００８７】で表わすと、需要予測値Ｙ^* と影響因子ｚ
（ｋ）との関係は、例えば（２６）式で表わされる。

【００８８】 Ｙ^* ＝ｆ（ｚ（ｋ）） ・・・（２６）

【００８９】ここで、ｆはニューラルネットワークや重
回帰分析で与える関数である。

【００９０】［機器特性式作成工程１０２］：機器特性
式作成 この機器特性式作成工程１０２では、エネルギー供給設
備を構成する各機器の機器特性を表わす数式を構成す
る。各機器への入力変数と前記各機器の停止あるいは起
動を“０”あるいは“１”で表わす整数変数とからなる
入力量である定常出力値と、該定常出力値と出力量との
間の過渡応答特性を表わす時間遅れ要素（一次遅れ要
素）とを含む前記各機器の入力量と出力量の間の定常応
答特性を表わす関係式は、下記式（２７）のような一次
式を使用する。

【００９１】

【数１１】

【００９２】ここで、ｕ_i （ｔ）は機器への入力変数、
ｘ_i （ｔ）は出力変数をそれぞれ表わす。ａ_i およびｂ
_i は機器性能特性式の係数である。τ_i は機器の過渡応
答特性を表わす時定数である。またδ_i （ｔ）は、
“０”または“１”の値をとる整数変数で、それぞれ機
器の停止および運転に対応する。添字ｉは出力変数ｘの
添字に対応している。ｔは時間変数である。

【００９３】前記各機器の入力量の上限値と下限値の数
式は（２８）式で表わされる。

【００９４】

【数１２】

【００９５】ここで、ｕ_Liおよびｕ_Hiはそれぞれ入力変
数ｕ_i （ｔ）の下限値および上限値を表わしている。

【００９６】前記（２７）式を時刻ステップを刻むサン
プリング周期Ｔで離散化して表現すると、（２９）式お
よび（３０）式により、エネルギー供給設備の各機器の
入力量と出力量、およびエネルギー供給量の関係を表わ
す数式が得られる。

【００９７】

【数１３】

【００９８】ここで、

【００９９】

【数３】

【０１００】

【数１４】

【０１０１】

【数５】

【０１０２】である。

【０１０３】［供給量予測式生成工程１０３］：供給量
予測式作成 現在時刻ｋからｋ＋ｎ数時刻ステップ先までの入力量お
よび出力量を変数とし、時刻ｋ＋１から時刻ｋ＋ｎまで
のエネルギー供給量を表わす供給量予測式を以下に説明
する。前記（２９）式と（３０）式より、ｋ＋ｎ時刻の
エネルギー供給量は（３７）式で与えられる。上述した
ように、予測の長さｎは設備を構成する機器の中で最も
長い時定数を基準に決定する。

【０１０４】

【数１５】

【０１０５】従って、供給量予測式は、

【０１０６】

【数１６】

【０１０７】となる。ここで、（３８）式右辺第一項の
変数は、現在時刻ｋにおける各機器の入力量Ｕ（ｋ）と
出力量Ｘ（ｋ）、および機器の起動および停止を表わす
変数δ（ｋ）である。また、第二項の変数は、時刻ｋ＋
１からｋ＋ｎまでの未知の入力量、および機器の起動お
よび停止を表わす変数である。なお、時刻ｋ＋１から時
刻ｋ＋ｎまでのエネルギー供給量予測値を

【０１０８】 Ｙ＝［Ｙ（ｋ＋１）^T Ｙ（ｋ＋２）^T …Ｙ（ｋ＋ｎ）^T ］^T ・・・（３９）

【０１０９】で表わす。

【０１１０】［運用計画作成工程１０４］：運用計画作
成 （３８）式の現在時刻ｋにおける各機器の入力量Ｕ
（ｋ）と出力量Ｘ（ｋ）、および機器の起動および停止
を表わす変数δ（ｋ）に対して、現在のエネルギー供給
設備の運用状態データを格納している供給設備運用デー
タ１０６から設定する。さらに、エネルギー需要予測工
程１０１で求められた需要予測値Ｙ＊を、供給量予測式
生成工程１０３で求められた供給量予測値Ｙが満足する
という制約式

【０１１１】

【数１７】

【０１１２】と、各時刻における入力値の制約式

【０１１３】

【数１８】

【０１１４】ここで、

【０１１５】

【数１９】

【０１１６】のもと、重みベクトルをＥとした評価関数

【０１１７】 Ｊ＝Ｅ［Ｕ（ｋ＋１）^T …Ｕ（ｋ＋ｎ）^T δ（ｋ＋１）^T …δ（ｋ＋ｎ）^T ］^T ・・・（４４）

【０１１８】を最小にする時刻ｋ＋１の各機器の入力値
Ｕ（ｋ＋１）と起動および停止を表わすδ（ｋ＋１）と
を、例えば混合整数計画法などの数理的手法で算出す
る。以上の各工程を毎時刻行い運用計画を作成する。

【０１１９】従って、この実施例１のエネルギー設備の
設備運用方法によれば、機器特性式作成工程１０２で、
エネルギー供給設備を構成する各機器の機器特性式を、
前記各機器の入力量と出力量との間の過渡応答特性を表
わす時間遅れ要素と、前記各機器の停止あるいは起動を
“０”あるいは“１”で表わす変数を含み、前記各機器
の入力量と出力量の間の定常応答特性を表わす式で表現
し、この機器特性式を用いて運用計画を作成するように
したので、前記各機器の起動時および停止時の非定常特
性を考慮した運用計画を作成することができ、さらに運
用計画作成に際して前記エネルギー供給量予測式に供給
設備運用データを設定することから実際の運用データを
逐次的に利用することができ、高速かつ高精度の実用的
な設備運用計画によるエネルギー設備の設備運用方法が
構成できる。

【０１２０】実施例２．図２は、実施例２のエネルギー
設備の設備運用方法の構成を示すフローチャートであ
る。この実施例２では、図２２に示したエネルギー供給
設備へ適用した場合について説明する。まず、この実施
例２のエネルギー設備の設備運用方法の各工程の構成に
ついて説明すると、エネルギー需要予測工程１０１から
供給量予測式生成工程１０３までの構成は、前記実施例
１と同じである。供給量予測式生成工程１０３の次の工
程として、エネルギー設備の各機器の出力量を推定する
出力推定工程１０７が施されている。出力推定工程１０
７では運用計画履歴データ１２０のデータを基に、現状
の各機器の出力値を推定する。運用計画作成工程１０４
は、エネルギー需要予測工程１０１で得たエネルギー需
要量予測値と、供給量予測式生成工程１０３で得られた
エネルギー供給量予測式と、現在時刻ｋの各機器の出力
推定値により、時刻ｋ＋１以降のエネルギー供給設備の
運用計画を作成する工程である。

【０１２１】次に各工程における具体的な動作について
説明する。エネルギー需要予測工程１０１から供給量予
測式生成工程１０３の動作は、実施例１と同じであるの
で省略し、出力推定工程１０７の動作を説明する。

【０１２２】［出力推定工程１０７］：機器出力推定 運用計画履歴データ１２０には、時刻ｋまでの各機器の
入力値と起動停止条件が格納されている。前記（１８）
式のｋをｋ−１で置き換えると（４５）式を得る。

【０１２３】

【数２０】

【０１２４】したがって、（４５）式と運用計画履歴デ
ータ１２０に基づきＸ（ｋ）を推定する。運用計画作成
工程１０４の動作は、実施例１と同じである。

【０１２５】以下、この実施例２による運用計画例を説
明する。延べ床面積１３０００ｍ²の電算機ビルに設置
された図２２に示す機器構成を持つシステムの運用計画
に対して、実施例２における設備運用方法と機器の静特
性のみで行う手法との比較を行う。図３に各機器の特性
を表わすパラメータの値を示す。ここで、比較的起動の
遅い吸収式冷凍機１号機１９、および吸収式冷凍機２号
機２０の時定数を３０分、電動冷凍機１号機１４、およ
び電動冷凍機２号機１５の冷水出力、さらにコージェネ
レーション設備１号機１２、およびコージェネレーショ
ン設備２号機１３の温水回収の時定数をそれぞれ１０分
とした。図４に示す夏期の代表的なエネルギー需要につ
いて、サンプリング時間Ｔを１０分とし、買電と重油に
それぞれ１７．８［円／ＫＷｈ］、４０［円／リット
ル］とコスト重みを設定し、購入する１次エネルギーコ
ストが最小になるように各機器の運用を求める。なお本
手法における予測の長さｎは、前記各機器の中で最も時
定数の長い吸収式冷凍機１９、２０の時定数を基準とし
て、これより長い４（＝４０分）とした。

【０１２６】図５と図６には、システムの起動期間であ
る７時から９時までの吸収式冷凍機と電動冷凍機の運用
入力値について、それぞれ本手法と従来法で求めた結果
を示している。図５の本手法による運用では、起動が比
較的速い電動冷凍機が最初に稼働するが、図６の従来手
法では、先に吸収式冷凍機が稼働するように求まってお
り、実際の運用を考えると吸収式冷凍機はまだ定常状態
に達していないのでこの結果は妥当だとは言えない。

【０１２７】図７および図８には、立ち下がり期間であ
る１７時から１９時までについて比較している。図７に
示す１８時半以降の本手法による運用入力値が、従来法
に比べて小さくなっており、各機器の立ち下がり特性に
よる残存エネルギーが有効に利用されていることが推察
される。さらに、図９は、従来法で求められるコストを
基準にその差を示したものである。本手法において、起
動時にコストは高くなるが、立ち下がり期間にコストは
低くなっており、機器の動特性が運用計画に十分反映さ
れていることが分かる。なお総コストは、本手法のもの
が６４４６０円、従来法が６４５３０円で僅か省コスト
になっている。これらの結果より、本手法による運用計
画は従来のものに比べて実際の運用に近く、精度良く求
められることが分かる。

【０１２８】実施例３．図１０は、実施例３のエネルギ
ー設備の設備運用方法の構成を示すフローチャートであ
る。この実施例３でも、図２２に示したエネルギー供給
設備へ適用した場合について説明する。

【０１２９】［区分近似機器特性式作成工程１０２
Ａ］：機器特性式作成 この区分近似機器特性式作成工程１０２Ａでは、エネル
ギー供給設備を構成する各機器の機器特性を表わす数式
を構成する。前記各機器の入力量と出力量との間の非線
形特性を表わし、前記各機器の停止あるいは起動を
“０”あるいは“１”で表わす変数を含む特性を表わす
式を、図１１の曲線ＡＤ４００で表される電動冷凍機１
号機１４の入出力特性を例に上げて説明する。図１１に
示すように、入力を４０４の領域Ｉと４０５の領域II、
および４０６の領域III の３つの領域に分割して、４０
１の線分ＡＢ、４０２の線分ＢＣ、および４０３の線分
ＣＤで近似する。これら線分を表わす式は、 領域Ｉ：

【０１３０】

【数２１】

【０１３１】領域II：

【０１３２】

【数２２】

【０１３３】領域III ：

【０１３４】

【数２３】

【０１３５】である。前記機器の入力量ｕ₃ （ｋ）と出
力量ｘ₃ （ｋ）の関係は、次式で表わすことができる。

【０１３６】

【数２４】

【０１３７】ここで（５４）式は、この電動冷凍機１号
機１４が起動したとき、領域Ｉ、領域II、および領域II
I うち一つの領域しか動作しないという条件を表わして
いる。

【０１３８】機器特性式作成のためのデータは、図１１
に示すように、非線形特性を区分的な一次式で近似する
のに必要なデータ、例えば入力を区分する領域の上下限
値ｕＨ_ij、ｕＬ_ij、各領域の一次式を表わす、傾きａ_ij
および切片ｂ_ij等である。

【０１３９】図２２のエネルギー供給設備についてまと
めて数式化すると以下のようになる。機器ｉの特性を_mi
個の領域に分割した機器特性式は以下で表わされる。

【０１４０】

【数２５】

【０１４１】ここで、

【０１４２】

【数２６】

【０１４３】であり、またＩ_miは要素を“１”とする大
きさ１×ｍｉのベクトルである。以上に示した数式によ
り区分近似機器特性式作成工程１０２Ａで機器特性式が
作成される。

【０１４４】［エネルギー供給式生成工程１０３Ａ］：
供給量予測式作成 図２２に示したエネルギー供給設備を例に上げると、区
分近似機器特性式作成工程１０２Ａで得られた機器特性
式により、前記各機器の入出力量とエネルギー供給量の
関係は以下のように表わすことができる。

【０１４５】

【数２７】

【０１４６】ここで、

【０１４７】

【数２８】

【０１４８】である。ここで、記号ｂｌｏｃｋｄｉａｇ
（ＸＹＺ）は、マトリクスＸ、マトリクスＹ、マトリク
スＺを対角ブロックに持ち、その他非対角ブロックの要
素は全て０であるマトリクスを表わす。エネルギー供給
量を表わす式は、（８１）式で与えられる。

【０１４９】

【数２９】

【０１５０】［運用計画作成工程１０４Ａ］：運用計画
作成 時刻ｋの需要予測値をＹ＊（ｋ）とすると。供給量予測
値が需要予測値を満たすという条件と、各機器の動作を
制約する関係より（８２）式を得る。

【０１５１】

【数３０】

【０１５２】運用計画の作成は、前記（８２）式の制約
条件のもと、評価関数Ｊ

【０１５３】 Ｊ＝Ｅ［Ｕ^T （ｋ）δ^T （ｋ）］^T ・・・（８３）

【０１５４】を最小にするように、各機器の入力値Ｕ
（ｋ）と起動および停止を表わすδ（ｋ）とを線形計画
などで求める。

【０１５５】以上の説明では、記号の煩雑さを避けるた
め、時刻ｋの運用計画を求めるように記述したが、ｋを
ｋ＋１としても内容を変えるものではない。したがっ
て、図１０に示したフローチャートは、現在時刻ｋにお
いて、次時刻エネルギー需要予測工程１０１Ａで時刻ｋ
＋１の需要予測Ｙ＊（ｋ＋１）を行い、区分近似機器特
性式作成工程１０２Ａ、エネルギー供給式生成工程１０
３Ａ、および運用計画作成工程１０４Ａで、機器入出力
値をＵ（ｋ＋１）とδ（ｋ＋１）で記述して、運用計画
を作成すれば良い。以上に示した方法により、各機器の
入力量と出力量の間の非線形特性を考慮した運用計画法
が実施される。

【０１５６】実施例４．図１２は、実施例４のエネルギ
ー設備の設備運用方法の構成を示すフローチャートであ
る。この実施例４でも、図２２に示したエネルギー供給
設備へ適用した場合について説明する。この実施例４の
設備運用方法の構成は、前記実施例１から前記実施例３
で説明した運用計画作成工程の前工程として、エネルギ
ー供給設備を管理する供給設備管理データベース１０９
のデータに基づいて、（４４）式あるいは（８３）式で
表されている評価関数Ｊの重みＥおよび、機器特性の入
力量の上限値および下限値を設定変更できる運用条件調
整工程が付加された構成である。具体的に動作を以下に
説明する。

【０１５７】［評価関数運用条件変更工程１０８］：評
価関数運用条件変更 例えば、図２２に示したエネルギー供給設備の入力１次
エネルギーである、買電力や重油の購入価格の変動を供
給設備管理データより抽出して、前記実施例１および前
記実施例２の（４４）式、あるいは前記実施例３の（８
３）式の評価関数重みＥを変更するように動作する。

【０１５８】また、例えば前記エネルギー供給設備の各
機器の起動の順位を供給設備管理データより抽出して、
前記各機器の起動および停止を表わす変数δに乗じられ
る重みを変更するように動作する。例えば実施例３の電
動冷凍機１号機１４の起動および停止を表わす変数δ３
１（ｋ）〜δ３３（ｋ）に乗ずる重みを“１０”とし、
また電動冷凍機２号機１５の起動および停止を表わす変
数δ４１（ｋ）〜δ４３（ｋ）に乗ずる重みを“０”に
するように動作する。

【０１５９】また、例えば使用を停止したい機器が吸収
式冷凍機１号機１９であると供給設備管理データより抽
出されれば、その機器特性式における入力量の上限値ｕ
Ｈ５および下限値ｕＬ５を“０”に変更するように動作
する。

【０１６０】以上の評価関数運用条件変更工程１０８の
動作を受けて、１０４の運用計画作成工程では、例え
ば、買電力や重油の購入価格の変動を考慮した最適な運
用計画を作成するように動作する。

【０１６１】また、例えば、供給設備管理データに示さ
れた各冷凍機の起動順序を反映した運用計画を作成する
ように動作する。

【０１６２】また、例えば、使用を停止したい機器が停
止となる運用計画を作成するように動作する。

【０１６３】以上、この実施例４に示したように、前記
実施例１、実施例２、および前記実施例３で説明した設
備運用方法に、評価関数を変更するなどの評価関数運用
条件変更工程１０８を付加することにより、設備の運用
管理に関する運用条件を簡単に反映できる運用計画が実
現できる。

【０１６４】実施例５．図１３は、実施例５のエネルギ
ー設備の設備運用方法の構成を示すフローチャートであ
る。この実施例５でも、図２２に示したエネルギー供給
設備へ適用した場合について説明する。この実施例５の
設備運用方法の構成では、エネルギー需要予測工程１０
１と、機器特性式作成工程１０２から運用計画作成工程
１０４までは、前記実施例１と同じ構成である。エネル
ギー需要予測工程１０１の次の工程として、供給設備運
用データ１０６からエネルギー設備の各機器特性式のデ
ータを作成するための機器特性データ生成工程１１０が
付加されている。

【０１６５】次に各工程における具体的な動作について
説明する。エネルギー需要予測工程１０１と、機器特性
式作成工程１０２から運用計画作成工程１０４までの動
作は、実施例１と同じであるので省略する。機器特性デ
ータ作成工程１０１の動作を説明する。

【０１６６】［機器特性データ生成工程１１０］：機器
特性データ作成工程 供給設備運用データ１０６から、例えば機器ｉの時刻ｋ
の入力値ｘ_i （ｋ）と出力値Ｙ_i （ｋ）を取込む。次
に、機器特性式の係数を次式で表わす。

【０１６７】

【数３１】

【０１６８】例えば、逐次最小２乗法によるオンライン
同定法を利用して、

【０１６９】

【数３２】

【０１７０】で求めることができる。ここで、

【０１７１】

【数３３】

【０１７２】である。したがって運用計画作成は、（８
９）式を使って行う。

【０１７３】

【数３４】

【０１７４】以上の関係より機器特性データを作成す
る。

【０１７５】また、機器の起動特性、および停止特性を
表わす時定数τ_i も、供給設備運用データ１０６から、
例えば機器ｉの時刻ｋの入力値ｘ_i （ｋ）と出力値ｙ_i
（ｋ）を取込み、ステップ応答法などで求めることがで
きる。

【０１７６】図１４に、コージェネレーション設備１号
機１２について設備運用データから得られた入出力値を
プロットし、これらのデータを用いて機器特性データ生
成工程１１０での方法で求めた特性式を実線でプロット
した例を示す。また、図１５には求められた特性式の係
数を示す。この例では、発電特性を３つの領域に分け
て、各々の特性式を求めた例である。

【０１７７】実施例６．この発明の実施例６の設備運用
装置の構成を図１６に示す。この設備運用装置は、エネ
ルギー需要機器の需要予測を行う需要量予測手段２０１
と、例えば、コージェネレーション設備、吸収式冷凍
機、および電動冷凍機などから構成されるエネルギー供
給設備５の各機器の入力および出力の運用状態を検知す
る運用検知信号３０５と、この運用検知信号３０５から
現時刻の各機器の入力量、出力量および起動停止条件か
らなる運用データ３０４を検知する供給設備運用検知手
段２１０と、機器の特性を表わす数式を作成する機器特
性式作成手段２０２と、機器特性式作成手段２０２で得
られる機器特性式３０３より、エネルギー供給設備のエ
ネルギー供給量予測式３０６を作成する供給量予測式作
成手段２０３と、前記供給量予測式３０６と需要量予測
手段２０１から得た需要予測結果３０１と前記運用デー
タ３０４とからエネルギー供給設備５を構成する各機器
の運用計画を作成する運用計画作成手段２０４と、運用
計画作成手段２０４で算出される運用計画結果３０７を
得て、エネルギー供給設備５を構成する各機器を制御す
るための制御信号４Ａを発生する設備制御手段２０７と
から構成される。

【０１７８】次に、図１６に示すエネルギー供給設備に
適用される設備運用装置の動作について説明する。需要
量予測手段２０１では、前記実施例１のエネルギー需要
予測工程１０１の動作を行いエネルギー需要予測を行な
い、その結果を需要量予測結果３０１として出力する。

【０１７９】機器特性式作成手段２０２では、前記実施
例１の機器特性式作成工程１０２により求めた機器の特
性を表わす数式（２８）、（２９）および（３０）を作
成し、その結果を機器特性式３０３として出力する。

【０１８０】供給量予測式作成手段２０３では、前記実
施例１の供給量予測式生成工程１０３に示す動作を行な
い、供給量予測式３０６として出力する。また、エネル
ギー供給設備５の各機器は、その入力量及び出力量を運
用状態データとして検知する不図示の検知手段を有し、
この検知手段は上記運用状態データを運用検知信号３０
５として供給設備運用検知手段２１０に出力する。供給
設備運用検知手段２１０は受信した運用検知信号３０５
から現時刻の上記各機器の入力量及び出力量を検知し、
これらより、前記実施例１の運用計画作成工程１０４に
示す動作に使用する上記各機器の起動及び停止を表す起
動停止条件δ（ｋ）を算出して、現時刻の上記各機器の
入力量及び出力量とともに運用データ３０４として運用
計画作成手段２０４に出力する。

【０１８１】運用計画作成手段２０４では、前記実施例
１の運用計画作成工程１０４に示したように、供給設備
運用検知手段２１０から受信した現在時刻ｋの各機器の
入出力運用データ３０４を（３８）式のＸ（ｋ）、Ｕ
（ｋ）、およびδ（ｋ）に設定し、（３８）式、（４
０）式および（４１）式を制約条件として、評価関数
（４２）式を最小にするようにＵ（ｋ＋１）およびδ
（ｋ＋１）を求めて運用計画を作成し、運用計画結果３
０７として出力する。

【０１８２】設備制御手段２０７は運用計画結果３０７
を得て、エネルギー供給設備５を構成する各機器を制御
するための制御信号４Ａを発生するように動作する。

【０１８３】実施例７．次に、この発明の実施例７の設
備運用装置の構成を図１７に示す。この設備運用装置
は、前記実施例６の設備運用装置を示す図１６における
運用検知信号３０５を用いる代わりに、運用計画結果３
０７を使いエネルギー供給設備を構成する各機器の出力
値を推定し、供給量予測式の現時刻の各機器の入出力値
として利用するものである。

【０１８４】この設備運用装置の構成は、前記実施例６
の構成における運用検知信号３０５および供給設備運用
検知手段２１０の代わりに、運用計画履歴格納手段２２
０と運用履歴から現時刻のエネルギー設備を構成する各
機器の出力量を推定する機器出力推定手段２０８とから
構成されている。

【０１８５】次に、この実施例７の設備運用装置を図２
２に示すエネルギー設備に適用した場合の動作を説明す
る。需要量予測手段２０１、機器特性式作成手段２０
２、供給量予測式作成手段２０３、運用計画作成手段２
０４、および設備制御手段２０７の動作は、実施例６で
説明した動作と同じである。

【０１８６】機器出力推定手段２０８は、前記実施例２
の出力推定工程１０７の動作を行い、その結果を機器出
力推定量３０８として出力する。

【０１８７】実施例８．次に、この発明の実施例８の設
備運用装置の構成を図１８に示す。この実施例８の設備
運用装置は、前記実施例６の設備運用装置における運用
検知信号３０５と供給設備運用検知手段２１０とを取り
除いたものである。

【０１８８】次に、この実施例８の設備運用装置を図２
２に示すエネルギー設備に適用した場合の動作について
説明する。需要量予測手段２０１では、前記実施例１の
エネルギー需要予測工程１０１の動作においてｎ＝１と
してエネルギー需要予測を行ない、その結果を需要予測
結果３０１として出力する。

【０１８９】区分近似機器特性式作成手段２０２Ａで
は、前記実施例３の区分近似機器特性式作成工程１０２
Ａにおける機器の特性を表わす数式（５５）式、（５
６）式、（５７）式、および（５８）式を作成し、その
結果を機器特性式３０３として出力する。

【０１９０】供給量予測式作成手段２０３では、前記実
施例３のエネルギー供給式生成工程１０３Ａに示す動作
を行ない、供給量予測式３０６として出力する。

【０１９１】運用計画作成手段２０４では、前記実施例
３の運用計画作成工程１０４Ａに示したように運用計画
を作成し、運用計画結果３０７として出力する。

【０１９２】設備制御手段２０７は、運用計画結果３０
７を得て、エネルギー供給設備５を構成する各機器を制
御するための制御信号４Ａを発生するように動作する。

【０１９３】実施例９．次に、この発明の実施例９の設
備運用装置の構成を図１９に示す。この実施例９の設備
運用装置は、前記実施例６の設備運用装置における、供
給設備運用検知手段２１０で検知した各機器の現時刻の
入力量と出力量とから機器特性データを作成する機器特
性データ作成手段２０９を、機器特性式作成手段２０２
の前処理手段として設け、さらに運用計画作成手段２０
４の前処理手段として、評価関数運用条件変更手段２１
１を設けたものである。

【０１９４】次に、この実施例の設備運用装置を図２２
に示すエネルギー設備に適用した場合の動作について説
明する。需要量予測手段２０１、機器特性式作成手段２
０２、供給量予測式作成手段２０３、運用計画作成手段
２０４、および設備制御手段２０７の動作は、前記実施
例６に示した動作と同じである。

【０１９５】機器特性データ作成手段２０９は、前記実
施例５の機器特性データ生成工程１１０の動作を行い、
その結果を供給設備機器特性データとして供給設備機器
特性データ格納手段２０５に出力するように動作する。
また、評価関数運転条件変更手段２１１は、前記実施例
４の評価関数運用条件変更工程１０８の動作を行い、そ
の結果を運用計画作成手段２０４に出力するように動作
する。

【０１９６】実施例１０．この実施例１０の設備運用装
置は、図２０に示すように前記実施例６、実施例７、実
施例８、および実施例９に示した設備運用装置を、計算
機４０１、記憶装置４０２、設備データ入出力装置４０
３、モニタ装置４０４、およびデータ設定装置４０５で
構成する。

【０１９７】計算機４０１と記憶装置４０２は、例えば
前記実施例６のエネルギー需要機器の需要予測を行う需
要量予測手段２０１と、機器特性式作成手段２０２と、
供給量予測式作成手段２０３と、運用計画作成手段２０
４と、エネルギー供給設備の機器特性データを格納する
供給設備機器特性データ格納手段２０５と、供給設備運
用データ格納手段２０６とから構成されている。

【０１９８】設備データ入出力装置４０３は、例えば、
コージェネレーション設備、吸収式冷凍機、および電動
冷凍機などから構成されるエネルギー供給設備５の各機
器の入力出力の運用状態を検知する運用検知信号３０５
と、計算機４０１および記憶装置４０２により構成され
る運用計画作成手段２０４から算出される運用計画結果
３０７とを得て、エネルギー供給設備５を構成する各機
器を制御するための制御信号４Ａを発生する設備制御手
段２０７を有している。

【０１９９】モニタ装置４０４は運用計画結果３０７を
表示するものであり、またデータ設定装置４０５はモニ
タ装置４０４に表示された運用計画結果３０７をオペレ
ータが修正する際に使用する。

【０２００】なお、以上説明した設備運用装置は、エネ
ルギー供給設備の各機器を制御するための制御信号を発
生するものとして説明したが、オペレータへのガイダン
スとして各種情報を表示するのみで直接前記各機器を制
御しなくとも良い。また、エネルギー設備の設備運用装
置としてだけでなく、設備設計を行う際の支援装置ある
いはエネルギー設備の操作を行うオペレータの訓練装置
としてのシミュレータとして構成してもよい。

【０２０１】

【０２０２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ｎサンプリン
グ周期毎のエネルギー需要予測量を用いて前記設備を構
成する機器の中で最も長い時定数を基準に決定したｎ時
刻先までの前記エネルギー需要設備におけるエネルギー
需要予測量を求めるエネルギー需要予測工程と、前記エ
ネルギー供給設備における前記各機器の定常出力量と出
力量との間の過渡応答特性を表わす時間遅れ要素、前記
各機器の停止あるいは起動を“０”あるいは“１”で表
わす起動・停止変数を含み前記各機器の入力量と出力量
との間の定常応答特性を表わす一次式、および前記各機
器の入力量の上限値と下限値とを数式化して前記各機器
の機器特性式を作成する機器特性式作成工程と、前記機
器特性式からｎサンプリング周期毎のエネルギー供給予
測量を用いて前記エネルギー供給設備の前記ｎ時刻先ま
でのエネルギー供給量予測式を作成する供給量予測式生
成工程と、前記各機器の入力量と起動・停止変数とを有
する運用計画の過去の履歴データである運用計画履歴デ
ータから現時刻の前記各機器の出力推定量を求める出力
推定工程と、現時刻の前記各機器の入力量、起動・停止
変数、及び前記出力推定量を前記エネルギー供給量予測
式に設定して得られるエネルギー供給予測量が前記エネ
ルギー需要予測量を満たすという制約のもと、予め決め
た評価関数が最大または最小になるように次時刻からｎ
サンプリング周期毎の時刻における各機器の入力量、及
び、起動・停止変数を求める運用計画作成工程とを具備
するので、簡単な構成で前記エネルギー供給設備の全て
の機器の起動時および停止時の非定常特性を考慮するこ
とができ、かつ実際の運用データを逐次的に利用できな
い場合でも、実際のエネルギー供給設備の機器の出力状
態を推定して作成した運用データを逐次的に利用して、
高速かつ高精度に作成された実用的な設備運用計画によ
るエネルギー設備の設備運用方法が得られる効果があ
る。

【０２０３】

【０２０４】

【０２０５】

【０２０６】

【０２０７】請求項２の発明によれば、ｎサンプリング
周期毎のエネルギー需要予測量を用いて前記設備を構成
する機器の中で最も長い時定数を基準に決定したｎ時刻
先までの前記エネルギー需要設備のエネルギー需要予測
量を求める需要量予測手段と、前記エネルギー供給設備
における前記各機器の定常出力量と出力量との間の過渡
応答特性を表わす時間遅れ要素、前記各機器の停止ある
いは起動を“０”あるいは１で表わす起動・停止変数を
含み前記各機器の入力量と出力量との間の定常応答特性
を表わす一次式、および前記各機器の入力量の上限値と
下限値とを数式化して前記各機器の機器特性式を作成す
る機器特性式作成手段と、前記機器特性式からｎサンプ
リング周期毎のエネルギー供給予測量を用いて前記エネ
ルギー供給設備の前記ｎ時刻先までのエネルギー供給量
予測式を作成する供給量予測式作成手段と、前記各機器
の入力量と起動・停止変数とを有する運用計画の過去の
履歴データである運用計画履歴データから現時刻の前記
各機器の出力推定量を求める機器出力推定手段と、現時
刻の前記各機器の入力量、起動・停止変数、及び前記出
力推定量を前記エネルギー供給量予測式に設定して得ら
れるエネルギー供給予測量が前記エネルギー需要予測量
を満たすという制約のもと、予め決めた評価関数が最大
または最小になるように次時刻からｎサンプリング周期
毎の時刻における各機器の入力量、及び、起動・停止変
数を求める運用計画作成手段と、該運用計画作成手段に
より生成された運用計画に基づいて前記エネルギー供給
設備を制御する設備制御手段とを備えるように構成した
ので、簡単な構成で前記エネルギー供給設備の全ての機
器の起動時および停止時の非定常特性を考慮することが
でき、かつ実際の運用データを逐次的に利用できない場
合でも、実際の前記エネルギー供給設備の機器の出力状
態を推定して作成した運用データを逐次的に利用した高
速かつ高精度に作成された実用的な設備運用計画により
エネルギー設備を運用できる設備運用装置が得られる効
果がある。

【０２０８】

【０２０９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１のエネルギー設備の設備
運用方法の構成を示すフローチャートである。

【図２】 この発明の実施例２のエネルギー設備の設備
運用方法の構成を示すフローチャートである。

【図３】 この発明の実施例２のエネルギー設備の設備
運用方法におけるエネルギー供給設備の各機器の機器特
性を表わすパラメータ値を示す説明図である。

【図４】 この発明の実施例２のエネルギー設備の設備
運用方法を説明するための夏期の代表的なエネルギー需
要についての特性図である。

【図５】 この発明の実施例２のエネルギー設備の設備
運用方法を適用したときの運用計画結果を表わす説明図
である。

【図６】 従来のエネルギー設備の設備運用方法を適用
したときの運用計画結果を表わす説明図である。

【図７】 この発明の実施例２のエネルギー設備の設備
運用方法を適用したときの運用計画結果を表わす説明図
である。

【図８】 従来のエネルギー設備の設備運用方法を適用
したときの運用計画結果を表わす説明図である。

【図９】 この発明の実施例２のエネルギー設備の設備
運用方法および従来方法を適用したときのコストの比較
を表わす説明図である。

【図１０】 この発明の実施例３のエネルギー設備の設
備運用方法の構成を示すフローチャートである。

【図１１】 この発明の実施例３のエネルギー設備の設
備運用方法における機器特性式作成の説明図である。

【図１２】 この発明の実施例４のエネルギー設備の設
備運用方法の構成を示すフローチャートである。

【図１３】 この発明の実施例５のエネルギー設備の設
備運用方法の構成を示すフローチャートである。

【図１４】 この発明の実施例５のエネルギー設備の設
備運用方法を説明するための、コージェネレーション設
備について設備運用データから得られた入出力値をプロ
ットし、これらのデータを用いて機器特性データ生成工
程で求めた特性式を実線で示したときの説明図である。

【図１５】 この発明の実施例５のエネルギー設備の設
備運用方法により求められたエネルギー設備の特性式の
係数を示す説明図である。

【図１６】 この発明の実施例６の設備運用装置の構成
を示すブロック図である。

【図１７】 この発明の実施例７の設備運用装置の構成
を示すブロック図である。

【図１８】 この発明の実施例８の設備運用装置の構成
を示すブロック図である。

【図１９】 この発明の実施例９の設備運用装置の構成
を示すブロック図である。

【図２０】 この発明の実施例１０の設備運用装置の構
成を示すブロック図である。

【図２１】 従来のエネルギー設備の設備運用方法およ
びその装置として特開平６−２３６２０２号公報に開示
された「プラントの運転方法および装置」の構成を示す
ブロック図である。

【図２２】 従来のエネルギー設備の設備運用方法およ
びその装置として特開平６−２３６２０２号公報に開示
された「プラントの運転方法および装置」が適用される
エネルギー供給設備の構成図である。

【図２３】 従来のエネルギー設備の設備運用方法およ
びその装置として特開平６−２３６２０２号公報に開示
された「プラントの運転方法および装置」の動作を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１０１ エネルギー需要予測工程、１０１Ａ 次時刻エ
ネルギー需要予測工程、１０２ 機器特性式作成工程、
１０２Ａ 区分近似機器特性式作成工程、１０３ 供給
量予測式生成工程、１０３Ａ エネルギー供給式生成工
程、１０４，１０４Ａ 運用計画作成工程、１０６ 供
給設備運用データ、１０７ 出力推定工程、１０８ 評
価関数運用条件変更工程、１１０ 機器特性データ生成
工程、１２０ 運用計画履歴データ、２０１ 需要量予
測手段、２０２ 機器特性式作成手段、２０２Ａ 区部
近似機器特性式作成手段、２０３ 供給量予測式作成手
段、２０４ 運用計画作成手段、２０７ 設備制御手
段、２０８ 機器出力推定手段、２０９ 機器特性デー
タ作成手段、２１０ 供給設備運用検知手段、２１１評
価関数運用条件変更手段、２２０ 運用計画履歴格納手
段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 11/00 - 13/04 G05B 17/00 - 17/02 F01K 13/00 - 13/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エネルギーを供給する複数異種の機器に
   より構成されたエネルギー供給設備および該エネルギー
   供給設備からエネルギーが供給される複数異種の機器に
   より構成されたエネルギー需要設備におけるエネルギー
   設備の設備運用方法において、 ｎサンプリング周期毎のエネルギー需要予測量を用いて
   前記設備を構成する機器の中で最も長い時定数を基準に
   決定したｎ時刻先までの前記エネルギー需要設備におけ
   るエネルギー需要予測量を求めるエネルギー需要予測工
   程と、 前記エネルギー供給設備における前記各機器の定常出力
   量と出力量との間の過渡応答特性を表わす時間遅れ要
   素、前記各機器の停止あるいは起動を“０”あるいは
   “１”で表わす起動・停止変数を含み前記各機器の入力
   量と出力量との間の定常応答特性を表わす一次式、およ
   び前記各機器の入力量の上限値と下限値とを数式化して
   前記各機器の機器特性式を作成する機器特性式作成工程
   と、 前記機器特性式からｎサンプリング周期毎のエネルギー
   供給予測量を用いて前記エネルギー供給設備の前記ｎ時
   刻先までのエネルギー供給量予測式を作成する供給量予
   測式生成工程と、前 記各機器の入力量と起動・停止変数とを有する運用計
   画の過去の履歴データである運用計画履歴データから現
   時刻の前記各機器の出力推定量を求める出力推定工程
   と、現時刻の前記各機器の入力量、起動・停止変数、及び前
   記出力推定量 を前記エネルギー供給量予測式に設定して
   得られるエネルギー供給予測量が前記エネルギー需要予
   測量を満たすという制約のもと、予め決めた評価関数が
   最大または最小になるように次時刻からｎサンプリング
   周期毎の時刻における各機器の入力量、及び、起動・停
   止変数を求める運用計画作成工程とを具備することを特
   徴とするエネルギー設備の設備運用方法。
2. 【請求項２】 エネルギーを供給する複数異種の機器に
   より構成されたエネルギー供給設備および該エネルギー
   供給設備からエネルギーが供給される複数異種の機器に
   より構成されたエネルギー需要設備における設備運用装
   置において、 ｎサンプリング周期毎のエネルギー需要予測量を用いて
   前記設備を構成する機器の中で最も長い時定数を基準に
   決定したｎ時刻先までの前記エネルギー需要設備のエネ
   ルギー需要予測量を求める需要量予測手段と、 前記エネルギー供給設備における前記各機器の定常出力
   量と出力量との間の過渡応答特性を表わす時間遅れ要
   素、前記各機器の停止あるいは起動を“０”あるいは１
   で表わす起動・停止変数を含み前記各機器の入力量と出
   力量との間の定常応答特性を表わす一次式、および前記
   各機器の入力量の上限値と下限値とを数式化して前記各
   機器の機器特性式を作成する機器特性式作成手段と、 前記機器特性式からｎサンプリング周期毎のエネルギー
   供給予測量を用いて前記エネルギー供給設備の前記ｎ時
   刻先までのエネルギー供給量予測式を作成する供給量予
   測式作成手段と、前記各機器の入力量と起動・停止変数とを有する運用計
   画の過去の履歴データである運用計画履歴データから現
   時刻の前記各機器の出力推定量を求める機器出力推定手
   段と、 現時刻の前記各機器の入力量、起動・停止変数、及び前
   記出力推定量を前記エネルギー供給量予測式に設定して
   得られるエネルギー供給予測量が前記エネルギー需要予
   測量を満たすという制約のもと、予め決めた評価関数が
   最大または最小になるように次時刻からｎサンプリング
   周期毎の時刻における各機器の入力量、及び、起動・停
   止変数を求める運用計画作成手段と、 該運用計画作成手段により生成された運用計画に基づい
   て前記エネルギー供給設備を制御する設備制御手段とを
   備えたことを特徴とするエネルギー設備の設備運用装
   置。