JP3724889B2 - プラント起動スケジュール計算装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電所などのプラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
起動スケジュールを決定する従来技術として、たとえば、山口昭治「蒸気タービンの新しい起動方式」、「火力原子力発電」誌、Vol.30，No.3，pp.235-245，１９７９年３月（以下、「文献１」という）に示されるものがある。
【０００３】
発電プラントにおける起動スケジュール決定の目的は、寿命消費をできるだけ少なくするためにタービン起動中における発生熱応力を所定値以内に抑え、起動時間の短縮を図るように各起動段階における所要時間を決定することにある（文献１：第２３６頁、左３行目から５行目まで。同頁右１３行目から１５行目まで。第２３５頁、右２行目から８行目まで）。
【０００４】
起動スケジュールの一例は、文献１の第２３８頁、第４図に示されている通りである。同図に示されているように、タービン起動条件、例えば主蒸気温度、主蒸気圧力、タービン第１段内面メタル温度などが与えられて、各起動段階における所要時間、すなわち昇速率やヒートソーク時間、負荷上昇率などの変数により構成される起動スケジュールを決定するものである。このように決定された起動スケジュールによるタービンの起動手順は、文献１の第２３５頁、第１図に示されている。
【０００５】
従来、起動スケジュール計算は、文献１の第４図に示されているようなミスマッチ・チャートを予めコンピュータに記憶させることにより行われる。具体的な構成例を図２２に示す。図２２において、文献１の第４図に相当するミスマッチ・チャートは、図２２のミスマッチ・チャート記憶手段２２０３に予め記憶されている。さらに図２２において、計算手段２２０２は入力手段２２０１から温度や圧力などの起動条件が入力されて起動スケジュールを計算し、その結果を計算結果出力手段２２０４に出力する。このように計算された結果は運転員に示され、運転員がそれに従ってプラントを起動する。また、その結果はプラントの自動化システムに出力され、その自動化システムによってプラントの自動起動制御が行われる。
【０００６】
上述の従来技術では、ミスマッチ・チャートを人間が設計する必要があり、設計者の負担が大きすぎる。また起動スケジュールの設計は人間の経験やノウハウに頼るため、望ましい起動スケジュール、すなわち与えられた熱応力制限範囲内における、より短時間の起動スケジュールの設計を行うため、豊富な知識を必要とするばかりでなく、設計のための試行錯誤を数多く繰り返す必要がある。したがって、より望ましい起動スケジュールを設計しようとすればするほど設計者の負担が大きくなる。設計のための試行錯誤とは、経験やノウハウに基づいて起動スケジュールを設計し、設計した結果をシミュレーションにより予測し、予測熱応力の確認を行うことの繰り返しである。予測熱応力と熱応力制限値により、経験とノウハウを用いてスケジュールを修正し、その結果により再度シミュレーションを行う。その結果により必要に応じて再度修正を行う。以上の繰り返しにより、起動スケジュールの設計が完了する。
【０００７】
以上の従来技術を踏まえて、人間の経験やノウハウなど知識をベースとした設計方式の代わりに、確率的な探索方式を用いることにより設計者の負担を軽減するとともに、より短時間で起動スケジュールを設計し得ることを意図して、本出願人は図２３に示すような発電プラント起動スケジュール計算装置をすでに提案した（特願平７−９３１５９号）。
【０００８】
図２３の発電プラント起動スケジュール計算装置においては、初期起動スケジュール生成手段２３０１で１回目の発電プラント起動スケジュールを生成する。起動スケジュール計算手段２３０２は、１回目は初期起動スケジュール生成手段２３０１から、また２回目以降は後述の新起動スケジュール生成手段２３０６から、それぞれ起動スケジュールを入力し、その入力データに基づいて発電プラントの起動時間を計算し、起動時に発生する発電プラントの構成機器であるタービンの熱応力をシミュレーション計算により予測計算する。短時間起動スケジュール選択手段２３０３は、一方では起動スケジュール計算手段２３０２から起動スケジュールとそれに対応する起動時間と予測熱応力とを入力し、他方では制限熱応力記憶手段２３０７からそれに記憶された制限熱応力を入力し、予測熱応力を制限熱応力と比較し、前者の予測熱応力が後者の制限熱応力以下である場合、短時間起動スケジュール記憶手段２３０４に記憶された短時間起動スケジュールの起動時間を入力し、起動スケジュール計算手段２３０２から入力された起動時間と短時間起動スケジュールの起動時間とを比較し、前者が後者よりも短い場合、前者の起動スケジュールと起動時間を短時間起動スケジュール記憶手段２３０４に記憶された短時間起動スケジュールと起動時間に上書き更新する。起動時間換算手段２３０５は起動スケジュール計算手段２３０２から起動スケジュールの起動時間と予測熱応力を入力し、制限熱応力記憶手段２３０７から制限熱応力を入力し、予測熱応力と制限熱応力から起動時間に換算し、換算起動時間を求める。新起動スケジュール生成手段２３０６は起動スケジュール計算手段２３０２から起動スケジュールを入力し、起動時間換算手段２３０５から換算起動時間を入力し、起動時間の短い起動スケジュールを確率的に生成する。
【０００９】
このようにして求めた起動スケジュールを起動スケジュール計算手段２３０２にフィードバックし、手段２３０２〜２３０７による処理操作を繰り返すことにより、予測熱応力が制限熱応力以下になるように、短時間起動スケジュールを逐次的に求める。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた起動スケジュール計算方式では、繰り返し計算により短時間起動スケジュールを逐次計算により求める。従って繰り返し回数が多くなればなるほど計算に時間がかかる。計算された短時間起動スケジュールをプラント起動操作に適用する場合、その計算時間はプラントの運転を渋滞なく円滑に遂行するためできるだけ短いことが望まれる。図２３に示される従来の起動スケジュール計算方式では、初期起動スケジュールはランダムに生成される。ランダムに生成された初期起動スケジュールは、短時間起動スケジュールから離れる場合、すなわち、両者が非常に異なる場合がある。一般的に、初期起動スケジュールが短時間起動スケジュールと異なれば異なるほど、短時間起動スケジュールを求めるための繰り返し回数が多くなる。そのため、初期起動スケジュールをランダムに生成する従来技術では、長い計算時間がかかることがある。
【００１１】
従って本発明は、初期起動スケジュールのランダム生成の代わりに、短時間起動スケジュールに近似した初期起動スケジュールを生成し、より短い計算時間で短時間起動スケジュールを計算し得るプラント起動スケジュール計算装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、プラント起動スケジュールの計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、計算条件入力手段により入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段により記憶される計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを確率的な探索法により所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段とを備えたものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、短時間起動スケジュールを計算するにあたって、計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を学習する短時間起動スケジュール学習手段と、短時間起動スケジュール学習手段により学習された計算条件と、それに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、計算条件入力手段により入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段により記憶される計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、前回計算された短時間起動スケジュールを記憶する前回短時間起動スケジュール記憶手段と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、計算条件入力手段により入力された計算条件と前回短時間起動スケジュール記憶手段により記憶される前回短時間起動スケジュールを用いて、短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段とを備えたものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２に記載のプラント起動スケジュール計算装置において、短時間起動スケジュール学習手段の学習過程において生成された起動スケジュールおよび前記生成された起動スケジュールに基づいて計算された結果を記憶する過去起動スケジュール記憶手段と、短時間起動スケジュール学習手段の学習過程において生成された起動スケジュールから予想熱応力を計算する前に、生成された起動スケジュールを過去起動スケジュール記憶手段に記憶されている過去起動スケジュールと比較し、その結果、過去起動スケジュールが生成された起動スケジュールと同じである場合、過去起動スケジュールの計算結果を使用する起動スケジュール再利用手段とをさらに備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（請求項１の発明の実施の形態）
図１は請求項１の発明の実施の形態を示すものである。図１の発電プラント起動スケジュール計算装置１００は、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段１０１と、プラント起動スケジュールの計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２と、計算条件入力手段１０１により入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２により記憶される計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを確率的な探索法により所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段１０３とを備えている。
【００１７】
計算条件入力手段１０１は、最初は、短時間起動スケジュール計算手段１０３で行われる計算に必要な計算条件を入力するものである。短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２は計算条件と短時間起動スケジュールとの対応関係を記憶するものである。短時間起動スケジュール計算手段１０３は、計算条件入力手段１０１から計算条件を入力し、短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２からそれに対応する短時間起動スケジュールを入力し、それを初期起動スケジュールとして出力する。以降は、発電プラント起動時に発生する予測熱応力を与えられる制限熱応力以内となるように確率的な探索により短時間起動スケジュールを逐次的に計算する。
【００１８】
計算条件入力手段１０１によって入力される計算条件は、図２に計算条件データ構成例２０４として例示するように、制限熱応力ＮＲσｌｈ、ボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam ｈ、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor ｈから構成される。
【００１９】
短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２の具体例を図２に短時間起動スケジュール関係記憶手段２００として示す。計算条件と短時間起動スケジュールとの対応関係は、図２に示すように、複数（図示の場合は１〜ｍ）の要素からなる計算条件２０２と各計算条件に対応する短時間起動スケジュール２０３として記憶されている。計算条件２０２および短時間起動スケジュール２０３のデータ構成例がそれぞれ計算条件データ構成例２０４および短時間起動スケジュールデータ構成例２０５として示されている。計算条件データ構成例２０４として示すように計算条件は、制限熱応力ＮＲσｌ、ボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam 、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor からなっている。短時間起動スケジュールデータ構成例２０５として示すように短時間起動スケジュールは、変数Ｘｉの値ＲＸｉ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）からなっている。ここで、変数Ｘ１はタービン通気目標温度、Ｘ２はタービン昇速率、Ｘ３はタービン低速保持時間、Ｘ４はタービン高速保持時間、Ｘ５は初負荷保持時間、Ｘ６〜Ｘ10は昇負荷率をそれぞれ表わす。本発明は、これらの起動スケジュール変数Ｘｉを操作し、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内となるように起動時間Ｔをできるだけ短くしようとするものである。図２に示す計算条件２０２と短時間起動スケジュール２０３の関係は、例えば人間のマニュアル設定によるものである。この場合、各計算条件２０２に対応して、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内となるように、起動時間Ｔの短い短時間起動スケジュール２０３またはそれに近い起動スケジュールが設定される。
【００２０】
図１の短時間起動スケジュール計算手段１０３の具体例を図３に短時間起動スケジュール計算手段３０１として示す。短時間起動スケジュール計算手段３０１は初期起動スケジュール作成手段３０２および短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３から構成される。初期起動スケジュール作成手段３０２は、計算条件入力手段１０１によって入力された計算条件（図２：データ構成例２０４参照）を、短時間起動スケジュール関係記憶手段２００（図２参照）から入力し、初期起動スケジュールを作成する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は、初期起動スケジュール作成手段３０２から初期起動スケジュールを入力し、確立的探索により短時間起動スケジュールを求める。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３の内部構成は、図２５に示した発電プラント起動スケジュール計算装置から初期起動スケジュール生成手段２３０１を除外したものと基本的に同じである。
【００２１】
図３の計算装置の作用を説明するに、まず計算条件入力手段１０１によって計算条件データ構成例２０４に示される制限熱応力ＮＲσｌ、ボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam 、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor が入力される。これらの計算条件は、人間のマニュアル入力によるか、後者の２入力温度ＮＲＴsteam ，ＮＲＴrotor に関してはプラント起動開始時のデータであり、プロセスデータ入力を利用することによって求めることができる。制限熱応力に関しても、起動モード、すなわち、例えばプラント起動時のタービンロータ温度によって決まる場合は、プラント起動時のタービンロータ温度を入力し、予め設定される制限熱応力とプラント起動時のタービンロータ温度との関係を利用して制限熱応力を求めることができる。図４は、このような制限熱応力とプラント起動時のタービンロータ温度との関係例４００を示すものである。この場合、このような関係例４００は人間により予めマニュアル設定され、計算条件入力手段１０１に記憶される。
【００２２】
初期起動スケジュール作成手段３０２は、短時間起動スケジュール探索の始まる点を生成するものである。または、探索の始まる点の数ｎ、すなわち初期起動スケジュールの数ｎが複数の場合と１個の場合とがある。本発明の初期起動スケジュール作成手段３０２は必要な初期起動スケジュールの数ｎを生成する。
【００２３】
図５は初期起動スケジュール作成手段３０２の詳細を示すものである。図５において、初期起動スケジュール作成手段３０２の初期処理記憶手段５１１は、探索に必要な起動スケジュールの数ｎを記憶する。このｎは、人間のマニュアル設定によるものである。入力部５０１は初期処理手段５１２から探索に必要な起動スケジュールの数ｎを、計算条件入力手段１０１から計算条件すなわち制限熱応力ＮＲσｌ、プラント起動開始時のボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam 、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor （以下、これらの条件を起動スケジュール計算条件という）を、短時間起動スケジュール関係記憶手段２００から計算条件と短時間起動スケジュールとの関係が入力される。
【００２４】
図５の距離計算部５０２は計算条件入力手段１０１から入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段２００から入力された各計算条件との積を計算する。すなわち、起動スケジュール計算条件と計算条件２０２の条件１，２，…，条件ｍとのそれぞれの距離を求める。距離計算にあたっては、計算条件の値を計算条件定数テーブル５０８を用いて、値“０”または“１”をとるように正規化する。計算条件定数テーブル５０８の構成例を図６に示す。すなわち、計算条件定数テーブル５０８は、各計算条件６０１の値をとり得る範囲の上限レンジ６０２と下限レンジ６０３を規定する。図６において、上限レンジはUPPER で示され、下限レンジはLOWER で示され、さらに制限熱応力はσｌで、ボイラ蒸気温度はＴsteam で、タービンロータメタル温度はＴrotor でそれぞれ区別されている。
【００２５】
計算条件入力手段１０１から入力される起動スケジュール計算条件、制限熱応力σｌの値をＸσｌとすると、正規化された制限熱応力σｌの値ＮＸσｌは、
ＮＸσｌ＝（UPPER σｌ−Ｘσｌ）／（UPPER σｌ−LOWER σｌ）…（１）
で与えられる。
【００２６】
その他の計算条件の値も同様にそれぞれの計算条件に対応した上限レンジおよび下限レンジによって正規化される。
【００２７】
計算条件入力手段１０１から入力される起動スケジュール計算条件、すなわち制限熱応力、ボイラ蒸気温度、およびタービンロータメタル温度のそれぞれの正規化された値をＮＸσｌ、ＮＸＴsteam およびＮＸＴrotor とし、短時間起動スケジュール関係記憶手段２００から入力されるｍ個の計算条件２０２のそれぞれの制限熱応力、ボイラ蒸気温度、およびタービンロータメタル温度は、正規化された値とし、そのｈ番目の計算条件２０４の正規化された値をＮＲσｌｈ、ＮＲＴsteam ｈ、ＮＲＴrotor ｈとすると（図２参照）、距離計算部５０２は次式により計算条件入力手段１０１の起動スケジュール計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段２００のｈ番目の計算条件との距離Ｄｈを求める。
Ｄｈ＝｜ＮＸσｌ−ＮＲσｌｈ｜＋｜ＮＸＴsteam −ＮＲＴsteam ｈ｜ ＋｜ＮＸＴrotor −ＮＲＴrotor ｈ｜ …（２）
ｋ近傍選択部５０３は、距離計算部５０２からｍ個の距離Ｄｈ（ｈ＝１，２，…，ｍ）を入力し、その中から距離の最も短い、すなわちＤｈの値が最も小さい順にｋ個の距離Ｄｈに対応したｋ個の短時間起動スケジュール２０３２を選択する。ただし、ｋは人間により設定される整数値であって、０＜ｋ≦ｍである。
【００２８】
次に第１番目初期起動スケジュール生成部５０４は、ｋ近傍選択部５０３により選択されたｋ個の短時間起動スケジュールを用いて、第１番目の初期起動スケジュールを生成する。ここで、生成にあたって次の二つのケースがある。
【００２９】
（ケース１）＝選択されたｋ個の短時間起動スケジュールの中で、計算条件入力手段１０１から入力された起動スケジュール計算条件との距離Ｄｈ＝０となる短時間起動スケジュールが存在する場合：
この場合、計算条件入力手段１０１から入力される起動スケジュール計算条件が対応する短時間起動スケジュール２０３と一致するので、対応する短時間起動スケジュール２０３の変数ＲＸｉｈを第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１とすれば、このＸｉ１は次式により与えられる。
Ｘｉ１＝ＲＸｉｈ …（３ａ）
ただし、ｉ＝１，２，…，１０であり、ｈはＤｈ＝０に対応する番号である。
【００３０】
（ケース２）＝選択されたｋ個の短時間起動スケジュールの中で、計算条件入力手段１０１から入力された起動スケジュール計算条件との距離Ｄｈ＝０となる短時間起動スケジュールが存在しない場合：
この場合、ＲＸｉｈ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０の値をとり、ｈはｋ個の短時間起動スケジュールに含まれる起動スケジュールの番号）はｋ個の短時間起動スケジュールに含まれる起動スケジュールの変数であるとすれば、第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１は次式により与えられる。
Ｘｉ１＝Σｈ（ＲＸｉｈ（１／Ｄｈ））／Σｈ（１／Ｄｈ） …（３ｂ）
ただし、ｉ＝１，２，…，１０であり、ｈはｋ個の短時間起動スケジュールに含まれる起動スケジュールの番号である。
【００３１】
第１番目初期起動スケジュール生成部５０４は以上により生成された第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１を起動スケジュール記憶手段５１０に記憶させる。図７は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶される起動スケジュールの変数テーブルの構成例を示すものである。第１番目初期起動スケジュール生成部５０４により生成された第１番目初期起動スケジュールＸｉ１は、図７の第１番目初期起動スケジュール変数テーブル７０２に記憶される。
【００３２】
さらに図５のカウンタ初期化手段５０５、カウントアップ手段５０６、および第ｊ番目初期起動スケジュール生成部５０７での繰り返し処理により、第１番目の初期起動スケジュールを合せて、合計ｎ個の初期起動スケジュールが生成される。
【００３３】
第ｊ番目初期起動スケジュール生成部５０７は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶される第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）の近傍に第ｊ番目初期起動スケジュールＸｉｊ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）をプラント起動スケジュール定数テーブル５０９を用いて生成する。第ｊ番目初期起動スケジュール生成部５０７およびプラント起動スケジュール定数テーブル５０９の詳細構成をそれぞれ図８および図９に示す。
【００３４】
図９において、第ｊ番目初期起動スケジュール対象変数選択手段８０１は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶される第１番目初期起動スケジュールの変数Ｘｉ１（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）を第ｊ番目初期起動スケジュールの変数Ｘｉｊ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）に対して、確率Ｐselect(i) で一つだけ選択する。
Ｐselect(i) ＝size-of-xi/(Σsize-of-xi) …（４）
ただし、Σ計算は、ｉ＝１から１０までとする。
【００３５】
ここで、size-of-xiとは、初期起動スケジュール作成手段３０２（図３）に記憶されるプラント起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）の変数のとり得る値の範囲によって規定される変数のとり得る値の個数であり、以下これをその変数の空間サイズという。例えば、主蒸気温度Ｘ１は５４０−３００＋１＝２４１通りの値をとることができ、主蒸気温度の空間サイズすなわちsize-of-xi＝２４１である。各変数Ｘｉに対する空間サイズsize-of-xiは予め初期処理記憶手段５１１に設定するか、初期処理手段５１２（図５）が起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）の変数のとり得る値によって計算し、その計算結果を予め初期処理記憶手段５１１に記憶することができる。
【００３６】
式（４）により、空間サイズsize-of-xiが大きいほど、対応する変数Ｘｉは高い確率Ｐselect(i) で選択され、対応する空間が多く探索されることになる。
【００３７】
第ｊ番目初期起動スケジュール近傍選択手段８０２（図８）は第ｊ番目初期起動スケジュール対象変数選択手段８０１により選択された起動スケジュール変数Ｘｉに対して、その値Ｘｉｊをその近傍に遷移させる。ここで、近傍に遷移させるというのは、その値を現在値の隣の値に遷移させることである。例えば、主蒸気温度の場合、現在の値が３０２度であれば、その近傍の値は３０１度または３０３度である。どちらに遷移するか、すなわち３０１度にするか、３０３度にするかは、確率０．５で行う。さらに、現在の値はプラント起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）の変数とり得る値の境界にある場合、例えば主蒸気温度の現在値が３００度にある場合、確率１で境界内に、すなわち３０１度に遷移させるものとする。
【００３８】
第ｊ番目初期起動スケジュール更新手段８０３は、第ｊ番目初期起動スケジュール近傍選択手段８０２によって得られた初期起動スケジュールＸｉｊ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）を起動スケジュール記憶手段５１０の第ｊ番目初期起動スケジュール変数テーブル７０３（図７）に上書き更新する。図７において、符号７０１はここの起動スケジュール７０２に対応した番号である。
【００３９】
以上の処理により、初期起動スケジュール作成手段３０２は、ｎ個（ｎ≧２）の初期起動スケジュールを作成し、その結果を起動スケジュール記憶手段５１０に記憶する。
【００４０】
短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶されるｎ個の初期起動スケジュールを確率的探索により、発電プラント起動時に発生する予測熱応力を与えられる制限熱応力以下となるように短時間起動スケジュールを逐次的に求める。
【００４１】
（請求項１の発明の実施の形態の効果）
一般的に起動スケジュールの計算条件が相似すればするほど、対応する短時間起動スケジュールは相似する。例えば、ホット起動の場合、すなわちボイラ蒸気温度とタービンロータメタル温度が高い場合や、制限熱応力が緩い場合、対応する短時間起動スケジュールは最大昇速率、最大負荷率および最小保持時間に近い起動スケジュールとなり、またコールド起動の場合、すなわちボイラ蒸気温度とタービンロータメタル温度が低い場合や、制限熱応力が厳しい場合、対応する短時間起動スケジュールは最小昇速率、最小負荷率および最大保持時間に近い起動スケジュールとなる。
【００４２】
本実施の形態は、このような特徴を利用し、与えられる計算条件と予め記憶された短時間起動スケジュールとその計算条件との関係を用いて、近似する短時間起動スケジュールまたはその近傍の起動スケジュールを求め、それを短時間起動スケジュールとする。初期起動スケジュールが短時間起動スケジュールに近似すればするほど、容易に、すなわち少ない探索ステップで、短時間起動スケジュールを探索することができる。
【００４３】
従って、本実施の形態によれば、より短い計算時間で短時間起動スケジュールを求めることができる。
【００４４】
（請求項２の発明の実施の形態）
図１０は請求項２の発明の実施の形態による発電プラント起動スケジュール計算装置１０００を示すものである。本実施の形態と請求項１の発明の実施の形態との相違点は、ここには短時間起動スケジュール学習手段１００２が付加されていることである。図１０において、短時間起動スケジュール学習手段１００２は、計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を学習し、その結果を短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１に記憶する。短時間起動スケジュール計算手段１００３は、計算条件入力手段１０１から計算条件を入力し、短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１から計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を入力し、短時間起動スケジュールを逐次的な計算により求める。
【００４５】
図１１に短時間起動スケジュール学習手段１００２の詳細構成を示す。同図において、学習用計算条件記憶手段１１０１は複数な計算条件を記憶する。計算条件切り替え手段１１１２は学習用計算条件記憶手段１１０１から学習用計算条件を順次入力する。短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２は、入力された学習用計算条件と重みＷuv１１０４に基づいて、起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値のそれぞれの確宰Ｐxi,ri （以下、これを単に起動スケジュール変数値確率という）を計算する。ただし、ｉ＝１，２，…，１０で、ｒｉ＝１，２，…である。起動スケジュール変数選択手段１１０８は、起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値の中から確率Ｐxi,ri に従って一つの値を選択し、それを該当する起動スケジュール変数Ｘｉの値とする。起動スケジュール計算手段１１０９は起動スケジュール変数選択手段１１０８によって決定された起動スケジュールのシミュレーション計算を行い、対応する予測熱応力最大値σｍと起動時間Ｔを計算する。学習評価手段１１１１は、前記の予測熱応力最大値σｍと起動時間Ｔを入力し、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内で、起動時間が今までの起動時間より短い時、重みの修正要求をするため、強化信号を出力する。重み修正手段１１１０は強化信号により、計算条件切り替え手段１１１２から計算条件を、また起動スケジュール変数選択手段１１０８から起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値のそれぞれの確率Ｐxi,ri と選択した起動スケジュール変数Ｘｉの値を入力し、短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２の重みＷuv１１０４を更新する。以上のような処理を繰り返すことにより、計算条件と短時間起動スケジュールとの関係について学習を行う。学習結果として得られた重みＷuv１１０４を短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１に記憶する。図１２は、この短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１の詳細構成を示すものである。
【００４６】
図１０の短時間起動スケジュール計算手段１００３の詳細構成は図１３に示す。図１３において、短時間起動スケジュール計算手段１００３は、初期起動スケジュール作成手段１３０１と短時問起動スケジュール逐次計算手段３０３によって構成される。さらに、初期起動スケュール作成手段１３０１は、短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２、ｎ個起動スケジュール変数選択手段１３０３、起動スケジュール記憶手段５１０、初期処理手段５１２、初期処理記憶手段５１１、およびプラント起動スケジュール定数テーブル５０９から構成される。
【００４７】
（請求項２の発明の実施の形態の作用）
本発明の短時間起動スケジュール学習手段１００２の学習基本理論は、文献１（H.Kimura, M.Yamamura, and S.Kobayashi, "Reinforcement Learning by Stochastic Hill Climbing on Discounted Reward", Proceedings of the twelfth International Conference on Machine Learning, pp.295-303, 1995 ）によるものである。学習の基本的な原理は、学習の繰り返し処理過程において、強化信号、すなわち予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内で、起動時間Ｔが今までの起動時間より短いときに生成される信号をより多く得られるように、重み１１０４を調整することにより、計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を学習する。
【００４８】
図１１の短時間起動スケジュール学習手段１００２は繰り返し処理により学習が行われるので、この繰り返し処理を、図１４を参照して説明する。
【００４９】
図１４の学習開始ステップ１４０１では、重みＷuv１４０４（図１１）の初期化を行う。重みの初期化の具体例としては、各重みＷuvに対して、一０．５から＋０．５までの間の実数値をランダムに一つ選択する。次に、ステップ１４０２において学習カウンタを初期化し、１に設定する。ステップ１４１１から分かるように学習は規定回数まで繰り返し行うが、各回の開始のステップ１４０３において計算条件に対応する学習用好適起動時間初期化が行われる。各計算条件に対応する学習用好適起動時間とは、計算条件全体学習探索の繰り返し過程（ステップ１４０５から１４１０まで）で、計算条件のそれぞれに対する探索された起動スケジュールの中で、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内で、起動時間Ｔがその中で最も短いもののことである。図１５に、それぞれの学習用計算条件１５０２に対応した学習用好適起動時間を保存する学習用好適起動時間記憶部１５０３を有する学習用好適起動時間一時保存テーブル１５０１を示す。ステップ１４０３における各計算条件に対応する学習用好適起動時間初期化とは、テーブル１５０１を初期化することであり、例えば、学習用好適起動時間記憶部１５０３に十分大きい数字（最も遅い起動時間より大きい数値）を入れることである。次にステップ１４０５において計算条件の番号ｈをｈ＝１に設定し、ステップ１４０９においてｈをｎまでカウントアップすることにより、ｎ個学習用計算条件を順に切り替えて学習を行わせる。このステップ１４０５および１４０９は、図１１の短時間起動スケジュール学習手段１００２の計算条件切り替え手段１１１２に対応している。各学習計算条件ｈ，ｈ＝１，２，…，ｎに対しては、強化信号を得るステップ１４０７まで学習を行うが、ステップ１４０８での判別において規定回数を過ぎても強化信号を得られなかった場合、その学習計算条件に対しては一度中止とする。図１４の短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２から重み修正手段１１１０までの各手段は、図１１のそれぞれの同じ番号の手段に対応している。図１１を参照し図１４の短持間起動スケジュール関係連結手段１１０２の起動スケジュール変数値確率Ｐxi,ri 計算について説明する。この確率Ｐxi,ri のおのおのの変数Ｘｉに対する数は、プラント起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）を参照することによって決定される。図９のプラント起動スケジュール定数テーブル５０９において、変数Ｘ１のとり得る値の範囲が３００，３０１，…，５４０であり、変数Ｘ１のとり得る値の数は、５４０−３００＋１＝２４１通りであるので、確率Ｐx1,r1 の数は２４１、すなわち、ｒ１＝０，１，…，２４０である。同様に、確率Ｐx2,r2 の数は３で、ｒ２＝０，１，２である。確率Ｐxi,ri を出力層１１０７の各出力ユニット１１１４に対応させ、Ｙ2vを出力層１１０７の各出力ユニット１１１３に対応した値とすると、確率ＰＰxi,ri およびＹ2vは次の様に対応関係づけられる。
【００５０】
Ｐx1,0 …Ｙ2,1
Ｐx1,1 …Ｙ2,2
…
Ｐx1,240…Ｙ2,241
Ｐx2,0 …Ｙ2,242
Ｐx2,1 …Ｙ2,243
…
Ｐxi,ri …Ｙ2,v
…
Ｐx10,0 …Ｙ2,size-of-x-3
Ｐx10,1 …Ｙ2,size-of-x-2
Ｐx10,2 …Ｙ2,size-of-x-1
Ｐx10,3 …Ｙ2,size-of-x …（５ａ）
ただし、size-of-x は、各起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値の数size-of-Ｘｉの合計size-of-Ｘ＝Σｉsize-of-Ｘｉである。
【００５１】
確率Ｐxi,ri に対応した中間変数Ｐ′xi,ri を設定すると、確率Ｐxi,ri は以下により計算される。
Ｐxi,ri ＝Ｐ′xi,ri ／（ΣriＰ′xi,ri ） …（５ｂ）
ただし、
Ｐ′xi,ri ＝exp （Ｙ2,v ） …（５ｃ）
Ｙ2,v ＝ΣｕＹ1,u ×Ｗuv …（５ｄ）
Ｙ1,1 ＝Ｎσｌ
Ｙ1,2 ＝ＮＴsteam
Ｙ1,3 ＝ＮＴrotor …（５ｅ）
ここで、Ｙ1,u ，ｕ＝１，２，３は、入力層１１０５の各入力ユニット１１１３の値を表わし、それぞれは学習条件、熱応力Ｎσｌ、ボイラ蒸気温度ＮＴsteam およびタービンロータメタル温度ＮＴrotor に等しい。
【００５２】
図１４の起動スケジュール変数選択手段１１０８は、式（５ｂ）により決定される確率に基づいて、起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０を決定する。図１１を参照して説明すると、起動スケジュール計算手段１１０９は、起動スケジュール変数選択手段１１０８によって決定される起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０と対応する計算条件を用いてシミュレーション計算し、予測熱応力の最大値σｍと起動時間Ｔを計算する。
【００５３】
学習評価手段１１１１では次の二つのケースの処理をする。
（ケース１）＝起動スケジュール計算手段１１０９により計算された予測熱応力の最大値σｍが対応する計算条件の制限熱応力σｌ以内で、起動時間Ｔが学習用好適起動時間一時保存テーブル１５０１の記憶部１５０３に記憶される対応する計算条件の学習用好適起動時間より短い場合：
＊ 起動スケジュール計算手段１１０９により計算された起動時間Ｔを対 応する計算条件の学習用好適起動時間記憶部１５０３に上書きする。
＊ reward＝const-reward。ただし、const-reward＞０は強化信号定数で ある。
【００５４】
（ケース２）ケース１でない場合：
＊ reward＝０
図１４の重み修正手段１１１０は、次により重みＷuvの更新を行う。
Ｗuv←Ｗuv＋ａ×reward×ΔＷuv …（６ａ）
ただし、ｕ＝１，２，３で、ｖ＝１，２，…，size-of-Ｘで、ａ＞０は学習率である。変数Ｘｉ＝１，２，…，１０のとり得る値の中で第ｒａ、ｒａ＝０，１，…，size-of-Ｘｉ番目の値が起動スケジュール変数選択手段１１０８により決定されたとすると、偏微分演算子を便宜上δと表記して、
ΔＷuv＝δln（Ｐ′xi,ra ）／δＷuv …（６ｂ）
ここで、
ｒｉ＝ｒａなら、ΔＷuv＝Ｙ1,u （１−Ｐxi,ri ）
ｒｉ≠ｒａなら、ΔＷuv＝Ｙ1,u （−Ｐxi,ri ）
となる。
【００５５】
判定手段１４０７での判定により、強化があった時、すなわち、reward＞０の時、対応する計算条件が強化学習されたとして、次のステップ１４０９の計算条件の学習に入り、計算条件カウントアップのステップ１１０９へブランチする。判定手段１４０７での判定により強化がなかった時、すなわち、reward＝０の時は、対応する計算条件が再び強化学習を必要として、ステップ１４０８の計算条件ｈ個別学習探索カウンタへブランチする。
【００５６】
以上の繰り返し処理により、各計算条件に対応した短時間起動スケジュールを探索しながら。各計算条件と対応する短時間起動スケジュールとの関係を学習する。ステップ１１１２における学習終了により、図１１の短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１の処理に入る。短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１は、短時間起動スケジュール学習手段１００２により学習した重みＷuvを図１２に示されるようなテーブル１１０４に記憶する。
【００５７】
学習後の短時間起動スケジュール計算手段１００３の具体例が図１３に示されている。図１３の短時間起動スケジュール計算手段１００３において、初期起動スケジュール作成手段１３０１は短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１に記憶される計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を表わす重みＷuvと計算条件入力手段１０１からの計算条件により初期起動スケジュールをｎ個作成する。
【００５８】
図１１の短時間起動スケジュール学習手段１００２の説明と同様に、起動スケジュール変数値確率をＰxi,ri （ただし、ｒｉ＝０，１，…，size-of-xi）とすると、Ｐxi,ri は式（５）により与えられる。ただし、Ｙ1,u ，ｕ＝１，２，３は、入力層１１０５の各入力ユニット１１１３の値を表わし、それぞれは計算条件入力手段１０１により与えられる計算条件である熱応力Ｘσｌ、ボイラ蒸気温度ＸＴsteam およびタービンロータメタル温度ＸＴrotor に等しい。
【００５９】
ｎ個起動スケジュール変数選択手段１３０３は式（５ｂ）で決定される確宰に従い、ｎ回繰り返し操作により、ｎ個の起動スケジュール変数Ｘｉ＝１…、１０を生成し、それを起動スケジュール記憶手段５１０に記憶する。ｎは初期処理記憶手段５１１に予め記憶された数である。以降、短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は逐次的な処理により、短時間スケジュールを計算する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は請求項１の場合と同様であり、請求項１の実施の形態において説明したのと同様な作用により、短時問スケジュールを求める。
【００６０】
（請求項２の発明の実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、短時間起動スケジュールとその計算条件との関係を人手により作成する必要がなく、それを学習により作成することができる。学習により、短時間起動スケジュールとその計算条件との間係を作成することにより、人間の負担を軽減するとともに、人手作成による誤りを軽減することができる。
【００６１】
本実施の形態では、短時間スケジュールが予め与えられなくても、短時間起動スケジュールとその計算条件との関係を学習することができるので、短時間起動スケジュールを予め準備しておく必要がなくなり、短時間起動スケジュールを予め準備するという負担をなくすことができる。
【００６２】
（請求項２の発明の実施の形態の変形例）
請求項２の発明の実施の形態では、学習後の初期起動スケジュール作成に係る初期起動スケジュール作成手段１３０１（図１３）において、ｎ個の初期起動スケジュールが式（５）で決定される確率Ｐxi,ri に従って確率的に生成され、起動スケジュール記憶手段５１０（図７）に記憶される。
【００６３】
これに対し本変形例においては、例えば、第１番目初期起動スケジュールは、確率Ｐxi,ri ，ｉ＝１，２，…，１０；ｒｉ＝０，１，…，size-of-xiのそれぞれのＸｉの中でＰxi,ri が最も大きい値に対応するＸｉ，ｉ＝１，２，…，１０を選択し、このようにして決定的に選択された第１番目初期起動スケジュールを起動スケジュール記憶手段５１０（図７）の第１番目起動スケジュール変数テーブルに記憶する。残りの第２番目初期起動スケジュールから第ｎ番目初期起動スケジュールまでは、上述と同じように確率Ｐxi,ri に従って確率的に生成し、起動スケジュール記憶手段５１０（図７）に記憶する。
【００６４】
決定的生成についてであるが、例えば確率Ｐx2,0＝０．７；Ｐx2,1＝０．２；Ｐx2,0＝０．１の場合、Ｐx2,0が最も大きいので、０番目の値が必ずＸ２の値として選択される。図９のプラント起動スケジュール定数テーブル５０９により、Ｘ２に関して０番目、１番目、２番目の値とは、それぞれ１２０、１８０、３６０である。以上のような確率分布の場合、Ｘ２の値は必ず１２０である。
【００６５】
次に確率的生成であるが、上記と同様に、確率Ｐx2,0＝０．７；Ｐx2,1＝０．２；Ｐx2,0＝０．１の場合、Ｘ２はそれぞれ０．７；０．２；０．１の確率で１２０；１８０；３６０のいずれかの値をとる。
【００６６】
（請求項２の発明の実施の形態の変形例の効果）
確率的に初期起動スケジュールを生成する場合、起動スケジュール変数の対応する確率が高いにもかかわらず、初期起動スケジュールとして確率的に選択されない場合がある。学習結果により、一般的に起動スケジュール変数の対応する確率が高い場合、対応する起動スケジュールが求めようとする短時間起動スケジュールに近い。本変形例により、確宰の最も高い起動スケジュール変数に対応する起動スケジュールが必ず初期起動スケジュールに含まれるように選択されるので、このように選択された初期起動スケジュールは求めようとする短時間起動スケジュールに近似するものを含む。初期起動スケジュールが求めようとする短時間起動スケジュールに近似すればするほど、少ない繰り返し計算回数で短時間起動スケジュールを計算することができる。従って、本変形例を適用することにより、より短時問に短時間起動スケジュールを計算することができる。
【００６７】
（請求項３の発明の実施の形態）
図１６は請求項３の発明の実施の形態を示すものである。図１６の発電プラント起動スケジュール計算装置１６００は、前回計算された短時間起動スケジュールを記憶する前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段１０１と、計算ｖ件入力手段１０１により入力された計算条件と前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２により記憶される前回短時間起動スケジュールを用いて短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段１６０１とを備えたものである。
【００６８】
この実施の形態は、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に前回短時間起動スケジュールが記憶されると、短時間起動スケジュール計算手段１６０１は、計算条件入力手段１０１により入力された計算条件に従い、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２により記憶された前回短時間起動スケジュールを用いてまず初期起動スケジュールを生成する。以降、発電プラント起動時に発生する予測熱応力を、与えられる制限熱応力以下となるように短時間起動スケジュールを逐次的に計算する。
【００６９】
前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に前回短時間起動スケジュールが記憶されなかった場合、なんらかの手段により、短時間起動スケジュールを計算し、その結果を次の回の計算のために前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶する。
【００７０】
短時間起動スケジュール計算手段１６０１は、より詳細には、図１７に示すように、初期起動スケジュール作成手段１７０１、短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３、および前回短時間起動スケジュール出力手段１７０２からなっている。初期起動スケジュール作成手段１７０１は、計算条件入力手段１０１により入力された計算条件に従い、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶された前回短時間起動スケジュールを用いて、初期起動スケジュールを作成する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は、初期起動スケジュール作成手段１７０１から初期起動スケジュールを入力し、逐次計算により短時間起動スケジュールを作成する。前回短時間起動スケジュール出力手段１７０２は、短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３から短時間起動スケジュールを入力し、それを前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶させる。
【００７１】
（請求項３の発明の実施の形態の作用）
図１７の装置において、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２は短時間起動スケジュール計算手段１６０１により計算された短時間起動スケジュールを記憶する。前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２により記憶される短時間起動スケジュールの構成例を図１８に示す。図１８に示すように、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２は、短時間起動スケジュール変数Ｘ１，ｉ＝１，２，…，１０のそれぞれの値を記憶する。
【００７２】
図１７の初期起動スケジュール作成手段１７０１は、初期起動スケジュールを作成する。この作成の詳細処理は図１９におフローに従って行われる。図１９において、入力部１９０１は計算条件入力手段１０１から計算条件を入力し、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２から前回短時間起動スケジュールを入力し、初期処理手段５１２から起動スケジュールの個数ｎを入力する。計算条件は、制限熱応力、ボイラ蒸気温度、およびタービンロータメタル温度であり、これらは短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３に出力される。第１番目初期起動スケジュール出力部１９０２は、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２から前回短時間起動スケジュールを第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１，ｉ＝１，２，…，１０として起動スケジュール記憶手段５１０の第１番目起動スケジュール変数テーブル７０２（図７）に記憶する。
【００７３】
以降、第ｊ＝２，３，…，ｎ番目初期起動スケジュールを生成するための手段５０５，５０６，５０７は図５および図８のものと同様であり、請求項１の場合と同様に、第１番目の初期起動スケジュールを含めてｎ個の初期起動スケジュールを作成し、起動スケジュール記憶手段５１０に記憶する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は、図５および図８の場合と同様に、初期起動スケジュール作成手段１７０１によって生成され、起動スケジュール記憶手段５１０に記憶されるｎ個の初期起動スケジュールを用いて逐次的な計算により短時間起動スケジュールを求める。
【００７４】
なお、初期起動スケジュール作成手段１７０１の実施において、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に前回短時間起動スケジュールが記憶されなかった場合、なんらかの手段により、短時間起動スケジュールを計算し、その結果を次の回の計算のために前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶する。
【００７５】
図１７において、前回短時間起動スケジュール出力手段１７０２は短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３により計算された短時間起動スケジュールを前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶し、次の短時間起動スケジュールの計算に使用する。
【００７６】
（請求項３の発明の実施の形態の効果）
以上述べた発明の実施の形態によれば、前回計算した短時間起動スケジュールを用いた逐次的な計算により、現状の条件に適合した短時間起動スケジュールを計算することができる。プラント起動過程においては、プラント状態の変化に伴い、短時間起動スケジュールを周期的に計算し監視することが望まれる。短時間起動スケジュールの計算周期がプラントの状態変化に比べて大きくない場合、例えば５分周期程度であった場合、前回周期で計算した時の計算条件と今回周期の計算条件とはそれほど変化が無いので、対応する短時間起動スケジュールも相互に相似することが考えられる。一般に、計算対象とする短時間起動スケジュールに相似する起動スケジュールを用いて短時間起動スケジュールを逐次的に計算する場合、少ない繰り返し回数で短時間起動スケジュールを計算することができるので、本実施の形態によれば、前回の短時間起動スケジュールを用いることにより、より少ない計算時間で短時間起動スケジュールを計算することができる。その場合、計算周期が短ければ短いほど、すなわちプラント状態の変化が少なければ少ないほど、より大きな効果を発揮することができる。
【００７７】
なお、短時間起動スケジュール計算に用いられるシミュレーションとは、プラント状態の変化をシミュレーションすることであり、シミュレーションによりシミュレートされた状態と実プラント状態の実変化とほぼ一致する場合、周期毎に計算される短時間起動スケジュールはより近似する。このような高精度のシミュレーションモデルと組み合わせることにより、本実施の形態は、より大きな効果を奏することができる。
【００７８】
（請求項４の発明の実施の形態）
図２０は請求項４の発明の実施の形態を示すものである。図２０の発電プラント起動スケジュール計算装置２０００は、図１０で説明した発電プラント起動スケジュール計算装置１０００に含まれる短時間起動スケジュール学習手段１００２と組み合わせ、さらに起動スケジュール再利用手段２００１および過去起動スケジュール記憶手段２００２を備えて構成される。
【００７９】
短時間起動スケジュール学習手段１００２は短時間起動スケジュール学習過程で繰り返して生成された起動スケジュールと計算された対応する起動時間または予想熱応力を起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶する。短時間起動スケジュール学習手段１００２は現在の起動スケジュールから起動時間または予想熱応力を計算する前に起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶されている過去の起動スケジュールを検索し、現在の起動スケジュールと同様な過去の起動スケジュールが存在する時、その起動スケジュールの起動時間または予想熱応力を使用し、短時間起動スケジュール学習手段１００２の現在の起動スケジュールの計算結果とする。
【００８０】
図２１は図２０の計算装置のより詳細な構成を示すものである。本実施の形態においては図２１に示すように短時間起動スケジュール学習手段１００２に含まれる起動スケジュール計算手段１１０９の計算結果が用いられる。起動スケジュール計算手段１１０９というのは、生成される起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０と対応する計算条件を用いてシミュレーション計算し、予想熱応力の最大値σｍと起動時間Ｔを計算する。起動スケジュール計算手段１１０９は短時間起動スケジュール学習過程で繰り返して生成された起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０をもとに対応する起動時間または予想熱応力を計算し、その結果は起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶する。
【００８１】
起動スケジュール計算手段１１０９は現在の起動スケジュールから起動時間または予想熱応力を計算する前に、起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶されている過去の起動スケジュールを検索し、現在の起動スケジュールと同様な過去の起動スケジュールが存在する時、その過去の起動スケジュールの起動時間または予想熱応力を使用し、短時間起動スケジュール学習手段１００２の現在の起動スケジュールの計算結果とする。
【００８２】
（請求項４の発明の実施の形態の効果）
短時間起動スケジュールと計算条件との関係を学習するための繰り返し処理過程においては同様な起動スケジュールが生成される場合がある。そのような場合、本実施の形態によれば、過去の計算による起動スケジュールを再利用し、同様な起動スケジュールに対するシミュレーション計算を省くことにより、より短時間に短時間起動スケジュールと計算条件との関係を学習することができる。
【００８３】
起動スケジュール計算手段１１０９に用いられるシミュレーション計算は学習過程において計算時間を最も要するのであるが、本実施の形態によればシミュレーション計算を省くことができるので計算時間の短縮に寄与することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、制約条件の満足する短時間起動スケジュールを、運転員の運転時間の短縮ができると同時に、プラント機器の長寿命維持、起動に伴う起動損質減少、プラントの電力需要の変動に対する追従性を向上させることができる。
【００８５】
短時間起動スケジュール計算を実プラントに応用するにあたり、実プラントの変化への追従性を向上させるために短時間で短時間起動スケジュールを計算することが望まれている。そのような要望に対し本発明は、初期起動スケジュールの生成を通して逐次的な計算方法により短時間起動スケジュールを計算するので、結果的に計算時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の概略構成を示すブロック線図。
【図２】図１における短時間起動スケジュール関係記憶手段の構成例を示す図。
【図３】図１における短時間起動スケジュール作成手段の概略構成を示すブロック線図。
【図４】タービンロータ温度と制限熱応力との関係を示す図表。
【図５】図１における初期起動スケジュール作成手段の概略構成を示すブロック線図。
【図６】計算条件の正規化のための定数テーブルの構成例を示す図。
【図７】短時間起動スケジュール計算のために生成された初期起動スケジュールを記憶する起動スケジュール記憶手段の構成例を示す図。
【図８】図７における第ｊ番目初期起動スケジュール生成部の内部構成を示すブロック線図。
【図９】図５におけるプラント起動スケジュール定数テーブルの構成例を示す図。
【図１０】発明の実施の形態２の概略構成を示すブロック線図。
【図１１】図１０における短時間起動スケジュール学習手段を示すブロック線図。
【図１２】図１０における短時間起動スケジュール関係記憶手段の構成例を示す図。
【図１３】図１０の短時間起動スケジュール計算手段に含まれる初期起動スケジュール作成手段を示すブロック線図。
【図１４】図１０における短時間起動スケジュール学習手段の作用を説明する説明図。
【図１５】学習用好適起動時間一時保存テーブルの構成例を示す図。
【図１６】発明の実施の形態３の概略構成を示すブロック線図。
【図１７】図１６における短時間起動スケジュール計算手段の詳細構成を示すブロック線図。
【図１８】図１６における前度短時間起動スケジュール記憶手段の構成例を示す図。
【図１９】図１７における初期起動スケジュール作成手段の詳細構成を示すブロック線図。
【図２０】発明の実施の形態４の概略構成を示すブロック線図。
【図２１】図２０の装置の詳細構成を示すブロック線図。
【図２２】従来の発電プラント起動スケジュール計算装置の概略構成を説明するためのブロック線図。
【図２３】図２２の発電プラント起動スケジュール計算装置を改良すべく提案された発電プラント起動スケジュール計算装置のブロック線図。
【符号の説明】
１００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項１）
１０１ 計算条件入力手段
１０２ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
１０３ 短時間起動スケジュール計算手段
２００ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
２０１ 計算条件と短時間起動スケジュール関係の構成例
２０２ 計算条件
２０３ 短時間起動スケジュール
２０４ 計算条件データ構成例
２０５ 短時間起動スケジュールデータ構成例
３０１ 短時間起動スケジュール計算手段
３０２ 初期起動スケジュール作成手段
３０３ 短時間起動スケジュール逐次計算手段
４００ タービンロータ温度と制限熱応力との関係を示す図表
５０１ 入力部
５０２ 距離計算部
５０３ ｋ近傍選択部
５０４ 第１番目初期起動スケジュール生成部
５０５ 初期設定部（ｊ＝１）
５０６ カウントアップ部
５０７ 第ｊ番目初期起動スケジュール生成部
５０８ 計算条件定数テーブル
５０９ プラント起動スケジュール定数テーブル
５１０ 起動スケジュール記憶手段
５１１ 初期処理記憶手段
５１２ 初期処理手段
６０１ 計算条件
６０２ 上限レンジ
６０３ 下限レンジ
７０１ 起動スケジュール番号部
７０２ 起動スケジュール変数テーブル部
７０３ 起動スケジュール変数構成例
８０１ 第ｊ番目初期起動スケジュール対象変数選択手段
８０２ 第ｊ番目初期起動スケジュール近傍選択手段
８０３ 第ｊ番目初期起動スケジュール更新手段
９０１ 変数のとり得る値を示す例
１０００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項２）
１００１ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
１００２ 短時間起動スケジュール学習手段
１００３ 短時間起動スケジュール計算手段
１１０１ 学習用計算条件記憶手段
１１０２ 短時間起動スケジュール関係連結手段
１１０４ 重みＷuv
１１０５ 入力層
１１０７ 出力層
１１０８ 起動スケジュール変数選択手段
１１０９ 起動スケジュール計算手段
１１１０ 重み修正手段
１１１１ 学習評価手段
１１１２ 計算条件切り替え手段
１１１３ ユニット
１１１４ ユニット
１２００ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
１３０１ 初期起動スケジュール作成手段
１３０２ 短時間起動スケジュール計算手段
１３０３ ｎ個起動スケジュール変数選択手段
１４００ 短時間起動スケジュール学習手段
１５０１ 学習用好適起動時間一時保存テーブル
１５０２ 学習用計算条件
１５０３ 学習用好適起動時間
１６００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項３）
１６０１ 短時間起動スケジュール計算手段
１６０２ 前度短時間起動スケジュール記憶手段
１７０１ 初期起動スケジュール作成手段
１７０２ 前度短時間起動スケジュール出力手段
１９０１ 入力部
１９０２ 第１番目初期起動スケジュール出力部
２０００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項４）
２００１ 起動スケジュール再利用手段
２００２ 過去起動スケジュール記憶手段
２２０１ 入力手段
２２０２ 計算手段
２２０３ ミスマッチチャート記憶手段
２２０４ 計算結果出力手段
２３００ 先願に係る発電プラント起動スケジュール計算装置
２３０１ 初期起動スケジュール生成手段
２３０２ 起動スケジュール計算手段
２３０３ 短時間起動スケジュール選択手段
２３０４ 短時間起動スケジュール記憶手段
２３０５ 起動時間換算手段
２３０６ 新起動スケジュール生成手段
２３０７ 制限熱応力記憶手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電所などのプラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
起動スケジュールを決定する従来技術として、たとえば、山口昭治「蒸気タービンの新しい起動方式」、「火力原子力発電」誌、Vol.30，No.3，pp.235-245，１９７９年３月（以下、「文献１」という）に示されるものがある。
【０００３】
発電プラントにおける起動スケジュール決定の目的は、寿命消費をできるだけ少なくするためにタービン起動中における発生熱応力を所定値以内に抑え、起動時間の短縮を図るように各起動段階における所要時間を決定することにある（文献１：第２３６頁、左３行目から５行目まで。同頁右１３行目から１５行目まで。第２３５頁、右２行目から８行目まで）。
【０００４】
起動スケジュールの一例は、文献１の第２３８頁、第４図に示されている通りである。同図に示されているように、タービン起動条件、例えば主蒸気温度、主蒸気圧力、タービン第１段内面メタル温度などが与えられて、各起動段階における所要時間、すなわち昇速率やヒートソーク時間、負荷上昇率などの変数により構成される起動スケジュールを決定するものである。このように決定された起動スケジュールによるタービンの起動手順は、文献１の第２３５頁、第１図に示されている。
【０００５】
従来、起動スケジュール計算は、文献１の第４図に示されているようなミスマッチ・チャートを予めコンピュータに記憶させることにより行われる。具体的な構成例を図２２に示す。図２２において、文献１の第４図に相当するミスマッチ・チャートは、図２２のミスマッチ・チャート記憶手段２２０３に予め記憶されている。さらに図２２において、計算手段２２０２は入力手段２２０１から温度や圧力などの起動条件が入力されて起動スケジュールを計算し、その結果を計算結果出力手段２２０４に出力する。このように計算された結果は運転員に示され、運転員がそれに従ってプラントを起動する。また、その結果はプラントの自動化システムに出力され、その自動化システムによってプラントの自動起動制御が行われる。
【０００６】
上述の従来技術では、ミスマッチ・チャートを人間が設計する必要があり、設計者の負担が大きすぎる。また起動スケジュールの設計は人間の経験やノウハウに頼るため、望ましい起動スケジュール、すなわち与えられた熱応力制限範囲内における、より短時間の起動スケジュールの設計を行うため、豊富な知識を必要とするばかりでなく、設計のための試行錯誤を数多く繰り返す必要がある。したがって、より望ましい起動スケジュールを設計しようとすればするほど設計者の負担が大きくなる。設計のための試行錯誤とは、経験やノウハウに基づいて起動スケジュールを設計し、設計した結果をシミュレーションにより予測し、予測熱応力の確認を行うことの繰り返しである。予測熱応力と熱応力制限値により、経験とノウハウを用いてスケジュールを修正し、その結果により再度シミュレーションを行う。その結果により必要に応じて再度修正を行う。以上の繰り返しにより、起動スケジュールの設計が完了する。
【０００７】
以上の従来技術を踏まえて、人間の経験やノウハウなど知識をベースとした設計方式の代わりに、確率的な探索方式を用いることにより設計者の負担を軽減するとともに、より短時間で起動スケジュールを設計し得ることを意図して、本出願人は図２３に示すような発電プラント起動スケジュール計算装置をすでに提案した（特願平７−９３１５９号）。
【０００８】
図２３の発電プラント起動スケジュール計算装置においては、初期起動スケジュール生成手段２３０１で１回目の発電プラント起動スケジュールを生成する。起動スケジュール計算手段２３０２は、１回目は初期起動スケジュール生成手段２３０１から、また２回目以降は後述の新起動スケジュール生成手段２３０６から、それぞれ起動スケジュールを入力し、その入力データに基づいて発電プラントの起動時間を計算し、起動時に発生する発電プラントの構成機器であるタービンの熱応力をシミュレーション計算により予測計算する。短時間起動スケジュール選択手段２３０３は、一方では起動スケジュール計算手段２３０２から起動スケジュールとそれに対応する起動時間と予測熱応力とを入力し、他方では制限熱応力記憶手段２３０７からそれに記憶された制限熱応力を入力し、予測熱応力を制限熱応力と比較し、前者の予測熱応力が後者の制限熱応力以下である場合、短時間起動スケジュール記憶手段２３０４に記憶された短時間起動スケジュールの起動時間を入力し、起動スケジュール計算手段２３０２から入力された起動時間と短時間起動スケジュールの起動時間とを比較し、前者が後者よりも短い場合、前者の起動スケジュールと起動時間を短時間起動スケジュール記憶手段２３０４に記憶された短時間起動スケジュールと起動時間に上書き更新する。起動時間換算手段２３０５は起動スケジュール計算手段２３０２から起動スケジュールの起動時間と予測熱応力を入力し、制限熱応力記憶手段２３０７から制限熱応力を入力し、予測熱応力と制限熱応力から起動時間に換算し、換算起動時間を求める。新起動スケジュール生成手段２３０６は起動スケジュール計算手段２３０２から起動スケジュールを入力し、起動時間換算手段２３０５から換算起動時間を入力し、起動時間の短い起動スケジュールを確率的に生成する。
【０００９】
このようにして求めた起動スケジュールを起動スケジュール計算手段２３０２にフィードバックし、手段２３０２〜２３０７による処理操作を繰り返すことにより、予測熱応力が制限熱応力以下になるように、短時間起動スケジュールを逐次的に求める。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた起動スケジュール計算方式では、繰り返し計算により短時間起動スケジュールを逐次計算により求める。従って繰り返し回数が多くなればなるほど計算に時間がかかる。計算された短時間起動スケジュールをプラント起動操作に適用する場合、その計算時間はプラントの運転を渋滞なく円滑に遂行するためできるだけ短いことが望まれる。図２３に示される従来の起動スケジュール計算方式では、初期起動スケジュールはランダムに生成される。ランダムに生成された初期起動スケジュールは、短時間起動スケジュールから離れる場合、すなわち、両者が非常に異なる場合がある。一般的に、初期起動スケジュールが短時間起動スケジュールと異なれば異なるほど、短時間起動スケジュールを求めるための繰り返し回数が多くなる。そのため、初期起動スケジュールをランダムに生成する従来技術では、長い計算時間がかかることがある。
【００１１】
従って本発明は、初期起動スケジュールのランダム生成の代わりに、短時間起動スケジュールに近似した初期起動スケジュールを生成し、より短い計算時間で短時間起動スケジュールを計算し得るプラント起動スケジュール計算装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、プラント起動スケジュールの計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、計算条件入力手段により入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段により記憶される計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを確率的な探索法により所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段とを備えたものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、短時間起動スケジュールを計算するにあたって、計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を学習する短時間起動スケジュール学習手段と、短時間起動スケジュール学習手段により学習された計算条件と、それに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、計算条件入力手段により入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段により記憶される計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、前回計算された短時間起動スケジュールを記憶する前回短時間起動スケジュール記憶手段と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、計算条件入力手段により入力された計算条件と前回短時間起動スケジュール記憶手段により記憶される前回短時間起動スケジュールを用いて、短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段とを備えたものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２に記載のプラント起動スケジュール計算装置において、短時間起動スケジュール学習手段の学習過程において生成された起動スケジュールおよび前記生成された起動スケジュールに基づいて計算された結果を記憶する過去起動スケジュール記憶手段と、短時間起動スケジュール学習手段の学習過程において生成された起動スケジュールから予想熱応力を計算する前に、生成された起動スケジュールを過去起動スケジュール記憶手段に記憶されている過去起動スケジュールと比較し、その結果、過去起動スケジュールが生成された起動スケジュールと同じである場合、過去起動スケジュールの計算結果を使用する起動スケジュール再利用手段とをさらに備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（請求項１の発明の実施の形態）
図１は請求項１の発明の実施の形態を示すものである。図１の発電プラント起動スケジュール計算装置１００は、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段１０１と、プラント起動スケジュールの計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２と、計算条件入力手段１０１により入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２により記憶される計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを確率的な探索法により所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段１０３とを備えている。
【００１７】
計算条件入力手段１０１は、最初は、短時間起動スケジュール計算手段１０３で行われる計算に必要な計算条件を入力するものである。短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２は計算条件と短時間起動スケジュールとの対応関係を記憶するものである。短時間起動スケジュール計算手段１０３は、計算条件入力手段１０１から計算条件を入力し、短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２からそれに対応する短時間起動スケジュールを入力し、それを初期起動スケジュールとして出力する。以降は、発電プラント起動時に発生する予測熱応力を与えられる制限熱応力以内となるように確率的な探索により短時間起動スケジュールを逐次的に計算する。
【００１８】
計算条件入力手段１０１によって入力される計算条件は、図２に計算条件データ構成例２０４として例示するように、制限熱応力ＮＲσｌｈ、ボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam ｈ、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor ｈから構成される。
【００１９】
短時間起動スケジュール関係記憶手段１０２の具体例を図２に短時間起動スケジュール関係記憶手段２００として示す。計算条件と短時間起動スケジュールとの対応関係は、図２に示すように、複数（図示の場合は１〜ｍ）の要素からなる計算条件２０２と各計算条件に対応する短時間起動スケジュール２０３として記憶されている。計算条件２０２および短時間起動スケジュール２０３のデータ構成例がそれぞれ計算条件データ構成例２０４および短時間起動スケジュールデータ構成例２０５として示されている。計算条件データ構成例２０４として示すように計算条件は、制限熱応力ＮＲσｌ、ボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam 、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor からなっている。短時間起動スケジュールデータ構成例２０５として示すように短時間起動スケジュールは、変数Ｘｉの値ＲＸｉ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）からなっている。ここで、変数Ｘ１はタービン通気目標温度、Ｘ２はタービン昇速率、Ｘ３はタービン低速保持時間、Ｘ４はタービン高速保持時間、Ｘ５は初負荷保持時間、Ｘ６〜Ｘ10は昇負荷率をそれぞれ表わす。本発明は、これらの起動スケジュール変数Ｘｉを操作し、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内となるように起動時間Ｔをできるだけ短くしようとするものである。図２に示す計算条件２０２と短時間起動スケジュール２０３の関係は、例えば人間のマニュアル設定によるものである。この場合、各計算条件２０２に対応して、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内となるように、起動時間Ｔの短い短時間起動スケジュール２０３またはそれに近い起動スケジュールが設定される。
【００２０】
図１の短時間起動スケジュール計算手段１０３の具体例を図３に短時間起動スケジュール計算手段３０１として示す。短時間起動スケジュール計算手段３０１は初期起動スケジュール作成手段３０２および短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３から構成される。初期起動スケジュール作成手段３０２は、計算条件入力手段１０１によって入力された計算条件（図２：データ構成例２０４参照）を、短時間起動スケジュール関係記憶手段２００（図２参照）から入力し、初期起動スケジュールを作成する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は、初期起動スケジュール作成手段３０２から初期起動スケジュールを入力し、確立的探索により短時間起動スケジュールを求める。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３の内部構成は、図２５に示した発電プラント起動スケジュール計算装置から初期起動スケジュール生成手段２３０１を除外したものと基本的に同じである。
【００２１】
図３の計算装置の作用を説明するに、まず計算条件入力手段１０１によって計算条件データ構成例２０４に示される制限熱応力ＮＲσｌ、ボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam 、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor が入力される。これらの計算条件は、人間のマニュアル入力によるか、後者の２入力温度ＮＲＴsteam ，ＮＲＴrotor に関してはプラント起動開始時のデータであり、プロセスデータ入力を利用することによって求めることができる。制限熱応力に関しても、起動モード、すなわち、例えばプラント起動時のタービンロータ温度によって決まる場合は、プラント起動時のタービンロータ温度を入力し、予め設定される制限熱応力とプラント起動時のタービンロータ温度との関係を利用して制限熱応力を求めることができる。図４は、このような制限熱応力とプラント起動時のタービンロータ温度との関係例４００を示すものである。この場合、このような関係例４００は人間により予めマニュアル設定され、計算条件入力手段１０１に記憶される。
【００２２】
初期起動スケジュール作成手段３０２は、短時間起動スケジュール探索の始まる点を生成するものである。または、探索の始まる点の数ｎ、すなわち初期起動スケジュールの数ｎが複数の場合と１個の場合とがある。本発明の初期起動スケジュール作成手段３０２は必要な初期起動スケジュールの数ｎを生成する。
【００２３】
図５は初期起動スケジュール作成手段３０２の詳細を示すものである。図５において、初期起動スケジュール作成手段３０２の初期処理記憶手段５１１は、探索に必要な起動スケジュールの数ｎを記憶する。このｎは、人間のマニュアル設定によるものである。入力部５０１は初期処理手段５１２から探索に必要な起動スケジュールの数ｎを、計算条件入力手段１０１から計算条件すなわち制限熱応力ＮＲσｌ、プラント起動開始時のボイラ蒸気温度ＮＲＴsteam 、およびタービンロータメタル温度ＮＲＴrotor （以下、これらの条件を起動スケジュール計算条件という）を、短時間起動スケジュール関係記憶手段２００から計算条件と短時間起動スケジュールとの関係が入力される。
【００２４】
図５の距離計算部５０２は計算条件入力手段１０１から入力された計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段２００から入力された各計算条件との積を計算する。すなわち、起動スケジュール計算条件と計算条件２０２の条件１，２，…，条件ｍとのそれぞれの距離を求める。距離計算にあたっては、計算条件の値を計算条件定数テーブル５０８を用いて、値“０”または“１”をとるように正規化する。計算条件定数テーブル５０８の構成例を図６に示す。すなわち、計算条件定数テーブル５０８は、各計算条件６０１の値をとり得る範囲の上限レンジ６０２と下限レンジ６０３を規定する。図６において、上限レンジはUPPER で示され、下限レンジはLOWER で示され、さらに制限熱応力はσｌで、ボイラ蒸気温度はＴsteam で、タービンロータメタル温度はＴrotor でそれぞれ区別されている。
【００２５】
計算条件入力手段１０１から入力される起動スケジュール計算条件、制限熱応力σｌの値をＸσｌとすると、正規化された制限熱応力σｌの値ＮＸσｌは、
ＮＸσｌ＝（UPPER σｌ−Ｘσｌ）／（UPPER σｌ−LOWER σｌ）…（１）
で与えられる。
【００２６】
その他の計算条件の値も同様にそれぞれの計算条件に対応した上限レンジおよび下限レンジによって正規化される。
【００２７】
計算条件入力手段１０１から入力される起動スケジュール計算条件、すなわち制限熱応力、ボイラ蒸気温度、およびタービンロータメタル温度のそれぞれの正規化された値をＮＸσｌ、ＮＸＴsteam およびＮＸＴrotor とし、短時間起動スケジュール関係記憶手段２００から入力されるｍ個の計算条件２０２のそれぞれの制限熱応力、ボイラ蒸気温度、およびタービンロータメタル温度は、正規化された値とし、そのｈ番目の計算条件２０４の正規化された値をＮＲσｌｈ、ＮＲＴsteam ｈ、ＮＲＴrotor ｈとすると（図２参照）、距離計算部５０２は次式により計算条件入力手段１０１の起動スケジュール計算条件と短時間起動スケジュール関係記憶手段２００のｈ番目の計算条件との距離Ｄｈを求める。
Ｄｈ＝｜ＮＸσｌ−ＮＲσｌｈ｜＋｜ＮＸＴsteam −ＮＲＴsteam ｈ｜ ＋｜ＮＸＴrotor −ＮＲＴrotor ｈ｜ …（２）
ｋ近傍選択部５０３は、距離計算部５０２からｍ個の距離Ｄｈ（ｈ＝１，２，…，ｍ）を入力し、その中から距離の最も短い、すなわちＤｈの値が最も小さい順にｋ個の距離Ｄｈに対応したｋ個の短時間起動スケジュール２０３２を選択する。ただし、ｋは人間により設定される整数値であって、０＜ｋ≦ｍである。
【００２８】
次に第１番目初期起動スケジュール生成部５０４は、ｋ近傍選択部５０３により選択されたｋ個の短時間起動スケジュールを用いて、第１番目の初期起動スケジュールを生成する。ここで、生成にあたって次の二つのケースがある。
【００２９】
（ケース１）＝選択されたｋ個の短時間起動スケジュールの中で、計算条件入力手段１０１から入力された起動スケジュール計算条件との距離Ｄｈ＝０となる短時間起動スケジュールが存在する場合：
この場合、計算条件入力手段１０１から入力される起動スケジュール計算条件が対応する短時間起動スケジュール２０３と一致するので、対応する短時間起動スケジュール２０３の変数ＲＸｉｈを第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１とすれば、このＸｉ１は次式により与えられる。
Ｘｉ１＝ＲＸｉｈ …（３ａ）
ただし、ｉ＝１，２，…，１０であり、ｈはＤｈ＝０に対応する番号である。
【００３０】
（ケース２）＝選択されたｋ個の短時間起動スケジュールの中で、計算条件入力手段１０１から入力された起動スケジュール計算条件との距離Ｄｈ＝０となる短時間起動スケジュールが存在しない場合：
この場合、ＲＸｉｈ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０の値をとり、ｈはｋ個の短時間起動スケジュールに含まれる起動スケジュールの番号）はｋ個の短時間起動スケジュールに含まれる起動スケジュールの変数であるとすれば、第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１は次式により与えられる。
Ｘｉ１＝Σｈ（ＲＸｉｈ（１／Ｄｈ））／Σｈ（１／Ｄｈ） …（３ｂ）
ただし、ｉ＝１，２，…，１０であり、ｈはｋ個の短時間起動スケジュールに含まれる起動スケジュールの番号である。
【００３１】
第１番目初期起動スケジュール生成部５０４は以上により生成された第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１を起動スケジュール記憶手段５１０に記憶させる。図７は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶される起動スケジュールの変数テーブルの構成例を示すものである。第１番目初期起動スケジュール生成部５０４により生成された第１番目初期起動スケジュールＸｉ１は、図７の第１番目初期起動スケジュール変数テーブル７０２に記憶される。
【００３２】
さらに図５のカウンタ初期化手段５０５、カウントアップ手段５０６、および第ｊ番目初期起動スケジュール生成部５０７での繰り返し処理により、第１番目の初期起動スケジュールを合せて、合計ｎ個の初期起動スケジュールが生成される。
【００３３】
第ｊ番目初期起動スケジュール生成部５０７は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶される第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）の近傍に第ｊ番目初期起動スケジュールＸｉｊ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）をプラント起動スケジュール定数テーブル５０９を用いて生成する。第ｊ番目初期起動スケジュール生成部５０７およびプラント起動スケジュール定数テーブル５０９の詳細構成をそれぞれ図８および図９に示す。
【００３４】
図９において、第ｊ番目初期起動スケジュール対象変数選択手段８０１は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶される第１番目初期起動スケジュールの変数Ｘｉ１（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）を第ｊ番目初期起動スケジュールの変数Ｘｉｊ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）に対して、確率Ｐselect(i) で一つだけ選択する。
Ｐselect(i) ＝size-of-xi/(Σsize-of-xi) …（４）
ただし、Σ計算は、ｉ＝１から１０までとする。
【００３５】
ここで、size-of-xiとは、初期起動スケジュール作成手段３０２（図３）に記憶されるプラント起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）の変数のとり得る値の範囲によって規定される変数のとり得る値の個数であり、以下これをその変数の空間サイズという。例えば、主蒸気温度Ｘ１は５４０−３００＋１＝２４１通りの値をとることができ、主蒸気温度の空間サイズすなわちsize-of-xi＝２４１である。各変数Ｘｉに対する空間サイズsize-of-xiは予め初期処理記憶手段５１１に設定するか、初期処理手段５１２（図５）が起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）の変数のとり得る値によって計算し、その計算結果を予め初期処理記憶手段５１１に記憶することができる。
【００３６】
式（４）により、空間サイズsize-of-xiが大きいほど、対応する変数Ｘｉは高い確率Ｐselect(i) で選択され、対応する空間が多く探索されることになる。
【００３７】
第ｊ番目初期起動スケジュール近傍選択手段８０２（図８）は第ｊ番目初期起動スケジュール対象変数選択手段８０１により選択された起動スケジュール変数Ｘｉに対して、その値Ｘｉｊをその近傍に遷移させる。ここで、近傍に遷移させるというのは、その値を現在値の隣の値に遷移させることである。例えば、主蒸気温度の場合、現在の値が３０２度であれば、その近傍の値は３０１度または３０３度である。どちらに遷移するか、すなわち３０１度にするか、３０３度にするかは、確率０．５で行う。さらに、現在の値はプラント起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）の変数とり得る値の境界にある場合、例えば主蒸気温度の現在値が３００度にある場合、確率１で境界内に、すなわち３０１度に遷移させるものとする。
【００３８】
第ｊ番目初期起動スケジュール更新手段８０３は、第ｊ番目初期起動スケジュール近傍選択手段８０２によって得られた初期起動スケジュールＸｉｊ（ただし、ｉ＝１，２，…，１０）を起動スケジュール記憶手段５１０の第ｊ番目初期起動スケジュール変数テーブル７０３（図７）に上書き更新する。図７において、符号７０１はここの起動スケジュール７０２に対応した番号である。
【００３９】
以上の処理により、初期起動スケジュール作成手段３０２は、ｎ個（ｎ≧２）の初期起動スケジュールを作成し、その結果を起動スケジュール記憶手段５１０に記憶する。
【００４０】
短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は起動スケジュール記憶手段５１０に記憶されるｎ個の初期起動スケジュールを確率的探索により、発電プラント起動時に発生する予測熱応力を与えられる制限熱応力以下となるように短時間起動スケジュールを逐次的に求める。
【００４１】
（請求項１の発明の実施の形態の効果）
一般的に起動スケジュールの計算条件が相似すればするほど、対応する短時間起動スケジュールは相似する。例えば、ホット起動の場合、すなわちボイラ蒸気温度とタービンロータメタル温度が高い場合や、制限熱応力が緩い場合、対応する短時間起動スケジュールは最大昇速率、最大負荷率および最小保持時間に近い起動スケジュールとなり、またコールド起動の場合、すなわちボイラ蒸気温度とタービンロータメタル温度が低い場合や、制限熱応力が厳しい場合、対応する短時間起動スケジュールは最小昇速率、最小負荷率および最大保持時間に近い起動スケジュールとなる。
【００４２】
本実施の形態は、このような特徴を利用し、与えられる計算条件と予め記憶された短時間起動スケジュールとその計算条件との関係を用いて、近似する短時間起動スケジュールまたはその近傍の起動スケジュールを求め、それを短時間起動スケジュールとする。初期起動スケジュールが短時間起動スケジュールに近似すればするほど、容易に、すなわち少ない探索ステップで、短時間起動スケジュールを探索することができる。
【００４３】
従って、本実施の形態によれば、より短い計算時間で短時間起動スケジュールを求めることができる。
【００４４】
（請求項２の発明の実施の形態）
図１０は請求項２の発明の実施の形態による発電プラント起動スケジュール計算装置１０００を示すものである。本実施の形態と請求項１の発明の実施の形態との相違点は、ここには短時間起動スケジュール学習手段１００２が付加されていることである。図１０において、短時間起動スケジュール学習手段１００２は、計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を学習し、その結果を短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１に記憶する。短時間起動スケジュール計算手段１００３は、計算条件入力手段１０１から計算条件を入力し、短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１から計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を入力し、短時間起動スケジュールを逐次的な計算により求める。
【００４５】
図１１に短時間起動スケジュール学習手段１００２の詳細構成を示す。同図において、学習用計算条件記憶手段１１０１は複数な計算条件を記憶する。計算条件切り替え手段１１１２は学習用計算条件記憶手段１１０１から学習用計算条件を順次入力する。短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２は、入力された学習用計算条件と重みＷuv１１０４に基づいて、起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値のそれぞれの確宰Ｐxi,ri （以下、これを単に起動スケジュール変数値確率という）を計算する。ただし、ｉ＝１，２，…，１０で、ｒｉ＝１，２，…である。起動スケジュール変数選択手段１１０８は、起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値の中から確率Ｐxi,ri に従って一つの値を選択し、それを該当する起動スケジュール変数Ｘｉの値とする。起動スケジュール計算手段１１０９は起動スケジュール変数選択手段１１０８によって決定された起動スケジュールのシミュレーション計算を行い、対応する予測熱応力最大値σｍと起動時間Ｔを計算する。学習評価手段１１１１は、前記の予測熱応力最大値σｍと起動時間Ｔを入力し、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内で、起動時間が今までの起動時間より短い時、重みの修正要求をするため、強化信号を出力する。重み修正手段１１１０は強化信号により、計算条件切り替え手段１１１２から計算条件を、また起動スケジュール変数選択手段１１０８から起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値のそれぞれの確率Ｐxi,ri と選択した起動スケジュール変数Ｘｉの値を入力し、短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２の重みＷuv１１０４を更新する。以上のような処理を繰り返すことにより、計算条件と短時間起動スケジュールとの関係について学習を行う。学習結果として得られた重みＷuv１１０４を短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１に記憶する。図１２は、この短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１の詳細構成を示すものである。
【００４６】
図１０の短時間起動スケジュール計算手段１００３の詳細構成は図１３に示す。図１３において、短時間起動スケジュール計算手段１００３は、初期起動スケジュール作成手段１３０１と短時問起動スケジュール逐次計算手段３０３によって構成される。さらに、初期起動スケュール作成手段１３０１は、短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２、ｎ個起動スケジュール変数選択手段１３０３、起動スケジュール記憶手段５１０、初期処理手段５１２、初期処理記憶手段５１１、およびプラント起動スケジュール定数テーブル５０９から構成される。
【００４７】
（請求項２の発明の実施の形態の作用）
本発明の短時間起動スケジュール学習手段１００２の学習基本理論は、文献１（H.Kimura, M.Yamamura, and S.Kobayashi, "Reinforcement Learning by Stochastic Hill Climbing on Discounted Reward", Proceedings of the twelfth International Conference on Machine Learning, pp.295-303, 1995 ）によるものである。学習の基本的な原理は、学習の繰り返し処理過程において、強化信号、すなわち予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内で、起動時間Ｔが今までの起動時間より短いときに生成される信号をより多く得られるように、重み１１０４を調整することにより、計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を学習する。
【００４８】
図１１の短時間起動スケジュール学習手段１００２は繰り返し処理により学習が行われるので、この繰り返し処理を、図１４を参照して説明する。
【００４９】
図１４の学習開始ステップ１４０１では、重みＷuv１４０４（図１１）の初期化を行う。重みの初期化の具体例としては、各重みＷuvに対して、一０．５から＋０．５までの間の実数値をランダムに一つ選択する。次に、ステップ１４０２において学習カウンタを初期化し、１に設定する。ステップ１４１１から分かるように学習は規定回数まで繰り返し行うが、各回の開始のステップ１４０３において計算条件に対応する学習用好適起動時間初期化が行われる。各計算条件に対応する学習用好適起動時間とは、計算条件全体学習探索の繰り返し過程（ステップ１４０５から１４１０まで）で、計算条件のそれぞれに対する探索された起動スケジュールの中で、予測熱応力最大値σｍが制限熱応力σｌ以内で、起動時間Ｔがその中で最も短いもののことである。図１５に、それぞれの学習用計算条件１５０２に対応した学習用好適起動時間を保存する学習用好適起動時間記憶部１５０３を有する学習用好適起動時間一時保存テーブル１５０１を示す。ステップ１４０３における各計算条件に対応する学習用好適起動時間初期化とは、テーブル１５０１を初期化することであり、例えば、学習用好適起動時間記憶部１５０３に十分大きい数字（最も遅い起動時間より大きい数値）を入れることである。次にステップ１４０５において計算条件の番号ｈをｈ＝１に設定し、ステップ１４０９においてｈをｎまでカウントアップすることにより、ｎ個学習用計算条件を順に切り替えて学習を行わせる。このステップ１４０５および１４０９は、図１１の短時間起動スケジュール学習手段１００２の計算条件切り替え手段１１１２に対応している。各学習計算条件ｈ，ｈ＝１，２，…，ｎに対しては、強化信号を得るステップ１４０７まで学習を行うが、ステップ１４０８での判別において規定回数を過ぎても強化信号を得られなかった場合、その学習計算条件に対しては一度中止とする。図１４の短時間起動スケジュール関係連結手段１１０２から重み修正手段１１１０までの各手段は、図１１のそれぞれの同じ番号の手段に対応している。図１１を参照し図１４の短持間起動スケジュール関係連結手段１１０２の起動スケジュール変数値確率Ｐxi,ri 計算について説明する。この確率Ｐxi,ri のおのおのの変数Ｘｉに対する数は、プラント起動スケジュール定数テーブル５０９（図９）を参照することによって決定される。図９のプラント起動スケジュール定数テーブル５０９において、変数Ｘ１のとり得る値の範囲が３００，３０１，…，５４０であり、変数Ｘ１のとり得る値の数は、５４０−３００＋１＝２４１通りであるので、確率Ｐx1,r1 の数は２４１、すなわち、ｒ１＝０，１，…，２４０である。同様に、確率Ｐx2,r2 の数は３で、ｒ２＝０，１，２である。確率Ｐxi,ri を出力層１１０７の各出力ユニット１１１４に対応させ、Ｙ2vを出力層１１０７の各出力ユニット１１１３に対応した値とすると、確率ＰＰxi,ri およびＹ2vは次の様に対応関係づけられる。
【００５０】
Ｐx1,0 …Ｙ2,1
Ｐx1,1 …Ｙ2,2
…
Ｐx1,240…Ｙ2,241
Ｐx2,0 …Ｙ2,242
Ｐx2,1 …Ｙ2,243
…
Ｐxi,ri …Ｙ2,v
…
Ｐx10,0 …Ｙ2,size-of-x-3
Ｐx10,1 …Ｙ2,size-of-x-2
Ｐx10,2 …Ｙ2,size-of-x-1
Ｐx10,3 …Ｙ2,size-of-x …（５ａ）
ただし、size-of-x は、各起動スケジュール変数Ｘｉのとり得る値の数size-of-Ｘｉの合計size-of-Ｘ＝Σｉsize-of-Ｘｉである。
【００５１】
確率Ｐxi,ri に対応した中間変数Ｐ′xi,ri を設定すると、確率Ｐxi,ri は以下により計算される。
Ｐxi,ri ＝Ｐ′xi,ri ／（ΣriＰ′xi,ri ） …（５ｂ）
ただし、
Ｐ′xi,ri ＝exp （Ｙ2,v ） …（５ｃ）
Ｙ2,v ＝ΣｕＹ1,u ×Ｗuv …（５ｄ）
Ｙ1,1 ＝Ｎσｌ
Ｙ1,2 ＝ＮＴsteam
Ｙ1,3 ＝ＮＴrotor …（５ｅ）
ここで、Ｙ1,u ，ｕ＝１，２，３は、入力層１１０５の各入力ユニット１１１３の値を表わし、それぞれは学習条件、熱応力Ｎσｌ、ボイラ蒸気温度ＮＴsteam およびタービンロータメタル温度ＮＴrotor に等しい。
【００５２】
図１４の起動スケジュール変数選択手段１１０８は、式（５ｂ）により決定される確率に基づいて、起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０を決定する。図１１を参照して説明すると、起動スケジュール計算手段１１０９は、起動スケジュール変数選択手段１１０８によって決定される起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０と対応する計算条件を用いてシミュレーション計算し、予測熱応力の最大値σｍと起動時間Ｔを計算する。
【００５３】
学習評価手段１１１１では次の二つのケースの処理をする。
（ケース１）＝起動スケジュール計算手段１１０９により計算された予測熱応力の最大値σｍが対応する計算条件の制限熱応力σｌ以内で、起動時間Ｔが学習用好適起動時間一時保存テーブル１５０１の記憶部１５０３に記憶される対応する計算条件の学習用好適起動時間より短い場合：
＊ 起動スケジュール計算手段１１０９により計算された起動時間Ｔを対 応する計算条件の学習用好適起動時間記憶部１５０３に上書きする。
＊ reward＝const-reward。ただし、const-reward＞０は強化信号定数で ある。
【００５４】
（ケース２）ケース１でない場合：
＊ reward＝０
図１４の重み修正手段１１１０は、次により重みＷuvの更新を行う。
Ｗuv←Ｗuv＋ａ×reward×ΔＷuv …（６ａ）
ただし、ｕ＝１，２，３で、ｖ＝１，２，…，size-of-Ｘで、ａ＞０は学習率である。変数Ｘｉ＝１，２，…，１０のとり得る値の中で第ｒａ、ｒａ＝０，１，…，size-of-Ｘｉ番目の値が起動スケジュール変数選択手段１１０８により決定されたとすると、偏微分演算子を便宜上δと表記して、
ΔＷuv＝δln（Ｐ′xi,ra ）／δＷuv …（６ｂ）
ここで、
ｒｉ＝ｒａなら、ΔＷuv＝Ｙ1,u （１−Ｐxi,ri ）
ｒｉ≠ｒａなら、ΔＷuv＝Ｙ1,u （−Ｐxi,ri ）
となる。
【００５５】
判定手段１４０７での判定により、強化があった時、すなわち、reward＞０の時、対応する計算条件が強化学習されたとして、次のステップ１４０９の計算条件の学習に入り、計算条件カウントアップのステップ１１０９へブランチする。判定手段１４０７での判定により強化がなかった時、すなわち、reward＝０の時は、対応する計算条件が再び強化学習を必要として、ステップ１４０８の計算条件ｈ個別学習探索カウンタへブランチする。
【００５６】
以上の繰り返し処理により、各計算条件に対応した短時間起動スケジュールを探索しながら。各計算条件と対応する短時間起動スケジュールとの関係を学習する。ステップ１１１２における学習終了により、図１１の短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１の処理に入る。短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１は、短時間起動スケジュール学習手段１００２により学習した重みＷuvを図１２に示されるようなテーブル１１０４に記憶する。
【００５７】
学習後の短時間起動スケジュール計算手段１００３の具体例が図１３に示されている。図１３の短時間起動スケジュール計算手段１００３において、初期起動スケジュール作成手段１３０１は短時間起動スケジュール関係記憶手段１００１に記憶される計算条件と短時間起動スケジュールとの関係を表わす重みＷuvと計算条件入力手段１０１からの計算条件により初期起動スケジュールをｎ個作成する。
【００５８】
図１１の短時間起動スケジュール学習手段１００２の説明と同様に、起動スケジュール変数値確率をＰxi,ri （ただし、ｒｉ＝０，１，…，size-of-xi）とすると、Ｐxi,ri は式（５）により与えられる。ただし、Ｙ1,u ，ｕ＝１，２，３は、入力層１１０５の各入力ユニット１１１３の値を表わし、それぞれは計算条件入力手段１０１により与えられる計算条件である熱応力Ｘσｌ、ボイラ蒸気温度ＸＴsteam およびタービンロータメタル温度ＸＴrotor に等しい。
【００５９】
ｎ個起動スケジュール変数選択手段１３０３は式（５ｂ）で決定される確宰に従い、ｎ回繰り返し操作により、ｎ個の起動スケジュール変数Ｘｉ＝１…、１０を生成し、それを起動スケジュール記憶手段５１０に記憶する。ｎは初期処理記憶手段５１１に予め記憶された数である。以降、短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は逐次的な処理により、短時間スケジュールを計算する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は請求項１の場合と同様であり、請求項１の実施の形態において説明したのと同様な作用により、短時問スケジュールを求める。
【００６０】
（請求項２の発明の実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、短時間起動スケジュールとその計算条件との関係を人手により作成する必要がなく、それを学習により作成することができる。学習により、短時間起動スケジュールとその計算条件との間係を作成することにより、人間の負担を軽減するとともに、人手作成による誤りを軽減することができる。
【００６１】
本実施の形態では、短時間スケジュールが予め与えられなくても、短時間起動スケジュールとその計算条件との関係を学習することができるので、短時間起動スケジュールを予め準備しておく必要がなくなり、短時間起動スケジュールを予め準備するという負担をなくすことができる。
【００６２】
（請求項２の発明の実施の形態の変形例）
請求項２の発明の実施の形態では、学習後の初期起動スケジュール作成に係る初期起動スケジュール作成手段１３０１（図１３）において、ｎ個の初期起動スケジュールが式（５）で決定される確率Ｐxi,ri に従って確率的に生成され、起動スケジュール記憶手段５１０（図７）に記憶される。
【００６３】
これに対し本変形例においては、例えば、第１番目初期起動スケジュールは、確率Ｐxi,ri ，ｉ＝１，２，…，１０；ｒｉ＝０，１，…，size-of-xiのそれぞれのＸｉの中でＰxi,ri が最も大きい値に対応するＸｉ，ｉ＝１，２，…，１０を選択し、このようにして決定的に選択された第１番目初期起動スケジュールを起動スケジュール記憶手段５１０（図７）の第１番目起動スケジュール変数テーブルに記憶する。残りの第２番目初期起動スケジュールから第ｎ番目初期起動スケジュールまでは、上述と同じように確率Ｐxi,ri に従って確率的に生成し、起動スケジュール記憶手段５１０（図７）に記憶する。
【００６４】
決定的生成についてであるが、例えば確率Ｐx2,0＝０．７；Ｐx2,1＝０．２；Ｐx2,0＝０．１の場合、Ｐx2,0が最も大きいので、０番目の値が必ずＸ２の値として選択される。図９のプラント起動スケジュール定数テーブル５０９により、Ｘ２に関して０番目、１番目、２番目の値とは、それぞれ１２０、１８０、３６０である。以上のような確率分布の場合、Ｘ２の値は必ず１２０である。
【００６５】
次に確率的生成であるが、上記と同様に、確率Ｐx2,0＝０．７；Ｐx2,1＝０．２；Ｐx2,0＝０．１の場合、Ｘ２はそれぞれ０．７；０．２；０．１の確率で１２０；１８０；３６０のいずれかの値をとる。
【００６６】
（請求項２の発明の実施の形態の変形例の効果）
確率的に初期起動スケジュールを生成する場合、起動スケジュール変数の対応する確率が高いにもかかわらず、初期起動スケジュールとして確率的に選択されない場合がある。学習結果により、一般的に起動スケジュール変数の対応する確率が高い場合、対応する起動スケジュールが求めようとする短時間起動スケジュールに近い。本変形例により、確宰の最も高い起動スケジュール変数に対応する起動スケジュールが必ず初期起動スケジュールに含まれるように選択されるので、このように選択された初期起動スケジュールは求めようとする短時間起動スケジュールに近似するものを含む。初期起動スケジュールが求めようとする短時間起動スケジュールに近似すればするほど、少ない繰り返し計算回数で短時間起動スケジュールを計算することができる。従って、本変形例を適用することにより、より短時問に短時間起動スケジュールを計算することができる。
【００６７】
（請求項３の発明の実施の形態）
図１６は請求項３の発明の実施の形態を示すものである。図１６の発電プラント起動スケジュール計算装置１６００は、前回計算された短時間起動スケジュールを記憶する前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２と、短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段１０１と、計算ｖ件入力手段１０１により入力された計算条件と前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２により記憶される前回短時間起動スケジュールを用いて短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段１６０１とを備えたものである。
【００６８】
この実施の形態は、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に前回短時間起動スケジュールが記憶されると、短時間起動スケジュール計算手段１６０１は、計算条件入力手段１０１により入力された計算条件に従い、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２により記憶された前回短時間起動スケジュールを用いてまず初期起動スケジュールを生成する。以降、発電プラント起動時に発生する予測熱応力を、与えられる制限熱応力以下となるように短時間起動スケジュールを逐次的に計算する。
【００６９】
前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に前回短時間起動スケジュールが記憶されなかった場合、なんらかの手段により、短時間起動スケジュールを計算し、その結果を次の回の計算のために前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶する。
【００７０】
短時間起動スケジュール計算手段１６０１は、より詳細には、図１７に示すように、初期起動スケジュール作成手段１７０１、短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３、および前回短時間起動スケジュール出力手段１７０２からなっている。初期起動スケジュール作成手段１７０１は、計算条件入力手段１０１により入力された計算条件に従い、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶された前回短時間起動スケジュールを用いて、初期起動スケジュールを作成する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は、初期起動スケジュール作成手段１７０１から初期起動スケジュールを入力し、逐次計算により短時間起動スケジュールを作成する。前回短時間起動スケジュール出力手段１７０２は、短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３から短時間起動スケジュールを入力し、それを前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶させる。
【００７１】
（請求項３の発明の実施の形態の作用）
図１７の装置において、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２は短時間起動スケジュール計算手段１６０１により計算された短時間起動スケジュールを記憶する。前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２により記憶される短時間起動スケジュールの構成例を図１８に示す。図１８に示すように、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２は、短時間起動スケジュール変数Ｘ１，ｉ＝１，２，…，１０のそれぞれの値を記憶する。
【００７２】
図１７の初期起動スケジュール作成手段１７０１は、初期起動スケジュールを作成する。この作成の詳細処理は図１９におフローに従って行われる。図１９において、入力部１９０１は計算条件入力手段１０１から計算条件を入力し、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２から前回短時間起動スケジュールを入力し、初期処理手段５１２から起動スケジュールの個数ｎを入力する。計算条件は、制限熱応力、ボイラ蒸気温度、およびタービンロータメタル温度であり、これらは短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３に出力される。第１番目初期起動スケジュール出力部１９０２は、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２から前回短時間起動スケジュールを第１番目の初期起動スケジュールＸｉ１，ｉ＝１，２，…，１０として起動スケジュール記憶手段５１０の第１番目起動スケジュール変数テーブル７０２（図７）に記憶する。
【００７３】
以降、第ｊ＝２，３，…，ｎ番目初期起動スケジュールを生成するための手段５０５，５０６，５０７は図５および図８のものと同様であり、請求項１の場合と同様に、第１番目の初期起動スケジュールを含めてｎ個の初期起動スケジュールを作成し、起動スケジュール記憶手段５１０に記憶する。短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３は、図５および図８の場合と同様に、初期起動スケジュール作成手段１７０１によって生成され、起動スケジュール記憶手段５１０に記憶されるｎ個の初期起動スケジュールを用いて逐次的な計算により短時間起動スケジュールを求める。
【００７４】
なお、初期起動スケジュール作成手段１７０１の実施において、前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に前回短時間起動スケジュールが記憶されなかった場合、なんらかの手段により、短時間起動スケジュールを計算し、その結果を次の回の計算のために前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶する。
【００７５】
図１７において、前回短時間起動スケジュール出力手段１７０２は短時間起動スケジュール逐次計算手段３０３により計算された短時間起動スケジュールを前回短時間起動スケジュール記憶手段１６０２に記憶し、次の短時間起動スケジュールの計算に使用する。
【００７６】
（請求項３の発明の実施の形態の効果）
以上述べた発明の実施の形態によれば、前回計算した短時間起動スケジュールを用いた逐次的な計算により、現状の条件に適合した短時間起動スケジュールを計算することができる。プラント起動過程においては、プラント状態の変化に伴い、短時間起動スケジュールを周期的に計算し監視することが望まれる。短時間起動スケジュールの計算周期がプラントの状態変化に比べて大きくない場合、例えば５分周期程度であった場合、前回周期で計算した時の計算条件と今回周期の計算条件とはそれほど変化が無いので、対応する短時間起動スケジュールも相互に相似することが考えられる。一般に、計算対象とする短時間起動スケジュールに相似する起動スケジュールを用いて短時間起動スケジュールを逐次的に計算する場合、少ない繰り返し回数で短時間起動スケジュールを計算することができるので、本実施の形態によれば、前回の短時間起動スケジュールを用いることにより、より少ない計算時間で短時間起動スケジュールを計算することができる。その場合、計算周期が短ければ短いほど、すなわちプラント状態の変化が少なければ少ないほど、より大きな効果を発揮することができる。
【００７７】
なお、短時間起動スケジュール計算に用いられるシミュレーションとは、プラント状態の変化をシミュレーションすることであり、シミュレーションによりシミュレートされた状態と実プラント状態の実変化とほぼ一致する場合、周期毎に計算される短時間起動スケジュールはより近似する。このような高精度のシミュレーションモデルと組み合わせることにより、本実施の形態は、より大きな効果を奏することができる。
【００７８】
（請求項４の発明の実施の形態）
図２０は請求項４の発明の実施の形態を示すものである。図２０の発電プラント起動スケジュール計算装置２０００は、図１０で説明した発電プラント起動スケジュール計算装置１０００に含まれる短時間起動スケジュール学習手段１００２と組み合わせ、さらに起動スケジュール再利用手段２００１および過去起動スケジュール記憶手段２００２を備えて構成される。
【００７９】
短時間起動スケジュール学習手段１００２は短時間起動スケジュール学習過程で繰り返して生成された起動スケジュールと計算された対応する起動時間または予想熱応力を起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶する。短時間起動スケジュール学習手段１００２は現在の起動スケジュールから起動時間または予想熱応力を計算する前に起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶されている過去の起動スケジュールを検索し、現在の起動スケジュールと同様な過去の起動スケジュールが存在する時、その起動スケジュールの起動時間または予想熱応力を使用し、短時間起動スケジュール学習手段１００２の現在の起動スケジュールの計算結果とする。
【００８０】
図２１は図２０の計算装置のより詳細な構成を示すものである。本実施の形態においては図２１に示すように短時間起動スケジュール学習手段１００２に含まれる起動スケジュール計算手段１１０９の計算結果が用いられる。起動スケジュール計算手段１１０９というのは、生成される起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０と対応する計算条件を用いてシミュレーション計算し、予想熱応力の最大値σｍと起動時間Ｔを計算する。起動スケジュール計算手段１１０９は短時間起動スケジュール学習過程で繰り返して生成された起動スケジュール変数Ｘｉ，ｉ＝１，２，…，１０をもとに対応する起動時間または予想熱応力を計算し、その結果は起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶する。
【００８１】
起動スケジュール計算手段１１０９は現在の起動スケジュールから起動時間または予想熱応力を計算する前に、起動スケジュール再利用手段２００１により過去起動スケジュール記憶手段２００２に記憶されている過去の起動スケジュールを検索し、現在の起動スケジュールと同様な過去の起動スケジュールが存在する時、その過去の起動スケジュールの起動時間または予想熱応力を使用し、短時間起動スケジュール学習手段１００２の現在の起動スケジュールの計算結果とする。
【００８２】
（請求項４の発明の実施の形態の効果）
短時間起動スケジュールと計算条件との関係を学習するための繰り返し処理過程においては同様な起動スケジュールが生成される場合がある。そのような場合、本実施の形態によれば、過去の計算による起動スケジュールを再利用し、同様な起動スケジュールに対するシミュレーション計算を省くことにより、より短時間に短時間起動スケジュールと計算条件との関係を学習することができる。
【００８３】
起動スケジュール計算手段１１０９に用いられるシミュレーション計算は学習過程において計算時間を最も要するのであるが、本実施の形態によればシミュレーション計算を省くことができるので計算時間の短縮に寄与することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、制約条件の満足する短時間起動スケジュールを、運転員の運転時間の短縮ができると同時に、プラント機器の長寿命維持、起動に伴う起動損質減少、プラントの電力需要の変動に対する追従性を向上させることができる。
【００８５】
短時間起動スケジュール計算を実プラントに応用するにあたり、実プラントの変化への追従性を向上させるために短時間で短時間起動スケジュールを計算することが望まれている。そのような要望に対し本発明は、初期起動スケジュールの生成を通して逐次的な計算方法により短時間起動スケジュールを計算するので、結果的に計算時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１の概略構成を示すブロック線図。
【図２】図１における短時間起動スケジュール関係記憶手段の構成例を示す図。
【図３】図１における短時間起動スケジュール作成手段の概略構成を示すブロック線図。
【図４】タービンロータ温度と制限熱応力との関係を示す図表。
【図５】図１における初期起動スケジュール作成手段の概略構成を示すブロック線図。
【図６】計算条件の正規化のための定数テーブルの構成例を示す図。
【図７】短時間起動スケジュール計算のために生成された初期起動スケジュールを記憶する起動スケジュール記憶手段の構成例を示す図。
【図８】図７における第ｊ番目初期起動スケジュール生成部の内部構成を示すブロック線図。
【図９】図５におけるプラント起動スケジュール定数テーブルの構成例を示す図。
【図１０】発明の実施の形態２の概略構成を示すブロック線図。
【図１１】図１０における短時間起動スケジュール学習手段を示すブロック線図。
【図１２】図１０における短時間起動スケジュール関係記憶手段の構成例を示す図。
【図１３】図１０の短時間起動スケジュール計算手段に含まれる初期起動スケジュール作成手段を示すブロック線図。
【図１４】図１０における短時間起動スケジュール学習手段の作用を説明する説明図。
【図１５】学習用好適起動時間一時保存テーブルの構成例を示す図。
【図１６】発明の実施の形態３の概略構成を示すブロック線図。
【図１７】図１６における短時間起動スケジュール計算手段の詳細構成を示すブロック線図。
【図１８】図１６における前度短時間起動スケジュール記憶手段の構成例を示す図。
【図１９】図１７における初期起動スケジュール作成手段の詳細構成を示すブロック線図。
【図２０】発明の実施の形態４の概略構成を示すブロック線図。
【図２１】図２０の装置の詳細構成を示すブロック線図。
【図２２】従来の発電プラント起動スケジュール計算装置の概略構成を説明するためのブロック線図。
【図２３】図２２の発電プラント起動スケジュール計算装置を改良すべく提案された発電プラント起動スケジュール計算装置のブロック線図。
【符号の説明】
１００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項１）
１０１ 計算条件入力手段
１０２ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
１０３ 短時間起動スケジュール計算手段
２００ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
２０１ 計算条件と短時間起動スケジュール関係の構成例
２０２ 計算条件
２０３ 短時間起動スケジュール
２０４ 計算条件データ構成例
２０５ 短時間起動スケジュールデータ構成例
３０１ 短時間起動スケジュール計算手段
３０２ 初期起動スケジュール作成手段
３０３ 短時間起動スケジュール逐次計算手段
４００ タービンロータ温度と制限熱応力との関係を示す図表
５０１ 入力部
５０２ 距離計算部
５０３ ｋ近傍選択部
５０４ 第１番目初期起動スケジュール生成部
５０５ 初期設定部（ｊ＝１）
５０６ カウントアップ部
５０７ 第ｊ番目初期起動スケジュール生成部
５０８ 計算条件定数テーブル
５０９ プラント起動スケジュール定数テーブル
５１０ 起動スケジュール記憶手段
５１１ 初期処理記憶手段
５１２ 初期処理手段
６０１ 計算条件
６０２ 上限レンジ
６０３ 下限レンジ
７０１ 起動スケジュール番号部
７０２ 起動スケジュール変数テーブル部
７０３ 起動スケジュール変数構成例
８０１ 第ｊ番目初期起動スケジュール対象変数選択手段
８０２ 第ｊ番目初期起動スケジュール近傍選択手段
８０３ 第ｊ番目初期起動スケジュール更新手段
９０１ 変数のとり得る値を示す例
１０００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項２）
１００１ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
１００２ 短時間起動スケジュール学習手段
１００３ 短時間起動スケジュール計算手段
１１０１ 学習用計算条件記憶手段
１１０２ 短時間起動スケジュール関係連結手段
１１０４ 重みＷuv
１１０５ 入力層
１１０７ 出力層
１１０８ 起動スケジュール変数選択手段
１１０９ 起動スケジュール計算手段
１１１０ 重み修正手段
１１１１ 学習評価手段
１１１２ 計算条件切り替え手段
１１１３ ユニット
１１１４ ユニット
１２００ 短時間起動スケジュール関係記憶手段
１３０１ 初期起動スケジュール作成手段
１３０２ 短時間起動スケジュール計算手段
１３０３ ｎ個起動スケジュール変数選択手段
１４００ 短時間起動スケジュール学習手段
１５０１ 学習用好適起動時間一時保存テーブル
１５０２ 学習用計算条件
１５０３ 学習用好適起動時間
１６００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項３）
１６０１ 短時間起動スケジュール計算手段
１６０２ 前度短時間起動スケジュール記憶手段
１７０１ 初期起動スケジュール作成手段
１７０２ 前度短時間起動スケジュール出力手段
１９０１ 入力部
１９０２ 第１番目初期起動スケジュール出力部
２０００ 発電プラント起動スケジュール計算装置（請求項４）
２００１ 起動スケジュール再利用手段
２００２ 過去起動スケジュール記憶手段
２２０１ 入力手段
２２０２ 計算手段
２２０３ ミスマッチチャート記憶手段
２２０４ 計算結果出力手段
２３００ 先願に係る発電プラント起動スケジュール計算装置
２３０１ 初期起動スケジュール生成手段
２３０２ 起動スケジュール計算手段
２３０３ 短時間起動スケジュール選択手段
２３０４ 短時間起動スケジュール記憶手段
２３０５ 起動時間換算手段
２３０６ 新起動スケジュール生成手段
２３０７ 制限熱応力記憶手段
Claims (4)
- プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、
プラント起動スケジュールの計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段と、
短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、
前記計算条件入力手段により入力された計算条件と前記短時間起動スケジュール関係記憶手段により記憶された計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを確率的な探索法により所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段と
を備えたプラント起動スケジュール計算装置。 - プラントの短時間起動スケジュールを計算する発電プラント起動スケジュール計算装置において、
短時間起動スケジュールを計算するにあたって、計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を学習する短時間起動スケジュール学習手段と、
前記短時間起動スケジュール学習手段により学習された計算条件と、それに関連する短時間起動スケジュールとの関係を記憶する短時間起動スケジュール関係記憶手段と、
短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、
前記計算条件入力手段により入力された計算条件と前記短時間起動スケジュール関係記憶手段により記憶される計算条件とそれに関連する短時間起動スケジュールとの関係を用いて、短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段と
を備えたプラント起動スケジュール計算装置。 - プラントの短時間起動スケジュールを計算するプラント起動スケジュール計算装置において、
前回計算された短時間起動スケジュールを記憶する前回短時間起動スケジュール記憶手段と、
短時間起動スケジュールを計算するための計算条件を入力する計算条件入力手段と、
前記計算条件入力手段により入力された計算条件と前記前回短時間起動スケジュール記憶手段により記憶される前回短時間起動スケジュールを用いて、短時間起動スケジュールを所定の制約条件を満たすように計算する短時間起動スケジュール計算手段と
を備えたプラント起動スケジュール計算装置。 - 請求項２に記載のプラント起動スケジュール計算装置において、
前記短時間起動スケジュール学習手段の学習過程において生成された起動スケジュールおよび前記生成された起動スケジュールに基づいて計算された結果を記憶する過去起動スケジュール記憶手段と、
前記短時間起動スケジュール学習手段の学習過程において生成された起動スケジュールから予想熱応力を計算する前に、前記生成された起動スケジュールを前記過去起動スケジュール記憶手段に記憶されている過去起動スケジュールと比較し、その結果、前記過去起動スケジュールが前記生成された起動スケジュールと同じである場合、前記過去起動スケジュールの計算結果を使用する起動スケジュール再利用手段と
をさらに備えたプラント起動スケジュール計算装置。
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| JP23325196A JP3724889B2 (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | プラント起動スケジュール計算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH1077805A JPH1077805A (ja) | 1998-03-24 |
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3724889B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1996
- 1996-09-03 JP JP23325196A patent/JP3724889B2/ja not_active Expired - Lifetime
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