JP4075872B2 - 供給力の運用計画作成方法および運用計画作成装置 - Google Patents

Description

本発明は火力発電所，揚水発電所，水力発電所，融通電力，パターン電力等の供給力を火力発電所の起動停止計画を作成することにより、需給バランス，予備力，燃料消費量制約，潮流制約，ダム水位制約等の制約条件を満たし、火力発電所の発電コストを最小化する供給力の運用計画を作成する方法および装置に関する。

電力系統の信頼度を維持するためには、電力需要と発電機による供給力を一致させながら、需要予測誤差によっても信頼度を維持するために予備力を確保した発電機の起動停止計画を作成する必要がある。信頼性と同時に経済的な運用を行うためには、発電コストが最小となるように、発電機の運転停止を作成し、最も発電コストが最小となる計画を作成する必要がある。特に電力自由化により事業者間の競争が激しくなることから、可変供給力として扱うことができる火力発電所，揚水発電所，水力発電所，融通電力等のパターン選択する供給力等を上手く組合せて発電コストを最小化することが重要となっている。特に火力発電所の供給力計画においては、起動停止の組合せ問題となることから供給力全体の最適化することは事実上難しい。このため、特開２００４−８８８４２号公報のように起動停止計画が与えられた条件での最適な負荷配分計画を作成する。また、特開２０００−１８４５９２号公報ではラグランジュ緩和法を用いて火力発電所の起動停止計画を作成するものであるが、燃料消費量制約については考慮しているが、潮流制約等の系統信頼度を考慮した計画を対象としていない。

特開２００４−８８８４２号公報 特開２０００−１８４５９２号公報

火力発電所の起動停止計画は組合せ最適化問題であるため、例えば、火力発電機１０台で２４時間の起動停止の全組合せ数は１０の７２乗にもなる。１つの計画を１マイクロ秒で評価できたとしても全ての計画を評価するためには１０の５９乗の年数を要することなり、事実上全数チェックして、最適解を求めることは不可能である。このため、この火力発電所の起動停止計画を作成すると同時に、火力発電所，揚水発電所，水力発電所，融通電力，パターン電力等の最適な発電機出力を決定することも事実上は不可能である。これは、組合せ問題を扱うためである。そこで、火力発電機の起動停止計画問題を組合せ問題から実数変数の問題へと緩和することにより、実用的な時間で二次計画法，線形計画法で最適解を求めることができる。特に、燃料消費制約，電力潮流制約、あるいはダム水位制約等の線形制約で表現できる制約は最適解を求めるときに同時に考慮することができる。但し、得られる解は火力発電機の運転の時間的な連続性を考慮することは出来ない、あるいは火力発電機の起動停止状態が未確定の状態があるという課題が発生する。前者の課題については、火力発電機の運転の連続性を考慮して、起動停止状態の時間変化に制約を設け、後者の課題については目的関数を修正する、起動停止状態の値の大きさから起動停止状態を決定する、あるいは探索法により起動停止状態を決定することにより解決することができる。

本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的とするところは系統制約，発電機の運用制約および発電機の特性を考慮して発電費用を最小化できる供給力の運用計画作成方法および装置を提供することにある。

本発明の主な特徴によれば、火力発電機の起動停止状態を実数変数に緩和することにより、起動停止計画問題と負荷配分計画問題を実数変数問題として定式化し、また起動停止状態の時間変化を制約条件として追加することにより、二次計画法あるいは線形計画法により起動停止状態の時間的連続性を考慮でき、発電費用最小となる起動停止状態を作成でき、更にこの起動停止状態をもとに起動または停止に決定する供給力の運用計画作成方法および装置により運用計画を作成する。

本発明によれば、系統信頼度を維持し、発電機の運用制約を考慮して、発電費用を少なくすることができる供給力の運用計画を作成することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の適用対象である供給力の運用計画方法の計算処理フロー、図２は運用計画装置１の概略全体構成図、図３は運用計画装置の詳細構成図、図４は運用計画作成方法における近傍探索による計画作成の処理フロー、図５は近傍探索による計画作成における起動停止計画候補作成の処理フローを示す。

運用計画装置１は中央演算処理装置（ＣＰＵ）２，主記憶装置３，入出力装置４および外部記憶装置５とから構成される。

図３は本発明における運転計画作成装置１の詳細な機能構成図である。運転計画作成装置１は、上述の入力装置６，表示装置７，データベース９および読取装置１０と、計算処理部２０とを備える。なお、計算処理部２０は、予め外部記憶装置５の記憶媒体に保持され、読取装置１０を介して主記憶装置３に読み込まれたプログラムを、ＣＰＵ２が実行することにより実現されるが、本発明はこのようなプログラムされた汎用プロセッサによるものに限られるわけではない。例えば、本発明の各処理を実行するワイヤードロジックを含む特定のハードウェア装置との組合せによって計算処理部２０を構成することもできる。

入出力装置４は、図３に示すキーボードやマウスを備えた入力装置６と、出力装置としての表示装置７を有する。なお、入出力装置４としては、これらの代わりに、あるいは、これらと併用して、ポインティングデバイス，タッチセンサ等の入力装置や、液晶表示装置，プリンタ，スピーカ等の出力装置を設けることもできる。外部記憶装置５としては、ハードディスク装置，フロッピィディスク装置，ＣＤ−ＲＯＭ（compact disc-read onlymemory）装置，ＤＡＴ（digital videotape）装置,ＲＡＭ（randam access memory）装置，ＤＶＤ（digital video disc）装置，不揮発性メモリ等を用いることができる。外部記憶装置５は、図３に示すデータベース９を保持するための大容量記憶装置と、処理プログラムなどを保持する記憶媒体と、該記憶媒体に保持された情報を読み取るための読取装置１０とを用いているが、一つの外部記憶装置にデータベースと処理プログラムとが両方保持されているようにすることもできる。また、記憶媒体としては、フロッピィディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，磁気テープ，光ディスク，光磁気ディスク，ＤＡＴ，ＲＡＭ，ＤＶＤ，不揮発性メモリ等を用いることができる。

入力装置６は表示装置７に表示された選択肢の選択，データの入力などを受付け、計算処理部２０に伝送する。表示装置７は、入力装置６から送られたデータを表示する。計算処理部２０は、入力装置６から伝送されるデータと、データベース９から読み込んだデータと、読取装置１０から読み込んだ処理プログラムと、電力システム１１から伝送されるデータとに基づいて供給力の運転計画を作成する。電力システム１１は図示していないデータベースを備えている。電力システム１１は電力系統１２の監視，制御を行うものである。

計算処理部２０の処理結果は、表示装置７に送られて表示されると共にデータベース９に格納される。また、電力システム１１の運用・計画システム，制御システムが設定した条件での運転計画作成が要求された場合には、計算処理部２０の作成した計画および評価結果は電力システム１１へも通知される。この通知を受けた電力システム１１は、通知された計画をもとに電力系統１２に供給力のひとつである発電機の出力制御信号を出して発電機を制御するとともに、電力系統１２から発電機出力データを取込み、その取込んだデータと図示していない計画システムにおいて作成したデータとを内部データベース（図示せず）に格納する。

計算処理部２０は、コントロール部２１，計画作成条件設定部２２，データ読込部２３，前処理・定式化部２４，計画計算部２５，パラメータ調整部２６，探索処理部２７および計算結果処理部２８を備える。また、計算処理部２０は、送信線３１を介して外部の電力システム１１に接続されており、電力システム１１は、実際の送発変電設備である電力系統１２に接続されている。電力システム１１は電力系統１２の計画・運用及び制御のためのシステム、電力系統１２および電力系統１２の状態などを示す情報を保持するための図示していないデータベースを備えている。電力系統１２の状態はリレーやセンサなどにより検出され、送信線３２を介して電力システム１１に通知され、電力システム１１のデータベース（図示せず）に格納される。

コントロール部２１は、電力システム１１、および、各処理部２２〜２８の間のデータや処理プログラムなどの授受を円滑に行うためのデータの加工・処理を行い、その授受をコントロールして、全体の処理を正常に動作させる。

計画作成条件設定部２２はコントロール部２１を介してデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている、運用計画を作成するためのデフォルトの条件等を読み込んで表示するとともに、これらの条件を表示装置７に表示して、条件を変更する。また、この変更した新規の条件をコントロール部２１を介してデータベース９に格納する。

データ読込部２３は、コントロール部２１を介してデータベース９に保持されているデータを読み込み、これらのデータをコントロール部２１を介して各処理部２４〜２８に伝送する。なお、本実施例では、特に説明しない限り、データベース９からのデータの読み込みはデータ読込部２３を介して行われる。

前処理・定式化部２４は、コントロール部２１を介して計画作成条件設定部で作成された条件やデータ読込部２３からのデータをもとに計画計算部２５で計算するための前処理および定式化を実施する。

計画計算部２５はコントロール部２１を介して計画作成条件設定部で作成された条件やデータ読込部２３からのデータあるいは前処理・定式化部２４で作成された前処理および定式化により供給力の運用計画の計算処理を実施する。

パラメータ調整部２６はコントロール部２１を介して計画計算部２５で作成した計画をもとに再計算させるためのパラメータを調整，設定する。

探索処理部２７はコントロール部２１を介して計画計算部２５で作成した運用計画のなかで作成した起動停止が確定していない発電機の起動停止状態を含む起動停止計画をもとに起動停止計画候補を作成する。

計算結果処理部２８は、各処理部２２〜２７で設定，計算した計画作成条件，データ，作成した運用計画や目的関数の推移等や入力装置６からのデータ入力の支援のための情報等を、表示装置７で表示する。

次に、動作を図１，図４，図５に示す処理フロー図を参照して説明する。図１の処理フローの概要は処理Ｓ１１３の判定で、Ｎｏのときは作成した起動または停止に確定していない起動停止状態が存在する起動停止計画をもとにパラメータ調整・設定により起動，停止を確定していく処理方法と処理Ｓ１１３の判定で、Ｙｅｓのとき近傍探索により作成した起動または停止に確定していない起動停止状態が存在する起動停止計画をもとに一部または全部の起動停止の組合せ候補を評価関数をもちいて設定する処理方法に大きく分かれている。前者の方法の処理フローについて説明し、次に後者について前者と異なる部分について説明する。

処理１０１の計画作成条件の設定では、計画作成条件設定部２２によりデフォルトの計画再生条件をデータベース９から読み込んで、表示装置７に表示するとともに、入力装置６を介して条件を変更する。ここで設定する条件には、処理Ｓ１１３の近傍探索を行うかどうかの判定するためのフラグ、図６に示す電力需要予想のデータ，潮流等の系統運用の制約値，必要な予備力等である。ここで使用する電力需要予想のデータは、例えば原子力等の固定供給力を除いたものである。

処理Ｓ１０２は発電機等の供給力の特性や運用制約をデータベース９から読み込む。供給力のなかで火力発電機の特性として出力の上下限値，燃料費特性（出力に対する二次関数，線形関数），起動費がある。燃料としてＬＮＧを使用している場合は、燃料消費の上下限制約がある。揚水発電所については、発電時とポンプ負荷の上下限値，出力初期水位，到達水位，水位上下限および揚水効率がある。一般水力については、出力上下限あるいは使用水量上下限，電水比，発電効率カーブ，放流した水が下流ダムへ到達するまでの流下時間遅れがある。融通電力あるいは発電事業者から電力を購入する契約を結んでおり、いくつかの発電パターンから選択する場合は、各発電パターンがある。

処理Ｓ１０３では前処理，定式化を行う。前処理では、火力発電機の起動停止状態の変化制約を設定する。火力発電機はボイラ等の熱ストレスを考えると１時間毎に起動と停止を繰り返す運転をすることはできない。あるいはこのような運転をしたときは起動費が必要となるため、非常に発電コストがかかることになる。火力発電機の起動停止計画を例えば１時間毎に独立して計画すると計画の時間的連続性を考慮することができない。このため、起動停止状態の変化制約を設定する。例えば、図６の需要データで１時から５時に向かって需要は減少し、５時から１７時に向かって増加、その後２４時に向かって減少している。このような周期性が電力需要にはある。ここで、計画の時間連続性を持たせるために、火力発電機の出力の時間変化を前記で述べた周期性と同様にする方法が考えられる。しかし、８時から１０時にかけての需要が急増するため、この時間帯に何台かの火力発電機を起動させるため、運転台数が増加して、連続的に運転していた発電機の出力が減少することがある。このときは、需要が増加しているのに発電機出力が減少することになり、時間の連続性を考慮するために発電機出力を用いることはできない。そこで、発電機の起動停止状態に着目すると、先ほど述べたように、８時から１０時にかけての需要が急増するときは、この時間帯に何台かの火力発電機を起動させ、連続運転していた発電機の運転状態は運転のままである。同様に需要が減少するときも同じである。すなわち、需要の変化とともに運転状態を変化させることにより、時間的な連続性を考慮することが可能となる。ここで、１３時の昼休みによる一時的な需要の減少や春秋の１８時ごろに発生する一時的な点灯ピークにより起動停止を回避するために、１日の需要の最小時刻Ｎから最大時刻Ｐに向かっては、起動停止状態は減少しない（増加あるいは同じ）とし、１時から最小時刻Ｎまでと最大時刻Ｐから２４時に向かって起動停止状態は増加しないとする。起動停止状態として最終的にとりうるのは、運転状態の「１」と停止状態の「０」であるが、ここでは連続値として扱い、０から１の間の実数値としているため、起動停止状態が減少しないとは０から１だけでなく、０.３から０.５等も含むことになる。また、火力発電機には最小連続運転時間，最小連続停止時間の制約がある。これは、一度運転（起動）したら、最低限何時間かは連続で運転する、あるいは一度停止したら最低限何時間か連続して停止する必要があるというものである。この制約条件は最小時刻Ｎを中心として需要の小さい連続した時間数は起動停止状態が変化しない、最大時刻Ｐを中心として需要の大きい連続した時間数は起動停止状態が変化しない、とすることによりこの制約条件を考慮することができる。以上に述べた方法は需要を元に自動的に起動停止状態の時間変化を設定するものである。これらの設定は入力装置６により運用者が個々の発電機毎に設定してもよい。

また、融通電力や発電事業者からの供給力のパターンを選択するとき、選択しない、すなわち供給を受けないという選択を可能とするために、出力がゼロのパターンを追加する。

以上の制約条件を追加して、定式化する。目的関数を式（１）に示す。

目的関数は発電コストで燃料費と起動費からなっている。発電コストが最小とる供給力計画を作成するものとする。燃料費は発電機出力Ｐitの二次関数（二次の係数，線形の係数および定数項をそれぞれ、ａi，ｂi，ｃi 。ｉは火力発電機の番号）で表現している。停止しているときの発電機出力はゼロとなるので、起動停止の運転状態ｕit（ｔは時刻）は燃料費の定数項にかけるだけでよい。また起動費は最小時刻Ｎと最大時刻Ｐの起動停止状態を用いて表現している。式（１）は１日を対象とした数式となっているが、この１日分の式を必要な日数分加算することにより、例えば週間計画等にも使うことができる。

式（２）は需要と供給力が一致するという需給バランス制約である。

第１項は火力発電機による供給力、第２項は揚水発電と揚水ポンプによる供給力(負荷)、第３項は水力、第４項は融通電力や発電事業者から購入するパターンによる供給力である。左辺は時刻ｔの需要である。

式（３）は火力発電機の出力上下限の制約式である。

停止しているときはｕitがゼロとなるために、発電機出力はゼロとなり、運転しているときは出力下限Ｐi,minと出力上限Ｐi,maxの間となる。起動停止状態ｕitが０から１のときはその値に応じて出力上下限が変化するようになっている。

式（４）は運転予備力の制約条件を示している。

需要予測誤差あるいは供給力の単一事故が発生したときでも、停電が発生しないように予想需要より多めに最大供給力を確保しておくものである。需要より多くする分の予備力がＲｔである。火力発電機による出力増加可能分を予備力としている。この出力増加可能分は起動停止状態により変化する。停止しているときは出力上限はゼロで出力もゼロとなるために、出力増加可能分もゼロとなる。

式（５）は起動停止状態の時間変化の制約の例を示したものである。需要の変化を用いたときの例である。

需要増加時間帯ＵＰＴでは起動停止状態は減少しない、最小時刻Ｎを中心として最小連続時間は起動停止状態は変化しない、最大時刻Ｐを中心として最小連続運転時間は起動停止状態は変化しない、および需要減少時間帯ＤＮＴでは起動停止状態は増加しない、という制約を処理Ｓ１０３から追加している。

式（６）はパターン選択の制約条件を示している。

最初の式は各時刻の出力ＰＰitはパターン選択状態ＵＰj とそのパターンの時刻ｔの出力Ｋjtを用いて表している。２番目の式はパターンのなかで選ばれるのは１つであることを示している。選ばれたパターンの選択状態ＵＰj は１となり、選ばれないときは０となる。これも火力の起動停止状態と同じく実数範囲の変数として設定している。３番目の式は、新に出力ゼロのパターンゼロを追加していることを示している。このパターンが選択されると、融通電力，発電事業者から供給を受けないことになる。

ここでは、燃料消費制約，潮流制約等は起動停止状態ｕitが現れないため省略している。これらの制約条件式は火力発電機の出力Ｐitを使って表現できる。

処理Ｓ１０４では計画計算部２５により上記を含めた目的関数および制約条件をもとに二次計画法あるいは線形計画法により最適解をもとめることができる。ただし、火力発電機の起動停止状態は０または１に収束しているとは限らない。

処理Ｓ１０５では処理Ｓ１０４での計算結果を表示装置７に表示する。表示する例を図７から図１０に示す。図７は起動停止状態を示す。時間ごとの火力発電機の状態を示している。一部、０または１でない所があることがわかる。このため、０，１確定率は95.4％と１００％より小さくなっている。この確定率が１００％であるならば、制約条件をすべて満足する起動停止が確定したことになる。融通電力や発電事業者のパターン選択状態
ＵＰj を表示することもできる。図８は火力発電機の出力を示している。同様に他の供給力についても出力を表示できる。図９は必要な予備力に対して、過剰となった分の時間ごとの予備力過剰分を表示している。予備力過剰分が大きいと無駄な火力発電機を起動しているかどうかをチェックすることができる。図の例では、深夜の予備力過剰分が多いことがわかる。図１０は起動停止確定までにパラメータ調整等を繰り返した履歴を確認するためである。パラメータ調整がうまくいっているかをチェックすることができる。確定率のほかに、起動停止状態，予備力過剰分，発電機出力等の履歴を表示することにより、パラメータ調整がうまくいっているかのチェックをすることもできる。

処理Ｓ１０６では計画計算部２５にてすべての火力発電機の起動停止状態とパターン選択状態が０また１に収束しているかどうかをチェックする。すべてが０または１に収束していれば、すべての制約条件を満たす起動停止計画を作成できたことになり、このときは処理Ｓ１０７に進む。そうでなければ、処理Ｓ１１３に進む。まず処理Ｓ１０７に進んだときについて説明する。

処理Ｓ１０７では、計画計算部２５にて状態変数がすべて０または１に確定できたので、この状態に起動停止計画を固定する。

処理Ｓ１０８では、計画計算部２５にて処理Ｓ１０７で固定した起動停止計画を制約条件として二次計画法あるいは線形計画法により各発電機の負荷配分と発電コストを計算する。この処理は処理Ｓ１０４と同じである。

処理Ｓ１０９では、計画計算部２５にて処理Ｓ１０８で計算した結果をもとに、この結果の計画をデータベース９に格納する。格納するものには、起動停止状態，発電機出力，発電コスト，燃料費，起動費等である。今までに作成して、データベース９に格納されている発電コスト最小の計画の発電コストと比較して、発電コストが少なければ、今回作成した計画を発電コスト最小の計画として今までのコスト最小の計画に上書きして格納する。

処理Ｓ１１０は新な起動停止となる供給力の運用計画を作成しないならば終了となり、処理Ｓ１１２に進む。そうでなければ、処理Ｓ１１１に進む。

処理Ｓ１１２ではデータベース９に格納されている計画結果を表示装置７に表示する。表示する例を図１１から図１６に示す。図１１は得られたなかで最適な計画の発電コストを示すものである。発電コストとその内訳である燃料費と起動費も表示している。図１２は最適な計画の起動停止結果を示す。時間ごとの火力発電機の起動停止を示している。すべて、０または１となっていることがわかる。最適な計画のときの融通電力や発電事業者のパターン選択状態ＵＰj を表示することもできる。図１３は火力発電機の出力を示している。同様に他の供給力についても出力を表示できる。図１１から図１４は最適な計画について表示したものであるが、データベース９に格納されている準最適な計画を表示することもできる。図１４はこれまでの処理により得られた起動停止が確定した計画の発電コストの推移を示したものである。この例では、５回目に得られた計画の発電コストが最小となっており、この計画が最適なものとして選ばれていることがわかる。他の準最適な計画との比較ができる。図１５は燃料消費制約があるときに、起動停止が確定した計画でこの制約の上下限内でどれだけ消費しているかを示すものである。図１６は予備力過剰分の推移を示している。時刻を指定することにより、その指定した時刻の予備力過剰分を表示するものとする。その他に例えば、揚水や水力のダムの水位，送電線の潮流等の他の考慮した制約条件に対してその上下限に対してどのような値になっているか表示することもできる。

次に処理Ｓ１１１について説明する。処理Ｓ１１１は処理Ｓ１１３から来るときは、起動停止状態が０，１に収束していないために、収束するようにパラメータを調整するものであり、処理Ｓ１１０から来るときは０，１が確定したので新たな起動停止計画を作成するためにパラメータを調整するものである。しかし、どちらも本質的には現在得られている起動停止状態に対してパラメータを修正，設定して新たな起動停止計画状態を作成するための処理である。図１７と図１８にパラメータ調整のための設定画面を示す。ここでは目的関数を修正した式（７）の評価関数の具体的な係数等を設定するためのものである。

評価関数の右辺の第１項目は燃料費、第２項目は起動費、第３項目は発電単価によるコスト計算式、第４項目は各火力発電機に予備力確保に貢献する出力増加可能分に対するペナルティ、第５項目は起動したい時刻の発電機の集合ＵＰに対して起動１との偏差ペナルティ、第６項目は停止したい時刻の発電機の集合ＤＷＮに対して停止０との偏差ペナルティ、第７項目はその他の制約で上下限に設定したい制約の集合ＢＮＤに対してその制約値との偏差ペナルティである。ここで、第４項の出力増加可能分に対するペナルティは過剰な予備力を抑制するために追加している。各項の重み係数をｗj としている。このｗj の数値は図１７で設定する。発電単価ＵＰitについては、増分燃料費または平均単価を選択する。現時点で得られている計画で発電機出力がゼロのときは、平均単価は計算できないので最も単価が大きくなる出力下限のときの平均単価を使用するものとする。図１８は現在得られている起動停止状態を表示している。ただしここでは、０が停止、２が運転、それ以外の数値が未確定を示している。この起動停止状態をもとにして希望の起動停止状態を設定する。「全て運転停止未設定」ボタンを押すと、式（６）の起動停止に対するペナルティは無視され、希望の起動停止状態がないことになる。「設定」ボタンのところで、範囲と状態を設定して「設定」ボタンを押すと下に示している起動停止状態のなかで、指定した範囲の数値が指定した状態の数値に変えることができる。これを繰り返すことができるものとする。また、起動停止状態を表示している数値を直接変更することができる。この画面で起動停止を確定するときは、全ての状態を０または２に指定することになる。設定が終わったら「確定」ボタンで確定させて、データベース９に格納する。格納しないでこの画面を終了するときは「キャンセル」ボタンを押す。

処理Ｓ１１４では探索処理部２７により近傍探索により計画を作成する。詳細フローを図４に示す。図４を使ってこの処理を説明する。処理Ｓ２０１は近傍探索により起動停止計画候補を作成するものである。この処理を図５に示す。図５の処理Ｓ３０１は基準起動停止計画を設定する。これは、現在得られている起動停止状態に対して、少なくとも需要の最小時刻Ｎおよび需要の最大時刻Ｐの起動停止状態を確定させるものである。確定は図１８と同様にすることができる。処理Ｓ３０２は基準となる燃料費を計算するために、確定した起動停止計画を元に等ラムダ法により負荷配分計算して、燃料費を計算する。処理Ｓ３０３では起動停止候補のスクリーニング条件を設定する。スクリーニング条件は図
２０の画面で設定する。最大候補数を設定する。評価項目として、「起動費抑制候補作成」，「燃料費抑制候補作成」，「平均燃料費抑制候補」，「予備力抑制候補」のなかから１つ選択する。「起動費抑制候補作成」では基準計画に対して修正して作成する計画は起動費が安くなるものが対象となる。「燃料費抑制候補作成」では、基準計画に対して火力の総出力が変わる可能性があるので、揚水発電と揚水ポンプの単価を設定して、燃料費を計算する。ここで単価として増分燃料費（ラムダ）あるいは設定した単価を使用する。
「平均燃料費抑制候補」では、基準計画に対して火力の総出力が変わっても評価できるように、当該時刻の平均単価で評価する。「予備力抑制候補」は、出力上限が大きい発電機を停止して、小さい火力を運転することで予備力を削減した計画候補を作成する。次に評価項目で起動停止計画を作成するとき、発電コストが高くなると予想できるものを対象外とするために、起動停止変更範囲を設定する。最初に「発電単価順位」をチェックするときを説明する。発電単価順位は基準計画で運転している発電機の優先順位が高く、停止している発電機の優先順位は低い。また、運転している発電機のなかでの優先順位は基準計画での出力あるいは出力上限における発電単価の安い順とする。停止している発電機のなかでの優先順位は出力上限における発電単価の安い順とする。このとき、運転している発電機でもっとも優先順位が低いもの何台かと、停止している発電機でもっとも優先順位が高いもの何台かを対象に、起動停止を変更して起動停止計画候補を作成する。ここで、変更する範囲の台数を何台にするかを設定する。次に「最大変更箇所数」をチェックするときを説明する。最大変更箇所数は起動停止計画候補として許容する基準計画の起動停止と異なる最大の箇所数である。この箇所数を設定する。「発電単価順位」と「最大変更箇所数」はそれぞれ独立にチェックすることができる。両方ともチェックすると両方の条件を満たす範囲から起動停止計画候補が作成される。最後に、揚水使用範囲を設定する。これは基準計画に対して起動停止を変更すると供給力あるいは予備力が不足してそのままでは制約条件を満たす計画を作成することができないため、追加できる揚水発電および揚水ポンプの量を設定するものである。以上の設定した条件を下に処理Ｓ３０４ではこれらの設定した条件を満たす起動停止計画候補を作成し、作成した起動停止計画候補はデータベース９に格納する。

処理Ｓ２０２では処理Ｓ２０１で作成したｋ番目の起動停止計画候補に対して指定した起動停止との偏差ペナルティを設定する。

処理Ｓ２０３は処理Ｓ１０４、処理Ｓ２０４は処理Ｓ１０５、処理Ｓ２０６は処理
Ｓ１０６、処理Ｓ２０７は処理Ｓ１０７、処理Ｓ２０８は処理Ｓ１０８、処理Ｓ２０９は処理Ｓ１０９、処理Ｓ２１２は処理Ｓ１１１と同様の処理である。

処理Ｓ２０５は指定した起動停止が０，１になっているかどうかをチェックしている。指定した起動停止になっていないならば、この指定した起動停止で制約条件を満たすことがないことになるので、処理Ｓ２１０に進み、次の起動停止計画候補を処理する。そうでなければ、処理Ｓ２０５に進み、指定した以外の起動停止を０または１になるように処理Ｓ２１２でパラメータ調整，設定をする。

処理Ｓ２１０は次の起動停止計画候補とするためのカウンタｋのアップ処理である。処理Ｓ２１１は作成した起動停止計画候補がもうないかどうかチェックしている。もうない場合はＹｅｓとなり、図１の処理Ｓ１１０に進み、この場合はそのまま処理Ｓ１１２に進む。処理Ｓ２１１でＮｏの場合は次の起動停止計画候補に対して評価をすることになる。

上記本発明の実施例によれば、起動停止状態を実数変数として、発電機の起動停止状態の時間変化を設定することにより、全ての制約条件を満足し、時間的に連続な発電コスト最小となる起動停止計画状態の計画を作成することができ、次にこの起動停止状態に類似して、全ての制約条件を満足し、発電コストが安い起動停止計画を決定することができる。

供給力の運用計画作成の処理フロー。 供給力の運用計画作成装置の全体構成。 供給力の運用計画作成装置の詳細構成。 近傍探索による計画作成の処理フロー。 近傍探索による起動停止計画候補作成の処理フロー。 電力需要カーブの例。 起動停止計画状態を表示する画面の例。 発電機出力を表示する画面の例。 予備力過剰分を表示する画面の例。 起動停止確定までの確定率の推移を表示する画面の例。 最適な計画の発電コストを表示する画面の例。 起動停止計画を表示する画面の例。 発電機出力を表示する画面の例。 発電コストの推移を表示する画面の例。 燃料消費量の推移を表示する画面の例。 予備力過剰分の推移を表示する画面の例。 目的関数の重み係数と使用する単価の設定画面の例。 起動停止状態の設定画面の例。 起動停止候補スクリーニング条件の設定画面の例。

符号の説明

１…運用計画作成装置、２…中央演算処理装置ＣＰＵ、３…主記憶装置、４…入出力装置、５…外部記憶装置、６…入力装置、７…表示装置、８…印字装置、９…データベース、１０…読取装置、１１…電力システム、１２…電力、２０…計算処理部、２１…コントロール部、２２…計画作成条件設定部、２３…データ読込部、２４…前処理・定式化部、２５…計画計算部、２６…パラメータ調整部、２７…探索処理部、２８…計算結果処理部。

Claims (7)

1. 予想電力需要，系統運用制約，供給力設備の運用制約および供給力の発電特性を基に制約条件を満たし、目的関数を最小化する発電機の運用計画を作成する供給力の運用計画作成方法において、火力発電機の起動停止状態の変数を実数変数に緩和するとともに、起動停止状態の時間変化を制約条件として、二次計画問題あるいは線形計画問題に定式化して、二次計画法あるいは線形計画法により起動停止状態の変数および供給力の出力を計算することを特徴とする供給力の運用計画作成方法。
2. 請求項１の供給力の運用計画作成方法において、目的関数が発電コスト，発電単価，予備力コスト，指定運転状態偏差コストのうち少なくとも１つ以上を含み、それらの各項目の重み付き加重和であることを特徴とする供給力の運用計画作成方法。
3. 請求項１の供給力の運用計画作成方法において、得られた起動停止計画状態をもとに一部または全部の起動または停止を手動，自動、あるいは探索法の結果で指定することを特徴とする供給力の運用計画作成方法。
4. 請求項１の供給力の運用計画作成方法において、目的関数の値，目的関数の各項目の値，起動停止状態，発電機出力，予備力，平均発電単価，増分燃料費，起動停止確定率，制約条件項目の値，制約条件の上下限の一方と一致している有効制約，起動停止状態の分布，目的関数の値の推移，目的関数の各項目の値の推移，起動停止状態の推移，発電機出力の推移，予備力の推移，平均発電単価の推移，増分燃料費の推移，起動停止確定率の推移，起動停止状態の分布の推移，燃料消費量の推移，制約条件項目の値の推移，有効制約の推移のうち少なくとも１つを表示することを特徴とする供給力の運用計画作成方法。
5. 請求項２の供給力の運用計画作成方法において、目的関数の各項目の重み係数を設定するあるいは発電単価，予備力コスト，指定運転状態偏差コストの係数を設定するあるいは起動停止状態の制約範囲を設定することを特徴とする供給力の運用計画作成方法。
6. 請求項３の供給力の運用計画作成方法において、探索法で使用する評価項目として、予備力，起動費，燃料費，平均燃料単価あるいは起動停止の最大変更箇所数とすることを特徴とする供給力の運用計画作成方法。
7. 予想電力需要，系統運用制約，供給力の特性を基に制約条件を満たし、目的関数を最小化する発電機の運用計画を作成する供給力の運用計画作成装置において、火力発電機の起動停止状態の変数を実数変数に緩和するとともに、起動停止状態の時間変化を制約条件として、二次計画問題あるいは線形計画問題に定式化して、二次計画法あるいは線形計画法により起動停止状態の変数を計算する手段と発電コスト，発電単価，予備力コスト，指定運転状態偏差コストの各項目の重み付き加重和からなる目的関数が設定する手段と起動停止計画状態をもとに一部または全部の起動または停止を指定する手段および目的関数の値，目的関数の各項目の値，起動停止状態，発電機出力，予備力，平均発電単価，増分燃料費，起動停止確定率，制約条件項目の値，制約条件の上下限の一方と一致している有効制約，起動停止状態の分布，目的関数の値の推移，目的関数の各項目の値の推移，起動停止状態の推移，発電機出力の推移，予備力の推移，平均発電単価の推移，増分燃料費の推移，起動停止確定率の推移，起動停止状態の分布の推移，燃料消費量の推移，制約条件項目の値の推移，有効制約の推移のうち少なくとも１つを表示する手段を有することを特徴とする供給力の運用計画作成装置。
   

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