JP4296140B2 - プラント最適運転支援システムと方法、プログラム - Google Patents
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Description
[構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るプラント最適運転支援システムの構成を示すブロック図である。この図1に示すように、プラント最適運転支援システムは、インタフェース部10、演算部20、記憶部30から構成されている。各部10〜30の詳細は次の通りである。
図2は、以上のような構成を有する本実施形態に係るプラント最適運転支援システムによる動作の概略を示すフローチャートである。
以上のような第1の実施形態によれば、次のような効果が得られる。すなわち、需要予測処理や最適運転計画作成処理を行い、得られた予測需要や運転計画を表示してプラント最適運転支援を行うことは、従来も行われているが、本実施形態においては、さらに、予運転計画の需要変動(需要予測誤差)による影響を評価するための一つの指標として、起動停止計画で実現可能な運転可能範囲を求めている。
[構成]
図8は、本発明の第2の実施形態に係るプラント最適運転支援システムの構成を示すブロック図である。この図8に示すように、本実施形態においては、第1の実施形態の構成に加えて、演算部20に需要解析手段25が追加されている。この需要解析手段25は、需要データ記憶手段31に格納されている過去の需要予測値と需要実績値を利用し、需要予測誤差を解析して需要予測誤差に対する余裕量を求める手段であり、余裕量が十分かどうかの判断により、できるだけ運転計画に近い運用を行うために設けられている。以下には、需要予測誤差に対する余裕量の判断の重要性について説明する。
図9は、以上のような構成を有する本実施形態に係るプラント最適運転支援システムによる動作の概略を示すフローチャートである。
以上のような第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、過去の需要予測誤差傾向の解析処理を行い、解析結果に基づく相対余裕量を表示することにより、設備運用者に対して、各時間帯における相対余裕量を明確に示すことができる。したがって、過去の需要予測誤差傾向から運転計画の中でどの時間帯において十分な余裕があり、どの時間帯において余裕量不足が予想されるかを明確に示すことができるため、より的確な需要変動の影響評価が可能となり、無用なバックアップ運転をできるだけ回避しながら、余裕量不足が予想される時間帯に対する事前の対策立案を有効に支援することができる。その結果、需要変動に対する安全性を確保しつつ、運用コストの上昇を最低限に抑えることができる。
[構成]
図12は、本発明の第3の実施形態に係るプラント最適運転支援システムの構成を示すブロック図である。この図12に示すように、本実施形態においては、第2の実施形態の構成に加えて、インタフェース部10に運転計画入力手段14が追加されている。この運転計画入力手段14は、エネルギー生成設備の起動停止計画が外部から指定された場合に、この外部指定の起動停止計画を入力する手段であり、一旦作成された運転計画の余裕量を評価して余裕量が不十分と評価した場合に、運転計画を修正して新しい運転計画を作成するために設けられている。
図13は、以上のような構成を有する本実施形態に係るプラント最適運転支援システムによる動作の概略を示すフローチャートである。
以上のような第3の実施形態によれば、第2の実施形態の効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、オペレータやプラント管理者等の設備運用者は、需要予測誤差に対する余裕量と運転に要するコストの両方を参照して、最適な運転パターンを決定することができる。その結果、需要変動が起きても安全にエネルギー供給プラントを運用することができる。
[構成]
図17は、本発明の第4の実施形態に係るプラント最適運転支援システムの構成を示すブロック図である。この図17に示すように、本実施形態においては、第2の実施形態の構成に加えて、インタフェース部10に余裕設定手段15が追加されている。この余裕設定手段15は、運転計画が満足すべき余裕量が外部から指定された場合に、この外部指定の余裕量を余裕量設定値として入力する手段であり、需要予測誤差に対して十分な余裕量を持ちかつ実現可能な運転計画を設定するために設けられている。
図18は、以上のような構成を有する本実施形態に係るプラント最適運転支援システムによる動作の概略を示すフローチャートである。
以上のような第4の実施形態によれば、第2の実施形態の効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、エネルギー生成設備の台数が少ない場合は、オペレータやプラント管理者等の設備運用者がマニュアルで運転計画を設定することも可能であるが、設備運用者の経験が浅い場合やエネルギー生成設備の台数が多い場合などは、需要予測誤差に十分な余裕量を持ちかつ実現可能な運転計画をマニュアルで設定することは非常に困難になる。これに対して、本実施形態においては、外部指定した余裕量を満足する運転計画を自動的に作成することができるため、経験の浅い運用者であっても、また、エネルギー生成設備の台数が多い場合でも、最適な余裕を有した運転計画を容易に作成できるため、需要変動が起きても安全にエネルギー供給プラントを運用することができる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。例えば、図面に示したシステム構成は、一例にすぎず、具体的な機能構成は適宜選択可能である。また、図面に示したフローチャートは、一例にすぎず、具体的な動作手順や各処理の詳細は適宜選択可能である。
11…需要家情報入力手段
12…気象データ入力手段
13…出力手段
14…運転計画入力手段
15…余裕設定手段
20…演算部
21…需要予測手段
22…最適運転計画作成手段
23…運転可能範囲算出手段
24…支援データ作成手段
25…需要解析手段
30…記憶部
31…需要データ記憶手段
32…設備情報記憶手段
33…運転制約記憶手段
Claims (9)
- 需要家に供給するためのエネルギーを生成するエネルギー生成設備の運転計画を作成するプラント最適運転支援システムにおいて、
燃料消費量と生成エネルギーの関係を含むプラントのエネルギー生成設備の特性に関する情報が格納された設備情報記憶手段と、出力上限値及び下限値並びに出力変化率制約を含む設備運用上の制約条件が格納された運転制約記憶手段と、を有する記憶部を備え、
前記需要家のエネルギー需要に影響するスケジュール情報またはカレンダー情報を含む需要家情報と、未来の予測される気象状況を示す気象データ、および前記需要家で消費された過去のエネルギー需要を示す需要データ、の中から選択された情報に基づき、需要家で消費されるエネルギー需要を予測してエネルギー需要予測値を求める需要予測手段と、
前記エネルギー需要予測値、前記エネルギー生成設備の特性及び前記設備運用上の制約条件に基づき、前記エネルギー生成設備の運転・停止に関する起動停止計画と運転中のエネルギー生成設備の出力配分計画を含む運転計画を、この運転計画に従った場合の運用コストを最小にするように作成する最適運転計画作成手段と、
前記最適運転計画作成手段により作成された前記運転計画を受け取り、前記運転制約記憶手段から設備運用上の制約条件として、前記出力上限値及び前記下限値を読み込み、当該運転計画の起動停止計画の起動停止パターンを変更して追加の設備起動および設備停止を行うことなく、前記運転計画の出力配分計画の出力パターンを変更するだけで実現可能な、エネルギー供給範囲の上限値と下限値を算出する運転可能範囲算出手段と、
前記実現可能なエネルギー供給範囲の上限値及び下限値と、前記エネルギー需要予測値との差を、需要予測誤差である需要変動に対して前記エネルギー生成設備の運転の余裕量がどの程度の大きさであるかのデータとして示す余裕量データを作成する支援データ作成手段と、
前記運転計画とその前記運用コストと、前記余裕量データを、最終的な設備運用支援データとして出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とするプラント最適運転支援システム。 - 前記需要データとして、前記需要家で消費された過去のエネルギー需要実績値を格納する需要データ記憶手段と、
前記エネルギー需要実績値と前記エネルギー需要予測値の差である需要予測誤差を、予め設定された時間間隔ごとに算出し、過去のある一定期間の需要予測誤差の平均値と標準偏差の少なくとも一方を求める需要解析手段を備え、
前記支援データ作成手段は、前記時間間隔ごとの需要予測誤差の平均値と標準偏差の少なくとも一方を表示するデータを前記設備運用支援データの一部として作成するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のプラント最適運転支援システム。 - 前記支援データ作成手段は、前記需要予測誤差の平均値と前記実現可能なエネルギー供給範囲の上限値と下限値とを比較し、需要予測変動に対する前記余裕量データとして算出するように構成されている
ことを特徴とする請求項2に記載のプラント最適運転支援システム。 - 前記需要解析手段は、前記需要予測誤差の平均値と標準偏差を求めるように構成されており、
前記支援データ作成手段は、前記時間間隔ごとの前記需要予測誤差の平均値と標準偏差から需要予測誤差がとりうる範囲を算出して、この算出した範囲を表示するデータを前記設備運用支援データの一部として作成するように構成されている
ことを特徴とする請求項2に記載のプラント最適運転支援システム。 - 前記支援データ作成手段は、前記需要予測誤差がとりうる範囲と前記実現可能なエネルギー供給範囲の上限値と下限値とを比較し、需要予測変動に対する前記余裕量データとして算出するように構成されている
ことを特徴とする請求項4に記載のプラント最適運転支援システム。 - 前記エネルギー生成設備の前記起動停止計画が外部から指定された場合に、当該外部指定の起動停止計画を入力する運転計画入力手段を備え、
前記最適運転計画作成手段は、前記外部指定の起動停止計画に従って、運用コストを最小にするように前記エネルギー生成設備の前記出力配分計画を作成するように構成されており、
前記支援データ作成手段は、前記外部指定の起動停止計画とそれに対して作成された前記出力配分計画を含む前記運転計画について、当該運転計画の需要予測変動に対する前記余裕量データとして算出するように構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のプラント最適運転支援システム。 - 前記運転計画が満足すべき余裕量が外部から指定された場合に、当該外部指定の余裕量を余裕量設定値として入力する余裕設定手段を備え、
前記最適運転計画作成手段は、前記余裕量設定値を満足し、かつ、運用コストを参照にする前記運転計画を作成するように構成されており、
前記支援データ作成手段は、前記余裕量設定値とそれに対して作成された前記運転計画について、当該運転計画の需要予測変動に対する前記余裕量データとして算出するように構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のプラント最適運転支援システム。 - 演算部、記憶部、インタフェース部を有するコンピュータを利用して、需要家に供給するためのエネルギーを生成するエネルギー生成設備の運転計画を作成するプラント最適運転支援方法において、
前記演算部により、
燃料消費量と生成エネルギーの関係を含むプラントのエネルギー生成設備の特性に関する情報が格納された設備情報記憶手段と、出力上限値及び下限値並びに出力変化率制約を含む設備運用上の制約条件が格納された運転制約記憶手段と、を有する記憶部を用いて、
前記需要家のエネルギー需要に影響するスケジュール情報またはカレンダー情報を含む需要家情報と、未来の予測される気象状況を示す気象データ、および前記需要家で消費された過去のエネルギー需要を示す需要データ、の中から選択された情報を前記インタフェース部または前記記憶部から取得し、取得した情報に基づき、需要家で消費されるエネルギー需要を予測してエネルギー需要予測値を求める需要予測ステップと、
前記エネルギー需要予測値、前記エネルギー生成設備の特性及び前記設備運用上の制約条件に基づき、前記エネルギー生成設備の運転・停止に関する起動停止計画と運転中のエネルギー生成設備の出力配分計画を含む運転計画を、この運転計画に従った場合の運用コストを最小にするように作成する最適運転計画作成ステップと、
前記運転計画について、追加の設備起動および設備停止を行わずに実現可能なエネルギー供給範囲の上限値と下限値を算出する運転可能範囲算出ステップと、
前記最適運転計画作成ステップにおいて作成された前記運転計画を受け取り、前記運転制約記憶手段から設備運用上の制約条件として、前記出力上限値及び前記下限値を読み込み、当該運転計画の起動停止計画の起動停止パターンを変更して追加の設備起動および設備停止を行うことなく、前記運転計画の出力配分計画の出力パターンを変更するだけで実現可能な、エネルギー供給範囲の上限値と下限値を算出する運転可能範囲算出ステップと、
前記実現可能なエネルギー供給範囲の上限値及び下限値と、前記エネルギー需要予測値との差を、需要予測誤差である需要変動に対して前記エネルギー生成設備の運転の余裕量がどの程度の大きさであるかのデータとして示す余裕量データを作成する支援データ作成ステップと、
前記運転計画とその前記運用コストと、前記余裕量データを、最終的な設備運用支援データとして出力する出力ステップと、
を実行することを特徴とするプラント最適運転支援方法。 - コンピュータを利用して、需要家に供給するためのエネルギーを生成するエネルギー生成設備の運転計画を作成するプラント最適運転支援プログラムにおいて、
燃料消費量と生成エネルギーの関係を含むプラントのエネルギー生成設備の特性に関する情報が格納された設備情報記憶手段と、出力上限値及び下限値並びに出力変化率制約を含む設備運用上の制約条件が格納された運転制約記憶手段と、を有する記憶部を用いて、
前記需要家のエネルギー需要に影響するスケジュール情報またはカレンダー情報を含む需要家情報と、未来の予測される気象状況を示す気象データ、および前記需要家で消費された過去のエネルギー需要を示す需要データ、の中から選択された情報を前記インタフェース部または前記記憶部から取得し、取得した情報に基づき、需要家で消費されるエネルギー需要を予測してエネルギー需要予測値を求める需要予測機能と、
前記エネルギー需要予測値、前記エネルギー生成設備の特性及び前記設備運用上の制約条件に基づき、前記エネルギー生成設備の運転・停止に関する起動停止計画と運転中のエネルギー生成設備の出力配分計画を含む運転計画を、この運転計画に従った場合の運用コストを最小にするように作成する最適運転計画作成機能と、
前記運転計画について、追加の設備起動および設備停止を行わずに実現可能なエネルギー供給範囲の上限値と下限値を算出する運転可能範囲算出機能と、
前記最適運転計画作成機能において作成された前記運転計画を受け取り、前記運転制約記憶手段から設備運用上の制約条件として、前記出力上限値及び前記下限値を読み込み、当該運転計画の起動停止計画の起動停止パターンを変更して追加の設備起動および設備停止を行うことなく、前記運転計画の出力配分計画の出力パターンを変更するだけで実現可能な、エネルギー供給範囲の上限値と下限値を算出する運転可能範囲算出機能と、
前記実現可能なエネルギー供給範囲の上限値及び下限値と、前記エネルギー需要予測値との差を、需要予測誤差である需要変動に対して前記エネルギー生成設備の運転の余裕量がどの程度の大きさであるかのデータとして示す余裕量データを作成する支援データ作成機能と、
前記運転計画とその前記運用コストと、前記余裕量データを、最終的な設備運用支援データとして出力する出力機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするプラント最適運転支援プログラム。
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