JP4771317B2 - Distribution facility plan creation support system, method and program - Google Patents
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Description
将来予測に係る不確実性を考慮した配電設備計画の作成を支援するシステム、方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a system, a method, and a program that support creation of a distribution facility plan in consideration of uncertainties related to future prediction.
従来、電力事業者は、長期的な電力需要予測に基づいて、配電設備計画案に係る配電設備増設コストや配電ロスに係る損失額を算出し、さらに保守面及び運用面、施工難易度、社会環境への適合性等を総合的に評価の上、総合的な配電コストを最小化できる配電設備計画を作成している。例えば、非特許文献1は、分散型電源の導入を考慮した配電設備計画の作成方法を提案している。ところで、電力需要の予測は必ずしも的中するとは限らない。したがって、配電設備計画の作成にあたっては、電力需要予測の不確実性を考慮する必要がある。
Traditionally, power companies have calculated the amount of power distribution facility expansion costs and power distribution losses related to power distribution plan plans based on long-term power demand forecasts, as well as maintenance and operation, construction difficulty, social After comprehensive evaluation of environmental suitability, etc., a distribution facility plan that can minimize the total distribution cost is created. For example, Non-Patent
また、低コスト電力へのニーズ、再生可能エネルギー源の導入等の理由から、電力需要者が、独自に分散型電源を導入する例が増加している。したがって、これら分散型電源からの電力供給をも勘案して配電コストを最小化する配電設備計画を作成する必要があるが、分散型電源は電力需要者が必要に応じて独自に導入されるものであり、電力事業者は将来の全ての分散型電源の導入を的確に予測することはできない。このため、配電設備計画の作成にあたっては、分散型電源導入予測の不確実性も考慮する必要がある。 In addition, due to the need for low-cost electric power, the introduction of renewable energy sources, etc., there are an increasing number of cases where electric power consumers independently introduce distributed power sources. Therefore, it is necessary to create a distribution facility plan that minimizes the distribution cost in consideration of the power supply from these distributed power sources. Therefore, electric power companies cannot accurately predict the future introduction of all distributed power sources. For this reason, when creating a distribution facility plan, it is necessary to consider the uncertainty of the prediction of the introduction of distributed power sources.
しかしながら、非特許文献1に開示された手法では、電力需要予測及び分散型電源導入予測の不確実性までは考慮していない。
本発明は、このような課題に対して、電力需要予測及び分散型電源導入予測等の不確実性を考慮した配電設備計画の作成を支援する装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an apparatus, a method, and a program for supporting the creation of a distribution facility plan in consideration of uncertainties such as power demand prediction and distributed power supply introduction prediction. .
第1の発明は、所定の計画対象期間における配電設備計画を作成する配電設備計画作成支援システムであって、
現時点において保有している配電設備を示す情報を取得する配電設備取得部と、
所定の計画対象期間において起こり得る複数のシナリオと、各シナリオの実現確率とを取得するシナリオ取得部と、
当初計画の前提となるシナリオと異なるシナリオが現実に起こってしまうことによって計画を変更しなければならない不確実性リスクに関する計画作成主体のリスク許容度を示す効用関数を取得するリスク許容度取得部と、
前記シナリオ取得部において取得したシナリオの中から一のシナリオを選択し、既選択したシナリオに対応するための配電設備に係る当初計画を、前記配電設備取得部で取得した情報に基づいて作成する当初計画作成部と、
前記当初計画作成部において作成した当初計画を実現するために必要な配電コストを算出する当初コスト算出部と、
前記シナリオ取得部で取得したシナリオと、前記当初計画作成部において作成した当初計画とに基づいて、前記選択したシナリオと異なるシナリオとなった場合に対応するための配電設備に係る変更計画を、前記選択したシナリオとは異なる全てのシナリオについて作成する変更計画作成部と、
前記変更計画作成部において作成した各変更計画を実現するために必要な追加コストを算出する追加コスト算出部と、
前記追加コスト算出部において算出した各追加コストと、前記シナリオ取得部において取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率とに基づいて、追加コストの期待値である期待コストを算出する期待コスト算出部と、
前記追加コスト算出部において算出した各追加コストと、前記リスク許容度取得部において取得した効用関数とに基づいて、各追加コストに対する計画作成主体の許容度を示す不効用をそれぞれ算出する効用算出部と、
前記シナリオ取得部において取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率と、前記効用算出部において算出した各追加コストに対応する不効用とに基づいて、各追加コストに対応する不効用の期待値である期待不効用を算出する期待効用算出部と、
前記期待効用算出部において算出された期待不効用と、前記リスク許容度取得部において取得した効用関数とに基づいて、不確実性リスクを見込むことにより期待コスト算出部において算出された前記期待コストに不確実性リスクを見込んだ主観的なコストである等価コストを算出する等価コスト算出部と、
前記シナリオ取得部において取得した複数のシナリオの中から、前記当初コスト算出部において算出した配電コストと前記等価コスト算出部において算出した等価コストとの和を最小とするようなシナリオを決定する最適シナリオ決定部と、
を備えることを特徴とする配電設備計画作成支援システムである。
A first invention is a distribution facility plan creation support system for creating a distribution facility plan in a predetermined planning target period,
A distribution facility acquisition unit that acquires information indicating the distribution facilities currently held;
A scenario acquisition unit that acquires a plurality of scenarios that can occur in a predetermined planning target period and the realization probability of each scenario;
A risk tolerance acquisition unit that obtains a utility function indicating the risk tolerance of the planning body related to the uncertainty risk that must be changed due to a scenario that differs from the scenario assumed in the initial plan in reality; ,
Initially selecting one scenario from the scenarios acquired in the scenario acquisition unit, and creating an initial plan related to the distribution facility to correspond to the selected scenario based on the information acquired in the distribution facility acquisition unit The planning department,
An initial cost calculation unit for calculating a power distribution cost necessary for realizing the initial plan created in the initial plan creation unit;
Based on the scenario acquired by the scenario acquisition unit and the initial plan created by the initial plan creation unit, the change plan related to the power distribution facility to cope with a scenario different from the selected scenario, A change plan creation section for creating all scenarios different from the selected scenario;
An additional cost calculation unit for calculating an additional cost necessary for realizing each change plan created in the change plan creation unit;
Expected cost calculation that calculates an expected cost that is an expected value of the additional cost based on each additional cost calculated by the additional cost calculating unit and the realization probability of the scenario corresponding to each additional cost acquired by the scenario acquiring unit And
A utility calculation unit that calculates an invalidity indicating the tolerance of the plan creation subject for each additional cost based on each additional cost calculated by the additional cost calculation unit and the utility function acquired by the risk tolerance acquisition unit. When,
Based on the realization probability of the scenario corresponding to each additional cost acquired by the scenario acquisition unit and the invalidity corresponding to each additional cost calculated by the utility calculation unit, the expected value of invalidity corresponding to each additional cost An expected utility calculation unit for calculating an expected invalid utility,
Based on the expected invalidity calculated in the expected utility calculation unit and the utility function acquired in the risk tolerance acquisition unit, the expected cost calculated in the expected cost calculation unit by considering the uncertainty risk An equivalent cost calculation unit that calculates an equivalent cost, which is a subjective cost in anticipation of uncertainty risk,
An optimal scenario that determines a scenario that minimizes the sum of the distribution cost calculated in the initial cost calculation unit and the equivalent cost calculated in the equivalent cost calculation unit from among a plurality of scenarios acquired in the scenario acquisition unit A decision unit;
It is a distribution facility plan creation support system characterized by comprising.
第2の発明は、第1の発明に記載の配電設備計画作成支援システムであって、
前記シナリオ取得部において取得したシナリオが、電力需要の予測を含むものであることを特徴とする配電設備計画作成支援システムである。
A second invention is a power distribution facility plan creation support system according to the first invention,
The scenario acquired in the scenario acquisition unit includes a forecast of power demand, and is a distribution facility plan creation support system.
第3の発明は、第1又は2の発明に記載の配電設備計画作成支援システムであって、
前記シナリオ取得部において取得したシナリオが、分散型電源に係る導入の予測を含むものであることを特徴とする配電設備計画作成支援システムである。
A third invention is a distribution facility plan creation support system according to the first or second invention,
The distribution facility plan creation support system, characterized in that the scenario acquired by the scenario acquisition unit includes a prediction of introduction related to a distributed power source.
本発明によれば、電力需要予測及び分散型電源導入予測等の不確実性を考慮した配電設備計画の作成を支援する装置、方法及びプログラムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the apparatus, method, and program which support preparation of the power distribution equipment plan in consideration of uncertainties, such as electric power demand prediction and distributed power supply introduction prediction, can be provided.
図1は、本発明の一実施形態である配電設備計画作成支援システム1のハードウェア構成を示す図である。配電設備計画作成支援システム1は、CPU10、メモリ11、記憶装置12、記録媒体読取装置13、通信インターフェイス14、入力装置15、及び出力装置16等を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of a distribution facility plan
CPU10は、記憶装置12に記憶されているプログラムをメモリ11に読み出して実行する。ここで、記憶装置12は例えばハードディスクドライブ等である。記録媒体読取装置13は、例えばCD−ROM等の記録媒体17に記録されたプログラムやデータを読み取るドライブ装置である。また、入力装置15は、キーボードやマウス等であり、出力装置16は、ディスプレイやプリンタ等である。
The
図2は、本発明の一実施形態である配電設備計画作成支援システム1のブロック構成図である。同図に示すように、配電設備計画作成支援システム1は、配電設備取得部21、シナリオ取得部22、リスク許容度取得部23、当初計画作成部24、当初コスト算出部25、変更計画作成部26、追加コスト算出部27、期待コスト算出部28、効用算出部29、期待効用算出部30、等価コスト算出部31、最適シナリオ決定部32、最適計画作成部33等の各機能部を備える。なお、各機能部21〜33は、CPU10が記憶装置12に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。
FIG. 2 is a block diagram of a distribution facility plan
配電設備取得部21は、配電線や変電所関連設備等の現在の配電設備に係る情報を取得する。
シナリオ取得部22は、所定の計画対象期間において起こり得る複数のシナリオと、各シナリオの実現確率とを示す情報を取得する。ここで、シナリオとは、電力需要又は分散型電源導入量の推移を表すものである。
The distribution
The
図3は、ある4期間の計画対象期間についてのシナリオをツリー形式で表したシナリオ・ツリーの一例である。各シナリオは、計画対象期間(例えば20年間)を一定期間(例えば5年間)の「期」に分割し、各期において電力需要或いは分散型電源の導入量の伸びが高成長か、または低成長かに分け、それらを計画対象期間分について積み上げて作成する。また、各シナリオの実現確率は、例えば、高成長となる確率をPHとし、低成長となる確率をPLと(PL=1−PH)とすると、次のようにして算出される。 FIG. 3 is an example of a scenario tree that represents a scenario for a planning period of four periods in a tree format. In each scenario, the target period (for example, 20 years) is divided into “periods” for a certain period (for example, 5 years), and the growth of the power demand or the amount of distributed power generation is high or low in each period. It is divided into two parts, and they are created for the planned period. The realization probability of each scenario is calculated as follows, for example, where P H is the probability of high growth and P L and (P L = 1−P H ) are the probability of low growth. .
シナリオ1は、第1期から第4期までの全ての期において高成長である場合であるので、シナリオ1の実現確率P1=PH 4となる。一方、シナリオ16は、第1期から第4期までの全ての期において低成長である場合であるので、シナリオ16の実現確率P16=PL 4となる。また、シナリオ6は、第1期は高成長、第2期は低成長、第3期は高成長、第4期は低成長である場合であるので、シナリオ6の実現確率P6=PH 2・PL 2となる。他のシナリオについても同様に各期が高成長か低成長かに応じたPHとPLの積により求められる。
Since
リスク許容度取得部23は、前記不確実性に関する計画作成主体のリスク許容度を示す効用関数を取得する。一般に利益は高いほど望ましく、逆にリスクは低いほど望ましいが、どのくらいのリスクを見込んでどの程度の利益を期待すべきかの判断は、計画作成主体の意思による。すなわち、計画作成主体の意思決定パターン((a)リスクに無関心であるか、(b)リスクを回避しようとする傾向にあるか、又は(c)リスクを受入れる傾向にあるか)と、各パターンの傾向の程度とを含めて、効用関数により表す。図4は、(a)リスク無関心型、(b)リスク回避型、(c)リスク受入型、のそれぞれの効用関数の一例であり、これらの効用関数は、例えば式(1)のように表すことができる。
U(x)=xn ……(1)
n=1:(a)リスク無関心型
n=2:(b)リスク回避型
n=1/2:(c)リスク受け入れ型
The risk tolerance obtaining unit 23 obtains a utility function indicating the risk tolerance of the plan creation subject relating to the uncertainty. In general, the higher the profit, the better. The lower the risk, the better. However, it is up to the planner to determine how much risk should be expected and how much profit should be expected. That is, the decision-making pattern of the planning body ((a) is indifferent to risk, (b) tends to avoid risk, or (c) tends to accept risk), and each pattern Including the degree of tendency, it is expressed by utility function. FIG. 4 is an example of utility functions of (a) risk indifference type, (b) risk avoidance type, and (c) risk acceptance type, and these utility functions are expressed, for example, as in Expression (1). be able to.
U (x) = x n (1)
n = 1: (a) Risk indifference type
n = 2: (b) Risk avoidance type
n = 1/2: (c) Risk acceptance type
なお、効用とは、一般的には消費者の満足度を示す概念であるが、ここでは、計画変更に伴う追加コスト(詳細は後述)についての不満の度合いを負の効用として不効用と定義する。また、現実の計画作成主体のリスク許容度を示す効用関数は、その計画作成主体の意思決定パターンを詳細に分析することによって初めて明らかにできるが、ここでは便宜的に上記の式を用いることとした。 Utility is a concept that generally indicates the level of consumer satisfaction, but here, the degree of dissatisfaction with the additional costs (details will be described later) associated with the plan change is defined as a negative utility. To do. In addition, the utility function indicating the risk tolerance of the actual planning body can be clarified only by analyzing the decision-making pattern of the planning body for the first time, but here the above formula is used for convenience. did.
当初計画作成部24は、シナリオ取得部22において取得したシナリオの中からあるシナリオを選択(以下、選択したシナリオを「シナリオg」とする)し、シナリオgに対応するための配電設備に係る当初計画を、配電設備取得部21で取得した現在の配電設備に係る情報に基づいて作成する。すなわち、当初計画では、シナリオgの電力需要予測及び分散型電源の導入予測に基づいて、現在の配電設備では許容値を超過する場合に、電線張替え、区間分割、連系線新設、又はフィーダや変電所バンク新設等の工事を計画する。
The initial plan creation unit 24 selects a scenario from the scenarios acquired by the scenario acquisition unit 22 (hereinafter, the selected scenario is referred to as “scenario g”), and initially relates to the power distribution equipment for handling the scenario g. The plan is created based on the information related to the current distribution facility acquired by the distribution
当初コスト算出部25は、当初計画作成部24において作成した当初計画を実現するために必要なコストである配電コストFNを算出する。すなわち、配電コストFNとは、当初計画を実現するために必要な配電設備増設コストFINVと、この計画に沿って配電設備が増強された場合に発生する配電ロスに係る損失額FLOSSと、の和である。なお、配電コストFNの具体的な計算方法は、式(2)の通りである。
FN=FINV+FLOSS ……(2)
さらに、式(2)の各項は、式(3),(6)で表される。まず、配電設備増設コストFINVは、(3)式で表される。
Initially
F N = F INV + F LOSS (2)
Furthermore, each term of Formula (2) is represented by Formulas (3) and (6). First, the distribution facility expansion cost F INV is expressed by equation (3).
FINV=fF(y)+fB(y) ……(3)
ただし、fF:フィーダの増設コスト関数、fB:変電所バンクの増設コスト関数、y=[y(1),y(2),・・・y(t),・・・y(τ),]T:フィーダ増設変数ベクトル、t:年度、τ:検討年、y(t):t年目のフィーダ増設変数である。
F INV = f F (y) + f B (y) (3)
Where f F : feeder expansion cost function, f B : substation bank expansion cost function, y = [y (1) , y (2) ,... Y (t) ,. ,] T : Feeder expansion variable vector, t: Year, τ: Year of study, y (t) : Feeder expansion variable of year t.
また、フィーダの増設コスト関数fFと変電所バンクの増設コスト関数fBとは、式(4)(5)で表される。
ただし、NB(y(t)):t年目の変電所バンク増設数、CF:フィーダの設置コスト、CB:変電所バンクの設置コスト、α(t):現価換算係数(設備投資年度(t年目)から計画検討最終年度までの総和)、R:設備経費係数(金利、減価償却費、人件費、修繕費等)、τ:計画検討期間(年数)とする。
In addition, the installation cost function f B of the additional cost function f F and substation banks of the feeder, the formula (4) (5).
Where N B (y (t) ): Number of additional substation banks in year t, C F : Feeder installation costs, C B : Substation bank installation costs, α (t) : Current value conversion factor (equipment The sum from the investment year (year t) to the final year of the plan review), R: equipment cost factor (interest rate, depreciation, personnel costs, repair costs, etc.), and τ: plan review period (years).
次に配電ロス損失額FLOSSは式(6)で表される。
ただし、β(t):t年目の現価換算係数、γ:年間損失換算係数、eL:kWhあたりの配電線損失評価額、u:総配電線区間数、LOSSi (t)():t年目、区間iの配電損失である。
Next, the distribution loss loss F LOSS is expressed by Expression (6).
However, β (t) : Present value conversion coefficient in year t, γ: Annual loss conversion coefficient, e L : Distribution line loss evaluation amount per kWh, u: Total number of distribution line sections, LOSS i (t) () : Distribution loss in section i in year t.
なお、通過電流が正方向の場合(逆潮流なし)[Ii (t)+Ii ’(t)≧0,Ii ’(t)>0]の条件下において、LOSSi (t)の各要素は、式(7),(8),(9),(10)の通り定式化できる。
ただし、Ii (t):区間i、t年目の負荷電流、Ii ’(t):区間i、t年目の通過電流、ri:区間iの単位亘長あたり線路抵抗、Li:区間iの亘長、IDi (t):区間i、t年目のピーク負荷電流、Si:区間iより末端側にある区間番号の集合、Ni 0:区間iの検討初年度の設備数、Ui:区間iが含まれるフィーダの全区間番号の集合、IDGtotal (t):導入される分散型電源の総設備容量、である。
In the case where the passing current is in the forward direction (no reverse flow ) , each of the LOSS i (t) under the conditions of [I i (t) + I i ′ (t) ≧ 0, I i ′ (t) > 0] Elements can be formulated as in equations (7), (8), (9), and (10).
However, I i (t) : section i, load current in t-year, I i ′ (t) : section i, passing current in t-year, r i : line resistance per unit length in section i, L i : Length of section i, I Di (t) : Peak load current in section i, year t, S i : Set of section numbers at the end of section i, N i 0 : First period of examination of section i Number of facilities, U i : set of all section numbers of feeders including section i, I DGtotal (t) : total installed capacity of distributed power sources to be introduced.
変更計画作成部26は、シナリオ取得部22で取得したシナリオと、当初計画作成部24において作成した当初計画とに基づいて、シナリオgと異なるシナリオとなった場合に対応するための配電設備に係る変更計画を作成する。
Based on the scenario acquired by the
例えば、シナリオgに基づいた配電設備計画を実現したものの、現実には電力需要の伸びが予想を上回ったり分散型電源の導入が予想程には進まなかったりしたために、シナリオgとは異なるシナリオとなった場合には、計画検討時に想定した予備電力量(=供給電力量−需要電力量)を下回ってしまう。このため、当初計画に基づく配電設備では電力供給に支障が発生すると判明した場合には、支障発生を回避するために緊急に配電設備の増設を行う必要がある。この場合、変更計画とは、この緊急の配電設備の増強の計画である。 For example, although the distribution facility plan based on scenario g has been realized, the actual power demand growth has exceeded expectations and the introduction of distributed power sources has not progressed as expected. In this case, the reserve power amount (= supplied power amount−demand power amount) assumed at the time of studying the plan will be lower. For this reason, when it is found that the power distribution facility based on the initial plan has a problem in power supply, it is necessary to urgently increase the power distribution facility in order to avoid the problem. In this case, the change plan is a plan for urgently increasing the power distribution equipment.
一方で、シナリオgを前提とした当初計画に基づいて配電設備を整備したものの、現実には電力需要の伸びが予想を下回ったり分散型電源の導入が予想以上に進んだりしたためにシナリオgとは異なるシナリオとなった場合には、当初計画作成時に想定した予備電力量を上回ってしまう。この場合の変更計画では、配電設備の増強は行わない。 On the other hand, although distribution facilities were developed based on the initial plan based on scenario g, in reality, because the growth in power demand was lower than expected or the introduction of distributed power sources proceeded more than expected, scenario g If it becomes a different scenario, it will exceed the reserve power amount assumed at the time of initial plan creation. In the change plan in this case, the distribution facilities will not be enhanced.
ところで、シナリオ取得部22において取得したシナリオが、例えば図3において示されるようにシナリオ1〜シナリオ16の16通りある場合、シナリオgと異なるシナリオは15通りある。変更計画作成部26は、シナリオgと異なるシナリオとなった場合のすべて想定して、それぞれ変更計画(上記の例では、15通りの変更計画)を作成する。
By the way, when there are 16 scenarios,
追加コスト算出部27は、変更計画作成部26においてそれぞれ作成した変更計画を実現するために必要な追加コストをそれぞれ算出する。ここで、追加コストとは、以下に述べる緊急増設コストEICと設備余剰コストRICの合計である。
The additional
当初計画作成時に想定した予備電力量を下回った場合、変更計画に基づいて、緊急の増設工事を行うが、事前に計画された場合と比較して割高の設備増設費用が必要になることが考えられる。また、ここでは増設する設備容量に比例すると考え、緊急増設コストEICを式(11)により算出する。
ただし、EIC:緊急設備増設コスト(円)、κ:比例定数、ECm (t):t年目に緊急増設を行う設備mの設置コスト(円)である。なお、緊急設備の比例定数κは、事前に計画された配電設備増設コストと、設備容量の逼迫から緊急に設備増設を行った場合のコストとの比を表している。例えば、緊急に増設工事を行う場合の費用は通常時の2倍程度になるので、κ=2とした。
If the reserve power amount is lower than the amount of reserve power that was assumed when the initial plan was created, urgent expansion work will be performed based on the change plan. It is done. Further, here, it is assumed that it is proportional to the capacity of the equipment to be added, and the emergency extension cost EIC is calculated by the equation (11).
However, EIC: Emergency equipment extension cost (yen), κ: Proportional constant, EC m (t) : Installation cost (yen) of equipment m for emergency extension in t year. In addition, the proportionality constant κ of emergency equipment represents the ratio between the power distribution equipment expansion cost planned in advance and the cost when the equipment is urgently installed due to tight equipment capacity. For example, the cost for urgent expansion work is about twice that of normal time, so κ = 2.
一方、当初計画作成時に想定した予備電力量を上回った場合、計画における設備投資コストと、実際の負荷推移に対して必要十分な設備増資を行った場合の設備投資コストの差である設備余剰コストが発生する。この設備余剰コストRICは式(12)により算出する。
ただし、RIC:設備余剰コスト(円)、SCm (t):実際の負荷推移に対して必要十分なt年における設備mの投資コスト(円)、PCm (t):計画検討時におけるt年の設備mの投資コスト(円)である。ここで、SCm (t)については、配電設備増設コストFINVを用いることができる。
On the other hand, if the reserve power amount estimated at the time of initial plan creation is exceeded, the equipment surplus cost, which is the difference between the capital investment cost in the plan and the capital investment cost when the necessary capital increase is made for the actual load transition Occurs. This equipment surplus cost RIC is calculated by equation (12).
However, RIC: equipment surplus cost (yen), SC m (t) : investment cost (yen) of equipment m in year t necessary and sufficient for actual load transition, PC m (t) : t at the time of planning review This is the investment cost (yen) for the annual facility m. Here, for SC m (t) , the distribution facility expansion cost F INV can be used.
追加コストNIは、緊急設備増設コストEICと設備余剰コストRICであるので、式(13)のように設定される。
NI = EIC + RIC ……(13)
期待コスト算出部28は、追加コスト算出部27においてそれぞれ算出した追加コストに、シナリオ取得部22において取得しこれらの追加コストに対応する各シナリオの実現確率を勘案することで、期待される追加コストを算出する。すなわち、下記の式(14)に示すように、式(13)に、シナリオ取得部22で取得した各シナリオの実現確率(ph)を掛け合わせたものを、全てのシナリオについて合計すると期待コストEX(g)を算出できる。
ここで、g,h:シナリオ番号、NI(g,h):不確実要素の推移をシナリオgと想定して計画を行ったが実際の推移はシナリオhだった場合のコスト、ph:シナリオhの実現確率である。
Since the additional cost NI is the emergency equipment extension cost EIC and the equipment surplus cost RIC, it is set as shown in Expression (13).
NI = EIC + RIC (13)
The expected
Here, g, h: scenario number, NI (g, h): cost when the transition of uncertain factors is assumed as scenario g, but the actual transition is scenario h, ph : scenario The realization probability of h.
効用算出部29は、追加コスト算出部27において算出した各追加コストと、リスク許容度取得部23において取得した効用関数とに基づいて、各追加コストに対する計画作成主体の許容度を示す不効用をそれぞれ算出する。具体的には、下記の式(15)で示される通り、リスク許容度取得部23で取得したリスク許容度を表す効用関数である式(1)に式(13)で計算される各追加コストNI(g,h)を代入することで、各追加コストに対する不効用をそれぞれ算出する。
U(g)=U(NI(g,h)) ……(15)
The
U (g) = U (NI (g, h)) (15)
期待効用算出部30は、シナリオ取得部22において取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率と、効用算出部29において算出した各追加コストに対応する不効用とに基づいて、各追加コストに対応する不効用の期待値である期待不効用を算出する。具体的には、下記の式(16)で示される通り、リスク許容度取得部23で取得したリスク許容度を表す効用関数である式(1)に式(15)によって算出される各追加コストに対する不効用を代入して、各追加コストNI(g,h)に対応する不効用U(g)の期待値である期待不効用UEX(g)を算出する。
The expected
等価コスト算出部31は、期待効用算出部30において算出された期待不効用と、リスク許容度取得部23において取得した効用関数とに基づいて、期待コスト算出部28において算出された期待コストに不確実性リスクを見込んだ主観的なコストである等価コストを算出する。具体的には、下記の式(17)で示される通り、式(16)によって算出された期待不効用UEX(g)を式(1)の効用関数の逆関数に代入することで、期待コストに不確実性リスクを見込んだ主観的なコストである等価コストEQ(g)を算出する。
Based on the expected invalidity calculated by the expected
最適シナリオ決定部32は、シナリオ取得部22において取得したシナリオの中から、当初コスト算出部25において算出した配電コストFNと等価コスト算出部31において算出した等価コストEQ(g)との和である式(18)を最小とするようなシナリオを探索する。
ここで、G:全シナリオ集合、F:最終的な目的関数、FN(g):シナリオgの場合のFNである。
Optimal
Here, G: total scenario set, F: final objective function, F N (g): F N in the case of scenario g.
さて、この目的関数Fの最小とするシナリオの探索は、非線形の目的関数を持つ混合整数計画問題となるので本質的に全探索が必要となるが、問題の規模から考えて実用的ではない。よって、ここでは、近似解法としてメタ・ヒューリスティック手法のひとつであるタブー探索法(Tabu Search)を用いる。 The search for the scenario that minimizes the objective function F is a mixed integer programming problem having a non-linear objective function, so that a full search is essentially required, but it is not practical in view of the scale of the problem. Therefore, here, tabu search, which is one of meta-heuristic methods, is used as an approximate solution.
タブー探索法とは、山登り法に似た近傍解探索を行う近似解法アルゴリズムである。タブー探索法の特徴は、改悪な解にも遷移するという点と、解の巡回を回避するためのタブーリストを用いる点にある。タブーリストとは解の遷移における情報である属性を保存するメモリである。タブーリストの中にある属性は解の近傍から除外されるため、解の巡回を阻止することができ、効率の良い探索が期待できる。同様の問題を取り扱う近似解法には様々なものが提案されているが、ここでは一般的なタブー探索法を採用した。 The tabu search method is an approximate solution algorithm that performs a neighborhood solution search similar to the hill-climbing method. The characteristics of the tabu search method are that a transition is made to a bad solution and that a tabu list is used to avoid solution circulation. The taboo list is a memory for storing attributes that are information in solution transition. Since the attributes in the tabu list are excluded from the vicinity of the solution, the solution circulation can be prevented and an efficient search can be expected. Various approximate solutions that deal with similar problems have been proposed. Here, a general tabu search method is adopted.
図5は、具体的な解法の手順をフローチャートに示したものである。なお、図5及び後述において記載されるyはベクトル値、S(y)、Y及びTはベクトル値の集合である。 FIG. 5 is a flowchart showing a specific solution procedure. Note that y described in FIG. 5 and later is a vector value, and S (y), Y, and T are a set of vector values.
まず、初期解y∈Yを決め、現在の近似最適解y*=yとする(S502)。そして、繰り返しカウンターk=0とし、タブーリストTを空とする(S504)。もし、近傍解が全てタブーならば(S506:YES)、終了する。もし、近傍解が全てタブーではなければ(S506:NO)、sk(y)=OPTIMUM(s(y))であるようなsk∈sk(y)−Tを選ぶ(S508)。さらに、y=sk(y)とする(S510)。もし、現在の近似最適解y*に対してF(y)<F(y*)ならば(S512:YES)、y*=yとする(S514)。もし、現在の近似最適解y*に対してF(y)<F(y*)でなければ(S512:NO)、S516に行く。全体の繰り返し数k、又はy*が最後に修正されてからの繰り返し数があらかじめ決められた値を超えた場合は(S516:YES)、終了する。一方、全体の繰り返し数k、又はy*が最後に修正されてからの繰り返し数があらかじめ決められた値を超えていない場合は(S516:NO)、S506に戻る。 First, an initial solution yεY is determined, and the current approximate optimum solution y * = y is set (S502). Then, the repetition counter k = 0 is set, and the tabu list T is emptied (S504). If all the neighborhood solutions are taboos (S506: YES), the process ends. If no in all neighborhood solutions taboo (S506: NO), s k (y) = OPTIMUM s as a (s (y)) k ∈s k (y) choose -T (S508). Further, y = s k (y) is set (S510). If F (y) <F (y * ) with respect to the current approximate optimum solution y * (S512: YES), y * = y is set (S514). If F (y) <F (y * ) is not satisfied with respect to the current approximate optimum solution y * (S512: NO), the process goes to S516. If the total number of repetitions k or y * after the last modification exceeds a predetermined value (S516: YES), the process ends. On the other hand, when the total number of repetitions k or y * has not exceeded the predetermined value after the last modification (S516: NO), the process returns to S506.
ここで、探索空間中の全ての解yの集合をY、解yから近傍解への移動sの集合をS(y)、解yから移動sによって到達する新しい解(近傍解)をs(y)、解yの目的関数値をF(y)としている。また、OPTIMUM(s(y))は、最良の移動を見つけ出すための関数であり、一般には目的関数値F(s(y))が最小となるsk(y)が近傍での最小解として選択される。 Here, Y is the set of all solutions y in the search space, S (y) is the set of movements s from solution y to neighboring solutions, and s ( y), the objective function value of the solution y is F (y). OPTIMUM (s (y)) is a function for finding the best movement. Generally, s k (y) that minimizes the objective function value F (s (y)) is a minimum solution in the vicinity. Selected.
最適計画作成部33は、最適シナリオ決定部32において決定したシナリオに基づいて、変電所バンク設備と幹線及び分岐線で構成される配電線設備とを含む最適な配電設備計画を作成する。図6は、リスク許容度取得部23において取得した無関心型、回避型、受け入れ型の3つの効用関数それぞれに対して、最適計画作成部33において算出された変電所バンク設備と配電線設備とに係る増設時期と増設数の関係についての一例である。
Based on the scenario determined by the optimal
以上の通り、本実施形態の配電設備計画作成支援システム1によれば、電力需要予測及び分散型電源導入予測等の不確実性を考慮した配電設備計画の作成を支援することができる。すなわち、配電設備計画作成支援システム1はリスクに対する計画作成主体の主観を取り込み、リスクとコストの調和を図る最適な設備計画を得ることができる。
As described above, according to the distribution facility plan
不確実性リスクが存在する中での意思決定においては、現実に発生するコストの期待値である期待コストに加えて、当初の計画通りとならない不安に対するコストも勘案する必要がある。例えば、自家用車の所有者は、事故を起こしてしまった場合に発生する損害賠償金に事故発生確率を乗じて求められる期待コストを上回る保険料を自動車保険として支払っているが、これは追加的なコストを払ってまでも不確実性リスクを軽減したいというニーズがあることを示している。 In decision making in the presence of uncertainty risk, it is necessary to take into account the cost of anxiety that is not as originally planned, in addition to the expected cost that is the expected value of the actual cost. For example, the owner of a private car pays premiums for automobile insurance that exceed the expected cost required by multiplying the damages incurred in the event of an accident by the probability of occurrence of the accident. This shows that there is a need to reduce the risk of uncertainty even at a cost.
このように、配電設備計画を作成する場合においても、当初の投資コストが大きくとも計画変更のリスクが小さい計画を採用するのか、多少の計画変更とそれに伴う追加コスト発生のリスクは甘受しつつ当初の投資コストが小さい計画を採用するのか、の判断が必要となる。配電設備計画作成支援システム1は、こうした不確実性リスクに対する主観的な評価判断を配電整備計画の作成に反映させることができる。
In this way, even when creating a distribution facility plan, whether to adopt a plan with a low risk of plan change even if the initial investment cost is large, accepts the risk of some plan changes and the accompanying additional costs, but accepts the initial It is necessary to decide whether to adopt a plan with a low investment cost. The distribution facility plan
なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 In addition, the description of the above embodiment is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.
1 配電設備計画作成支援システム
10 CPU 11 メモリ
12 記憶装置 13 記録媒体読取装置
14 通信インターフェイス 15 入力装置
16 出力装置 17 記録媒体
21 配電設備取得部 22 シナリオ取得部
23 リスク許容度取得部 24 当初計画作成部
25 当初コスト算出部 26 変更計画作成部
27 追加コスト算出部 28 期待コスト算出部
29 効用算出部 30 期待効用算出部
31 等価コスト算出部 32 最適シナリオ決定部
33 最適計画作成部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
現時点において保有している配電設備を示す情報を取得する配電設備取得部と、
所定の計画対象期間において起こり得る複数のシナリオと、各シナリオの実現確率とを取得するシナリオ取得部と、
当初計画の前提となるシナリオと異なるシナリオが現実に起こってしまうことによって計画を変更しなければならない不確実性リスクに関する計画作成主体のリスク許容度を示す効用関数を取得するリスク許容度取得部と、
前記シナリオ取得部において取得したシナリオの中から一のシナリオを選択し、既選択したシナリオに対応するための配電設備に係る当初計画を、前記配電設備取得部で取得した情報に基づいて作成する当初計画作成部と、
前記当初計画作成部において作成した当初計画を実現するために必要な配電コストを算出する当初コスト算出部と、
前記シナリオ取得部で取得したシナリオと、前記当初計画作成部において作成した当初計画とに基づいて、前記選択したシナリオと異なるシナリオとなった場合に対応するための配電設備に係る変更計画を、前記選択したシナリオとは異なる全てのシナリオについて作成する変更計画作成部と、
前記変更計画作成部において作成した各変更計画を実現するために必要な追加コストを算出する追加コスト算出部と、
前記追加コスト算出部において算出した各追加コストと、前記シナリオ取得部において取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率とに基づいて、追加コストの期待値である期待コストを算出する期待コスト算出部と、
前記追加コスト算出部において算出した各追加コストと、前記リスク許容度取得部において取得した効用関数とに基づいて、各追加コストに対する計画作成主体の許容度を示す不効用をそれぞれ算出する効用算出部と、
前記シナリオ取得部において取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率と、前記効用算出部において算出した各追加コストに対応する不効用とに基づいて、各追加コストに対応する不効用の期待値である期待不効用を算出する期待効用算出部と、
前記期待効用算出部において算出された期待不効用と、前記リスク許容度取得部において取得した効用関数とに基づいて、不確実性リスクを見込むことにより期待コスト算出部において算出された前記期待コストに不確実性リスクを見込んだ主観的なコストである等価コストを算出する等価コスト算出部と、
前記シナリオ取得部において取得した複数のシナリオの中から、前記当初コスト算出部において算出した配電コストと前記等価コスト算出部において算出した等価コストとの和を最小とするようなシナリオを決定する最適シナリオ決定部と、
を備えることを特徴とする配電設備計画作成支援システム。 A distribution facility plan creation support system for creating a distribution facility plan in a predetermined plan target period,
A distribution facility acquisition unit that acquires information indicating the distribution facilities currently held;
A scenario acquisition unit that acquires a plurality of scenarios that can occur in a predetermined planning target period and the realization probability of each scenario;
A risk tolerance acquisition unit that obtains a utility function indicating the risk tolerance of the planning body related to the uncertainty risk that must be changed due to a scenario that differs from the scenario assumed in the initial plan in reality; ,
Initially selecting one scenario from the scenarios acquired in the scenario acquisition unit, and creating an initial plan related to the distribution facility to correspond to the selected scenario based on the information acquired in the distribution facility acquisition unit The planning department,
An initial cost calculation unit for calculating a power distribution cost necessary for realizing the initial plan created in the initial plan creation unit;
Based on the scenario acquired by the scenario acquisition unit and the initial plan created by the initial plan creation unit, the change plan related to the power distribution facility to cope with a scenario different from the selected scenario, A change plan creation section for creating all scenarios different from the selected scenario;
An additional cost calculation unit for calculating an additional cost necessary for realizing each change plan created in the change plan creation unit;
Expected cost calculation that calculates an expected cost that is an expected value of the additional cost based on each additional cost calculated by the additional cost calculating unit and the realization probability of the scenario corresponding to each additional cost acquired by the scenario acquiring unit And
A utility calculation unit that calculates an invalidity indicating the tolerance of the plan creation subject for each additional cost based on each additional cost calculated by the additional cost calculation unit and the utility function acquired by the risk tolerance acquisition unit. When,
Based on the realization probability of the scenario corresponding to each additional cost acquired by the scenario acquisition unit and the invalidity corresponding to each additional cost calculated by the utility calculation unit, the expected value of invalidity corresponding to each additional cost An expected utility calculation unit for calculating an expected invalid utility,
Based on the expected invalidity calculated in the expected utility calculation unit and the utility function acquired in the risk tolerance acquisition unit, the expected cost calculated in the expected cost calculation unit by considering the uncertainty risk An equivalent cost calculation unit that calculates an equivalent cost, which is a subjective cost in anticipation of uncertainty risk,
An optimal scenario that determines a scenario that minimizes the sum of the distribution cost calculated in the initial cost calculation unit and the equivalent cost calculated in the equivalent cost calculation unit from among a plurality of scenarios acquired in the scenario acquisition unit A decision unit;
A distribution facility plan creation support system characterized by comprising:
前記最適シナリオ決定部において決定したシナリオに基づいて、変電所バンク設備と幹線及び分岐線で構成される配電線設備とを含む最適な配電設備計画を作成する最適計画作成部を備えることを特徴とする配電設備計画作成支援システム。 A power distribution facility plan creation support system according to claim 1,
An optimum plan creation unit for creating an optimum distribution facility plan including a substation bank facility and a distribution line facility composed of a trunk line and a branch line based on the scenario determined in the optimum scenario determination unit; Power distribution facility plan creation support system.
前記シナリオ取得部において取得したシナリオが、電力需要の予測を含むものであることを特徴とする配電設備計画作成支援システム。 A distribution facility plan creation support system according to claim 1 or 2,
The scenario acquired in the scenario acquisition unit includes a prediction of power demand, and a distribution facility plan creation support system, characterized in that:
前記シナリオ取得部において取得したシナリオが、分散型電源に係る導入の予測を含むものであることを特徴とする配電設備計画作成支援システム。 A distribution facility plan creation support system according to any one of claims 1 to 3,
The distribution facility plan creation support system, characterized in that the scenario acquired by the scenario acquisition unit includes an introduction prediction related to a distributed power source.
コンピュータが、
現時点において保有している配電設備を示す情報を取得するステップと、
所定の計画対象期間において起こり得る複数のシナリオと、各シナリオの実現確率とを取得するステップと、
当初計画の前提となるシナリオと異なるシナリオが現実に起こってしまうことによって計画を変更しなければならない不確実性リスクに関する計画作成主体のリスク許容度を示す効用関数を取得するステップと、
前記取得したシナリオの中から一のシナリオを選択し、既選択したシナリオに対応するための配電設備に係る当初計画を、前記取得した情報に基づいて作成するステップと、
前記作成した当初計画を実現するために必要な配電コストを算出するステップと、
前記取得したシナリオと、前記作成した当初計画とに基づいて、前記選択したシナリオと異なるシナリオとなった場合に対応するための配電設備に係る変更計画を、前記選択したシナリオとは異なる全てのシナリオについて作成するステップと、
前記作成した各変更計画を実現するために必要な追加コストを算出するステップと、
前記算出した各追加コストと、前記取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率とに基づいて、追加コストの期待値である期待コストを算出するステップと、
前記算出した各追加コストと、前記取得した効用関数とに基づいて、各追加コストに対する計画作成主体の許容度を示す不効用をそれぞれ算出するステップと、
前記取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率と、前記算出した各追加コストに対応する不効用とに基づいて、各追加コストに対応する不効用の期待値である期待不効用を算出するステップと、
前記算出された期待不効用と、前記取得した効用関数とに基づいて、不確実性リスクを見込むことにより前記算出された期待コストに不確実性リスクを見込んだ主観的なコストである等価コストを算出するステップと、
前記取得した複数のシナリオの中から、前記算出した配電コストと前記算出した等価コストとの和を最小とするようなシナリオを決定するステップと、
を含むことを特徴とする配電設備計画作成支援方法。 A distribution facility plan creation support method for creating distribution facility plan creation in a predetermined plan target period,
Computer
Obtaining information indicating power distribution equipment currently owned;
Obtaining a plurality of scenarios that can occur in a predetermined planning target period and the realization probability of each scenario;
Obtaining a utility function indicating the risk tolerance of the planning body regarding the uncertainty risk that the plan must be changed due to a scenario that differs from the scenario assumed in the initial plan in reality;
Selecting one scenario from the acquired scenarios, and creating an initial plan related to power distribution equipment to correspond to the selected scenario based on the acquired information;
Calculating a distribution cost required to realize the created initial plan;
Based on the acquired scenario and the created initial plan, all the scenarios different from the selected scenario are changed according to the distribution facility to cope with the case where the scenario becomes different from the selected scenario. Steps to create and
Calculating additional costs necessary to realize each of the created change plans;
Calculating an expected cost that is an expected value of the additional cost based on each calculated additional cost and the realization probability of the scenario corresponding to each acquired additional cost;
Based on each calculated additional cost and the acquired utility function, calculating each invalid utility indicating the tolerance of the plan creator for each additional cost;
Based on the realization probability of the scenario corresponding to each acquired additional cost and the invalidity corresponding to each calculated additional cost, an expected invalidity that is an expected value of invalidity corresponding to each additional cost is calculated. Steps,
Based on the calculated expected invalidity and the obtained utility function, an equivalent cost that is a subjective cost that estimates the uncertainty risk is calculated by estimating the uncertainty risk. A calculating step;
Determining a scenario that minimizes the sum of the calculated power distribution cost and the calculated equivalent cost from the plurality of acquired scenarios;
Power distribution facility plan creation support method characterized by including.
コンピュータに、
現時点において保有している配電設備を示す情報を取得するステップと、
所定の計画対象期間において起こり得る複数のシナリオと、各シナリオの実現確率とを取得するステップと、
当初計画の前提となるシナリオと異なるシナリオが現実に起こってしまうことによって計画を変更しなければならない不確実性リスクに関する計画作成主体のリスク許容度を示す効用関数を取得するステップと、
前記取得したシナリオの中から一のシナリオを選択し、既選択したシナリオに対応するための配電設備に係る当初計画を、前記取得した情報に基づいて作成するステップと、
前記作成した当初計画を実現するために必要な配電コストを算出するステップと、
前記取得したシナリオと、前記作成した当初計画とに基づいて、前記選択したシナリオと異なるシナリオとなった場合に対応するための配電設備に係る変更計画を、前記選択したシナリオとは異なる全てのシナリオについて作成するステップと、
前記作成した各変更計画を実現するために必要な追加コストを算出するステップと、
前記算出した各追加コストと、前記取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率とに基づいて、追加コストの期待値である期待コストを算出するステップと、
前記算出した各追加コストと、前記取得した効用関数とに基づいて、各追加コストに対する計画作成主体の許容度を示す不効用をそれぞれ算出するステップと、
前記取得した各追加コストに対応するシナリオの実現確率と、前記算出した各追加コストに対応する不効用とに基づいて、各追加コストに対応する不効用の期待値である期待不効用を算出するステップと、
前記算出された期待不効用と、前記取得した効用関数とに基づいて、不確実性リスクを見込むことにより前記算出された期待コストに不確実性リスクを見込んだ主観的なコストである等価コストを算出するステップと、
前記取得した複数のシナリオの中から、前記算出した配電コストと前記算出した等価コストとの和を最小とするようなシナリオを決定するステップと、
を実行させることを特徴とする配電設備計画作成支援プログラム。 A distribution facility plan creation support program for creating distribution facility plan creation in a predetermined plan target period,
On the computer,
Obtaining information indicating power distribution equipment currently owned;
Obtaining a plurality of scenarios that can occur in a predetermined planning target period and the realization probability of each scenario;
Obtaining a utility function indicating the risk tolerance of the planning body regarding the uncertainty risk that the plan must be changed due to a scenario that differs from the scenario assumed in the initial plan in reality;
Selecting one scenario from the acquired scenarios, and creating an initial plan related to power distribution equipment to correspond to the selected scenario based on the acquired information;
Calculating a distribution cost required to realize the created initial plan;
Based on the acquired scenario and the created initial plan, all the scenarios different from the selected scenario are changed according to the distribution facility to cope with the case where the scenario becomes different from the selected scenario. Steps to create and
Calculating additional costs necessary to realize each of the created change plans;
Calculating an expected cost that is an expected value of the additional cost based on each calculated additional cost and the realization probability of the scenario corresponding to each acquired additional cost;
Based on each calculated additional cost and the acquired utility function, calculating each invalid utility indicating the tolerance of the plan creator for each additional cost;
Based on the realization probability of the scenario corresponding to each acquired additional cost and the invalidity corresponding to each calculated additional cost, an expected invalidity that is an expected value of invalidity corresponding to each additional cost is calculated. Steps,
Based on the calculated expected invalidity and the obtained utility function, an equivalent cost that is a subjective cost that estimates the uncertainty risk is calculated by estimating the uncertainty risk. A calculating step;
Determining a scenario that minimizes the sum of the calculated power distribution cost and the calculated equivalent cost from the plurality of acquired scenarios;
A distribution facility plan creation support program characterized in that
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