JP5047014B2 - 発電機需給計画装置及び発電機需給計画方法 - Google Patents

Description

この発明は、電気事業者が実施する計画業務において、発電機の運用制約を満足して発電機を経済的に運用するための発電機需給計画装置及び発電機需給計画方法に関する。

従来の発電機出力決定方法における計画技術として、特許文献１において、燃料消費量制約を満足するために、対象となる発電機の燃料費を仮想的に調整する手段を持ち、仮想的に設定された燃料費のもとで発電機出力決定作業を繰り返し実行して仮想燃料費を調整することによって発電機出力スケジュールを策定する方法があった。

また、非特許文献１において、起動停止状態と出力を決定する発電機運転スケジュールを策定する方法がある。具体的には、負荷持続曲線を利用して燃料消費量制約の対象ユニットに対して並列すべき時間帯と解列すべき時間帯をあらかじめ明らかにしておき、それ以外の時間帯で発電ユニットの起動停止状態の組合せと発電ユニットの出力を決定して、コスト最小の起動停止状態を選択する。このとき燃料消費量制約を満足するかどうかを判断し、違反している場合には、違反量を解消するために仮想燃料費を調整することにより前記処理を繰り返すものである。

特開２００１-３７０８７号公報（４頁左１〜４９行） 「起動停止と燃料使用量制約を考慮した火力発電機群の年間計画決定手法（そのII）」（平成７年電気学会全国大会講演論文集６−ｐ１３）

大規模な火力発電ユニット群の実用的な運転スケジュールの策定には、ラグランジュ緩和法を適用し制約条件を緩和して発電ユニットごとの部分問題として独立に取扱い、全体運転コストの最適化を進める方法がある。特に年単位といった長期間に亘る計画では計画策定時に重要な制約条件に燃料消費量制約や起動停止回数制約がある。

火力発電ユニットでは、燃料の長期購入契約条件や利用率による制約により、必ずしも需給運用上は必要はなくまたは効率的ではないと考えられるユニットの並列や出力配分が必要になることがある。ある燃料基地から燃料供給を受ける複数台の火力発電ユニットから構成される発電機グループの期間内の燃料消費量に対する上下限制約を燃料消費量制約と呼ぶ。

深夜軽負荷時は火力発電ユニットの出力が全体的に絞られるため、昼間帯と同じ起動体制のまま運用を行うと運転単価の上昇を招く。そのため、一般的には送電単価の高い運転火力発電ユニットをオフピーク帯に停止して、残りのユニットを高効率で運転するような運用を実施している。しかし、発電ユニットの起動停止はタービン温度の変化が大きく熱疲労が多大に加わるため、ユニットによっては年間起動停止回数に上限制約を与えて管理をしている。これを起動停止回数制約と呼ぶ。

起動停止回数制約と燃料消費量制約は、需給計画問題における計画対象変数である起動停止状態および運転ユニットの出力値の決定に対して大きな影響を与えるため、運転コストに密接な関係がある。

これらの制約条件は、需給計画問題の側面から見ると、計画対象変数（起動停止状態、運転ユニットの出力）に対して時間軸方向にまたがる変数の総和に対して制約が課せられることになり、計画対象期間における主に燃料費や起動／停止費の合計からなる総運転コストの抑制を目指す需給計画では最小運転コストを与える解を求めることが困難であった。

特許文献１の技術では、燃料消費量制約への対応は仮想的な燃料費の調整を行ったうえで数理計画法により発電ユニット出力を決定しており、実際の燃料費と異なる仮想燃料費により求められた結果に対して、システム操作者が結果の妥当性を確認するためになぜそのような結果に至ったのか現実的な理由を把握することが困難である。また、そもそも起動停止状態の決定方法が含まれておらず起動停止回数制約を取り扱うことができない。

非特許文献１の技術でも仮想的な燃料費による発電ユニットの運転スケジュールの決定（起動停止状態と出力値の決定）を行うため、特許文献１の場合と同様にシステム操作者が結果の妥当性を確認するためになぜそのような結果に至ったのか理由を把握することが困難である。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、需給計画において起動停止回数制約と燃料消費量制約のどちらか一方、またはその両方が存在する場合に、経済的な実用的計画を策定することが可能で、かつ、システム操作者が制約条件の対応処理に関して結果の妥当性を確認することが可能な発電機需給計画装置及び発電機需給計画方法を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の発電機需給計画装置は、計画対象期間内における複数の発電機についての発電機の出力内容及び起動停止状態を含む需給計画を決定する発電機需給計画装置であって、前記複数の発電機に関する需給バランス制約に基づき、起動停止回数制約及び燃料消費量制約を考慮せずに運転コストが最小となる前記需給計画を初期需給計画情報として作成する最経済計画策定部と、前記初期需給計画情報に基づき、前記複数の発電機それぞれに対し、前記起動停止回数制約及び前記燃料消費量制約のうち少なくとも一つの制約違反がある場合に、前記計画対象期間において解消コスト増分量の抑制を図りながら前回得られた中間需給計画情報より制約違反量を減ずる違反解消処理を順次繰り返し施して次の中間需給計画情報を得つつ、上記少なくとも一つの制約違反の解消を図った前記需給計画を最終需給計画情報として最終的に得る制約違反解消処理部とを備え、前記初期需給計画情報、前記中間需給計画情報及び前記最終需給計画情報に基づき、外部から視覚認識可能な出力結果情報を出力する出力結果情報出力部をさらに備える。

この発明に係る請求項５記載の発電機需給計画方法は、計画対象期間内における複数の発電機についての発電機の出力内容及び起動停止状態を含む需給計画を決定する発電機需給計画方法であって、(a) 前記複数の発電機に関する需給バランス制約に基づき、起動停止回数制約及び燃料消費量制約を考慮せずに運転コストが最小となる前記需給計画を初期需給計画情報として作成するステップと、(b) 前記初期需給計画情報に基づき、前記複数の発電機それぞれに対し、前記起動停止回数制約及び前記燃料消費量制約のうち、少なくとも一つの制約違反がある場合に前記計画対象期間において解消コスト増分量の抑制を図りながら前回得られた中間需給計画情報より制約違反量を減ずる違反解消処理を順次繰り返し施して次の中間需給計画情報を得つつ、上記少なくとも一つの制約違反の解消を図った前記需給計画を最終需給計画情報として最終的に得るステップとを備え、(c) 前記初期需給計画情報、前記中間需給計画情報及び前記最終需給計画情報に基づき、外部から視覚認識可能な出力結果情報を出力するステップをさらに備える。

この発明に係る請求項１記載の発電機需給計画装置において、制約違反解消処理部は、初期需給計画情報に基づき、解消処理を施して中間需給計画情報を得つつ、起動停止回数制約及び燃料消費量制約のうち、少なくとも一つの制約違反の解消を図った最終需給計画情報を得ている。

その結果、起動停止回数制約及び燃料消費量制約のうち、少なくとも一つの制約を考慮して経済的な運転計画となる需給計画を規定した最終需給計画情報を得ることができる。

加えて、発電機需給計画装置におけるシステム操作者は、初期需給計画情報、中間需給計画情報及び最終需給計画情報に基づき、出力結果情報部から出力される出力結果情報を参照することができる。したがって、上記システム操作者は、理解しやすい初期需給計画情報から出発して、最終的に起動停止回数制約違反の解消された最終需給計画情報に至るまでの、少なくとも一つの制約違反に対する解消内容を比較的容易に認識することができる。その結果、上記システム操作者は、どのような理由で最終需給計画情報が得られたのかを詳細に確認し妥当性を検証することができる効果を奏する。

この発明に係る請求項５記載の発電機需給計画方法において、ステップ(b) は、初期需給計画情報に基づき、解消処理を施して中間需給計画情報を得つつ、起動停止回数制約及び燃料消費量制約のうち、少なくとも一つの制約違反の解消を図った最終需給計画情報を得ている。

その結果、起動停止回数制約及び燃料消費量制約のうち、少なくとも一つの制約を考慮して経済的な運転計画となる需給計画を規定した最終需給計画情報を得ることができる。

加えて、発電機需給計画方法を用いるシステム操作者は、ステップ(c) の実行時に、初期需給計画情報、中間需給計画情報及び最終需給計画情報に基づき出力される出力結果情報を参照することができる。したがって、上記システム操作者は、理解しやすい初期需給計画情報から出発して、最終的に起動停止回数制約違反の解消された最終需給計画情報に至るまでの、少なくとも一つの制約違反に対する解消内容を比較的容易に認識することができる。その結果、上記システム操作者は、どのような理由で最終需給計画情報が得られたのかを詳細に確認し妥当性を検証することができる効果を奏する。

＜実施の形態１＞
この発明における実施の形態１である発電機需給計画装置は、起動停止回数制約が設定されている場合（燃料消費量制約の設定はなし）の需給計画を決定する。なお、需給計画とは、計画対象期間内における複数の発電機についての発電機の出力内容及び起動停止状態を含む計画を意味する。また、実施の形態１の発電機需給計画装置は、起動停止回数制約違反解消後においても、複数の発電機の発電機出力総量は解消前から変化がないように需給計画を決定する。なお、起動停止回数制約が課されるのは火力発電ユニット（火力発電機）が一般的であるので火力発電ユニットを中心に説明する。

図１はこの発明の実施の形態１である発電機需給計画装置の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、実施の形態１は、データ格納部１１及びデータ処理部１０から構成される。データ処理部１０はデータ設定部１２、最経済計画策定部１３、起動停止回数制約違反解消処理部１４、結果処理部１５、策定結果表示部１６及び違反解消履歴表示部１７から構成される。なお、図１において破線の矢印は実質的な処理の流れを示しているが、実際にはデータ格納部１１を媒介として情報（データ）の授受がなされる。

データ設定部１２は、需給計画策定に必要な種々のデータの入力を受け付け、設定データとしてデータ格納部１１に格納する。

最経済計画策定部１３は、データ格納部１１より得た設定データに基づいて、計画対象となる複数の発電機に対し、最経済な計画スケジュール（需給計画）を立案し、この需給計画を規定した初期需給計画情報データを格納部１１に格納する。

起動停止回数制約違反解消処理部１４は、最経済計画策定部１３の演算結果である初期需給計画情報に基づき起動停止回数制約が設定されている各発電ユニットに対して制約違反状況を確認し制約違反があれば違反を解消する起動停止回数制約違反解消処理を実行する。起動停止回数制約違反解消処理部１４による解消処理後の最終的な需給計画が最終需給計画情報として、解消処理中の需給計画が中間需給計画情報として、それぞれデータ格納部１１に格納される。

結果処理部１５は、データ格納部１１に格納された初期需給計画情報、中間需給計画情報、及び最終需給計画情報それぞれに基づき、時系列の発電ユニット出力値や燃料消費量、起動停止回数、運転コストなどの表示用出力結果（出力結果情報）を必要な形式で算出し、データ格納部１１に保存する。

策定結果表示部１６は、結果処理部１５により算出された初期需給計画情報及び最終需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部１１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

違反解消履歴表示部１７は、結果処理部１５より算出された中間需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部１１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

データ格納部１１は、データ設定部１２によって設定された種々の設定データと、最経済計画策定部１３により得た初期需給計画情報と、起動停止回数制約違反解消処理部１４により得た中間需給計画情報及び最終需給計画情報と、結果処理部１５により得た表示用出力結果とをそれぞれ格納する。

データ設定部１２と、策定結果表示部１６と、違反解消履歴表示部１７はシステム操作者がデータ入力や結果表示による確認を行うものであり、マウス、キーボードやディスプレイ等の入出力装置により実現するデータ入出力部１０ａとなる。

一方、最経済計画策定部１３と起動停止回数制約違反解消処理部１４と結果処理部１５とはコンピュータの記録媒体に記憶させて保存、または伝送媒体を介して読み込み保存することによりコンピュータの内部処理であるデータ演算部１０ｂとして実現する。

データ格納部１１はデータベース上に実現し、データ設定部１２、最経済計画策定部１３、起動停止回数制約違反解消処理部１４、結果処理部１５、策定結果表示部１６及び違反解消履歴表示部１７はデータ格納部１１に対し、必要なデータの保存、あるいは読み出し処理を行う。

図２はこの発明の実施の形態１である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における起動停止回数制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。

データ格納部１１は設備データＤ１０、発電機データＤ１１、発電機作業計画データＤ１２、物理的制約条件データＤ１３、電力需要データＤ１４、電力取引契約データＤ１５、及び計画条件データＤ１６からなる発電機関連データを格納している。

設備データＤ１０は、計画対象となる発電ユニットの総数、燃料消費量グループ（同一燃料を使用する火力発電ユニットの集合として定義される。一般的に同一燃料基地に燃料供給パイプで接続されたユニットの集合となる。）の総数、燃料消費量グループに属する発電ユニット等を規定したデータである。なお、実施の形態１では燃料消費量に関するデータは特に使用しない。

発電機データＤ１１は発電機の出力上下限値、起動パターン、停止パターン、起動費、最小運転時間、最小停止時間、燃料種別、燃料費曲線係数、燃料消費量曲線係数等、本実施の形態が必要とする情報を規定したデータであり、発電機単位にデータ格納部１１に格納されている。

発電機作業計画データＤ１２は、各発電機の定期点検などの作業により運転を停止する期間や出力値を一定に制限する期間などを規定したデータである。

物理的制約条件データＤ１３は発電機の作業計画以外の強制運転期間とその出力値、燃料消費量グループに対する燃料消費量や火力発電ユニットに対する起動停止回数の指定等の需給計画を立案するにあたって満足すべき条件を規定したデータである。

電力需要データＤ１４は契約している需要家の各時刻における総需要予測データである。

電力取引契約データＤ１５は、電力市場で売買された、もしくは相対契約により既に契約済みの電力取引契約に関するデータである。

計画条件データＤ１６は、需給計画の開始日、終了日、燃料消費量制約違反解消時に参照する燃料消費量グループの処理優先順位の指定等、計画策定における基本条件に関するデータである。

以上これらのデータＤ１０〜Ｄ１６は、システム操作者が、データ設定部１２を用いて必要なデータをデータ格納部１１に登録する。これらの入力は、キーボードやディスプレイから成る装置を利用して行う。または別途用意されている、CSV形式などあらかじめ規定されたファイル形式にしたがった外部の電子ファイルに記録されたデータをシステムで読み込むことにより行うことができる。

図３は電力取引契約データＤ１５として格納されるデータ例を示す説明図である。同図に示すように、電力取引契約データＤ１５は概要データＤ１５ａと詳細時系列データＤ１５ｂとから構成される。

同図(a) に示すように、概要データＤ１５ａは契約名、契約相手、契約種別（販売または調達の区分）、契約最大電力、契約最大電力に対する基本料金、各時刻の契約量に対する従量料金を１つの契約データとして図に示される構造を呈している。

さらに、各契約データに対して詳細時系列データＤ１５ｂを独立して一意に対応づける。同図(b) に示すように、詳細時系列データＤ１５ｂには指定年月日の指定時間帯ごとに電力使用量を示す契約量を図に示される構造を呈している。

本発明で取り扱う需給計画問題の目的関数を示す。問題の目的は、（計画）対象期間における燃料費と起動費の総和（運転コスト）を複数の制約条件を満足して最小化することである。たとえば、燃料費を発電機出力の二次関数として与えた場合には、目的関数は以下の式(1)で表される。

制約条件として、例えば、各発電機の出力上下限制約が以下の式(2)に、各時刻の需給バランス制約条件が以下の式(3)にそれぞれ表される。

これらの条件以外にも、各発電機には、最小運転時間や最小停止時間（それぞれ、停止している発電機を起動すると運転を継続しなければならない最小時間と、逆に運転している発電機を停止すると停止を継続しなければならない最小時間）の制約がある。さらに、各発電機には、起動パターンや停止パターン（それぞれ、起動時に発電機の出力を上昇させるための固定出力パターン、および、逆に停止時に発電機の出力を減少させるための固定出力パターン）等の制約がある。

また、以下に示す式(4)は、計画対象期間に亘って同じ燃料消費グループに属する発電機の総燃料消費量に対する上下限制約を表す燃料消費量制約条件を示し、以下に示す式(5)は計画対象期間に亘って各発電機が実行する総起動停止回数の上限制約を表す起動停止回数制約条件を表す。

燃料消費量は出力可能な、すなわち運転状態にある発電機の出力による燃料の消費分で定義されるため、燃料消費量は発電機の出力値および起動停止状態に依存する。燃料消費量制約条件と起動停止回数制約条件は両者ともすべての発電機に対して設定されているものとして扱う。燃料消費量制約の下限制約量を“０”、上限制約量を計画対象期間に消費可能な最大量以上の値を与えれば、実質的に燃料消費量制約のない条件を模擬できることから汎用的なモデルの一般性を失わない。また、同様に起動停止回数制約の上限制約回数を計画対象期間に対して十分に大きな回数を与えれば、実質的に起動停止回数制約のない条件を模擬できることから汎用的なモデルの一般性を失わない。

図２に戻って、ステップＳ１０において、最経済計画策定部１３による最経済計画の策定処理が行われる。最経済計画策定部１３は、計画処理データとしてデータ格納部１１に格納されている設備データＤ１０より設備関連データを、発電機データＤ１１より発電機データを、発電機作業計画データＤ１２より作業計画データを読み込む。さらに、最経済計画策定部１３は、物理的制約条件データＤ１３より制約条件データを、電力需要データＤ１４より時刻別需要データを、電力取引契約データＤ１５より時刻別取引量データを、計画条件データＤ１６より計画条件を読み込む。そして、最経済計画策定部１３は、読み込んだ各データに基づいて計画対象期間に亘る最経済計画の策定処理を実施する。

最経済計画アルゴリズムとしては、たとえば、”Chao-an Li, Raymond B. Johnson, Alva J. Svoboda, “A NEW UNIT COMMITMENT METHOD”, IEEE Trans. On Power Systems, Vol.12, No.1, Feb 1997, pp 113-119に記載の、Unit Decommitment Methodを適用する。これは上記目的関数の値を最小となるように起動停止状態および各運転発電機の出力を決定する方法である。

その後、ステップＳ１１において、最経済計画策定部１３は、ステップＳ１０の策定内容に基づき、計画結果の処理を行って初期需給計画情報を得る。すなわち、最経済計画策定部１３は、ステップＳ１０の策定内容に基づき、計画対象期間に亘る各時刻単位での全発電ユニットの出力値、起動停止状態（“０”（停止状態）または“１”（運転状態）で記録）、上記目的関数の値（燃料費と起動費の総和による運転コスト）、システムλ値（限界費用）等からなる初期需給計画情報を算出し、データ格納部１１に登録（保存）する。

なお、現在の運転計画に対してのシステムλ値は、現在状態から出力を増大させようとしたときに発電機全体でいくらコストが増大するかということを表す極限値を示す。以下、この点について詳述する。

最適な出力配分状態では、需給バランス制約条件のみを満たす各発電機の増分燃料費 df(P)/dP （発電機出力を微小分増加させるのに必要な追加燃料費、f:燃料費を表す関数、P：発電機出力） がすべて等しくなるということを意味している。つまり、df(P_i)/dP_i = λ（i=1....N）が成立している。このときのλをシステムλ値（限界費用）という。

以下の処理は起動停止回数制約違反解消処理部１４によって実行される。まず、ステップＳ１２において、起動停止回数制約を持つ発電ユニットの中から送電単価が最大の発電ユニットが１台選択される。ここで送電単価は次の式(6)で与えられる。

次に、ステップＳ１３において、起動停止回数制約違反解消処理部１４は、データ格納部１１から初期需給計画情報で示された起動停止状態を参照して、計画対象期間に亘って選択ユニットの起動停止回数をカウントし起動停止回数制約に違反しているかどうかを判定する。そして、起動停止回数制約違反がある場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１４及びＳ１６に移行し、違反がない場合（ＮＯ）はステップＳ２１に移行する。

ステップＳ１３でＹＥＳの際に実行される処理セットＳＧ１（ステップＳ１４〜Ｓ１８）では、初期需給計画情報で規定される需給計画を起点とし、選択ユニットの違反を解消するために起動停止状態を変更可能な時間帯候補を１つずつ作成する。変更可能な時間帯候補は複数存在するため評価指標として解消コスト増分を算出する。最経済ケース結果である初期需給計画情報をベースとして違反解消を逐次実行するために、違反解消後の最終的な運転コストは増大する。したがって、解消処理を実行するとき、計画対象期間において起動停止状態の変更時間帯の決定には増大コストを最小限に抑制するためのコスト管理が必要である。

ステップＳ１４において、起動停止回数制約違反解消処理部１４は、選択ユニットの停止時間帯を検索し、各停止時間帯を運転状態に変更した場合の解消コスト増分Ｃｕをそれぞれ算出する。選択ユニットｉに対する解消コスト増分Ｃｕは、選択ユニットの運転状態への変更により増加する運転コストと、システムλ値を利用することにより選択ユニットの運転状態の変更により他ユニットで出力を代替するための運転コストをそれぞれ求めた差分により定義した次の式(7)で与えられる。

ステップＳ１５において、ステップＳ１４の結果として得られたすべての起動停止状態の変更可能時間帯とその評価値である解消コスト増分Ｃｕのセットの中から、解消コスト増分Ｃｕが最小となる１つのセット（最小解消コスト増分ＭｉｎＣｕ）が違反解消処理候補として選択される。

同様に、ステップＳ１６において、起動停止回数制約違反解消処理部１４は、選択ユニットの運転時間帯を検索し、各運転時間帯を停止状態に変更した場合の解消コスト増分Ｃｄをそれぞれ算出する。選択ユニットｉに対する解消コスト増分Ｃｄは、選択ユニットの停止状態への変更により減少する運転コストと、システムλ値を利用することにより選択ユニットの停止状態の変更により他ユニットで出力を代替するための運転コストをそれぞれ求め、差分により定義した次の式(8)で与えられる。

式(8)の右辺が、「システムλ値を利用することにより選択ユニットの停止状態の変更により他ユニットで出力を代替するための運転コスト」を示している。選択ユニットの停止状態への変更により、出力が不足するため選択ユニット以外のユニットの出力増により補填する必要がある。厳密にはそのときの他ユニット出力増のコストは選択ユニットも含めた全体の再計画を実行しないと分からない。計算量の爆発的増大を回避するため、ここではシステムλ値を使用することによって効率的に他ユニット出力増コストを評価している。

式(8)の時点では上述のように厳密な再計画を実行するわけではないので出力を代替する他ユニットは特定されているわけではない。システムλ値という値を利用してコスト増分を評価することにより、起動停止回数制約違反を低減するために選択ユニットの起動停止状態を変更するだけである。実際にどのユニットが出力を代替したのかはステップＳ２０の発電機出力の決定処理を実行したときに判明する。

ステップＳ１７において、ステップＳ１６の結果として得られたすべての起動停止状態の変更可能時間帯とその評価値である解消コスト増分Ｃｄのセットの中から、解消コスト増分Ｃｄが最小となる１つのセット（最小解消コスト増分ＭｉｎＣｄ）が違反解消処理候補として選択される。

ステップＳ１４〜Ｓ１７からなる処理が終了すると、ステップＳ１８において、起動停止回数制約違反解消処理部１４は、それぞれ選択された2つの違反解消処理候補である最小解消コスト増分ＭｉｎＣｕと最小解消コスト増分ＭｉｎＣｄとを比較し、小さい方の違反解消処理候補のみを実際の解消処理として採用し、その起動停止状態の変更だけを実行する。すなわち、違反解消対象の発電機において起動停止状態の変更が１箇所行われる。

処理セットＳＧ１の終了後、ステップＳ１９において、起動停止回数制約違反解消処理部１４は、選択中の火力発電ユニットを特定する要素、その採用した違反解消処理とその評価値、処理実行の前後の起動停止状態等を規定した中間需給計画情報をデータ格納部１１に処理順に番号付けして登録（保存）する。ステップＳ１９において最後に保存された中間需給計画情報が最終需給計画情報となる。この最終需給計画情報により、計画対象となる複数の発電機の最終的な需給計画が決定される。

次に、ステップＳ２０において、ステップＳ１８の結果を反映し違反解消対象のユニットの起動停止状態は固定した上で火力発電ユニット等の起動停止状態の作成と出力値の再決定処理が実行され、ステップＳ１３に戻る。以下、起動停止回数制約違反が解消されるまで上記の処理が繰り返される。すなわち、ステップＳ２０の実行によって、ステップＳ１８で起動停止状態変更によって増減した発電機出力が補われ、起動停止状態変更前の発電機出力総量から変化が生じないようにされる。また、ステップＳ２０の実行時にシステムλ値も更新されることになる。

ステップＳ１３で違反がすべて解消された（もしくは、もともと違反がない）と判断された場合には、ステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１において、起動停止回数制約のある火力発電ユニット等の発電ユニットで一度も選択されていないユニットがあるかどうかが判断される。未選択ユニットがある場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２２に移行して、現在の選択ユニットの次に送電単価の大きいユニットを新たな選択ユニットとしてセットしてステップＳ１３に戻る。

ステップＳ２１において未選択ユニットがない場合（ＮＯ）には、終了条件を満足したものとしてステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３において、結果処理部１５は、データ格納部１１に保存された初期需給計画情報、中間需給計画情報及び最終需給計画情報を取得し、取得した上記情報に基づき、最終結果の処理を行う。すなわち、結果処理部１５は、取得した上記情報に基づき、計画対象期間に亘る各時刻単位での全発電ユニットの出力値、起動停止状態、上記目的関数の値（燃料費と起動費の総和による運転コスト）、システムλ値（限界費用）等のシステム操作者が必要とする項目が算出され、表示用出力結果としてデータ格納部１１に登録（保存）する。

ステップＳ２３における結果処理部１５による最終結果の処理が終了すると、策定結果表示部１６は、上記一連の処理において獲得された結果のうち、初期需給計画情報及び最終需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部１１より読み出し、読み出した表示用出力結果に基づく内容をディスプレイ等の画面に表示してシステム操作者に提供する。なお、初期需給計画情報及び最終需給計画情報は、前述したようにステップＳ１１及び最後に行われるステップＳ１９においてデータ格納部１１に格納された情報に相当する。

このように、実施の形態１の発電機需給計画装置は、計画対象期間に亘る需給計画の立案時に、最経済計画策定部１３によって得た最経済計画結果である需給計画を規定した初期需給計画情報をベースにして起動停止回数制約という計画対象期間の総和量で規定される制約条件を考慮して、起動停止回数制約違反解消処理部１４により経済的な需給計画を規定した最終需給計画情報を実用的に作成することができる。

すなわち、実施の形態１の発電機需給計画装置は、需給計画において重要な考慮要素となる起動停止回数制約という物理的な制約を満足する経済的な実用的計画である複数の発電機における需給計画を得ることができる効果を奏する。

また、違反解消履歴表示部１７は、中間需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部１１から読み出し、読み出した表示用出力結果に基づく内容をディスプレイ等の画面に表示してシステム操作者に提供する。なお、中間需給計画情報は、前述したように、ステップＳ１９においてデータ格納部１１に保存された情報であり、逐次的な解消処理（中間処理）の履歴としての役割を果たす。

このように、実施の形態１の発電機需給計画装置は、データ格納部１１、結果処理部１５、策定結果表示部１６及び違反解消履歴表示部１７からなる出力結果情報出力部を備えることにより、システム操作者は結果を理解しやすい最経済結果から出発して、中間的な解消処理内容を含み、最終的に起動停止回数制約違反の解消された結果に至るまでのすべての処理内容を参照することができる。このため、どのような理由で最終結果（最終需給計画情報）が得られたのかを詳細に確認し妥当性を検証することができる。

すなわち、実施の形態１の発電機需給計画装置は、従来は最適化計算の中でシステム操作者が策定結果の妥当性を確認できなかった、あるいは確認にかなりの手間がかかった処理を、極めて容易に行えるといった従来にない顕著な効果を奏するものである。

実施の形態１では、図２に示すフローチャートを用いて発電機需給計画方法を説明したが、図２は実質的に発電機出力決定における需給計画方法を実現するためのソフトウェア処理であり、この処理をプログラムとして記録媒体に格納することができる。例えば、上記プログラムをハードディスクに格納したりすることができる。また、上記プログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他にＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等であってもよい。

＜実施の形態２＞
この発明における実施の形態２である発電機需給計画装置は、燃料消費量制約が設定されている場合（起動停止回数制約の設定はなし）の需給計画を決定する。なお、実施の形態２の発電機需給計画装置は、燃料消費量制約違反解消後においても、複数の発電機の発電機出力総量は解消前から変化がないように需給計画を決定する。また、燃料消費量制約が課されるのは火力発電ユニットが一般的であるので火力発電ユニットを中心に説明する。

燃料消費量制約が与えられているときには、結果的に運転コストの高い石油機の追加並列や運転コストの安い石炭機の出力抑制など燃料消費量制約を考慮しない最経済結果と比べて非経済的な運転体制が強いられることになる。需給計画策定時には、経済性を有した燃料消費量配分および需給バランス策定が重要であり、複数の時刻断面に亘る対応処理が必要となる。最経済結果においてある燃料消費量グループで燃料消費量制約違反が発生する場合、運転コストの面から経済性を考えると、燃料消費量グループに属する火力発電ユニットの出力変更だけではなく、ユニットの起動停止状態の変更も検討することが必要になる。この点において、特許文献１で開示した発電機出力スケジュール策定方法では出力変更のみしか触れておらず、現在運転中のユニットの出力調整範囲でしか燃料消費量を調整できないため、有効範囲が限定される。また経済性の観点からは、出力調整するよりも起動停止状態を変更する方が有利な状況も十分に考えられるが、特許文献１で開示した発電機出力スケジュール策定方法では対応できない。なお、出力変更とは、起動停止状態の変更はなく、既に起動状態にある発電機の出力だけを増減させることを意味する。

実施の形態２では、燃料消費量制約を考慮していない最経済計画結果に対して起動停止状態の変更と出力調整による燃料消費量制約の違反解消処理を実行する発電機需給計画装置について述べる。最経済計画結果である初期需給計画情報に基づいて、燃料消費量制約違反がある場合には計画結果の起動停止状態の変更や出力変更を運転コストに関する指標（持替え単価）により評価して変更によるコスト増分が最小となるような解消処理を選択することを、違反が解消するまで逐次的に繰り返し実行する。そのため起動停止状態の変更については、類型的な複数の解消処理パターンをあらかじめ与える。これらに出力変更のみによる解消処理を加えて違反解消方式とする。

ある計画結果に対する燃料消費量制約の違反状態によって解消方向が異なるため、起動停止状態の変更に関する解消処理パターンは、燃料消費量不足の場合に火力発電ユニットの停止状態を運転状態に変更するものと、燃料消費量過剰の場合に火力発電ユニットの運転状態を停止状態に変更するものに大別される。

図４は燃料消費量不足の場合の解消処理パターンを示す説明図である。図４(a) 〜(d) それぞれはある１台の発電機（発電ユニット）の出力状態を示している。以下、同図を参照して、燃料消費量不足の場合の追加運転パターンＡ〜Ｄについて説明する。

同図(a) に示すように、１日のλ最大時刻Ｔλｍａｘを含む時刻に停止状態が存在し（同図(a) の例では終日停止状態）、λ最大時刻Ｔλｍａｘを含み最小運転期間ＴＤｍｉｎでの運転（起動）を想定する。この際、最小停止期間ＴＳｍｉｎの制約から前後の既運転状態と連続しないタイミング（第１の制約タイミング）を満足し、追加運転期間Ｔａｄ１を追加することができる場合、追加運転パターンＡとなる。この場合、起動停止回数が“１”増えることになる。なお、λ最大時刻Ｔλｍａｘとはシステムλ値が最大となる時刻を意味する。また、起動停止回数は起動と停止の組合せで１回とする。

同図(b) に示すように、１日のλ最大時刻Ｔλｍａｘを含む時刻に停止状態が存在し、連続日（前日と当日）の中で、前日の既存運転期間ＴＤ１の最終時刻ｔ１１から当日のλ最大時刻Ｔλｍａｘを含み最小運転期間ＴＤｍｉｎ（最終時刻ｔ１２）分の運転を想定する。そして、上記第１の制約タイミングを満足し、時刻ｔ１１〜ｔ１２間に追加運転期間Ｔａｄ２を追加することができる場合、追加運転パターンＢとなる。この場合、起動停止回数の増減はない。

同図(c) に示すように、１日のλ最大時刻Ｔλｍａｘを含む時刻に停止状態が存在し、連続日（当日と翌日）の中で、翌日の既存運転期間ＴＤ２の最初時刻ｔ１４から遡りλ最大時刻Ｔλｍａｘを含み最小運転期間ＴＤｍｉｎ（最初時刻ｔ１３）分の運転を想定する。そして、上記第１の制約タイミングを満足し、時刻ｔ１３〜ｔ１４間に追加運転期間Ｔａｄ３を追加することができる場合、追加運転パターンＣとなる。この場合、起動停止回数の増減はない。

同図(d) に示すように、連続日である前日及び当日に既存運転期間ＴＤ３（最終時刻ｔ１５）及びＴＤ４（最初時刻ｔ１６）が離散して存在し、既存運転期間ＴＤ３，ＴＤ４間での運転を想定する。そして、時刻ｔ１５〜ｔ１６間を追加運転期間Ｔａｄ４として追加できる場合を追加運転パターンＤとなる。その結果、既存運転期間ＴＤ３、追加運転期間Ｔａｄ４及び既存運転期間ＴＤ４が連続運転期間となるため、起動停止回数が“１”減少する。なお、離散した既存運転期間は同日に存在しても良い。

追加運転パターンＡ〜Ｄのように基準を設けている理由は、基準がないと一日の全時刻に亘って追加運転パターンの評価を行う必要があるからである。また、追加運転を考える場合、コスト増分を抑制しようとするとシステムλ値の高い時刻で新規に起動することにより、他ユニットの出力を代替してやるのが合理的であるため、λ最大時刻Ｔλｍａｘを含ませて追加運転期間を追加している。

図５は燃料消費量過剰の場合の解消処理パターンを示す説明図である。図５(a) 〜(d) それぞれはある１台の発電機（発電ユニット）の出力状態を示している。以下、同図を参照して、燃料消費量過剰の場合の追加停止パターンＡ〜Ｄについて説明する。

同図(a) に示すように、１日のλ最小時刻Ｔλｍｉｎを含む時刻に運転状態が存在し（同図(a) の例では終日運転状態（既存運転期間ＴＤ５））、λ最小時刻Ｔλｍｉｎを含み最小停止期間ＴＳｍｉｎでの停止を想定する。この際、最小運転期間ＴＤｍｉｎの制約から前後の運転状態がそれぞれ最小運転期間ＴＤｍｉｎ以上の運転時間を確保することができるタイミング（第２の制約タイミング）を満足し、追加停止期間Ｔａｓ１を追加することができる場合、追加停止パターンＡとなる。この場合、起動停止回数が“１”増えることになる。なお、λ最小時刻Ｔλｍｉｎとはシステムλ値が最小となる時刻を意味する。

同図(b) に示すように、１日のλ最小時刻Ｔλｍｉｎを含む時刻に運転状態（既存運転期間ＴＤ６）が存在し、連続日（当日と翌日）の中で、既存停止期間ＴＳ１の最終時刻ｔ２１から当日のλ最小時刻Ｔλｍｉｎを含み最小停止期間ＴＳｍｉｎ（最終時刻ｔ２２）分の停止を想定する。そして、既存運転期間ＴＤ６のうち残る運転時間（ｔ２２以降）が最小運転期間ＴＤｍｉｎを満足し、時刻ｔ２１〜ｔ２２間に追加停止期間Ｔａｓ２を追加することができる場合、追加停止パターンＢとなる。この場合、起動停止回数の増減はない。

同図(c) に示すように、１日のλ最小時刻Ｔλｍｉｎを含む時刻に運転状態が存在し、連続日（前日と当日）の中で、当日の既存停止期間ＴＳ２の最初時刻ｔ２４から遡りλ最小時刻Ｔλｍｉｎを含み最小停止期間ＴＳｍｉｎ（最初時刻ｔ２３）分の停止を想定する。そして、既存運転期間ＴＤ７のうち残る運転時間（ｔ２３以前）が最小運転期間ＴＤｍｉｎを満足し、時刻ｔ２３〜ｔ２４間に追加停止期間Ｔａｓ３を追加することができる場合、追加停止パターンＣとなる。この場合、起動停止回数の増減はない。

同図(d) に示すように、既存停止期間ＴＳ３（最終時刻ｔ２５）及びＴＳ４（最初時刻ｔ２６）が離散して存在し、既存停止期間ＴＳ３，ＴＳ４間の停止を想定する。そして、時刻ｔ２５〜ｔ２６間を追加停止期間Ｔａｓ４として追加できる場合が追加停止パターンＤとなる。その結果、既存停止期間ＴＳ３、追加停止期間Ｔａｓ４及び既存停止期間ＴＳ４が連続停止期間となるため、起動停止回数が“１”減少する。

以下では、この解消処理パターン（追加運転パターンＡ〜Ｄ及び追加停止パターンＡ〜Ｄ）を使用するものとする。

図６はこの発明の実施の形態２である発電機需給計画装置の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、実施の形態２は、データ格納部２１及びデータ処理部２０から構成される。データ処理部２０はデータ設定部２２、最経済計画策定部２３、燃料消費量制約違反解消処理部２４、結果処理部２５、策定結果表示部２６及び違反解消履歴表示部２７から構成される。なお、図６において破線の矢印は実質的な処理の流れを示しているが、実際にはデータ格納部２１を媒介として情報（データ）の授受が行われる。

データ設定部２２は、需給計画策定に必要な種々のデータの入力を受け付け、設定データとしてデータ格納部２１に格納する。

最経済計画策定部２３は、燃料消費量制約違反解消処理部２４と共に１回、または複数回の繰り返し計算が行われるが、１回目の繰り返し計算ではデータ格納部２１より得た設定データに基づいて最経済な計画スケジュールを立案し、該計画スケジュールを初期需給計画情報としてデータ格納部２１に保存し、２回目以降の繰り返し計算では該計画スケジュールを中間需給計画情報としてデータ格納部２１に保存する。

燃料消費量制約違反解消処理部２４は、１回目の繰り返し計算では最経済計画策定部２３の演算結果である初期需給計画情報をデータ格納部１１より取得し、取得した初期需給計画情報に基づき、燃料消費量制約が設定されている各燃料消費量制約グループにおける各発電機に対して制約違反状況を確認し制約違反があれば違反を解消する処理を実行する。燃料消費量制約違反解消処理部２４による解消処理後の最終的な需給計画が最終需給計画情報として、解消処理中の需給計画が中間需給計画情報として、それぞれデータ格納部１１に格納される。燃料消費量制約違反解消処理部２４は、２回目以降の繰り返し計算では直前の繰り返し計算において最経済計画策定部２３の演算結果で最終結果となった中間需給計画情報に基づき、燃料消費量制約が設定されている各燃料消費量制約グループにおける各発電機に対して制約違反状況を確認し制約違反があれば違反を解消する処理を実行する。

結果処理部２５は、データ格納部２１に格納された初期需給計画情報、中間需給計画情報、及び最終需給計画情報それぞれに基づき、時系列の発電ユニット出力値や燃料消費量、起動停止回数、運転コストなどの表示用出力結果を必要な形式で算出し、データ格納部２１に保存する。

策定結果表示部２６は、結果処理部２５により算出された初期需給計画情報及び最終需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部２１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

違反解消履歴表示部２７は、結果処理部２５より算出された中間需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部２１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

データ格納部２１は、データ設定部２２によって設定された種々の設定データと、最経済計画策定部２３により得た初期需給計画情報と、燃料消費量制約違反解消処理部２４により得た中間需給計画情報及び最終需給計画情報と、結果処理部１５により得た表示用出力結果とをそれぞれを格納する。

策定結果表示部２６は、結果処理部２５により算出された初期需給計画情報及び最終需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部２１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

違反解消履歴表示部２７は、結果処理部２５より算出された中間需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部２１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

データ設定部２２と、策定結果表示部２６と、違反解消履歴表示部２７はシステム操作者がデータ入力や結果表示による確認を行うものであり、マウス、キーボードやディスプレイ等の入出力装置により実現するデータ入出力部２０ａとなる。

一方、最経済計画策定部２３と燃料消費量制約違反解消処理部２４と結果処理部２５とはコンピュータの記録媒体に記憶させて保存、または伝送媒体を介して読み込み保存することによりコンピュータの内部処理であるデータ演算部２０ｂとして実現する。

データ格納部２１はデータベース上に実現し、データ設定部２２、最経済計画策定部２３、燃料消費量制約違反解消処理部２４、結果処理部２５、策定結果表示部２６及び違反解消履歴表示部２７はデータ格納部２１に対し、必要なデータを保存し、あるいは読み出し処理を行う。

図７はこの発明の実施の形態２である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における燃料消費量制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。なお、図７におけるデータＤ１０〜Ｄ１６は、図２で示した実施の形態１のデータと同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

同図を参照して、ステップＳ３０において、まず、燃料消費量制約違反解消処理部２４は、燃料消費量グループを管理するカウンタ・パラメータｋの初期値を“１”にセットする。グループとｋとの関係は計画条件データＤ１６より燃料消費量グループの処理優先順位の指定を参照して優先順位の高いものから順にｋ＝１より割り当てておく。

その後、ステップＳ３１において、最経済計画策定部２３による最経済計画の策定処理が実行される。最経済計画策定部２３は、計画処理データとして設備データＤ１０より設備関連データを、発電機データＤ１１より発電機データを、発電機作業計画データＤ１２より作業計画データを、物理的制約条件データＤ１３より制約条件データを、電力需要データＤ１４より時刻別需要データを、電力取引契約データＤ１５より時刻別取引量データを、計画条件データＤ１６より計画条件を読み込む。そして、最経済計画策定部２３は、読み込んだ各データに基づいて計画対象期間に亘る最経済計画の策定を実施する。なお、最経済計画のアルゴリズムは実施の形態１の最経済計画策定部１３と同様な方法を使用する。

その後、ステップＳ３２において、最経済計画策定部２３は、ｋ＝１におけるステップＳ３１の策定内容に基づき、計画結果の処理を行って初期需給計画情報を得る。すなわち、最経済計画策定部２３は、ステップＳ３１の策定内容に基づき、計画対象期間に亘る各時刻単位での全発電ユニットの出力値、起動停止状態（“０”（停止状態）または“１”（運転状態）で記録）、上記目的関数の値（燃料費と起動費の総和による運転コスト）、システムλ値（限界費用）等からなる初期需給計画情報を算出し、データ格納部２１に登録（保存）する。

以下の処理は燃料消費量制約違反解消処理部２４によって実行される。まず、ステップＳ３３において、ｋ番目に指定されている燃料消費量グループが選択される。以降、ｋ番目の燃料消費量グループに属する火力発電ユニットを対象に説明する。

ステップＳ３４において、データ格納部２１から最経済計画結果の運転状態を参照して、計画対象期間に亘って選択グループの燃料消費量を算出し燃料消費量制約（上下限値）に違反しているかどうかが判定される。燃料消費量制約違反がある場合（ＹＥＳ）はステップＳ３５に移行し、違反がない場合（ＮＯ）はステップＳ４０に移行する。

消費量制約違反の状態を判定する処理であるステップＳ３５において、消費量不足の状態か、反対に消費量過剰の状態かが判定され、不足の場合（ＹＥＳ）には消費量不足違反解消処理であるステップＳ３６に、過剰の場合（ＮＯ）には消費量過剰違反解消処理であるステップＳ３７に移行する。最初に実行されるステップＳ３６，Ｓ３７の処理は、初期需給計画情報で規定される需給計画を起点として実行される。

図８は、ステップＳ３６の消費量不足違反解消処理の詳細を示すフローチャートである。以下、同図を参照して、消費量不足違反解消処理について説明する。

まず、ステップＳ１０１で開始し、４つの算出処理ステップＳ１０２〜Ｓ１０５が並行して実施される。ステップＳ１０２〜Ｓ１０５において計画対象期間内のすべての日を対象に４つの持替え単価が算出される。このうちステップＳ１０２〜Ｓ１０４は起動停止状態を変更する解消処理パターンを利用した持替え単価の算出処理であり、ステップＳ１０５は出力変更による解消処理パターンを利用した持替え単価の算出処理である。

燃料消費量は発電ユニットの出力値とその発電能力（熱消費量曲線で決定）に依存する。運転コストの増分は、それらに加えて他ユニットの運転状況にも依存する。よって、燃料消費量制約の違反状態の解消量とそのときの増分コストの比を取り、単位解消量あたりの増分コストを求めることにより、解消処理の評価として使用する。これを「持替え単価」と呼ぶ。持替え単価の比較により、追加運転パターンＡ〜Ｄと出力変更とから成る複数処理から、最経済計画結果（初期需給計画情報）の運転コストから解消処理を適用することによる増分コストを最大限抑制する最も有効な解消処理を選択することができる。以下、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の具体的内容について説明する。

ステップＳ１０２において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ追加運運転パターンＡを適用した場合を想定して持替え単価が算出され、各日の中で最小値を示すユニットに対する持替え単価が持替え単価Ｕ１とされる。

ステップＳ１０３において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ追加運転パターンＢ及びパターンＣを適用した場合を想定してそれぞれ持替え単価が算出され、各日の中で両者のうち最も小さい値を示すパターンがそのユニットに対する持替え単価Ｕ２として採用される。

ステップＳ１０４において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ追加運転パターンＤを適用した場合を想定して持替え単価が算出され、各日の中で最小値を示すユニットに対する持替え単価が持替え単価Ｕ３とされる。

ステップＳ１０５において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ起動停止状態を変更せずに出力変更だけを想定して持替え単価が算出され、各日の中で最小値を示すユニットに対する持替え単価が持替え単価Ｕｃとされる。

ある火力発電ユニットｉに対する持替え単価は次の式(9)，式(10)で与えられる。解消処理により増加する運転コストと、システムλ値を利用することにより対象ユニットの運転状態の変更により他ユニットで出力を代替するための運転コストをそれぞれ求めて差分をとり、燃料消費量変化分との比により持替え単価を定義する。ステップＳ１０２〜Ｓ１０４における追加運転パターンＡ〜Ｄにおける持替え単価Ｕ１〜Ｕ３は式(9)によって求められ、ステップＳ１０５における出力変更による持替え単価Ｕｃは式(10)によって求められる。

ここで上記の持替え単価の算出式では追加運転（出力変更）時のユニット出力値は未定であるため、システムλ値を参照して出力値を想定して与える。出力値は次の式(11)，式(12)で与えられる。

（追加運転パターンのとき）
該時刻のλ値により出力を求めた結果、最小出力より大きければ最大出力とする。一方、小さければ最小出力とする（ここでは出力の決定は厳密な負荷配分計算を行っていないため誤差を含む。よって、中間出力以上の場合は最大出力とみなすことにより違反解消への寄与を最大量に見積もる。）。

したがって、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４における追加運転パターンＡ〜Ｄにおける発電ユニットの最小出力及び最大出力は以下の式(11)によって与えられる。式(11)で得られた最小出力値及び最大出力値の一方によって、ユニット出力値が推定される。

（出力変更のとき）
該時刻のλ値と現在出力に対する増分単価を比較して出力を決定する。λ値が増分単価以上であれば最大出力とする。一方、小さければ現在出力のままで変更なしとする（厳密な出力配分を行うとき以下の式(12)の第一式は現実的な条件ではなく、出力変更が発生しない可能性が高い。したがって、以下の式(12)により出力変更が生じない場合には、対象期間の選択ユニットの出力を最大値に変更することを想定して持替え単価を求めることとする）。

したがって、ステップＳ１０５における出力変更による最大出力等は以下の式(12)によって与えられる。

式(12)において、ある選択ユニットに対して各時刻のシステムλ値により出力を増大するか「現在出力のままで変更なし」とするかが決まる。

ステップＳ１０６において、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０５で算出した各日に対する持替え単価Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕｃの中から最小値を示す解消処理（処理対象日、解消処理パターン（または出力変更処理））が１つ選択される。

そして、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６で選択された解消処理が実行される。このとき選択された解消処理以外はどれも実行されない。消費量不足違反解消処理はステップＳ１０８で終了する。

図９は図７のステップＳ３７の処理である消費量過剰違反解消処理の詳細を示すフローチャートである。以下、同図を参照して消費量過剰違反解消処理を説明する。

消費量過剰違反解消処理は、ステップＳ１１１から始まり、まず４つの算出処理であるステップＳ１１２〜Ｓ１１５において計画対象期間内のすべての日を対象に４つの持替え単価が算出される。このうちステップＳ１１２〜Ｓ１１４は起動停止状態を変更する追加停止パターンＡ〜Ｄを利用した持替え単価の算出処理であり、ステップＳ１１５は出力変更による解消処理パターンを利用した持替え単価の算出である。以下、ステップＳ１１２〜Ｓ１１５を具体的に説明する。

ステップＳ１１２において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ追加停止パターンＡを適用した場合を想定して持替え単価が算出され、各日の中で最小値を示すユニットに対する持替え単価が持替え単価Ｄ１とされる。

ステップＳ１１３において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ追加停止パターンＢ及びパターンＣを適用した場合を想定してそれぞれ持替え単価が算出され、各日の中で両者のうち最も小さい値を示すパターンがそのユニットに対する持替え単価Ｄ２として採用される。

ステップＳ１１４において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ追加停止パターンＤを適用した場合を想定して持替え単価が算出され、各日の中で最小値を示すユニットに対する持替え単価が持替え単価Ｄ３とされる。

ステップＳ１１５において、計画対象期間内のすべての日において選択グループに属する各火力発電ユニットに対して１台ずつ起動停止状態を変更せずに出力変更だけを想定して持替え単価が算出され、各日の中で最小値を示すユニットに対する持替え単価が持替え単価Ｄｃとされる。

ある火力発電ユニットｉに対する持替え単価は次の式(13)，式(14)で与えられる。解消処理により増加する運転コストと、システムλ値を利用することにより対象ユニットの運転状態の変更により他ユニットで出力を代替するための運転コストをそれぞれ求めて差分をとり、燃料消費量変化分との比により持替え単価を定義する。

ステップＳ１１２〜Ｓ１１４における追加停止パターンＡ〜Ｄにおける持替え単価Ｄ１〜Ｄ３は以下の式(13)によって求められ、ステップＳ１１５における出力変更による持替え単価Ｄｃは以下の式(14)によって求められる。

ここで上記の持替え単価の算出式では出力変更時のユニット出力値は未定であるため、システムλ値を参照して出力値を想定して与える。出力値は次の式(15)で与えられる。該時刻のλ値と現在出力に対する増分単価を比較して出力を決定する。λ値が増分単価以下であれば最小出力とする。一方、大きければ現在出力のままで変更なしとする。

ステップＳ１１６において、ステップＳ１１２〜Ｓ１１５で算出した各日に対する持替え単価Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄｃの中から最小値を示す解消処理（処理対象日、解消処理パターン（または出力変更処理））が１つ選択される。

そして、ステップＳ１１７において、ステップＳ１１６で選択された解消処理が実行される。このとき選択された解消処理以外はどれも実行されない。消費量過剰違反解消処理は、ステップＳ１１８により終了する。

図７に戻って、ステップＳ３６の消費量不足違反解消処理またはステップＳ３７の消費量過剰違反解消処理後に実行されるステップＳ３８において、解消処理内容が中間需給計画情報としてデータ格納部２１に保存される。すなわち、選択中の燃料消費グループを特定する要素、違反解消処理を適用した火力発電ユニットを特定する要素、選択実行された違反解消処理の内容（解消処理を実行した日、実行した解消処理パターン、持替え単価）、処理実行の前後の起動停止状態等が中間需給計画情報としてデータ格納部２１に処理順に番号付けして登録（保存）される。ステップＳ３８において、最後に保存された中間需給計画情報が最終需給計画情報となる。

そして、ステップＳ３９において、新しい起動停止状態について火力発電ユニット等の出力値の再決定が実行され、ステップＳ３４に戻る。以降、燃料消費量制約違反が解消されるまで上記の処理（ステップＳ３４〜Ｓ３９）が繰り返される。すなわち、ステップＳ３９の実行によって、ステップＳ３６あるいはステップＳ３７の違反解消処理によって増減した発電機出力が補われ、違反解消処理前の発電機出力総量から変化が生じないようにされる。また、ステップＳ３９の実行時にシステムλ値も更新されることになる。

なお、発電機出力を補うべく起動停止状態及び出力内容が変更される対象は、（ｋ＋１）番目以降の燃料消費量グループに属する発電機及び燃料消費量制約の無い発電機である。また、ｋ番目の燃料消費量グループ内の発電機間において熱効率の違いがある場合は、熱効率の良い発電機の出力を増加させる等、ｋ番目の燃料消費量グループ内の発電機を変更対象とすることもできる。

ステップＳ３４で違反がすべて解消された（もしくは、もともと違反がない）と判断された場合には、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０において、燃料消費量グループで一度も選択されていないグループがあるかどうかが判断される。未選択グループがある場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４１に移行して、カウンタ・パラメータｋがインクリメントして（ｋ＋１）にセットされステップＳ３１に戻る。

このとき、違反解消処理の完了したグループについては、これ以降の処理においてその起動停止状態及び出力内容を固定して取り扱う。すなわち、違反解消処理が完了したグループに属する発電機は、その後の処理において起動停止状態及び出力内容が変更されることはない。すなわち、既に燃料消費量制約違反解消処理が行われた燃料消費量グループに属する発電機は、その後に実行されるステップＳ３１，Ｓ３２による最経済計画の策定処理の実行対象外となる。

したがって、既に燃料消費量制約違反解消処理が実行された燃料消費グループの起動停止状態及び出力内容に変更が加えられることはなく、燃料消費量制約を遵守した内容が維持されながら、最経済計画の策定処理が行われる。

一方、未選択グループがない場合（ステップＳ４０でＮＯ）には、終了条件を満足したものとしてステップＳ４２に移行する。

ステップＳ４２において、結果処理部２５は、データ格納部２１に保存された初期需給計画情報、中間需給計画情報及び最終需給計画情報を取得し、取得した上記情報に基づき、最終結果の処理を行う。すなわち、結果処理部２５は、取得した上記情報に基づき、計画対象期間に亘る各時刻単位での全発電ユニットの出力値、起動停止状態、上記目的関数の値（燃料費と起動費の総和による運転コスト）、システムλ値（限界費用）等のシステム操作者が必要とする項目が算出され、表示用出力結果としてデータ格納部２１に登録（保存）する。

ステップＳ４２における結果処理部２５による最終結果の処理が終了すると、策定結果表示部２６は、上記一連の処理において獲得された結果のうち、初期需給計画情報及び最終需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部２１より読み出し、読み出した表示用出力結果に基づく内容をディスプレイ等の画面に表示してシステム操作者に提供する。なお、初期需給計画情報及び最終需給計画情報は、前述したようにステップＳ３２及び最後に行われるステップＳ３８においてデータ格納部２１に格納された情報に相当する。

このように、実施の形態２の発電機需給計画装置は、計画対象期間に亘る需給計画の立案時に、最経済計画策定部２３によって得た最経済計画結果である需給計画を規定した初期需給計画情報をベースにして燃料消費量制約という対象期間の総和量で規定される制約条件を考慮して、燃料消費量制約違反解消処理部２４により経済的な需給計画を規定した最終需給計画情報を実用的に作成することができる。

すなわち、実施の形態２の発電機需給計画装置は、需給計画において重要な考慮要素となる燃料消費量制約という物理的な制約を満足する経済的な実用的計画である複数の発電機における需給計画を得ることができる効果を奏する。

また、違反解消履歴表示部２７は、中間需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部２１から読み出し、読み出した表示用出力結果に基づく内容をディスプレイ等の画面に表示してシステム操作者に提供する。なお、中間需給計画情報は、前述したように、ステップＳ３８においてデータ格納部２１に保存された情報であり、逐次的な解消処理（中間処理）の履歴としての役割を果たす。

このように、実施の形態２の発電機需給計画装置は、データ格納部２１、結果処理部２５、策定結果表示部２６及び違反解消履歴表示部２７からなる出力結果情報出力部を備えることにより、システム操作者は結果を理解しやすい最経済結果から出発して、中間的な解消処理内容を含み、最終的に燃料消費量制約違反の解消された結果に至るまでのすべての処理内容を参照することができる。このため、どのような理由で最終結果（最終需給計画情報）が得られたのかを詳細に確認し妥当性を検証することができる。

実施の形態２では、図７〜図９に示すフローチャートを用いて発電機需給計画方法を説明したが、図７〜図９は実質的に発電機出力決定における需給計画方法を実現するためのソフトウェア処理であり、この処理をプログラムとして記録媒体に格納することができる。例えば、上記プログラムをハードディスクに格納したりすることができる。また、上記プログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他にＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等であってもよい。

＜実施の形態３＞
この発明における実施の形態３である発電機需給計画装置は、起動停止回数制約及び燃料消費量制約が共に設定されている場合の需給計画を決定する。なお、実施の形態３の発電機需給計画装置は、起動停止回数制約違反及び燃料消費量制約違反の解消後においても、複数の発電機の発電機出力総量は解消前から変化がないように需給計画を決定する。また、起動停止回数制約及び燃料消費量制約が課されるのは火力発電ユニットが一般的であるので火力発電ユニットを中心に説明する。

起動停止回数制約はピーク帯とオフピーク帯の全体的な火力発電ユニットの起動停止体制に大きな影響を与え、火力発電ユニットを必ずしも高効率で運転することができなくなるため、全体の運転コストにも密接に関係する。また、燃料消費量は起動停止状態により制限を受けるので、起動停止回数制約対象のユニットに燃料消費量制約が課されている場合、つまり、燃料消費量制約を持つ燃料消費量グループに属する場合には計画対象期間における起動停止回数の適正な配置が重要となる。したがって、本実施の形態では起動停止回数制約と燃料消費量制約の協調的な違反解消処理を実行する需給計画を決定する。

起動停止回数制約は起動停止状態に関わる回数のみの制約条件であり、起動停止状態に加えて出力内容の決定までを考慮に入れて対応する燃料消費量制約の処理よりも制約条件としては取り扱い易い。また、起動停止回数制約は上限制約だけを与えているため比較的緩い条件となる。本実施の形態では最経済計画結果（初期需給計画情報）に基づいて起動停止回数制約の違反解消時に燃料消費量制約の違反解消も考慮した協調的な処理を採用し、起動停止回数制約の違反解消処理は燃料消費量制約の違反解消処理に先行して行う。

図１０は、起動停止回数制約違反と燃料消費量制約違反により規定される状態を考え、可能解領域への状態変更を目指して両者の違反状態を同時に緩和する解消処理を模式的に示す説明図である。

同図において、起動停止回数（制約上限ＤＳ１）を横軸に、燃料消費量（制約上限ＣＬ１，制約下限ＣＬ２）を縦軸にとり、違反状態と解消処理の関係を表している。燃料消費量グループに属するユニットの起動停止回数制約違反状態を解消し制約回数を満足するように起動停止状態を変更するとき、計画対象期間の燃料消費量制約違反の状態に依存した２つの解消処理（解消処理Ｒ１及び解消処理Ｒ２）を採用する。

解消処理Ｒ１は燃料消費量不足で、かつ起動停止回数制約違反を発生している制約違反状態Ｊ１に対して行われ、連続する２つの運転状態（砂地ハッチング部分）の間の停止状態を連続運転状態に変更することにより、燃料消費量を増加させるとともに、起動停止回数を１回低減することができる。

解消処理Ｒ２は、燃料消費量過剰で起動停止回数制約違反を発生している制約違反状態Ｊ２に対して行われ、１つの運転状態（あるユニットが計画結果において起動から停止まで連続運転であるスケジュール（斜線ハッチング部分））を停止状態に変更することにより、燃料消費量を減少させるとともに、起動停止回数を１回低減することができる。

なお、解消処理Ｒ３は燃料消費量不足であるが起動停止回数制約違反に該当していない制約違反状態Ｊ３に対して行われ、ある停止状態（白地部分）を運転状態に変更することにより、燃料消費量を増加させることができる。

解消処理Ｒ４は、燃料消費量過剰であるが起動停止回数制約違反に該当していない制約違反状態Ｊ４に対して行われ、連続運転状態の一部（斜線ハッチング部分）を停止状態に変更することにより、燃料消費量を減少させることができる。

図１１はこの発明の実施の形態３である発電機需給計画装置の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、実施の形態３は、データ格納部３１及びデータ処理部３０から構成される。データ処理部３０はデータ設定部３２、最経済計画策定部３３、起動停止回数制約違反解消処理部３４、燃料消費量制約違反解消処理部３５、結果処理部３６、策定結果表示部３７及び違反解消履歴表示部３８から構成される。なお、図１１において破線の矢印は実質的な処理の流れを示しているが、実際にはデータ格納部３１を媒介として情報（データ）の授受が行われる。

データ設定部３２は、需給計画策定に必要な種々のデータの入力を受け付け、設定データとしてデータ格納部３１に格納する。

最経済計画策定部３３は、データ格納部３１より得た設定データに基づいて最経済な計画スケジュールを立案し、該計画スケジュール（需給計画）を初期需給計画情報としてデータ格納部３１に保存する。

起動停止回数制約違反解消処理部３４は、最経済計画策定部３３の演算結果である初期需給計画情報に基づき起動停止回数制約が設定されている各発電ユニットに対して制約違反状況を確認し制約違反があれば、燃料消費量制約違反を考慮して、起動停止回数制約違反解消処理を実行する。起動停止回数制約違反解消処理部１３による解消処理後の最終的な需給計画が暫定需給計画情報として、解消処理中の需給計画が第１の中間需給計画情報として、それぞれデータ格納部１１に格納される。

燃料消費量制約違反解消処理部３５は、起動停止回数制約違反解消処理部３４による暫定需給計画情報をデータ格納部１１より取得し、取得した暫定需給計画情報に基づき、燃料消費量制約が設定されている各燃料消費量制約グループにおける各発電機に対して制約違反状況を確認し、制約違反があれば起動停止回数制約違反を考慮して違反を協調的に解消する燃料消費量制約違反解消処理を実行する。燃料消費量制約違反解消処理部３５による解消処理後の最終的な需給計画が最終需給計画情報として、解消処理中の需給計画が第２の中間需給計画情報として、それぞれデータ格納部１１に格納される。

結果処理部３６は、データ格納部３１に格納された初期需給計画情報、第１及び第２の中間需給計画情報、暫定需給計画情報及び最終需給計画情報それぞれに基づき、時系列の発電ユニット出力値や燃料消費量、起動停止回数、運転コストなどの表示用出力結果（出力結果情報）を必要な形式で算出し、データ格納部３１に保存する。

策定結果表示部３７は、結果処理部３６により算出された初期需給計画情報及び最終需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部３１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

違反解消履歴表示部３８は、結果処理部３６より算出された第１及び第２中間需給計画情報並びに暫定需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部３１より取得し、当該表示用出力結果に基づく内容を画面上に表示する。

データ格納部３１は、データ設定部３２によって設定された種々の設定データと、最経済計画策定部３３により得た初期需給計画情報と、燃料消費量制約違反解消処理部２４により得た第１の中間需給計画情報及び暫定需給計画情報と、燃料消費量制約違反解消処理部３５により得た第２の中間需給計画情報及び最終需給計画情報と、結果処理部３６により得た表示用出力結果とをそれぞれを格納する。

データ設定部３２と、策定結果表示部３７と、違反解消履歴表示部３８はシステム操作者がデータ入力や結果表示による確認を行うものであり、マウス、キーボードやディスプレイ等の入出力装置により実現するデータ入出力部３０ａとなる。

一方、最経済計画策定部３３と起動停止回数制約違反解消処理部３４と燃料消費量制約違反解消処理部３５と結果処理部３６とはコンピュータの記録媒体に記憶させて保存、または伝送媒体を介して読み込み保存することによりコンピュータの内部処理であるデータ演算部３０ｂとして実現する。

データ格納部３１はデータベース上に実現し、データ設定部３２、最経済計画策定部３３、起動停止回数制約違反解消処理部３４、燃料消費量制約違反解消処理部３５、結果処理部３６、策定結果表示部３７及び違反解消履歴表示部３８はデータ格納部３１に対し、必要なデータを保存し、あるいは読み出し処理を行う。

図１２はこの発明の実施の形態３である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における起動停止回数制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。なお、図１２におけるデータＤ１０〜Ｄ１６は、図２で示した実施の形態１のデータと同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態で取り扱う需給計画問題の形式は実施の形態１の欄で記載の形式と同じである。

まず、ステップＳ１０から始まる最経済計画の策定処理を実施して、その計画結果を基に違反解消処理を実施する。なお、ステップＳ１０〜Ｓ２３（ＳＧ１）における処理内容は、図２で示した実施の形態１における処理と同様であるため、同一符号を付して説明を適宜省略する。

実施の形態３の起動停止回数制約違反解消処理では、燃料消費量制約違反と協調して起動停止回数制約違反解消処理を実現するために、図１０で示した協調的な違反解消処理（Ｒ１〜Ｒ４）の考え方をベースに、図２で示した実施の形態１の起動停止回数制約違反解消処理の処理フローに、ステップＳ５０〜Ｓ５６の処理を追加している。以下、起動停止回数制約違反解消処理部３４によって行われる追加した処理を中心に説明する。

ステップＳ１３において、起動停止回数制約違反がある（ＹＥＳ）と判定されたとき、ステップＳ５０に移行する。

ステップＳ５０において、燃料消費量制約対象の火力発電ユニットかどうかがチェックされ、燃料消費量制約対象に該当する場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ５１に移行し、該当しない場合（ＮＯ）は、処理セットＳＧ１に移行する。

ステップＳ５１において、燃料消費量制約違反があるかどうかがチェックされ、燃料消費量制約違反に該当する場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ５２に移行し、該当しない場合（ＮＯ）は、処理セットＳＧ１に移行する。

ステップＳ５０，Ｓ５１のうち、いずれかの判定に対してＮＯであるとき（すなわち燃料消費量制約対象でない、もしくは燃料消費量制約違反がないとき）、処理セットＳＧ１による処理が実行される。処理セットＳＧ１は燃料消費量制約がない場合の起動停止回数制約違反解消処理を実行する処理群（ステップＳ１４〜Ｓ１８）であり、詳細な処理内容は実施の形態１の図２に示す処理フローで説明した内容と同様である。

すなわち、起動停止回数制約違反の発電ユニットが燃料消費量制約対象でない、もしくは燃料消費量制約違反がないときは、実施の形態１の起動停止回数制約違反解消処理をそのまま行えば良いため、処理セットＳＧ１がそのまま実行されることになる。

一方、ステップＳ５１において燃料消費量制約違反がある（ＹＥＳ）と判定されたとき、ステップＳ５２が実行される。ステップＳ５２において、選択ユニットの属する燃料消費量グループの消費量の状態を確認し、制約値に対して消費量不足の場合にはステップＳ５３に、消費量過剰の場合にはステップＳ５５に移行する。この判定条件による処理の分岐により、上記の違反状態と解消処理の関係図（図１０参照）に示す協調的な解消処理Ｒ１と解消処理Ｒ２を処理アルゴリズム上で実現することができる。

燃料消費量不足の場合に実行されるステップＳ５３において、計画対象期間における選択ユニットの全停止時間帯を検索し、各停止時間帯を運転状態に変更した場合の解消コスト増分Ｃｕをそれぞれ算出する。

次に、ステップＳ５４において、ステップＳ５３の結果として得られたすべての起動停止状態の変更可能時間帯とその解消コスト増分Ｃｕのセットの中から、解消コスト増分Ｃｕが最小となる１つのセットが違反解消処理候補として選択され実行される。この解消処理は、起動停止回数を１回低減し、かつ、燃料消費量を増大させる作用を持つため、起動停止回数制約違反と燃料消費量制約違反の両者を同時に緩和することができる。

燃料消費量過剰の場合に実行されるステップＳ５５において、計画対象期間における選択ユニットの全運転時間帯を検索し、各停止時間帯を停止状態に変更した場合の解消コスト増分Ｃｄをそれぞれ算出する。

次に、ステップＳ５６において、ステップＳ５５の結果として得られたすべての起動停止状態の変更可能時間帯とその解消コスト増分Ｃｄのセットの中から、解消コスト増分Ｃｄが最小となる１つのセットが違反解消処理候補として選択され実行される。この解消処理は、起動停止回数を１回低減し、かつ、燃料消費量を減少させる作用を持つため、起動停止回数制約違反と燃料消費量制約違反の両者を同時に緩和することができる。

そして、ステップＳ１９において、起動停止回数制約違反解消処理部３４は、選択中の火力発電ユニットを特定する要素、その採用した違反解消処理とその評価値、処理実行の前後の起動停止状態等を規定した第１の中間需給計画情報をデータ格納部１１に処理順に番号付けして登録（保存）する。ステップＳ１９において最後に保存された第１の中間需給計画情報が暫定需給計画情報となる。

また、ステップＳ２３において、結果処理部３６は、データ格納部３１に保存された初期需給計画情報、第１の中間需給計画情報及び暫定需給計画情報を取得し、取得した上記情報に基づき、最終結果の処理を行う。すなわち、結果処理部３６は、取得した上記情報に基づき、計画対象期間に亘る各時刻単位での全発電ユニットの出力値、起動停止状態、上記目的関数の値（燃料費と起動費の総和による運転コスト）、システムλ値（限界費用）等のシステム操作者が必要とする項目が算出され、表示用出力結果としてデータ格納部３１に登録（保存）する。

このように、実施の形態３の発電機需給計画装置における起動停止回数制約違反解消処理は、初期需給計画情報に基づき、燃料消費量制約違反解消方向に向かい、かつ、解消コスト増分（Ｃｕ，Ｃｄ）が最小になるように、計画対象期間における解消対象の発電機（発電ユニット）の起動停止状態の変更を順次行い、最終的に暫定需給計画情報を得ている。

図１３はこの発明の実施の形態３である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における燃料消費量制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。なお、図１３におけるデータＤ１０〜Ｄ１６は、図２で示した実施の形態１のデータと同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態で取り扱う需給計画問題の形式は実施の形態２の欄で記載の形式と同じである。

設備データＤ１０〜Ｄ１６は、本処理フローの開始時に新たにデータ格納部３１から読み出しても良いし、図１２で示した起動停止回数制約違反解消処理の開始時にコンピュータのメモリに読み込んでいるならばそのままメモリの該当箇所を参照しても良い。

図１３において、ステップＳ３０，Ｓ３３〜Ｓ４２の処理内容は図７で示した実施の形態２の燃料消費量制約違反の解消処理と同内容である。

ただし、ステップＳ３１ａ及びステップＳ３２ａの処理は、図７で示したステップＳ３１及びステップＳ３２と比べ、計画結果データＤ２０で規定された起動停止回数制約のある発電機の起動停止内容を変化させないという条件下で最経済計画の策定処理が実行される点が異なる。

起動停止回数制約違反解消処理と協調的な燃料消費量制約違反解消処理を実現するために、図１０で示した協調的な燃料消費量制約違反解消処理の考え方をベースに、図７で示した実施の形態２の処理フローに起動停止回数制約違反解消処後の計画結果データＤ２０（暫定需給計画情報）の付与と、ステップＳ６１を新たに追加している。

また、既に違反解消済みである起動停止回数制約に新たな違反を発生させないように追加運転パターン／追加停止パターンの適用時にルールを追加する。以下、追加した処理を中心に説明する。

ステップＳ３０後に実行されるステップＳ６１において、燃料消費量制約違反解消処理部３５は、データ格納部３１から先行処理した起動停止回数制約違反解消後の計画結果データＤ２０（暫定需給計画情報）を読み出し、起動停止回数制約の対象である火力発電ユニットの起動停止状態を固定化する。したがって、燃料消費量制約違反解消処理は、計画結果データＤ２０（暫定需給計画情報）で規定される需給計画を起点としている。

これ以降の処理では、起動停止回数制約違反解消が図られたユニットに対する起動停止状態は燃料消費量制約違反の解消処理により変更を受ける場合を除いて固定化して取扱う。それ以外のユニットの起動停止状態は計画対象となる。

各追加運転パターン／追加停止パターンは起動停止状態に対して類型的であるため、各パターンと起動停止回数の増減関係が明確になっている（図４及び図５並びにそれに対する説明を参照）。

したがって、図１３における消費量不足時の違反解消処理であるステップＳ３６の内部処理（図８）において、ある日にある起動停止回数制約を持つ火力発電ユニットに図８のステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が各追加運転パターンを適用するときに起動停止回数制約違反を発生させるならば、当該パターンは不採用とし持替え単価として十分大きな値を与える。

持替え単価の値が十分大きいと、ステップＳ１０２〜Ｓ０１５の各処理でもステップＳ１０６の処理でも、起動停止回数制約違反を発生させる処理は実質上選択されなくなる。

同様に、図１３における消費量過剰時の違反解消処理であるステップＳ３７の内部処理（図９）において、ある日にある起動停止回数制約を持つ火力発電ユニットに図９のステップＳ１１２〜Ｓ１１５の処理が各追加停止パターンを適用するときに起動停止回数制約違反を発生させるならば、当該パターンは不採用とし持替え単価として十分大きな値を与える。

持替え単価の値が十分大きいと、ステップＳ１１２〜ステップＳ１１５の各処理でも、ステップＳ１１６の処理でも、起動停止回数制約違反を発生させる処理は実質上選択されなくなる。このような操作をステップＳ３６及びＳ３７に組み込むことにより、燃料消費量制約違反の解消と起動停止回数制約の遵守を同時に達成することができる。

そして、上述した起動停止回数制約違反解消処理との協調性を加味したステップＳ３６の消費量不足違反解消処理またはステップＳ３７の消費量過剰違反解消処理後に実行されるステップＳ３８において、解消処理内容が第２の中間需給計画情報としてデータ格納部３１に保存される。

すなわち、選択中の燃料消費グループを特定する要素、違反解消処理を適用した火力発電ユニットを特定する要素、選択実行された違反解消処理の内容（解消処理を実行した日、実行した解消処理パターン、持替え単価）、処理実行の前後の起動停止状態等が第２の中間需給計画情報としてデータ格納部３１に処理順に番号付けして登録（保存）される。ステップ３８において、最後に保存された第２の中間需給計画情報が最終需給計画情報となる。

その後、図１３のステップＳ４２における結果処理部３６による最終結果の処理が終了すると、策定結果表示部３７は、上記一連の処理において獲得された結果のうち、初期需給計画情報及び最終需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部３１より読み出し、読み出した表示用出力結果に基づく内容をディスプレイ等の画面に表示してシステム操作者に提供する。なお、初期需給計画情報及び最終需給計画情報は、前述したようにステップＳ１０及び最後に実行されるステップＳ３８においてデータ格納部３１に格納された情報に相当する。

このように、実施の形態３の発電機需給計画装置における燃料消費量制約違反解消処理は、暫定需給計画情報に基づき、起動停止回数制約違反を生じさせず、かつ、持替え価格（Ｕ１〜Ｕ３，Ｕｃ等）が最小になるように、計画対象期間における解消対象の発電機の起動停止状態あるいは出力内容の変更を順次行い、最終的に最終需給計画情報を得ている。

上述したように、実施の形態３の発電機需給計画装置は、計画対象期間に亘る需給計画の立案時に、最経済計画策定部３３によって得た最経済計画結果である需給計画を既定した初期需給計画情報をベースにしている。そして、実施の形態３の発電機需給計画装置は、初期需給計画情報に基づき、起動停止回数制約及び燃料消費量制約という対象期間の総和量でそれぞれ規定される制約条件を共に考慮して、起動停止回数制約違反解消処理部３４及び燃料消費量制約違反解消処理部３５により経済的な需給計画を規定した最終需給計画情報を実用的に作成することができる。

すなわち、実施の形態３の発電機需給計画装置は、需給計画において重要な考慮要素となる起動停止回数制約及び燃料消費量制約という物理的な制約を満足する経済的な実用的計画である複数の発電機における需給計画を得ることができる効果を奏する。

また、違反解消履歴表示部３８は、第１及び第２の中間需給計画情報並びに暫定需給計画情報に関する表示用出力結果をデータ格納部３１から読み出し、読み出した表示用出力結果に基づく内容をディスプレイ等の画面に表示してシステム操作者に提供する。なお、第１の中間需給計画情報及び暫定需給計画情報並びに第２の中間需給計画情報は、前述したように、ステップＳ１９（図１２）並びにステップＳ３８（図１３）においてデータ格納部３１に保存された情報であり、逐次的な解消処理（中間処理）の履歴としての役割を果たす。

このように、実施の形態３の発電機需給計画装置は、データ格納部３１、結果処理部３６、策定結果表示部３７及び違反解消履歴表示部３８からなる出力結果情報出力部を備えることにより、システム操作者は結果を理解しやすい最経済結果から出発して、中間的な解消処理内容を含み、最終的に燃料消費量制約違反の解消された結果に至るまでのすべての処理内容を参照することができる。このため、どのような理由で最終結果（最終需給計画情報）が得られたのかを詳細に確認し妥当性を検証することができる。

実施の形態３では、図１２，図１３に示すフローチャートを用いて発電機需給計画方法を説明したが、図１２，図１３は実質的に発電機出力決定における需給計画方法を実現するためのソフトウェア処理であり、この処理をプログラムとして記録媒体に格納することができる。例えば、上記プログラムをハードディスクに格納したりすることができる。また、上記プログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他にＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等であってもよい。

この発明の実施の形態１である発電機需給計画装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における起動停止回数制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。 図２で示した電力取引契約データとして格納されるデータ例を示す説明図である。 燃料消費量不足の場合の解消処理パターンを示す説明図である。 燃料消費量過剰の場合の解消処理パターンを示す説明図である。 この発明の実施の形態２である発電機需給計画装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における燃料消費量制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。 図７で示した消費量不足違反解消処理の詳細を示すフローチャートである。 図７で示した消費量過剰違反解消処理の詳細を示すフローチャートである。 起動停止回数制約違反と燃料消費量制約違反とを同時に緩和する解消処理を模式的に示す説明図である。 この発明の実施の形態３である発電機需給計画装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における起動停止回数制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。 この発明の実施の形態３である発電機需給計画装置による発電機需給計画方法における燃料消費量制約違反解消処理の処理フローを示す説明図である。

符号の説明

１０，２０，３０ データ処理部、１１，２１，３１ データ格納部、１２，２２，３２ データ設定部、１３，２３，３３ 最経済計画策定部、１４，３４ 起動停止回数制約違反解消処理部、１５，２５，３６ 結果処理部、１６，２６，３７ 策定結果表示部、２４，３５ 燃料消費量制約違反解消処理部。

Claims (8)

1. 計画対象期間内における複数の発電機についての発電機の出力内容及び起動停止状態を含む需給計画を決定する発電機需給計画装置であって、
   前記複数の発電機に関する需給バランス制約に基づき、起動停止回数制約及び燃料消費量制約を考慮せずに運転コストが最小となる前記需給計画を初期需給計画情報として作成する最経済計画策定部と、
   前記初期需給計画情報に基づき、前記複数の発電機それぞれに対し、前記起動停止回数制約及び前記燃料消費量制約のうち少なくとも一つの制約違反がある場合に、前記計画対象期間において解消コスト増分量の抑制を図りながら前回得られた中間需給計画情報より制約違反量を減ずる違反解消処理を順次繰り返し施して次の中間需給計画情報を得つつ、上記少なくとも一つの制約違反の解消を図った前記需給計画を最終需給計画情報として最終的に得る制約違反解消処理部とを備え、
   前記初期需給計画情報、前記中間需給計画情報及び前記最終需給計画情報に基づき、外部から視覚認識可能な出力結果情報を出力する出力結果情報出力部をさらに備える、
   発電機需給計画装置。
2. 請求項１記載の発電機需給計画装置であって、
   前記制約違反は前記起動停止回数制約の違反のみであって、
   前記違反解消処理部は、前記複数の発電機のうち前記起動停止回数制約違反に該当する発電機に対し、前記初期需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、解消コスト増分量が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更を順次行い、最終的に前記最終需給計画情報を得る起動停止回数制約解消処理を実行する起動停止回数制約違反解消処理部を含む、
   発電機需給計画装置。
3. 請求項１記載の発電機需給計画装置であって、
   前記制約違反は前記燃料消費量制約の違反のみであって、
   前記違反解消処理部は、前記複数の発電機のうち前記燃料消費量制約違反に該当する発電機に対し、前記初期需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、単位解消量あたりの増分コストである持替え単価が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更あるいは起動時の出力内容の変更を順次行い、最終的に前記最終需給計画情報を得る燃料消費量制約解消処理を実行する燃料消費量制約違反解消処理部を含む、
   発電機需給計画装置。
4. 請求項１記載の発電機需給計画装置であって、
   前記制約違反は前記起動停止回数制約及び前記燃料消費量制約の違反を共に含み、
   前記違反解消処理部は、
   前記複数の発電機のうち前記起動停止回数制約違反に該当する発電機に対し、前記初期需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、前記燃料消費量制約解消方向に向かい、かつ、解消コスト増分が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更を順次行い、最終的に暫定需給計画情報を得る起動停止回数制約解消処理を実行する起動停止回数制約違反解消処理部と、
   前記複数の発電機のうち前記燃料消費量制約違反に該当する発電機に対し、前記暫定需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、前記起動停止回数制約違反が生じることなく、かつ、単位解消量あたりの増分コストである持替え単価が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更あるいは起動時の出力内容の変更を順次行い、最終的に前記最終需給計画情報を得る燃料消費量制約解消処理を実行する燃料消費量制約違反解消処理部とを含む、
   発電機需給計画装置。
5. 計画対象期間内における複数の発電機についての発電機の出力内容及び起動停止状態を含む需給計画を決定する発電機需給計画方法であって、
   (a) 前記複数の発電機に関する需給バランス制約に基づき、起動停止回数制約及び燃料消費量制約を考慮せずに運転コストが最小となる前記需給計画を初期需給計画情報として作成するステップと、
   (b) 前記初期需給計画情報に基づき、前記複数の発電機それぞれに対し、前記起動停止回数制約及び前記燃料消費量制約のうち、少なくとも一つの制約違反がある場合に前記計画対象期間において解消コスト増分量の抑制を図りながら前回得られた中間需給計画情報より制約違反量を減ずる違反解消処理を順次繰り返し施して次の中間需給計画情報を得つつ、上記少なくとも一つの制約違反の解消を図った前記需給計画を最終需給計画情報として最終的に得るステップとを備え、
   (c) 前記初期需給計画情報、前記中間需給計画情報及び前記最終需給計画情報に基づき、外部から視覚認識可能な出力結果情報を出力するステップをさらに備える、
   発電機需給計画装置。
6. 請求項５記載の発電機需給計画方法であって、
   前記制約違反は前記起動停止回数制約の違反のみであるとき、
   前記ステップ(b) は、
   (b-1) 前記複数の発電機それぞれに対し前記起動停止回数制約違反に該当するか否かを判定するステップと、
   (b-2) 前記複数の発電機のうち、前記ステップ(b-1)により前記起動停止回数制約違反に該当すると判定された発電機に対し、前記初期需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、解消コスト増分が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更を少なくとも１箇所行い、変更後の前記需給計画を規定した前記中間需給計画情報を得るステップとを備え、
   前記ステップ(b-2) は、前記中間需給計画情報で規定される前記需給計画が、前記起動停止回数制約違反を解消するまで繰り返し実行され、前記ステップ(b-2)終了後の前記中間需給計画情報が前記最終需給計画情報となる、
   発電機需給計画方法。
7. 請求項５記載の発電機需給計画方法であって、
   前記制約違反は前記燃料消費量制約の違反のみであるとき、
   前記ステップ(b) は、
   (b-1) 前記複数の発電機それぞれに対し前記燃料消費量制約違反に該当するか否かを判定するステップと、
   (b-2) 前記複数の発電機のうち、前記ステップ(b-1)により前記燃料消費量制約違反に該当すると判定された発電機に対し、前記初期需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、単位解消量あたりの増分コストである持替え単価が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更あるいは起動時の出力内容の変更を少なくとも１箇所行い、変更後の前記需給計画を規定した前記中間需給計画情報を得るステップとを備え、
   前記ステップ(b-2) は、前記中間需給計画情報で規定される前記需給計画が、前記燃料消費量制約違反を解消するまで繰り返し実行され、前記ステップ(b-2)終了後の前記中間需給計画情報が前記最終需給計画情報となる、
   発電機需給計画方法。
8. 請求項５記載の発電機需給計画方法であって、
   前記制約違反は前記起動停止回数制約及び前記燃料消費量制約の違反を共に含み、
   前記中間需給計画情報は、第１及び第２の中間需給計画情報並びに暫定需給計画情報を含み、
   前記ステップ(b) は、
   (b-1) 前記複数の発電機それぞれに対し前記起動停止回数制約違反に該当するか否かを判定するステップと、
   (b-2) 前記複数の発電機のうち、前記ステップ(b-1)により前記起動停止回数制約違反に該当すると判定された発電機に対し、前記初期需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、前記燃料消費量制約解消方向に向かい、かつ、解消コスト増分が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更を少なくとも１箇所行い、変更後の前記需給計画を規定した前記第１の中間需給計画情報を得るステップとを備え、
   前記ステップ(b-2) は、前記第１の中間需給計画情報で規定される前記需給計画が、前記起動停止回数制約違反を解消するまで繰り返し実行され、前記ステップ(b-2)終了後の前記第１の中間需給計画情報が前記暫定需給計画情報となり、
   (b-3) 前記複数の発電機それぞれに対し前記燃料消費量制約違反に該当するか否かを判定するステップと、
   (b-4) 前記複数の発電機のうち、前記ステップ(b-3)により前記燃料消費量制約違反に該当すると判定された発電機に対し、前記暫定需給計画情報で規定される前記需給計画を起点とし、前記複数の発電機それぞれに対し、前記起動停止回数制約違反が生じることなく、かつ、単位解消量あたりの増分コストである持替え単価が最小になるように、前記計画対象期間における起動停止状態の変更あるいは起動時の出力内容の変更を少なくとも１箇所行い、変更後の前記需給計画を規定した前記第２の中間需給計画情報を得るステップとをさらに備え、
   前記ステップ(b-4) は、前記第２の中間需給計画情報で規定される前記需給計画が、前記燃料消費量制約違反を解消するまで繰り返し実行され、前記ステップ(b-4)終了後の前記第２の中間需給計画情報が前記最終需給計画情報となる、
   発電機需給計画方法。

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