JP5199694B2 - スケジュール生成装置 - Google Patents
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Description
請求項2の発明は、冷凍機と霜取用ヒータとを備える複数台の冷凍冷蔵装置の運転スケジュールについて各冷凍冷蔵装置に設けた霜取用ヒータに通電するデフロスト期間を調節する運転スケジュール作成装置であって、複数台の冷凍機の消費電力と複数台の霜取用ヒータの消費電力との一定期間の実測値を冷凍冷蔵装置ごとにそれぞれ平滑化することにより、デフロスト期間の消費電力であるデフロスト電力と、デフロスト期間の終了後から設定温度に戻るまでのリバウンド期間の消費電力であるリバウンド電力と、デフロスト期間およびリバウンド期間を除く期間の消費電力であるベース電力との和である電力波形関数で表した消費電力の近似モデルを冷凍冷蔵装置ごとに生成し、当該近似モデルからすべての冷凍冷蔵装置に関する消費電力の合計のピーク値を最小化するようにデフロスト期間を組合せてコンピュータの支援により運転スケジュールを自動的に作成するスケジュール作成演算部を備え、電力波形関数は、運転スケジュールを作成する期間における最初のデフロスト期間が開始される時刻の関数であって、スケジュール作成演算部は、冷凍冷蔵装置ごとに求めた電力波形関数をすべての冷凍冷蔵装置について加算した総和を求め、この総和の最大値が最小化される組合せとなるように、冷凍冷蔵装置ごとにデフロスト期間を開始する時刻を求めることを特徴とする。
ところで、請求項2の発明の構成によれば、デフロスト電力とリバウンド電力とベース電力との和である電力波形関数を用いて冷凍冷蔵装置ごとの消費電力を表し、冷凍冷蔵装置ごとに求めた電力波形関数をすべての冷凍冷蔵装置について加算した総和を用いて、冷凍冷蔵装置ごとにデフロスト期間を開始する時刻を求めているから、運転スケジュールは組合せ最適化問題を解くことによって求めることになる。ここで、冷凍冷蔵装置ごとの消費電力は、デフロスト電力とリバウンド電力とベース電力との和である電力波形関数を用いて表し、電力波形関数は、運転スケジュールを作成する期間における最初のデフロスト期間が開始される時刻の関数であるから、解を得るための探索空間が大幅に低減されることになる。
x1=(2,5,14,24,18,48,8,33,52、44)
染色体x1の成分は、先頭から順に各冷凍冷蔵装置1の第1のオフタイミングtoff,iを表す。
u(x)=(移動平均値のピーク値)×m+(二乗平均平方根)
ただし、mは移動平均値のピーク値や二乗平均平方根が取り得る最大値以上の値であって、各冷凍冷蔵装置1のリバウンド電力Prの合計値以上に相当する。このように、適応度をまとめることにより、適応度の評価が容易になり処理時間の短縮につながる。
u(x)=(TdとTrとが重複する冷凍冷蔵装置の台数)×m2+(移動平均値のピーク値)×m+(二乗平均平方根)
ところで、遺伝的アルゴリズムを用いる場合に、親の染色体から次世代の染色体の集団を生成する前に、適応度u(x)が規定の閾値以上である運転スケジュールを削除し、残った運転スケジュールの中から次世代の集団を生成するのが望ましい(エリート戦略)。閾値には、適応度u(x)の平均値に標準偏差σを加えた値などを用いればよい。特定の時間帯にデフロストを禁止する場合には、禁止した時間帯にデフロストを行う運転スケジュールが次世代の集団に含まれる可能性を低減し、結果的に遺伝的アルゴリズムの実行回数が低減されるから解が得られるまでの時間短縮につながる。
u′(x)={u(x)の最大値}−u(x)
u′(x)の二乗または三乗を適応度に用いることにより、運転スケジュールの優劣が区別しやすくなり、より優秀な運転スケジュールを高い確率で選択される可能性が高くなる。
運転スケジュール作成装置2のスケジュール作成演算部20は、各冷凍冷蔵装置1の冷凍機11および霜取用ヒータ12の消費電力を計測する電力計測器7a、7bの計測データを伝送路3を通して取得する。スケジュール作成演算部20では、取得した計測データから一定時間毎の平均値の最大値を算出し、さらに、上述した遺伝的アルゴリムを用い、上述したような制約を受け入れながら消費電力を最小化するように運転スケジュールを生成する。
実施例1は冷凍機11の停止期間がほぼ周期性を有していることを利用しているが、本実施例は、周期性を緩和するために、スケジュール作成演算部20において、局所型近傍探索アルゴリズムを採用して運転スケジュールを作成している。
本実施例は、実施例1での遺伝的アルゴリズムで得られた運転スケジュールに対して、スケジュール作成演算部20においてGA型近傍探索アルゴリズムを適用することにより、運転スケジュールをさらに最適解に近付けようとするものである。
本実施例は、実施例1についてベース電力Pbの一部を仮想的に設定する例である。ベース電力Pbの一部を仮想的に設定することにより求めた運転スケジュールを用いた場合について、複数台の冷凍冷蔵装置1の消費電力の合計の推移(A)と30分毎の平均値の推移(B)とを図27に示している。
本実施例は、冷凍機11を停止させることができない時間帯を設定するためにペナルティを導入した例である。ペナルティを導入して作成した運転スケジュールに従って冷凍冷蔵装置1を運転した場合について、複数台の冷凍冷蔵装置1の消費電力の合計の推移(A)と30分毎の平均値の推移(B)とを図29に示している。ペナルティを導入することにより、特定の時間帯(矩形枠Dで囲んだ部位)においては冷凍機11の運転を停止させることなく運転を継続することができ、しかも全体としては最大値を低減することができた。本実施例によって作成した運転スケジュールでは最大値は241kWであった。
2 運転スケジュール作成装置
3 伝送路
10 ショーケース
11 冷凍機
12 霜取用ヒータ
13 制御部
14a,14b 電力計測部
15 ネットワーク通信部
20 スケジュール作成演算部
21 ネットワーク通信部
Claims (10)
- 冷凍機と霜取用ヒータとを備える複数台の冷凍冷蔵装置の運転スケジュールについて各冷凍冷蔵装置に設けた霜取用ヒータに通電するデフロスト期間を調節する運転スケジュール作成装置であって、複数台の冷凍機の消費電力と複数台の霜取用ヒータの消費電力との一定期間の実測値を冷凍冷蔵装置ごとにそれぞれ平滑化することにより、デフロスト期間の消費電力であるデフロスト電力と、デフロスト期間の終了後から設定温度に戻るまでのリバウンド期間の消費電力であるリバウンド電力と、デフロスト期間およびリバウンド期間を除く期間の消費電力であるベース電力とで表した消費電力の近似モデルを冷凍冷蔵装置ごとに生成し、当該近似モデルからすべての冷凍冷蔵装置に関する消費電力の合計のピーク値を最小化するようにデフロスト期間を組合せてコンピュータの支援により運転スケジュールを自動的に作成するスケジュール作成演算部を備えることを特徴とするスケジュール生成装置。
- 冷凍機と霜取用ヒータとを備える複数台の冷凍冷蔵装置の運転スケジュールについて各冷凍冷蔵装置に設けた霜取用ヒータに通電するデフロスト期間を調節する運転スケジュール作成装置であって、複数台の冷凍機の消費電力と複数台の霜取用ヒータの消費電力との一定期間の実測値を冷凍冷蔵装置ごとにそれぞれ平滑化することにより、デフロスト期間の消費電力であるデフロスト電力と、デフロスト期間の終了後から設定温度に戻るまでのリバウンド期間の消費電力であるリバウンド電力と、デフロスト期間およびリバウンド期間を除く期間の消費電力であるベース電力との和である電力波形関数で表した消費電力の近似モデルを冷凍冷蔵装置ごとに生成し、当該近似モデルからすべての冷凍冷蔵装置に関する消費電力の合計のピーク値を最小化するようにデフロスト期間を組合せてコンピュータの支援により運転スケジュールを自動的に作成するスケジュール作成演算部を備え、電力波形関数は、運転スケジュールを作成する期間における最初のデフロスト期間が開始される時刻の関数であって、スケジュール作成演算部は、冷凍冷蔵装置ごとに求めた電力波形関数をすべての冷凍冷蔵装置について加算した総和を求め、この総和の最大値が最小化される組合せとなるように、冷凍冷蔵装置ごとにデフロスト期間を開始する時刻を求めることを特徴とするスケジュール生成装置。
- 前記スケジュール作成演算部は、前記デフロスト期間および前記リバウンド期間の重複を許した形で運転スケジュールを生成することを特徴とする請求項1又は2記載のスケジュール生成装置。
- 各前記冷凍機は圧縮式であって前記冷凍冷蔵装置は複数台の圧縮機を備え、前記スケジュール作成演算部は、前記近似モデルのうちのベース電力とリバウンド電力として、圧縮機の稼働台数ごとの気温と運転回数との関係および気温と消費電力との関係を用いて推定した値を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスケジュール生成装置。
- 各前記冷凍機は圧縮式であって前記冷凍冷蔵装置は複数台の圧縮機を備え、前記スケジュール作成演算部は、前記近似モデルのうちのベース電力として、圧縮機の稼働台数ごとの気温と運転回数との関係および気温と消費電力との関係を用いて推定した値を用い、近似モデルのうちのリバウンド電力として、前記ベース電力に所定温度分に相当する規定の電力を加算した値を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスケジュール生成装置。
- 各前記冷凍機は圧縮式であって前記冷凍冷蔵装置は複数台の圧縮機を備え、前記スケジュール作成演算部は、前記近似モデルのうちのベース電力として、気温を用いて推定した値を用い、近似モデルのうちのリバウンド電力として、規定の特性で推定した値を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスケジュール生成装置。
- 前記スケジュール作成演算部は、前記運転スケジュールを生成するためにすべての前記冷凍冷蔵装置に関する消費電力の合計のピーク値を評価するにあたり、規定の単位時間ごとの消費電力の合計の平均値を評価することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のスケジュール生成装置。
- 前記スケジュール作成演算部は、前記平均値のピーク値が等しい運転スケジュールが複数存在するときには、当該運転スケジュールの前記単位時間ごとの時系列データから求められる二乗総和値または二乗平均値が小さいほうの運転スケジュールを採用することを特徴とする請求項7記載のスケジュール生成装置。
- 前記スケジュール作成演算部は、指定した時間帯では、すべての前記冷凍冷蔵装置に関する消費電力の合計に指定の電力値を加算した値でピーク値を評価することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のスケジュール生成装置。
- 前記スケジュール作成演算部は、すべての前記冷凍冷蔵装置に関する消費電力の合計のピーク値を最小化するデフロスト期間の組合せを求めるにあたり、前記一定期間における各冷凍冷蔵装置のデフロスト期間の最初の開始時刻を成分に持つ染色体に遺伝的アルゴリズムを適用して組合せを求めることを特徴とする請求項9記載のスケジュール生成装置。
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