JP5235922B2 - Water storage facility operation support system, operation support method and program - Google Patents

Water storage facility operation support system, operation support method and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To support operation of a water storage facility such that power generated by water-power generation can be increased. <P>SOLUTION: A water amount related to an inflow 5 of water into the water storage facility is predicted, generated electric energy and a price thereof are calculated based on the predicted inflow amount, and weather information or the like, a water level of each prescribed unit period is optimized such that a power selling amount becomes maximum, a water amount of ineffective discharges 7, 8 is added to evaluation, and water levels of reservoirs 1, 2 of each unit period constituting a first unit period are optimized while satisfying a variety of restriction. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、貯水施設の運用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, method, and program for supporting the operation of a water storage facility.

水力発電を効率的に行うために、コンピュータによる運用支援システムが用いられている。例えば、特許文献1では、1日の放水水量に基づいて自動計算した発電機運転計画および水位計画や、過去の発電機運転計画および水位計画の実績データなどを表示し、必要に応じて修正を受け付けて発電運用計画を作成している。   In order to efficiently perform hydropower generation, a computer-based operation support system is used. For example, in Patent Document 1, a generator operation plan and a water level plan that are automatically calculated based on the amount of discharged water per day, a past generator operation plan and actual data of the water level plan, etc. are displayed, and corrections are made as necessary. Accepting and preparing a power generation operation plan.

特開2006−39838号公報JP 2006-39838 A

水は、高い位置にあるほど位置エネルギーが大きく、流速も早くなり、水力発電における発電電力量も大きくなる。しかしながら、特許文献1に記載の装置では、放水量や実績に応じて水位を計画しているものの、水位計画と発電電力との関係に着目しておらず、発電電力を増加させるような水位の計画を行うことはできない。
本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、水力発電による発電電力を増やすことができるように貯水施設の運用を支援するシステム、方法およびプログラムを提供することを目的とする。
The higher the position of water, the greater the potential energy, the faster the flow rate, and the greater the amount of power generated in hydropower generation. However, in the apparatus described in Patent Document 1, although the water level is planned according to the amount of water discharged and the actual results, the water level is not increased due to the relationship between the water level plan and the generated power, and the generated power is increased. You can't plan.
This invention is made | formed in view of such a background, and it aims at providing the system, method, and program which support operation | use of a water storage facility so that the electric power generated by hydroelectric power generation can be increased.

上記課題を解決するための本発明のうち主な発明は、第1および第2の貯水池と、前記第1の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第1の発電機と、前記第2の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第2の発電機とを有し、前記第1の発電機において利用された水は前記第2の貯水池に流入する貯水施設の運用を支援するシステムであって、所定期間内の各単位期間における、前記第1の発電機以外から前記第1および第2の貯水池に流入する水の量である流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、前記単位期間の開始時点から終了時点までの貯水池における貯水量の変化量および前記流入量に基づいて前記貯水池からの放水量を算出する貯水池放水量モデル、ならびに、前記水力発電に使用する水の量である取水量および前記貯水池の貯水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出する電力量モデルを記憶するモデル記憶部と、前記発電機に与えられずに前記貯水施設から放流される水の量である無効放流量を評価する係数であるペナルティ係数を記憶するペナルティ係数記憶部と、前記発電機が発電のために前記貯水池から受け入れる水の量である取水量の最小値および最大値を含む取水量に対する制約条件を記憶する制約条件記憶部と、前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における前記第1の貯水池の貯水量である第1の貯水量および前記第2の貯水池の貯水量である第2の貯水量のそれぞれを変化させるとともに、前記第1の貯水量の変化量および第2の貯水量の変化量を算出し、前記流入量の予測値および前記第1の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第1の貯水池からの第1の放水量を算出し、前記流入量の予測値および前記第2の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第2の貯水池からの第2の放水量を算出し、前記第1の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第1の取水量を前記第1の放水量から減じた値と、前記第2の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第2の取水量を前記第2の放水量から減じた値とを合計して前記無効放流量を算出し、前記第1および第2の取水量ならびに前記第1および第2の貯水量を前記電力量モデルに適用して第1および第2の電力量を算出していき、前記第1および第2の電力量の合計値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して、発電された電力量の評価値を算出し、前記評価値の合計が最大となる前記第1および第2の貯水量の組合せを、最適な貯水量の計画として決定する最適貯水量決定部と、を備えることとする。 Among the present inventions for solving the above-mentioned problems, the main invention is the first and second reservoirs, the first generator that performs hydroelectric power generation using the water discharged from the first reservoir, and the first And a second generator that performs hydroelectric power generation using water discharged from the second reservoir, and the water used in the first generator supports the operation of the water storage facility that flows into the second reservoir A predicted inflow amount for obtaining a predicted value of an inflow amount that is an amount of water flowing into the first and second reservoirs from other than the first generator in each unit period within a predetermined period An acquisition unit, a reservoir discharge amount model for calculating a discharge amount from the reservoir based on the amount of change in the reservoir amount from the start point to the end point of the unit period and the inflow amount, and the hydroelectric power generation Hoyo water intake amount is the amount of water to be A model storage unit for storing an electric energy model for calculating electric energy generated in the unit period by the hydroelectric power generation based on the water storage amount of the reservoir, and discharged from the water storage facility without being supplied to the generator A penalty coefficient storage unit that stores a penalty coefficient that is a coefficient for evaluating an invalid discharge flow that is an amount of water, and a minimum value and a maximum value of a water intake amount that are amounts of water that the generator accepts from the reservoir for power generation A constraint storage unit that stores a constraint on a water intake amount including a first storage amount that is a storage amount of the first reservoir at the start time of the unit period for each unit period within the predetermined period, and While changing each of the 2nd water storage amount which is the water storage amount of the said 2nd reservoir, calculating the change amount of the said 1st water storage amount and the 2nd water storage amount, the said flow A predicted amount of water and a change amount of the first water storage amount are applied to the reservoir water discharge amount model to calculate a first water discharge amount from the first reservoir, and the predicted value of the inflow amount and the second water discharge amount are calculated. The amount of change in the amount of stored water is applied to the reservoir discharge model to calculate the second discharge amount from the second reservoir, and the maximum amount of the first discharge amount that satisfies the constraint on the intake amount is calculated. A value obtained by subtracting a first water intake amount, which is a water amount, from the first water discharge amount, and a second water intake amount, which is a maximum water amount satisfying a restriction condition for the water intake amount, among the second water discharge amounts, 2 to calculate the reactive discharge flow rate, and apply the first and second intake water amounts and the first and second water storage amounts to the electric energy model. The first and second electric energy are calculated, and the first and second electric energy are calculated. A value obtained by multiplying the invalid discharge flow rate by the penalty coefficient is subtracted from a total value to calculate an evaluation value of the amount of generated power, and the first and second reservoirs that maximize the total of the evaluation values An optimum water storage amount determination unit that determines a combination of amounts as a plan of the optimum water storage amount is provided.

本発明の貯水施設運用支援システムによれば、2つの貯水池の貯水量のそれぞれを変化させてシミュレーションを行い、制約を満たしつつ、電力量の評価値が最大となるような最適な貯水池の貯水量を計画することができる。したがって、貯水施設の運用者は、本発明の貯水施設運用支援システムからの出力に従って貯水池の貯水量を管理することで、最適な貯水量の管理を行うことが可能となり、これまで運用者の経験に基づいて管理してきた貯水量を、経験の浅いものに行わせることもできる。
また、無効放流量を考慮して発電電力量を評価することができる。
According to the storage facility operation support system of the present invention, simulation is performed by changing each of the storage amounts of the two reservoirs, and the optimal storage amount of the reservoir that satisfies the constraints and maximizes the evaluation value of the electric energy is achieved. Can be planned. Therefore, the operator of the water storage facility can manage the water storage amount of the reservoir according to the output from the water storage facility operation support system of the present invention, and can manage the optimal water storage amount. The amount of water stored based on this can be used by inexperienced ones.
In addition, the amount of generated power can be evaluated in consideration of the invalid discharge flow rate.

また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記電力量に対する時間帯別の重みを記憶する電力量重み記憶部を備え、前記最適貯水量決定部は、前記各単位期間が属する時間帯に対応する前記重みを前記電力量重み記憶部から読み出し、前記第1および第2の電力量の合計値に前記重みを乗じた値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して前記評価値算出するようにしてもよい。
この場合、時間帯別に発電電力量に重み付けをして評価することができる。したがって、例えば、電力需要の多い時間帯については、発電電力量の評価を高くするなど、時間帯に応じた柔軟な評価を行うことができる。
The water storage facility operation support system according to the present invention further includes a power amount weight storage unit that stores weights for the power amount for each time zone, and the optimum water storage amount determination unit corresponds to a time zone to which each unit period belongs. The weight to be read from the power amount weight storage unit, and the value obtained by multiplying the total value of the first and second power amounts by the weight is subtracted from the value obtained by multiplying the invalid discharge flow rate by the penalty coefficient. The evaluation value may be calculated.
In this case, the amount of generated power can be weighted and evaluated for each time period. Therefore, for example, in a time zone where power demand is high, it is possible to perform a flexible evaluation according to the time zone, such as increasing the evaluation of the amount of generated power.

また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記制約条件記憶部はさらに、前記無効放流量に対する制約条件を記憶し、前記最適貯水量決定部は、前記第1および第2の貯水量の組合せのうち、前記無効放流量が前記無効放流量に対する制約条件を満たすものの中で、前記評価値の合計が最大となる組合せを前記最適な貯水量の計画として決定するようにしてもよい。   In the water storage facility operation support system of the present invention, the constraint condition storage unit further stores a constraint condition for the invalid discharge amount, and the optimum water storage amount determination unit is a combination of the first and second water storage amounts. Among them, the combination in which the total of the evaluation values becomes the maximum may be determined as the optimum water storage amount plan in which the invalid discharge flow rate satisfies the constraint condition for the invalid discharge flow rate.

また、本発明の他の態様は、第1および第2の貯水池と、前記第1の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第1の発電機と、前記第2の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第2の発電機とを有し、前記第1の発電機において利用された水は前記第2の貯水池に流入する貯水施設の運用を支援する方法であって、コンピュータが、所定期間内の各単位期間における、前記第1の発電機以外から前記第1および第2の貯水池に流入する水の量である流入量の予測値を取得し、前記単位期間の開始時点から終了時点までの貯水池における貯水量の変化量および前記流入量に基づいて前記貯水池からの放水量を算出する貯水池放水量モデル、ならびに、前記水力発電に使用する水の量である取水量および前記貯水池の貯水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出する電力量モデルをメモリに記憶し、前記発電機に与えられずに前記貯水施設から放流される水の量である無効放流量を評価する係数であるペナルティ係数を記憶し、前記発電機が発電のために前記貯水池から受け入れる水の量である取水量の最小値および最大値を含む取水量に対する制約条件を記憶し、前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における前記第1の貯水池の貯水量である第1の貯水量および前記第2の貯水池の貯水量である第2の貯水量のそれぞれを変化させるとともに、前記第1の貯水量の変化量および第2の貯水量の変化量を算出し、前記流入量の予測値および前記第1の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第1の貯水池からの第1の放水量を算出し、前記流入量の予測値および前記第2の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第2の貯水池からの第2の放水量を算出し、前記第1の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第1の取水量を前記第1の放水量から減じた値と、前記第2の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第2の取水量を前記第2の放水量から減じた値とを合計して前記無効放流量を算出し、前記第1および第2の取水量ならびに前記第1および第2の貯水量を前記電力量モデルに適用して第1および第2の電力量を算出していき、前記第1および第2の電力量の合計値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して、発電された電力量の評価値を算出し、前記評価値の合計が最大となる前記第1および第2の貯水量の組合せを、最適な貯水量の計画として決定することとする。 Moreover, the other aspect of this invention is the 1st and 2nd reservoir, the 1st generator which performs hydroelectric power generation using the drainage from the said 1st reservoir, and the water discharge from the said 2nd reservoir A second power generator that performs hydroelectric power generation using water, and the water used in the first power generator is a method for supporting the operation of a water storage facility that flows into the second reservoir, The computer obtains a predicted value of the inflow amount that is the amount of water flowing into the first and second reservoirs from other than the first generator in each unit period within a predetermined period, and starts the unit period A reservoir discharge model for calculating a discharge amount from the reservoir based on a change amount of the storage amount in the reservoir from the time point to the end point and the inflow amount, and a water intake amount that is an amount of water used for the hydroelectric power generation and Based on the amount of water stored in the reservoir An electric energy model for calculating the electric energy generated by the hydroelectric power generation in the unit period is stored in a memory, and an ineffective flow rate that is an amount of water discharged from the water storage facility without being supplied to the generator is evaluated. A penalty coefficient that is a coefficient to be taken in, a constraint condition for the water intake including a minimum value and a maximum value of the water intake that is the amount of water that the generator accepts from the reservoir for power generation, For each of the unit periods, the first storage amount that is the storage amount of the first reservoir and the second storage amount that is the storage amount of the second reservoir at the start of the unit period are changed. And calculating a change amount of the first storage amount and a change amount of the second storage amount, and applying the predicted value of the inflow amount and the change amount of the first storage amount to the reservoir discharge model. Said A first discharge amount from one reservoir is calculated, and a predicted value of the inflow amount and a change amount of the second storage amount are applied to the reservoir discharge amount model to calculate a second discharge amount from the second reservoir. A discharge amount is calculated, and a value obtained by subtracting a first intake amount, which is a maximum amount of water satisfying a constraint on the intake amount, from the first discharge amount, from the first discharge amount, and the second discharge amount. A sum of values obtained by subtracting the second water intake amount, which is the maximum water amount satisfying the constraint on the water intake amount from the water discharge amount, from the second water discharge amount, and calculating the invalid discharge flow rate. The first and second power amounts are calculated by applying the two water intake amounts and the first and second stored water amounts to the power amount model, and from the total value of the first and second power amounts. Subtracting the value obtained by multiplying the invalid discharge flow by the penalty coefficient, An evaluation value of the competence is calculated, and a combination of the first and second water storage amounts that maximizes the sum of the evaluation values is determined as an optimal water storage amount plan.

また、本発明の貯水施設運用支援方法では、前記コンピュータは、前記電力量に対する時間帯別の重みを前記メモリに記憶し、前記各単位期間が属する時間帯に対応する前記重みを前記メモリから読み出し、前記第1および第2の電力量の合計値に前記重みを乗じた値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して前記評価値算出するようにしてもよい。 Moreover, in the water storage facility operation support method of the present invention, the computer stores a weight for each power period in the memory, and reads the weight corresponding to the time period to which each unit period belongs from the memory. The evaluation value may be calculated by subtracting a value obtained by multiplying the invalid discharge flow rate by the penalty coefficient from a value obtained by multiplying the total value of the first and second electric energy by the weight.

また、本発明の他の態様は、第1および第2の貯水池と、前記第1の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第1の発電機と、前記第2の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第2の発電機とを有し、前記第1の発電機において利用された水は前記第2の貯水池に流入する貯水施設の運用を支援するためのプログラムであって、コンピュータに、所定期間内の各単位期間における、前記第1の発電機以外から前記第1および第2の貯水池に流入する水の量である流入量の予測値を取得するステップと、前記単位期間の開始時点から終了時点までの貯水池における貯水量の変化量および前記流入量に基づいて前記貯水池からの放水量を算出する貯水池放水量モデル、ならびに、前記水力発電に使用する水の量である取水量および前記貯水池の貯水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出する電力量モデルをメモリに記憶するステップと、前記発電機に与えられずに前記貯水施設から放流される水の量である無効放流量を評価する係数であるペナルティ係数を記憶するステップと、前記発電機が発電のために前記貯水池から受け入れる水の量である取水量の最小値および最大値を含む取水量に対する制約条件を記憶するステップと、前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における前記第1の貯水池の貯水量である第1の貯水量および前記第2の貯水池の貯水量である第2の貯水量のそれぞれを変化させるとともに、前記第1の貯水量の変化量および第2の貯水量の変化量を算出し、前記流入量の予測値および前記第1の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第1の貯水池からの第1の放水量を算出し、前記流入量の予測値および前記第2の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第2の貯水池からの第2の放水量を算出し、前記第1の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第1の取水量を前記第1の放水量から減じた値と、前記第2の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第2の取水量を前記第2の放水量から減じた値とを合計して前記無効放流量を算出し、前記第1および第2の取水量ならびに前記第1および第2の貯水量を前記電力量モデルに適用して第1および第2の電力量を算出していき、前記第1および第2の電力量の合計値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して、発電された電力量の評価値を算出し、前記評価値の合計が最大となる前記第1および第2の貯水量の組合せを最適な貯水量の計画として決定するステップと、を実行させることとする。 Moreover, the other aspect of this invention is the 1st and 2nd reservoir, the 1st generator which performs hydroelectric power generation using the drainage from the said 1st reservoir, and the water discharge from the said 2nd reservoir And a second generator that performs hydroelectric power generation using the water, and the water used in the first generator is a program for supporting the operation of a water storage facility that flows into the second reservoir. Obtaining a predicted value of an inflow amount that is an amount of water flowing into the first and second reservoirs from other than the first generator in each unit period within a predetermined period; and A reservoir discharge model that calculates the discharge from the reservoir based on the amount of change in the reservoir in the reservoir from the start to the end of the unit period and the inflow, and the amount of water used for the hydroelectric power generation there intake amount and the Storing in a memory an electric energy model for calculating an electric energy generated in the unit period by the hydroelectric power generation based on an amount of water stored in the water reservoir; and water discharged from the water storage facility without being supplied to the generator A step of storing a penalty coefficient, which is a coefficient for evaluating an ineffective flow rate, and a water intake amount including a minimum value and a maximum value of a water intake amount that the generator accepts from the reservoir for power generation. A first storage amount that is a storage amount of the first reservoir and a storage amount of the second reservoir at the start time of the unit period for each unit period within the predetermined period And changing each of the first and second stored water amounts, and calculating a change amount of the first stored water amount and a changed amount of the second stored water amount. A first water discharge amount from the first reservoir is calculated by applying a change amount of the first water storage amount to the reservoir discharge amount model, and a predicted value of the inflow amount and a change amount of the second water storage amount are calculated. Is applied to the reservoir discharge model to calculate a second discharge amount from the second reservoir, and the first discharge amount is a maximum amount of water that satisfies a restriction condition for the intake amount out of the first discharge amount. A value obtained by subtracting a water intake amount from the first water discharge amount and a second water intake amount that satisfies a constraint condition for the water intake amount out of the second water discharge amount is subtracted from the second water discharge amount. And the first and second water intake amounts and the first and second water storage amounts are applied to the electric energy model to calculate the first and second electric powers. The amount is calculated and the invalidity is calculated from the total value of the first and second electric energy. A value obtained by multiplying the discharge flow rate by the penalty coefficient is subtracted to calculate an evaluation value of the generated electric energy, and an optimal combination of the first and second water storage amounts that maximizes the total of the evaluation values is calculated. And a step of determining as a plan for the amount of stored water.

また、本発明のプログラムでは、前記コンピュータにさらに、前記電力量に対する時間帯別の重みを前記メモリに記憶するステップを実行させ、前記コンピュータに、前記最適な貯水量の計画を決定するステップにおいて、前記各単位期間が属する時間帯に対応する前記重みを前記メモリから読み出し、前記第1および第2の電力量の合計値に前記重みを乗じた値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して前記評価値算出させるようにしてもよい。 In the program of the present invention, in the step of further causing the computer to execute a step of storing a weight of the electric energy for each time zone in the memory, and in the step of determining the optimal water storage amount plan in the computer, The weight corresponding to the time zone to which each unit period belongs is read from the memory, and the invalid discharge is multiplied by the penalty coefficient from a value obtained by multiplying the total value of the first and second electric energy by the weight. The evaluation value may be calculated by subtracting the obtained value .

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄および図面により明らかにされる。   Other problems and solutions to be disclosed by the present application will be made clear by the embodiments of the present invention and the drawings.

本発明によれば、水力発電による発電電力を増やすことができるようにすることができる。   According to the present invention, it is possible to increase the power generated by hydroelectric power generation.

本実施形態で想定される貯水施設を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the water storage facility assumed by this embodiment. 本実施形態の水位運用支援システムの全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole water level operation support system composition of this embodiment. 流入量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of inflow. 本実施形態の流入量予測システム10のハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware constitutions of the inflow amount prediction system 10 of this embodiment. 本実施形態の流入量予測システム10のソフトウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the software structure of the inflow amount prediction system 10 of this embodiment. 流入量実績データベース153に記憶される気象流入量実績情報の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the meteorological inflow amount performance information memorize | stored in the inflow amount performance database. 最適貯水位計算システム20のハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware constitutions of the optimal water level calculation system. 最適貯水位計算システム20のソフトウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the software structure of the optimal water storage level calculation system. 諸元記憶部251に記憶される諸元情報の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the item information memorize | stored in the item memory | storage part. 諸元情報を入力する画面31の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the screen 31 which inputs specification information. 電力価格データベース254の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the electric power price database. 日別最適水位データベース255の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the daily optimal water level database 255. FIG. 効率試験結果データベース257の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the efficiency test result database. 総合変換効率モデル推計部214による推計処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the estimation process by the total conversion efficiency model estimation part 214. FIG. 河川流量実績データベース258の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the river flow volume results database 258. FIG. 河川流量モデル推計部216による推計処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the estimation process by the river flow model estimation part 216. FIG. 各日の最適な水位のシミュレーションに用いられる画面60の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the screen 60 used for the simulation of the optimal water level of each day. 過去の実績水位についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed simulation about the past performance water level. 1時間ごとの最適な水位をシミュレーションする際に用いられる画面70の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the screen 70 used when simulating the optimal water level for every hour. 1時間ごとの最適な水位をシミュレーションに係る処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the process which concerns on the simulation about the optimal water level for every hour. 評価値の算出処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a calculation process of an evaluation value. 評価値Eの算出処理の流れを示す図である。It is a diagram showing a flow of calculation of the evaluation value E t. 制約違反の検出処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a detection process of a constraint violation. 河川流量および放水量の算出処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a calculation process of a river flow rate and the amount of discharged water. 個別最適化を行った場合と一括最適化を行った場合とにおける発電電力量を示すグラフである。It is a graph which shows the electric power generation amount in the case where individual optimization is performed and in the case where collective optimization is performed.

以下、本発明の一実施形態に係る貯水施設における水位運用支援システムについて説明する。本実施形態の水位運用支援システムは、水力発電に用いるダムなどの貯水施設の水位の計画を支援する。   Hereinafter, a water level operation support system in a water storage facility according to an embodiment of the present invention will be described. The water level operation support system according to the present embodiment supports planning of the water level of a water storage facility such as a dam used for hydroelectric power generation.

==貯水施設の構成==
図1は本実施形態において想定される貯水施設を説明するための図である。貯水施設は、2つの貯水池1および2、発電機3および4を含んで構成される。本実施形態の貯水施設では、貯水池1および2が連結された構成となっている。
貯水池1は、河川や山林などから水の流入5を受ける。貯水池1は水を貯めて、貯めた水を放水する。発電機3は、貯水池1から放水された水を受けて(以下、発電機が貯水池から受ける水の量を「取水量」といい、「Q」と表記する。)発電を行う。発電機3は水車発電機であることを想定している。発電機3において発電に使われた水は、発電機3を通って貯水池2に流入する。貯水池2は、河川Aなどからも流入6を受ける。貯水池2も水を貯めて、貯めた水を放水する。発電機4は、貯水池2から放水された水を受けて発電を行う。発電機4において発電に使われた水は、発電機4を通って河川に放水される。なお、本実施形態では、発電機3および4は同じ性能であるものとする。
== Composition of water storage facilities ==
FIG. 1 is a diagram for explaining a water storage facility assumed in the present embodiment. The water storage facility includes two reservoirs 1 and 2 and generators 3 and 4. In the water storage facility of this embodiment, the reservoirs 1 and 2 are connected.
The reservoir 1 receives an inflow 5 of water from a river or a forest. Reservoir 1 stores water and discharges the stored water. The generator 3 receives the water discharged from the reservoir 1 (hereinafter, the amount of water that the generator receives from the reservoir is referred to as “amount of water intake”, and is expressed as “Q”). It is assumed that the generator 3 is a water turbine generator. The water used for power generation in the generator 3 flows into the reservoir 2 through the generator 3. Reservoir 2 also receives inflow 6 from river A and the like. Reservoir 2 also stores water and discharges the stored water. The generator 4 receives the water discharged from the reservoir 2 and generates power. The water used for power generation in the generator 4 is discharged into the river through the generator 4. In the present embodiment, the generators 3 and 4 are assumed to have the same performance.

貯水池1および2からは、常時一定の水量(以下、「維持流量」といい、「S0」と表記する。単位は「m/s」である。)の水が直接河川AおよびBに流される。この維持流量の放水のことは責放流とも呼ばれる。貯水池1からは、発電機3にも与えられず、責放流にも使われず、貯水池1に貯水もされずに、河川Aに放水される無効放流7も発生し得る。無効放流7は、例えば、貯水池1の水位が所定の最高水位を超える場合や、貯水池1が発電機3の取水量と維持流量との合計を超える放水を行う場合に発生することになる。同様に、貯水池2からも無効放流8が発生し得る。 From reservoirs 1 and 2, a constant amount of water (hereinafter referred to as “maintenance flow rate”, expressed as “S0”; the unit is “m 3 / s”) flows directly into rivers A and B. It is. This discharge of the maintenance flow rate is also called a responsible discharge. From the reservoir 1, an ineffective discharge 7 that is not given to the generator 3, is not used for responsible discharge, is not stored in the reservoir 1, and is discharged into the river A can also be generated. The invalid discharge 7 occurs, for example, when the water level of the reservoir 1 exceeds a predetermined maximum water level or when the reservoir 1 discharges water that exceeds the sum of the water intake amount and the maintenance flow rate of the generator 3. Similarly, an invalid discharge 8 can also be generated from the reservoir 2.

貯水施設においては各種の制約が設けられている。例えば、貯水池1や貯水池2の水位(以下、「H」と表記し、貯水池1および2の水位をそれぞれ「H1」および「H2」とも表記する。単位は「m」である。)、を所定の範囲内にしなくてはいけないという制約がある。なお、貯水施設における制約の詳細については後述する。   There are various restrictions on water storage facilities. For example, the water levels of the reservoir 1 and the reservoir 2 (hereinafter referred to as “H”, and the water levels of the reservoirs 1 and 2 are also referred to as “H1” and “H2”, respectively, the unit is “m”). There is a restriction that it must be within the range. The details of restrictions in the water storage facility will be described later.

本実施形態の水位運用支援システムでは、貯水施設への水の流入5に係る水量(以下、「流入量」といい、「R」と表記する。また、貯水池1および2への流入量をそれぞれ「R1」および「R2」と表記する。)を予測し、予測した流入量や気象情報などに基づいて発電される電力量およびその価格(以下、「売電額」という。)を算出し、売電額が最大となるように所定の単位期間(以下、「第1単位期間」ともいう。本実施形態では1日とする。)ごとの水位を最適化するとともに、無効放流7および8の水量(以下、「無効放流量」といい、「S」と表記する。また、貯水池1および2からの無効放流量はそれぞれ「S1」および「S2」と表記する。単位は「m/s」である。)と、を評価に加えて、第1単位期間を構成する単位期間(以下、「第2単位期間」ともいう。本実施形態では1時間とする。)ごとの貯水池1および2の水位を、各種の制約を満たしつつ最適化する。
以下、詳細について説明する。
In the water level operation support system of the present embodiment, the amount of water related to the inflow 5 of water into the water storage facility (hereinafter referred to as “inflow amount”, referred to as “R”. In addition, the inflow amount to the reservoirs 1 and 2 is indicated respectively. “R1” and “R2”) are predicted, and the amount of electricity generated and the price (hereinafter referred to as “amount of electricity sold”) are calculated based on the predicted inflow amount and weather information, etc. In addition to optimizing the water level for each predetermined unit period (hereinafter also referred to as “first unit period”. In this embodiment, it is assumed to be one day) so that the amount of electricity sold is maximized, the invalid discharges 7 and 8 The amount of water (hereinafter referred to as “invalid discharge flow rate”, expressed as “S”. The invalid discharge flow from the reservoirs 1 and 2 are expressed as “S1” and “S2”, respectively, and the unit is “m 3 / s. )) And the first unit period in addition to the evaluation Position period the water level of the reservoir 1 and 2 for each (hereinafter, "second unit period" and 1 hour to. In. This embodiment is also referred to), to optimize while satisfying various constraints.
Details will be described below.

==システム構成==
図2は、本実施形態の水位運用支援システムの全体構成を示す図である。
本実施形態の水位運用支援システムは、流入量を予測する流入量予測システム10と、貯水施設における最適水位を計算する最適貯水位計算システム20との2つのサブシステムを含んで構成されている。流入量予測システム10および最適貯水位計算システム20はそれぞれ、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション、PDA(Personal Digital Assistance)などのコンピュータである。流入量予測システム10および最適貯水位計算システム20は、複数台のコンピュータにより構成するようにすることもできる。
流入量予測システム10および最適貯水位計算システム20は、通信ネットワーク30を介して互いに通信可能に接続されている。通信ネットワーク30は、例えば、インターネットやLAN(Local Area Network)などである。通信ネットワーク30は、例えば、イーサネット(登録商標)や公衆電話回線網、無線通信網などにより構築される。
== System configuration ==
FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the water level operation support system of the present embodiment.
The water level operation support system of the present embodiment is configured to include two subsystems, an inflow amount prediction system 10 that predicts the inflow amount, and an optimum water level calculation system 20 that calculates the optimum water level in the water storage facility. Each of the inflow amount prediction system 10 and the optimum water storage level calculation system 20 is a computer such as a personal computer, a workstation, or a PDA (Personal Digital Assistance). The inflow amount prediction system 10 and the optimum water storage level calculation system 20 may be configured by a plurality of computers.
The inflow amount prediction system 10 and the optimum water storage level calculation system 20 are connected to each other via a communication network 30 so as to communicate with each other. The communication network 30 is, for example, the Internet or a LAN (Local Area Network). The communication network 30 is constructed by, for example, Ethernet (registered trademark), a public telephone line network, a wireless communication network, or the like.

==流入量予測システム10==
本実施形態の流入量予測システム10では、融雪量を考慮して流入量の予測を行うことで、予測の精度を向上している。
図3は、流入量の変化を示すグラフである。降水や融雪などがない場合にも、例えば山林などからの滲出によって、所定の流入量は存在する。したがって、降水や融雪がないと、流入量は所定の均衡値(以下、「均衡流入量」という。)に逓減していく(a)。これに対し、降水があると、それに応じて流水量は一時的に増加するが、降水が止むとともに、再度均衡流入量に向けて逓減を始める(b)。一方、気温が上昇すると融雪が発生し、それに応じて流水量も増加するが、融雪は降水に比べて流入量に与える影響の変化が緩やかである(c)。これは、例えば冬季から春季に向けての時期などにおいて、平均気温が上昇している場合に、継続的に融雪が発生するような場合である。
== Inflow prediction system 10 ==
In the inflow amount prediction system 10 of the present embodiment, the prediction accuracy is improved by predicting the inflow amount in consideration of the snowmelt amount.
FIG. 3 is a graph showing changes in the inflow amount. Even when there is no precipitation or snowmelt, there is a predetermined inflow due to, for example, oozing from a forest. Therefore, if there is no precipitation or snowmelt, the inflow will gradually decrease to a predetermined equilibrium value (hereinafter referred to as “equilibrium inflow”) (a). On the other hand, if there is precipitation, the amount of water flowing temporarily increases accordingly, but the precipitation stops and starts decreasing again toward the equilibrium inflow (b). On the other hand, when the temperature rises, snow melting occurs and the amount of running water increases accordingly, but the effect of snow melting on the inflow is more gradual than that of precipitation (c). This is a case where, for example, snow melting continuously occurs when the average temperature rises during the period from winter to spring.

そこで、本実施形態の流入量予測システム10では、降水量、融雪量および均衡流入量に着目し、過去の気温や降水量などの気象データの実績値と後述する回帰モデルとに基づいてパラメタを推計し、推計したパラメタと、例えば気象予報などにより求められる気温の予測値(以下、「予測気温」という。)および降水量の予測値(以下、「予測降水量」という。)を回帰モデルに適用して流入量の予測値を算出する。   Therefore, in the inflow prediction system 10 of the present embodiment, paying attention to precipitation, snowmelt, and equilibrium inflow, parameters are set based on actual values of weather data such as past temperature and precipitation and a regression model described later. Estimated parameters, and predicted values of temperature obtained by, for example, weather forecasts (hereinafter referred to as “predicted temperature”) and precipitation prediction values (hereinafter referred to as “predicted precipitation”) as regression models. Apply to calculate the predicted value of inflow.

図4は、本実施形態の流入量予測システム10のハードウェア構成を示す図である。流入量予測システム10は、CPU101、メモリ102、記憶装置103、通信インタフェース104、入力装置105および出力装置106を備える。記憶装置103は、各種のプログラムやデータを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ、CD−ROMドライブなどである。CPU101は、記憶装置103に記憶されているプログラムをメモリ102に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース104は、通信ネットワーク30に接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット(登録商標)に接続するためのアダプタや、公衆電話回線網に接続するためのモデム、無線通信を行う通信器などである。入力装置105は、ユーザからデータの入力を受け付ける、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、マイクロフォンなどである。出力装置106は、データを出力する、例えばディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。   FIG. 4 is a diagram illustrating a hardware configuration of the inflow amount prediction system 10 of the present embodiment. The inflow amount prediction system 10 includes a CPU 101, a memory 102, a storage device 103, a communication interface 104, an input device 105, and an output device 106. The storage device 103 stores various programs and data, for example, a hard disk drive, a flash memory, a CD-ROM drive, or the like. The CPU 101 implements various functions by reading a program stored in the storage device 103 into the memory 102 and executing it. The communication interface 104 is an interface for connecting to the communication network 30. For example, an adapter for connecting to Ethernet (registered trademark), a modem for connecting to a public telephone line network, a communication device for performing wireless communication, and the like. It is. The input device 105 is, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, or a microphone that receives data input from a user. The output device 106 is, for example, a display, a printer, or a speaker that outputs data.

図5は、本実施形態の流入量予測システム10のソフトウェア構成を示す図である。本実施形態の流入量予測システム10は、降雪気温推計部111、融雪量モデル推計部112、流入量モデル推計部113、予測気温取得部114、予測降水量取得部115、予測融雪量取得部116、流入量予測部117、モデル記憶部151、パラメタ記憶部152、および、気象及び流入量実績データベース153を備えている。なお、降雪気温推計部111、融雪量モデル推計部112、流入量モデル推計部113、予測気温取得部114、予測降水量取得部115、予測融雪量取得部116、および流入量予測部117は、流入量予測システム10のCPU101が、記憶装置103に記憶されているプログラムをメモリ102に読み出して実行することにより実現される。   FIG. 5 is a diagram illustrating a software configuration of the inflow amount prediction system 10 of the present embodiment. The inflow prediction system 10 of this embodiment includes a snowfall temperature estimation unit 111, a snowmelt model estimation unit 112, an inflow model estimation unit 113, a predicted temperature acquisition unit 114, a predicted precipitation acquisition unit 115, and a predicted snowmelt acquisition unit 116. , An inflow amount prediction unit 117, a model storage unit 151, a parameter storage unit 152, and a meteorological and inflow amount result database 153. In addition, the snowfall temperature estimation unit 111, the snowmelt amount model estimation unit 112, the inflow amount model estimation unit 113, the predicted temperature acquisition unit 114, the predicted precipitation amount acquisition unit 115, the predicted snowmelt amount acquisition unit 116, and the inflow amount prediction unit 117 This is realized by the CPU 101 of the inflow amount prediction system 10 reading out the program stored in the storage device 103 to the memory 102 and executing it.

気象及び流入量実績データベース153には、気象の各種実績値や流入量の実績値を含む情報(以下、「気象流入量実績情報」という。)の履歴が記憶される。図6は、気象及び流入量実績データベース153に記憶される気象流入量実績情報の構成例を示す図である。同図に示すように、気象流入量実績情報には、日付に対応付けて、気温、降水量、降雪量、積雪量、融雪量、流入量が含まれている。気温は、一日の平均気温である。降水量、降雪量、融雪量は一日の降水量、降雪量、融雪量の累積値である。積雪量は、その日に観測された積雪量である。流入量は、一日にダムなどの貯水施設に流入した水量の累計値である。気温、降水量、降雪量および積雪量は、例えば、気象庁や民間気象会社などが提供するデータである。流入量は、貯水施設において測定した測定値である。流入量は、例えば、河川を管理する自治体などが提供する河川の流量の測定値としてもよい。融雪量は、気象庁や民間気象会社、測量会社などが測定したものであってもよいし、後述するモデルにより計算した値を実績値として記録するようにしてもよい。   The meteorological and inflow history database 153 stores a history of information including various actual values of meteorology and actual values of inflow (hereinafter referred to as “meteorological inflow history information”). FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the weather inflow history information stored in the weather and inflow history database 153. As shown in the drawing, the meteorological inflow amount information includes temperature, precipitation, snowfall, snow cover, snowmelt, and inflow in association with the date. The temperature is the average daily temperature. Precipitation, snowfall and snowmelt are cumulative values of daily precipitation, snowfall and snowmelt. The snow cover is the snow cover observed on that day. The inflow is the cumulative amount of water that has flowed into a water storage facility such as a dam per day. The temperature, precipitation amount, snowfall amount, and snowfall amount are data provided by, for example, the Japan Meteorological Agency or a private weather company. The inflow is a measured value measured at the water storage facility. The inflow amount may be, for example, a measurement value of a river flow rate provided by a local government that manages the river. The amount of snowmelt may be measured by the Japan Meteorological Agency, a private weather company, a surveying company, or the like, or a value calculated by a model described later may be recorded as an actual value.

モデル記憶部151には、気象流入量実績情報に基づく各種の統計モデルが記憶され、パラメタ記憶部152には、モデル記憶部151に記憶されているモデルに適用される回帰係数や定数などのパラメタが記憶される。モデル記憶部151には、降水量の統計モデル(以下、「降水量モデル1」という。)、降雪量の統計モデル(以下、「降雪量モデル2」という。)、積雪量の統計モデル(以下、「積雪量モデル3」という。)、融雪量の統計モデル(以下、「融雪量モデル4」という。)、および前日からの流入量の増加量に係る統計モデル(以下、「流入量モデル5」という。)が記憶される。パラメタ記憶部152には、降雨が降雪に変わる気温(以下、「降雪気温」という。)δ、均衡流入量μ、融雪が始まる気温μ、回帰係数α〜α、β、βがパラメタ記憶部152に記憶される。なお、均衡流入量μおよび融雪が始まる気温μについては、所定の定数として、予めパラメタ記憶部152に記憶されているものとする。 The model storage unit 151 stores various statistical models based on the meteorological inflow history information. The parameter storage unit 152 stores parameters such as regression coefficients and constants applied to the models stored in the model storage unit 151. Is memorized. The model storage unit 151 includes a statistical model of precipitation (hereinafter referred to as “precipitation model 1”), a statistical model of snowfall (hereinafter referred to as “snowfall model 2”), and a statistical model of snowfall (hereinafter referred to as “rainfall model 2”). , “Snow accumulation model 3”), a statistical model of snow melting (hereinafter referred to as “snow melting model 4”), and a statistical model relating to the increase in inflow from the previous day (hereinafter referred to as “inflow model 5”). ") Is stored. In the parameter storage unit 152, the temperature at which the rain changes to snow (hereinafter referred to as “snow temperature”) δ, the equilibrium inflow μ 1 , the temperature μ 2 at which snow melting starts, the regression coefficients α 1 to α 3 , β 1 , β 2 is stored in the parameter storage unit 152. It is assumed that the equilibrium inflow amount μ 1 and the temperature μ 2 at which snow melting starts are stored in advance in the parameter storage unit 152 as predetermined constants.

なお以下の説明において、日付tにおける気温、降水量、降雪量、積雪量、融雪量および流入量をそれぞれ、T、P、S、D、MおよびRとする。前日からの流入量の増加量をΔRとする。気温Ttがδより高い場合の降水量をP1、気温Tがδ以下である場合の降水量をP2とする。 In the following description, the temperature, precipitation amount, snowfall amount, snowfall amount, snowmelt amount, and inflow amount on the date t are T t , P t , St , D t , M t, and R t , respectively. Let ΔR t be the increase in the inflow from the previous day. The precipitation when the temperature Tt is higher than δ is P1 t , and the precipitation when the temperature T t is δ or less is P2 t .

降水量モデル1は、降水量Pが、降雪気温δを境に、P1またはP2となることを示すモデルであり、次式で表される。

Figure 0005235922
Precipitation Model 1, precipitation P t is, the boundary of snow temperature [delta], is a model that indicates that the P1 t or P2 t, is expressed by the following equation.
Figure 0005235922

降雪量モデル2は、気温Tがδ以下である場合の降水量P2tを説明変数とし、降雪量Stを目的変数とした回帰モデルであり、次式で表される。

Figure 0005235922
The snowfall model 2 is a regression model in which the precipitation P2t when the temperature T t is equal to or less than δ is an explanatory variable and the snowfall St is an objective variable, and is represented by the following equation.
Figure 0005235922

積雪量モデル3は、積雪量Dが、前日までの積雪量Dt−1に当日の降雪量Sを加え、そこから融雪量Mを引いたものに一致するという関係を示すモデルであり、次式で表される。

Figure 0005235922
Snowfall model 3, snow accumulation D t is a model showing the relationship of addition of the day of snowfall S t in snowfall D t-1 of the previous day, matches therefrom minus snowmelt M t Yes, it is expressed by the following formula.
Figure 0005235922

融雪量モデル4は、気温Tから融雪が始まる気温μを減じた値に積雪量Dを乗じた値と、P1とを説明変数とし、融雪量Mを目的変数とした回帰モデルであり、次式で表される。

Figure 0005235922
融雪量モデル4において、気温Tがμよりも低ければ第1項は0になり、前日までの積雪量Dt−1が0であれば融雪量Mは0になる。 The snow melting amount model 4 is a regression model in which a value obtained by subtracting the temperature μ 2 at which the snow melting starts from the temperature T t is multiplied by the snow accumulation amount D t , P1 t is an explanatory variable, and the snow melting amount M t is an objective variable. And is represented by the following equation.
Figure 0005235922
In the snowmelt amount model 4, the first term is 0 if the temperature T t is lower than μ 2 , and the snowmelt amount M t is 0 if the snow accumulation amount D t−1 up to the previous day is 0.

流入量モデル5は、均衡流入量μから前日の流入量Rt−1を減じた値と、当日の気温Tがδより高い場合の降水量P1と、当日の融雪量Mとを説明変数とし、流入量の増加量ΔRを目的変数とした回帰モデルであり、次式で表される。

Figure 0005235922
Inflow model 5, a value obtained by subtracting the inflow R t-1 of the previous day from equilibrium inflow mu 1, and precipitation P1 t where temperature T t of the day is higher than [delta], and the day of snowmelt M t Is an regression variable, and an inflow increase ΔR t is a target variable, which is expressed by the following equation.
Figure 0005235922

降雪気温推計部111は、降水量モデル1および気象流入量実績情報に基づいて降雪気温δを推計し、推計した降雪気温δをパラメタ記憶部152に登録する。具体的には、降雪気温推計部111は、気象及び流入量実績データベース153から降雪量が0より大きい気象流入量実績情報を取得し、取得した気象流入量実績情報に基づき、モデル
降雪量=a×気温+b×降水量
を回帰分析して、回帰係数aおよびbを推計する。次に、降雪気温推計部111は、気温がδ以下の場合には「a×気象流入量実績情報の気温+b×気象流入量実績情報の降水量」、気温がδより高い場合には「0」を推計降雪量として、推計降雪量と気象流入量実績情報の降雪量との差を2乗した値が最小になるδを算出する。降雪気温推計部111は、例えば、所定範囲の気温を所定ステップごとに増加させたδについて、各気象流入量実績情報がδより高ければ、上記回帰係数aを気温に乗じた値と、上記回帰係数bを降水量に乗じた値とを合計して推計降雪量として算出し、推計降雪量と気象流入量実績情報の降雪量との差を2乗した値を誤差の2乗として算出していき、誤差の2乗が最も小さくなったものをδとして決定することができる。なお、上記誤差の2乗が最も小さくなるように上記δを決定する処理については、一般的な統計手法を利用することが可能である。降雪気温推計部111は、上記のようにして決定したδを、パラメタ記憶部152に登録する。以上のようにして融雪気温δが決定される。
The snowfall temperature estimation unit 111 estimates the snowfall temperature δ based on the precipitation model 1 and the weather inflow result information, and registers the estimated snowfall temperature δ in the parameter storage unit 152. Specifically, the snowfall temperature estimation unit 111 acquires the weather inflow actual result information with a snowfall larger than 0 from the weather and inflow actual result database 153, and based on the acquired weather inflow actual result information, the model snowfall = a The regression coefficients a and b are estimated by regression analysis of x temperature + b x precipitation. Next, the snowfall temperature estimation unit 111 “a × temperature of meteorological inflow result information + b × precipitation amount of meteorological inflow result information” when the temperature is δ or less, and “0” when the temperature is higher than δ. ”Is calculated as the estimated snowfall amount, and δ is calculated such that the value obtained by squaring the difference between the estimated snowfall amount and the snowfall amount of the meteorological inflow result information is squared. The snowfall temperature estimation unit 111, for example, for δ in which the temperature in a predetermined range is increased for each predetermined step, if each meteorological inflow result information is higher than δ, the value obtained by multiplying the temperature by the regression coefficient a and the regression The sum of the coefficient b multiplied by the precipitation amount is calculated as the estimated snowfall amount, and the value obtained by squaring the difference between the estimated snowfall amount and the snowfall amount of the actual inflow information is calculated as the square of the error. Then, the one with the smallest error square can be determined as δ. A general statistical method can be used for the process of determining δ so that the square of the error is minimized. The snowfall temperature estimation unit 111 registers δ determined as described above in the parameter storage unit 152. The snow melting temperature δ is determined as described above.

また、降雪気温推計部111は、各日付tについて、日付tに対応する気象流入量実績情報を気象及び流入量実績データベース153から読み出し、読み出した気象流入量実績情報の降水量および気温と、上記推計した降雪気温δを前記降水量モデル1に適用してP2を算出する。降雪気温推計部111は、気象流入量実績情報、P2、および降雪量モデル2に基づいて回帰分析を行い、回帰変数γを推計する。降雪気温推計部111は、推計した回帰変数γをパラメタ記憶部152に登録する。
融雪量モデル推計部112は、積雪量モデル3を融雪量モデル4に代入した式

Figure 0005235922
を回帰分析して、回帰係数αおよびαを推計する。融雪量モデル推計部112は、推計した回帰係数αおよびαをパラメタ記憶部152に登録する。 Moreover, the snowfall temperature estimation part 111 reads the meteorological inflow actual result information corresponding to the date t from the meteorological and inflow actual result database 153 for each date t, the precipitation and temperature of the read meteorological inflow actual result information, and the above P2 t is calculated by applying the estimated snowfall temperature δ to the precipitation model 1. The snowfall temperature estimation unit 111 performs regression analysis based on the meteorological inflow history information, P2 t , and the snowfall model 2, and estimates the regression variable γ. The snowfall temperature estimation unit 111 registers the estimated regression variable γ in the parameter storage unit 152.
The snow melting amount model estimation unit 112 is an equation in which the snow accumulation amount model 3 is substituted for the snow melting amount model 4.
Figure 0005235922
And regression coefficients α 2 and α 3 are estimated. The snowmelt amount model estimation unit 112 registers the estimated regression coefficients α 2 and α 3 in the parameter storage unit 152.

流入量モデル推計部113は、流入量モデル5および気象流入量実績情報に基づいて回帰係数α、β、およびβを推計する。具体的には、流入量モデル推計部113は、各日付tについて、降水量モデル1、δおよび日付tに対応する気象流入量実績情報の降水量に基づいてP1を算出し、各日付tの気象流入量実績情報と、対応するP1を用いて、流入量モデル5を回帰分析し、回帰係数α、β、およびβを推計する。気象流入量実績情報に融雪量がない場合は,日付t−1の積雪量と日付tのその他の気象情報を用いて,融雪量モデル4を用いて算出したMを用いて,流入量モデル5を回帰分析し、回帰係数α、β、およびβを推計することもできる。流入量モデル推計部113は、推計した回帰係数α、β、およびβをパラメタ記憶部152に登録する。 The inflow amount model estimation unit 113 estimates the regression coefficients α 1 , β 1 , and β 2 based on the inflow amount model 5 and the weather inflow actual amount information. Specifically, the inflow model estimation unit 113 calculates P1 t for each date t based on the precipitation in the precipitation data 1, δ and the weather inflow performance information corresponding to the date t for each date t. The inflow amount model 5 is subjected to regression analysis using the actual inflow information of the weather and the corresponding P1 t , and the regression coefficients α 1 , β 1 , and β 2 are estimated. When there is no snowmelt amount in the actual inflow information, the inflow amount model is calculated using M t calculated using the snowmelt model 4 using the snow cover amount on the date t-1 and other weather information on the date t. It is also possible to estimate regression coefficients α 1 , β 1 , and β 2 by regression analysis of 5. The inflow model estimation unit 113 registers the estimated regression coefficients α 1 , β 1 , and β 2 in the parameter storage unit 152.

予測気温取得部114は、気温の予測値(以下、「予測気温」という。)を取得する。予測気温取得部114は、例えば、ユーザから予測気温の入力を受け付けてもよいし、気象庁や民間気象会社のコンピュータにアクセスして予測気温を取得するようにしてもよい。また、予測気温取得部114は、気象流入量実績情報に基づいて気温の予測を行うようにしてもよい。この場合、例えば、一般的な気温の予測に用いられる統計モデルをモデル記憶部151に記憶しておき、予測気温取得部114がその統計モデルと気象流入量実績情報とに基づいて回帰分析を行ってパラメタを推計し、推計したパラメタと気象流入量実績情報とを統計モデルに適用して予測気温を算出することができる。   The predicted temperature acquisition unit 114 acquires a predicted temperature value (hereinafter referred to as “predicted temperature”). For example, the predicted temperature acquisition unit 114 may receive an input of the predicted temperature from the user, or may access the computer of the Japan Meteorological Agency or a private weather company to acquire the predicted temperature. Moreover, you may make it the estimated temperature acquisition part 114 estimate temperature based on weather inflow amount performance information. In this case, for example, a statistical model used for general temperature prediction is stored in the model storage unit 151, and the predicted temperature acquisition unit 114 performs a regression analysis based on the statistical model and the weather inflow result information. The estimated temperature can be calculated by applying the estimated parameter and the meteorological inflow history information to the statistical model.

予測降水量取得部115は、降水量の予測値(以下、「予測降水量」という。)を取得する。予測降水量取得部115は、例えば、ユーザから予測降水量の入力を受け付けてもよいし、気象庁や民間気象会社のコンピュータにアクセスして予測降水量を取得するようにしてもよい。また、予測降水量取得部115は、予測気温取得部114と同様に、気象流入量実績情報に基づいて降水量の予測を行うようにしてもよい。   The predicted precipitation acquisition unit 115 acquires a predicted value of precipitation (hereinafter referred to as “predicted precipitation”). For example, the predicted precipitation acquisition unit 115 may receive an input of predicted precipitation from a user, or may access a computer of the Japan Meteorological Agency or a private weather company to acquire the predicted precipitation. Further, the predicted precipitation amount acquiring unit 115 may predict the precipitation amount based on the weather inflow result information, similarly to the predicted temperature acquiring unit 114.

予測融雪量取得部116は、融雪量の予測値(以下、「予測融雪量」という。)を取得する。本実施形態では、後述するように、予測融雪量取得部116は、融雪量モデル4に基づいて融雪量を算出するものとするが、例えば、ユーザから予測融雪量の入力を受け付けてもよいし、気象庁や民間気象会社のコンピュータにアクセスして予測融雪量を取得するようにしてもよい。また、予測融雪量取得部116は、融雪量の実績値の履歴を記憶しておき、実績値に基づいて予測を行うようにしてもよい。   The predicted snowmelt amount acquisition unit 116 acquires a predicted value of snowmelt amount (hereinafter referred to as “predicted snowmelt amount”). In the present embodiment, as will be described later, the predicted snowmelt amount acquisition unit 116 calculates the snowmelt amount based on the snowmelt amount model 4. For example, the predicted snowmelt amount may be received from the user. The predicted snowmelt amount may be acquired by accessing a computer of the Japan Meteorological Agency or a private weather company. Further, the predicted snow melting amount acquisition unit 116 may store a history of actual values of snow melting amount and perform prediction based on the actual values.

流入量予測部117は、予測気温取得部114が取得した予測気温、予測降水量取得部115が取得した予測降水量、降雪気温推計部111が推計したパラメタ、気象流入量実績情報、および流入量モデル5を用いて、流入量の予測値(以下、「予測流入量」という。)を算出する。   The inflow amount predicting unit 117 includes the predicted temperature acquired by the predicted temperature acquiring unit 114, the predicted precipitation acquired by the predicted precipitation acquiring unit 115, the parameters estimated by the snowfall temperature estimating unit 111, the weather inflow actual result information, and the inflow amount. A predicted value of the inflow amount (hereinafter referred to as “predicted inflow amount”) is calculated using the model 5.

流入量予測部117は、パラメタ記憶部152からδを読み出し、降水量モデル1にδ、予測気温取得部114が取得した予測気温Tおよび、予測降水量取得部115が取得した予測降水量Pを適用してP1を算出する。すなわち、予測気温Tがδより大きければP1=Pとなり、Tがδ以下であればP1=0となる。
流入量予測部117は、パラメタ記憶部152から、α〜α、β、β、μ、μを読み出し、気象及び流入量実績データベース153から、前日t−1に対応する気象流入量実績情報を読み出す。流入量予測部117は、読み出した気象流入量実績情報の積雪量をDt−1とし、読み出した気象流入量実績情報の流入量をRt−1とする。
予測融雪量取得部116は、融雪量モデル4に、α、T、μ、Dt−1、α、P1を代入して、融雪量の予測値Mを算出する。
流入量予測部117は、流入量モデル5に、α、μ、Rt−1、β、P1、β、Mを代入して流入増加量の予測値ΔRを算出し、Rt−1にΔRを加算して、予測流入量Rを算出する。
The inflow prediction unit 117 reads δ from the parameter storage unit 152, δ in the precipitation model 1, the predicted temperature T t acquired by the predicted temperature acquisition unit 114, and the predicted precipitation P acquired by the predicted precipitation acquisition unit 115. P1 t is calculated by applying t . That is, P1 t = P t if the predicted temperature T t is greater than δ, and P1 t = 0 if T t is less than or equal to δ.
The inflow amount prediction unit 117 reads α 1 to α 3 , β 1 , β 2 , μ 1 , and μ 2 from the parameter storage unit 152, and the weather corresponding to the previous day t−1 from the meteorological and inflow amount result database 153. Read inflow volume result information. The inflow amount predicting unit 117 sets the snow amount of the read weather inflow amount result information as D t-1 and the read out amount of the weather inflow amount result information as R t-1 .
The predicted snow melting amount acquisition unit 116 substitutes α 2 , T t , μ 2 , D t−1 , α 3 , and P1 t into the snow melting amount model 4 to calculate a predicted value M t of the snow melting amount.
The inflow amount predicting unit 117 substitutes α 1 , μ 1 , R t−1 , β 1 , P1 t , β 2 , and M t into the inflow amount model 5 to calculate a predicted value ΔR t of the inflow increase amount. , R t−1 is added to ΔR t to calculate the predicted inflow amount R t .

以上のようにして、本実施形態の流入量予測システム10によれば、予測気温および予測降水量と、気象流入量実績情報とに基づいて、降水量および融雪量を考慮した流入量の予測を行うことができる。降水がない場合にも融雪により流入量は増加するため、融雪量を考慮して流入量の予測を行うことで、予測の精度を向上することができる。
また、本実施形態の流入量予測システム10によれば、融雪量は、降水量および気温から算出することができる。降水量および気温の予測は、気象予報の手法として様々な手法が存在し、容易に入手可能である。したがって、融雪量の予測が困難である場合でも、容易に取得可能な降水量や気温の予測値に基づいて融雪量の予測を行うことで、融雪量を考慮した流入量の予測を容易に実現することができる。
また、上記流入量モデル5では、第1項を均衡流入量と流入量との差であるものとして、均衡流入量を考慮に入れているので、単に流入量を説明変数とする場合に比べ、より精度の高い流入量予測を行うことができる。
As described above, according to the inflow amount prediction system 10 of the present embodiment, the inflow amount is predicted in consideration of the precipitation amount and the snowmelt amount based on the predicted temperature, the predicted precipitation amount, and the weather inflow actual result information. It can be carried out. Even when there is no precipitation, the amount of inflow increases due to melting of snow, so that the accuracy of prediction can be improved by predicting the amount of inflow taking into account the amount of snow melting.
Moreover, according to the inflow amount prediction system 10 of this embodiment, the amount of snowmelt can be calculated from precipitation and temperature. Prediction of precipitation and temperature are easily available because there are various methods for weather forecasting. Therefore, even if it is difficult to predict the amount of snowmelt, it is possible to easily predict the inflow amount in consideration of the amount of snowmelt by predicting the amount of snowmelt based on the easily obtained precipitation and temperature predicted values. can do.
Also, in the inflow model 5 described above, the first term is the difference between the balanced inflow and the inflow, and the balanced inflow is taken into account. Compared to the case where the inflow is simply used as an explanatory variable, More accurate inflow prediction can be performed.

==最適貯水位計算システム20==
最適貯水位計算システム20は、流入量予測システム10が予測した流入量の予測値を用いて貯水池1および2の水位をシミュレーションし、最適的な水位の計画を算出する。
== Optimal reservoir level calculation system 20 ==
The optimal water level calculation system 20 simulates the water levels of the reservoirs 1 and 2 using the predicted value of the inflow amount predicted by the inflow amount prediction system 10, and calculates an optimal water level plan.

図7は、最適貯水位計算システム20のハードウェア構成を示す図である。同図に示すように、最適貯水位計算システム20は、CPU201、メモリ202、記憶装置203、通信インタフェース204、入力装置205、および出力装置206を備えている。記憶装置203は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ、CD−ROMドライブなどである。CPU201は、記憶装置203に記憶されているプログラムをメモリ202に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース204は、通信ネットワーク30に接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット(登録商標)に接続するためのアダプタや、公衆電話回線網に接続するためのモデム、無線通信を行うための通信器などである。入力装置205は、データの入力を受け付ける、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル、マイクロフォンなどである。出力装置206は、データを出力する、例えば、ディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。   FIG. 7 is a diagram illustrating a hardware configuration of the optimum water storage level calculation system 20. As shown in the figure, the optimum water storage level calculation system 20 includes a CPU 201, a memory 202, a storage device 203, a communication interface 204, an input device 205, and an output device 206. The storage device 203 stores various data and programs, for example, a hard disk drive, a flash memory, a CD-ROM drive, and the like. The CPU 201 implements various functions by reading a program stored in the storage device 203 into the memory 202 and executing it. The communication interface 204 is an interface for connecting to the communication network 30, for example, an adapter for connecting to Ethernet (registered trademark), a modem for connecting to a public telephone line network, and a communication for performing wireless communication. Such as a vessel. The input device 205 is a keyboard, mouse, touch panel, microphone, or the like that accepts data input. The output device 206 is, for example, a display, a printer, or a speaker that outputs data.

図8は、最適貯水位計算システム20のソフトウェア構成を示す図である。同図に示すように、最適貯水位計算システム20は、諸元入力部211、貯水量設定値入力部212、予測流入量取得部213、総合変換効率モデル推計部214、日別最適水位計画部215、河川流量モデル推計部216、時別最適水位計画部217、最適水位出力部218、諸元記憶部251、モデル記憶部252、制約記憶部253、電力価格データベース254、日別最適水位データベース255、時別最適水位データベース256を備えている。なお、諸元入力部211、貯水量設定値入力部212、予測流入量取得部213、総合変換効率モデル推計部214、日別最適水位計画部215、河川流量モデル推計部216、時別最適水位計画部217、最適水位出力部218は、最適貯水位計算システム20が備えるCPU201が、記憶装置203に記憶されているプログラムをメモリ202に読み出して実行することにより実現される。また、諸元記憶部251、モデル記憶部252、制約記憶部253、電力価格データベース254、日別最適水位データベース255、時別最適水位データベース256は、最適貯水位計算システム20が備えるメモリ202や記憶装置203が提供する記憶領域として実現される。なお、諸元記憶部251、モデル記憶部252、制約記憶部253、電力価格データベース254、日別最適水位データベース255、時別最適水位データベース256の一部または全部を、最適貯水位計算システム20とは異なるデータベースサーバが管理し、最適貯水位計算システム20がそのデータベースサーバにアクセスするようにしてもよい。   FIG. 8 is a diagram illustrating a software configuration of the optimum water storage level calculation system 20. As shown in the figure, the optimum water level calculation system 20 includes a specification input unit 211, a stored water amount set value input unit 212, a predicted inflow amount acquisition unit 213, an overall conversion efficiency model estimation unit 214, a daily optimal water level plan unit. 215, river flow model estimation unit 216, hourly optimum water level planning unit 217, optimum water level output unit 218, specification storage unit 251, model storage unit 252, constraint storage unit 253, power price database 254, daily optimum water level database 255 The hourly optimum water level database 256 is provided. It should be noted that the specification input unit 211, the stored water amount set value input unit 212, the predicted inflow amount acquisition unit 213, the total conversion efficiency model estimation unit 214, the daily optimal water level planning unit 215, the river flow model estimation unit 216, the hourly optimal water level The planning unit 217 and the optimum water level output unit 218 are realized by the CPU 201 included in the optimum water storage level calculation system 20 reading out the program stored in the storage device 203 to the memory 202 and executing it. In addition, the specification storage unit 251, the model storage unit 252, the constraint storage unit 253, the power price database 254, the daily optimal water level database 255, and the hourly optimal water level database 256 are stored in the memory 202 or the memory included in the optimal water storage level calculation system 20. This is realized as a storage area provided by the device 203. The specification storage unit 251, model storage unit 252, constraint storage unit 253, power price database 254, daily optimal water level database 255, and hourly optimal water level database 256 are all or part of May be managed by different database servers, and the optimum water level calculation system 20 may access the database server.

諸元記憶部251(本発明の「ペナルティ係数記憶部」に該当する。)は、貯水施設、河川、発電設備などの各種の諸元の設定値を含む情報(以下、「諸元情報」という。)を記憶する。図9は、諸元記憶部251に記憶される諸元情報の構成例を示す図である。同図に示すように、諸元情報は、諸元名、単位、および設定値が含まれる。本実施形態では、諸元情報には、日時別の設定値も含まれうるものとし、「日/時/別」の形式で設定されるものとする。   The specification storage unit 251 (corresponding to the “penalty coefficient storage unit” of the present invention) is information including set values of various specifications such as a water storage facility, a river, and a power generation facility (hereinafter referred to as “specification information”). .) Is memorized. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the specification information stored in the specification storage unit 251. As shown in the figure, the specification information includes a specification name, a unit, and a set value. In the present embodiment, it is assumed that the specification information can include a setting value for each date and time and is set in the format of “day / hour / separate”.

諸元入力部211は、諸元情報の入力を受け付け、受け付けた諸元情報を諸元記憶部251に登録する。諸元入力部211は、例えば、キーボードやマウスなどの入力装置205から諸元情報の各項目の入力を受け付けるようにしてもよいし、例えば、電力会社のホストコンピュータにアクセスして諸元情報を取得するようにしてもよい。図10は、諸元入力部211が諸元情報の入力を受け付ける画面31の一例を示す図である。諸元入力部211は、ユーザが画面31に入力した諸元情報を受け付けて諸元記憶部251に登録する。   The specification input unit 211 receives input of specification information and registers the received specification information in the specification storage unit 251. The specification input unit 211 may receive input of each item of specification information from the input device 205 such as a keyboard and a mouse, for example, or access the specification information by accessing the host computer of the power company, for example. You may make it acquire. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a screen 31 on which the specification input unit 211 receives input of specification information. The specification input unit 211 receives specification information input on the screen 31 by the user and registers it in the specification storage unit 251.

なお、諸元入力部211は予め、貯水施設に係る諸元として、貯水池1の最高水位(以下、「H1max」と表記する。単位は「m」である。)、並びに貯水池1の最低水位(以下、「H1min」と表記する。単位は「m」である。)、貯水池2の最高水位(以下、「H2max」と表記する。単位は「m」である。)、貯水池2の最低水位(以下、「H2min」と表記する。単位は「m」である。)維持流量S0、発電機3および4に与えることのできる最大の水量(以下、「最大取水量」といい、「Qmax」と表記する。単位は「m/s」である。)、発電に利用可能な最低の水量(以下、「最小取水量」といい、「Qmin」と表記する。単位は「m/s」である。)、発電した後に放水する高さ(以下「放水位」といい、「Hout」と表記する。また、貯水池1および2に係る放水位をそれぞれ「H1out」および「H2out」と表記する。単位は「m」である。)、損失落差(以下、「Hlos」と表記する。また、貯水池1および2に係る損失落差をそれぞれ「H1los」および「H2out」と表記する。単位は「m」である。)、無効放流量Sの上限値(以下、「上限無効放流量」といい、「Smax」と表記する。単位は「m/s」である。)、貯水池1および2の貯水量(以下、「V」と表記する。また、貯水池1および2の貯水量をそれぞれ「V1」および「V2」とも表記する。単位は「m」である。)に係る単位量(以下、「ステップ量」という。単位は「m/s・日」である。)、無効放流量に対する負の評価係数(以下、「ペナルティ係数」といい、「γ」と表記する。)、などの入力を受け付けて、受け付けた諸元についての諸元情報を作成して諸元記憶部251に登録しているものとする。なお、本実施形態では、貯水池1の最高水位H1max、貯水池1の最低水位H1min、維持流量S0、最大取水量Qmax、最小取水量Qmin、貯水池2の最高水位H2max、貯水池2の最低水位H2min、および維持河川流量Lcに係る諸元情報には、日時別の設定値が含まれているものとする。 In addition, the specification input unit 211 previously stores the maximum water level of the reservoir 1 (hereinafter referred to as “H1 max ”, the unit is “m”), and the minimum water level of the reservoir 1 as specifications relating to the water storage facility. (Hereinafter referred to as “H1 min ”, the unit is “m”), the maximum water level of the reservoir 2 (hereinafter referred to as “H2 max ”, the unit is “m”), the reservoir 2 Minimum water level (hereinafter referred to as “H2 min ”. The unit is “m”) The maximum water volume (hereinafter referred to as “maximum water intake”) that can be given to the maintenance flow rate S0 and the generators 3 and 4; “Q max ” (unit is “m 3 / s”), the minimum amount of water available for power generation (hereinafter referred to as “minimum water intake” and “Q min ”). “M 3 / s”), the height of water discharge after power generation (hereinafter “water discharge level”) Called ", referred to as" H out ". In addition, the water discharge position according to the reservoirs 1 and 2, respectively referred to as" H1 out "and" H2 out ". The unit is" m ".), Loss drop ( Hereinafter, it is expressed as “H los ”, and the loss heads related to the reservoirs 1 and 2 are expressed as “H1 los ” and “H2 out ”, respectively, and the unit is “m”. Upper limit value (hereinafter referred to as “upper limit ineffective discharge flow rate”, expressed as “S max ”. The unit is “m 3 / s”), the amount of water stored in reservoirs 1 and 2 (hereinafter referred to as “V”) In addition, the storage amounts of the reservoirs 1 and 2 are also expressed as “V1” and “V2”, respectively, and the unit is “m 3 ” (hereinafter referred to as “step amount”). m 3 / s · date "in it.), against the disabled discharge amount Negative evaluation coefficient (hereinafter referred to as “penalty coefficient”, expressed as “γ”), and the like, and the specification information about the received specification is created and stored in the specification storage unit 251 It shall be registered. In the present embodiment, the maximum water level H1 max of the reservoir 1, the minimum water level H1 min of the reservoir 1, the maintenance flow rate S 0, the maximum intake amount Q max , the minimum intake amount Q min , the maximum water level H 2 max of the reservoir 2, It is assumed that the specification information for each date and time is included in the specification information regarding the minimum water level H2 min and the maintenance river flow rate Lc.

電力価格データベース254は、日付別および時間帯別の電力価格を記憶する。図11は電力価格データベース254の構成例を示す図である。同図に示すように、電力価格データベース254には、日付又は時間帯に対応付けて電力価格の評価値(単位は、「円/kWh」である。)が記憶されている。なお、電力価格は、実際に販売される電力価格と一致させる必要はなく、発電に係るコストや需要変動などを考慮した電力量についての重みを価格として設定するものとする。また、電力価格データベース254は、日付に代えて、月や季節などに対応する電力価格を記憶するようにしてもよいし、季節や月、日付と時間帯とに対応付けて電力価格を記憶するようにしてもよい。本実施形態では、電力価格は予めユーザから入力されて電力価格データベース254に登録されているものとする。   The power price database 254 stores the power price by date and time zone. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the power price database 254. As shown in the figure, the power price database 254 stores an evaluation value of the power price (the unit is “yen / kWh”) in association with the date or the time zone. The electric power price does not need to coincide with the actual electric power price to be sold, and the weight for the electric energy in consideration of the power generation cost and demand fluctuation is set as the price. The power price database 254 may store the power price corresponding to the month or season instead of the date, or store the power price in association with the season, month, date and time zone. You may do it. In the present embodiment, it is assumed that the power price is input from the user in advance and registered in the power price database 254.

貯水量設定値入力部212は、運用計画の対象となる期間(以下、「運用期間」という。本実施形態では、運用期間の長さは6日間とする。)と、貯水池1および2のそれぞれについての、運用期間の初日の開始時点(0時)における貯水量の予定値(以下、「初期貯水量」という。)および最終日の終了時(24時、すなわち7日目の開始時点でもある。)における貯水量の目的値(以下、「最終目的貯水量」という。)との入力を受け付ける。貯水量設定値入力部212は、例えば、図10の画面31から初期貯水量および目標貯水量の入力を受け付けることができる。なお、貯水量設定値入力部212は、例えば、現在の貯水施設の貯水量を取得して初期貯水量としてもよい。また、貯水量設定値入力部212は、過去の水位から初期貯水量および最終目的貯水量のいずれかを予測するようにしてもよい。   The water storage amount set value input unit 212 includes a period (hereinafter referred to as “operation period”. In this embodiment, the length of the operation period is 6 days) and the reservoirs 1 and 2. For the first day of the operation period at the start of the day (0 o'clock) (hereinafter referred to as “initial water storage”) and at the end of the last day (24 o'clock, that is, the start of the seventh day) )) With the target value of the water storage amount (hereinafter referred to as “final target water storage amount”). For example, the water storage amount set value input unit 212 can accept input of the initial water storage amount and the target water storage amount from the screen 31 of FIG. In addition, the water storage amount setting value input unit 212 may acquire, for example, the current water storage amount of the water storage facility and set it as the initial water storage amount. Further, the water storage amount set value input unit 212 may predict either the initial water storage amount or the final target water storage amount from the past water level.

予測流入量取得部213は、流入量予測システム10にアクセスして、流入量予測システム10が予測した、運用期間内の各日についての流入量Rの予測値を取得する。なお、予測流入量取得部213は、例えば、キーボードやマウスなどの入力装置205から、流入量の予測値の入力を受け付けるようにしてもよい。本実施形態では、河川等からの貯水池1および2への流入量は同じであるものとする。貯水池2には、河川等からの流入に加えて発電機3からの流入が存在するので、R2=R1+Qとなる。   The predicted inflow amount acquisition unit 213 accesses the inflow amount prediction system 10 and acquires a predicted value of the inflow amount R for each day in the operation period predicted by the inflow amount prediction system 10. Note that the predicted inflow amount acquisition unit 213 may accept input of a predicted value of the inflow amount from the input device 205 such as a keyboard or a mouse. In the present embodiment, it is assumed that the amount of inflow from the river or the like to the reservoirs 1 and 2 is the same. In the reservoir 2, inflow from the generator 3 exists in addition to inflow from a river or the like, R2 = R1 + Q.

日別最適水位データベース255は、運用期間中の各日における貯水池1および2の最適な水位を記憶する。図12は、日別最適水位データベース255の構成例を示す図である。同図に示すように、日別最適水位データベース255は、運用期間中の各日(0〜6日目)について、最適な水位H1およびH2を記憶する。   The daily optimal water level database 255 stores the optimal water level of the reservoirs 1 and 2 on each day during the operation period. FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the daily optimal water level database 255. As shown in the figure, the daily optimum water level database 255 stores optimum water levels H1 and H2 for each day (0th to 6th days) during the operation period.

日別最適水位計画部215(本発明の「最適貯水量決定部」に該当する。)は、シミュレーションにより、貯水池1および2の各日の最適な水位H1およびH2をそれぞれ算出し、算出した各日の最適な水位H1およびH2を日別最適水位データベース255に登録する。日別最適水位計画部215がシミュレーションに用いる統計モデルは、モデル記憶部252に記憶されている。モデル記憶部252には、以下のモデルA1〜A13が記憶されている
モデルA1は、貯水量Vに基づいて水位Hを算出するためのもの(水位算出モデル)であり、次式により表される。なお、a、b、cは貯水池に固有の定数である。

Figure 0005235922
The daily optimal water level planning unit 215 (corresponding to the “optimum water storage amount determination unit” of the present invention) calculates the optimal water levels H1 and H2 of the reservoirs 1 and 2 for each day by simulation, and calculates each calculated The optimum water levels H1 and H2 for the day are registered in the daily optimum water level database 255. The statistical model used by the daily optimal water level planning unit 215 for the simulation is stored in the model storage unit 252. The model storage unit 252 stores the following models A1 to A13. The model A1 is for calculating the water level H based on the water storage amount V (water level calculation model), and is expressed by the following equation. . Incidentally, a 1, b 1, c 1 is a constant specific to the reservoir.
Figure 0005235922

モデルA2は、最高水位Hmax(最高水位H1maxまたは最高水位H2max)に基づいて貯水量の上限値(以下、「上限貯水量」といい、Vmaxと表記する。貯水池1および2についての上限貯水量はそれぞれ「V1max」および「V2max」と表記する。単位は「m」である。)を算出するためのものであり、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A2 is referred to as an upper limit value of water storage amount (hereinafter referred to as “upper limit water storage amount” based on the highest water level H max (the highest water level H1 max or the highest water level H2 max ), and is expressed as V max . The upper limit water storage amount is expressed as “V1 max ” and “V2 max ” (the unit is “m”), and is expressed by the following equation.
Figure 0005235922

モデルA3は、最低水位Hmin(第1最低水位H1minまたは第2最低水位H2min)に基づいて貯水量の下限値(以下、「下限貯水量」といい、「Vmin」と表記する。貯水池1および2についての下限貯水量はそれぞれ「V1min」「V2min」と表記する。単位は「m」である。)を算出するためのものであり、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A3 is referred to as a lower limit value of the stored water amount (hereinafter referred to as “lower limit stored water amount”, based on the lowest water level H min (the first lowest water level H1 min or the second lowest water level H2 min ), and is expressed as “V min ”. The lower limit water storage amounts for the reservoirs 1 and 2 are respectively expressed as “V1 min ” and “V2 min ” (unit is “m”), and are expressed by the following equations.
Figure 0005235922

モデルA4は、1日の0時から24時(すなわち次の日の0時)の貯水量に基づいて、単位期間の開始時点から終了時点までの貯水量の差(以下、「貯水量差」といい、「ΔV」と表記する。)を算出するものであり、ある日付tの0時における貯水量をVとして、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A4 is based on the water storage amount from 0:00 to 24:00 on the first day (that is, 0:00 on the next day). It is expressed as “ΔV”), and is expressed by the following equation, where V t is a water storage amount at 0:00 on a certain date t.
Figure 0005235922

モデルA5は、流入量から維持流量および貯水量差を引いた水量(R0)を算出するためのものであり、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A5 is for calculating a water amount (R0) obtained by subtracting the maintenance flow rate and the stored water amount difference from the inflow amount, and is represented by the following equation.
Figure 0005235922

モデルA6は、最小取水量Qmin、最大取水量Qmax、およびR0に基づいて、取水量Qを決定するためのもの(取水量算出モデル)であり、次式により表される。

Figure 0005235922
すなわち、R0が、最小取水量Qmin以上であり、かつ、最大取水量Qmax以下である場合には、R0が取水量Qとなり、R0が最小取水量Qminよりも小さい場合には最小取水量Qminが取水量Qとなり、R0が最大取水量よりも大きい場合には最大取水量Qmaxが取水量Qとなる。 Model A6 is for determining the water intake amount Q based on the minimum water intake amount Q min , the maximum water intake amount Q max , and R0 (water intake amount calculation model), and is represented by the following equation.
Figure 0005235922
That, R0 is, and the minimum intake quantity Q min or more, and equal to or less than the maximum intake amount Q max is, R0 is intake amount Q, and the minimum intake if R0 is smaller than the minimum intake quantity Q min The amount Q min becomes the water intake amount Q, and when R0 is larger than the maximum water intake amount, the maximum water intake amount Q max becomes the water intake amount Q.

モデルA7は、R0および取水量Qに基づいて、無効放流量Sを算出するためのものであり、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A7 is for calculating the ineffective discharge flow rate S based on R0 and the water intake amount Q, and is represented by the following equation.
Figure 0005235922

モデルA8は、1日の終了時点における水位、放水位Houtおよび損失落差Hlosに基づいて、有効落差hnを算出するためのものであり、日付tの0時における水位をHとし、水位を海抜高さに変換するための所定の定数をdとして、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A8 is for calculating the effective head hn based on the water level at the end of the day, the water discharge level H out and the loss head H los, where the water level at date 0:00 is H t , Is expressed by the following equation, where d is a predetermined constant for converting the height to sea level.
Figure 0005235922

モデルA9(総合変換効率モデル)およびモデルA10(電力量算出モデル)は、取水量Qおよび有効落差hnに基づいて1日に発電される発電電力Pn(以下、貯水池1に係る発電電力、すなわち発電機3により発電される電力量を「Pn1」と表記し、貯水池2に係る発電電力、すなわち発電機4により発電される電力量を「Pn2」と表記する。)を算出するためのものであり、発電機3および4における水力発電の変換効率(以下、「総合変換効率」という。)をce、重力加速度をgとして、次式により表される。なお、後述するように、モデルA9を用いて、総合変換効率ceを目的変数とし、有効落差hnおよび取水量Qの1〜n乗を説明変数として回帰分析が行われる。aおよびb21〜b2nはその回帰分析により求められる回帰係数であり、cは定数である。

Figure 0005235922
Figure 0005235922
Model A9 (total conversion efficiency model) and model A10 (electric energy calculation model) are generated electric power Pn (hereinafter, generated electric power related to the reservoir 1, that is, electric power generation) generated based on the intake water amount Q and the effective head hn. The amount of power generated by the machine 3 is expressed as “Pn1”, and the generated power related to the reservoir 2, that is, the amount of power generated by the generator 4 is expressed as “Pn2”. The conversion efficiency of hydroelectric power generation in the generators 3 and 4 (hereinafter referred to as “total conversion efficiency”) is ce and the acceleration of gravity is expressed by g. As will be described later, the regression analysis is performed using the model A9, with the total conversion efficiency ce as an objective variable, and the effective head hn and the water intake Q as 1 to n powers as explanatory variables. a 2 and b 21 to b 2n are regression coefficients obtained by the regression analysis, and c 2 is a constant.
Figure 0005235922
Figure 0005235922

モデルA11は、発電電力Pnに基づいて1日に発電される発電電力量En(単位は「MWh」である。)を算出するためのもの(電力量算出モデル)であり、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A11 is for calculating the amount of generated power En (the unit is “MWh”) generated per day based on the generated power Pn (power amount calculation model), and is represented by the following equation. The
Figure 0005235922

モデルA12は、ある日付についての発電電力量Enと、その日付に対応する電力価格とに基づいて売電額(単位は「千円」である。)を算出するためのものであり、次式により表される。

Figure 0005235922
The model A12 is for calculating the amount of power sold (unit is “1000 yen”) based on the amount of generated power En for a certain date and the power price corresponding to that date. Is represented by
Figure 0005235922

モデルA13は、河川の流量に基づいて河川の水位を決定するためのもの(河川流量モデル)であり、次式により表される。なお、後述するように、モデルA13を用いて、河川Bの水位(以下、「河川水位」といい、「Hr」と表記する。単位は「m」である。)を目的変数とし、河川Bの流量(以下、「L」と表記する。単位は「m/s」である。)の1〜n乗を説明変数として回帰分析が行われる。a41〜a4nはその回帰分析により求められる回帰係数であり、cは定数である。

Figure 0005235922
Model A13 is for determining the water level of the river based on the river flow rate (river flow model), and is represented by the following equation. As will be described later, using the model A13, the water level of the river B (hereinafter referred to as “river water level”, expressed as “Hr”; the unit is “m”) is the objective variable, and the river B The regression analysis is performed using 1 to the nth power of the flow rate (hereinafter referred to as “L”, the unit is “m 3 / s”) as an explanatory variable. a 41 to a 4n are regression coefficients obtained by the regression analysis, and c 4 is a constant.
Figure 0005235922

制約記憶部253(本発明の「制約条件記憶部」に該当する。)には、貯水施設における各種の制約を表すモデル(以下、「制約モデル」という。)が記憶される。制約記憶部253には、次の制約モデルB1〜B9が記憶されている。   In the constraint storage unit 253 (corresponding to the “constraint condition storage unit” of the present invention), models representing various constraints in the water storage facility (hereinafter referred to as “constraint model”) are stored. The constraint storage unit 253 stores the following constraint models B1 to B9.

貯水池1には次のような制約がある。すなわち、貯水量V1は下限貯水量V1min以上、かつ、上限貯水量V1max以下でなければならない。また、貯水池1の水位H1は、最低水位H1min以上、かつ、最高水位H1max以下でなければならない。一方で、無効放流量S1は、上限無効放流量Smaxより少なくてはならない。これらの制約は次の制約モデルB1〜B3で表される。

Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
なお、水位H1は貯水量V1に応じて一意に定まるので、上記制約モデルB1およびB2は等価である。 Reservoir 1 has the following restrictions. That is, the water storage amount V1 must be not less than the lower limit water storage amount V1 min and not more than the upper limit water storage amount V1 max . Further, the water level H1 of the reservoir 1 must be not less than the minimum water level H1 min and not more than the maximum water level H1 max . On the other hand, the invalid discharge flow rate S1 must be smaller than the upper limit invalid discharge flow rate Smax . These constraints are expressed by the following constraint models B1 to B3.
Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
Since the water level H1 is uniquely determined according to the water storage amount V1, the constraint models B1 and B2 are equivalent.

発電機3および4には、次のような制約がある。すなわち、発電機3および4の取水量(以下、「Q」と表記する。)は、所定の最小水量(以下、「最小取水量」といい、「Qmin」と表記する。単位は「m/s」である。)以上、かつ、所定の最大水量(以下、「最大取水量」といい、「Qmax」と表記する。単位は「m/s」である。)以下でなければならない。この制約は次の制約モデルB4で表される。

Figure 0005235922
The generators 3 and 4 have the following restrictions. That is, the water intake amount of the generators 3 and 4 (hereinafter referred to as “Q”) is referred to as a predetermined minimum water amount (hereinafter referred to as “minimum water intake amount” and is expressed as “Q min ”). 3 / s ”)) and a predetermined maximum water amount (hereinafter referred to as“ maximum water intake ”, expressed as“ Q max ”. The unit is“ m 3 / s ”). I must. This constraint is expressed by the following constraint model B4.
Figure 0005235922

貯水池2には次のような制約がある。すなわち、貯水量2は下限貯水量V2min以上、かつ、上限貯水量V2max以下でなければならない。また、貯水池2の水位H2は、最低水位H2min以上、かつ、最高水位H2max以下でなければならない。一方で、無効放流量S2は、上限無効放流量Smaxより少なくてはならない。さらに、貯水池2から河川Bに放水される水量(以下、「放水量」といい、「F」と表記する。)の所定の単位時間(本実施形態では、30分とするが、10分や15分など、第2単位時間よりも短い任意の時間とすることができる。)あたりの変化量の絶対値(以下、「放水量変化量」といい、「ΔF」と表記する。)が所定の閾値(以下、「放水許容値」といい、「ΔFmax」と表記する。)を超えてはならない。その一方で、河川Bの流量Lが所定の最低量(以下、「維持河川流量」といい、「Lc」と表記する。単位は「m/s」である。)以上になるように、貯水池2から河川Bに放水が行われなくてはならない。これらの制約は次の制約モデルB5〜B9で表される。

Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
なお、上述したように貯水池2の水位H2は、貯水池2の貯水量V2に基づいて一意に定まるので、上記式B5およびB6は等価である。 Reservoir 2 has the following restrictions. That is, the water storage amount 2 must be not less than the lower limit water storage amount V2 min and not more than the upper limit water storage amount V2 max . Moreover, the water level H2 of the reservoir 2 must be not less than the minimum water level H2 min and not more than the maximum water level H2 max . On the other hand, the invalid discharge flow rate S2 must be smaller than the upper limit invalid discharge flow rate Smax . Furthermore, a predetermined unit time of the amount of water discharged from the reservoir 2 to the river B (hereinafter referred to as “water discharge amount”, expressed as “F”) (in this embodiment, 30 minutes, 10 minutes or An arbitrary time shorter than the second unit time, such as 15 minutes, can be used.) The absolute value of the change amount (hereinafter referred to as “water discharge amount change amount” and expressed as “ΔF”) is predetermined. The threshold value (hereinafter referred to as “water discharge allowable value”, expressed as “ΔF max ”) must not be exceeded. On the other hand, the flow rate L of the river B is equal to or higher than a predetermined minimum amount (hereinafter referred to as “maintenance river flow rate” and expressed as “Lc”. The unit is “m 3 / s”). Water must be discharged from reservoir 2 to river B. These constraints are expressed by the following constraint models B5 to B9.
Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
Figure 0005235922
As described above, since the water level H2 of the reservoir 2 is uniquely determined based on the water storage amount V2 of the reservoir 2, the above formulas B5 and B6 are equivalent.

また、本実施形態では、河川Bへの放水量の制約は、30分あたりの河川水位の増加量(以下、「ΔHr」と表記する。単位は「m」である。)に対する上限値(以下、「ΔHrmax」と記載する。単位は「cm/30分」である。)として指定されるものとする。すなわち、ΔHrmaxは、例えば、30分あたり河川水位の増加量ΔHrは10cmを超えない10(cm/30分)と設定される。したがって、放水許容値ΔFmaxは次の式のように表される。

Figure 0005235922
In the present embodiment, the amount of water discharged to the river B is limited to the upper limit (hereinafter referred to as “ΔHr”, the unit is “m”) of the river water level increase per 30 minutes (hereinafter referred to as “m”). , “ΔHr max ”. The unit is “cm / 30 minutes.”). That is, ΔHr max is set to 10 (cm / 30 minutes), for example, where the increase amount ΔHr of the river water level per 30 minutes does not exceed 10 cm. Therefore, the water discharge allowable value ΔF max is expressed as the following equation.
Figure 0005235922

ここで、単位水量あたりの水位変動(ΔHr÷ΔF)は、上記式A13を微分して次式により表される。

Figure 0005235922
したがって、放水許容値ΔFmaxは次式(C2)となる。なお、式C1およびC2もモデル記憶部151に記憶されているものとする。
Figure 0005235922
Here, the water level fluctuation (ΔHr ÷ ΔF) per unit water amount is expressed by the following equation by differentiating the equation A13.
Figure 0005235922
Therefore, the water discharge allowable value ΔF max is expressed by the following equation (C2). It is assumed that equations C1 and C2 are also stored in the model storage unit 151.
Figure 0005235922

総合変換効率モデル推計部214は、総合変換効率ceと有効落差hnおよび取水量Qとの関係を示すモデルA9に係る推計を行う。総合変換効率ceの説明変数として、有効落差hnおよび取水量Qを選定した経緯は以下の通りである。   The total conversion efficiency model estimation unit 214 performs estimation related to the model A9 indicating the relationship between the total conversion efficiency ce, the effective head hn, and the water intake Q. The reason why the effective head hn and the water intake amount Q are selected as explanatory variables of the total conversion efficiency ce is as follows.

フランシス水車のような反動水車は、有効落差hnや取水量Qの変動に対して効率が変化する特性を有している。例えばフランシス水車では、水の圧力が速度に変わり流水の反動でランナーが回転することにより発電を行う。有効落差hnが変化すると、水の速度も変化するため、有効落差hnが下がると、水車発電機におけるランナー出力も低下し、総合変換効率ceは低下することになる。また、水車発電機では、取水量Qにかかわらず一定の損失があるため、取水量Qが少なくなると、取水により得られるエネルギーに対して相対的にこの損失が大きくなり、やはり総合変換効率ceは低下することになる。逆に、取水量Qが大きくなった場合にも、例えば、ランナーを回転させた後の水が排出される吸出管における流水が乱流となって損失が大きくなることがある。このように、総合発電効率ceは、有効落差hnおよび取水量Qに影響を受けることから、本実施形態では、総合変換効率ceの説明変数として有効落差hnおよび取水量Qを選定した。   A reaction water turbine such as a Francis turbine has a characteristic that the efficiency changes in response to fluctuations in the effective head hn and the water intake Q. For example, in a Francis turbine, the pressure of water is changed to speed, and the runner rotates by reaction of running water to generate power. When the effective head hn changes, the speed of water also changes. Therefore, when the effective head hn decreases, the runner output in the water turbine generator also decreases, and the overall conversion efficiency ce decreases. In addition, since the turbine generator has a certain loss regardless of the water intake Q, when the water intake Q decreases, this loss increases relative to the energy obtained from the water intake. Will be reduced. On the other hand, even when the water intake amount Q increases, for example, the flowing water in the suction pipe from which the water after rotating the runner is discharged becomes turbulent and the loss may increase. Thus, since the total power generation efficiency ce is affected by the effective head hn and the water intake Q, the effective head hn and the water intake Q are selected as explanatory variables of the total conversion efficiency ce in this embodiment.

総合変換効率ceと有効落差hnおよび取水量Qとの関係については、貯水池1について予め実験がなされているものとする。その実験結果が効率試験結果データベース257に記憶される。図13は、効率試験結果データベース257の構成例を示す図である。同図に示すように、効率試験結果データベース257は、貯水池1および2のそれぞれに対応する、有効落差、貯水池から放水される水を利用する発電機に係る取水量および総合変換効率を対応付けて記憶している。   As for the relationship between the total conversion efficiency ce, the effective head hn, and the water intake Q, it is assumed that the reservoir 1 has been previously tested. The experimental results are stored in the efficiency test result database 257. FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the efficiency test result database 257. As shown in the figure, the efficiency test result database 257 correlates the effective head corresponding to each of the reservoirs 1 and 2, the intake amount related to the generator using the water discharged from the reservoir, and the total conversion efficiency. I remember it.

総合変換効率モデル推計部214は、効率試験結果データベース257に記憶されているレコードをモデルA9に適用して回帰分析を行う。
図14は、総合変換効率モデル推計部214による推計処理の流れを示す図である。総合変換効率モデル推計部214は、nに1を設定する(S401)。総合変換効率モデル推計部214は、nが1より大きければ(S402:YES)、効率試験結果データベース257に記憶されている各レコードについてQのn乗を算出し、算出したQのn乗をレコードの新たな項目として追加する(S403)。総合変換効率モデル推計部214は、総合変換効率ceを目的変数とし、hnと、Qの1乗からQのn乗のそれぞれを説明変数とするモデルA9を生成し、生成したモデルA9に効率試験結果データベース257の各レコードの内容を適用して回帰係数a、b21〜b2nおよびcの推計を行う(S404)。総合変換効率モデル推計部214は、統計検定を行い(S405)、検定結果が有意でなければ(S406:NO)、nをインクリメントして(S407)、ステップS402からの処理を行う。なお、ステップS406においては、総合変換効率モデル推計部214は、効率試験結果データベース257の各レコードについて、レコードに含まれる効率と、レコードに含まれるhnおよびQの1乗からQのn乗までをモデルA9に適用した結果との差を算出し、算出した差の合計が所定の閾値以下であるか否かを判断してもよい。また、総合変換効率モデル推計部214は、回帰式の決定係数が所定値以上であるか否かを判定してもよい。総合変換効率モデル推計部214は、検定結果が有意であれば(S406:YES)、総合変換効率ceを目的変数とし、有効落差hnと、取水量Qの1乗からQのn乗のそれぞれを説明変数とする回帰式に、上記回帰計算により算出した回帰係数を含むモデルA9を作成してモデル記憶部252に登録する(S408)。
The total conversion efficiency model estimation unit 214 applies a record stored in the efficiency test result database 257 to the model A9 to perform regression analysis.
FIG. 14 is a diagram showing a flow of estimation processing by the total conversion efficiency model estimation unit 214. The total conversion efficiency model estimation unit 214 sets 1 to n (S401). If n is greater than 1 (S402: YES), total conversion efficiency model estimation unit 214 calculates the nth power of Q for each record stored in efficiency test result database 257, and records the calculated nth power of Q as a record. Are added as new items (S403). The total conversion efficiency model estimation unit 214 generates a model A9 having the total conversion efficiency ce as an objective variable, hn and Q from the first power to Q n power as explanatory variables, and the generated model A9 is subjected to an efficiency test. The regression coefficients a 2 , b 21 to b 2n and c 2 are estimated by applying the contents of each record in the result database 257 (S404). The total conversion efficiency model estimation unit 214 performs a statistical test (S405), and if the test result is not significant (S406: NO), increments n (S407) and performs the processing from step S402. In step S406, the total conversion efficiency model estimation unit 214 calculates the efficiency included in the record and the hn and Q raised from the first power of Q to the nth power of Q for each record in the efficiency test result database 257. A difference from the result applied to the model A9 may be calculated, and it may be determined whether or not the total of the calculated differences is equal to or less than a predetermined threshold value. Further, the total conversion efficiency model estimation unit 214 may determine whether or not the regression coefficient determination coefficient is equal to or greater than a predetermined value. If the test result is significant (S406: YES), the total conversion efficiency model estimation unit 214 sets the total conversion efficiency ce as an objective variable, and sets the effective head hn and the intake water Q from the first power to the nth power of Q. A model A9 including the regression coefficient calculated by the regression calculation is created in the regression equation as an explanatory variable and registered in the model storage unit 252 (S408).

以上のようにして、有効落差hnおよび取水量Qと総合変換効率ceとの関係を有意なモデルA9とした表現することができるので、発電電力量のシミュレーションを正確に行うことが可能となる。なお、本実施形態では、発電機3および4は同じ性能であることを前提とするので、上記総合変換効率ceの推計は1度のみ行うものとする。   As described above, since the relationship between the effective head hn, the intake water amount Q, and the total conversion efficiency ce can be expressed as a significant model A9, it is possible to accurately simulate the generated power amount. In this embodiment, since it is assumed that the generators 3 and 4 have the same performance, the total conversion efficiency ce is estimated only once.

日別最適水位計画部215は、諸元記憶部251からステップ量を読み出し、貯水量設定値入力部212が受け付けた貯水池1および2の初期貯水量を運用期間の初日の貯水量V1およびV2とし、貯水量設定値入力部212が受け付けた貯水池1および2の最終目的貯水量を7日目の貯水量V1およびV2として、各日付t(t=2〜6)について、0時における貯水量V1をV1min,tからV1max,tの間で、貯水量V2をV2min,tからV2max,tの間で、それぞれステップ量で変化させてシミュレーションを行い、運用期間のEnの総和が最大となるようにV1およびV2の組合せを決定する。日別最適水位計画部215は、このシミュレーションにおいて、動的計画法を用いるものとする。動的計画法を用いることで、最適なV1およびV2の組合せを迅速に算出することができる。 Daily optimum water level planning unit 215 reads the step amount from the specification storage unit 251, water storage amount set value of the first day of the input unit 212 initial reservoir capacity operational period of reservoirs 1 and 2 accepted water storage V1 1 and V2 1 and the final target water storage volume of the reservoirs 1 and 2 received by the water storage volume setting value input unit 212 is set as the water storage volumes V1 7 and V2 7 on the 7th day, for each date t (t = 2 to 6), 0:00 The simulation is performed by changing the stored water volume V1 t in steps from V1 min, t to V1 max, t and the stored water volume V2 t in steps from V2 min, t to V2 max, t. The combination of V1 t and V2 t is determined so that the total sum of En becomes maximum. The daily optimal water level planning unit 215 uses dynamic programming in this simulation. By using dynamic programming, the optimal combination of V1 t and V2 t can be calculated quickly.

河川流量モデル推計部216は、河川水位Hrと河川流量Lとの関係を示すモデルA13に係る推計処理を行う。河川水位Hrの説明変数として河川流量Lを選定した経緯は以下の通りである。   The river flow model estimation unit 216 performs an estimation process related to the model A13 indicating the relationship between the river water level Hr and the river flow L. The process of selecting the river flow rate L as the explanatory variable of the river water level Hr is as follows.

河川や人口水路などの流速の算定には次のマニングの公式が用いられている。

Figure 0005235922
ここでv(m/s)は流速、nは粗度係数、rは径深(m)、iは動水勾配である。長方形水路の場合、水路幅B、水深hであれば、流積A=B×hであり、潤辺長C=B+2hである。径深r=流積A÷潤辺長Cであるから、上記公式は次のように変形できる。
Figure 0005235922
ここで、水路幅Bが水深hに比して十分広い(h<<B)とすると、vは次式に近似できる。
Figure 0005235922
流量L=流積A×流速vであり、A=Bhであるから、流量Lは次式により表される。 The following Manning formula is used to calculate the flow velocity of rivers and artificial waterways.
Figure 0005235922
Here, v (m / s) is a flow velocity, n is a roughness coefficient, r is a depth (m), and i is a hydraulic gradient. In the case of a rectangular channel, if the channel width is B and the depth is h, the flow product A = B × h and the wet side length C = B + 2h. Since the radial depth r = the flow product A ÷ the wet side length C, the above formula can be modified as follows.
Figure 0005235922
Here, if the water channel width B is sufficiently wider than the water depth h (h << B), v can be approximated by the following equation.
Figure 0005235922
Since the flow rate L = the flow product A × the flow velocity v and A = Bh, the flow rate L is expressed by the following equation.

Figure 0005235922
したがって、水深hは、流量Lの3/5乗に比例することが分かる。そこで、本実施形態では、河川水位Hrの説明変数として河川流量Lを説明変数として選定した。
Figure 0005235922
Therefore, it can be seen that the water depth h is proportional to the third power of the flow rate L. Therefore, in this embodiment, the river flow rate L is selected as the explanatory variable as the explanatory variable of the river water level Hr.

河川水位Hrおよび河川流量Lの実績値は予め河川流量実績データベース258に登録されているものとし、河川流量モデル推計部216は、河川流量実績データベース258に記憶されているレコードをモデルA13に適用して回帰分析を行う。図15は、河川流量実績データベース258の構成例を示す図である。同図に示すように、河川流量実績データベース258は、河川水位と河川流量とを対応付けて記憶している。   The actual values of the river water level Hr and the river flow L are assumed to be registered in the river flow performance database 258 in advance, and the river flow model estimation unit 216 applies the record stored in the river flow performance database 258 to the model A13. To do regression analysis. FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the river flow rate record database 258. As shown in the figure, the river flow record database 258 stores the river water level and the river flow in association with each other.

図16は、河川流量モデル推計部216による推計処理の流れを示す図である。河川流量モデル推計部216は、nに1を設定する(S441)。河川流量モデル推計部216は、nが1より大きければ(S442:YES)、河川流量実績データベース258に記憶されている各レコードについて河川流量Lのn乗を算出し、算出したLのn乗をレコードの新たな項目として追加する(S443)。河川流量モデル推計部216は、河川水位Hrを目的変数とし、河川流量Lの1乗からLのn乗のそれぞれを説明変数としたモデルA13を生成し、生成したモデルA13に河川流量実績データベース258の各レコードの内容を適用して回帰係数a41〜a4nおよびcの推計を行う(S444)。河川流量モデル推計部216は、統計検定を行い(S445)、検定結果が有意でなければ(S446:NO)、nをインクリメントして(S447)、ステップS442からの処理を行う。なお、ステップS446においては、河川流量モデル推計部216は、河川流量実績データベース258の各レコードについて、レコードに含まれる水位Hrと、レコードに含まれるLの1乗からLのn乗までをモデルA13に適用した結果との差を算出し、算出した差の合計が所定の閾値以下であるか否かを判断してもよい。また、河川流量モデル推計部216は、回帰式の決定係数が所定値以上であるか否かを判定してもよい。河川流量モデル推計部216は、検定結果が有意であれば(S446:YES)、河川水位Hrを目的変数とし、河川流量Lの1乗からLのn乗のそれぞれを説明変数とする回帰式に、上記回帰計算により算出した回帰係数を含むモデルA13を作成し、モデル記憶部252に登録する(S448)。
以上のようにして、河川流量と河川水位との関係を示すモデルA13がモデル記憶部252に登録される。
FIG. 16 is a diagram showing a flow of estimation processing by the river flow model estimation unit 216. The river flow model estimation unit 216 sets 1 to n (S441). If n is larger than 1 (S442: YES), the river flow model estimation unit 216 calculates the nth power of the river flow L for each record stored in the river flow performance database 258, and calculates the nth power of the calculated L. The record is added as a new item (S443). The river flow model estimation unit 216 generates a model A13 having the river water level Hr as an objective variable and the river flow L from the first power to the nth power of the L as explanatory variables, and the river flow performance database 258 is generated in the generated model A13. by applying the contents of each record of performing estimation of the regression coefficients a 41 ~a 4n and c 4 (S444). The river flow model estimation unit 216 performs a statistical test (S445). If the test result is not significant (S446: NO), n is incremented (S447), and the process from step S442 is performed. In step S446, the river flow model estimation unit 216 determines, for each record in the river flow record database 258, the model A13 from the water level Hr included in the record to the Lth power of L included in the record. A difference from the result applied to the above may be calculated, and it may be determined whether or not the total of the calculated differences is equal to or less than a predetermined threshold. Further, the river flow model estimation unit 216 may determine whether or not the determination coefficient of the regression equation is equal to or greater than a predetermined value. If the test result is significant (S446: YES), the river flow model estimation unit 216 uses the river water level Hr as an objective variable, and a regression equation using each of the river flow L from the first power to the nth power as explanatory variables. The model A13 including the regression coefficient calculated by the regression calculation is created and registered in the model storage unit 252 (S448).
As described above, the model A13 indicating the relationship between the river flow rate and the river water level is registered in the model storage unit 252.

時別最適水位計画部217(本発明の「最適水位決定部」に該当する。)は、日別最適水位データベース255に記憶されている各日の水位に基づいて、毎時の最適な水位を計画する。時別最適水位計画部217は、上述したA1〜A6の制約を満たすように、貯水量V1およびV2を変化させるシミュレーションを行う。時別最適水位計画部217は、次のモデルA14により発電電力量の評価値Eを算出し、発電電力量の評価値Eが最大となるような貯水池1の水位を決定する。   The hourly optimum water level planning unit 217 (corresponding to the “optimum water level determination unit” of the present invention) plans the optimum water level every hour based on the water level of each day stored in the daily optimum water level database 255. To do. The hourly optimum water level planning unit 217 performs a simulation to change the water storage amounts V1 and V2 so as to satisfy the above-described constraints of A1 to A6. The hourly optimum water level planning unit 217 calculates the evaluation value E of the generated power amount by the following model A14, and determines the water level of the reservoir 1 that maximizes the evaluation value E of the generated power amount.

Figure 0005235922
ここで、tは時間であり、wfは時間帯別の重み係数である。本実施形態において、wfは電力価格データベース254に登録されている時間帯別の電力価格とする。なお、上記モデルA14は予めモデル記憶部252に記憶されているものとする。
Figure 0005235922
Here, t is time, and wf t is a weighting factor for each time zone. In the present embodiment, wf t is the electricity price database 254 that are registered in each time zone power prices. It is assumed that the model A14 is stored in the model storage unit 252 in advance.

時別最適水位計画部217は、最適化処理の対象日における0時から24時までの各時について、貯水池1の水位H1(貯水量V1)と貯水池2の水位H2(貯水量V2)とのシミュレーションを行う。時別最適水位計画部217は、対象日を受け付け、対象日に対応する貯水池1および2の水位H1およびH2を日別最適水位データベース255から読み出し、読み出した水位H1およびH2をそれぞれ、0時の水位H1およびH2とし、対象日の翌日に対応する貯水池1および2の水位H1およびH2を日別最適水位データベース255から読み出し、読み出した水位H1およびH2をそれぞれ、24時の水位H124およびH224とする。また、時別最適水位計画部217は、0時の水位H1およびH2並びに24時の水位H124およびH224とモデルA1とに基づいて、0時並びに24時の貯水量V1およびV2並びにV124およびV224を算出する。時別最適水位計画部217は、諸元記憶部251からステップ量を読み出し、0時から24時までの各時に対応する電力価格を電力価格データベース254から読み出し、1時から23時までの各時tについて、水位H1およびH2のそれぞれをステップ量で変化させてシミュレーションを行い、A1〜A9の制約を全て満たすH1およびH2(t=0〜24)の組合せの推移(計画)のうち、モデルA14の評価値Eが最大となるような計画を決定する。時別最適水位計画部217は、決定したH1およびH2の組合せの計画を時別最適水位データベース256に登録する。 The hourly optimal water level planning unit 217 calculates the water level H1 (water storage amount V1) of the reservoir 1 and the water level H2 (water storage amount V2) of the reservoir 2 for each time from 0:00 to 24:00 on the target day of the optimization process. Perform a simulation. The hourly optimal water level planning unit 217 receives the target date, reads the water levels H1 and H2 of the reservoirs 1 and 2 corresponding to the target date from the daily optimal water level database 255, and reads the read water levels H1 and H2 respectively at 0:00. The water levels H1 0 and H2 0 are set, and the water levels H1 and H2 of the reservoirs 1 and 2 corresponding to the next day of the target day are read from the daily optimum water level database 255, and the read water levels H1 and H2 are respectively set to the water level H1 24 and Let H2 be 24 . Further, the hourly optimum water level planning unit 217 stores the water storage amounts V1 0 and V2 at 0 and 24:00 based on the water levels H1 0 and H2 0 at 0 and the water levels H1 24 and H2 24 at 24:00 and the model A1. 0 and V1 24 and V2 24 are calculated. The hourly optimal water level planning unit 217 reads the step amount from the specification storage unit 251, reads the power price corresponding to each time from 0:00 to 24:00 from the power price database 254, and each time from 1:00 to 23:00 For t, a simulation is performed by changing each of the water levels H1 t and H2 t by a step amount, and a transition (plan) of a combination of H1 t and H2 t (t = 0 to 24) that satisfies all the constraints of A1 to A9 Among these, a plan that maximizes the evaluation value E of the model A14 is determined. The hourly optimum water level planning unit 217 registers the determined combination of H1 t and H2 t in the hourly optimum water level database 256.

最適水位出力部218は、日別最適水位データベース255に記憶されている水位や、時別最適水位データベース256に記憶されている最適水位を、出力装置206に出力する。   The optimum water level output unit 218 outputs the water level stored in the daily optimum water level database 255 and the optimum water level stored in the hourly optimum water level database 256 to the output device 206.

==日別の最適水位のシミュレーション==
図17は、貯水池1および2についての第1単位期間ごとの水位のシミュレーションに用いられる画面60の一例を示す図である。画面60には、運用期間の入力欄611、初期貯水量の入力欄612、最終目的貯水量の入力欄613、および各種諸元の表示欄621〜627が設けられている。
== Simulation of optimum water level by day ==
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a screen 60 used for the simulation of the water level for each of the first unit periods for the reservoirs 1 and 2. The screen 60 is provided with an operation period input field 611, an initial storage amount input field 612, a final target storage amount input field 613, and various specification display fields 621 to 627.

日別最適水位計画部215は、諸元記憶部251から、最低水位および最高水位に対応する設定値HminおよびHmax(H1minおよびH1max、または、H2minおよびH2max)を読み出し、読み出したHminおよびHmaxを表示欄621および表示欄622に表示する。日別最適水位計画部215は、諸元記憶部251から、維持流量に対応する設定値(S0)を読み出し、読み出したS0を表示欄623に表示する。日別最適水位計画部215は、諸元記憶部251から、最小取水量および最大取水量に対応する設定値(QminおよびQmax)を読み出し、読み出したQminおよびQmaxを表示欄624および625にそれぞれ表示する。日別最適水位計画部215は、諸元記憶部251から、放水位に対応する設定値Hout(H1outまたはH2out)を読み出し、読み出したHoutを表示欄626に表示する。日別最適水位計画部215は、諸元記憶部251から、損失落差に対応する設定値Hlos(H1losまたはH2los)を読み出し、読み出したHlosを表示欄627に表示する。 The daily optimal water level planning unit 215 reads and reads the set values H min and H max (H1 min and H1 max or H2 min and H2 max ) corresponding to the minimum water level and the maximum water level from the specification storage unit 251. H min and H max are displayed in the display column 621 and the display column 622. The daily optimum water level planning unit 215 reads the set value (S0) corresponding to the maintenance flow rate from the specification storage unit 251, and displays the read S0 in the display field 623. The daily optimum water level planning unit 215 reads the set values (Q min and Q max ) corresponding to the minimum water intake and the maximum water intake from the specification storage unit 251, and displays the read Q min and Q max in the display fields 624 and 625 respectively. The daily optimum water level planning unit 215 reads the set value H out (H1 out or H2 out ) corresponding to the water discharge level from the specification storage unit 251, and displays the read H out in the display field 626. The daily optimal water level planning unit 215 reads the set value H los (H1 los or H2 los ) corresponding to the loss head from the specification storage unit 251, and displays the read H los in the display field 627.

また、日別最適水位計画部215は、上述したモデルA2およびモデルA3を用いて、VmaxおよびVminを算出し、算出したVmaxおよびVminを表示欄631および表示欄632にそれぞれ表示する。 The daily optimum water level planning unit 215 calculates V max and V min using the above-described model A2 and model A3, and displays the calculated V max and V min in the display column 631 and the display column 632, respectively. .

予測流入量取得部213は、流入量予測システム10にアクセスして、流入量予測システム10が予測した、運用期間内の各日についての流入量Rの予測値を取得し、取得したRを表示欄633に表示する。なお、貯水池2についてのシミュレーションの場合には、貯水池2には、河川等からの流入6に加えて、発電機3から放水される水も受け付けることになるので、日別最適水位計画部215は、流入量予測システム10から取得した流入量Rに対し、発電機3から放水される水の量、すなわち発電機3の取水量Qを加算する。   The predicted inflow amount acquisition unit 213 accesses the inflow amount prediction system 10, acquires the predicted value of the inflow amount R for each day in the operation period predicted by the inflow amount prediction system 10, and displays the acquired R This is displayed in the column 633. In the case of the simulation of the reservoir 2, since the reservoir 2 accepts water discharged from the generator 3 in addition to the inflow 6 from the river or the like, the daily optimal water level planning unit 215 The amount of water discharged from the generator 3, that is, the water intake amount Q of the generator 3 is added to the inflow amount R acquired from the inflow amount prediction system 10.

入力欄611、612および613に運用期間、初期貯水量および最終目的貯水量が入力され、ボタン641が押下されると、貯水量設定値入力部212は、入力欄611、612および613に入力された運用期間、初期貯水量、および最終目的貯水量の入力を受け付け、日別最適水位計画部215は、運用期間中の各日について貯水量Vをシミュレーションする。日別最適水位計画部215は、例えば以下のようにして貯水量Vのシミュレーションを行う。なお、図17の例では、貯水施設に固有の係数a=30000であり、水位を海抜高さに変換する定数b=500であるものとしている。また、日別最適水位計画部215は、貯水池1および2のそれぞれについて、以下のシミュレーションを行うものとする。   When the operation period, the initial water storage amount and the final target water storage amount are input to the input fields 611, 612 and 613, and the button 641 is pressed, the water storage amount setting value input unit 212 is input to the input fields 611, 612 and 613. The daily optimum water level planning unit 215 simulates the water storage amount V for each day during the operation period. The daily optimum water level planning unit 215 performs a simulation of the water storage amount V as follows, for example. In the example of FIG. 17, it is assumed that the coefficient a = 30000 unique to the water storage facility and the constant b = 500 for converting the water level to the height above sea level. The daily optimal water level planning unit 215 performs the following simulation for each of the reservoirs 1 and 2.

日別最適水位計画部215は、入力欄612に入力された初期貯水量を第1日目の貯水量Vとし、入力欄613に入力された最終目的貯水量を第7日目の貯水量Vとし、第1日目から第6日目までの貯水量Vのシミュレーションを行い、貯水量Vを表示欄651に表示する。 Daily optimum water level planning unit 215, the initial water amount inputted in the input column 612 and the first day of water storage V 1, day 7 of reservoir capacity the final target water amount inputted in the input field 613 and V 7, to simulate a reservoir capacity V t from the first day until the sixth day, and displays the water volume V in the display column 651.

日別最適水位計画部215は、各日付tについての貯水量VをモデルA1に適用して水位Hを算出し、算出した水位Hを表示欄652に表示する。運用水位計画部215は、1〜6日目の日付tについて、VおよびVt+1をモデルA4に適用して、各日付tについての貯水量差ΔVを算出し、算出した貯水量差ΔVを表示欄653に表示する。 The daily optimal water level planning unit 215 calculates the water level H t by applying the water storage amount V t for each date t to the model A1, and displays the calculated water level H t in the display field 652. The operational water level planning unit 215 applies the V t and V t + 1 to the model A4 for the date t on the first to sixth days, calculates the water storage amount difference ΔV t for each date t, and calculates the calculated water storage amount difference ΔV. t is displayed in the display field 653.

運用水位計画部215は、流入量の予測値R、維持流量S0、および貯水量差ΔVをモデルA5に適用してR0を算出し、モデルA6によりR0に応じた取水量Qを決定し、決定した取水量Qを表示欄654に表示する。運用水位計画部215は、R0および取水量QをモデルA7に適用して無効放流量Sを算出し、算出したSを表示欄655に表示する。   The operational water level planning unit 215 calculates the R0 by applying the predicted value R of the inflow rate, the maintenance flow rate S0, and the stored water amount difference ΔV to the model A5, and determines the intake amount Q corresponding to R0 by the model A6. The amount of water taken Q is displayed in the display field 654. The operational water level planning unit 215 calculates the invalid discharge flow rate S by applying R0 and the water intake amount Q to the model A7, and displays the calculated S in the display column 655.

運用水位計画部215は、1〜6日目の各日tについて、上記算出した水位Ht+1、放水位Houtおよび損失落差HlosをモデルA8に適用して、有効落差hnを算出し、算出したhnを表示欄656に表示する。 Operation level planning unit 215, for each day t 1-6 days, the water level H t + 1 calculated above, by applying the water discharge position H out and loss difference H los model A8, to calculate the effective head hn t, to display the calculated hn t to display column 656.

運用水位計画部215は、取水量Q、有効落差hnをモデルA9に適用して、発電電力Pnを算出するとともに、算出したPnをモデルA11に適用して発電電力量Enを算出し、算出した発電電力Pnを表示欄657に表示し、算出したEnを表示欄660に表示する。   The operational water level planning unit 215 calculates the generated electric power Pn by applying the water intake amount Q and the effective head hn to the model A9, and calculates the generated electric power En by applying the calculated Pn to the model A11. The generated power Pn is displayed in the display field 657, and the calculated En is displayed in the display field 660.

運用水位計画部215は、運用期間中の各日の日付に対応する電力価格を電力価格データベース254から読み出すとともに、上記Enおよび読み出した電力価格をモデルA12に適用して、売電額を算出し、読み出した電力価格を表示欄659に表示し、算出した売電額を表示欄658に表示する。   The operational water level planning unit 215 reads the power price corresponding to the date of each day during the operation period from the power price database 254 and applies the En and the read power price to the model A12 to calculate the amount of power sold. The read power price is displayed in the display field 659, and the calculated power sale amount is displayed in the display field 658.

運用水位計画部215は、貯水量V(t=2〜6)を最大Vmin,tからVmax,tまで変化させて、上記の処理を繰り返すことによりシミュレーションを行い、運用期間中の売電額の合計額が最大となる貯水量Vの組合せを決定する。なお、運用水位計画部215は、動的計画法により、貯水量Vの組合せを決定することで、効率的に最適な貯水量を決定することができる。運用水位計画部215は、決定した貯水量Vの組合せに対応するように表示欄651〜660を表示する。 The operational water level planning unit 215 performs simulation by changing the water storage amount V t (t = 2 to 6) from the maximum V min, t to V max, t and repeating the above processing, and sells during the operation period. the total amount of electricity amount is to determine the combination of reservoir capacity V t with the maximum. Incidentally, operational level planning unit 215, the dynamic programming, to determine the combination of reservoir capacity V t, can be determined efficiently optimal water volume. Operation level planning unit 215 displays a display area 651 to 660 so as to correspond to a combination of the determined water volume V t.

運用水位計画部215は、貯水池1の貯水量V1と、貯水池2の貯水量V2とのそれぞれについて上記シミュレーションを行うことにより、売電額が最大となるように、貯水池1および2の最適な各日の貯水量V1およびV2の計画を作成することができる。   The operational water level planning unit 215 performs the above simulation for each of the water storage amount V1 of the reservoir 1 and the water storage amount V2 of the reservoir 2, so that the optimal amount of electricity sold in the reservoirs 1 and 2 is maximized. A plan for daily water storage volumes V1 and V2 can be created.

==日別の最適水位シミュレーションの結果==
図18は、ある1つの貯水池において、過去の実績水位についてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。
図18(a)は、比較的豊水期として知られている2003年7月における取水量および水位の変化を示すグラフである。貯水施設では、運用者の経験によって水位が決定されており、2003年7月期における売電額の実績値は約258(百万円)であった。これに対して、上記シミュレーションの結果の貯水量Vの組合せに対応する売電額は約269(百万円)となった。すなわち、約4%の売電額の上昇がみられた。
図18(b)は、比較的渇水期として知られている2007年4月における取水量および水位の変化を示すグラフである。2007年4月期における売電額の実績値は107(百万円)であったところ、上記シミュレーションの結果の貯水量Vの組合せに対応する売電価格は114(百万円)となり、約6%の上昇がみられた。
このように、上記シミュレーションにより、売電額が最大になるように貯水量Vの組合せを決定して水位Hを運用することで、運用者の経験による運用に比べて売電額の上昇が可能になることが確認された。
== Results of daily optimal water level simulation ==
FIG. 18 is a graph showing a result of a simulation of a past actual water level in a certain reservoir.
FIG. 18A is a graph showing changes in water intake and water level in July 2003, which is known as a relatively high water season. In the water storage facility, the water level was determined by the experience of the operator, and the actual value of the amount of electricity sold in the July 2003 period was about 258 (million yen). On the other hand, the amount of power sold corresponding to the combination of the water storage amount V as a result of the simulation was about 269 (million yen). In other words, there was an increase in power sales by about 4%.
FIG. 18B is a graph showing changes in water intake and water level in April 2007, which is known as a relatively dry season. The actual value of power sales in the April 2007 period was 107 (million yen), and the power sales price corresponding to the combination of the amount of stored water V as a result of the simulation was 114 (million yen). There was a 6% increase.
As described above, by determining the combination of the water storage amount V and operating the water level H so as to maximize the amount of electricity sold, the amount of electricity sold can be increased compared to the operation based on the experience of the operator. It was confirmed that

以上説明したように、本実施形態の水位運用支援システムによれば、初期貯水量および最終目的貯水量に応じて、売電額が最大になるような水位を提示することができる。また、本実施形態のように2つの貯水池1および2が連結された構成においても、発電機3から貯水池2への流入を考慮して発電機4による発電電力の売電額が最大となるように、貯水池2の貯水量Vを決定することができるので、全体として売電額が大きくなるように貯水量Vの組合せを決定することができる。したがって、貯水施設の運用者は、水位運用支援システムからの提示を参考にして、貯水位施設の水位を運用することで、より効率的かつ効果的に水力発電を行うことができる。   As described above, according to the water level operation support system of the present embodiment, it is possible to present a water level that maximizes the amount of power sold according to the initial water storage amount and the final target water storage amount. In addition, in the configuration in which the two reservoirs 1 and 2 are connected as in the present embodiment, the amount of power generated by the generator 4 is maximized in consideration of the inflow from the generator 3 to the reservoir 2. In addition, since the water storage amount V of the reservoir 2 can be determined, the combination of the water storage amounts V can be determined so that the amount of power sold as a whole becomes large. Therefore, the operator of the water storage facility can perform hydropower generation more efficiently and effectively by operating the water level of the water storage facility with reference to the presentation from the water level operation support system.

==時別の最適水位のシミュレーション==
図19は、第2単位期間(1時間)ごとの最適な水位およびをシミュレーションする際に用いられる画面70の一例を示す図である。また、図22は、上記シミュレーションに係る処理の流れを示す図である。
== Simulation of optimal water level by time ==
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a screen 70 used when simulating the optimal water level and the second unit period (1 hour). FIG. 22 is a diagram showing a flow of processing related to the simulation.

時別最適水位計画部217は、シミュレーションの対象となる日(以下、「対象日」という。)の指定を受け付ける(S801)。時別最適水位計画部217は、例えば、上述した図17に示す画面60の表示欄611に表示されている日がクリックされることにより、対象日の指定を受け付けるようにすることができる。時別最適水位計画部217は、対象日に対応する貯水池1の水位H1を日別最適水位データベース255から読み出し、読み出したH1と水位算出モデルA1から貯水量V1を算出してV1とし(S802)、対象日の次の日に対応する貯水池1の水位H1を日別最適水位データベース255から読み出し、読み出したH1と水位算出モデルA1から貯水量V1を算出してV124とする(S803)。また、時別最適水位計画部217は、対象日に対応する貯水池2の水位H2を日別最適水位データベース255から読み出し、読み出したH2と水位算出モデルA1から貯水量V2を算出してV2とし(S804)、対象日の次の日に対応する貯水池1の水位H2を日別最適水位データベース255から読み出し、読み出したH2と水位算出モデルA1から貯水量V2を算出してV224とする(S805)。時別最適水位計画部217は、図19に示す画面70の表示欄711にV1を表示し、表示欄712にV124を表示する。また、時別最適水位計画部217は、画面70の表示欄713にV2を表示し、表示欄714にV224を表示する。 The hourly optimal water level planning unit 217 accepts designation of a day to be simulated (hereinafter referred to as “target day”) (S801). The hourly optimum water level planning unit 217 can accept the designation of the target date by clicking on the day displayed in the display column 611 of the screen 60 shown in FIG. 17 described above, for example. When another optimum water level planning unit 217 reads the water level H1 of the reservoir 1 which corresponds to the target day from the daily optimal level database 255, it calculates the water quantity V1 from the read H1 and level calculation model A1 and V1 0 (S802 ), The water level H1 of the reservoir 1 corresponding to the next day of the target date is read from the daily optimum water level database 255, and the water storage amount V1 is calculated from the read H1 and the water level calculation model A1 to be V1 24 (S803). Further, when another optimum water level planning unit 217 reads the water level H2 of reservoir 2 corresponding to the target date from the daily optimal level database 255, calculates the water volume V2 from the read H2 and the water level calculation model A1 and V2 0 (S804), the water level H2 of the reservoir 1 corresponding to the next day of the target date is read from the daily optimum water level database 255, and the stored water amount V2 is calculated from the read H2 and the water level calculation model A1 to be V2 24 (S805). ). When another optimum water level planning unit 217 displays a V1 0 to display column 711 of the screen 70 shown in FIG. 19, displays the V1 24 to the display section 712. Further, when another optimum water level planning unit 217 displays the V2 0 to display column 713 of the screen 70, and displays the V2 24 on the display section 714.

時別最適水位計画部217は、諸元記憶部251から、維持流量(S0)、貯水池1および2の放水位(H1outおよびH2out)、貯水池1および2の損失落差(H2losおよびH2los)、維持河川流量(Lc)を読み出す(S806)。時別最適水位計画部217は、読み出した維持流量S0を表示欄715に表示し、河川維持流量Lcを表示欄716に表示する。 The hourly optimum water level planning unit 217 receives from the specification storage unit 251 the maintenance flow rate (S0), the discharge levels of the reservoirs 1 and 2 (H1 out and H2 out ), and the loss heads of the reservoirs 1 and 2 (H2 los and H2 los). ), The maintenance river flow rate (Lc) is read (S806). The hourly optimum water level planning unit 217 displays the read maintenance flow rate S0 in the display column 715 and the river maintenance flow rate Lc in the display column 716.

時別最適水位計画部217は、対象日に対応する、上記予測流入量取得部213が取得した貯水池1への流入量Rの予測値を24で割って各時の貯水池1への予測流入量R1(t=0〜23)とし(S807)、貯水池1への予測流入量R1を表示欄721に表示する。なお、時別最適水位計画部217は、流入量取得部213が予め予測流入量R1の入力を受け付けておき、受け付けた予測流入量R1を表示欄721に表示するようにしてもよい。 The hourly optimal water level planning unit 217 divides the predicted value of the inflow rate R into the reservoir 1 acquired by the predicted inflow amount acquisition unit 213 corresponding to the target date by 24, and the predicted inflow amount into the reservoir 1 at each time R1 t (t = 0 to 23) is set (S807), and the predicted inflow amount R1 t into the reservoir 1 is displayed in the display column 721. The hourly optimal water level planning unit 217 may be configured such that the inflow amount acquisition unit 213 receives an input of the predicted inflow amount R1 t in advance and displays the received predicted inflow amount R1 t in the display column 721.

時別最適水位計画部217は、発電電力量の評価値Eの最大値Emaxに「−99999」などの極めて小さな値を設定し(S808)、最適な各時の貯水量の組合せ(以下、「最適計画」という。)を空のリストとする(S809)。 The hourly optimal water level planning unit 217 sets an extremely small value such as “−99999” to the maximum value E max of the evaluation value E of the generated electric energy (S808), and the optimal combination of water storage amounts at each time (hereinafter, The “optimum plan” is set to an empty list (S809).

時別最適水位計画部217は、各時の貯水池1の貯水量V1(t=1〜23)を下限貯水量V1minから上限貯水量V1maxまでステップ量ずつ変化させるとともに、貯水池2の貯水量V2(t=1〜23)を下限貯水量V2minから上限貯水量V2maxまでステップ量ずつ変化させた、全てのV1およびV2の組合せのそれぞれについて、以下の処理を行う。 The hourly optimal water level planning unit 217 changes the water storage amount V1 t (t = 1 to 23) of the reservoir 1 at each time step by step from the lower limit water storage amount V1 min to the upper limit water storage amount V1 max, and the water storage in the reservoir 2 The following processing is performed for each of all combinations of V1 t and V2 t in which the amount V2 t (t = 1 to 23) is changed step by step from the lower limit water storage amount V2 min to the upper limit water storage amount V2 max .

時別最適水位計画部217は、図21に示す評価値の算出処理を行う(S810)。
時別最適水位計画部217は、貯水池1の貯水量V1を表示欄722に表示し、貯水池2の貯水量V2を表示欄723に表示し、各時t(t=1〜23)のそれぞれについて以下の処理を行う。
The hourly optimal water level planning unit 217 performs an evaluation value calculation process shown in FIG. 21 (S810).
The hourly optimum water level planning unit 217 displays the storage amount V1 t of the reservoir 1 in the display column 722, displays the storage amount V2 t of the reservoir 2 in the display column 723, and each time t (t = 1 to 23). The following processing is performed for each.

時別最適水位計画部217は、V1を水位算出モデルA1に適用して貯水池1の水位H1を算出し(S821)、H1を表示欄731に表示する。時別最適水位計画部217は、V2を水位算出モデルA1に適用して貯水池2の水位H2を算出し(S822)、H2を表示欄732に表示する。時別最適水位計画部217は、t時における河川Bの流量の予測値Lを取得する(S823)。時別最適水位計画部217は、例えば、ユーザから河川Bの流量Lの入力を受け付けるようにしてもよいし、河川流量実績データベース258に記憶されている河川流量に基づいて予測するようにしてもよい。時別最適水位計画部217は、取得したLを表示欄733に表示する。時別最適水位計画部217は、取得したLをモデルA13に適用して河川水位Hrを算出する(S824)。時別最適水位計画部217は、電力価格データベース254からtに対応する電力価格を読み出してwfとする(S825)。以上の処理を繰り返すことにより、各時t(t=1〜23)についてのH1、H2、L、Hr、wfが算出される。 The hourly optimum water level planning unit 217 calculates the water level H1 t of the reservoir 1 by applying V1 t to the water level calculation model A1 (S821), and displays H1 t in the display column 731. The hourly optimum water level planning unit 217 calculates the water level H2 t of the reservoir 2 by applying V2 t to the water level calculation model A1 (S822), and displays H2 t in the display field 732. The hourly optimum water level planning unit 217 acquires the predicted value L t of the flow rate of the river B at time t (S823). For example, the hourly optimum water level planning unit 217 may receive an input of the flow rate L t of the river B from the user, or may make a prediction based on the river flow rate stored in the river flow rate record database 258. Also good. The hourly optimal water level planning unit 217 displays the acquired L t in the display field 733. When another optimum water level planning unit 217 applies the obtained L t model A13 calculates the river level Hr t (S824). When another optimum water level planning unit 217, and wf t reads the electricity price corresponding to t from the power price database 254 (S825). By repeating the above processing, H1 t , H2 t , L t , Hr t , and wf t for each time t (t = 1 to 23) are calculated.

次に時別最適水位計画部217は、各時t(t=1〜23)のそれぞれについて、時別最適水位計画部217は、図22に示す、評価値Eの算出処理を行う(S826)。時別最適水位計画部217は、貯水池1の貯水量V1およびV1t+1をモデルA4に適用して、貯水池1の貯水量差ΔV1を算出し(S841)、貯水池1への流入量R1、維持流量S0、および貯水量差ΔV1をモデルA5およびA6に適用して、発電機3の取水量Q1を算出する(S842)。時別最適水位計画部217は、取水量Q1を表示欄734に表示する。時別最適水位計画部217は、流入量R1、維持流量S0、貯水量差ΔV1および取水量Q1をモデルA5およびA7に適用して、貯水池1からの無効放流量S1を算出し(S843)、無効放流量S1を表示欄735に表示する。時別最適水位計画部217は、次の時間の貯水池1の水位H1t+1、放水位H1outおよび損失落差H1losをモデルA8に適用して、貯水池1の有効落差hn1を算出し(S844)、hn1およびQ1をモデルA9に適用して、発電機3に係る総合変換効率ce1を算出する(S845)。時別最適水位計画部217は、発電機3の総合変換効率ce1を表示欄736に表示する。時別最適水位計画部217は、ce1、Q1およびH1をモデルA10に適用して、発電機3による発電電力量Pn1を算出し(S846)、発電電力量Pn1を表示欄737に表示する。 Another optimal level planning unit 217 when next for each of the time t (t = 1~23), when another optimum water level planning unit 217, shown in FIG. 22, performs calculation processing of the evaluation value E t (S826 ). The hourly optimum water level planning unit 217 applies the water storage amounts V1 t and V1 t + 1 of the reservoir 1 to the model A4, calculates the storage amount difference ΔV1 t of the reservoir 1 (S841), and the inflow amount R1 t into the reservoir 1 Then, the maintenance flow rate S0 t and the water storage amount difference ΔV1 t are applied to the models A5 and A6 to calculate the water intake amount Q1 t of the generator 3 (S842). The hourly optimum water level planning unit 217 displays the water intake amount Q1 t in the display column 734. The hourly optimum water level planning unit 217 calculates the invalid discharge flow rate S1 t from the reservoir 1 by applying the inflow amount R1 t , the maintenance flow rate S0 t , the storage amount difference ΔV1 t and the intake amount Q1 t to the models A5 and A7. and (S843), and displays an invalid discharge amount S1 t to display column 735. The hourly optimum water level planning unit 217 calculates the effective head hn1 t of the reservoir 1 by applying the water level H1 t + 1 , the discharge level H1 out, and the loss head H1 los of the next time to the model A8 (S844). , Hn1 t and Q1 t are applied to the model A9 to calculate the total conversion efficiency ce1 t for the generator 3 (S845). The hourly optimum water level planning unit 217 displays the total conversion efficiency ce1 t of the generator 3 in the display field 736. When another optimum water level planning unit 217, ce1 t, Q1 by applying the t and H1 t the model A10, calculates the amount of power generation Pn1 t by the power generator 3 (S846), displays the generated power amount Pn1 t column 737 To display.

次に時別最適水位計画部217は、貯水池2への流入量R2に、発電機3の取水量Q1を加算して(S847)、流入量R2を表示欄738に表示する。時別最適水位計画部217は、貯水池2の貯水量V2およびV2t+1をモデルA4に適用して貯水池2の貯水量差ΔV2を算出し(S848)、流入量R2、維持流量S0、および貯水量差ΔV2をモデルA5およびA6に適用して、発電機4の取水量Q2を算出し(S849)、取水量Q2を表示欄739に表示する。時別最適水位計画部217は、流入量R2、維持流量S0、貯水量差ΔV2および取水量Q2をモデルA5およびA7に適用して、貯水池2からの無効放流量S2を算出し(S850)、無効放流量S2を表示欄740に表示する。時別最適水位計画部217は、次の時間の貯水池2の水位H2t+1、放水位H2outおよび損失落差H2losをモデルA8に適用して、貯水池2の有効落差hn2を算出し(S851)、hn2およびQ2をモデルA9に適用して、発電機4に係る総合変換効率ce2を算出して(S852)、発電機4の総合変換効率ce2を表示欄741に表示する。時別最適水位計画部217は、ce2、Q2およびH2をモデルA10に適用して、発電機4による発電電力量Pn2を算出し(S853)、発電電力量Pn2を表示欄742に表示する。時別最適水位計画部217は、wf、Pn1、S1、Pn2、S2をモデルA14に適用して、発電電力量の評価値Eを算出する(S854)。 Next, the hourly optimum water level planning unit 217 adds the intake amount Q1 t of the generator 3 to the inflow amount R2 t into the reservoir 2 (S847), and displays the inflow amount R2 t in the display column 738. The hourly optimum water level planning unit 217 applies the water storage amounts V2 t and V2 t + 1 of the reservoir 2 to the model A4 to calculate the water storage amount difference ΔV2 t of the reservoir 2 (S848), the inflow amount R2 t , and the maintenance flow rate S0 t. And the water storage amount difference ΔV2 t are applied to the models A5 and A6 to calculate the water intake amount Q2 t of the generator 4 (S849), and the water intake amount Q2 t is displayed in the display field 739. The hourly optimum water level planning unit 217 calculates the invalid discharge flow rate S2 t from the reservoir 2 by applying the inflow amount R2 t , the maintenance flow rate S0 t , the storage amount difference ΔV2 t and the intake amount Q2 t to the models A5 and A7. and (S850), and displays an invalid discharge amount S2 t to display column 740. The hourly optimum water level planning unit 217 calculates the effective head hn2 t of the reservoir 2 by applying the water level H2 t + 1 , the discharge level H2 out and the loss head H2 los of the next time to the model A8 by applying the water level H2 t + 1 of the reservoir 2 to the next time (S851). , Hn2 t and Q2 t are applied to the model A9 to calculate the total conversion efficiency ce2 t of the generator 4 (S852), and the total conversion efficiency ce2 t of the generator 4 is displayed in the display column 741. The hourly optimum water level planning unit 217 applies ce2 t , Q2 t, and H2 t to the model A10 to calculate the generated power amount Pn2 t by the generator 4 (S853), and displays the generated power amount Pn2 t in the display column 742. To display. When another optimum water level planning unit 217 applies the wf t, Pn1 t, S1 t , Pn2 t, S2 t the model A14, it calculates an evaluation value E t of generated power (S854).

図21に戻り、時別最適水位計画部217は、各時についてのEを合計して評価値Eを算出する(S829)。
図19に戻り、時別最適水位計画部217は、図23に示す制約違反の検出処理を行う(S811)。
図23の制約違反の検出処理では、時別最適水位計画部217は、各時t(t=1〜23)について、以下の処理を行う。
Returning to Figure 21, when another optimum water level planning unit 217 calculates the evaluation value E by summing the E t for each time (S829).
Returning to FIG. 19, the hourly optimum water level planning unit 217 performs the constraint violation detection process shown in FIG. 23 (S811).
In the constraint violation detection process of FIG. 23, the hourly optimal water level planning unit 217 performs the following process for each time t (t = 1 to 23).

時別最適水位計画部217は、まず図24に示す河川流量および放水量の算出処理を行う(S860)。時別最適水位計画部217は、時間tにおける貯水池2の貯水量V2に時間tにおける発電機4の取水量Q2を加算し、そこから時間t+1における貯水池2の貯水量V2t+1を引くことにより、貯水池2からの放水量Fを算出し(S871)、放水量FからFt−1を引いた値の絶対値をとって放水量変化量ΔFを算出する(S872)。時別最適水位計画部217は、河川Bの流量Lに放水量Fを加算した値を、図19に示す画面70の表示欄743に表示する。時別最適水位計画部217は、t時における河川Bの流量の予測値Lおよび河川水位の増加量の上限値ΔHrmaxを取得し(S873)、取得したLを図19に示す画面70の表示欄733に表示する。なお、時別最適水位計画部217は、例えば、ユーザから河川Bの流量Lやその増加量の上限値上限値ΔHrmaxの入力を受け付けるようにしてもよいし、河川流量実績データベース258に記憶されている河川流量に基づいて河川Bの流量Lやその増加量の上限値上限値ΔHrmaxを予測するようにしてもよい。時別最適水位計画部217は、取得したLをモデルC1に適用してHr(L)’を算出し(S874)、算出したHr(L)’と上記ΔHrmaxとを上述したモデルC2に適用して放水許容値ΔFmaxを算出する(S875)。なお、河川流量が少ないときなどには、流量変化に伴う河川水位変動は大きくなるため、河川流量Lに代えて、放水前後の平均流量(L+L+F)/2を用いることで、より正確なシミュレーションを行うことができる。 The hourly optimum water level planning unit 217 first performs a calculation process of the river flow rate and the water discharge amount shown in FIG. 24 (S860). When another optimum water level planning unit 217 adds the water intake Q2 t of the generator 4 at time t to the water volume V2 t reservoir 2 at time t, from which drawing the water storage V2 t + 1 of the reservoir 2 at time t + 1 Accordingly, to calculate the water discharge amount F t of the reservoir 2 (S871), by taking the absolute value of the value obtained by subtracting the F t-1 from the water discharge amount F t to calculate the water discharge amount variation ΔF t (S872). The hourly optimum water level planning unit 217 displays a value obtained by adding the discharge amount F t to the flow rate L t of the river B in the display field 743 of the screen 70 shown in FIG. The hourly optimal water level planning unit 217 acquires the predicted value L t of the flow rate of the river B at time t and the upper limit value ΔHr max of the increase amount of the river water level (S873), and the acquired L t is displayed on the screen 70 shown in FIG. Is displayed in the display column 733. The hourly optimal water level planning unit 217 may receive, for example, an input of the flow rate L t of the river B and the upper limit upper limit value ΔHr max of the increase amount from the user, or stored in the river flow rate record database 258. it may be predicted upper limit value upper limit value Hr max flow rate L t and the increase amount of river B based on river flow which has been. The hourly optimal water level planning unit 217 calculates the Hr (L t ) ′ by applying the acquired L t to the model C1 (S874), and the model described above for the calculated Hr (L t ) ′ and the ΔHr max. Applying to C2, the water discharge allowable value ΔF max is calculated (S875). In addition, when the river flow rate is small, the river water level fluctuation accompanying the flow rate change becomes large. Therefore, instead of the river flow rate L t , the average flow rate before and after discharge (L t + L t + F t ) / 2 is used. A more accurate simulation can be performed.

次に時別最適水位計画部217は、図23に戻り、貯水池1の貯水量V1が、下限貯水量V1min以上であり、かつ上限貯水量V1max以下であり(S861:YES)、貯水池2の貯水量V2が、下限貯水量V2min以上であり、かつ上限貯水量V2max以下であり(S862:YES)、貯水池1からの無効放流量S1が上限無効放流量Smax未満であり(S863:YES)、貯水池2からの無効放流量S2が上限無効放流量Smax未満であり(S864:YES)、発電機3の取水量Q1が、最小取水量Qmin以上であり、かつ、最大取水量Qmax以下であり、発電機4の取水量Q2が、最小取水量Qmin以上であり(S865:YES)、かつ、最大取水量Qmax以下であり(S866:YES)、貯水量差ΔFが、放水許容値ΔFmax以下であり(S867:YES)、河川Bの流量Lに放水量Fを加算した値が、維持河川流量Lc以上であれば(S868:YES)、全ての制約を満たすと判定し(S869)、そうでなければ制約に違反すると判定する(S870)。 Next, the hourly optimum water level planning unit 217 returns to FIG. 23, and the reservoir volume V1 t of the reservoir 1 is not less than the lower limit reservoir volume V1 min and not more than the upper limit reservoir volume V1 max (S861: YES). 2 water storage amount V2 t is not less than the lower limit water storage amount V2 min and not more than the upper limit water storage amount V2 max (S862: YES), and the invalid discharge flow rate S1 t from the reservoir 1 is less than the upper limit invalid discharge flow rate Smax . Yes (S863: YES), disabled discharge amount S2 t from reservoir 2 is less than the upper limit invalid discharge amount S max (S864: YES), water intake Q1 t of the generator 3, be minimum intake amount Q min or more and is equal to or less than the maximum intake amount Q max, the intake amount Q2 t of the generator 4 are the minimum intake quantity Q min or more (S865: YES), and is equal to or less than the maximum intake amount Q max (S86 6: YES), water volume difference [Delta] F t is not greater than the water discharge allowable value ΔF max (S867: YES), a value obtained by adding the water discharge amount F t on the flow rate L t river B is in the sustain river flows Lc t or If there is (S868: YES), it is determined that all the constraints are satisfied (S869), and if not, it is determined that the constraints are violated (S870).

図22に戻り、時別最適水位計画部217は、全ての制約を満たすと判定した場合に(S812:YES)、評価値EがEmaxより大きければ(S813:YES)、EをEmaxとし(S814)、V1(t=0〜24)およびV2(t=0〜24)の組合せを最適計画とする(S815)。 Returning to FIG. 22, when the hourly optimal water level planning unit 217 determines that all constraints are satisfied (S812: YES), if the evaluation value E is greater than Emax (S813: YES), E is set to Emax (S814). ), A combination of V1 t (t = 0 to 24) and V2 t (t = 0 to 24) is set as the optimum plan (S815).

以上の処理をV1およびV2の全ての組合せについて繰り返すことにより、1日における発電電力量の評価値Eが最大となる貯水池1および2の貯水量の組合せを決定することができる。 By repeating the above processing for all combinations of V1 t and V2 t , it is possible to determine the combination of the storage amounts of the reservoirs 1 and 2 that maximizes the evaluation value E of the generated power amount in one day.

以上説明したように、本実施形態の最適水位計算システム20によれば、貯水池1および2の貯水量V1およびV2を変化させてシミュレーションを行い、各種の制約を満たしつつ発電電力量の評価値Eが最大となるような貯水池1および2の水位を計画することができる。また、モデルA14では、無効放流量Sの2乗にペナルティ係数を乗じた値を発電電力量から減算して、発電電力量を評価することができる。したがって、無効放流量を考慮しつつ、発電電力量をなるべく大きくなるように貯水池の水位を計画することができる。よって、無効放流発生前に対応が必要な放流河川へのパトロール等に伴う支出軽減も考慮して、貯水池の水位を調整することができる。   As described above, according to the optimum water level calculation system 20 of the present embodiment, the simulation is performed by changing the water storage amounts V1 and V2 of the reservoirs 1 and 2, and the evaluation value E of the generated power amount is satisfied while satisfying various constraints. The water levels of reservoirs 1 and 2 can be planned so that is maximized. In the model A14, the generated power amount can be evaluated by subtracting a value obtained by multiplying the square of the invalid discharge flow rate S by the penalty coefficient from the generated power amount. Therefore, it is possible to plan the water level of the reservoir so as to increase the amount of generated power as much as possible while taking into account the invalid discharge amount. Therefore, it is possible to adjust the water level of the reservoir in consideration of the reduction in expenditures associated with patrols to discharge rivers that need to be addressed before the occurrence of invalid discharge.

また、貯水施設のオペレータは本実施形態の最適水位計算システム20からの出力を参考に水位を参考に貯水池の水位を運用することにより、高い発電電力量を確保することができるので、これまで運用者の経験に基づいて管理してきた水位を、経験の浅いものに行わせることも可能となる。   Moreover, since the operator of the water storage facility can secure a high power generation amount by operating the water level of the reservoir with reference to the water level with reference to the output from the optimum water level calculation system 20 of this embodiment, The water level that has been managed based on the experience of the person who is inexperienced can be given to those with less experience.

なお、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、売電額が最大になるように日別の貯水量Vの組合せを決定するものとしたが、発電電力量Enが最大となるような組合せを決定するようにしてもよい。この場合、価格の変動に関わらず、より効率的な発電を行うことが可能となる。また、発電電力量Enに応じた評価値Eが最大となるような組合せを決定するようにすることもできる。この場合、評価値Eは、例えば、次のモデルA14’により算出するようにすることができる。

Figure 0005235922
上記モデルA14’では、無効放流量Sの2乗にペナルティ係数を乗じた値を発電電力Pnから減じて評価値Eを算出しているので、無効放流量が少なくなるように貯水量Vまたは対応する水位Hを決定することができる。 In the optimum water storage level calculation system 20 according to the present embodiment, the combination of the daily water storage amounts V is determined so that the amount of power sales is maximized. However, the combination is such that the power generation amount En is maximum. May be determined. In this case, more efficient power generation can be performed regardless of price fluctuations. It is also possible to determine a combination that maximizes the evaluation value E according to the generated power amount En. In this case, the evaluation value E can be calculated by the following model A14 ′, for example.
Figure 0005235922
In the model A14 ′, since the evaluation value E is calculated by subtracting the value obtained by multiplying the square of the invalid discharge flow rate S by the penalty coefficient from the generated power Pn, the stored water amount V or the corresponding value is reduced so that the invalid discharge flow rate is reduced. The water level H to be determined can be determined.

また、本実施形態では、時別のシミュレーションにおいて、貯水池1の貯水量V1と貯水池2の貯水量V2とをともに変化させて、発電機3および4の両方における発電電力量の合計をモデルA14により評価するものとしたが、日別のシミュレーションのように、貯水池1についての最適な水位と、貯水池2についての最適な水位とを別々に求めるようにしてもよい。この場合、時別最適水位計画部215は、貯水池1の貯水量V1を変化させて、例えば、モデルA11やモデルA12、上位モデルA14’により求められる、発電電力量Enや売電額、評価値Eが最大となる貯水量V1の組合せを決定し、次に、貯水池2の貯水量V2を変化させて、同様に発電電力量Enや売電額、評価値Eが最大となる貯水量V2の組合せを決定して、最適水位計画とすることができる。 Further, in this embodiment, in the hourly simulation, the total amount of generated power in both the generators 3 and 4 is changed by the model A14 by changing both the water volume V1 of the reservoir 1 and the water volume V2 of the reservoir 2. Although the evaluation is made, the optimum water level for the reservoir 1 and the optimum water level for the reservoir 2 may be obtained separately as in the daily simulation. In this case, the hourly optimal water level planning unit 215 changes the water storage amount V1 t of the reservoir 1 to obtain the generated power amount En, the power sale amount, and the evaluation obtained by, for example, the model A11, the model A12, and the upper model A14 ′. The combination of the water storage amount V1 t that maximizes the value E is determined, and then the water storage amount V2 t of the reservoir 2 is changed so that the generated power amount En, the amount of power sold, and the evaluation value E are similarly maximized. The combination of the quantity V2 t can be determined to provide an optimal water level plan.

もっとも、上述の日別のシミュレーションのように、貯水池1についての最適水位と、貯水池2についての最適水位とを別々に求める場合(以下、「個別最適化」という。)と、上述の時別のシミュレーションのように、貯水池1および貯水池2の最適水位を同時に求める場合(以下、「一括最適化」という。)とでは、一括最適化の方がより大きな発電電力量の評価値となるような貯水量の組合せを求めることができる。図25は、個別最適化を行った場合と一括最適化を行った場合とにおける発電電力量を示すグラフである。図25のグラフに示すように、発電機Aについては、個別最適化の方が一括最適化よりも発電電力量は大きくなっているが、発電機Bについては、一括最適化の方が発電電力量は大きく、また発電機AおよびBの発電電力量の合計についても、一括最適化の方が発電電力量は大きくなっている。したがって、一括最適化を行う方が好適である。そこで、本実施形態では、日別のシミュレーションにおいては個別最適化を行うものとしたが、一括最適化を行うようにしてもよい。   However, as in the daily simulation described above, the optimum water level for the reservoir 1 and the optimum water level for the reservoir 2 are obtained separately (hereinafter referred to as “individual optimization”), and In the case where the optimum water levels of the reservoir 1 and the reservoir 2 are obtained simultaneously as in the simulation (hereinafter referred to as “batch optimization”), the water storage in which the batch optimization gives a larger evaluation value of the generated electric energy. A combination of quantities can be determined. FIG. 25 is a graph showing the amount of generated power when individual optimization is performed and when batch optimization is performed. As shown in the graph of FIG. 25, for the generator A, the individual optimization is larger in the amount of generated power than the collective optimization, but for the generator B, the collective optimization is more generated. The amount of power generated is large, and the total amount of power generated by the generators A and B is larger for collective optimization. Therefore, it is preferable to perform batch optimization. Thus, in the present embodiment, individual optimization is performed in the daily simulation, but collective optimization may be performed.

また、最適貯水位計算システム20は、無効放流量Sの上限を設けて、シミュレーションを行うようにしてもよい。この場合、日別最適水位計画部215は、ユーザから上限値の入力を受け付けて、無効放流量Sが上限値を超えない各日の貯水量Vの組合せのうち、売電額が最大になるものを決定するようにする。   In addition, the optimum water storage level calculation system 20 may perform simulation by providing an upper limit of the invalid discharge flow rate S. In this case, the daily optimal water level planning unit 215 receives the input of the upper limit value from the user, and among the combinations of the water storage amount V for each day that the invalid discharge rate S does not exceed the upper limit value, the amount of power sale is maximized. Try to decide things.

また、最適貯水位計算システム20は、最低運転出力の下限を設けて、シミュレーションを行うようにしてもよい。この場合、日別最適水位計画部215は、ユーザから下限値の入力を受け付けて、運転出力が下限値を下回らない貯水量Vの組合せのうち、売電額が最大になるものを決定するようにする。実際の発電所運転では、水車の機械的制約から著しく小さい取水で運転することができないので、より実態に合ったシミュレーションが可能となる。   Moreover, the optimal water storage level calculation system 20 may perform a simulation by providing a lower limit of the minimum operation output. In this case, the daily optimal water level planning unit 215 receives the input of the lower limit value from the user, and determines the one with the largest amount of power sales out of the combinations of the stored water amounts V whose operation output does not fall below the lower limit value. To. In actual power plant operation, it is not possible to operate with extremely small water intake due to mechanical limitations of the water turbine, so that simulations more suitable for the actual situation are possible.

最低運転出力値を「Q0min」と表記すると、モデルA6は、最小取水量Qmin、最大取水量Qmax、およびR0に基づいて、取水量Qを決定するためのもの(取水量算出モデル)であり、次式により表される。
Q0min≦Qminの場合、

Figure 0005235922
Q0min>Qminの場合、
Figure 0005235922
When the minimum operation output value is expressed as “Q0 min ”, the model A6 is for determining the water intake Q based on the minimum water intake Q min , the maximum water intake Q max , and R0 (water intake calculation model). And is expressed by the following equation.
If Q0 min ≤ Q min ,
Figure 0005235922
If Q0 min > Q min ,
Figure 0005235922

また、本実施形態では、貯水施設には貯水池が2つ含まれるものとしたが、多段に連接する3つ以上の貯水池が含まれるようにしてもよい。この場合、2段目以降の貯水池の流入量には、上段の貯水池からの放水量(上段の発電機の取水量)を加算するようにする。   In the present embodiment, the water storage facility includes two reservoirs, but three or more reservoirs connected in multiple stages may be included. In this case, the discharge amount from the upper reservoir (the intake amount of the upper generator) is added to the inflow amount of the second and subsequent reservoirs.

また、本実施形態では、発電機3および4は同じ性能であるものとしたが、発電機3および4が異なる性能である場合には、図14の総合変換効率の推計処理において、まず発電機3に対応するレコードのみを読み出して推計処理を行い、発電機3についての総合変換効率ce1を求め、その後、発電機4に対応するレコードのみを読み出して推計処理を行い、発電機4についての総合変換効率ce2を求めるようにする。また、最大取水量や最小取水量を発電機ごとに設定するようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, the generators 3 and 4 have the same performance. However, when the generators 3 and 4 have different performances, first, in the process of estimating the total conversion efficiency in FIG. 3 is read and the estimation process is performed to obtain the total conversion efficiency ce1 for the generator 3, and then only the record corresponding to the generator 4 is read and the estimation process is performed. The conversion efficiency ce2 is obtained. Moreover, you may make it set the maximum water intake amount and the minimum water intake amount for every generator.

また、本実施形態の流入量予測システム10では、ダムなどの貯水施設に河川から流入する水量についての予測を行うものとしたが、河川を流れる水量の予測を行うシステムにも容易に適用することができる。この場合、河川の上流域における気温や降水量の予報値および実績値などを取得して記録するものとする。   In the inflow amount prediction system 10 of the present embodiment, the amount of water flowing from the river to the water storage facility such as a dam is predicted. However, the inflow amount prediction system 10 can be easily applied to a system that predicts the amount of water flowing through the river. Can do. In this case, the forecast value and the actual value of the temperature and precipitation in the upstream area of the river are acquired and recorded.

また、本実施形態の流入量予測システム10では、均衡流入量μおよび融雪が始まる気温μについては、予めパラメタ記憶部152に記憶されているものとしたが、これに限らず、過去の気象流入量実績情報に基づいて当てはまりのよい値を推計するようにしてもよい。また、本実施形態の各回帰モデルについて、誤差項に系列相関があるような場合には、降雪気温推計部111がPrais-Winstein変換やコクラン・オーカット法によりパラメタを推計するようにしてもよい。この場合、流入量モデルA5は、1期前の流入量Rt−1ではなく、系列相関がなくなる所定期(n期)前の流入量Rt−nを説明変数とするようにしてもよい。 Further, the inflow prediction system 10 of the present embodiment, the temperature mu 2 to balance inflow mu 1 and snow melting begins, was assumed to be stored in advance in the parameter storage unit 152 is not limited to this, in the past A good value may be estimated based on the weather inflow history information. In addition, for each regression model of the present embodiment, when there is a series correlation in the error term, the snow temperature estimation unit 111 may estimate the parameters by the Prais-Winstein transformation or the Cochrane ocut method. In this case, the inflow amount model A5 may use the inflow amount R t−n before the predetermined period (n period) when the series correlation disappears instead of the inflow amount R t−1 of the previous period as an explanatory variable. .

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、流入量予測システム10から流入量Rを取得するものとしたが、これに限らず、例えば、流入量Rの入力をユーザから受け付けるようにしてもよい。また、過去の流入量の実績値をデータベースに記憶しておき、過去の実績値をRとして読み出してシミュレーションするようにしてもよい。   Moreover, in the optimal water storage level calculation system 20 of this embodiment, although the inflow amount R was acquired from the inflow amount prediction system 10, not only this but the input of the inflow amount R is received from a user, for example. Also good. Alternatively, the past actual value of the inflow amount may be stored in a database, and the past actual value may be read as R and simulated.

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、予め電力価格は電力価格データベース254に記憶されているものとしたが、例えば、日本卸電力取引所における電力価格(JEPX価格)を自動的に取得するようにしてもよい。この場合、電力価格データベース254を省略して、日別最適水位計画部215によるシミュレーションの度に、JEPX価格を取得するようにすることもできる。また、電力価格に代えて電力需要に応じた重み係数や電力会社における最上積み発電単価(増分燃料費)を記憶しておき、この重み係数や発電単価を発電電力量に乗じた値が最大となるように、貯水池の水位を計画するようにしてもよい。   In the optimum storage level calculation system 20 of the present embodiment, the power price is assumed to be stored in advance in the power price database 254. For example, the power price (JEPX price) at the Japan Wholesale Power Exchange is automatically set. You may make it acquire. In this case, the power price database 254 may be omitted, and the JEPX price may be acquired each time the daily optimal water level planning unit 215 performs the simulation. Also, instead of the power price, the weighting factor according to the power demand and the top power generation unit price (incremental fuel cost) in the power company are stored, and the value obtained by multiplying the power generation amount by this weighting factor or power generation unit cost is the maximum. As such, the water level of the reservoir may be planned.

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、時別のシミュレーションを計算する期間を24時間であるものとしたが、これに限らず、48時間や72時間など適宜な長さの計算期間についてシミュレーションを行うようにしてもよい。この計算期間は、諸元入力部211が入力を受け付けて諸元記憶部251に登録しておくようにすることもできる。   Further, in the optimum water storage level calculation system 20 of the present embodiment, the period for calculating the hourly simulation is assumed to be 24 hours. However, the calculation period is not limited to this, and the calculation period has an appropriate length such as 48 hours or 72 hours. You may make it perform a simulation about. During this calculation period, the specification input unit 211 may receive an input and register it in the specification storage unit 251.

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、第2単位期間は1時間であるものとして、毎時の貯水量Vについてシミュレーションを行うものとしたが、これに限らず、例えば、第2単位期間を6時間毎や3時間毎などとしてシミュレーションを行うようにしてもよい。   Further, in the optimum water storage level calculation system 20 of the present embodiment, the second unit period is assumed to be 1 hour, and the simulation is performed for the water storage amount V per hour. The simulation may be performed with a period of every 6 hours or every 3 hours.

また、本実施形態では、時別のシミュレーションにおいて、貯水量Vを変化させるものとしたが、水位Hを変化させるようにしてもよい。 In the present embodiment, the water storage amount V t is changed in the hourly simulation, but the water level H t may be changed.

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、貯水池1の貯水量V1および貯水池2の貯水量V2(t=0〜23)の全ての組合せについて発電電力量の評価値Eを算出し、評価値Eが最大となる組合せを最適計画として決定するようにしたが、組合せの最適化に動的計画法を用いるようにしてもよい。動的計画法を用いることにより、貯水量の膨大な組合せから最適なものを効率よく決定することができる。 Further, in the optimum storage level calculation system 20 of the present embodiment, the evaluation value E of the generated power amount is calculated for all combinations of the storage amount V1 t of the reservoir 1 and the storage amount V2 t (t = 0 to 23) of the reservoir 2. The combination that maximizes the evaluation value E is determined as the optimal plan, but dynamic programming may be used for the optimization of the combination. By using the dynamic programming method, it is possible to efficiently determine the optimum one from the enormous combination of stored water amounts.

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、モデルA14において、無効放流量Sの評価には、Sの2乗にペナルティ係数を乗じた値を用いるものとしたが、Sを2乗せず、絶対値|S|を用いてもよい。また、無効放流量Sは負になることはないので、Sそのものを用いてもよい。 Further, the optimum water level calculation system 20 of the present embodiment, in the model A14, the evaluation of the disabled discharge amount S t, it is assumed to use a value obtained by multiplying the penalty factor to the square of S t, the S t The absolute value | S t | may be used without squaring. Also, since the disabled discharge amount S t is not be negative, it may be used S t itself.

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、1日の予測流入量を24で割って各時の予測流入量を算出するものとしたが、流入量予測システム10が各時の流入量の予測を行い、最適貯水位計算システム20の予測流入量取得部213が毎時の流入量の予測値を取得するようにしてもよい。この場合、流入量予測システム10は、例えば、1時間単位での気象流入量実績情報を記憶しておくようにし、各時の気象流入量実績情報を用いて流入量モデル5を推計し、予測流入量を算出するようにすることができる。また、流入量予測システム10は、任意の時間(例えば6時間)ごとの気象流入量実績情報を記憶しておくようにし、上記任意の時間ごとの気象流入量実績情報を用いて流入量モデル5を推計し、上記任意の時間ごとの流入量の予測値を算出し、上記任意の時間ごとの流入量の予測値を第2単位時間(1時間)単位に割って毎時の流入量とすることもできる。   Further, in the optimum reservoir level calculation system 20 of the present embodiment, the predicted inflow amount at each time is calculated by dividing the daily inflow amount by 24. However, the inflow amount prediction system 10 performs the inflow amount at each time. And the predicted inflow amount acquisition unit 213 of the optimum reservoir level calculation system 20 may acquire the predicted value of the inflow amount every hour. In this case, the inflow prediction system 10 stores, for example, weather inflow actual information in units of one hour, estimates the inflow model 5 using the weather inflow actual information at each time, and makes predictions. The inflow amount can be calculated. Further, the inflow amount prediction system 10 stores weather inflow amount actual information for every arbitrary time (for example, 6 hours), and uses the inflow amount model 5 by using the above-mentioned meteorological inflow amount actual information for each arbitrary time. The estimated value of the inflow rate every arbitrary time is calculated, and the predicted value of the inflow rate every arbitrary time is divided into the second unit time (1 hour) unit to be the hourly inflow rate. You can also.

また、本実施形態の最適貯水位計算システム20では、総合変換効率を取水量Qに応じて変動する値であるものとしたが、所定の定数として用いることもできる。この場合、上記モデルA9に代えて、総合変換効率ceを定数とし、モデルA10を、次のモデルA10’とすることができる。

Figure 0005235922
Further, in the optimum water storage level calculation system 20 of the present embodiment, the total conversion efficiency is a value that varies according to the water amount Q, but it can also be used as a predetermined constant. In this case, instead of the model A9, the total conversion efficiency ce can be a constant, and the model A10 can be the next model A10 ′.
Figure 0005235922

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。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も含まれる。   Although the present embodiment has been described above, the above embodiment is intended to facilitate understanding of the present invention and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.

例えば、本実施形態では、流入量予測システム10と最適貯水位計算システム20とは異なるコンピュータであるものとしたが、1台のコンピュータにより実現することもできる。また、流入量予測システム10および最適貯水位計算システム20の少なくともいずれかを、複数台のコンピュータにより実現するようにすることもできる。   For example, in the present embodiment, the inflow prediction system 10 and the optimum water storage level calculation system 20 are different computers, but may be realized by a single computer. Further, at least one of the inflow amount prediction system 10 and the optimum water storage level calculation system 20 can be realized by a plurality of computers.

1 貯水池、2 貯水池、3 発電機、4 発電機、5 流入、6 流入、
7 無効放流、8 無効放流、10 流入量予測システム、
20 最適貯水位計算システム、30 通信ネットワーク、
101 CPU、102 メモリ、103 記憶装置、
104 通信インタフェース、105 入力装置、106 出力装置、
111 降雪気温推計部、112 融雪量モデル推計部、
113 流入量モデル推計部、114 予測気温取得部、
115 予測降水量取得部、116 予測融雪量取得部、
117 流入量予測部、151 モデル記憶部、152 パラメタ記憶部、
153 気象及び流入量実績データベース、201 CPU、
202 メモリ、203 記憶装置、204 通信インタフェース、
205 入力装置、206 出力装置、211 諸元入力部、
212 貯水量設定値入力部、213 予測流入量取得部、
214 総合変換効率モデル推計部、215 日別最適水位計画部、
216 河川流量モデル推計部、217 時別最適水位計画部、
218 最適水位出力部、251 諸元記憶部、252 モデル記憶部、
253 制約記憶部、254 電力価格データベース、
255 日別最適水位データベース、256 時別最適水位データベース、
257 効率試験結果データベース、258 河川流量実績データベース
1 reservoir, 2 reservoirs, 3 generators, 4 generators, 5 inflows, 6 inflows,
7 Invalid discharge, 8 Invalid discharge, 10 Inflow prediction system,
20 Optimal reservoir level calculation system, 30 communication network,
101 CPU, 102 memory, 103 storage device,
104 communication interface, 105 input device, 106 output device,
111 Snowfall temperature estimation part, 112 Snow melting amount model estimation part,
113 Inflow model estimation unit, 114 Predicted temperature acquisition unit,
115 Predicted precipitation acquisition unit, 116 Predicted snowmelt acquisition unit,
117 inflow prediction unit, 151 model storage unit, 152 parameter storage unit,
153 Meteorological and inflow history database, 201 CPU,
202 memory, 203 storage device, 204 communication interface,
205 input device, 206 output device, 211 specification input unit,
212 water storage amount set value input unit, 213 predicted inflow amount acquisition unit,
214 Total conversion efficiency model estimation section, 215 Daily optimal water level planning section,
216 River flow model estimation part, 217 Optimum water level planning part by hour,
218 Optimal water level output unit, 251 specification storage unit, 252 model storage unit,
253 Constraint storage unit, 254 Electricity price database,
255 daily optimal water level database, 256 hourly optimal water level database,
257 Efficiency test result database, 258 River flow record database

Claims (9)

第1および第2の貯水池と、前記第1の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第1の発電機と、前記第2の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第2の発電機とを有し、前記第1の発電機において利用された水は前記第2の貯水池に流入する貯水施設の運用を支援するシステムであって、
所定期間内の各単位期間における、前記第1の発電機以外から前記第1および第2の貯水池に流入する水の量である流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、
前記単位期間の開始時点から終了時点までの貯水池における貯水量の変化量および前記流入量に基づいて前記貯水池からの放水量を算出する貯水池放水量モデル、ならびに、前記水力発電に使用する水の量である取水量および前記貯水池の貯水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出する電力量モデルを記憶するモデル記憶部と、
前記発電機に与えられずに前記貯水施設から放流される水の量である無効放流量を評価する係数であるペナルティ係数を記憶するペナルティ係数記憶部と、
前記発電機が発電のために前記貯水池から受け入れる水の量である取水量の最小値および最大値を含む取水量に対する制約条件を記憶する制約条件記憶部と、
前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における前記第1の貯水池の貯水量である第1の貯水量および前記第2の貯水池の貯水量である第2の貯水量のそれぞれを変化させるとともに、前記第1の貯水量の変化量および第2の貯水量の変化量を算出し、前記流入量の予測値および前記第1の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第1の貯水池からの第1の放水量を算出し、前記流入量の予測値および前記第2の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第2の貯水池からの第2の放水量を算出し、前記第1の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第1の取水量を前記第1の放水量から減じた値と、前記第2の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第2の取水量を前記第2の放水量から減じた値とを合計して前記無効放流量を算出し、前記第1および第2の取水量ならびに前記第1および第2の貯水量を前記電力量モデルに適用して第1および第2の電力量を算出していき、前記第1および第2の電力量の合計値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して、発電された電力量の評価値を算出し、前記評価値の合計が最大となる前記第1および第2の貯水量の組合せを、最適な貯水量の計画として決定する最適貯水量決定部と、
を備えることを特徴とする貯水施設運用支援システム。
First and second reservoirs, a first generator that performs hydroelectric power generation using water discharged from the first reservoir, and a second that performs hydroelectric power generation using water discharged from the second reservoir The water used in the first generator is a system that supports the operation of a water storage facility that flows into the second reservoir,
A predicted inflow amount acquisition unit that acquires a predicted value of an inflow amount that is an amount of water flowing into the first and second reservoirs from other than the first generator in each unit period within a predetermined period;
Reservoir discharge model for calculating discharge from the reservoir based on the amount of change in the reservoir in the reservoir from the start to the end of the unit period and the inflow, and the amount of water used for the hydroelectric power generation a model storage unit that stores electric energy model for calculating the amount of power generated in the unit period by the hydroelectric based on water volume of water intake and the reservoir is,
A penalty coefficient storage unit that stores a penalty coefficient that is a coefficient for evaluating an invalid discharge amount that is an amount of water discharged from the water storage facility without being given to the generator;
A constraint condition storage unit for storing a constraint condition for the intake amount including a minimum value and a maximum value of the intake amount, which is an amount of water received from the reservoir for power generation by the generator;
For each unit period within the predetermined period, a first storage amount that is a storage amount of the first reservoir and a second storage amount that is a storage amount of the second reservoir at the start of the unit period. While changing each, the amount of change of the 1st water storage amount and the amount of change of the 2nd water storage amount are calculated, and the predicted value of the inflow amount and the amount of change of the 1st water storage amount are used as the water discharge model of the reservoir. To calculate the first discharge amount from the first reservoir, and apply the predicted value of the inflow amount and the change amount of the second storage amount to the discharge amount model of the reservoir. A second water discharge amount from the reservoir, and a value obtained by subtracting the first water discharge amount from the first water discharge amount from the first water discharge amount, which is a maximum water amount satisfying a restriction condition for the water intake amount. , Restriction on the water intake out of the second water discharge amount The ineffective discharge flow rate is calculated by adding a value obtained by subtracting the second water intake amount that is the maximum water amount satisfying the condition from the second water discharge amount, and the first and second water intake amounts and the first water intake amount are calculated. The first and second power amounts are calculated by applying the second water storage amount to the power amount model, and the penalty is determined from the total value of the first and second power amounts to the invalid discharge amount. A value multiplied by a coefficient is subtracted to calculate an evaluation value of the generated electric energy, and a combination of the first and second water storage amounts that maximizes the sum of the evaluation values is determined as an optimal storage amount plan. An optimal water storage amount determination unit determined as
A water storage facility operation support system characterized by comprising:
請求項1に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記電力量に対する時間帯別の重みを記憶する電力量重み記憶部を備え、
前記最適貯水量決定部は、前記各単位期間が属する時間帯に対応する前記重みを前記電力量重み記憶部から読み出し、前記第1および第2の電力量の合計値に前記重みを乗じた値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して前記評価値を算出すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
The water storage facility operation support system according to claim 1,
A power weight storage unit that stores weights according to time of day for the power,
The optimum water storage amount determination unit reads the weight corresponding to the time zone to which each unit period belongs, from the power amount weight storage unit, and a value obtained by multiplying the total value of the first and second power amounts by the weight From the above, the evaluation value is calculated by subtracting a value obtained by multiplying the invalid discharge flow rate by the penalty coefficient,
Water storage facility operation support system characterized by
請求項1に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記制約条件記憶部はさらに、前記無効放流量に対する制約条件を記憶し、
前記最適貯水量決定部は、前記第1および第2の貯水量の組合せのうち、前記無効放流量が前記無効放流量に対する制約条件を満たすものの中で、前記評価値の合計が最大となる組合せを前記最適な貯水量の計画として決定すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
The water storage facility operation support system according to claim 1,
The constraint condition storage unit further stores a constraint condition for the invalid discharge flow rate,
The optimum water storage amount determination unit is a combination in which the total of the evaluation values is the largest among the combinations of the first and second water storage amounts, in which the invalid discharge amount satisfies a constraint condition for the invalid discharge amount. To determine the optimum water storage plan,
Water storage facility operation support system characterized by
第1および第2の貯水池と、前記第1の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第1の発電機と、前記第2の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第2の発電機とを有し、前記第1の発電機において利用された水は前記第2の貯水池に流入する貯水施設の運用を支援する方法であって、
コンピュータが、
所定期間内の各単位期間における、前記第1の発電機以外から前記第1および第2の貯水池に流入する水の量である流入量の予測値を取得し、
前記単位期間の開始時点から終了時点までの貯水池における貯水量の変化量および前記流入量に基づいて前記貯水池からの放水量を算出する貯水池放水量モデル、ならびに、前記水力発電に使用する水の量である取水量および前記貯水池の貯水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出する電力量モデルをメモリに記憶し、
前記発電機に与えられずに前記貯水施設から放流される水の量である無効放流量を評価する係数であるペナルティ係数を記憶し、
前記発電機が発電のために前記貯水池から受け入れる水の量である取水量の最小値および最大値を含む取水量に対する制約条件を記憶し、
前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における前記第1の貯水池の貯水量である第1の貯水量および前記第2の貯水池の貯水量である第2の貯水量のそれぞれを変化させるとともに、前記第1の貯水量の変化量および第2の貯水量の変化量を算出し、前記流入量の予測値および前記第1の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第1の貯水池からの第1の放水量を算出し、前記流入量の予測値および前記第2の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第2の貯水池からの第2の放水量を算出し、前記第1の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第1の取水量を前記第1の放水量から減じた値と、前記第2の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第2の取水量を前記第2の放水量から減じた値とを合計して前記無効放流量を算出し、前記第1および第2の取水量ならびに前記第1および第2の貯水量を前記電力量モデルに適用して第1および第2の電力量を算出していき、前記第1および第2の電力量の合計値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して、発電された電力量の評価値を算出し、前記評価値の合計が最大となる前記第1および第2の貯水量の組合せを、最適な貯水量の計画として決定すること、
を特徴とする貯水施設運用支援方法。
First and second reservoirs, a first generator that performs hydroelectric power generation using water discharged from the first reservoir, and a second that performs hydroelectric power generation using water discharged from the second reservoir The water used in the first generator is a method for supporting the operation of a water storage facility that flows into the second reservoir,
Computer
Obtaining a predicted value of the inflow amount that is the amount of water flowing into the first and second reservoirs from other than the first generator in each unit period within a predetermined period;
Reservoir discharge model for calculating discharge from the reservoir based on the amount of change in the reservoir in the reservoir from the start to the end of the unit period and the inflow, and the amount of water used for the hydroelectric power generation the amount of power model for calculating the amount of power generated in the unit period stored in the memory by the hydroelectric based on water volume of water intake and the reservoir is,
Storing a penalty coefficient that is a coefficient for evaluating an invalid discharge amount that is an amount of water discharged from the water storage facility without being given to the generator;
Storing constraints on water intake, including minimum and maximum water intake, which is the amount of water that the generator accepts from the reservoir for power generation,
For each unit period within the predetermined period, a first storage amount that is a storage amount of the first reservoir and a second storage amount that is a storage amount of the second reservoir at the start of the unit period. While changing each, the amount of change of the 1st water storage amount and the amount of change of the 2nd water storage amount are calculated, and the predicted value of the inflow amount and the amount of change of the 1st water storage amount are used as the water discharge model of the reservoir. To calculate the first discharge amount from the first reservoir, and apply the predicted value of the inflow amount and the change amount of the second storage amount to the discharge amount model of the reservoir. A second water discharge amount from the reservoir, and a value obtained by subtracting the first water discharge amount from the first water discharge amount from the first water discharge amount, which is a maximum water amount satisfying a restriction condition for the water intake amount. , Restriction on the water intake out of the second water discharge amount The ineffective discharge flow rate is calculated by adding a value obtained by subtracting the second water intake amount that is the maximum water amount satisfying the condition from the second water discharge amount, and the first and second water intake amounts and the first water intake amount are calculated. The first and second power amounts are calculated by applying the second water storage amount to the power amount model, and the penalty is determined from the total value of the first and second power amounts to the invalid discharge amount. A value multiplied by a coefficient is subtracted to calculate an evaluation value of the generated electric energy, and a combination of the first and second water storage amounts that maximizes the sum of the evaluation values is determined as an optimal storage amount plan. To decide as,
Water storage facility operation support method characterized by
請求項4に記載の貯水施設運用支援方法であって、
前記コンピュータは、
前記電力量に対する時間帯別の重みを前記メモリに記憶し、
前記各単位期間が属する時間帯に対応する前記重みを前記メモリから読み出し、前記第1および第2の電力量の合計値に前記重みを乗じた値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して前記評価値を算出すること、
を特徴とする貯水施設運用支援方法。
The water storage facility operation support method according to claim 4,
The computer
A weight for each time period for the amount of power is stored in the memory;
The weight corresponding to the time zone to which each unit period belongs is read from the memory, and the invalid discharge is multiplied by the penalty coefficient from a value obtained by multiplying the total value of the first and second electric energy by the weight. Subtracting the calculated value to calculate the evaluation value,
Water storage facility operation support method characterized by
請求項4に記載の貯水施設運用支援方法であって、
前記コンピュータは、
さらに前記無効放流量に対する制約条件を記憶し、
前記第1および第2の貯水量の組合せのうち、前記無効放流量が前記無効放流量に対する制約条件を満たすものの中で、前記評価値の合計が最大となる組合せを前記最適な貯水量の計画として決定すること、
を特徴とする貯水施設運用支援方法。
The water storage facility operation support method according to claim 4,
The computer
Furthermore, the constraint condition for the invalid discharge flow rate is stored,
Among the combinations of the first and second water storage amounts, the combination in which the total of the evaluation values becomes the maximum among the combinations in which the invalid discharge amount satisfies the constraint condition on the invalid discharge amount is the plan for the optimum storage amount To decide as,
Water storage facility operation support method characterized by
第1および第2の貯水池と、前記第1の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第1の発電機と、前記第2の貯水池からの放水を利用して水力発電を行う第2の発電機とを有し、前記第1の発電機において利用された水は前記第2の貯水池に流入する貯水施設の運用を支援するためのプログラムであって、
コンピュータに、
所定期間内の各単位期間における、前記第1の発電機以外から前記第1および第2の貯水池に流入する水の量である流入量の予測値を取得するステップと、
前記単位期間の開始時点から終了時点までの貯水池における貯水量の変化量および前記流入量に基づいて前記貯水池からの放水量を算出する貯水池放水量モデル、ならびに、前記水力発電に使用する水の量である取水量および前記貯水池の貯水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出する電力量モデルをメモリに記憶するステップと、
前記発電機に与えられずに前記貯水施設から放流される水の量である無効放流量を評価する係数であるペナルティ係数を記憶するステップと、
前記発電機が発電のために前記貯水池から受け入れる水の量である取水量の最小値および最大値を含む取水量に対する制約条件を記憶するステップと、
前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における前記第1の貯水池の貯水量である第1の貯水量および前記第2の貯水池の貯水量である第2の貯水量のそれぞれを変化させるとともに、前記第1の貯水量の変化量および第2の貯水量の変化量を算出し、前記流入量の予測値および前記第1の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第1の貯水池からの第1の放水量を算出し、前記流入量の予測値および前記第2の貯水量の変化量を前記貯水池放水量モデルに適用して前記第2の貯水池からの第2の放水量を算出し、前記第1の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第1の取水量を前記第1の放水量から減じた値と、前記第2の放水量のうち前記取水量に対する制約条件を満たす最大の水量である第2の取水量を前記第2の放水量から減じた値とを合計して前記無効放流量を算出し、前記第1および第2の取水量ならびに前記第1および第2の貯水量を前記電力量モデルに適用して第1および第2の電力量を算出していき、前記第1および第2の電力量の合計値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して、発電された電力量の評価値を算出し、前記評価値の合計が最大となる前記第1および第2の貯水量の組合せを最適な貯水量の計画として決定するステップと、
を実行させるためのプログラム。
First and second reservoirs, a first generator that performs hydroelectric power generation using water discharged from the first reservoir, and a second that performs hydroelectric power generation using water discharged from the second reservoir The water used in the first generator is a program for supporting the operation of a water storage facility that flows into the second reservoir,
On the computer,
Obtaining a predicted value of an inflow amount that is an amount of water flowing into the first and second reservoirs from other than the first generator in each unit period within a predetermined period;
Reservoir discharge model for calculating discharge from the reservoir based on the amount of change in the reservoir in the reservoir from the start to the end of the unit period and the inflow, and the amount of water used for the hydroelectric power generation and storing the electric energy model in the memory for calculating the intake amount and the amount of power generated in the unit period by the hydroelectric based on water volume of the reservoir is,
Storing a penalty coefficient that is a coefficient for evaluating an ineffective flow rate that is an amount of water discharged from the water storage facility without being given to the generator;
Storing constraints on water intake including a minimum and maximum value of water intake that is the amount of water that the generator accepts from the reservoir for power generation;
For each unit period within the predetermined period, a first storage amount that is a storage amount of the first reservoir and a second storage amount that is a storage amount of the second reservoir at the start of the unit period. While changing each, the amount of change of the 1st water storage amount and the amount of change of the 2nd water storage amount are calculated, and the predicted value of the inflow amount and the amount of change of the 1st water storage amount are used as the water discharge model of the reservoir. To calculate the first discharge amount from the first reservoir, and apply the predicted value of the inflow amount and the change amount of the second storage amount to the discharge amount model of the reservoir. A second water discharge amount from the reservoir, and a value obtained by subtracting the first water discharge amount from the first water discharge amount from the first water discharge amount, which is a maximum water amount satisfying a restriction condition for the water intake amount. , Restriction on the water intake out of the second water discharge amount The ineffective discharge flow rate is calculated by adding a value obtained by subtracting the second water intake amount that is the maximum water amount satisfying the condition from the second water discharge amount, and the first and second water intake amounts and the first water intake amount are calculated. The first and second power amounts are calculated by applying the second water storage amount to the power amount model, and the penalty is determined from the total value of the first and second power amounts to the invalid discharge amount. A value multiplied by a coefficient is subtracted to calculate an evaluation value of the generated electric energy, and a combination of the first and second water storage amounts that maximizes the sum of the evaluation values is set as an optimal water storage amount plan. The steps to decide;
A program for running
請求項7に記載のプログラムであって、
前記コンピュータにさらに、前記電力量に対する時間帯別の重みを前記メモリに記憶するステップを実行させ、
前記コンピュータに、前記最適な貯水量の計画を決定するステップにおいて、前記各単位期間が属する時間帯に対応する前記重みを前記メモリから読み出し、前記第1および第2の電力量の合計値に前記重みを乗じた値から、前記無効放流量に前記ペナルティ係数を乗じた値を減算して前記評価値を算出させること、
を特徴とするプログラム。
The program according to claim 7,
Further causing the computer to execute a step of storing, in the memory, a weight by time for the amount of power,
In the step of determining the optimum water storage amount plan to the computer, the weight corresponding to the time zone to which each unit period belongs is read out from the memory, and the total value of the first and second electric energy is Subtracting a value obtained by multiplying the invalid discharge flow by the penalty coefficient from a value multiplied by a weight, and calculating the evaluation value;
A program characterized by
請求項7に記載のプログラムであって、
前記コンピュータに、
さらに前記無効放流量に対する制約条件を記憶させ、
前記第1および第2の貯水量の組合せのうち、前記無効放流量が前記無効放流量に対する制約条件を満たすものの中で、前記評価値の合計が最大となる組合せを前記最適な貯水量の計画として決定させること、
を特徴とするプログラム。
The program according to claim 7,
In the computer,
Furthermore, the constraint condition for the invalid discharge flow is stored,
Among the combinations of the first and second water storage amounts, the combination in which the total of the evaluation values becomes the maximum among the combinations in which the invalid discharge amount satisfies the constraint condition on the invalid discharge amount is the plan for the optimum storage amount Let me decide as,
A program characterized by
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