JP6237321B2

JP6237321B2 - 運転計画作成プログラム、運転計画作成方法および運転計画作成装置

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Publication number: JP6237321B2
Application number: JP2014031755A
Authority: JP
Inventors: 淳禎安藤; 優一松藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: JP2015159624A

Description

本発明は、運転計画作成プログラム等に関する。

近年、新電力と呼ばれるＰＰＳ（Power Producer and Supplier）事業者が存在する。ＰＰＳ事業者は、工場や会社等の高圧需要家に加え、一般家庭などの低圧需要家に対しても電力供給を行うことで、利益を上げることを目指している。

また、ＰＰＳ事業者は、再生可能エネルギーを積極的に活用し、さらに自社発電設備を保有することで、電力の需要と供給のバランスを保つ。

例えば、再生可能エネルギーの中心は、太陽光発電、風力発電であり、自然環境の影響を受ける場合がある。このため、ＰＰＳ事業者は、電力の需要に対して供給が不足する場合には、自社発電設備を制御して不足する電力を補ったり、外部機関から電力を調達することで、需要と供給のバランスを保つ。

特開２００９−１８９２３２号公報特開２００９−８９４７７号公報

しかしながら、上述した従来技術では、発電コストを削減しつつ、ＣＯ_２排出量の報告を考慮した発電機の運転計画を作成することができないという問題がある。

例えば、電力の調達において、ＰＰＳ事業者としては、電力コストの低い発電機や、外部機関から電力を調達することが望ましい。また一方で、発電に伴うＣＯ_２排出量を極力抑えることが望ましい。

１つの側面では、発電コストを削減しつつ、ＣＯ_２排出量の報告を考慮した発電機の運転計画を作成することができる運転計画作成プログラム、運転計画作成方法および運転計画作成装置を提供することを目的とする。

第１の案では、コンピュータに下記の処理を実行させる。コンピュータは、発電コストの目的関数の値と発電によるＣＯ_２排出量の目的関数の値とが互いに低くなる発電機の運転計画を探索する最適化計算を実行する。コンピュータは、運転計画に対応する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸とを有するグラフ上に運転計画に対応するポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示する。コンピュータは、ポイントが選択された場合に、該ポイントに対応する運転計画の情報を表示し、表示した運転計画を決定する旨の入力を受け付けた場合に、決定された運転計画の情報を出力する。

本発明の１実施態様によれば、発電コストを削減しつつ、ＣＯ_２排出量の報告を考慮した運転計画を作成することが可能になる。

図１は、本実施例に係るシステムの構成を示す図である。図２は、運転計画作成装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図３は、需要予測データの一例を示す図である。図４は、発電機情報のデータ構造の一例を示す図である。図５は、発電予測データのデータ構造の一例を示す図である。図６は、調達先データのデータ構造の一例を示す図である。図７は、条件データのデータ構造の一例を示す図である。図８は、運転計画テーブルのデータ構造の一例を示す図である。図９は、運転計画のデータの一例を示す図である。図１０は、需要に対する供給の割合の一例を示す図である。図１１は、発電機の発電可能な電力量の一例を示す図である。図１２は、表示処理部が生成する表示画面の一例を示す図（１）である。図１３は、表示処理部が生成する表示画面の一例を示す図（２）である。図１４は、条件設定画面の一例を示す図である。図１５は、計算履歴画面の一例を示す図である。図１６は、本実施例に係る運転計画作成装置の処理手順を示すフローチャート（１）である。図１７は、本実施例に係る運転計画作成装置の処理手順を示すフローチャート（２）である。図１８は、運転計画の最適化計算を実行する処理のフローチャートを示す図である。図１９は、運転計画作成プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。

以下に、本願の開示する運転計画作成プログラム、運転計画作成方法および運転計画作成装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施例に係るシステムの構成を示す図である。図１に示すように、このシステムは、発電機１０ａ〜１０ｃ、太陽光発電機１１ａ〜１１ｃ、風力発電機１２ａ〜１２ｃ、地熱発電機１３ａ〜１３ｃ、水力発電機１４ａ〜１４ｃ、バイオマス発電機１５ａ〜１５ｃを有する。また、このシステムは、電力会社２０ａ〜２０ｃ、高圧需要家３０、低圧需要家４０、電力調達先５０ａ〜５０ｃ、ＰＰＳ（Power Producer and Supplier）１００を有する。各装置１０〜１５，２０，３０，４０、５０は、電線５等によって相互に接続される。ＰＰＳ１００は、電線５には接続されず、各装置１０〜１５を通信によって直接遠隔制御したり、装置の管理者と電話連絡して指示を行うことで間接制御を行う。

発電機１０ａ〜１０ｃは、再生可能エネルギー以外を用いて電力を発電する装置である。例えば、発電機１０は、ガスタービン発電機等に対応する。発電機１０ａ〜１０ｃをまとめて適宜、発電機１０と表記する。発電機１０は、後述する運転計画作成装置２００によって作成される運転計画に基づいて、電力を発電する。図１では省略するが、発電機１０ａ〜１０ｃ以外の発電機が含まれていても良い。

太陽光発電機１１ａ〜１１ｃは、ソーラーパネル等を用いて、太陽光を電力に変換する装置である。太陽光発電機１１ａ〜１１ｃをまとめて適宜、太陽光発電機１１と表記する。図１では説明を省略するが、太陽光発電機１１ａ〜１１ｃ以外の太陽光発電機が含まれていても良い。

風力発電機１２ａ〜１２ｃは、風力によって風車を回し、その回転運動を電力に変換する装置である。風力発電機１２ａ〜１２ｃをまとめて適宜、風力発電機１２と表記する。図１では説明を省略するが、風力発電機１２ａ〜１２ｃ以外の風力発電機が含まれていても良い。

地熱発電機１３ａ〜１３ｃは、地中深くから取り出した蒸気を用いて電力を発電する装置である。地熱発電機１３ａ〜１３ｃをまとめて適宜、地熱発電機１３と表記する。図１では説明を省略するが、地熱発電機１３ａ〜１３ｃ以外の地熱発電機が含まれていても良い。

水力発電機１４ａ〜１４ｃは、ダム等の近くに設置され、水が落下する際のエネルギーを用いて、電力を発電する装置である。水力発電機１４ａ〜１４ｃをまとめて適宜、水力発電機１４と表記する。図１では説明を省略するが、水力発電機１４ａ〜１４ｃ以外の水力発電機が含まれていても良い。

バイオマス発電機１５ａ〜１５ｃは、生物資源を直接燃焼したり、ガス化するなどして電力を発電する装置である。バイオマス発電機１５ａ〜１５ｃをまとめて適宜、バイオマス発電機１５と表記する。図１では説明を省略するが、バイオマス発電機１５ａ〜１５ｃ以外のバイオマス発電機が含まれていても良い。

電力会社２０ａ〜２０ｃは、電線５の全体の受給バランスを保てるように制御を司り、ＰＰＳ１００が受給バランスを保つことができない時に、電力を補填し、電線５全体の受給バランスを保つ働きを行うが、契約を行うことで電力調達先としての役割を果たすことも可能である。以下の説明では、電力会社２０ａ〜２０ｃをまとめて適宜、電力会社２０と表記する。

高圧需要家３０は、電力の供給先となる施設であり、例えば、工場、会社等に対応する。低圧需要家４０は、電力の供給先となる施設であり、例えば、一般の住宅等に対応する。図１では一例として、高圧需要家３０、低圧需要家４０を示すが、その他の需要家が含まれていても良い。

電力調達先５０ａ〜５０ｃは、ＰＰＳ１００と契約することで、電力が不足している時に、電力の供給を行うことのできる一種の発電会社である。調達を行う時は、一般社団法人日本卸電力取引所を通して調達したり、発電会社と直接契約を行う。また、電力調達先５０ａ〜５０ｃは、後述する運転計画作成装置２００が作成する電力の調達計画に基づいて、電力供給を行う。調達計画に関する説明は後述する。以下の説明では、電力調達先５０ａ〜５０ｃをまとめて適宜、電力調達先５０と表記する。

ＰＰＳ１００は、発電機１０、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５が発電する電力を、高圧需要家３０、低圧需要家４０に供給する計画を立てて直接制御したり、発電機の運用管理者に制御指示を行い間接的に制御を行う事業者である。また、ＰＰＳ１００は、電力の需要に対して電力の供給が不足する場合には、発電機１０の運転計画を見直して、不足する電力を補う。ＰＰＳ１００は、発電機１０を用いても、不足する電力を補うことができない場合には、電力調達先５０から不足する電力を調達する。

ＰＰＳ１００は、運転計画作成装置２００を有する。運転計画作成装置２００は、需要と供給とのバランスを保つための運転計画を効率よく作成するための画面インターフェースを提供する装置である。図１に示す例では、ＰＰＳ１００に運転計画作成装置２００が含まれる構成を示したが、これに限定されるものではなく、その他の端末装置に含まれる構成でも良い。

図２は、運転計画作成装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、この運転計画作成装置２００は、通信部２１０、入力部２２０、表示部２３０、記憶部２４０、制御部２５０を有する。

通信部２１０は、ネットワークを介して、発電機１０、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５、電力調達先５０等とデータ通信を実行する処理部である。例えば、通信部２１０は、通信装置に対応する。

入力装置２２０は、各種の情報を運転計画作成装置２００に入力するための入力装置である。例えば、入力装置２２０は、キーボード、マウス、タッチパネル等に対応する。

表示部２３０は、制御部２５０から出力される情報を表示する表示装置である。例えば、表示部２３０は、液晶ディスプレイやタッチパネル等に対応する。

記憶部２４０は、需要予測データ２４１、保守計画立案データ２４２、発電予測データ２４３、調達先データ２４４、条件データ２４５、運転計画テーブル２４６を有する。例えば、記憶部２４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子や、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置に対応する。

需要予測データ２４１は、システム内の高圧需要家３０および低圧需要家４０において予測される需要電力の時系列データである。例えば、需要予測データ２４１は、一日における各時間帯と需要電力値とを対応づけたデータである。この需要電力値は、例えば、過去の消費電力値の統計データから算出される。図３は、需要予測データの一例を示す図である。図３の横軸は時間［ｈ］を示し、縦軸は需要電力値［ｋＷ］を示す。

保守計画立案データ２４２は、発電機情報、時間別系統損失率情報、時間別所内損失率情報、ＣＯ_２換算係数、コストデータを含む。

このうち、発電機情報は、発電機１０に関する各種の情報を保持する。図４は、発電機情報のデータ構造の一例を示す図である。図４に示すように、この発電機情報は、発電機識別情報、定格出力、最大出力割合、最大出力、最小出力割合、最小出力、運転時間を対応付ける。発電機識別情報は、発電機を一意に識別する情報である。定格出力、最大出力割合、最小出力割合は、それぞれ、発電機識別情報によって識別される発電機の定格出力、最大出力割合、最小出力割合を示す。

運転時間は、発電機識別情報によって識別される発電機が運転する時間を示すものである。発電機に対して保守作業や点検などを行う場合には、発電機の運転が停止される。図４の例では説明を省略するが、運転時間に対応する情報として、各日付の時間毎に、発電機が運転できる時間帯の情報を含めても良い。

時間別系統損失率情報は、電線５における時間別の電力損失率の情報である。

時間別所内損失率情報は、発電機１０が高圧需要家３０または低圧需要家４０に電力を供給する場合の、発電機を構成する施設の時間別の電力損失率の情報である。

ＣＯ_２換算係数、コストデータは、後述する運転計画や調達計画を作成する際に用いられるパラメータである。

発電予測データ２４３は、太陽光発電機１１、風力発電機１２、地熱発電機１３、水力発電機１４、バイオマス発電機１５が発電する予測電力の時系列データである。図５は、発電予測データのデータ構造の一例を示す図である。図５の横軸は時間［ｈ］を示し、縦軸は予測される発電電力値［ｋＷ］を示す。

調達先データ２４４は、電力を調達する電力調達先５０に関する各種の情報を保持する。図６は、調達先データのデータ構造の一例を示す図である。図６に示すように、この調達先データ２４４は、調達先識別情報、種類、供給可能時間、供給量／供給単価、ＣＯ_２排出量係数を対応付ける。

このうち、調達先識別情報は、調達先を一意に特定する情報である。種類は、調達する電力量が固定であるか、指定できるかを識別する情報である。供給可能時間は、調達先が電力の供給を行うことができる時間を示す。供給量／供給単価は、調達先が供給できる供給量と、供給単価を示す。ＣＯ_２排出量係数は、供給量あたりのＣＯ_２の排出量を示す。

条件データ２４５は、後述する運転計画を作成する際に用いられる条件である。図７は、条件データのデータ構造の一例を示す図である。図７に示すように、条件データ２４５は、計画単位、計画時間、計画打ち切り時間、画面リフレッシュ間隔、収束条件を有する。計画単位は、発電機の起動・停止を切り替える最小単位を示す。計画時間は、運転計画の期間を示す。例えば、計画単位が「３０分」で、計画時間が「８４時間」の場合には、１６８コマの運転計画が作成される。

計画打ち切り時間は、運転計画の作成を打ち切る時間である。画面リフレッシュ間隔は、後述の表示処理部２５３が画面をリフレッシュする間隔である。収束条件は、局所探索法等のメタヒューリスティックと呼ばれる解法を用いて運転計画を作成する場合に用いられる収束条件である。ある運転計画と次の運転計画との差が収束条件に収まれば、局所探索法等による運転計画の探索を終了する。

運転計画テーブル２４６は、複数種類の運転計画を保持するテーブルである。図８は、運転計画テーブルのデータ構造の一例を示す図である。図８に示すように、この運転計画テーブルは、運転計画識別番号と、運転計画と、発電コストと、ＣＯ_２排出量と、選択比率と、日付と、開始時刻と、終了時刻とを対応付ける。

このうち、運転計画識別番号は、各運転計画を一意に識別する情報である。運転計画は、各運転識別番号に対応する運転計画の情報である。発電コストは、運転計画に対応する発電機１０の発電コストである。ＣＯ_２排出量は、運転計画に対応する発電機１０から排出されるＣＯ_２の排出量である。

選択比率は、発電コストとＣＯ_２排出量との比率を示す情報である。例えば、選択比率の左側の数値が、発電コストの比率を示し、右側の数値が、ＣＯ_２排出量の数値に対応する。ＣＯ_２排出量よりも発電コストを少なくすることに重きをおく場合には、選択比率の左側の数値が右側の数値よりも大きくなる。発電コストよりもＣＯ_２排出量を少なくすることに重きを置く場合には、選択比率の右側の数値が左側の数値よりも大きくなる。

日付は、該当する運転計画を作成した日付に対応する。開始時刻は、該当する運転計画の作成を開始した時刻を示す。終了時刻は、該当する運転計画の作成が終了した時刻を示す。

続いて、図８の運転計画テーブル２４６に含まれる運転計画のデータの一例について説明する。図９は、運転計画のデータの一例を示す図である。図９に示すように、この運転計画のデータは、発電機識別情報と、パラメータとを対応付ける。発電機識別情報は、発電機を一意に識別する情報である。

パラメータは、各発電機の３０分毎の運転計画を示す。計画単位が「３０分」で、計画時間が「８４時間」の場合には、１６８コマの運転計画が作成される。左端の１コマ目は、０分〜２９分までの発電機の状態を示し、２コマ目は、３０分〜５９分までの発電機の状態を示す。右端の１６８コマ目は、８３時間３０分〜８４時間までの発電機の状態を示す。各コマには、０又は１が設定される。「０」は、発電機１０の状態が停止であることを示す。「１」は、発電機１０の状態が起動であることを示す。

制御部２５０は、調達最適化処理部２５１、運転計画最適化処理部２５２、表示処理部２５３を有する。制御部２５０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積装置に対応する。また、制御部２５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路に対応する。

調達最適化処理部２５１は、動的計画法等を基にして、調達計画を作成する処理部である。例えば、調達計画は、調達先と調達する電力との関係を時間毎に示す情報である。

調達最適化処理部２５１は、需要予測データ２４１と、発電予測データ２４３と、運転計画最適化処理部２５２が作成する運転計画とを比較して、不足する電力量を時間毎に特定する。調達最適化処理部２５１は、時間毎の不足する電力量を補うための調達先の組み合わせを、調達先データ２４４を基にして特定する。そして、調達最適化処理部２５１は、動的計画法等を用いて、調達先の組み合わせのうち、最も発電コストが低く、ＣＯ_２排出量の少ない組み合わせを特定する。

なお、調達最適化処理部２５１は、初期の運転計画を、稼働可能な発電機１０がすべて最大発電電力で発電を行うものと想定する。調達最適化処理部２５１は、作成した調達計画の情報を、運転計画最適化処理部２５２に出力する。そして、調達最適化処理部２５１は、運転計画最適化処理部２５２から、更新後の運転計画を新たに取得し、取得した運転計画を基にして、再度、調達計画を作成し、作成した調達計画を運転計画最適化処理部２５２に出力する。調達最適化処理部２５１は、かかる処理を繰り返し実行し、最適な調達計画を作成する。

動的計画法等については、文献＜「電力需給運用における発電機運転計画作成」公益社団法人日本オペレーションズ・リサーチ学会機関紙オペレーションズ・リサーチ 1997年5月号 341-344 河田謙一他＞に開示されている。調達最適化処理部２５１は、かかる開示された従来の動的計画法を用いて、調達計画を作成してもよいし、他の動的計画法を用いて、調達計画を作成してもよい。

運転計画最適化処理部２５２は、局所探索法等を用いて、運転計画を作成する処理部である。運転計画最適化処理部２５２は、計算部の一例である。運転計画最適化処理部２５２は、例えば、運転計画は、図９のパラメータに示したように、コマ毎に起動「１」、停止「０」を定義した情報である。

運転計画最適化処理部２５２は、需要予測データ２４１と、発電予測データ２４３と、調達計画とを基にして、需要を満たすために発電機１０が発電する電力を特定する。運転計画最適化処理部２５２は、図４に示した発電機情報等を基にして、発電機１０が発電する電力量を満たす制約条件の下、各コマのパラメータ値を「０」又は「１」にランダムに特定して、初期の運転計画を作成する。

運転計画最適化処理部２５２は、初期の運転計画の発電コストおよび発電によるＣＯ_２排出量を下記のように算出し、運転計画テーブル２４６に登録する。運転計画最適化処理部２５２は、式（１）を用いて運転計画の発電コストを算出する。

式（１）において、ｐ_ｉｔは、発電機ｉの時刻ｔにおける発電機の出力を示す。ｕ_ｉｔは、発電機ｉの時刻ｔにおける発電機の起動・停止状態を示す。発電機が起動している場合には、ｕ_ｉｔの値が「１」となり、発電機が起動していない場合には、ｕ_ｉｔの値が「０」となる。ＳＣ_ｉは、発電機ｉの起動費を示す。

式（１）において、ＦＣＯＳＴ_ｉ（ｐ_ｉｔ）は、式（２）によって定義される。

式（２）において、ａ_ｉ、ｂ_ｉ、ｃ_ｉは、発電機毎の燃料特性を示す。

また、運転計画最適化処理部２５２は、式（３）を用いて、発電によるＣＯ_２排出量を算出する。

数（３）において、ＦＣＯ２_ｉ（Ｐ_ｉｔ）は、ＣＯ_２排出量を示すものであり、式（４）によって定義される。

式（４）において、ＲａｔｅＣＯ２_ｉは、ＣＯ_２排出量変換係数を示す。

運転計画最適化処理部２５２は、需要と供給を満たすために発電機１０が発電する電力量を満たす制約条件のもと、運転計画の一部のパラメータを変更し、前回の運転計画の発電コストおよびＣＯ_２は排出量よりも低い、発電コストおよびＣＯ_２排出量となる運転計画を局所探索法等を用いて探索する。運転計画最適化処理部２５２は、探索した運転計画の情報を、運転計画テーブル２４６に登録するとともに、運転計画の情報を、調達最適化処理部２５１に出力する。

運転計画最適化処理部２５２は、当該運転計画を作成する際に、調達最適化処理部２５１から取得した調達計画を対応付けて運転計画テーブル２４６に登録してもよい。

運転計画最適化処理部２５２は、再度、調達最適化処理部２５１から調達計画を取得した場合には、取得した調達計画を基にして、上記した局所探索法等による運転計画を作成する処理を繰り返し実行する。運転計画最適化処理部２５２は、前回の運転計画の発電コストおよびＣＯ_２排出量と、今回の運転計画の発電コストおよびＣＯ_２排出量との変化が、収束条件を満たす場合に、運転計画の作成を終了する。

例えば、式（５）、（６）を満たす場合に、運転計画最適化処理部２５２は、運転計画の作成を終了する。

絶対値（（前回の運転計画の発電コスト−今回の運転計画の発電コスト）／今回の運転計画の発電コスト）＜収束条件・・・（５）

絶対値（（前回の運転計画のＣＯ_２排出量−今回の運転計画のＣＯ_２排出量）／今回の運転計画のＣＯ_２排出量）＜収束条件・・・（６）

局所探索法等の解法については、文献＜「電力系統へのメタヒューリスティクス応用技術」一般社団法人電気学会電力系統へのメタヒューリスティクス応用調査専門委員会編 2003/06/10＞に開示されている。また、特開２０１３−１３２１９５に開示されている。運転計画最適化処理部２５２は、係る開示された局所探索法等を用いて、運転計画を作成してもよいし、他の局所探索法を用いて、運転計画を作成してもよい。

図１０は、需要に対する供給の割合の一例を示す図である。図１０の横軸は時刻を示し、縦軸を供給電力とする。ここでは一例として、各時刻の需要電力をそれぞれ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとする。そうすると、例えば、１３時における調達による電力は２ａとなり、発電機１０による電力は２ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は２ｃとなる。１３時３０分における調達による電力は３ａとなり、発電機１０による電力は３ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は３ｃとなる。１４時における調達による電力は４ａとなり、発電機１０による電力は４ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は４ｃとなる。１４時３０分における調達による電力は５ａとなり、発電機１０による電力は５ｂとなり、再生可能エネルギーによる電力は５ｃとなる。なお、発電機による電力の供給量は、需要電力に対する所定の割合をカバーすることを想定する。所定の割合は例えば、１６％である。

なお、発電機１０は、最小最大出力割合に制約があるため、発電可能な電力量は飛び石状態となる。図１１は、発電機の発電可能な電力量の一例を示す図である。例えば、図４に示した発電機情報では、図１１の網掛け以外の部分に関しては、発電量を供給できない。

図２の説明に戻る。表示処理部２５３は、運転計画テーブル２４６に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸とを有するグラフ上に運転計画に対応するポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示する処理部である。表示処理部２５３は、利用者によってポイントが選択された場合には、ポイントに対応する運転計画の情報を表示させる。また、表示処理部２５３は、表示した運転計画の情報を決定する旨の入力を受け付けた場合には、決定された運転計画の情報を、発電機１０に出力する。

図１２および図１３は、表示処理部が生成する表示画面の一例を示す図である。図１２に示すように、表示画面５０には、グラフ５１とボタン５２〜５７が含まれる。

グラフ５１の縦軸は発電によりＣＯ_２排出量を示し、横軸は発電コストを示す。グラフ５１には、運転計画に対応するポイントが配置される。初期の運転計画に対応するポイントは、例えば、ポイント５１ａとなる。運転計画最適化処理部２５２によって繰り返し運転計画が作成される度に、表示処理部２５３は、作成された運転計画に対応するポイントをグラフ５１にプロットしていく。運転計画最適化処理部２５２は、上記のように、発電コストおよびＣＯ２排出量が低くなるように、順次運転計画が作成されるため、運転計画の作成回数が多くなるに従って、運転計画に対応するポイントが左下に下がる。表示処理部２５３は、グラフ５１上の各ポイントと、運転計画テーブル２４６の運転計画識別番号とを対応付けておく。

利用者は、入力部２２０を操作して、図示しないポインターを移動させる。利用者は、ポイントに対応する運転計画の情報を知りたい場合には、ポイント上にポインターを移動させる。表示処理部２５３は、ポインターが配置されたポイントの運転計画識別番号をキーにして、運転計画テーブル２４６にアクセスし、運転計画情報画面を表示する。

図１３に示すように、例えば、表示処理部２５３は、運転計画情報画面６０を表示する。運転計画情報画面６０には、運転計画に対応する発電コスト、ＣＯ２排出量、選択比率、決定ボタン６０ａが含まれる。表示処理部２５３は、運転計画情報画面６０に、調達電力、計算回数、計算時間、調達計画の発電コスト、調達計画のＣＯ_２排出量を合わせて表示させても良い。

表示処理部２５３は、利用者によって運転計画情報画面６０の決定ボタン６０ａが押下された場合には、運転計画情報画面６０に対応する運転計画の情報を運転計画テーブル２４６から抽出し、抽出した運転計画の情報を出力する。例えば、表示処理装置２５３は、運転計画の情報を、発電機１０に送信する。また、表示処理装置２５３は、運転計画に対応付けられる調達計画を、電力調達先５０に送信してもよい。

図１２の説明に戻る。最適化計算実行ボタン５２は、運転計画の作成指示を行うためのボタンである。利用者が運転計画の作成指示を行う場合には、入力部２２０を操作して、最適化計算実行ボタン５２を押下する。表示処理部２５３は、最適化計算実行ボタン５２が押下された場合には、運転計画最適化処理部２５２に、運転計画の作成命令を行う。

最適化計算停止ボタン５３は、運転計画の作成の停止指示を行うためのボタンである。利用者が停止指示を行う場合には、入力部２２０を操作して、最適化計算停止ボタン５３を押下する。表示処理部２５３は、最適化計算停止ボタン５３が押下された場合には、運転計画最適化処理部２５２に、運転計画の作成を停止させる停止命令を行う。

条件設定ボタン５４は、条件データ２４５を設定するためのボタンである。利用者が条件データ２４５を設定する場合には、入力部２２０を操作して、条件設定ボタン５４を押下する。表示処理部２５３は、条件設定ボタン５４が押下された場合には、条件設定画面を表示する。

図１４は、条件設定画面の一例を示す図である。図１４に示すように、この条件設定画面６０には、計画単位を入力する領域６５ａ、計画時間を入力する領域６５ｂ、計算打ち切り時間を入力する領域６５ｃ、画面リフレッシュ間隔を入力する領域６５ｄ、収束条件を入力する領域６５ｅが含まれる。利用者は、入力部２２０を操作して、各領域６５ａ〜６５ｅに情報を入力する。

表示処理部２５３は、各領域６５ａ〜６５ｅに入力された情報を基にして、条件データ２４５を更新する。表示処理部２５３は、領域６５ａに入力された情報を、条件データ２４５の計画単位に設定する。表示処理部２５３は、領域６５ｂに入力された情報を、条件データ２４５の計画時間に設定する。表示処理部２５３は、領域６５ｃに入力された情報を、条件データ２４５の計算打ち切り時間に設定する。表示処理部２５３は、領域６５ｄに入力された情報を、条件データ２４５の画面リフレッシュ間隔に設定する。表示処理部２５４は、領域６５ｅに入力された情報を、条件データ２４５の収束条件に設定する。

計算履歴ボタン５５は、運転計画の計算履歴を参照するためのボタンである。利用者が計算履歴を参照する場合には、入力部２２０を操作して、計算履歴ボタン５５を押下する。表示処理部２５３は、計算履歴ボタン５５が押下された場合には、運転計画テーブル２４６を基にして、計算履歴画面を表示する。

図１５は、計算履歴画面の一例を示す図である。図１５に示すように、例えば、この計算履歴画面７０には、運転計画識別番号と、日時と、開始時刻と、終了時刻と、発電コストと、ＣＯ_２排出量と、選択比率とを有する。

調達計画実行ボタン５６は、調達計画の作成指示を行うためのボタンである。利用者が調達計画の作成指示を行う場合には、入力部２２０を操作して、調達計画実行ボタン５６を押下する。表示処理部２５３は、調達計画実行ボタン５６を押下された場合には、調達最適化処理部２５１に、調達計画の作成命令を行う。

終了ボタン５７は、調達最適化処理部２５１が調達計画を作成する処理と、運転計画最適化処理部２５２が運転計画を作成する処理を停止させるためのボタンである。利用者が調達計画の作成およぶ運転計画の作成を停止させる場合には、入力部２２０を操作して、終了ボタン５７を押下する。表示処理部２５３は、終了ボタン５７が押下された場合には、調達最適化処理部２５１および運転計画最適化処理部２５２に、停止要求を行う。

次に、本実施例に係る運転計画作成装置２００の処理手順について説明する。図１６および図１７は、本実施例に係る運転計画作成装置の処理手順を示すフローチャートである。図１７に示すように、運転計画作成装置２００の調達最適化処理部２５１および運転計画最適化処理部２５２は、運転計画の最適化計算を実行する（ステップＳ１０１）。

運転計画作成装置２００の表示処理部２５３は、運転計画の発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、運転計画のポイントを、グラフ上にプロットする（ステップＳ１０２）。表示処理部２５３は、グラフを表示させる（ステップＳ１０３）。

表示処理部２５３は、ポイントが選択されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、表示処理部２５３は、グラフ上のポイント上でポインターが押下された場合に、ポイントが選択されたと判定する。表示処理部２５３は、ポイントが選択されていない場合には（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ステップＳ１０８に移行する。

一方、表示処理部２５３は、ポイントが選択された場合には（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、ポイントに対応する運転計画情報画面を表示する（ステップＳ１０５）。表示処理部２５３は、運転計画情報画面の決定ボタンが押下されたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、運転計画情報画面は、図１３に示した運転計画情報画面６０に対応し、決定ボタンは、決定ボタン６０ａに対応する。

表示処理部２５３は、決定ボタンが押下された場合には（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、運転計画の情報を出力する（ステップＳ１０７）。

表示処理部２５３は、決定ボタンが押下されない場合には（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、収束条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０８）。表示処理部２５３は、収束条件を満たす場合には（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、図１７のステップＳ１１１に移行する。

一方、表示処理部２５３は、収束条件を満たさない場合には（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、タイムアウトであるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。表示処理部２５３は、タイムアウトである場合には（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）、図１７のステップＳ１１１に移行する。例えば、ステップＳ１０９において、表示処理部２５３は、処理を開始してから計算打ち切り時間を経過した場合に、タイムアウトであると判定する。

一方、表示処理部２５３は、タイムアウトではない場合には（ステップＳ１０９，Ｎｏ）、終了ボタンが押下されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。例えば、終了ボタンは、図１２に示した終了ボタン５７に対応する。

表示処理部２５３は、終了ボタンが押下された場合には（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、図１７のステップＳ１１１に移行する。一方、表示処理部２５３は、終了ボタンが押下されない場合には（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行する。

図１７の説明に移行する。表示処理部２５３は、運転計画の発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、運転計画のポイントを、グラフ上にプロットする（ステップＳ１１１）。表示処理部２５３は、グラフを表示させる（ステップＳ１１２）。

表示処理部２５３は、ポイントが選択されたか否かを判定する（ステップＳ１１３）。表示処理部２５３は、ポイントが選択されていない場合には（ステップＳ１１３，Ｎｏ）、処理を終了する。

表示処理部２５３は、ポイントが選択された場合には（ステップＳ１１３，Ｙｅｓ）、ポイントに対応する運転計画情報画面を表示する（ステップＳ１１４）。表示処理部２５３は、運転計画情報画面の決定ボタンが押下されたか否かを判定する（ステップＳ１１５）。

表示処理部２５３は、決定ボタンが押下された場合には（ステップＳ１１５，Ｙｅｓ）、運転計画の情報を出力する（ステップＳ１１６）。一方、表示処理部２５３は、決定ボタンが押下されない場合には（ステップＳ１１５，Ｎｏ）、処理を終了する。

次に、図１６のステップＳ１０１に示した運転計画の最適化計算を実行する処理について説明する。図１８は、運転計画の最適化計算を実行する処理のフローチャートを示す図である。図１８に示すように、運転計画作成装置２００の調達最適化処理部２５１は、１回目の処理であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

調達最適化処理部２５１は、１回目の処理である場合には（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、制御可能な発電機１０の台数と発電機毎の最大発電電力の値から、発電機１０で供給可能な最大電力を計算（ステップＳ２０２）し、ステップＳ２０４に移行する。

調達最適化処理部２５１は、１回目の処理でない場合には（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、運転計画に基づいて発電機１０で供給する電力を計算し（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４に移行する。

調達最適化処理部２５１は、調達計画立案処理を実行する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４において、調達最適化処理部２５１は、需要電力の予測値Ａから発電機の供給可能電力Ｂをマイナスした値を、調達電力量として特定する。なお、供給可能電力Ｂは、予測値Ａに対する割合Ｃを乗算した値とする。調達最適化処理部２５１は、動的計画法等を基にして、３０分コマ毎に、調達電力量を満たす組み合わせを計算することで、調達計画を作成する。

運転計画最適化処理部２５２は、運転計画立案処理を実行する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５において、運転計画最適化処理部２５２は、需要電力の予測値Ａから調達電力の合計Ｄをマイナスした値を、供給電力量として特定する。運転計画最適化処理部２５２は、局所探索法等を基にして、３０分コマ毎に、供給電力を満たす組み合わせを計算することで、運転計画を作成する。

制御部２５０は、調達計画による調達電力と、運転計画による電力との総供給量が収束したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。制御部２５０は、総供給量が収束していない場合には（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、ステップＳ２０１に移行する。一方、制御部２５０は、総供給量が収束した場合には（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、運転計画の最適化計算を終了する。

次に、本実施例に係る運転計画作成装置２００の効果について説明する。運転計画作成装置２００は、最適化計算を行った複数の運転計画に対する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、各運転計画をユーザが選択可能な状態でグラフ上に表示させる。これによって、発電コストおよびＣＯ_２排出量を考慮した発電機１０の発電計画を作成することができる。

また、運転計画作成装置２００は、運転計画が更新される度に、更新された運転計画に対応するポイントを前記グラフ上に配置する。このため、利用者は、運転計画が最適化されていく過程を視覚的に確認でき、目的に即した運転計画を作成することができる。

また、運転計画作成装置２００は、運転計画の計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を入力する画面を表示させ、入力された計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を基にして、運転計画を計算する。このため、利用者が求める条件に対応した運転計画を作成することができる。

次に、上記実施例に示した運転計画作成装置２００と同様の機能を実現する運転計画作成プログラムを実行するコンピュータの一例について説明する。図１９は、運転計画作成プログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。

図１９に示すように、コンピュータ３００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ３０１と、利用者からのデータの入力を受け付ける入力装置３０２と、ディスプレイ３０３を有する。また、コンピュータ３００は、記憶媒体からプログラム等を読取る読み取り装置３０４と、ネットワークを介して他のコンピュータとの間でデータの授受を行うインターフェース装置３０５とを有する。また、コンピュータ３００は、各種情報を一時記憶するＲＡＭ３０６と、ハードディスク装置３０７を有する。そして、各装置３０１〜３０７は、バス３０８に接続される。

ハードディスク装置３０７は、計算プログラム３０７ａ、表示処理プログラム３０７ｂを有する。ＣＰＵ３０１は、各プログラム３０７ａ，３０７ｂを読み出してＲＡＭ３０６に展開する。

計算プログラム３０７ａは、計算プロセス３０６ａとして機能する。表示処理プログラム３０７ｂは、表示処理プロセス３０６ｂとして機能する。

例えば、計算プロセス３０６ａは、運転計画最適化処理部２５２に対応する。表示処理プロセス３０６ｂは、表示処理部２５３に対応する。

なお、各プログラム３０７ａ、３０７ｂについては、必ずしも最初からハードディスク装置３０７に記憶させておかなくても良い。例えば、コンピュータ３００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ３００がこれらから各プログラム３０７ａ、３０７ｂを読み出して実行するようにしてもよい。

以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）コンピュータに、
発電コストの目的関数の値と発電によるＣＯ_２排出量の目的関数の値とが互いに低くなる発電機の運転計画を探索する最適化計算を実行し、
前記運転計画に対応する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸と有するグラフ上に前記運転計画に対応するポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示し、
前記ポイントが選択された場合に、該ポイントに対応する運転計画の情報を表示し、
表示した運転計画を決定する旨の入力を受け付けた場合に、決定された運転計画の情報を出力する
処理を実行させることを特徴とする運転計画作成プログラム。

（付記２）前記表示する処理は、前記運転計画が更新される度に、更新された運転計画に対応するポイントを前記グラフ上に配置することを特徴とする付記１に記載の運転計画作成プログラム。

（付記３）前記表示する処理は、運転計画の計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を入力する画面を表示させ、前記運転計画を計算する処理は、入力された計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を基にして、運転計画を計算することを特徴とする付記１または２に記載の運転計画作成プログラム。

（付記４）コンピュータが実行する運転計画作成方法であって、
発電コストの目的関数の値と発電によるＣＯ_２排出量の目的関数の値とが互いに低くなる発電機の運転計画を探索する最適化計算を実行し、
前記運転計画に対応する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸と有するグラフ上に前記運転計画に対応するポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示し、
前記ポイントが選択された場合に、該ポイントに対応する運転計画の情報を表示し、
表示した運転計画を決定する旨の入力を受け付けた場合に、決定された運転計画の情報を出力する
処理を実行することを特徴とする運転計画作成方法。

（付記５）前記表示する処理は、前記運転計画が更新される度に、更新された運転計画に対応するポイントを前記グラフ上に配置することを特徴とする付記４に記載の運転計画作成方法。

（付記６）前記表示する処理は、運転計画の計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を入力する画面を表示させ、前記運転計画を計算する処理は、入力された計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を基にして、運転計画を計算することを特徴とする付記４または５に記載の運転計画作成方法。

（付記７）発電コストの目的関数の値と発電によるＣＯ_２排出量の目的関数の値とが互いに低くなる発電機の運転計画を探索する最適化計算を実行する計算部と、
前記運転計画に対応する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸と有するグラフ上に前記運転計画に対応するポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示し、前記ポイントが選択された場合に、該ポイントに対応する運転計画の情報を表示し、表示した運転計画を決定する旨の入力を受け付けた場合に、決定された運転計画の情報を出力する表示処理部と
を有することを特徴とする運転計画作成装置。

（付記８）前記表示処理部は、前記運転計画が更新される度に、更新された運転計画に対応するポイントを前記グラフ上に配置することを特徴とする付記７に記載の運転計画作成装置。

（付記９）前記表示処理部は、運転計画の計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を入力する画面を表示させ、前記運転計画を計算する処理は、入力された計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を基にして、運転計画を計算することを特徴とする付記７または８に記載の運転計画作成装置。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ発電機
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ太陽光発電機
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ風力発電機
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ地熱発電機
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ水力発電機
１５ａ、１５ｂ、１５ｃバイオマス発電機
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ電力会社
３０高圧需要家
４０低圧需要家
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ電力調達先
１００ＰＰＳ
２００運転計画作成装置

Claims

コンピュータに、
発電コストの目的関数の値と発電によるＣＯ_２排出量の目的関数の値とが互いに低くなる発電機の複数パターンの運転計画を探索する最適化計算を実行し、
前記複数パターンの各運転計画に対応する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸と有するグラフ上に各運転計画に対応する複数のポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示し、
前記最適化計算が継続して実行され、前記運転計画が更新される度に、更新された運転計画に対応する新たなポイントを前記グラフ上に配置する処理を繰り返し、
前記複数のポイントのうち、いずれかのポイントが選択された場合に、選択されたポイントに対応する運転計画の情報を表示し、
表示した運転計画を決定する旨の入力を受け付けた場合に、決定された運転計画の情報を出力する
処理を実行させることを特徴とする運転計画作成プログラム。
前記表示する処理は、運転計画の計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を入力する画面を表示させ、前記運転計画を計算する処理は、入力された計画単位、計画時間、計算打ち切り時間、収束条件を基にして、運転計画を計算することを特徴とする請求項１に記載の運転計画作成プログラム。
コンピュータが実行する運転計画作成方法であって、
発電コストの目的関数の値と発電によるＣＯ_２排出量の目的関数の値とが互いに低くなる発電機の複数パターンの運転計画を探索する最適化計算を実行し、
前記複数パターンの各運転計画に対応する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸と有するグラフ上に各運転計画に対応する複数のポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示し、
前記最適化計算が継続して実行され、前記運転計画が更新される度に、更新された運転計画に対応する新たなポイントを前記グラフ上に配置する処理を繰り返し、
前記複数のポイントのうち、いずれかのポイントが選択された場合に、選択されたポイントに対応する運転計画の情報を表示し、
表示した運転計画を決定する旨の入力を受け付けた場合に、決定された運転計画の情報を出力する
処理を実行することを特徴とする運転計画作成方法。
発電コストの目的関数の値と発電によるＣＯ_２排出量の目的関数の値とが互いに低くなる発電機の複数パターンの運転計画を探索する最適化計算を実行する計算部と、
前記複数パターンの各運転計画に対応する発電コストおよびＣＯ_２排出量に基づいて、発電コストの軸とＣＯ_２排出量の軸と有するグラフ上に前記運転計画に対応する複数のポイントを配置した画面を利用者が選択可能な状態で表示し、前記最適化計算が継続して実行され、前記運転計画が更新される度に、更新された運転計画に対応する新たなポイントを前記グラフ上に配置する処理を繰り返し、前記複数のポイントのうち、いずれかのポイントが選択された場合に、選択されたポイントに対応する運転計画の情報を表示し、表示した運転計画を決定する旨の入力を受け付けた場合に、決定された運転計画の情報を出力する表示処理部と
を有することを特徴とする運転計画作成装置。