JP6292338B1 - 運用支援システム、運用支援装置、運用支援方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】外部条件の実績値に応じて実行可能領域を可視化する。【解決手段】需給系統の運用を支援する運用支援システムであって、前記需給系統の需給系統モデルと、資源供給設備の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統モデル及び前記設備能力情報において解析対象となる複数の変数並びに前記需給系統に対する外部条件を示す外部変数が定義された解析条件情報とを入力する入力部と、前記需給系統モデルと、前記設備能力情報と、前記解析条件情報とに基づいて、前記複数の変数及び前記外部変数の関係を表す関係論理式を生成する論理式生成部と、前記需給系統の運用中おける前記複数の変数の実績値と前記外部変数の実績値とが含まれる実績データを取得する取得部と、前記実績データと、前記関係論理式とに基づいて、前記外部変数の実績値において前記関係論理式が表す領域と、前記複数の変数の実績点とを描画する可視化部と、を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、運用支援システム、運用支援装置、運用支援方法及びプログラムに関する。

複数の設備が生産・供給する資源（例えば、蒸気や冷熱等）の生産・供給量の配分について、当該資源を需要する設備の需要量に応じて、消費するコスト（例えば、ガスや重油、電力等）が最適となるように運用方法を決定することが行われている。

また、空調システムにおいて、外気温度の範囲や熱源機器の特性等に基づいて、空調システムを構成する熱源機器の総消費電力と、空調システム全体の総負荷とが取り得る値の範囲を示す領域（実行可能領域）を可視化する技術が知られている（例えば特許文献１）。

特許第６０６５１６７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、実行可能領域を可視化する際に、外気温度等の外部条件の範囲を予め設定する必要があった。このため、例えば、システムの運用中に取得された実際の外部条件（すなわち、外部条件の実績値）の下で、現状の運用が最適な運用方法とどの程度かけ離れているのかが判断できない場合があった。

本発明の実施の形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、外部条件の実績値に応じて実行可能領域を可視化することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の実施の形態では、資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備とを含む需給系統の運用を支援する運用支援システムであって、前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統モデル及び前記設備能力情報において解析対象となる複数の変数並びに前記需給系統に対する外部条件を示す外部変数が定義された解析条件情報とを入力する入力部と、前記入力部により入力された前記需給系統モデルと、前記設備能力情報と、前記解析条件情報とに基づいて、前記複数の変数及び前記外部変数の関係を表す関係論理式を生成する論理式生成部と、前記需給系統の運用中おける前記複数の変数の実績値と前記外部変数の実績値とが含まれる実績データを、前記需給系統を計測する計測装置から取得する取得部と、前記取得部により取得された前記実績データと、前記論理式生成部により生成された前記関係論理式とに基づいて、前記外部変数の実績値において前記関係論理式が表す領域と、前記複数の変数の実績値を示す点とを描画する可視化部と、を有することを特徴とする。

外部条件の実績値に応じて実行可能領域を可視化することができる。

本実施形態に係る運用支援システムの全体構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る運用支援システムにより需給系統の運用の効率化を図る方法の概要を説明する図である。 本実施形態に係る解析装置、支援装置及び計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る運用支援システムの機能構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るオフライン解析部による処理の一例を示すフローチャートである。 需給系統モデルの一例を示す図である。 設備能力情報の一例を示す図である。 解析条件情報の一例を示す図である。 第１の数式群の一例を示す図である。 第２の数式群の一例を示す図である。 本実施形態に係るオンライン可視化部による処理の一例を示すフローチャートである。 グラフの一例を示す図である。 計算時間の比較例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜全体構成＞
まず、本実施形態に係る運用支援システム１のシステム構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る運用支援システム１の全体構成の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る運用支援システム１は、解析装置１０と、支援装置２０と、計測装置３０とを有し、需給系統の効率的な運用の検討を支援する。需給系統とは、資源を生産及び供給する資源供給設備と、資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備とが含まれるシステムである。なお、需給系統には、資源供給設備から資源需要家設備に資源を供給するための供給経路が含まれていても良い。

需給系統の具体例には、「電力」を消費して「冷熱」を生産及び供給する熱源設備（資源供給設備の一例）と、「冷熱」を需要する空調対象設備（資源需要家設備の一例）とが含まれる空調システムが挙げられる。また、需給系統の他の具体例には、「ガス」を消費して「蒸気」を生産及び供給する蒸気発生設備（資源供給設備の一例）と、「蒸気」を需要する電力等を生産する蒸気使用設備（資源需要家設備の一例）とが含まれる電力系統が挙げられる。

以降では、需給系統の一例として、上記の空調システムを想定して説明するものとする。ただし、本実施形態は、空調システムに限られず、例えば、上記の電力系統等の様々な需給系統に適用され得る。

解析装置１０は、例えばコンピュータ等の情報処理装置である。解析装置１０は、オフライン解析部１００を有する。オフライン解析部１００は、例えば、需給系統が需要する熱負荷の合計（総負荷）と、需給系統が消費する電力の合計（総消費電力）と、需給系統に対する外部条件である外気温度との関係を解析する。

支援装置２０は、例えばコンピュータ等の情報処理装置である。支援装置２０は、オンライン可視化部２００を有する。オンライン可視化部２００は、オフライン解析部１００により解析された関係と、需給系統の実績データとに基づいて、当該需給系統の実行可能領域と実績点とを可視化する。実行可能領域とは、或る外部条件の下で、総負荷と総消費電力とがそれぞれ取り得る値の範囲を示す領域である。また、実績点とは、総負荷及び総消費電力の実績値を示す点である。

実行可能領域と実績値とが可視化されることで、例えば需給系統の運用担当者等は、当該需給系統の運用の効率化を図ることができるようになる。すなわち、例えば運用担当者等は、需給系統が需要する総負荷を維持しつつ、総消費電力が最小となるような運用方法を検討することができる。

なお、解析装置１０と支援装置２０とは、例えばケーブル等により直接接続されていても良いし、ネットワーク等を介して接続されていても良い。

計測装置３０は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）や組み込み機器等である。計測装置３０は、実績計測部３００を有する。実績計測部３００は、各時刻における需給系統の実績値（すなわち、総負荷、総消費電力及び外気温度のそれぞれの実績を示す値）を計測して、実績データを生成する。

図１に示す運用支援システム１の構成は一例であって、他の構成であっても良い。例えば、解析装置１０と支援装置２０とが１台の装置で構成されていても良い。

＜概要＞
ここで、本実施形態に係る運用支援システム１により需給系統の運用の効率化を図る方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る運用支援システム１により需給系統の運用の効率化を図る方法の概要を説明する図である。

図２に示すように、オフライン解析部１００は、需給系統モデルＭと、設備能力情報Ｃと、解析条件情報Ｄとを入力する。

需給系統モデルＭは、需給系統のシステム構成をモデル化した情報である。設備能力情報Ｃは、需給系統に含まれる資源供給設備等の設備能力を示す情報である。解析条件情報Ｄは、実行可能領域を描画する座標系の縦軸及び横軸となる変数（すなわち、解析対象となる変数）と、需給系統に対する外部条件を示す変数（以下、「外部変数」という。）とが定義された情報である。

以降では、縦軸を示す変数は「総消費電力Ｐ」、横軸を示す変数は「総負荷Ｌ」、外部変数は「外気温度Ｔ」であるものとする。

オフライン解析部１００は、入力された需給系統モデルＭと、設備能力情報Ｃと、解析条件情報Ｄとに基づいて、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）を生成する。実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）とは、総消費電力Ｐと、総負荷Ｌと、外気温度Ｔとの関係を論理式で表した式である。

オンライン可視化部２００は、実績計測部３００が生成した時刻ｔの実績データＰ（ｔ）を取得する。そして、オンライン可視化部２００は、実績データＰ（ｔ）と、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）とに基づいて、時刻ｔにおける外気温度Ｔに応じた実行可能領域Ｒ（Ｔ）と、当該時刻ｔにおける実績点Ｑ（ｔ）とが含まれるグラフＧ（ｔ）を表示する。

すなわち、例えば、実績データＰ（ｔ＝ｔ_１）に含まれる外気温度がＴ＝３０℃である場合、オンライン可視化部２００は、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ＝３０）に基づいて、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝３０）を描画する。また、オンライン可視化部２００は、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝３０）上に、実績点Ｑ（ｔ＝ｔ_１）を描画する。実績点Ｑ（ｔ＝ｔ_１）は、実績データＰ（ｔ＝ｔ_１）に含まれる総消費電力Ｐの実績値と、総負荷Ｌの実績値とを示す点である。これにより、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝３０）上に実績点Ｑ（ｔ＝ｔ_１）が描画されたグラフＧ（ｔ＝ｔ_１）が表示される。

同様に、例えば、実績データＰ（ｔ＝ｔ_２）に含まれる外気温度がＴ＝２０℃である場合、オンライン可視化部２００は、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ＝２０）に基づいて、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝２０）を描画する。また、オンライン可視化部２００は、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝２０）上に、実績点Ｑ（ｔ＝ｔ_２）を描画する。実績点Ｑ（ｔ＝ｔ_２）は、実績データＰ（ｔ＝ｔ_２）に含まれる総消費電力Ｐの実績値と、総負荷Ｌの実績値とを示す点である。これにより、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝２０）上に実績点Ｑ（ｔ＝ｔ_２）が描画されたグラフＧ（ｔ＝ｔ_２）が表示される。

このように、本実施形態に係る運用支援システム１は、各時刻ｔにおける外気温度Ｔに応じた実行可能領域Ｒ（Ｔ）が含まれるグラフＧを表示する。言い換えれば、本実施形態に係る運用支援システム１は、各時刻ｔにおける外気温度Ｔの実績値に応じて、需給系統の現状の運用状態で総負荷Ｌ及び総消費電力Ｐが取り得る値の範囲を示す実行可能領域Ｒ（Ｔ）を動的に描画する。これにより、例えば、需給系統の運用担当者等は、実行可能領域Ｒ及び実績点Ｑを参考にして、需給系統の現状の運用状態に則した効率的な運用を検討することができるようになる。

なお、解析条件情報Ｄの縦軸を示す変数、横軸を示す変数及び外部変数は、それぞれ「総消費電力」、「総負荷」及び「外気温度」に限られない。縦軸又は横軸を示す変数には、例えば、「総コスト」、「総ＣＯ_２排出量」、「ある特定の資源供給設備の消費コスト」、「ある特定の資源需要家設備の資源需要量」等が定義されても良い。

＜ハードウェア構成＞
次に、本実施形態に係る解析装置１０、支援装置２０及び計測装置３０のハードウェア構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る解析装置１０、支援装置２０及び計測装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。なお、解析装置１０、支援装置２０及び計測装置３０は、略同様のハードウェア構成を有しているため、以降では、主に、解析装置１０のハードウェア構成について説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る解析装置１０は、入力装置１１と、表示装置１２と、外部Ｉ／Ｆ１３と、通信Ｉ／Ｆ１４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１６と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７と、記憶装置１８とを有する。これら各ハードウェアは、バス１９により相互に通信可能に接続されている。

入力装置１１は、例えば各種ボタンやタッチパネル、キーボード、マウス等であり、解析装置１０に各種の操作を入力するのに用いられる。表示装置１２は、例えばディスプレイ等であり、解析装置１０による各種の処理結果を表示する。なお、解析装置１０及び計測装置３０は、入力装置１１及び表示装置１２の少なくとも一方を有していなくても良い。

外部Ｉ／Ｆ１３は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、記録媒体１３ａ等がある。解析装置１０は、外部Ｉ／Ｆ１３を介して、記録媒体１３ａの読み取りや書き込みを行うことができる。記録媒体１３ａには、例えば、ＳＤメモリカード(SD memory card）やＵＳＢメモリ、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等がある。

通信Ｉ／Ｆ１４は、解析装置１０が他の装置（例えば、支援装置２０等）とデータ通信を行うためのインタフェースである。

ＲＯＭ１５は、電源を切ってもデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリである。ＲＡＭ１６は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリである。ＣＰＵ１７は、例えば記憶装置１８やＲＯＭ１５からプログラムやデータをＲＡＭ１６に読み出して、各種処理を実行する演算装置である。

記憶装置１８は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等であり、プログラムやデータを格納している不揮発性のメモリである。記憶装置１８に格納されているプログラムやデータには、例えば、本実施形態を実現するプログラムや基本ソフトウェアであるＯＳ（Operating System）、ＯＳ上で動作する各種アプリケーションプログラム等がある。

本実施形態に係る解析装置１０、支援装置２０及び計測装置３０は、図３に示すハードウェア構成を有することにより、後述する各種処理を実現することができる。

＜機能構成＞
次に、本実施形態に係る運用支援システム１の機能構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る運用支援システム１の機能構成の一例を示す図である。

図４に示すように、本実施形態に係る解析装置１０のオフライン解析部１００には、入力部１１０と、数式群生成部１２０と、一階述語論理式生成部１３０と、限定記号消去部１４０とが含まれる。オフライン解析部１００は、解析装置１０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ１７に実行させる処理により実現される。

入力部１１０は、需給系統モデルＭと、設備能力情報Ｃと、解析条件情報Ｄとを入力する。

数式群生成部１２０は、入力部１１０により入力された需給系統モデルＭと、設備能力情報Ｃとに基づいて、第１の数式群と第２の数式群とを生成する。第１の数式群とは、需給系統モデルＭの構成を表す式の集合であり、最適化問題における目的変数及び需給系統モデルＭのエネルギー（例えば、電力や熱負荷等）の流れ等が定義される。第２の数式群とは、設備能力を表す式の集合であり、需給系統内の各設備の特性（例えば、消費する電力と生産する冷熱との関係を示す特性、生産可能な冷熱の上限を示す特性等）が定義される。

一階述語論理式生成部１３０は、数式群生成部１２０により生成された第１の数式群と、第２の数式群と、入力部１１０により入力された解析条件情報Ｄとに基づいて、一階述語論理式を生成する。

限定記号消去部１４０は、一階述語論理式生成部１３０により生成された一階述語論理式に基づいて、限定記号消去法により、総負荷Ｌと、総消費電力Ｐと、外気温度Ｔとの関係を論理式で表した関係論理式（実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ））を生成する。限定記号消去部１４０により生成された実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）は、支援装置２０のオンライン可視化部２００に送信される。

なお、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）は、例えば、記録媒体１３ａ等に記録されても良い。この場合、支援装置２０のオンライン可視化部２００は、当該記録媒体１３ａ等に記録されている実行可能領域Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）を読み出せば良い。

図４に示すように、本実施形態に係る支援装置２０のオンライン可視化部２００には、実績データ取得部２１０と、描画数式生成部２２０と、実行可能領域描画部２３０と、実績点描画部２４０とが含まれる。オンライン可視化部２００は、支援装置２０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ１７に実行させる処理により実現される。

実績データ取得部２１０は、各時刻ｔにおいて、計測装置３０の実績計測部３００が生成した実績データＰ（ｔ）を取得する。実績データ取得部２１０は、実績計測部３００から送信された実績データＰ（ｔ）を受信することで当該実績データＰ（ｔ）を取得しても良いし、実績計測部３００に対して実績データＰ（ｔ）の取得要求を送信することで当該実績データＰ（ｔ）を取得しても良い。

描画数式生成部２２０は、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）に対して、実績データＰ（ｔ）に含まれる外部変数Ｔの実績値Ｔ´（以下、外部変数Ｔの実績値を「外部変数値」とも表す。）を設定することで、描画数式Ｋ（Ｔ＝Ｔ´）を生成する。すなわち、描画数式Ｋ（Ｔ＝Ｔ´）＝Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ＝Ｔ´）である。

実行可能領域描画部２３０は、描画数式生成部２２０により生成された描画数式Ｋ（Ｔ＝Ｔ´）から実行可能領域Ｒ（Ｔ＝Ｔ´）を描画する。実行可能領域Ｒ（Ｔ＝Ｔ´）は、例えば、総消費電力Ｐ及び総負荷Ｌがそれぞれ縦軸及び横軸である座標系において、描画数式Ｋ（Ｔ＝Ｔ´）が真となる範囲を示す領域である。

実績点描画部２４０は、実績データ取得部２１０により取得された実績データＰ（ｔ）に含まれる総消費電力Ｐ及び総負荷Ｌの実績値を示す実績点Ｑ（ｔ）を描画する。実行可能領域描画部２３０により描画されたＲ（Ｔ＝Ｔ´）上に、実績点描画部２４０が実績点Ｑ（ｔ）を描画することで、時刻ｔにおけるグラフＧ（ｔ）が表示される。

＜処理の詳細＞
次に、本実施形態に係る運用支援システム１の処理の詳細について説明する。

まず、オフライン解析部１００が実行可能領域式Φを生成する処理について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係るオフライン解析部による処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１：まず、入力部１１０は、需給系統モデルＭと、設備能力情報Ｃと、解析条件情報Ｄとを入力する。

ここで、需給系統モデルＭの具体例について、図６を参照しながら説明する。図６は、需給系統モデルＭの一例を示す図である。

図６に示す需給系統モデルＭは、電力供給設備から供給される電力を消費して、冷熱を空調対象設備に供給する冷凍機１〜３及び外気冷房が含まれる空調システムを示すモデルである。

図６に示す需給系統モデルＭに含まれる冷凍機１は、熱負荷Ｌ_１（ｋＷ）に対して電力Ｐ_１（ｋＷ）を消費する。同様に、冷凍機２は、熱負荷Ｌ_２（ｋＷ）に対して電力Ｐ_２（ｋＷ）を消費する。冷凍機３は、熱負荷Ｌ_３（ｋＷ）に対して電力Ｐ_３（ｋＷ）を消費する。また、外気冷房は、熱負荷Ｌ_４（ｋＷ）に対して電力Ｐ_４（ｋＷ）を消費する。

各冷凍機１〜３と、外気冷房とが消費する電力Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３及びＰ_４の総和が空調システム全体で消費する総消費電力Ｐ（ｋＷ）となる。また、空調対象設備が要求する総負荷Ｌ（ｋＷ）を、各冷凍機及び外気冷房の熱負荷Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３及びＬ_４として配分している。

次に、図６に示す需給系統モデルＭに対応する設備能力情報Ｃの具体例について、図７を参照しながら説明する。図７は、設備能力情報Ｃの一例を示す図である。

図７に示す設備能力情報Ｃは、各冷凍機１〜３及び外気冷房の熱負荷に対する消費電力特性を示している。各冷凍機１〜３は、異なる消費電力特性と、熱負荷の上下限の制約とを持っており、外気温度によって消費電力の効率が変化する。図７に示す設備能力情報Ｃは、外気温度Ｔ＝２０℃の場合の消費電力特性と、外気温度Ｔ＝３０℃の場合の消費電力特性とを示している。

外気冷房は、外気温度の変化に依らずに一定の消費電力であるが、供給可能な冷熱が外気温によって変化し、外気温が低い場合に増加する。

なお、各冷凍機１〜３と外気冷房とは、稼働と停止とを切り替えることができ、停止時は供給する冷熱が０（ｋＷ）であり、消費電力も０（ｋＷ）となる。

次に、解析条件情報Ｄの具体例について、図８を参照しながら説明する。図８は、解析条件情報Ｄの一例を示す図である。

図８に示す解析条件情報Ｄは、実行可能領域Ｒを描画する座標系の横軸（Ｘ軸）を示す変数と、縦軸（Ｙ軸）を示す変数と、外部変数とを定義した情報である。図８に示す解析条件情報Ｄでは、横軸（Ｘ軸）として総負荷を示す変数「Ｌ」、縦軸（Ｙ軸）として総消費電力を示す変数「Ｐ」が定義されている。また、外部変数として外気温を示す変数「Ｔ」が定義されている。

なお、需給系統モデルＭ、設備能力情報Ｃ及び解析条件情報Ｄは、例えば、解析装置１０の記憶装置１８に記憶されている。ただし、需給系統モデルＭ、設備能力情報Ｃ及び解析条件情報Ｄは、例えば、記録媒体１３ａ等に記憶されていても良い。これら需給系統モデルＭ、設備能力情報Ｃ及び解析条件情報Ｄは、入力装置１１を介して、ユーザにより作成される。

また、需給系統モデルＭ、設備能力情報Ｃ及び解析条件情報Ｄは、通信Ｉ／Ｆ１４を介して、他の装置から取得されても良い。

図８に示す例では、解析条件情報Ｄには、Ｘ軸を示す変数と、Ｙ軸を示す変数とが定義されているが、これに限られず、例えば、更に、Ｚ軸を示す変数が定義されていても良い。より一般には、解析条件情報Ｄには、任意の数の変数が定義されていても良い。

ステップＳ１０２：数式群生成部１２０は、入力部１１０により入力された需給系統モデルＭと、設備能力情報Ｃとに基づいて、第１の数式群と第２の数式群とを生成する。

具体的には、数式群生成部１２０は、図６に示す需給系統モデルＭと、図７に示す設備能力情報Ｃとに基づいて、図９に示す第１の数式群１１００と、図１０に示す第２の数式群１２００とを生成する。

すなわち、図９に示す第１の数式群１１００のＦ１は、各冷凍機１〜３及び外気冷房の消費電力の総和Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３＋Ｐ_４が総消費電力Ｐとなることを示す式Ｐ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３＋Ｐ_４と、空調対象設備が要求する総負荷Ｌが各冷凍機１〜３及び外気冷房の熱負荷Ｌ_１〜Ｌ_４に配分されることを示す式Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２＋Ｌ_３＋Ｌ_４とを論理積∧で結合することで生成される。

また、図１０に示す第２の数式群１２００のＦ２は、各冷凍機１〜３の特性を示す式Ｆ２_１〜Ｆ２_３と、外気冷房の特性を示す式Ｆ２_４とをそれぞれ論理積∧で結合することで生成される。

ここで、Ｆ２_１は、外気温度Ｔ及び熱負荷Ｌ_１に応じた冷凍機１の消費電力Ｐ_１の特性を示す式Ｐ_１＝（０．００５×Ｔ−０．０７３）×Ｌ_１＋０．２２８１×Ｔ＋１０．３７４と、冷凍機１が配分可能な熱負荷のＬ_１の範囲を示す特性６８．６≦Ｌ_１≦１２５とを論理積∧で結合した上で、停止時の熱負荷Ｌ_１が０であることを示す論理式（Ｌ_１＝０∧Ｐ_１＝０）を論理和∨で結合することで生成される。Ｆ２_２〜Ｆ２_３についても同様の方法で生成される。

Ｆ２_４は、外気冷房の消費電力Ｐ_４が１０であることを示す式Ｐ_４＝１０と、外気温度Ｔに応じて配分可能な熱負荷Ｌ_４の範囲を示す式０≦Ｌ_４≦１００−３×Ｔとを論理積∧で結合した上で、停止時の熱負荷Ｐ_４が０であることを示す論理式（Ｌ_４＝０∧Ｐ_４＝０）を論理和∨で結合することで生成される。

なお、上記の第２の数式群１２００では、冷凍機１〜冷凍機３及び外気冷房の停止時の消費電力Ｐ_１〜Ｐ_４を０（ｋＷ）としている。

ステップＳ１０３：一階述語論理式生成部１３０は、数式群生成部１２０により生成された第１の数式群と第２の数式群とに基づいて、一階述語論理式を生成する。

例えば、一階述語論理式生成部１３０は、図９に示す第１の数式群１１００と、図１０に示す第２の数式群１２００と、図８に示す解析条件情報Ｄとに基づいて、以下の数１に示す一階述語論理式Ｈを生成する。

上記の数１に示す一階述語論理式Ｈは、図９に示す第１の数式群１１００のＦ１と、図１０に示す第２の数式群１２００のＦ２とを論理積で結合した上で、総負荷Ｌと総消費電力Ｐと外気温度Ｔとを除く全ての変数に存在記号を付与することで生成される。

なお、上記の数１に示す一階述語論理式ＨのＦ１及びＦ２に対して、図９に示す第１の数式群１１００のＦ１と、図１０に示す第２の数式群１２００のＦ２とを代入した一階述語論理式Ｈを以下の数２に示す。

ステップＳ１０４：限定記号消去部１４０は、一階述語論理式生成部１３０により生成された一階述語論理式と、入力部１１０により入力された解析条件情報Ｄとに基づいて、限定記号消去法により、実行可能領域式Φを生成する。

例えば、限定記号消去部１４０は、上記の数２に示す一階述語論理式Ｈに基づいて、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）を生成する。実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）は、縦軸を示す変数「総消費電力Ｐ」と、横軸を示す変数「総負荷Ｌ」と、外部変数Ｔとの関係を表した論理式である。なお、限定記号消去部１４０は、例えば、特許第５７６１４７６号公報に開示されている方法を用いて、実行可能領域式Φを生成することができる。

以上により、本実施形態に係る運用支援システム１では、解析装置１０により、解析条件情報Ｄに定義された縦軸及び横軸をそれぞれ示す変数と、外部変数との関係を表す論理式である実行可能領域式Φが生成される。

次に、オンライン可視化部２００が実行可能領域Ｒと実績点Ｑとを描画することで、グラフＧを表示する処理について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係るオンライン可視化部２００による処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１：実績データ取得部２１０は、時刻ｔにおける実績データＰ（ｔ）を計測装置３０から取得する。時刻ｔにおける実績データＰ（ｔ）は、計測装置３０の実績計測部３００が需給系統を計測することで生成される。なお、実績データＰ（ｔ）には、時刻ｔにおける総消費電力量Ｐの実績値と、当該時刻ｔにおける総負荷Ｌの実績値と、当該時刻ｔにおける外部変数値Ｔ＝Ｔ´とが含まれる。

ステップＳ２０２：描画数式生成部２２０は、実行可能領域式Φ（Ｐ，Ｌ，Ｔ）に対して、実績データ取得部２１０が取得した実績データＰ（ｔ）に含まれる外部変数値Ｔ´を設定することで、描画数式Ｋ（Ｔ＝Ｔ´）を生成する。

ステップＳ２０３：実行可能領域描画部２３０は、描画数式生成部２２０により生成された描画数式Ｋ（Ｔ＝Ｔ´）から実行可能領域Ｒ（Ｔ＝Ｔ´）を描画する。例えば、実行可能領域描画部２３０は、総負荷Ｌ及び総消費電力Ｐがそれぞれ横軸及び縦軸である座標系において、描画数式Ｋ（Ｔ＝Ｔ´）が真となる範囲を可視化することで、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝Ｔ´）を描画する。

ステップＳ２０４：実績点描画部２４０は、実績データ取得部２１０が取得した実績データＰ（ｔ）に含まれる総消費電力Ｐ及び総負荷Ｌの実績値を示す実績点Ｑ（ｔ）を描画する。

以上のステップＳ２０２〜ステップＳ２０４の処理は、実績データ取得部２１０が実績データＰ（ｔ）を取得する度に繰り返し実行される。これにより、本実施形態に係る運用支援システム１では、支援装置２０により、実績値データに含まれる外部変数値に応じて動的に描画された実行可能領域Ｒと、実績点Ｑとが含まれるグラフＧが表示される。

ここで、時刻ｔ＝１４；００、外部変数値Ｔ＝３０℃の場合におけるグラフＧ（ｔ＝１４：００）と、時刻ｔ＝１５：００、外部変数値Ｔ＝２０℃の場合におけるグラフＧ（ｔ＝１５：００）とを図１２に示す。図１２は、グラフＧ（ｔ）の一例を示す図である。

図１２に示すように、グラフＧ（ｔ＝１４：００）には、外部変数値Ｔ＝３０℃の場合における実行可能領域Ｒ（Ｔ＝３０）と、時刻ｔ＝１４：００における実績点Ｑ（ｔ＝１４：００）とが含まれている。これにより、例えば運用担当者等は、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝３０）の下限と、実績点Ｑ（ｔ＝１４：００）とを比較することで、電力効率化の余地があるか否か等の検討を行うことができる。

同様に、グラフＧ（ｔ＝１５：００）には、外部変数値Ｔ＝２０℃の場合における実行可能領域Ｒ（Ｔ＝２０）と、時刻ｔ＝１５：００における実績点Ｑ（ｔ＝１５：００）とが含まれている。これにより、同様に、例えば運用担当者等は、実行可能領域Ｒ（Ｔ＝２０）の下限と、実績点Ｑ（ｔ＝１５：００）とを比較することで、電力効率化の余地があるか否か等の検討を行うことができる。

このように、実績値データＰ（ｔ）に含まれる外部変数値Ｔ´に応じて実行可能領域Ｒ（Ｔ＝Ｔ´）を動的に描画することで、需給系統の実際の運用状態が反映された実行可能領域Ｒ（Ｔ＝Ｔ´）が含まれるグラフＧ（ｔ）が表示される。これにより、例えば運用担当者等は、需給系統の運用を効率化できるか否か等を高い精度で判断することができるようになる。

また、本実施形態に係る運用支援システム１では、実行可能領域式Φを生成するまでの処理を解析装置１０においてオフラインで実行する。このため、本実施形態に係る支援装置２０は、オンラインにおいて、グラフＧの表示を高速に行うことができる。

ここで、図６に示す需給系統モデルＭを用いた場合に、本実施形態に係る運用支援システム１と、特許第６０６５１６７号公報に開示されている技術とにおける描画数式Ｋの生成に要する計算時間の比較結果を図１３に示す。図１３は、計算時間の比較例を示す図である。

図１３に示すように、特許第６０６５１６７号公報に開示されている技術と比べて、本実施形態に係る運用支援システム１では、約１／６１の計算時間で描画数式Ｋを生成することができる。このように、本実施形態に係る運用支援システム１では、従来技術と比べて、オンライン時に高速に描画数式Ｋを生成し、実行可能領域Ｒを描画することができる。一般に、描画数式Ｋを生成するための計算時間は、需給系統に含まれる設備等の台数に対して指数的に増加することが知られている。このため、本実施形態に係る運用支援システム１では、需給系統に含まれる設備等の台数が増えるに従って、従来技術と比べて、より顕著に計算時間を削減させることができる。

本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１ 運用支援システム
１０ 解析装置
２０ 支援装置
３０ 計測装置
１００ オフライン解析部
１１０ 入力部
１２０ 数式群生成部
１３０ 一階述語論理式生成部
１４０ 限定記号消去部
２００ オンライン可視化部
２１０ 実績データ取得部
２２０ 描画数式生成部
２３０ 実行可能領域描画部
２４０ 実績点描画部
３００ 実績計測部

Claims (6)

1. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備とを含む需給系統の運用を支援する運用支援システムであって、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統モデル及び前記設備能力情報において解析対象となる複数の変数並びに前記需給系統に対する外部条件を示す変数である外部変数が定義された解析条件情報とを入力する入力部と、
   前記入力部により入力された前記需給系統モデルと、前記設備能力情報と、前記解析条件情報とに基づいて、前記複数の変数及び前記外部変数の関係を表す関係論理式を、一階述語論理式と限定記号消去法とに基づいて予め生成する論理式生成部と、
   前記需給系統の運用中おける前記複数の変数の実績を示す第１の実績値と前記外部条件の実績を示す第２の実績値とが含まれる実績データを、前記需給系統を計測する計測装置から取得する取得部と、
   前記取得部により前記実績データが取得されるたびに、前記関係論理式の前記外部変数に、該実績データに含まれる前記第２の実績値を代入して、前記複数の変数が前記第２の実績値のもとで取り得る関係を表す論理式を求め、該論理式が表す領域と、前記実績データに含まれる前記第１の実績値が示す点とを描画する可視化部と、
   を有することを特徴とする運用支援システム。
2. 前記論理式生成部は、
   前記入力部により入力された前記需給系統モデルと、前記設備能力情報と、前記解析条件情報とに基づいて、前記需給系統の最適化問題における目的変数及び制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成し、
   生成された前記数式群に基づいて、前記一階述語論理式を生成し、
   生成された前記一階述語論理式に基づいて、前記限定記号消去法により、前記複数の変数及び前記外部変数の関係を表す関係論理式を予め生成する、ことを特徴とする請求項１に記載の運用支援システム。
3. 前記可視化部は、
   前記複数の変数をそれぞれ座標軸とする座標系において、前記論理式が表す領域と、前記第１の実績値が示す点とを描画する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の運用支援システム。
4. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備とを含む需給系統の運用を支援する運用支援装置であって、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統モデル及び前記設備能力情報において解析対象となる複数の変数並びに前記需給系統に対する外部条件を示す変数である外部変数が定義された解析条件情報とを入力する入力部と、
   前記入力部により入力された前記需給系統モデルと、前記設備能力情報と、前記解析条件情報とに基づいて、前記複数の変数及び前記外部変数の関係を表す関係論理式を、一階述語論理式と限定記号消去法とに基づいて予め生成する論理式生成部と、
   前記需給系統の運用中おける前記複数の変数の実績を示す第１の実績値と前記外部条件の実績を示す第２の実績値とが含まれる実績データを、前記需給系統を計測する計測装置から取得する取得部と、
   前記取得部により前記実績データが取得されるたびに、前記関係論理式の前記外部変数に、該実績データに含まれる前記第２の実績値を代入して、前記複数の変数が前記第２の実績値のもとで取り得る関係を表す論理式を求め、該論理式が表す領域と、前記実績データに含まれる前記第１の実績値が示す点とを描画する可視化部と、
   を有することを特徴とする運用支援装置。
5. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備とを含む需給系統の運用を支援するコンピュータが、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統モデル及び前記設備能力情報において解析対象となる複数の変数並びに前記需給系統に対する外部条件を示す変数である外部変数が定義された解析条件情報とを入力する入力手順と、
   前記入力手順により入力された前記需給系統モデルと、前記設備能力情報と、前記解析条件情報とに基づいて、前記複数の変数及び前記外部変数の関係を表す関係論理式を、一階述語論理式と限定記号消去法とに基づいて予め生成する論理式生成手順と、
   前記需給系統の運用中おける前記複数の変数の実績を示す第１の実績値と前記外部条件の実績を示す第２の実績値とが含まれる実績データを、前記需給系統を計測する計測装置から取得する取得手順と、
   前記取得手順により前記実績データが取得されるたびに、前記関係論理式の前記外部変数に、該実績データに含まれる前記第２の実績値を代入して、前記複数の変数が前記第２の実績値のもとで取り得る関係を表す論理式を求め、該論理式が表す領域と、前記実績データに含まれる前記第１の実績値が示す点とを描画する可視化手順と、
   を実行することを特徴とする運用支援方法。
6. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備とを含む需給系統の運用を支援するコンピュータに、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統モデル及び前記設備能力情報において解析対象となる複数の変数並びに前記需給系統に対する外部条件を示す変数である外部変数が定義された解析条件情報とを入力する入力手順と、
   前記入力手順により入力された前記需給系統モデルと、前記設備能力情報と、前記解析条件情報とに基づいて、前記複数の変数及び前記外部変数の関係を表す関係論理式を、一階述語論理式と限定記号消去法とに基づいて予め生成する論理式生成手順と、
   前記需給系統の運用中おける前記複数の変数の実績を示す第１の実績値と前記外部条件の実績を示す第２の実績値とが含まれる実績データを、前記需給系統を計測する計測装置から取得する取得手順と、
   前記取得手順により前記実績データが取得されるたびに、前記関係論理式の前記外部変数に、該実績データに含まれる前記第２の実績値を代入して、前記複数の変数が前記第２の実績値のもとで取り得る関係を表す論理式を求め、該論理式が表す領域と、前記実績データに含まれる前記第１の実績値が示す点とを描画する可視化手順と、
   を実行させることを特徴とするプログラム。

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