JP6385984B2 - エネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びエネルギー管理プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びエネルギー管理プログラムに関する。

近年、震災などが発生した場合における事業継続計画（BCP: Business Continuity Plan）への関心が高まっている。また、地球温暖化対策として、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を削減することが求められている。

これらの事情から、スマートコミュニティに向けた取組みが活発化している。スマートコミュニティでは、エネルギー管理システム（EMS: Energy Management System）のエネルギー管理装置は、情報通信技術（ICT: Information Communication Technology）を駆使して、電力などのエネルギーを管理する。

ＦＥＭＳ（Factory Energy Management System）は、工場におけるエネルギーを管理する。ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）は、ビルにおけるエネルギーを管理する。ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）、は、家におけるエネルギーを管理する。特定電気事業者や特定供給事業者などの事業者向けのＥＭＳ（以下、「地域ＥＭＳ」という。）は、特定の地域におけるエネルギーを管理する。地域ＥＭＳは、地域におけるエネルギー需給がひっ迫した場合、エネルギー需要量の削減をデマンドレスポンス（DR: Demand Response）によって需要家に促す。

需要家には、ＺＥＢ（Zero Energy Building）、ＰＥＢ（Positive Energy Building）、ＺＥＨ（Zero Energy House）などの年間エネルギー生産制約が課される場合がある。また、需要家には、ガス単価が安くなることと引き換えに、年間ガス需要量制約が課される場合がある。しかしながら、エネルギー管理装置は、年間エネルギー生産制約や年間ガス需要量制約などの複数の年間制約を満たす場合には、エネルギーコストを低減することができない場合があった。

特開２０１５−７７０１４号公報 特開２０１５−１３５５７１号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数の年間制約を満たす場合でもエネルギーコストを低減することができるエネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びエネルギー管理プログラムを提供することである。

実施形態のエネルギー管理装置は、長期予測部と、長期計画部と、短期予測部と、短期計画部とを持つ。長期予測部は、エネルギー供給機器からエネルギーが供給される対象である負荷のエネルギー需要量を予め定められた長期間について予測する。長期計画部は、長期間におけるエネルギー需要量の予測結果に基づいて、複数の制約を満たす範囲で、長期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める。短期予測部は、長期間に含まれている短期間について負荷のエネルギー需要量を予測する。短期計画部は、長期間におけるエネルギー供給機器の運転計画と短期間におけるエネルギー需要量の予測結果とに基づいて、複数の制約を満たす範囲で、短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める。

第１実施形態における、エネルギー管理システムの構成の例を示す図。 第１実施形態における、エネルギー管理装置の構成の例を示す図。 第１実施形態における、外部エネルギー源と、エネルギー供給プラントと、需要家群との構成の例を示す図。 第１実施形態における、エネルギー管理装置の動作の例を示すフローチャート。 第１実施形態における、年間運転計画部の構成の例を示す図。 第１実施形態における、年間運転計画部の動作の例を示すフローチャート。 第１実施形態における、年間制約係数の更新をエネルギー種別ごとに示す図。 第１実施形態における、年間制約係数の更新を示す図。 第１実施形態における、年間運転計画の表示の例を示す図。 第１実施形態における、日間運転計画部の構成の例を示す図。 第１実施形態における、日間運転計画部の動作の例を示すフローチャート。 第１実施形態における、日間運転計画の表示の例を示す図。 第２実施形態における、エネルギー管理システムの構成の例を示す図。 第２実施形態における、エネルギー管理装置の構成の例を示す図。 第２実施形態における、性能評価部の構成の例を示す図。 第２実施形態における、年間運転計画部の動作の例を示すフローチャート。 第２実施形態における、ＤＲ演算部の構成の例を示す図。 第２実施形態における、日間運転計画部の動作の例を示すフローチャート。 第３実施形態における、エネルギー管理システムの構成の例を示す図。 第３実施形態における、エネルギー管理装置の構成の例を示す図。 第３実施形態における、エネルギー配分の表示の例を示す図。

以下、実施形態のエネルギー管理装置、エネルギー管理方法及びエネルギー管理プログラムを、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、エネルギー管理システム１ａの構成の例を示す図である。エネルギー管理システム１ａは、需要家群におけるエネルギーを管理するためのシステムである。エネルギー管理システム１ａは、エネルギー管理装置２と、外部エネルギー源３と、エネルギー供給プラント４と、需要家群５とを備える。内部ネットワーク１００は、通信回線である。内部ネットワーク１００は、例えば、光ファイバ、同軸ケーブルである。

エネルギー管理装置２は、サーバ装置などの情報処理装置である。エネルギー管理装置２は、需要家群５の負荷に合うようにエネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器のエネルギーを管理するための装置である。エネルギー管理装置２の運用者は、例えば、ビル管理者、工場運営者、一般家庭世帯主、地域エネルギー事業者、管理者又は運用管理委託者である。

エネルギー管理装置２は、内部ネットワーク１００を介して、エネルギー供給プラント４と通信する。エネルギー管理装置２は、内部ネットワーク１００を介してエネルギー供給プラント４の動作を制御することによって、エネルギー供給プラント４を介して需要家群５にエネルギーを供給する。エネルギー管理装置２は、内部ネットワーク１００を介して、需要家群５と通信してもよい。

エネルギー管理装置２は、エネルギー供給プラント４と別体でもよいし、ローカルＢＥＭＳや工場内監視室などのローカル監視室の情報処理装置としてエネルギー供給プラント４と一体でもよい。エネルギー管理装置２は、クラウドコンピューティング技術によって、エネルギー供給プラント４を遠隔から制御してもよい。例えば、エネルギー管理装置２は、地域冷暖房（DHC: District Heating and Cooling）に関する処理を実行してもよい。例えば、エネルギー管理装置２は、クラウド型ＢＥＭＳでもよい。

外部エネルギー源３は、エネルギーを供給するための設備である。外部エネルギー源３は、エネルギー管理装置２の運用者とは異なる外部運用者によって運用される。外部エネルギー源３は、エネルギー供給プラント４にエネルギーを供給する。エネルギーは、例えば、系統電力、外部電源電力及び市場電力などの電力である。系統電力は、例えば、電気事業者、発電所、新電力会社、市場電力及び外部電源業者などから供給される電力である。エネルギーは、例えば、ガス、水素、灯油、石炭、石油及び薪などの燃料でもよい。ガスは、例えば、ガス会社から供給される。

エネルギー供給プラント４は、外部エネルギー源３から供給されたエネルギーに応じて、電力、冷熱、温熱及び蒸気などのエネルギーを需要家群５に供給するための設備である。エネルギー供給プラント４は、エネルギー管理装置２による制御に基づいて、外部エネルギー源３から供給されたエネルギーを利用して生成された電力、冷熱、温熱及び蒸気などのエネルギーを需要家群５に供給する。

需要家群５は、特定の地域における需要家５００である。需要家群５は、特定の地域における複数の需要家５００でもよい。需要家５００は、建築物（ビル）、工場設備、建造物、家、病院施設、商用施設などである。需要家５００は、負荷を備える。負荷は、例えば、電力負荷と、冷熱負荷と、温熱負荷と、蒸気負荷とである。需要家５００の負荷は、エネルギー供給プラント４から供給されたエネルギーを消費する。

需要家群５の負荷は、需要家群５のエネルギー供給機器から供給されたエネルギーを消費してもよい。需要家群５のエネルギー需要は、需要家群５のエネルギー供給機器から需要家群５の負荷にエネルギーが供給されるほど少なくなる。すなわち、外部エネルギー源３がエネルギー供給プラント４に供給するエネルギー量は、需要家群５のエネルギー供給機器から需要家群５の負荷にエネルギーが供給されるほど少なくなる。

以下では、外部エネルギー源３がエネルギー供給プラント４に供給するエネルギー量（エネルギー供給量）に関して、年間制約が需要家群５に課せられる。年間制約は、例えば、ＺＥＢ、ＰＥＢ及びＺＥＨなどの年間エネルギー生産制約（年間一次エネルギー収支に関する制約）である。年間制約は、例えば、ガス会社と需要家との間の大口供給契約に基づく年間ガス需要量制約でもよい。年間制約は、例えば、外部電源業者との年間取引量契約でもよい。年間制約は、例えば、エネルギー供給機器の運転に関する制約でもよい。

図２は、エネルギー管理装置２の構成の例を示す図である。エネルギー管理装置２は、プロセスデータ取得部２１と、プロセスデータ記憶部２２と、設定データ取得部２３と、取得制御部２４と、設定データ記憶部２５と、演算処理部２６と、演算結果記憶部２７とを備える。

プロセスデータ取得部２１とプロセスデータ記憶部２２と設定データ取得部２３と取得制御部２４と演算処理部２６とのうち一部又は全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。

プロセスデータ取得部２１とプロセスデータ記憶部２２と設定データ取得部２３と取得制御部２４と演算処理部２６とのうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

設定データ記憶部２５と演算結果記憶部２７とは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する。設定データ記憶部２５と演算結果記憶部２７とは、例えば、ＲＡＭやレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。

通信部２０は、内部ネットワーク１００を介して、エネルギー供給プラント４と通信する。例えば、通信部２０は、内部ネットワーク１００を介して、エネルギー供給プラント４の計測装置からプロセスデータ２２０を取得する。プロセスデータ２２０は、例えば、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器のエネルギー残存量（計測残存データ）、運用状態、故障状態、燃料残存量及びプラント構成を表すデータである。プロセスデータ２２０は、例えば、エネルギー供給プラント４の運用記録を表すデータでもよい。プロセスデータ２２０は、例えば、需要家群５が所有するエネルギー供給機器のエネルギー残存量、運用状態、故障状態、燃料残存量、プラント構成を表すデータでもよい。プロセスデータ２２０は、例えば、需要家群５のエネルギー負荷の記録を表すデータでもよい。通信部２０は、内部ネットワーク１００を介して取得したプロセスデータ２２０を、プロセスデータ取得部２１に送信する。

プロセスデータ取得部２１は、エネルギー供給プラント４に関するプロセスデータ２２０を、通信部２０から取得する。プロセスデータ取得部２１は、通信部２０を介さずに、エネルギー供給プラント４からプロセスデータを取得してもよい。プロセスデータ取得部２１は、取得したプロセスデータ２２０を、時刻に対応付けてプロセスデータ記憶部２２に記憶させる。時刻の単位は、例えば、１時間である。プロセスデータ記憶部２２は、プロセスデータ２２０を日時に対応付けて記憶する。

設定データ取得部２３（データ取得部）は、キーボード、タッチパネル及びマウスなどの操作部である。設定データ取得部２３は、設定データ取得部２３に対する操作に応じて、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の設定データを取得する。エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器は、例えば、蓄電池、冷熱槽、温熱槽である。エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の設定データは、例えば、プラントモデルデータ２５１、モデルパラメータデータ２５２である。

プラントモデルデータ２５１は、エネルギー供給プラント４の態様を示す設定データである。例えば、プラントモデルデータ２５１は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の種類を表すデータでもよい。例えば、プラントモデルデータ２５１は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の接続態様を表すデータでもよい。接続態様は、例えば、エネルギーの流れの態様、通信の流れの態様である。

モデルパラメータデータ２５２は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の詳細を示す設定データである。例えば、モデルパラメータデータ２５２は、エネルギー供給機器が供給するエネルギーの最大出力及び最小出力を表すデータでもよい。例えば、モデルパラメータデータ２５２は、エネルギーの変換効率を表すデータでもよい。エネルギーの変換効率は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器が消費したエネルギー量に対してエネルギー供給機器が生成したエネルギー量に基づいて表される。

例えば、モデルパラメータデータ２５２は、エネルギー単価を表すデータでもよい。エネルギー単価は、例えば、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器がエネルギーを生成する際に消費するエネルギーの単価である。モデルパラメータデータ２５２は、日時に対応付けられてもよい。エネルギー供給機器がエネルギーを製造する際に消費するエネルギーは、外部エネルギー源３から供給される。エネルギー供給機器がエネルギーを製造する際に消費するエネルギーは、例えば、電力、ガス、灯油、石炭、石油、天然ガス及び薪などのエネルギーである。

モデルパラメータデータ２５２は、気象条件に応じてエネルギーの生成効率が変化する太陽光発電設備（PV: Photo Voltaics）などについて、気象条件に応じて生成されるエネルギー量を表すデータでもよい。モデルパラメータデータ２５２は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器が蓄積可能なエネルギー量を表すデータでもよい。

設定データ取得部２３は、通信用インターフェースを備えてもよい。設定データ取得部２３は、通信用インターフェースを介して、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の設定データを外部記憶装置から取得してもよい。

取得制御部２４は、設定データ取得部２３が取得した設定データを、設定データ記憶部２５に記憶させる。取得制御部２４は、評価期間データ２５０を設定データ記憶部２５に記憶させる。評価期間データ２５０は、演算処理部２６が運転計画を作成する対象となる期間（以下、「評価期間」という。）を表すデータである。評価期間データ２５０は、評価期間における年間制約の設定内容を表すデータを更に含む。設定データ記憶部２５は、評価期間データ２５０と、プラントモデルデータ２５１と、モデルパラメータデータ２５２とを記憶する。

演算処理部２６は、プロセスデータ２２０をプロセスデータ記憶部２２から取得する。演算処理部２６は、評価期間データ２５０と、プラントモデルデータ２５１と、モデルパラメータデータ２５２とを、設定データ記憶部２５から取得する。演算処理部２６は、プロセスデータ２２０と評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２とに基づいて、エネルギー供給プラント４に関する年間制約係数データ２７０を作成する。

演算処理部２６は、プロセスデータ２２０と評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２とに基づいて、需要家群５における年間需要予測データ２７１を作成する。年間需要予測データ２７１は、需要家群５における年間エネルギー需要量（エネルギー消費量）の予測結果を表すデータである。年間需要予測データ２７１は、例えば、１時間単位で表される。演算処理部２６は、プロセスデータ２２０と評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２とに基づいて、エネルギー供給プラント４に関する日間需要予測データ２７３を作成する。

演算処理部２６は、年間制約係数データ２７０と、年間需要予測データ２７１と、年間運転計画データ２７２と、日間需要予測データ２７３と、日間運転計画データ２７４とを、演算結果記憶部２７に記憶させる。

演算処理部２６は、年間制約優先度演算部２６０と、年間需要予測部２６１と、年間運転計画部２６２と、日間需要予測部２６３と、日間運転計画部２６４とを備える。

年間制約優先度演算部２６０（優先度決定部）は、評価期間データ２５０を、設定データ記憶部２５から取得する。年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の設定内容を表すデータを、評価期間データ２５０から抽出する。年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の設定内容と目的関数の設定内容とに基づいて、予め定められた基準に従って、年間制約の優先度を定める。年間制約優先度演算部２６０は、複数の年間制約がある場合、複数の年間制約について、優先度を年間制約ごとに定める。

年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の優先度を、年間運転計画部２６２に送信する。年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の優先度を、年間制約係数データ２７０に含めて演算結果記憶部２７に記憶させる。

年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の設定内容と目的関数の設定内容とに基づいて、年間のエネルギーコストを低減するための年間制約の優先度を算出する。優先度は、優先順位を表す番号で表現される。優先度は、重みづけを表す値で表現されてもよい。年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の設定内容と目的関数の設定内容とに基づいて、ＣＯ２の排出量を低減するための年間制約の優先度を算出してもよい。

年間制約には、目標のエネルギーコストの達成のしやすさに違いがあってもよい。年間制約優先度演算部２６０は、達成にしくい年間制約であるほど、より大きな重みづけを与えてもよい。すなわち、年間制約優先度演算部２６０は、達成にしくい年間制約であるほど、より大きな重みづけに応じた大きな係数を与えてもよい。年間制約は、重みづけが大きいほど達成しやすくなる。エネルギーコストは、年間制約の重みづけが大きいほど高くなる。

年間需要予測部２６１（長期予測部）は、プロセスデータ２２０をプロセスデータ記憶部２２から取得する。年間需要予測部２６１は、プロセスデータ２２０に基づいて、需要家群５における年間エネルギー需要量を予測する。年間需要予測部２６１は、需要家群５における年間エネルギー需要量の予測結果を、年間運転計画部２６２に送信する。年間需要予測部２６１は、需要家群５における年間エネルギー需要量の予測結果を、日時に対応付けて年間需要予測データ２７１として演算結果記憶部２７に記憶させる。

年間運転計画部２６２（長期計画部）は、評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２とを、設定データ記憶部２５から取得する。年間運転計画部２６２は、年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１とを、演算結果記憶部２７から取得する。

年間運転計画部２６２は、評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２と年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１とに基づいて、エネルギー供給プラント４の年間運転計画を作成する。例えば、年間運転計画部２６２は、エネルギー供給プラント４の年間燃料制約や運転制約などの複数の制約を満たす範囲でエネルギーコストを最小化することによって、エネルギー供給プラント４の年間運転計画を作成する。例えば、電力のエネルギーコストは、電力需要量に電力単価を乗算した結果に基づく金額である。例えば、ガスのエネルギーコストは、ガス需要量にガス単価を乗算した結果に基づく金額である。年間運転計画部２６２は、数理計画法や発見的方法（ヒューリスティクス）に基づいて、エネルギーコストを最小化する。

年間運転計画部２６２は、エネルギー供給プラント４の年間運転計画に基づいて、年間におけるエネルギー需要量や運転などの制約に関する係数（以下、「年間制約係数」という。）を定める。年間運転計画部２６２は、年間制約係数を定めることによって、年間運転計画を作成する。年間制約係数が大きくなるに従い、エネルギーは多く使用される。例えば、ガスの年間制約係数が大きくなるに従い、ガスは多く使用される。

年間運転計画部２６２は、年間制約係数を、年間制約係数データ２７０に含めて演算結果記憶部２７に記憶させる。したがって、年間制約係数データ２７０は、年間制約優先度演算部２６０が作成した年間制約の優先度と、年間運転計画部２６２が作成した年間制約係数とを含む。

年間運転計画部２６２は、エネルギー供給プラント４の年間運転計画を表すデータを、年間運転計画データ２７２として演算結果記憶部２７に記憶させる。すなわち、年間運転計画データ２７２は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の年間の運転計画を表すデータである。年間運転計画データ２７２は、例えば、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器における年間の運転計画を１時間単位で示す。エネルギー供給機器は、負荷にエネルギーを供給する機器である。エネルギー供給機器は、例えば、蓄電池、水冷チラー、吸収式冷凍機（ABR: absorption refrigerator）、コジェネレーションシステム（CGS: Co-Generation System）である。

日間需要予測部２６３（短期予測部）は、プロセスデータ２２０をプロセスデータ記憶部２２から取得する。日間需要予測部２６３は、プロセスデータ２２０に基づいて、需要家群５における日間エネルギー需要量を予測する。日間需要予測部２６３は、需要家群５における日間エネルギー需要量の予測結果を、日間運転計画部２６４に送信する。

日間需要予測部２６３は、需要家群５における日間エネルギー需要量の予測結果を、日時に対応付けて、日間需要予測データ２７３として演算結果記憶部２７に記憶させる。すなわち、日間需要予測データ２７３は、需要家群５における日間エネルギー需要量の予測結果を表すデータである。日間需要予測データ２７３は、例えば、１時間単位で表される。

日間運転計画部２６４（短期計画部）は、評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２とを、設定データ記憶部２５から取得する。日間運転計画部２６４は、年間制約係数データ２７０と日間需要予測データ２７３とを、演算結果記憶部２７から取得する。

日間運転計画部２６４は、評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２と年間制約係数データ２７０と日間需要予測データ２７３とに基づいて、エネルギー供給プラント４の日間運転計画を作成する。例えば、日間運転計画部２６４は、エネルギー供給プラント４の年間燃料制約や運転制約などの複数の制約を満たす範囲でエネルギーコストを最小化することによって、エネルギー供給プラント４の日間運転計画を作成する。日間運転計画部２６４は、数理計画法や発見的方法（ヒューリスティクス）に基づいて、エネルギーコストを最小化する。

日間運転計画部２６４は、長期間などについて予め定められた複数の制約を満たす範囲で、短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める。日間運転計画部２６４は、評価期間に含まれている短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める。

日間運転計画部２６４は、エネルギー供給プラント４の日間運転計画を、日間運転計画データ２７４として演算結果記憶部２７に記憶させる。すなわち、日間運転計画データ２７４は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の日間の運転計画を表すデータである。日間運転計画データ２７４は、例えば、１時間単位で表される。

演算結果記憶部２７は、年間制約係数データ２７０と、年間需要予測データ２７１と、年間運転計画データ２７２と、日間需要予測データ２７３と、日間運転計画データ２７４とを記憶する。

図３は、外部エネルギー源３と、エネルギー供給プラント４と、需要家群５との構成の例を示す図である。図３では、外部エネルギー源３は、電力会社３０と、新電力会社（PPS: Power Producer and Supplier）３１と、電力市場３２と、ガス会社３３と、燃料会社３４とを備える。

電力会社３０の装置は、エネルギー供給プラント４に系統電力を供給する。新電力会社３１の装置は、エネルギー供給プラント４に外部電源の電力を供給する。電力市場３２などの装置は、エネルギー供給プラント４に電力を供給する。ガス会社３３の装置は、エネルギー供給プラント４にガスを供給する。ガスは、例えば、ガスパイプライン又はタンクローリー車によって、エネルギー供給プラント４のガスタンクに供給される、燃料会社３４の装置は、エネルギー供給プラント４に燃料を供給する。

エネルギー供給プラント４は、受電設備４００と、ＰＶ４０１（太陽光発電設備）と、蓄電池４０２と、水冷チラー４０３と、空冷ＨＰチラー４０４（Heat-Pomp、ヒートポンプ）と、熱回収ＨＰチラー４０５と、ＣＧＳ４０６と、ボイラ４０７と、ＡＢＲ４０８と、冷熱槽４０９と、温熱槽４１０とを、エネルギー供給機器として備える。

受電設備４００は、系統電力を電力会社３０の装置から取得する。受電設備４００は、系統電力の電圧をエネルギー供給プラント４に適した電圧に変換する。受電設備４００は、外部電源の電力を新電力会社３１の装置から取得する。受電設備４００は、外部電源の電力の電圧をエネルギー供給プラント４に適した電圧に変換する。受電設備４００は、電力を電力市場３２の装置から取得する。受電設備４００は、取得した電力の電圧をエネルギー供給プラント４に適した電圧に変換する。受電設備４００は、蓄電池４０２と水冷チラー４０３と空冷ＨＰチラー４０４と熱回収ＨＰチラー４０５と需要家５００とに、電力を供給する。

ＰＶ４０１は、発電設備である。ＰＶ４０１は、太陽光パネルを備える。太陽光パネルは、太陽光を電気エネルギーに変換する。ＰＶ４０１の発電量は、天候などの気象条件に応じて変化する。ＰＶ４０１は、蓄電池４０２と需要家５００とに電力を供給する。

蓄電池４０２は、二次電池である。蓄電池４０２は、充電又は放電する。蓄電池４０２は、需要家５００に電力を供給する。水冷チラー４０３は、水を熱源として冷媒を相変化させることによって、冷水を生成する。水冷チラー４０３は、冷熱槽４０９及び需要家５００に冷水を供給する。

空冷ＨＰチラー４０４は、空気を熱源として冷媒を相変化させることによって、冷水又は温水を生成する。空冷ＨＰチラー４０４は、冷水又は温水（冷熱）を冷熱槽４０９及び需要家５００に供給する。熱回収ＨＰチラー４０５は、水又は空気を熱源として冷媒を相変化させることによって、冷水又は温水を生成する。熱回収ＨＰチラー４０５は、冷水又は温水（冷熱）を冷熱槽４０９及び需要家５００に供給する。

ＣＧＳ４０６は、内燃機関又は外燃機関を備える。ＣＧＳ４０６は、内燃機関又は外燃機関によって発電する。ＣＧＳ４０６は、ＡＢＲ４０８、温熱槽４１０及び需要家５００に、排熱を温熱として供給する。ボイラ４０７は、ガスをエネルギー源として、ＡＢＲ４０８、温熱槽４１０及び需要家５００に、温熱又は蒸気を供給する。

ＡＢＲ４０８は、水蒸気の吸収と熱源による水蒸気の再生プロセスとを、冷媒の凝縮器及び蒸発器の間で発生させる。ＡＢＲ４０８は、ガスをエネルギー源としてもよいし、バイオマス燃料をエネルギー源としてもよい。ＡＢＲ４０８は、冷熱槽４０９及び需要家５００に冷水を供給する。

冷熱槽４０９は、例えば、水蓄熱槽、氷蓄熱槽又は潜熱蓄熱槽である。冷熱槽４０９は、貯留した熱媒を用いて蓄熱する。温熱槽４１０は、例えば、水蓄熱槽である。温熱槽４１０は、貯留した熱媒を用いて蓄熱する。

需要家群５の需要家５００は、電力負荷５０１と、冷熱負荷５０２と、温熱負荷５０３と、蒸気負荷５０４とを備える。電力負荷５０１は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器から電力を取得する。冷熱負荷５０２は、水を媒体として、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器から冷熱を取得する。温熱負荷５０３は、水を媒体として、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器から温熱を取得する。蒸気負荷５０４は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器から蒸気を取得する。

図４は、エネルギー管理装置２の動作の例を示すフローチャートである。エネルギー管理装置２は、図４に示す動作を定期的に実行してもよい。例えば、エネルギー管理装置２は、図４に示すステップＳ１０４からステップＳ１０７までの動作を、１カ月ごとに実行してもよい。例えば、エネルギー管理装置２は、図４に示すステップＳ１０６からステップＳ１０７までの動作を、１日ごとに実行してもよい。

エネルギー管理装置２の演算処理部２６は、プロセスデータをプロセスデータ記憶部２２から取得する。エネルギー管理装置２の演算処理部２６は、評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２とを、設定データ記憶部２５から取得する（ステップＳ１０１）。

年間需要予測部２６１は、需要家群５における年間エネルギー需要量を予測する。例えば、年間需要予測部２６１は、過去１年間における月間エネルギー需要量の平均値が１年間続くと仮定して、需要家群５における年間エネルギー需要量を予測する。

例えば、年間需要予測部２６１は、直近のＮ日間（Ｎは１以上の整数）のエネルギー需要量の実績値又は予測値の平均値を、移動平均法、加重移動平均法又は指数平滑法などによって時間ごとに算出することによって、需要家群５における年間エネルギー需要量を予測してもよい。例えば、年間需要予測部２６１は、ステップＳ１０６において算出された日間需要予測データ２７３に基づいて、需要家群５における年間エネルギー需要量を予測してもよい（ステップＳ１０２）。

年間運転計画部２６２は、評価期間データ２５０とプラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２と年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１とに基づいて、エネルギー供給プラント４の年間運転計画を作成する（ステップＳ１０３）。

年間需要予測部２６１は、需要家群５における年間エネルギー需要量の予測結果を１カ月ごとに更新することによって、更新された年間需要予測データ２７１を作成する。例えば、年間需要予測部２６１は、ステップＳ１０２と同様の方法を用いて、更新された年間需要予測データ２７１を作成してもよい（ステップＳ１０４）。

年間運転計画部２６２は、更新された年間需要予測データ２７１に基づいて、エネルギー供給プラント４の年間運転計画を更新する。例えば、年間運転計画部２６２は、ステップＳ１０３と同様の方法を用いて、エネルギー供給プラント４の年間運転計画を更新してもよい（ステップＳ１０５）。

日間需要予測部２６３は、プロセスデータ２２０に基づいて需要家群５における日間エネルギー需要量を１日ごとに予測することによって、日間需要予測データ２７３を作成する。例えば、日間需要予測部２６３は、ステップＳ１０２と同様の方法を用いて、日間需要予測データ２７３を作成してもよい。例えば、日間需要予測部２６３は、需要家５００におけるエネルギー需要量の履歴データから、評価対象日に類似する日におけるエネルギー需要量のデータを抽出してもよい。日間需要予測部２６３は、抽出された日におけるエネルギー需要量の履歴データに対して、パターンマッチングを時間ごとに施すことによって、日間需要予測データ２７３を作成してもよい（ステップＳ１０６）。

日間運転計画部２６４は、年間制約係数データ２７０と日間需要予測データ２７３とに基づいて、エネルギー供給プラント４の日間運転計画を作成する（ステップＳ１０７）。

次に、エネルギーコストを最小化するための年間運転計画の作成について説明する。
需要家群５の需要家５００におけるエネルギー負荷は、電力負荷と、冷熱負荷と、温熱負荷と、蒸気負荷とである。以下、電力負荷を表す添え字はｅである。冷熱負荷を表す添え字はＣである。温熱負荷を表す添え字はＨである。蒸気負荷を表す添え字はＳである。

外部エネルギー源３が供給するエネルギーは、系統電力と、外部電源の電力と、ガスと、灯油などの燃料とである。以下、系統電力を表す上付添え字はＧである。系統電力を表す下付添え字はｅである。外部電源の電力を表す上付添え字はｏｕｔである。ガスを表す添え字はｇである。燃料を表す添え字はｏである。

以下、運転計画の目的関数は、エネルギーコストを最小化することを目的とした関数である。運転計画の目的関数は、ＣＯ２の排出量を最小化することを目的とした関数でもよい。年間制約の一つである外部電源の電力の年間調達量制約には、上限及び下限が定められている。年間制約の一つであるガスの年間調達量制約には、上限及び下限が定められている。時刻ｔ^ｄは、日にちｄにおける時刻ｔを表す。時間ｔ^ｄと日にちｄと時刻ｔとは、いずれも離散値である。時刻ｔ^ｄは連続値でもよい。時刻ｔ^ｄが連続値である場合、式におけるΣ(総和)は、∫(積分)と読み替えられてもよい。外部エネルギー源の構成は、図３に示されている構成と異なっていてもよい。年間制約の数は任意でもよい。

年間運転計画部２６２は、図４に示すステップＳ１０３において、エネルギーコストを最小化するための目的関数を表す式（１）を算出する。式（１）は、年間の積算値である。年間運転計画部２６２は、式（１）に基づいて年間運転計画を作成する。

ここで、式（２）〜（１６）が成り立つ。式（２）は、年間の積算値であって、年間外部電源需要量制約を表す条件式である。式（３）は、年間の積算値であって、年間ガス需要量制約を表す条件式である。式（４）は、電力需給バランスを表す条件式である。式（５）は、冷熱需給バランスを表す条件式である。式（６）は、温熱の需給バランスを表す条件式である。式（７）は、蒸気の需給バランスを表す条件式である。式（８）は、エネルギーを蓄積する機器（以下、「蓄エネ機器」という。）におけるエネルギー残量を表す条件式である。蓄エネ機器は、例えば、蓄電池４０２、冷熱槽４０９、温熱槽４１０である。式（９）は、ガス需要量を表す条件式である。式（１０）は、燃料需要量を表す条件式である。式（１１）は、ＣＧＳ４０６の電熱出力を表す条件式である。式（１２）は、ＡＢＲ４０８の冷熱出力を表す条件式である。式（１３）は、電源機器の熱源出力を表す条件式である。式（１４）は、ボイラ４０７の熱出力を表す条件式である。式（１５）は、蓄エネ機器における容量制約を表す条件式である。式（１６）は、各エネルギー供給機器の上限出力及び下限出力により定まる制約を表す条件式である。式（４）〜（１６）は、各時刻における制約条件を表す。

式（１）〜（１６）における各記号の説明は、以下の通りである。

次に、年間運転計画における年間制約などの複数の制約条件を緩和することについて説明する。
式（２）及び（３）についてラグランジュ緩和の考え方が応用された場合、式（１）〜（１６）に基づいて、式（１７）〜（１９）が得られる。式（１７）は、制約条件が緩和された場合における、年間のエネルギーコストを最小化するための目的関数を表す。

ここで、式（４）〜（１６）において、式（１８）及び式（１９）が成り立つ。式（１８）は、年間外部電源制約係数を表す条件式である。年間外部電源制約係数は、年間における外部電源の電力に関する制約係数である。式（１９）は、ガスの年間制約係数を表す条件式である。

ここで、γ_１は、外部電源の電力に関する年間制約係数を表す。γ_２は、ガスに関する年間制約係数を表す。年間制約係数γは、年間制約が上限値及び下限値によって定められている場合、式（１８）に示すように任意の範囲である。年間制約係数γは、年間制約が下限値によって定められている場合、式（１９）に示すように（γ≧０）である。年間制約係数γは、年間制約が上限値によって定められている場合、（γ≦０）である。

以下、エネルギー単価から係数が減算された結果を「仮想エネルギー単価」という。以下、外部電源の電力のエネルギー単価Ｐ_ｅ ^ｏｕｔ（ｔ^ｄ）から年間制約係数γ_１が減算された結果を、「外部電源の電力の仮想エネルギー単価」という。外部電源の電力の仮想エネルギー単価（＝電力のエネルギー単価Ｐ_ｅ ^ｏｕｔ（ｔ^ｄ）−γ_１）は、外部電源の電力に関する年間制約係数γ_１が大きくなるほど安くなる。これにより、外部電源の電力の需要量は、外部電源の電力に関する年間制約係数γ_１が大きくなるほど増える。

以下、ガスのエネルギー単価Ｐ_ｇ（ｔ^ｄ）から年間制約係数γ_２が減算された結果を、「ガスの仮想エネルギー単価」という。ガスの仮想エネルギー単価（＝ガスのエネルギー単価Ｐ_ｇ（ｔ^ｄ）−γ_２）は、ガスに関する年間制約係数γ_２が大きくなるほど安くなる。これにより、ガスの需要量は、ガスに関する年間制約係数γ_２が大きくなるほど増える。

式（１７）は、式（１）と異なり、外部電源の電力のエネルギー単価の代わりに外部電源の電力の仮想エネルギー単価を含む。式（１７）は、式（１）と異なり、ガスのエネルギー単価の代わりにガスの仮想エネルギー単価を含む。

式（１７）の制約条件は、年間制約を表す式（２）及び式（３）が式（１７）の制約条件から除外されているので、各時刻における仮想エネルギー単価に基づく制約条件のみとなる。これにより、日間運転計画部２６４は、年間制約をみたす日間運転計画を作成することができる。

次に、日間運転計画における複数の制約条件を緩和することについて説明する。
式（２０）は、制約条件が緩和された場合における、日間のエネルギーコストを最小化するための目的関数を表す。

ここで、式（４）〜（１６）、（１８）、（１９）が成り立つ。なお、年間制約は、ガス又は燃料に基づいて定められる制約条件でなくてもよい。例えば、年間制約は、複合型の年間制約でもよい。複合型の年間制約は、例えば、ＺＥＢにおける年間制約（年間エネルギー生産制約）である。

図５は、年間運転計画部２６２の構成の例を示す図である。年間運転計画部２６２は、年間制約係数初期化部２６２０と、収束判定部２６２１と、年間制約係数更新部２６２２とを備える。年間制約係数初期化部２６２０は、年間制約係数を初期化する。

日間運転計画部２６４は、初期化された年間制約係数を、年間制約係数初期化部２６２０から取得する。日間運転計画部２６４は、更新された年間制約係数を、年間制約係数更新部２６２２から取得する。日間運転計画部２６４は、エネルギーコストを最小化する年間制約係数を探索することによって、探索された年間制約係数に基づいてエネルギー供給プラント４の日間運転計画を作成する。日間運転計画部２６４は、収束した年間制約係数に基づいて、エネルギー供給プラント４の日間運転計画を１年間について作成する。

収束判定部２６２１は、年間制約係数を探索する処理において年間制約係数が収束したか否かを判定する。収束判定部２６２１は、年間制約係数が収束した場合、収束した年間制約係数を年間制約優先度演算部２６０に送信する。

年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の設定内容と目的関数の設定内容とに基づいて、年間制約の優先度を算出する。年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の優先度を、年間制約係数更新部２６２２に送信する。

年間制約係数更新部２６２２は、年間制約係数を更新する。年間制約係数更新部２６２２は、更新された年間制約係数を含む年間制約係数データ２７０を、日間運転計画部２６４に送信する。

図６は、年間運転計画部２６２の動作（ステップＳ１０３）の例を示すフローチャートである。年間運転計画部２６２が年間運転計画を作成する場合において（ステップＳ１０３）、年間運転計画部２６２の年間制約係数初期化部２６２０は、年間制約係数データ２７０を初期化する。例えば、年間制約係数初期化部２６２０は、モデルパラメータデータ２５２に含まれている年間制約係数γ_ｉ ^０で、年間制約係数データ２７０を初期化する（ステップＳ２０１）。

年間制約係数データ２７０が更新されてない場合、日間運転計画部２６４は、初期化された年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１とに基づいて、エネルギー供給プラント４の日間運転計画を１年間について作成する。年間制約係数データ２７０が更新されている場合、日間運転計画部２６４は、更新された年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１とに基づいて、エネルギー供給プラント４の日間運転計画を１年間について作成する（ステップＳ１０７）。

収束判定部２６２１は、年間制約係数が収束したか否かを判定する。例えば、収束判定部２６２１は、評価期間データ２５０に含まれている年間制約の設定内容に基づいて、絶対誤差を表す式（２１）と年間制約を表す式（２）及び（３）とを満たすか否かを判定する。

ここで、γ_ｉ ^ｋは、年間制約ｉに関するｋ回目の年間制約係数の更新値を表す。ε_ｉは、年間制約ｉの年間制約係数に関する正の一定値である（ステップＳ２０２）。

年間制約優先度演算部２６０は、年間制約係数が収束していない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、年間制約の設定内容と目的関数の設定内容とに基づいて、年間制約の優先度を算出する。例えば、年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の優先度を、年間制約ｉに関して予め定められた重みづけ値ｗ_ｉと等しい値にする。例えば、年間制約優先度演算部２６０は、年間制約の余裕度（上限及び下限）に基づいて、式（２２）及び式（２３）を算出してもよい。式（２２）は、外部電源の電力に関する年間制約ｉの優先度（重みづけ値）を表す。式（２３）は、ガスに関する年間制約ｉの優先度（重みづけ値）を表す。式（２３）におけるＥ_ｇは、制約値の下限である。したがって、式（２３）は、制約値の下限とガスの需要量との差を表す（ステップＳ２０３）。

年間制約係数更新部２６２２は、年間制約の優先度に基づいて、年間制約係数を更新する。例えば、年間制約係数更新部２６２２は、エネルギーコストの各変数について二分法や勾配法を実行することによって、年間制約係数を更新する。

図７は、年間制約係数の更新をエネルギー種別ごとに示す図である。横軸は、エネルギー種別を示す。縦軸は、エネルギー需要量を示す。年間制約係数更新部２６２２は、優先度の高い年間制約の年間制約係数を優先して更新してもよい。図７では、年間制約係数更新部２６２２は、電力に関する年間制約係数を、ガスに関する年間制約係数よりも優先して更新している。

年間制約係数更新部２６２２は、エネルギー需要量が年間制約から離れるほど、年間制約の年間制約係数をより大きく更新してもよい。これにより、日間運転計画部２６４は、複数の年間制約を満たす場合でも、更新された年間制約係数γに基づいて計算結果の収束を早めて、年間制約係数γの全数探索をすることなく短時間の計算で日間運転計画を作成することができる。年間運転計画部２６２は、更新された年間制約係数γに基づいて計算結果の収束を早めて、年間制約係数γの全数探索をすることなく短時間の計算で年間運転計画を作成することができる。

図７では、ドット３００〜３３０は、電力に関する年間制約係数γ_１に応じたエネルギー需要量を示す。図７では、ドット３００は、電力に関する年間制約係数γ_１の初期値に対応するエネルギー需要量を示す。ドット３３０は、年間制約のエネルギー需要量の最適解を示す。

図７では、エネルギー需要量を示すドットの位置は、電力に関する年間制約係数γ_１を年間制約係数更新部２６２２が更新するごとに、ドット３００〜３３０の順に変化する。ドット３００とドット３１０との間隔は、年間制約のエネルギー需要量の最適解からドット３００の位置が離れているので、ドット３１０とドット３２０との間隔よりも長い。ドット３１０とドット３２０との間隔は、最適解の位置からドット３１０の位置が離れているので、ドット３２０とドット３３０との間隔よりも長い。

図８は、年間制約係数の更新を示す図である。横軸は、電力に関する年間制約係数γ_１を示す。縦軸は、ガスに関する年間制約係数γ_２を示す。制約範囲３４０は、年間制約が満たされる範囲を示す。ドット３５０〜３８０は、年間制約係数γ_１と年間制約係数γ_２とを示すドットである。図８では、ドット３５０の位置は、年間制約係数γ_１の初期値と年間制約係数γ_２の初期値とに対応する位置を示す。ドット３８０の位置は、年間制約のエネルギー需要量の最適解に対応する年間制約係数γ_１及び年間制約係数γ_２を示す。

図８では、ドットの位置は、年間制約係数更新部２６２２が年間制約係数γ_１と年間制約係数数γ_２とを更新するごとに、ドット３５０〜３８０の順に変化する。ドット３５０とドット３６０との間隔は、年間制約のエネルギー需要量の最適解からドット３５０の位置が離れているので、ドット３６０とドット３７０との間隔よりも長い。ドット３６０とドット３７０との間隔は、最適解の位置からドット３６０の位置が離れているので、ドット３６０とドット３７０との間隔よりも長い。

年間制約係数更新部２６２２は、年間制約の優先度（重みづけ値）と式（２４）とに基づいて、年間制約係数を更新してもよい。式（２４）は、年間制約係数の第１の更新例を表す。

式（２４）において、ａは定数である。年間制約係数更新部２６２２は、年間制約の優先度（重みづけ値）と式（２５）とに基づいて、年間制約係数を更新してもよい。式（２５）は、年間制約係数の第２の更新例を表す。

式（２５）において、ｂ及びｃは定数である。年間制約係数更新部２６２２は、年間制約の優先度（重みづけ値）と式（２６）とに基づいて、年間制約係数を更新してもよい。

式（２６）は、年間制約係数の第３の更新例を表す（ステップＳ２０４）。年間制約係数更新部２６２２は、ステップＳ１０７に処理を戻す。

年間制約優先度演算部２６０は、年間制約係数が収束した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、収束した年間制約係数と年間運転計画データ２７２とを、年間制約優先度演算部２６０に送信する（ステップＳ２０５）。

図９は、年間運転計画の表示の例を示す図である。年間運転計画を表すグラフは、表示装置に表示されてもよい。図９の下段の横軸は、ガスの年間制約係数γ_２を示す。図９の下段の横軸は、電力の年間制約係数γ_１を示してもよい。図９の下段の縦軸は、年間のエネルギーコストを示す。年間のエネルギーコストは、ガスの年間制約係数が大きくなるほど少なくなる場合がある。図９の中段の横軸は、ガスの年間制約係数γ_２を示す。図９の中段の縦軸は、年間のガス需要量を示す。年間のガス需要量は、ガスの年間制約係数が大きくなるほど多くなる。図９の上段の横軸は、ガスの年間制約係数γ_２を示す。図９の上段の縦軸は、年間の外部電源の電力の需要量を示す。年間の外部電源の電力の需要量は、ガスの年間制約係数が大きくなるほど少なくなる。

年間制約優先度演算部２６０は、外部電源の電力の年間制約とガスの年間制約とを満たす範囲で、年間のエネルギーコストが最も少なくなる年間制約係数γ（最適解）を算出する。年間制約優先度演算部２６０は、複数の年間制約を満たす場合でも、年間制約係数γに基づいて計算結果の収束を早めて、年間制約係数γの全数探索をすることなく短時間の計算でエネルギーコストを低減することができる。

図１０は、日間運転計画部２６４の構成の例を示す図である。日間運転計画部２６４は、年間制約係数取得部２６４０と、電源機器運転計画部２６４１と、冷熱源機器運転計画部２６４２と、温熱源機器運転計画部２６４３と、蒸気熱源機器運転計画部２６４４と、蓄エネ機器運転計画部２６４５とを備える。

年間制約係数取得部２６４０は、年間運転計画部２６２の年間制約係数初期化部２６２０が初期化した年間制約係数データ２７０を取得する。電源機器運転計画部２６４１は、年間制約係数データ２７０に含まれている年間制約係数γに基づいて、電源機器の運転計画を作成する。電源機器は、例えば、発電することが可能であるコジェネレーションシステムである。

冷熱源機器運転計画部２６４２は、年間制約係数γに基づいて、水冷チラー４０３などの冷熱源機器の運転計画を作成する。温熱源機器運転計画部２６４３は、年間制約係数γに基づいて、空冷ＨＰチラー４０４、熱回収ＨＰチラー４０５、ボイラ４０７及びＣＧＳ４０６などの温熱源機器の運転計画を作成する。蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、年間制約係数γに基づいて、蒸気熱源機器の運転計画を作成する。蓄エネ機器運転計画部２６４５は、蓄エネ機器の運転計画を作成する。

図１１は、日間運転計画部２６４の動作（ステップＳ１０７）の例を示すフローチャートである。日間運転計画部２６４が日間運転計画を作成する場合において（ステップＳ１０７）、日間運転計画部２６４の年間制約係数取得部２６４０は、年間制約係数を取得する。例えば、年間制約係数取得部２６４０は、モデルパラメータデータ２５２に含まれている年間制約係数γ_ｉ ^０で、年間制約係数データ２７０を取得する（ステップＳ３０１）。

電源機器運転計画部２６４１は、年間制約係数データ２７０に含まれている年間制約係数と日間需要予測データ２７３とに基づいて、受電設備４００、ＰＶ４０１及び蓄電池４０２などの電源機器における１時間単位の日間運転計画を作成する。

例えば、電源機器運転計画部２６４１は、限界コストを算出する。限界コストとは、単位量のエネルギーをエネルギー供給機器に供給するために必要となる単価である。単位量のエネルギーをエネルギー供給機器に供給するために必要となる単価は、供給されるエネルギーの単価をエネルギーの変換効率で除算した結果に基づいて定まる。エネルギーの変換効率は、運転計画を作成する対象のエネルギー供給機器の入出力特性に基づいて定まる。電源機器運転計画部２６４１は、限界コストに基づいて、電源機器の動作の優先順位を決定する。

例えば、電源機器運転計画部２６４１は、エネルギーの変換効率が高い電源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。例えば、電源機器運転計画部２６４１は、エネルギー単価が安い電源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。電源機器運転計画部２６４１は、需要家５００のエネルギー需要を満たす量のエネルギーを供給するように、定められた優先順位に基づいて、電源機器の１時間単位の日間運転計画を作成する（ステップＳ３０２）。

冷熱源機器運転計画部２６４２は、年間制約係数データ２７０に含まれている年間制約係数と日間需要予測データ２７３とに基づいて、冷熱源機器の１時間単位の日間運転計画を作成する。冷熱源機器運転計画部２６４２は、限界コストに基づいて、冷熱源機器の動作の優先順位を決定する。

例えば、冷熱源機器運転計画部２６４２は、エネルギーの変換効率が高い冷熱源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。例えば、冷熱源機器運転計画部２６４２は、エネルギー単価が安い冷熱源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。冷熱源機器運転計画部２６４２は、需要家５００のエネルギー需要を満たす量のエネルギーを供給するように、定められた優先順位に基づいて冷熱源機器の１時間単位の日間運転計画を作成する（ステップＳ３０３）。

温熱源機器運転計画部２６４３は、年間制約係数データ２７０に含まれている年間制約係数と日間需要予測データ２７３とに基づいて、冷熱源機器の１時間単位の日間運転計画を作成する。温熱源機器運転計画部２６４３は、限界コストに基づいて、温熱源機器の動作の優先順位を決定する。

例えば、温熱源機器運転計画部２６４３は、エネルギーの変換効率が高い温熱源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。例えば、温熱源機器運転計画部２６４３は、エネルギー単価が安い温熱源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。温熱源機器運転計画部２６４３は、需要家５００のエネルギー需要を満たす量のエネルギーを供給するように、定められた優先順位に基づいて温熱源機器の１時間単位の日間運転計画を作成する（ステップＳ３０４）。

蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、年間制約係数データ２７０に含まれている年間制約係数と日間需要予測データ２７３とに基づいて、蒸気熱源機器の１時間単位の日間運転計画を作成する。蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、限界コストに基づいて、蒸気熱源機器の動作の優先順位を決定する。

例えば、蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、エネルギーの変換効率が高い蒸気熱源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。例えば、蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、エネルギー単価が安い蒸気熱源機器を優先して動作させるための運転計画を作成してもよい。蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、需要家５００のエネルギー需要を満たす量のエネルギーを供給するように、定められた優先順位に基づいて蒸気熱源機器の１時間単位の日間運転計画を作成する（ステップＳ３０５）。

電源機器運転計画部２６４１は、各電源機器のエネルギー需要量（消費エネルギー量）を算出する。電源機器運転計画部２６４１は、各電源機器のエネルギー需給のバランスに基づいて、系統電力の受電量を電源機器ごとに算出してもよい。冷熱源機器運転計画部２６４２は、各冷熱源機器のエネルギー需要量を算出する。冷熱源機器運転計画部２６４２は、各冷熱源機器のエネルギー需給のバランスに基づいて、系統電力の受電量を冷熱源機器ごとに算出してもよい。温熱源機器運転計画部２６４３は、各温熱源機器のエネルギー需要量を算出する。温熱源機器運転計画部２６４３は、各温熱源機器のエネルギー需給のバランスに基づいて、系統電力の受電量を温熱源機器ごとに算出してもよい。蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、蒸気熱源機器のエネルギー需要量を算出する（ステップＳ３０６−１）。

蓄エネ機器運転計画部２６４５は、蓄エネ機器の運転計画を作成する。例えば、蓄エネ機器運転計画部２６４５は、蓄エネ機器の限界コストとエネルギーの変換効率とに基づいて、エネルギーコストをより低減することができるように蓄熱又は放熱するための運転計画を作成する（ステップＳ３０７）。

電源機器運転計画部２６４１は、各電源機器のエネルギー需要量（消費エネルギー量）を算出する。電源機器運転計画部２６４１は、各電源機器のエネルギー需給のバランスに基づいて、系統電力の受電量を電源機器ごとに算出してもよい。冷熱源機器運転計画部２６４２は、各冷熱源機器のエネルギー需要量を算出する。冷熱源機器運転計画部２６４２は、各冷熱源機器のエネルギー需給のバランスに基づいて、系統電力の受電量を冷熱源機器ごとに算出してもよい。温熱源機器運転計画部２６４３は、各温熱源機器のエネルギー需要量を算出する。温熱源機器運転計画部２６４３は、各温熱源機器のエネルギー需給のバランスに基づいて、系統電力の受電量を温熱源機器ごとに算出してもよい。蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、蒸気熱源機器のエネルギー需要量を算出する（ステップＳ３０６−２）。

電源機器運転計画部２６４１は、電源機器の日間運転計画データ２７４を年間運転計画部２６２に送信する。冷熱源機器運転計画部２６４２は、冷熱源機器の日間運転計画データ２７４を年間運転計画部２６２に送信する。温熱源機器運転計画部２６４３は、温熱源機器の日間運転計画データ２７４を年間運転計画部２６２に送信する。蒸気熱源機器運転計画部２６４４は、蒸気熱源機器の日間運転計画データ２７４を年間運転計画部２６２に送信する（ステップＳ３０８）。

図１２は、日間運転計画の表示の例を示す図である。日間運転計画を表すグラフは、表示装置に表示される。図１２に示すグラフの各横軸は、時間を示す。図１２の上段に示すグラフの縦軸は、電力エネルギーを示す。図１２の上段は、蓄電池４０２などのエネルギー供給機器が需要家５００にエネルギーを供給するための日間運転計画を表す。図１２の上段に示すグラフは、外部エネルギー源３の外部電源が需要家５００にエネルギーを供給するための日間運転計画を表す。図１２の上段に示すグラフは、需要家５００における需給バランスを表す。すなわち、図１２の上段に示すグラフは、需要家５００について、電力のエネルギー需要量（総電力負荷）と、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器のエネルギー供給量と、外部エネルギー源３の系統電力及び外部電源のエネルギー供給量とのバランスを表す。

図１２の中段に示すグラフの縦軸は、冷熱エネルギーを示す。図１２の中段は、水冷チラー４０３などのエネルギー供給機器が需要家５００にエネルギーを供給するための日間運転計画を表す。図１２の中段に示すグラフは、ＡＢＲ４０８が需要家５００にエネルギーを供給するための日間運転計画を表す。図１２の中段に示すグラフは、需要家５００における需給バランスを表す。すなわち、図１２の中段に示すグラフは、需要家５００について、冷熱のエネルギー需要量（総冷熱負荷）と、水冷チラー４０３のエネルギー供給量と、ＡＢＲ４０８のエネルギー供給量とのバランスを表す。図１２の下段に示すグラフの縦軸は、エネルギー単価を示す。図１２の下段は、系統電力と外部電源とガスとについて、エネルギー単価に関する日間運転計画を表す。

日間運転計画部２６４は、外部電源のエネルギー単価が系統電力のエネルギー単価よりも安い時間帯では、外部電源の電力を優先的に需要家５００に供給するための日間運転計画を作成する。

電力エネルギーについて、日間運転計画部２６４は、外部電源の電力のエネルギー単価の安い時間帯では、外部電源の電力を蓄電するための日間運転計画を作成する。日間運転計画部２６４は、需要家５００におけるエネルギー需要量が外部電源の電力エネルギー（ｋＷｈ）の上限を超える時間帯では、蓄電池４０２から需要家５００に放電するための日間運転計画を作成する。これによって、日間運転計画部２６４は、エネルギーコストを削減することができる。

冷熱エネルギーについて、日間運転計画部２６４は、電力のエネルギー単価がガスのエネルギー単価よりも高い時間帯では、電力を利用して駆動する水冷チラー４０３よりも、ガスを利用して駆動するＡＢＲ４０８を優先し、ＡＢＲ４０８を動作させるための日間運転計画を作成する。ガスのエネルギー単価は、１日間を通して一定でもよい。

以上のように、第１の実施形態のエネルギー管理装置２は、年間需要予測部２６１と、年間運転計画部２６２と、日間需要予測部２６３と、日間運転計画部２６４とを持つ。年間需要予測部２６１は、エネルギー供給機器からエネルギーが供給される対象である負荷のエネルギー需要量を予め定められた長期間について予測する。長期間における負荷のエネルギー需要量は、例えば、年間需要予測データ２７１である。予め定められた長期間は、例えば、１年間である。年間運転計画部２６２は、長期間におけるエネルギー需要量の予測結果に基づいて、複数の制約を満たす範囲で、長期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める。長期間におけるエネルギー供給機器の運転計画は、例えば、年間運転計画データ２７２である。日間需要予測部２６３は、長期間に含まれている短期間について負荷のエネルギー需要量を予測する。短期間について負荷のエネルギー需要量は、例えば、日間需要予測データ２７３である。短期間は、例えば、１日間である。日間運転計画部２６４は、長期間におけるエネルギー供給機器の運転計画と短期間におけるエネルギー需要量の予測結果とに基づいて、複数の制約を満たす範囲で、短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める。短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画は、例えば、日間運転計画データ２７４である。

これによって、第１の実施形態のエネルギー管理装置２は、複数の年間制約を満たす場合でもエネルギーコストを低減することができる。

日間運転計画部２６４は、短期間におけるエネルギー需要量ｐと、年間制約γなどの係数を用いて変更されたエネルギー単価（仮想エネルギー単価）とを乗算する。エネルギーコストは、例えば、「（電力の需要量×電力の仮想エネルギー単価）＋（ガスの需要量×ガスの仮想エネルギー単価）…」のように表される。日間運転計画部２６４は、乗算結果に基づくエネルギーコストに応じて、短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める。短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画は、例えば、日間運転計画データ２７４である。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、エネルギー管理システムが監視制御サーバ等を更に備える点が、第１の実施形態と相違する。第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。

図１３は、エネルギー管理システム１ｂの構成の例を示す図である。エネルギー管理システム１ｂは、需要家群におけるエネルギーを管理するためのシステムである。エネルギー管理システム１ｂは、エネルギー管理装置２と、外部エネルギー源３と、エネルギー供給プラント４と、需要家群５とを備える。エネルギー管理システム１ｂは、監視制御サーバ６と、気象サーバ７と、ＤＲサーバ８と、外部通信サーバ９と更に備える。外部ネットワーク２００は、通信回線である。外部ネットワーク２００は、例えば、光ファイバ、同軸ケーブルである。

監視制御サーバ６は、サーバ装置などの情報処理装置である。監視制御サーバ６は、内部ネットワーク１００を介して、エネルギー管理装置２、エネルギー供給プラント４及び需要家群５と通信する。監視制御サーバ６は、内部ネットワーク１００及び外部ネットワーク２００を介して、外部通信サーバ９と通信してもよい。監視制御サーバ６は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の監視データを、エネルギー管理装置２に送信する。監視データは、例えば、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の運転データを含む。運転データは、例えば、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器のエネルギー供給量の実測値を含む。

気象サーバ７は、サーバ装置などの情報処理装置である。気象サーバ７は、外部ネットワーク２００を介して、気象データを外部通信サーバ９に送信する。ＤＲサーバ８は、サーバ装置などの情報処理装置である。ＤＲサーバ８は、外部ネットワーク２００を介して、デマンドレスポンスに関するデータ（以下、「ＤＲデータ」という。）を外部通信サーバ９に送信する。

外部通信サーバ９は、外部ネットワーク２００を介して、気象サーバ７から気象データを取得する。外部通信サーバ９は、外部ネットワーク２００を介して、ＤＲサーバ８からＤＲデータを取得する。

図１４は、エネルギー管理装置２の構成の例を示す図である。エネルギー管理装置２は、プロセスデータ取得部２１と、プロセスデータ記憶部２２と、設定データ取得部２３と、取得制御部２４と、設定データ記憶部２５と、演算処理部２６と、演算結果記憶部２７と、表示制御部２８と、表示部２９とを備える。

プロセスデータ記憶部２２は、プロセスデータ２２０と、気象データ２２１と、ＤＲデータ２２２とを、日時に対応付けて記憶する。気象データ２２１は、例えば、気温や湿度などを表すデータである。気象データ２２１は、例えば、気象庁から提供されたデータである。

ＤＲデータ２２２は、デマンドレスポンスに関するデータである。ＤＲデータ２２２は、例えば、時間ごとのインセンティブの金額、デマンドレスポンスの信号を発行する時間帯、デマンドレスポンスの信号を入札する期限などを表すデータである。ＤＲデータ２２２は、例えば、ネガワットアグリゲータのＤＲサーバ８から送信される。

演算処理部２６は、年間制約優先度演算部２６０と、年間需要予測部２６１と、年間運転計画部２６２と、日間需要予測部２６３と、日間運転計画部２６４と、性能評価部２６５と、機器制御部２６６と、ＤＲ演算部２６７とを備える。

年間需要予測部２６１は、外気温データを含む気象データ２２１にニューラルネットワーク又はパターンマッチング法などの予測手法を施すことによって、年間の各エネルギー供給機器のエネルギーの変換効率を算出する。

日間需要予測部２６３は、外気温データを含む気象データ２２１にニューラルネットワーク又はパターンマッチング法などの予測手法を施すことによって、日間の各エネルギー供給機器のエネルギーの変換効率及びエネルギー需要量を算出する。

性能評価部２６５（評価部）は、エネルギー需要量の実測値とエネルギー供給量の実測値とに基づいて、作成された運転計画により定まるエネルギーコストが年間制約に対して達成できているか否かを、エネルギー供給機器ごとに評価する。性能評価部２６５は、エネルギーコストの評価結果を表す性能評価データ２７５を、年間運転計画部２６２に送信する。性能評価部２６５は、性能評価データ２７５を演算結果記憶部２７に記憶させる。

機器制御部２６６は、例えば、プラントモデルデータ２５１とモデルパラメータデータ２５２と日間運転計画データ２７４とに基づいて、エネルギー供給機器を制御するための機器制御データ２７６を作成する。機器制御データ２７６は、運転制約条件を満たす範囲の設定値を含む。運転制約条件は、例えば、エネルギー供給機器が供給するエネルギーの最大出力の制約条件である。機器制御部２６６は、機器制御データ２７６を各エネルギー供給機器に送信する。機器制御部２６６は、機器制御データ２７６を演算結果記憶部２７に記憶させる。

ＤＲ演算部２６７は、ＤＲデータ２２２に基づいて、仮想エネルギー単価を時間帯ごとに算出する。ＤＲ演算部２６７は、仮想エネルギー単価に基づいて、日間運転計画データ２７４を更新する。ＤＲ演算部２６７（判定部）は、デマンドレスポンスを入札することによってエネルギーコストのメリットがあるか否かを、日間運転計画データ２７４に基づいて判定する。ＤＲ演算部２６７は、エネルギーコストのメリットがある場合、入札対象のデマンドレスポンスを選択する。ＤＲ演算部２６７（入札実行部）は、エネルギーコストのメリットがある場合、選択されたデマンドレスポンスに対する入札処理を実行する。ＤＲ演算部２６７は、入札対象のデマンドレスポンスを表す情報を含むＤＲ入札データ２７７を、演算結果記憶部２７に記憶させる。

演算結果記憶部２７は、年間制約係数データ２７０と、年間需要予測データ２７１と、年間運転計画データ２７２と、日間需要予測データ２７３と、日間運転計画データ２７４と、性能評価データ２７５と、機器制御データ２７６と、ＤＲ入札データ２７７とを記憶する。

表示制御部２８は、年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１と年間運転計画データ２７２と日間需要予測データ２７３と日間運転計画データ２７４と性能評価データ２７５と機器制御データ２７６とＤＲ入札データ２７７とを、演算結果記憶部２７から取得する。表示制御部２８は、各種データを表す画像を表示部２９に表示させる。

例えば、表示制御部２８は、年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１と年間運転計画データ２７２と日間需要予測データ２７３と日間運転計画データ２７４と性能評価データ２７５と機器制御データ２７６とＤＲ入札データ２７７とのうち少なくとも一つを、表示部２９に表示させてもよい。

例えば、表示制御部２８は、エネルギー供給プラント４の１時間単位の年間需要予測データ２７１を、表形式又はグラフ形式などで表示部２９に表示させてもよい。例えば、表示制御部２８は、エネルギー供給プラント４の１時間単位の年間運転計画データ２７２を、表形式又はグラフ形式などで表示部２９に表示させてもよい。例えば、表示制御部２８は、エネルギー供給プラント４の１時間単位の日間需要予測データ２７３を、表形式又はグラフ形式などで表示部２９に表示させてもよい。例えば、表示制御部２８は、エネルギー供給プラント４の１時間単位の日間運転計画データ２７４を、表形式又はグラフ形式などで表示部２９に表示させてもよい。

例えば、表示制御部２８は、機器制御データ２７６を、表形式又はグラフ形式などで表示部２９に表示させてもよい。例えば、表示制御部２８は、ＤＲ入札データ２７７を、表形式又はグラフ形式などで表示部２９に表示させてもよい。例えば、表示制御部２８は、ウェブページを表示部２９に表示させてもよい。

表示部２９は、表示装置である。表示部２９は、表示装置を備えた情報処理装置でもよい。例えば、表示部２９は、タブレット端末、スマートフォン端末でもよい。表示部２９は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイなどの表示デバイスを備える。表示部２９は、表示制御部２８による制御に応じて、各種データを表す画像を表示する。表示部２９は、操作を受け付けるための操作部を備えてもよい。操作部は、例えば、タッチパネル、マウス又はキーボードである。

図１５は、性能評価部２６５の構成の例を示す図である。性能評価部２６５は、監視データ取得部２６５０と、年間制約実績評価部２６５１とを備える。監視データ取得部２６５０は、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器の監視データを、内部ネットワーク１００を介して監視制御サーバ６から取得する。

年間制約実績評価部２６５１は、評価期間の開始時刻から一定時間が経過した場合、エネルギーコストが年間制約に対して達成できているか否かを、エネルギー需要量の実測値とエネルギー供給量の実測値とに基づいて、エネルギー供給機器ごとに評価する。年間制約実績評価部２６５１は、性能評価データ２７５を年間運転計画部２６２に送信する。

年間運転計画部２６２は、エネルギー供給プラント４の年間燃料制約や運転制約などの複数の制約を満たす範囲でエネルギーコストを性能評価データ２７５に基づいて最小化することによって、エネルギー供給プラント４の年間運転計画を更新する。

図１６は、年間運転計画部２６２の動作（ステップＳ１０５）の例を示すフローチャートである。エネルギー管理装置２の運用者は、図１６に示す動作を、任意のタイミング又は定期的に年間運転計画部２６２に実行させてよい。年間運転計画部２６２が年間運転計画を更新する場合（ステップＳ１０５）、性能評価部２６５の監視データ取得部２６５０は、監視データを監視制御サーバ６から取得する（ステップＳ４０１）。

年間制約実績評価部２６５１は、評価期間の開始時刻から一定時間が経過した場合、エネルギーコストが年間制約に対して達成できているか否かを、エネルギー需要量の実測値とエネルギー供給量の実測値とに基づいて、エネルギー供給機器ごとに評価する。

年間制約実績評価部２６５１は、年間制約の対象の評価開始日ｄ＝１から現在日ｄ＝ｄ_ｎｏｗまでについて、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器のエネルギー供給量の実測値を算出する。

以下、式において文字の上に記載された記号は、文字の直前に記載する。式（２７）は、年間の外部電源の電力供給量の実績値（＾Ｅ_ｅ ^ｏｕｔ）を表す。式（２８）は、年間のガス供給量の実績値（＾Ｅ_ｅ）を表す（ステップＳ４０２）。

年間運転計画部２６２は、年間制約に対する外部エネルギー源３のエネルギー供給量の実績値として、エネルギー供給プラント４のエネルギー供給機器のエネルギー供給量の実測値を、監視制御サーバ６から取得する（ステップＳ４０３）。

年間運転計画部２６２の年間制約係数初期化部２６２０は、年間制約係数データ２７０を初期化する。例えば、年間制約係数初期化部２６２０は、式（２９）及び式（３０）に基づいて、年間制約係数データ２７０を初期化する。

式（２９）は、外部電源の電力供給量の実測値に基づいて式（２）が更新された結果を表す年間外部電源需要量制約の式である。式（３０）は、ガス供給量の実測値に基づいて式（３）が更新された結果を表す年間ガス需要量制約の式である（ステップＳ２０１）。

日間運転計画部２６４は、１年間である評価期間のうち現在以降の残りの日数（Ｎか月間）を、更新された評価期間と定める。日間運転計画部２６４は、更新された年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１とに基づいて、エネルギー供給プラント４について更新された日間運転計画を、更新された評価期間について作成する（ステップＳ１０７）。

収束判定部２６２１は、年間制約係数が収束したか否かを判定する。例えば、収束判定部２６２１は、評価期間データ２５０に含まれている年間制約の設定内容に基づいて、絶対誤差を表す式（２１）と年間制約を表す式（２９）及び（３０）とを満たすか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

年間制約優先度演算部２６０は、年間制約係数が収束していない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、年間制約の設定内容と目的関数の設定内容とに基づいて、年間制約の優先度を算出する（ステップＳ２０３）。

年間制約係数更新部２６２２は、年間制約の優先度に基づいて、年間制約係数を更新する（ステップＳ２０４）。年間制約係数更新部２６２２は、ステップＳ１０７に処理を戻す。

年間制約優先度演算部２６０は、年間制約係数が収束した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、収束した年間制約係数と更新された年間運転計画データ２７２とを、年間制約優先度演算部２６０に送信する（ステップＳ２０５）。

年間制約優先度演算部２６０は、年間運転計画データ２７２を更新することを承認する依頼を、エネルギー管理装置２の運用者に通知してもよい。年間制約優先度演算部２６０は、設定データ取得部２３を介してエネルギー管理装置２の運用者の承認が得られた場合、更新した年間運転計画データ２７２を演算結果記憶部２７に記憶させてもよい。

図１７は、ＤＲ演算部２６７の構成の例を示す図である。ＤＲ演算部２６７は、ＤＲデータ取得部２６７０と、ＤＲ時間別単価演算部２６７１と、ＤＲ入札判定部２６７２と、ＤＲ入札出力部２６７３とを備える。

ＤＲデータ取得部２６７０は、ＤＲデータ２２２をプロセスデータ記憶部２２から取得する。ＤＲ時間別単価演算部２６７１は、ＤＲデータ２２２に基づいて、デマンドレスポンスを実行する時刻における仮想エネルギー単価を時間帯ごとに算出する。日間運転計画部２６４は、更新された年間制約係数データ２７０と年間需要予測データ２７１とに基づいて、エネルギー供給プラント４について更新された日間運転計画を、更新された評価期間について作成する。

ＤＲ入札判定部２６７２は、デマンドレスポンスを入札することによってエネルギーコストのメリットがあるか否かを、ＤＲデータ２２２及び日間運転計画データ２７４に基づいて判定する。ＤＲ入札判定部２６７２は、エネルギーコストのメリットがある場合、入札対象のデマンドレスポンスを選択することによって、ＤＲ入札データ２７７を作成する。ＤＲ入札出力部２６７３は、入札対象のデマンドレスポンスを表す情報を含むＤＲ入札データ２７７を、演算結果記憶部２７に記憶させる。

図１８は、日間運転計画部２６４の動作（ステップＳ１０７）の例を示すフローチャートである。日間運転計画部２６４が日間運転計画を作成する場合（ステップＳ１０７）、ＤＲデータ２２２をプロセスデータ記憶部２２から取得する（ステップＳ５０１）。

ＤＲ時間別単価演算部２６７１は、デマンドレスポンスを実行する時刻における仮想エネルギー単価を、ＤＲデータ２２２と式（３１）とに基づいて時間帯ごとに算出する。

ここで、ｐ_Ａ ^ＤＲ（ｔ）は、エネルギー供給機器Ａがデマンドレスポンスを実行する時刻ｔにおける仮想エネルギー単価[円／ｋＷｈ]を表す。ｐ_ＤＲ ^Ａ（ｔ）は、エネルギー供給機器Ａがデマンドレスポンスを実行する時刻ｔにおけるインセンティブの取得見込み額[円／ｋＷｈ]を表す。インセンティブの取得見込み額ｐ_ＤＲ ^Ａ（ｔ）は、設定データ取得部２３に対する操作に基づいて、予め定められる。インセンティブの取得見込み額ｐ_ＤＲ ^Ａ（ｔ）は、ＤＲデータ２２２と日間需要予測データ２７３と日間運転計画データ２７４とに基づいて算出されてもよい（ステップＳ５０２）。

ステップＳ３０１からステップＳ３０６−１までは、図１１に示すステップＳ３０１からステップＳ３０６−１までと同様である。ステップＳ３０７からステップＳ３０６−２までは、図１１に示すステップＳ３０７からステップＳ３０６−２までと同様である。

ＤＲ入札判定部２６７２は、デマンドレスポンスを入札することによってエネルギーコストのメリットがあるか否かを、ＤＲデータ２２２及び日間運転計画データ２７４に基づいて判定する。例えば、ＤＲ入札判定部２６７２は、デマンドレスポンスを入札する場合における日間運転計画と、デマンドレスポンスを入札しない場合における日間運転計画とを作成する。ＤＲ入札判定部２６７２は、１日間においてエネルギーコストがより安い日間運転計画にエネルギーコストのメリットがある、と判定する（ステップＳ５０３）。

デマンドレスポンスを入札することによってエネルギーコストのメリットがある場合（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）、ＤＲ入札判定部２６７２は、エネルギーコストのメリットがある場合、入札対象のデマンドレスポンスを選択することによって、ＤＲ入札データ２７７を作成する。ＤＲ入札出力部２６７３は、入札対象のデマンドレスポンスを表す情報を含むＤＲ入札データ２７７を、演算結果記憶部２７に記憶させる（ステップＳ５０４）。

機器制御部２６６は、機器制御データ２７６をエネルギー供給機器ごとに作成する（ステップＳ５０５）。機器制御部２６６は、機器制御データを各エネルギー供給機器に送信する（ステップＳ５０６）。

以上のように、第２の実施形態の日間需要予測部２６３は、気象データに基づいて、短期間について負荷のエネルギー需要量を予測する。これによって、第２の実施形態のエネルギー管理装置２は、複数の年間制約を満たす場合でも、エネルギーコストを効率的に低減することができる。

日間運転計画部２６４は、エネルギーコストが制約に対して達成できていないと評価された場合、短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を更新する。日間運転計画部２６４は、複数の運転計画の候補から選択された運転計画に、短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を更新する。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、エネルギー管理システムがエネルギーセンターを備える点と、需要家群５の構成とが、第１の実施形態と相違する。第３の実施形態では、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。

図１９は、エネルギー管理システム１ｃの構成の例を示す図である。エネルギー管理システム１ｃは、エネルギー管理装置２と、外部エネルギー源３と、需要家群５と、エネルギーセンター１０とを備える。

外部エネルギー源３は、需要家群５の需要家５００と、エネルギーセンター１０の機器とにエネルギーを供給する。エネルギーは、例えば、系統電力、外部電源電力及び市場電力などの電力である。

需要家群５は、需要家５００と、共用部負荷５１０とを備える。需要家群５は、複数の需要家５００を備えてもよい。共用部負荷５１０は、需要家群５の共用部における負荷である。共用部負荷５１０は、例えば、電力負荷と、冷熱負荷と、温熱負荷と、蒸気負荷とである。需要家５００は、需要家ＥＭＳ５０５と、エネルギー供給機器５０６と、負荷とを備える。負荷は、例えば、電力負荷５０１と、冷熱負荷５０２と、温熱負荷５０３と、蒸気負荷５０４とである。

需要家ＥＭＳ５０５は、需要家５００の運用者が運用するＥＭＳ（以下、「需要家ＥＭＳ」を備える。需要家ＥＭＳ５０５が備えられる場所は、特定の場所に限定されない。需要家ＥＭＳ５０５は、需要家５００の敷地内に備えられてもよいし、需要家５００の敷地外に備えられてもよい。需要家ＥＭＳ５０５は、例えば、ＢＥＭＳ、ＦＥＭＳ、ＨＥＭＳ、ＭＥＭＳである。需要家ＥＭＳ５０５は、エネルギー供給機器５０６の動作を制御することによって、エネルギー供給機器５０６のエネルギー供給量を管理する。

需要家ＥＭＳ５０５は、年間運転計画データ２７２及び日間運転計画データ２７４を、エネルギー管理装置２の演算処理部２６の機器制御部２６６（通信部）から取得してもよい。需要家ＥＭＳ５０５は、年間運転計画データ２７２及び日間運転計画データ２７４に基づいて、エネルギー供給機器５０６の動作を制御してもよい。

エネルギー供給機器５０６は、負荷にエネルギーを供給する機器である。エネルギー供給機器５０６は、例えば、非常用発電機、無停電電源装置（UPS: Uninterruptible Power Supply）、受電設備４００と、ＰＶ４０１と、蓄電池４０２と、水冷チラー４０３と、空冷ＨＰチラー４０４と、熱回収ＨＰチラー４０５と、ＣＧＳ４０６と、ボイラ４０７と、ＡＢＲ４０８と、冷熱槽４０９と、温熱槽４１０とである。エネルギー供給機器５０６は、外部エネルギー源３からエネルギーを取得する。エネルギー供給機器５０６は、需要家ＥＭＳ５０５による制御に応じて、電力負荷５０１と冷熱負荷５０２と温熱負荷５０３と蒸気負荷５０４とにエネルギーを供給する。

エネルギーセンター１０の機器は、外部エネルギー源３から供給されたエネルギーに応じて、電力、冷熱、温熱及び蒸気などのエネルギーを需要家群５に供給するための機器である。エネルギーセンター１０の機器は、内部ネットワーク１００を介して、エネルギー管理装置２と通信する。エネルギーセンター１０は、外部エネルギー源３から供給されたエネルギーを利用して生成された電力、冷熱、温熱及び蒸気などのエネルギーを、エネルギー管理装置２による制御に基づいて需要家群５に供給する。図１９では、エネルギーセンター１０の機器は、電力負荷５０１と冷熱負荷５０２と温熱負荷５０３と蒸気負荷５０４と共用部負荷５１０とに、エネルギーを供給する。

図２０は、エネルギー管理装置２の構成の例を示す図である。エネルギー管理装置２は、プロセスデータ取得部２１と、プロセスデータ記憶部２２と、設定データ取得部２３と、取得制御部２４と、設定データ記憶部２５と、演算処理部２６と、演算結果記憶部２７と、表示制御部２８と、表示部２９とを備える。

演算処理部２６は、年間制約優先度演算部２６０と、年間需要予測部２６１と、年間運転計画部２６２と、日間需要予測部２６３と、日間運転計画部２６４と、機器制御部２６６と、配分演算部２６８とを備える。

配分演算部２６８は、エネルギーセンター１０のエネルギー供給量とエネルギー供給機器５０６のエネルギー供給量との配分を定める。例えば、配分演算部２６８は、需要家５００の各負荷におけるエネルギー需要量と、需要家群５の共用部負荷５１０におけるエネルギー需要量と、エネルギーセンター１０のエネルギー供給量の上限と、エネルギー供給機器５０６のエネルギー供給量の上限とに基づいて、エネルギーセンター１０のエネルギー供給量とエネルギー供給機器５０６のエネルギー供給量との配分を定める。

配分演算部２６８は、配分データ２７８を演算結果記憶部２７に記憶させる。配分データ２７８は、エネルギー供給量の配分を表すデータである。例えば、配分データ２７８は、エネルギーセンター１０のエネルギー供給量とエネルギー供給機器５０６のエネルギー供給量との配分を表すデータである。例えば、配分データ２７８は、需要家５００の各負荷におけるエネルギー需要量の配分を表すデータでもよい。

年間運転計画部２６２は、配分データ２７８を演算結果記憶部２７から取得する。年間運転計画部２６２は、定められたエネルギー供給量の配分を表す配分データ２７８に基づいて、エネルギーセンター１０の年間運転計画データ２７２を定める。年間運転計画部２６２は、定められたエネルギー供給量の配分を表す配分データ２７８に基づいて、エネルギー供給機器５０６の年間運転計画データ２７２を定める。

日間運転計画部２６４は、配分データ２７８を演算結果記憶部２７から取得する。日間運転計画部２６４は、定められたエネルギー供給量の配分に基づいて、エネルギーセンター１０の日間運転計画データ２７４を定める。日間運転計画部２６４は、定められたエネルギー供給量の配分に基づいて、エネルギー供給機器５０６の日間運転計画データ２７４を定める。

機器制御部２６６は、年間運転計画データ２７２及び日間運転計画データ２７４に基づく機器制御データ２７６に基づいて、エネルギーセンター１０を制御する。機器制御部２６６は、年間運転計画データ２７２及び日間運転計画データ２７４に基づく機器制御データ２７６に基づいて、需要家ＥＭＳ５０５を介してエネルギー供給機器５０６を制御してもよい。

演算結果記憶部２７は、年間制約係数データ２７０と、年間需要予測データ２７１と、年間運転計画データ２７２と、日間需要予測データ２７３と、日間運転計画データ２７４と、機器制御データ２７６と、配分データ２７８とを記憶する。表示制御部２８は、配分データを表す画像を表示部２９に表示させてもよい。

図２１は、エネルギー配分の表示の例を示す図である。エネルギー配分を表すグラフは、表示部２９に表示される。表示部２９は、エネルギー管理システム１ｃにおける、外部エネルギー源３のエネルギー供給量と、エネルギー供給機器５０６のエネルギー供給量と、需要家群５におけるエネルギー需要量とを表すグラフを表示する。図２１に示すグラフの横軸は、時間を示す。図２１に示すグラフの縦軸は、電力エネルギーを示す。表示部２９は、需要家群５におけるエネルギー需要量（総負荷）と、需要家５００におけるエネルギー需要量とを、時間帯ごとに表形式で表示してもよい。

表示部２９は、表示部２９に備えられた操作部を介して、選択操作を受け付けてもよい。表示部２９は、需要家５００を選択する指示に応じて、グラフ及び表に表示する対象の需要家５００を切り替えてもよい。すなわち、表示部２９は、需要家５００における、外部エネルギー源３のエネルギー供給量と、エネルギー供給機器５０６のエネルギー供給量と、需要家群５のエネルギー需要量とを表すグラフを表示してもよい。表示部２９は、エネルギー負荷の種別を選択する指示に応じて、グラフ及び表に表示する対象のエネルギー負荷の種別を切り替えてもよい。

エネルギー管理装置２の運用者は、外部電源の電力のエネルギー単価が系統電力のエネルギー単価よりも安い時間帯ではエネルギー供給機器５０６が外部電源の電力を優先して取得することを、グラフによって確認することができる。エネルギー管理装置２の運用者は、電力のエネルギー単価がガスのエネルギー単価と比較して高い時間帯にエネルギーセンター１０の太陽光発電設備（ＰＶ）がエネルギーを供給することを、グラフによって確認することができる。エネルギー管理装置２の運用者は、電力のエネルギー単価がガスのエネルギー単価と比較して高い時間帯に需要家５００のコジェネレーションシステム（ＣＧＳ）がエネルギーを供給することを、グラフによって確認することができる。

以上のように、第３の実施形態の日間運転計画部２６４は、負荷を備える需要家５００のエネルギー供給機器と、負荷にエネルギーを供給するエネルギーセンターの機器と、需要家５００の負荷とについて、短期間における運転計画を定める。短期間における運転計画は、例えば、日間運転計画データ２７４である。これによって、第３の実施形態の配分演算部２６８は、エネルギーセンター１０及び需要家群５などにおけるエネルギーの需給バランスに基づいて、エネルギーコストを低減することができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態によれば、長期間におけるエネルギー供給機器の運転計画と短期間におけるエネルギー需要量の予測結果とに基づいて、複数の制約を満たす範囲で、短期間におけるエネルギー供給機器の運転計画を定める短期計画部を持つことにより、複数の年間制約を満たす場合でもエネルギーコストを低減することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ａ〜１ｃ…エネルギー管理システム、２…エネルギー管理装置、３…外部エネルギー源、４…エネルギー供給プラント、５…需要家群、６…監視制御サーバ、７…気象サーバ、８…ＤＲサーバ、９…外部通信サーバ、１０…エネルギーセンター、２０…通信部、２１…プロセスデータ取得部、２２…プロセスデータ記憶部、２３…設定データ取得部、２４…取得制御部、２５…設定データ記憶部、２６…演算処理部、２７…演算結果記憶部、２８…表示制御部、２９…表示部、３０…電力会社、３１…新電力会社、３２…電力市場、３３…ガス会社、３４…燃料会社、１００…内部ネットワーク、２００…外部ネットワーク、２２０…プロセスデータ、２２１…気象データ、２２２…ＤＲデータ、２５０…評価期間データ、２５１…プラントモデルデータ、２５２…モデルパラメータデータ、２６０…年間制約優先度演算部、２６１…年間需要予測部、２６２…年間運転計画部、２６３…日間需要予測部、２６４…日間運転計画部、２６５…性能評価部、２６６…機器制御部、２６７…ＤＲ演算部、２６８…配分演算部、２７０…年間制約係数データ、２７１…年間需要予測データ、２７２…年間運転計画データ、２７３…日間需要予測データ、２７４…日間運転計画データ、２７５…性能評価データ、２７６…機器制御データ、２７７…ＤＲ入札データ、２７８…配分データ、３００…ドット、３１０…ドット、３２０…ドット、３３０…ドット、３４０…制約範囲、３５０…ドット、３６０…ドット、３７０…ドット、３８０…ドット、４００…受電設備、４０１…ＰＶ、４０２…蓄電池、４０３…水冷チラー、４０４…空冷ＨＰチラー、４０５…熱回収ＨＰチラー、４０６…ＣＧＳ、４０７…ボイラ、４０８…ＡＢＲ、４０９…冷熱槽、４１０…温熱槽、５０１…電力負荷、５０２…冷熱負荷、５０３…温熱負荷、５０４…蒸気負荷、５０５…需要家ＥＭＳ、５０６…エネルギー供給機器、５１０…共用部負荷、２６２０…年間制約係数初期化部、２６２１…収束判定部、２６２２…年間制約係数更新部、２６４０…年間制約係数取得部、２６４１…電源機器運転計画部、２６４２…冷熱源機器運転計画部、２６４３…温熱源機器運転計画部、２６４４…蒸気熱源機器運転計画部、２６４５…蓄エネ機器運転計画部、２６５０…監視データ取得部、２６５１…年間制約実績評価部、２６７０…ＤＲデータ取得部、２６７１…ＤＲ時間別単価演算部、２６７２…ＤＲ入札判定部、２６７３…ＤＲ入札出力部

Claims (25)

1. エネルギー供給機器からエネルギーが供給される対象である負荷のエネルギー需要量を予め定められた期間について予測する予測部と、
   前記期間におけるエネルギー需要量の予測結果に基づいて、前記負荷に供給されるエネルギー量に関する複数の制約であって前記期間について定められた前記複数の制約を満たす範囲で、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定める計画部と、
   前記エネルギー量との相関を有する係数であって目的関数の物理単位に対応したエネルギーの原単位に加算又は減算される前記係数が収束したか否かを判定する判定部と
   を備え、
   前記計画部は、
   前記目的関数が最小又は最大となるように前記係数を用いて前記運転計画を定め、
   定められた前記運転計画がいずれかの制約を満たしていない場合、前記係数を更新し、前記複数の制約を前記運転計画が満たす値に収束した前記係数を用いて、前記運転計画を定める、
   エネルギー管理装置。
2. 前記期間の開始から一定時間が経過した時点におけるエネルギー需要量の実測値と前記期間におけるエネルギー供給量の実測値とに基づいて、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画により定まる前記制約の予測値と一定時間経過後の前記複数の制約の実績値との合算値が前記制約に対して達成可能か否かを評価する評価部
   を更に備え、
   前記計画部は、前記合算値が前記制約に対して達成可能でないと評価された場合、前記合算値をより低減する前記係数を算出することによって、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を更新する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
3. 前記予測部は、複数の需要家が備える前記負荷について、前記期間におけるエネルギー需要量を予測する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
4. 前記計画部は、１以上の需要家が備える前記負荷にエネルギーを供給する前記エネルギー供給機器ごとに、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定める、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
5. 前記計画部は、前記運転計画を更新することが運用者によって承認された場合、前記運転計画により定まる前記制約の予測値と一定時間経過後の前記複数の制約の実績値との合算値をより低減する前記係数を算出することによって、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を更新する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
6. 前記計画部は、前記運転計画を定期的に作成する、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
7. 予め定められた前記期間である長期間に含まれる短期間について前記負荷のエネルギー需要量を予測する短期予測部と、
   前記短期間におけるエネルギー需要量の予測結果に基づいて、複数の前記制約を満たす範囲で、前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定める短期計画部と
   を更に備える、請求項１に記載のエネルギー管理装置。
8. 前記期間は、年間である、請求項７に記載のエネルギー管理装置。
9. 前記短期計画部は、前記係数とエネルギーの原単位とを乗算した結果に基づいて、前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定める、請求項７又は請求項８に記載のエネルギー管理装置。
10. 前記短期計画部は、複数の前記制約を満たす範囲で、前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定める、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
11. 評価期間を表すデータを取得するデータ取得部
    を更に備え、
    前記短期計画部は、前記評価期間に含まれている前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定める、請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
12. 前記制約の達成に関する優先度を前記制約ごとに定める優先度決定部と、
    前記優先度の高い前記制約の前記係数を優先し、前記長期間における前記合算値が前記制約から離れるほど、前記制約の前記係数をより大きく更新する制約係数更新部と
    を更に備え、
    前記制約は、上限値及び下限値のうちの少なくとも一方で表される範囲である、請求項９に記載のエネルギー管理装置。
13. 前記短期予測部は、気象データに基づいて、前記短期間について前記負荷のエネルギー需要量を予測する、請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
14. 前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画に基づいて前記エネルギー供給機器の動作を制御する機器制御部
    を更に備える、請求項７から請求項１３のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
15. 前記期間の開始から一定時間が経過した時点におけるエネルギー需要量の実測値と前記短期間におけるエネルギー供給量の実測値とに基づいて、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画により定まる前記目的関数の予測値を取得し、前記運転計画により定まる前記制約の予測値と一定時間経過後の前記複数の制約の実績値との合算値が前記制約に対して達成可能か否かを評価する評価部
    を更に備える、請求項７から請求項１４のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
16. 前記計画部は、前記合算値が前記制約に対して達成可能でないと評価された場合、前記合算値をより低減する前記係数を算出することによって、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を更新する、請求項１５に記載のエネルギー管理装置。
17. 前記短期計画部は、複数の前記運転計画の候補から選択された前記運転計画に、前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を更新する、請求項１６に記載のエネルギー管理装置。
18. 前記短期計画部は、前記運転計画を更新することが承認された場合、前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を更新する、請求項１７に記載のエネルギー管理装置。
19. デマンドレスポンスを入札することによって前記運転計画により定まる前記制約の予測値と一定時間経過後の前記複数の制約の実績値との合算値が低減するか否かを前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画に基づいて判定する判定部
    を更に備える、請求項７から請求項１８のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
20. 前記合算値が低減する場合、選択された前記デマンドレスポンスに対する入札処理を実行する入札実行部
    を更に備える、請求項１９に記載のエネルギー管理装置。
21. 前記短期計画部は、前記負荷を備える需要家の前記エネルギー供給機器と前記負荷にエネルギーを供給するエネルギーセンターの機器とについて、前記短期間におけるエネルギー需要量の予測結果に基づいて、前記長期間における前記係数を収束させて、複数の前記制約を満たす範囲で、前記短期間における前記運転計画を定める、請求項７から請求項２０のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
22. 前記短期間における前記運転計画を表すデータを前記需要家の前記エネルギー供給機器に送信する通信部
    を更に備える、請求項２１に記載のエネルギー管理装置。
23. 前記短期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を表す画像を表示する表示部
    を更に備える、請求項７から請求項２２のいずれか一項に記載のエネルギー管理装置。
24. エネルギー管理装置が実行する方法であって、
    エネルギー供給機器からエネルギーが供給される対象である負荷のエネルギー需要量を予め定められた期間ついて予測するステップと、
    前記期間におけるエネルギー需要量の予測結果に基づいて、前記負荷に供給されるエネルギー量に関する複数の制約であって前記期間について定められた前記複数の制約を満たす範囲で、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定めるステップと
    前記エネルギー量との相関を有する係数であって目的関数の物理単位に対応したエネルギーの原単位に加算又は減算される前記係数が収束したか否かを判定するステップと
    を含み、
    エネルギー管理装置は、
    前記目的関数が最小又は最大となるように前記係数を用いて前記運転計画を定め、
    定められた前記運転計画がいずれかの制約を満たしていない場合、前記係数を更新し、複数の制約を前記運転計画が満たす値に収束した前記係数を用いて、前記運転計画を定める、
    エネルギー管理方法。
25. コンピュータに、
    エネルギー供給機器からエネルギーが供給される対象である負荷のエネルギー需要量を予め定められた期間を含む長期間について予測する手順と、
    前記期間におけるエネルギー需要量の予測結果に基づいて、前記負荷に供給されるエネルギー量に関する複数の制約であって前記期間について定められた前記複数の制約を満たす範囲で、前記期間における前記エネルギー供給機器の運転計画を定める手順と
    前記エネルギー量との相関を有する係数であって目的関数の物理単位に対応したエネルギーの原単位に加算又は減算される前記係数が収束したか否かを判定する手順と
    を実行させ、
    前記目的関数が最小又は最大となるように前記係数を用いて前記運転計画を定め、
    定められた前記運転計画がいずれかの制約を満たしていない場合、前記係数を更新し、複数の制約を前記運転計画が満たす値に収束した前記係数を用いて、前記運転計画を定める手順
    を実行させるためのエネルギー管理プログラム。

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