JP6581350B2 - Distributed heat source plant operation planning device and distributed heat source plant operation planning method - Google Patents
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Description
本発明は、分散熱源プラントの運転計画立案装置及び分散熱源プラントの運転計画立案方法に関し、特に、地域に分散して存在し配管網で接続された複数の熱源プラントを対象に運転計画を立案するのに好適な分散熱源プラントの運転計画立案装置及び分散熱源プラントの運転計画立案方法に関する。 The present invention relates to a distributed heat source plant operation plan planning apparatus and a distributed heat source plant operation plan planning method, and more particularly to planning an operation plan for a plurality of heat source plants that are dispersed in a region and connected by a piping network. The present invention relates to a distributed heat source plant operation plan planning apparatus and a distributed heat source plant operation plan planning method.
従来から、冷凍器等の熱源設備を設け、該熱源設備で温度調節された媒体を配管等を介して空調機等の負荷に供給して稼働するシステムが知られている。冷媒の供給は複雑化する傾向にあり、熱源設備を複数設けて、その複数の熱源設備からの媒体を分配して複数の負荷に供給するシステムが実現化されるようになってきた。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a system that is provided with a heat source facility such as a refrigerator and supplies a medium whose temperature is adjusted by the heat source facility to a load such as an air conditioner via a pipe or the like. The supply of refrigerant tends to be complicated, and a system has been realized in which a plurality of heat source facilities are provided, and media from the plurality of heat source facilities are distributed and supplied to a plurality of loads.
一方、近年においては、省エネルギーが望まれている。すなわち、各負荷の負荷要求を満足しつつ各熱源設備の運転コストを低く抑えることが望まれる。複数の熱源設備から複数の負荷に媒体を供給する場合には、各々の熱源設備をシステム全体のトータルコストが低減するように運転する必要がある。 On the other hand, in recent years, energy saving is desired. That is, it is desired to keep the operating cost of each heat source facility low while satisfying the load requirement of each load. When a medium is supplied from a plurality of heat source facilities to a plurality of loads, it is necessary to operate each heat source facility so that the total cost of the entire system is reduced.
そのため、想定される各熱源設備の運転状況に対してコスト等を示す評価関数を用いて、各負荷の要求を満たす各熱源設備の運転計画を作成し、更に知識ルールを用いて各熱源設備の運転計画を修正する技術が考えつかれた。このような技術は例えば特開平６−２３６２０２号公報に記載されている。 Therefore, using an evaluation function that indicates the cost etc. for the assumed operating status of each heat source facility, create an operation plan for each heat source facility that satisfies the requirements of each load, and further use each knowledge source rule for each heat source facility. A technology to modify the operation plan was devised. Such a technique is described in, for example, JP-A-6-236202.
従来技術である各熱源設備の運転状況に対してコスト等を示す評価関数を用いた場合は、熱源設備の数或いは熱源設備の種類が少なければ運転計画に係る演算は比較的に容易であるが、しかしながら、複雑化されたシステムにおいては、熱源設備数が増加する傾向にあるのみならず、例えば、温水や冷水の他に蒸気といった全く異なる複数の熱源設備が混在する場合があり、さらに、例えばボイラ蒸気等のように、需要家に直接使用されるだけでなく冷凍機等の他の熱源設備の動力となる等の複雑な関係を持っている熱源設備さえある。そのため、上記の従来技術では、熱源設備の運転計画を立てるうえで演算が複雑になり演算負荷が大きくなるとの問題が生じていた。 When the evaluation function indicating the cost or the like is used for the operation status of each heat source facility, which is the prior art, the calculation related to the operation plan is relatively easy if the number of heat source facilities or the type of the heat source facility is small. However, in a complicated system, not only the number of heat source facilities tends to increase, but, for example, in addition to hot water or cold water, a plurality of completely different heat source facilities such as steam may be mixed, and for example, There are even heat source facilities, such as boiler steam, that are not only used directly by customers but also have a complicated relationship such as powering other heat source facilities such as refrigerators. Therefore, in the above-described conventional technology, there has been a problem that the calculation becomes complicated and the calculation load becomes large when making an operation plan of the heat source facility.
そこで本発明では、熱源設備の運転計画を立案するための演算負荷を削減することが可能な分散熱源プラントの運転計画立案装置及び分散熱源プラントの運転計画立案方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a distributed heat source plant operation plan planning apparatus and a distributed heat source plant operation plan planning method capable of reducing a calculation load for planning a heat source facility operation plan.
上記目的を達成するために、本発明では、熱源設備を有する熱源プラントが複数分散して配置され配管網で接続することで供給地域に熱供給を行う分散熱源プラントについて、前記熱源プラントに存在する熱源設備の負荷率に対するエネルギー消費又は設備出力を示す関係式を有する熱源プラント熱源設備モデルと、前記供給地域の総エネルギー要求量に応じて、前記熱源プラント熱源設備モデルに基づいて熱源プラント出力に対する運転コストを表す熱源プラントコストモデルを導出する熱源プラントコストモデル導出部と、前記熱源プラントに関する配管網情報及びポンプ情報と、前記熱源プラントコストモデルに基づいて、熱源プラント出力を算出する熱源プラント出力決定部と、前記熱源プラント出力決定部で算出した熱源プラント出力に基づいて熱源プラントの運転計画を立案し、熱源プラント運転コストを算出する熱源設備運転計画作成部と、を有し、前記熱源プラントコストモデル導出部が、前記熱源設備運転計画作成部で算出された熱源プラント運転コストに基づいて、前記熱源プラント出力決定部で算出した熱源プラント出力近傍の熱源プラントコストモデルを再生成することで、熱源プラント出力の収束演算を行うように構成した。
In order to achieve the above object, in the present invention, there is a distributed heat source plant in which a plurality of heat source plants having heat source facilities are distributed and connected by a pipe network to supply heat to a supply area. A heat source plant heat source facility model having a relational expression indicating energy consumption or facility output with respect to the load factor of the heat source facility, and an operation for the heat source plant output based on the heat source plant heat source facility model according to the total energy requirement of the supply area A heat source plant cost model deriving unit for deriving a heat source plant cost model representing the cost, piping network information and pump information related to the heat source plant, and a heat source plant output determining unit for calculating a heat source plant output based on the heat source plant cost model And the heat source plant calculated by the heat source plant output determining unit A heat source plant operation plan creation unit that formulates an operation plan of the heat source plant based on the power and calculates a heat source plant operation cost, and the heat source plant cost model derivation unit calculates by the heat source facility operation plan creation unit The heat source plant output convergence calculation is performed by regenerating the heat source plant cost model near the heat source plant output calculated by the heat source plant output determination unit based on the heat source plant operating cost .
本発明によれば、複数の熱源プラントを対象として、各プラントに存在する多数の熱源設備に対して、その運転計画を立案するための演算負荷を削減することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to reduce the calculation load for preparing the operation plan for many heat-source equipment which exists in each plant for several heat-source plants.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の分散熱源プラントの運転計画立案装置１０１を適用した全体の構成とその接続関係を表す図である。分散熱源では、複数の熱源プラント（１０２〜１０４）が各地に分散して存在し、配管網１０５（冷水・温水・蒸気等）を通じて複数の供給地域（１０６〜１０９）に冷水・温水・蒸気等を供給する。分散熱源プラントの運転計画立案装置１０１は、各地に存在する各熱源プラント（１０２〜１０４）と信号線１０８によって接続してデータの送受信を行い、例えば地域全体のエネルギー管理を行うCEMS（Community Energy Management System）と共に、中央管制室に置かれる。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration to which an operation plan planning apparatus 101 for a distributed heat source plant according to the present invention is applied and its connection relationship. In the distributed heat source, a plurality of heat source plants (102 to 104) are distributed in various places, and cold water, hot water, steam, etc. are supplied to a plurality of supply areas (106 to 109) through a pipe network 105 (cold water, hot water, steam, etc.). Supply. An operation planning apparatus 101 for a distributed heat source plant is connected to each heat source plant (102 to 104) existing at each location by a signal line 108 to transmit / receive data, for example, CEMS (Community Energy Management) that performs energy management for the entire region. System) and the central control room.
図２は、実施例１における本発明の分散熱源プラントの運転計画立案装置１０１の機能構成図の例である。本運転計画立案装置は、本装置が対象とする各熱源プラント２０１に存在する熱源設備のモデルである熱源プラント熱源設備モデル２０３を用いて熱源プラントの出力に対するコストを表す熱源プラントコストモデル２０４を導出する熱源プラントコストモデル導出部２０２と、熱源プラントコストモデル２０４と地域全体を結び付けている配管網の情報と各熱源プラントから冷温水を供給するためのポンプの情報を表す配管・ポンプ情報２０５と各個別のプラント２０２における出力制限などの制約である個別プラント制約２０６を用いて冷水出力等のプラント出力演算結果２０７を導出するプラント出力決定部２０８と、熱源プラントコストモデル導出部２０２とプラント出力決定部２０８が必要とする最適演算を実施する最適演算部２０９で構成される。プラント出力演算結果２０６は各熱源プラント２０２に存在する熱源設備運転計画作成装置２１０が熱源設備運転計画２１１を立案するために使用される。 FIG. 2 is an example of a functional configuration diagram of the operation planning device 101 of the distributed heat source plant of the present invention in the first embodiment. The operation planning apparatus derives a heat source plant cost model 204 representing the cost for the output of the heat source plant using the heat source plant heat source equipment model 203 which is a model of the heat source equipment existing in each heat source plant 201 targeted by the apparatus. Heat source plant cost model deriving unit 202, heat source plant cost model 204, piping network information linking the entire region, piping / pump information 205 representing pump information for supplying cold / hot water from each heat source plant, A plant output determination unit 208 that derives a plant output calculation result 207 such as chilled water output using an individual plant constraint 206 that is a constraint such as output limitation in an individual plant 202, a heat source plant cost model derivation unit 202, and a plant output determination unit Optimal calculation unit 2 that performs the optimal calculation required by 208 Consisting of 9. The plant output calculation result 206 is used by the heat source facility operation plan creation device 210 existing in each heat source plant 202 to formulate the heat source facility operation plan 211.
図３は、本発明の分散熱源プラントの運転計画立案装置１０１の処理を表すフローチャートである。まず各熱源プラントの熱源設備モデルを用いて熱源プラントコストモデルを生成する（３０１）。すなわち、熱源プラント（Ａ）１０２について熱源プラント（Ａ）１０２に属する各々の熱源設備の熱源設備モデルに基づいて熱源プラントコストモデル（Ａ）を、熱源プラント（Ｂ）１０３について熱源プラント（Ｂ）１０３に属する各々の熱源設備の熱源設備モデルに基づいて熱源プラントコストモデル（Ｂ）を、熱源プラント（Ｃ）１０４について熱源プラント（Ｃ）１０４に属する各々の熱源設備の熱源設備モデルに基づいて熱源プラントコストモデル（Ｃ）を、各々、生成するのである。 FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the operation planning device 101 of the distributed heat source plant of the present invention. First, a heat source plant cost model is generated using the heat source equipment model of each heat source plant (301). That is, for the heat source plant (A) 102, the heat source plant cost model (A) is based on the heat source facility model of each heat source facility belonging to the heat source plant (A) 102, and the heat source plant (B) 103 is the heat source plant (B) 103. The heat source plant cost model (B) based on the heat source facility model of each heat source facility belonging to, and the heat source plant based on the heat source facility model of each heat source facility belonging to the heat source plant (C) 104 for the heat source plant (C) 104 Each cost model (C) is generated.
次に、熱源プラントコストモデル、配管・ポンプ情報、各熱源プラントの制約情報を用いて、各熱源プラントの出力を決定する（３０２）。すなわち、供給地域（ａ）１０６、供給地域（ｂ）１０７、供給地域（ｃ）１０８及び供給地域（ｄ）１０９の総和となる総エネルギー要求量について、該総エネルギー要求量と前記の制約条件に基づき、熱源プラント（Ａ）１０２、熱源プラント（Ｂ）１０３、熱源プラント（Ｃ）１０４にエネルギー要求量を分配するのである。
Next, the output of each heat source plant is determined using the heat source plant cost model, piping / pump information, and constraint information of each heat source plant (302). That is, regarding the total energy requirement amount that is the sum of the supply region (a) 106, the supply region (b) 107, the supply region (c) 108, and the supply region (d) 109, Based on this, the required energy amount is distributed to the heat source plant (A) 102, the heat source plant (B) 103, and the heat source plant (C) 104.
次に、各熱源プラントに存在する熱源設備運転計画作成装置が、与えられたプラント出力を利用して熱源設備の運転計画を立案する（３０３）。適切に制約を与えていなかった等の理由で、得られた計画に問題があり、再度計画を立案する必要がある場合は、条件の変更などを行い、熱源プラント出力を再度決定する（３０４）。熱源設備モデルそのものに誤りがある場合は３０１以前に戻って熱源プラントコストモデルを再生成して演算する場合もある。 Next, the heat source equipment operation plan creation device existing in each heat source plant makes an operation plan of the heat source equipment using the given plant output (303). When there is a problem in the obtained plan due to reasons such as not being properly constrained and it is necessary to make a plan again, the conditions are changed and the heat source plant output is determined again (304). . If there is an error in the heat source equipment model itself, there may be a case where the calculation returns to 301 or earlier and the heat source plant cost model is regenerated and calculated.
次に、構成図とフローに示した各要素について詳述する。 Next, each element shown in the configuration diagram and flow will be described in detail.
熱源プラント熱源設備モデル２０３は、各熱源設備についてその負荷率（＝実出力/定格出力）に対するエネルギー消費量、または設備出力を示す関係式（曲線）である。具体的な例としては、遠心冷凍機の場合には冷水出力の負荷率に対する電力消費量であり、排熱利用蒸気吸収冷凍機の場合は冷水出力の負荷率に対する蒸気消費量と排温水消費量となる。CGS（コジェネレーション）の場合には、発電量の負荷率に対するガス消費量の他に、発電以外の出力である蒸気量、排温水量等を表す関係式となる。 The heat source plant heat source equipment model 203 is a relational expression (curve) indicating energy consumption with respect to the load factor (= actual output / rated output) or equipment output for each heat source equipment. As a specific example, in the case of a centrifugal chiller, it is the power consumption relative to the load factor of the chilled water output, and in the case of a steam absorption chiller using exhaust heat, the steam consumption and the exhausted hot water consumption amount relative to the load factor of the chilled water output It becomes. In the case of CGS (cogeneration), in addition to the gas consumption with respect to the load factor of the amount of power generation, the relational expression represents the amount of steam, the amount of discharged hot water, etc., which are outputs other than power generation.
熱源プラントコストモデル２０４は、図４の４０１に示したような熱源プラントの出力に対するコストを表す曲面であり、その軸としては冷水・温水・蒸気・発電量が挙げられる。またこのモデルは地域全体でコストを最小化する場合に用いるモデルであり、CO2排出量を最小化する場合には縦軸にCO2排出量をとる。 The heat source plant cost model 204 is a curved surface representing the cost with respect to the output of the heat source plant as indicated by 401 in FIG. 4, and the axis includes cold water, hot water, steam, and power generation amount. This model is used when minimizing costs in the entire region. When minimizing CO2 emissions, the vertical axis represents CO2 emissions.
次に、熱源プラントコストモデル導出部２０２のモデル作成方法を示す。熱源プラントは、その出力が定まっても複数の熱源設備が存在するため、設備の組合せやその負荷率等の運転方法でコストが変動し、一意に決まらない。そこで、熱源プラントコストモデル導出部２０２は、各出力に対する熱源設備の運転計画を最適化等によって立案し、その結果得られたコストをその出力における熱源プラントのコストとする。この運転計画の立案は公知の手法を用いて行う。こうして得られた点の例が４０２である。熱源プラントコストモデル導出部は、これを複数の出力に対して求め、これを元にして最小二乗法等の演算手法を用いて曲面４０１の式を導出する。 Next, a model creation method of the heat source plant cost model deriving unit 202 will be described. Since the heat source plant has a plurality of heat source facilities even if its output is determined, the cost varies depending on the operation method such as the combination of the facilities and the load factor, and is not uniquely determined. Therefore, the heat source plant cost model deriving unit 202 makes an operation plan of the heat source facility for each output by optimization or the like, and uses the resulting cost as the cost of the heat source plant at that output. This operation plan is made using a known method. An example of the points thus obtained is 402. The heat source plant cost model derivation unit obtains this for a plurality of outputs, and derives the expression of the curved surface 401 using an arithmetic method such as a least square method based on the outputs.
配管・ポンプ情報２０５は、図１に示した供給配管１０４と各熱源プラント（１０２〜１０４）についての情報で、配管については具体的には配管径・長さ・流速係数等のその圧力損失を求めるためのであり、ポンプについてはその特性曲線で、Q-Hカーブやその電力消費量導出のための式の情報である。 The pipe / pump information 205 is information about the supply pipe 104 and each heat source plant (102 to 104) shown in FIG. 1. Specifically, for the pipe, the pressure loss such as pipe diameter / length / flow velocity coefficient is shown. The characteristic curve for the pump is the information about the QH curve and the formula for deriving its power consumption.
プラント出力決定部は前述の情報を用いて地域全体でコストが最小となるような各熱源プラントの出力２０７を導出する。最小化すべき地域全体のコストは以下の式で表される。 The plant output determination unit derives the output 207 of each heat source plant using the above-described information so that the cost is minimized in the entire region. The total area cost to be minimized is given by
ここで、plは各熱源プラントの番号、tは時刻、cは冷水供給量、hは温水供給量、sは蒸気供給量、eは発電量、fはプラントコストモデルに対応するもので各供給量に対するプラントのコストを、ｇはプラントのポンプ消費電力によるコストを表す。 Where pl is the number of each heat source plant, t is the time, c is the amount of cold water supplied, h is the amount of hot water supplied, s is the amount of steam supplied, e is the amount of power generation, and f is the supply corresponding to the plant cost model The plant cost with respect to the quantity, g represents the cost due to the pump power consumption of the plant.
地域全体で満たすべき制約条件は、図１に示した配管網の各節点においてその入出力の合計が０となることで、また冷水・温水については節点における圧力が同一であるという条件である。流量制約は、各節点で成立する以下の式で表される。 The constraint conditions to be satisfied in the entire region are that the sum of the input and output at each node of the piping network shown in FIG. 1 is 0, and that the pressure at the nodes is the same for cold water and hot water. The flow rate restriction is expressed by the following equation that is established at each node.
ここで、sは対象とする節点の番号、pは配管番号、tは時刻、wpは配管pから節点sへと流れ込む熱流量、wdは節点sに接続する供給地域が必要とする熱流量、wgは節点sに接続する熱源プラントから供給される熱流量である。これらは温水・冷水・蒸気について成立する。また圧力については、各配管を通ることによる圧力損失を以下のHazen-Williamsの式等を用いて導出する。 Where s is the number of the target node, p is the pipe number, t is the time, wp is the heat flow flowing from the pipe p to the node s, wd is the heat flow required by the supply area connected to the node s, wg is a heat flow rate supplied from the heat source plant connected to the node s. These hold for hot water, cold water and steam. For pressure, the pressure loss due to passing through each pipe is derived using the following Hazen-Williams equation.
ここで、ΔPは各配管における差圧、cは流速係数、dは配管径、Lは配管長、βは単位調整のための係数である。なお、圧力損失を表す式はその近似方法によって複数種類あり、式7の式に限定せず、その他の式を用いてもよい。 Here, ΔP is a differential pressure in each pipe, c is a flow velocity coefficient, d is a pipe diameter, L is a pipe length, and β is a coefficient for unit adjustment. Note that there are a plurality of types of expressions representing pressure loss depending on the approximation method, and the present invention is not limited to the expression of Expression 7, and other expressions may be used.
またポンプの消費電力については、冷水・温水それぞれについて例えば以下に示すポンプの消費電力の式を用いて導出する。 The power consumption of the pump is derived for each of cold water and hot water using, for example, the following formula for the power consumption of the pump.
ここで、mはポンプ番号、ηはポンプ効率、wmはポンプを流れる熱媒の流量、Hはポンプの揚程、αは単位換算係数を表す。なお、この式についてもこれに限定されるものではなく、インバータ特性を考慮した３次関数として近似したもの等、その他の式を用いても良い。 Here, m is the pump number, η is the pump efficiency, w m is the flow rate of the heat medium flowing through the pump, H is the pump head, and α is the unit conversion factor. Note that this formula is not limited to this, and other formulas such as an approximation as a cubic function considering the inverter characteristics may be used.
個別プラントの制約としては、ある時間帯には冷水設備のメンテナンス等でその出力が制限されてしまうような場合に、その上限値を設定する等で、解として自身が出力不可能なプラント出力演算結果が導出されることを防ぐ。制約式としては、先に出てきたc,h,s,eの上下限を設定する等の式で表される。 As a limitation of individual plants, when the output is limited due to maintenance of chilled water facilities in a certain time zone, the plant output calculation that itself cannot output as a solution by setting the upper limit value etc. Prevent results from being derived. The constraint expression is expressed by an expression such as setting the upper and lower limits of c, h, s, and e that appear earlier.
以上の目的関数と制約式を用いて、各熱源プラントの出力（冷水・温水・蒸気・発電量）と配管流量を変数として、最適演算部による演算を行うことで地域全体のコストを最小化する熱源プラントの出力を求める。なお、最適化の手法としては曲面をそのまま用いるために、大域解を求める非線形最適化手法、あるいはPSO(Particle Swarm Optimization:粒子群最適化)やGA(Genetic Algorithm:遺伝的アルゴリズム)のようなメタヒューリスティック手法を使用してもいいし、あるいは少数の平面で近似できるような場合には、線形化を行うことでMILP(Mixed Integer Linear Programming:線形混合整数計画法)等の手法を用いても良い。 Using the objective function and constraint equation above, the output of each heat source plant (cold water / hot water / steam / power generation) and the pipe flow rate are used as variables, and the calculation by the optimal calculation unit is performed to minimize the cost of the entire region. Obtain the output of the heat source plant. As an optimization method, since a curved surface is used as it is, a nonlinear optimization method for obtaining a global solution, or a metaphor such as PSO (Particle Swarm Optimization) or GA (Genetic Algorithm) is used. A heuristic method may be used, or if it can be approximated by a small number of planes, a method such as MILP (Mixed Integer Linear Programming) may be used by linearization .
演算の結果得られるプラント出力は、冷水・温水・蒸気・発電量について各時刻にその値を定めるもので、冷水出力の例では図５に示したプロット５０１のように表される。これは、単独の熱源プラントの熱源設備の運転計画の最適化に用いる熱需要と同等のものであるため、個別プラントでは熱源設備運転計画作成装置２１０によって、従来と同様の手法で熱源設備の運転計画２１１を生成することが可能となる。 The plant output obtained as a result of the calculation determines the value at each time for cold water, hot water, steam, and power generation amount, and is represented as a plot 501 shown in FIG. 5 in the example of the cold water output. Since this is equivalent to the heat demand used for optimizing the operation plan of the heat source facility of a single heat source plant, the operation of the heat source facility is performed by the heat source facility operation plan creation device 210 in the individual plant in the same manner as before. The plan 211 can be generated.
以上のようにプラント出力の最適化と個別プラントの運転計画最適化を多段階に行うことで、全熱源設備を対象とする大規模な問題を変数数が少ない複数の子問題に分けて解くことができるため、変数数の累乗で増加する運転計画の演算時間を大幅に削減することが可能となる。なお、個別の熱源プラントに存在する運転計画作成装置２１０は既存のものをそのまま用いるとして各熱源プラントに置かれているとしているが、分散熱源プラントの運転計画立案装置１０１が存在する中央管制室に置かれていても良い。 As described above, by optimizing plant output and optimizing the operation plan of individual plants, solve large-scale problems for all heat source facilities by dividing them into multiple child problems with a small number of variables. Therefore, the calculation time of the operation plan that increases as the power of the number of variables can be greatly reduced. In addition, although it is said that the operation plan preparation apparatus 210 which exists in an individual heat-source plant uses each existing heat source plant as it is, it is set in the central control room where the operation plan planning apparatus 101 of a distributed heat source plant exists. It may be placed.
図６は、実施例２における本発明の分散熱源プラントの運転計画立案装置２０１の機能構成図の例である。本実施例に示す構成とすることで、熱源プラントコストモデル２０４作成のための演算負荷を削減することが可能となる。図２と異なるのは、熱源設備運転計画作成装置２１０によって運転計画と共に求まる計画実行時のコスト６０１を熱源プラントコストモデル導出部２０２へと送信している点である。この情報を用いることで、熱源プラントコストモデル２０４の精度を向上させる。 FIG. 6 is an example of a functional configuration diagram of the operation planning device 201 for the distributed heat source plant of the present invention in the second embodiment. With the configuration shown in the present embodiment, it is possible to reduce the calculation load for creating the heat source plant cost model 204. The difference from FIG. 2 is that the cost 601 at the time of executing the plan obtained together with the operation plan is transmitted to the heat source plant cost model derivation unit 202 by the heat source facility operation plan creation device 210. By using this information, the accuracy of the heat source plant cost model 204 is improved.
この演算の処理を表すフローを図７に示す。ステップ３０２までの処理は同様である。続いて、個別プラントの運転計画作成装置によって運転計画を導出すると共に、その計画で運転した場合のコストを導出する（７０１）。次に、得られたコストと前のループで導出したコストとの差分を求めその差分が閾値として設定した値を下回るかどうかを判定する。下回った場合は終了し、下回らない場合は処理を継続する（７０２）。次に、求めたコストとこのコスト導出のために用いたプラント出力点についての情報を元に、その出力近傍の点のみを利用して熱源プラントコストモデルを再生成する（７０３）。その後はステップ３０１に戻って演算を繰り返し、この一連の演算をステップ７０２の条件を満たすまで継続する。 A flow showing the processing of this calculation is shown in FIG. The processing up to step 302 is the same. Subsequently, the operation plan is derived by the operation plan creation device of the individual plant, and the cost when operating according to the plan is derived (701). Next, the difference between the obtained cost and the cost derived in the previous loop is obtained, and it is determined whether the difference is less than the value set as the threshold value. When it falls below, it complete | finishes, and when not falling, a process is continued (702). Next, based on the obtained cost and the information about the plant output point used for derivation of the cost, the heat source plant cost model is regenerated using only the points near the output (703). Thereafter, returning to step 301, the calculation is repeated, and this series of calculations is continued until the condition of step 702 is satisfied.
コストモデル再生成による精度向上について図８に示す。始めにプラント出力を求めるときは、出力の全領域にわたるプラントコストモデル８０１を用いて演算し、解を求める。求めたプラント出力に対する運転コストをプロットしたのが８０２である。次に、ステップ３０１に戻ってプラントコストモデルを再生成する場合プロット８０２の近傍の点のみを用いた曲面８０３を再生成する。この近傍領域の大きさはパラメータとして入力できるようにしても良い。こうして順次求められた運転点を用いてモデルを高精度化していくことで、始めに作成したプラントコストモデルを厳密に作成しない場合でも、高い精度でプラント出力を決定することが可能となる。 FIG. 8 shows accuracy improvement by cost model regeneration. First, when obtaining the plant output, the solution is obtained by calculating using the plant cost model 801 over the entire region of the output. Reference numeral 802 indicates a plot of the operation cost against the obtained plant output. Next, when returning to step 301 and regenerating the plant cost model, the curved surface 803 using only points in the vicinity of the plot 802 is regenerated. The size of this neighboring area may be input as a parameter. By increasing the accuracy of the model using the operation points thus sequentially obtained, the plant output can be determined with high accuracy even when the plant cost model created first is not strictly created.
図９は実施例３における本発明の分散熱源プラントの運転計画立案装置２０１の機能構成図の例である。本実施例に示す構成とし、熱源プラント熱源設備モデルの情報を実運用データに合わせて更新することで、そのモデルの精度を向上させることが可能となる。その処理について以下に示す。まず、各熱源プラント２０２に存在する熱源設備群９０１から運転実績データ９０２を取得する。運転実績データとは、各時刻におけるその出力とエネルギー消費量等を示すもので、水冷チラーであれば各時刻における冷水出力と電力の消費量、コジェネであれば各時刻の発電量と、排熱生成量・蒸気生成量・ガス消費量等を表すデータである。そのため、このデータから熱源設備の負荷率に対する消費エネルギー等の値を求めることができ、これを用いて熱源プラント熱源設備モデル２０３を実運転に合わせて修正することが可能となる。そのための処理は、プラントモデル修正部９０３によって行う。具体的には、既に存在している熱源プラント熱源設備モデル２０３の特性曲線から任意の個数の点を抜き出し、新たに運転実績データから得られる点を追加した後で最小二乗法等により特性曲線の式を生成する等の処理を行う。以上により、熱源設備９０２の実運転に合わせて熱源プラント熱源設備モデル２０３を更新しつつ、分散熱源プラントの運転計画を立案することが可能となる。 FIG. 9 is an example of a functional configuration diagram of the operation plan planning apparatus 201 for the distributed heat source plant of the present invention in the third embodiment. By using the configuration shown in the present embodiment and updating the information of the heat source plant heat source equipment model in accordance with the actual operation data, the accuracy of the model can be improved. The processing is shown below. First, the operation result data 902 is acquired from the heat source equipment group 901 existing in each heat source plant 202. The operation result data indicates the output and energy consumption at each time. If it is a water-cooled chiller, the chilled water output and power consumption at each time. This is data representing the production amount, steam production amount, gas consumption amount, and the like. Therefore, a value such as energy consumption with respect to the load factor of the heat source facility can be obtained from this data, and the heat source plant heat source facility model 203 can be corrected according to the actual operation using this value. Processing for that is performed by the plant model correction unit 903. Specifically, an arbitrary number of points are extracted from the characteristic curve of the existing heat source plant heat source equipment model 203, a point obtained from the operation result data is newly added, and then the characteristic curve is obtained by the least square method or the like. Processing such as generating an expression is performed. As described above, it is possible to plan the operation plan of the distributed heat source plant while updating the heat source plant heat source facility model 203 in accordance with the actual operation of the heat source facility 902.
図１０は実施例４における本発明の分散熱源プラントの運転計画立案装置２０１の機能構成図の例である。本実施例に示す構成とすることで、得られた運転計画を元にした熱源設備の運転を自動で行うことが可能となる。その処理について以下に示す。個別プラント運転計画作成装置２１０によって、個別プラント熱源設備運転計画２１１を作成した後、その計画を熱源設備制御装置１００１に送信する。熱源設備制御装置１００１はその計画に基づいて、熱源設備群９０１に対してその起動停止信号を、または負荷率を制御することが可能であればその負荷になるように制御信号を出力する。以上により、本分散熱源プラントの運転計画立案装置２０１を用いて熱源設備を自動で制御することが可能となる。なお、実施例２，３，４で示した各構成はそれぞれ独立していなければならないものではなく実施例２，３，４の任意の構成を組み合わせたものとしても良い。 FIG. 10 is an example of a functional configuration diagram of the operation planning device 201 of the distributed heat source plant of the present invention in the fourth embodiment. With the configuration shown in the present embodiment, it is possible to automatically operate the heat source facility based on the obtained operation plan. The processing is shown below. After the individual plant heat source facility operation plan 211 is created by the individual plant operation plan creation device 210, the plan is transmitted to the heat source facility control device 1001. Based on the plan, the heat source equipment control device 1001 outputs a start / stop signal to the heat source equipment group 901, or a control signal so that the load factor becomes a load if the load factor can be controlled. As described above, the heat source facility can be automatically controlled using the operation planning device 201 of the present distributed heat source plant. The configurations shown in the second, third, and fourth embodiments do not have to be independent of each other, and any configuration of the second, third, and fourth embodiments may be combined.
１０１…分散熱源プラントの運転計画立案装置、２０１…各熱源プラント、２０２…熱源プラントコストモデル導出部、２０３…熱源プラント熱源設備モデル、２０４…熱源プラントコストモデル、２０５…配管・ポンプ情報、２０６…個別プラント制約、２０７…プラント出力演算結果、２０８…プラント出力決定部、２０９…最適演算部、２１０…熱源設備運転計画作成装置、２１１…熱源設備運転計画 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Operation plan planning apparatus of a distributed heat source plant, 201 ... Each heat source plant, 202 ... Heat source plant cost model deriving part, 203 ... Heat source plant heat source equipment model, 204 ... Heat source plant cost model, 205 ... Piping / pump information, 206 ... Individual plant constraints, 207 ... plant output calculation result, 208 ... plant output determination unit, 209 ... optimal calculation unit, 210 ... heat source facility operation plan creation device, 211 ... heat source facility operation plan
Claims (4)
前記熱源プラントに存在する熱源設備の負荷率に対するエネルギー消費又は設備出力を示す関係式を有する熱源プラント熱源設備モデルと、
前記供給地域の総エネルギー要求量に応じて、前記熱源プラント熱源設備モデルに基づいて熱源プラント出力に対する運転コストを表す熱源プラントコストモデルを導出する熱源プラントコストモデル導出部と、
前記熱源プラントに関する配管網情報及びポンプ情報と、前記熱源プラントコストモデルに基づいて、熱源プラント出力を算出する熱源プラント出力決定部と、
前記熱源プラント出力決定部で算出した熱源プラント出力に基づいて熱源プラントの運転計画を立案し、熱源プラント運転コストを算出する熱源設備運転計画作成部と、を有し、
前記熱源プラントコストモデル導出部が、前記熱源設備運転計画作成部で算出された熱源プラント運転コストに基づいて、前記熱源プラント出力決定部で算出した熱源プラント出力近傍の熱源プラントコストモデルを再生成することで、熱源プラント出力の収束演算を行うことを特徴とする分散熱源プラントの運転計画立案装置。 About a distributed heat source plant that supplies heat to a supply area by arranging a plurality of heat source plants having heat source facilities and connecting them with a piping network,
A heat source plant heat source facility model having a relational expression indicating energy consumption or facility output with respect to a load factor of the heat source facility existing in the heat source plant;
A heat source plant cost model derivation unit for deriving a heat source plant cost model representing an operating cost for a heat source plant output based on the heat source plant heat source facility model according to the total energy requirement of the supply area;
A heat source plant output determining unit that calculates a heat source plant output based on piping network information and pump information related to the heat source plant, and the heat source plant cost model,
A heat source plant operation plan creation unit that formulates an operation plan of the heat source plant based on the heat source plant output calculated by the heat source plant output determination unit, and calculates a heat source plant operation cost,
The heat source plant cost model derivation unit regenerates a heat source plant cost model near the heat source plant output calculated by the heat source plant output determination unit based on the heat source plant operation cost calculated by the heat source facility operation plan creation unit. Thus, an operation planning device for a distributed heat source plant, wherein the convergence calculation of the heat source plant output is performed.
前記供給地域の総エネルギー要求量に応じて、前記熱源プラントに存在する熱源設備の負荷率に対するエネルギー消費又は設備出力を示す関係式を有する熱源プラント熱源設備モデルに基づいて、熱源プラント出力に対する運転コストを表す熱源プラントコストモデルを導出し、
前記熱源プラントに関する配管網情報及びポンプ情報と、前記熱源プラントコストモデルとに基づいて熱源プラント出力を算出し、
前記熱源プラントコストモデルに基づいて算出した熱源プラント出力に基づいて熱源プラントの運転計画を立案し、
前記運転計画に基づいて熱源プラント運転コストを算出し、
前記運転コストに基づいて前記熱源プラント出力近傍の熱源プラントコストモデルを再生成することで、熱源プラント出力の収束演算を行うことを特徴とする、分散熱源プラントの運転計画立案方法。 About a distributed heat source plant that supplies heat to a supply area by arranging a plurality of heat source plants having heat source facilities and connecting them with a piping network,
The operating cost for the heat source plant output based on the heat source plant heat source equipment model having a relational expression indicating the energy consumption or the equipment output against the load factor of the heat source equipment existing in the heat source plant according to the total energy requirement of the supply area. A heat source plant cost model that represents
Calculate the heat source plant output based on the piping network information and pump information related to the heat source plant, and the heat source plant cost model,
Establishing an operation plan for the heat source plant based on the heat source plant output calculated based on the heat source plant cost model,
Calculate the heat source plant operating cost based on the operation plan,
An operation planning method for a distributed heat source plant, wherein a convergence calculation of the heat source plant output is performed by regenerating a heat source plant cost model near the output of the heat source plant based on the operation cost.
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