JP6606000B2 - 水運用計画システムおよび水運用計画方法 - Google Patents
水運用計画システムおよび水運用計画方法 Download PDFInfo
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Description
プ1における固定速ポンプの運転台数と各バルブ6、7、8の開度により、送水管2における送水量が調整できるようになっている。
−−制約条件式−−
Li(t+1)=Li(t)+k・(ui(t)−Di(t))――――――(数2)
(i=3,4,5)
u_total(t)=u3(t)+u4(t)+u5(t)―――――――(数3)
u_total(t)=u0・x(t) ――――――――――――――――(数4)
Li_min≦Li(t)≦Li_max ―――――――――――――――(数5)
ui_min≦ui(t)≦ui_max ―――――――――――――――(数6)
ここに、t:時刻(0時から24時の1時間おきの時間)、P:目的関数値、u_total(t):時刻tのトータル送水量(離散変数)、ui(t):時刻tの配水池i向けの送水量(連続変数)、Di(t):時刻tの配水池iの配水量(需要量)、Li(t):時刻tの配水池iの水位(Li(0)は初期水位)、k、k3、k4、k5、u0:定数、x(t):時刻tのポンプ運転台数(0,1,2,3のいずれかの値をとる)、Li_min:配水池iの運用下限水位、Li_max:配水池iの運用上限水位、ui_min:配水池i向け送水流量下限(通常は0)、ui_max:配水池i向けの送水流量上限である。
−−制約条件式−−
E(t)=k2・u_total(t) ――――――――――――――――(数8)
Li(t+1)=Li(t)+k・(ui(t)−Di(t))――――――(数9)(i=3,4,5)
u_total(t)=u3(t)+u4(t)+u5(t)――――――(数10)
Li_min≦Li(t)≦Li_max ――――――――――――――(数11)
ui_min≦ui(t)≦ui_max ――――――――――――――(数12)
P=E=k2・u_total0 ―――――――――――――――――(数13)
−−制約条件式−−
Li(t+1)=Li(t)+k・(ui0−Di(t) ―――――――(数14)(i=3,4,5)
u_total0=u30+u40+u50 ―――――――――――――(数15)
Li_min≦Li(t)≦Li_max ――――――――――――――(数16)
ui_min≦ui0≦ui_max ――――――――――――――――(数17)
帯が17時から19時となっている。また、16時以降のDR時間帯以外では通常運用計画立案手段62により、DR時間帯ではDR時運用計画立案手段63により運用計画が立案されている。DR時間帯の17時〜19時でトータル送水量81、トータル電力消費電力85が小さくなっており、この時間帯で電力が削減できているのがわかる。
e(t)=Li0−Li(t) (i=3,4,5) ―――――――――(数18)
ui(t)=ui(t−1)+Δui(t) ―――――――――――――(数19)
Δui(t)=kc[(e(t)−e(t−1))+1/T・(e(t)+e(t−1))/2+Td(e(t)−2e(t−1)+e(t−2)) ―――――(数20)
該水道システム10に電力供給を行っている電気事業者での、前日、1週間前の最大電力(例:当該水道システム10の所在地域全体での最大消費電力)、当日から1週間前の気象情報(最高気温、最低気温、最小湿度、天気)、週末フラグ(土曜日、日祝日)の各情報を、データ入力手段202から得て、これをメモリ201に読み込む。
を立案し、この運用計画による水位回復後、通常運用計画立案手段62による運用計画、すなわち通常運用に移行している。
する第1のアルゴリズムと、前記水道システムでの前記浄水の流量変動を抑制する運用計画を作成する第2のアルゴリズムとを保持するものであり、前記演算装置は、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制と前記流量変動の抑制の少なくともいずれかに影響を与えうるものである場合に、当該影響の有無に応じて前記第1または前記第2の各アルゴリズムの少なくともいずれかを用いて前記将来の運用計画を生成するものである、としてもよい。
の流量変動を抑制する運用計画を作成する第2のアルゴリズムと、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成する第3のアルゴリズムとを保持し、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制と前記流量変動の抑制と前記配水池の水位の少なくともいずれかに影響を与えうるものである場合に、当該影響の有無に応じて前記第1、前記第2、および前記第3の各アルゴリズムの少なくともいずれかを用いて前記将来の運用計画を生成する、としてもよい。
2 送水管
3〜5 配水池
6〜8 バルブ
10 水道システム
11〜13 配水管
14〜16 センサ
17〜19 流量計
62 通常運用計画立案手段
63 DR時運用計画立案手段
101 運用モード選択手段
102 水位一定運用計画立案手段
200 プロセッサ
201 メモリ(記憶装置)
202 データ入力手段
203 需要予測手段
204 運用計画立案手段(アルゴリズム)
205 出力手段
206 需要量データベース
207 気象情報データベース
208 設備情報データベース
290 通信手段
210 LAN
211 監視制御システム
212 広域ネットワーク
1600 トータル送水量・ポンプ運転台数換算テーブル
2000 水運用計画システム
Claims (8)
- 送水ポンプにより配水池に浄水を送水する水道システムに関して、前記送水ポンプによる前記配水池への送水量または前記送水ポンプの運転台数、の運用計画を生成する複数のアルゴリズムを保持する記憶装置と、
前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、当該運用計画の策定対象となる時間帯、および前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請に関する情報に基づき、前記デマンドレスポンス要請があった場合、前記デマンドレスポンス要請に関する情報が示す、前記デマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンスの開始予定時までの猶予時間が所定基準時間以上であるか判定し、前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間以上であった場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時よりも前記基準時間だけ遡った所定時刻までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムでの通常時の運用計画策定に利用しているアルゴリズムを使用し、前記所定時刻から前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用し、前記デマンドレスポンスの対象時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成するアルゴリズムを使用し、前記策定対象となる時間帯に関する運用計画を生成する演算装置と、
を含むことを特徴とする水運用計画システム。 - 前記演算装置は、
前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間より短い場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用するものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の水運用計画システム。 - 前記演算装置は、
前記アルゴリズムを用いることにより、
前記配水池から各配水区に配る浄水の将来需要を予測し、将来の所定の時間帯における所定時間ごとの送水量を決定変数、前記所定の時間帯における所定時間ごとの各送水ポンプの消費電力の総和の最大値を目的関数とし、前記各配水区の将来需要の予測値と前記送水量とから計算される各配水池の水位予測値が所定の運用上下限に入るという制約条件を設けて、数理計画法を用いて前記目的関数を最小化する運用計画問題を解くことで前記所定の時間帯における送水量計画値を決定し、当該送水量計画値に基づき送水ポンプの運転台数を決定するものである、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の水運用計画システム。 - 前記演算装置は、
送水量とポンプ運転台数の対応関係を規定した所定のテーブルに、前記決定した送水量計画値を適用して前記送水ポンプの運転台数を決定するものである、
ことを特徴とする請求項3記載の水運用計画システム。 - 送水ポンプにより配水池に浄水を送水する水道システムに関して、前記送水ポンプによる前記配水池への送水量または前記送水ポンプの運転台数、の運用計画を生成する複数のアルゴリズムを保持する記憶装置を備えた情報処理システムが、
前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、当該運用計画の策定対象となる時間帯、および前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請に関する情報に基づき、前記デマンドレスポンス要請があった場合、前記デマンドレスポンス要請に関する情報が示す、前記デマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンスの開始予定時までの猶予時間が所定基準時間以上であるか判定し、前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間以上であった場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時よりも前記基準時間だけ遡った所定時刻までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムでの通常時の運用計画策定に利用しているアルゴリズムを使用し、前記所定時刻から前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用し、前記デマンドレスポンスの対象時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成するアルゴリズムを使用し、前記策定対象となる時間帯に関する運用計画を生成する、
ことを特徴とする水運用計画方法。 - 前記情報処理システムが、
前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間より短い場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用する、
ことを特徴とする請求項5に記載の水運用計画方法。 - 前記情報処理システムが、
前記アルゴリズムを用いることにより、
前記配水池から各配水区に配る浄水の将来需要を予測し、将来の所定の時間帯における所定時間ごとの送水量を決定変数、前記所定の時間帯における所定時間ごとの各送水ポンプの消費電力の総和の最大値を目的関数とし、前記各配水区の将来需要の予測値と前記送水量とから計算される各配水池の水位予測値が所定の運用上下限に入るという制約条件を設けて、数理計画法を用いて前記目的関数を最小化する運用計画問題を解くことで前記所定の時間帯における送水量計画値を決定し、当該送水量計画値に基づき送水ポンプの運転台数を決定する、
ことを特徴とする請求項5または6に記載の水運用計画方法。 - 前記情報処理システムが、
送水量とポンプ運転台数の対応関係を規定した所定のテーブルに、前記決定した送水量計画値を適用して前記送水ポンプの運転台数を決定する、
ことを特徴とする請求項7記載の水運用計画方法。
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JP2016066130A JP6606000B2 (ja) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 水運用計画システムおよび水運用計画方法 |
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