JP6652481B2 - Operation plan creation device, operation plan creation method and program - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、運転計画作成装置、運転計画作成方法およびプログラムに関する。 An embodiment of the present invention relates to an operation plan creation device, an operation plan creation method, and a program.
一般電気事業者の発電部門等にとって、発電機の運転計画を立てることは重要な業務の１つである。運転計画は、所定期間において予測された電力需要に応じた電力量を発電機に出力させるように作成される。 It is one of important tasks for a power generation department or the like of a general electric power company to make a generator operation plan. The operation plan is created such that the generator outputs an amount of power corresponding to the power demand predicted in a predetermined period.
しかし、発電機の出力電力を変化させる場合、出力変化率と負荷保持時間とが制約となる。出力変化率は、発電機の出力電力の変化の度合である。負荷保持時間は、発電機の出力電力値が所定の値となった場合に、発電機に対する負荷が保持されて、当該出力電力値が継続される時間である。ゆえに、負荷保持時間を経過するまで、発電機の出力電力を変化させることができない。したがって、これら２つの制約を考慮しなければ、精確な運転計画を作成することができないという問題がある。 However, when changing the output power of the generator, the output change rate and the load holding time are restricted. The output change rate is a degree of change in the output power of the generator. The load holding time is a time when the load on the generator is held and the output power value is continued when the output power value of the generator reaches a predetermined value. Therefore, the output power of the generator cannot be changed until the load holding time has elapsed. Therefore, there is a problem that an accurate operation plan cannot be created unless these two restrictions are considered.
本発明の一実施形態は、出力変化率と負荷保持時間とを考慮した発電機の運転計画を作成する。 In one embodiment of the present invention, a generator operation plan is created in consideration of the output change rate and the load holding time.
本発明の一実施形態の運転計画作成装置は、仮想出力限界算出部と、発電量限界値算出部と、発電量算出部と、を備え、発電機の発電量に関する前記発電機の運転計画を作成する。前記仮想出力限界算出部は、少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する。前記発電量限界値算出部は、前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する。前記発電量算出部は、少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する。 An operation plan creation device according to one embodiment of the present invention includes a virtual output limit calculation unit, a power generation limit value calculation unit, and a power generation amount calculation unit, and performs an operation plan of the generator with respect to the power generation amount of the generator. create. The virtual output limit calculation unit calculates a virtual output limit of the generator based at least on an output change rate of the generator and a load holding time. The power generation amount limit value calculation unit includes the virtual output limit, an initial value of the magnitude of the output power of the generator in a time frame and an initial value in an increasing / decreasing direction, and a remaining load holding time of the generator in the time frame. And the power generation limit value of the generator in the time frame based on the initial value of The power generation amount calculation unit calculates the power generation amount of the generator in the time frame by solving an optimization problem having at least a constraint on the power generation limit value.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（本発明の一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る運転計画作成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示された運転計画作成装置１は、記憶部（取得部）１１と、仮想出力限界算出部１２と、発電量限界値算出部１３と、発電量算出部１４と、次時間枠初期値算出部１５と、運転計画作成部１６と、を備える。
(One embodiment of the present invention)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of an operation plan creation device according to an embodiment of the present invention. The operation plan creation device 1 illustrated in FIG. 1 includes a storage unit (acquisition unit) 11, a virtual output limit calculation unit 12, a power generation limit value calculation unit 13, a power generation amount calculation unit 14, and a next time frame initial period. It includes a value calculation unit 15 and an operation plan creation unit 16.
運転計画作成装置１は、予測される電力需要などの制約条件（制約式）と、所定の目的を表す目的関数とに基づき、発電機の運転計画を作成する。作成される運転計画は、所定の時間枠において発電機が出力する発電量に関するものである。そして、算出された発電量は、発電機の出力変化率と負荷保持時間の２つの制約が少なくとも考慮されたものとする。 The operation plan creation device 1 creates an operation plan of a generator based on constraint conditions (constraint expression) such as predicted power demand and an objective function representing a predetermined purpose. The created operation plan relates to the amount of power output from the generator in a predetermined time frame. It is assumed that the calculated power generation amount considers at least two constraints of the output change rate of the generator and the load holding time.
時間枠は、運転計画が作成される期間の一部である。時間枠は、発電機が出力する発電量と、予想される電力需要とが一致することが要求される期間に基づいて定められてもよい。例えば、３０分同時同量を考慮する場合は、時間枠を３０分と定めてもよい。なお、発電量は、１台の発電機の発電量でもよいし、複数の発電機の各発電量の総和でもよい。作成される運転計画の全体の期間は、連続した複数の時間枠により構成される。つまり、作成される運転計画は、各時間枠における発電量の集合となる。時間枠および作成される運転計画の全体の期間の長さは、特に限られるものではない。 The time frame is a part of the period during which the operation plan is created. The time frame may be determined based on a period during which it is required that the amount of power output from the generator and the expected power demand match. For example, when considering the same amount for 30 minutes, the time frame may be set to 30 minutes. The power generation amount may be the power generation amount of one generator or the sum of the power generation amounts of a plurality of generators. The entire period of the created operation plan is constituted by a plurality of continuous time frames. That is, the created operation plan is a set of power generation amounts in each time frame. The time frame and the length of the entire period of the operation plan to be created are not particularly limited.
なお、発電機の種類は、前述の出力変化率および負荷保持時間を有するものであれば、特に限られるものではない。火力、水力、原子力の発電機でもよい。風力、太陽光、地熱、バイオマス等の自然エネルギーによる発電機でもよい。水素発電などの発電機でもよい。また、各発電機の種類は、同じでも異なっていてもよい。 The type of the generator is not particularly limited as long as it has the above-described output change rate and load holding time. Thermal, hydro, and nuclear power generators may be used. A generator using natural energy such as wind power, sunlight, geothermal energy, and biomass may be used. A generator such as hydrogen power generation may be used. Further, the types of the generators may be the same or different.
運転計画作成装置１の構成要素について説明する。
記憶部（取得部）１１は、運転計画の作成に用いられる情報をデータとして取得して記憶する。運転計画の作成に用いられる情報には、目的関数に関する情報と、制約条件に関する情報とがある。例えば、発電機の運転にかかる費用を示す運転コストを小さくすることを目的とする場合は、発電機の単位電力量当たりの運転コストが記憶部１１に記憶される。また、例えば、運転コストを各発電機が使用する燃料等の物品の費用から算出する場合は、当該物品の費用に関する情報も記憶部１１に記憶されてもよい。
The components of the operation plan creation device 1 will be described.
The storage unit (acquisition unit) 11 acquires and stores information used for creating an operation plan as data. Information used for creating an operation plan includes information about an objective function and information about constraints. For example, when the purpose is to reduce the operating cost indicating the cost of operating the generator, the operating cost per unit power amount of the generator is stored in the storage unit 11. Further, for example, when the operation cost is calculated from the cost of an article such as fuel used by each generator, information on the cost of the article may be stored in the storage unit 11.
また、制約条件に関する情報として、作成される運転計画の期間において予測される電力需要が記憶部１１に記憶される。電力需要は複数の発電機が賄う電力であるため、各発電機が出力可能な電力の情報も必要となる。ゆえに、発電機の運転に関する情報も記憶部１１に記憶される。記憶部１１に記憶された発電機の運転に関する情報を示すデータを発電機運転データと記載する。発電機の出力変化率と負荷保持時間も、発電機運転データに含まれる。 Further, the power demand predicted during the period of the created operation plan is stored in the storage unit 11 as the information on the constraint condition. Since the power demand is the power supplied by a plurality of generators, information on the power that can be output by each generator is also required. Therefore, information on the operation of the generator is also stored in the storage unit 11. Data indicating information on the operation of the generator stored in the storage unit 11 is referred to as generator operation data. The generator output change rate and load holding time are also included in the generator operation data.
なお、運転計画作成装置１は複数の記憶部を有していてもよい。つまり、複数の記憶部により記憶部１１が構成されていてもよい。例えば、運転計画作成装置１に複数の記憶部が存在し、各記憶部に記憶される情報の種類が異なるようにしてもよい。 Note that the operation plan creation device 1 may include a plurality of storage units. That is, the storage unit 11 may be configured by a plurality of storage units. For example, a plurality of storage units may be present in the operation plan creation device 1, and the types of information stored in each storage unit may be different.
記憶部１１に記憶される情報は、ユーザにより予め記憶部１１に記憶されていてもよいし、運転計画作成装置１が外部の装置またはシステムから取得することにより記憶されてもよい。図１の例のように、運転計画作成装置１は、電力需要予測システム２から電力需要を取得し、発電機運転データ取得システム３から発電機運転データを取得し、入出力インタフェース４よりユーザから入力された発電機の運転条件に関する情報を取得してもよい。記憶部１１に記憶された発電機の運転条件に関する情報を示すデータを運転条件データと記載する。運転条件データが示す情報は、例えば、発電機の保守期間、燃料の費用など、運転計画が作成される期間内において値が変動するような情報が想定される。 The information stored in the storage unit 11 may be stored in the storage unit 11 by the user in advance, or may be stored by the operation plan creation device 1 acquiring from an external device or system. As in the example of FIG. 1, the operation plan creation device 1 acquires power demand from the power demand prediction system 2, acquires generator operation data from the generator operation data acquisition system 3, Information about the input operating conditions of the generator may be acquired. Data indicating information on the operating conditions of the generator stored in the storage unit 11 is referred to as operating condition data. The information indicated by the operation condition data is assumed to be information whose values fluctuate within a period during which an operation plan is created, such as a generator maintenance period and fuel cost.
なお、図１の例のように、外部の装置またはシステムから情報を取得する場合は、運転計画作成装置１は、外部の装置またはシステムと、通信インタフェースまたはデバイスインタフェースなどにより直接または間接的に接続されて、データの送受が可能とする。ＩＰアドレス等のデータの送受に必要な情報は、記憶部１１に予め記憶されていればよい。 When acquiring information from an external device or system as in the example of FIG. 1, the operation plan creation device 1 is directly or indirectly connected to the external device or system by a communication interface or a device interface. Then, data can be transmitted and received. Information necessary for transmitting and receiving data such as an IP address may be stored in the storage unit 11 in advance.
また、記憶部１１は、運転計画作成装置１の各構成要素の処理による結果を取得し記憶してもよい。例えば、記憶部１１は作成された運転計画などを記憶してもよい。また、記憶部１１に記憶された情報は入出力インタフェース４に出力されてもよいし、外部の装置またはシステムに送られてもよい。 Further, the storage unit 11 may acquire and store the result of the processing of each component of the operation plan creation device 1. For example, the storage unit 11 may store the created operation plan and the like. Further, the information stored in the storage unit 11 may be output to the input / output interface 4 or may be sent to an external device or system.
仮想出力限界算出部１２は、発電機運転データに基づき、発電機の仮想出力限界を算出する。当該発電機運転データには、少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に関するデータが含まれる。仮想出力限界には、仮想出力上限と仮想出力下限とが含まれる。仮想出力上限は、発電機が出力電力を上昇させていくと仮想した場合における出力電力の上限値の時系列推移を示す。仮想出力下限は、発電機が出力電力を下降させていくと仮想した場合における出力電力の下限値の時系列推移を示す。なお、仮想出力上限および仮想出力下限のいずれか一方を考慮しない場合は、考慮しない方が仮想出力限界に含まれていなくともよい。 The virtual output limit calculation unit 12 calculates a virtual output limit of the generator based on the generator operation data. The generator operation data includes at least data relating to the output change rate of the generator and the load holding time. The virtual output limit includes a virtual output upper limit and a virtual output lower limit. The virtual output upper limit indicates a time-series transition of the upper limit value of the output power when it is assumed that the generator increases the output power. The virtual output lower limit indicates a time-series transition of the lower limit value of the output power when it is assumed that the generator decreases the output power. When one of the virtual output upper limit and the virtual output lower limit is not taken into consideration, the one that is not taken into consideration may not be included in the virtual output limit.
図２は、発電機運転データを説明する図である。図２（Ａ）は、発電機運転データに含まれる出力変化率に関するデータの一例を示す図である。図２（Ａ）に示す表には、ユニットＩＤと、方向と、出力下限と、出力上限と、出力変化率とが示されている。ユニットＩＤは発電機の識別番号を示す。方向は、出力電力の増減の方向を示す。「上げ」は出力電力が増加していくことを示す。「下げ」は出力電力が減少していくことを示す。出力下限および出力上限はそれぞれ、出力電力の範囲の下限値および上限値を示す。出力変化率は、出力下限および出力上限に挟まれた範囲における、発電機の出力電力の変化の度合を示す。例えば、図２（Ａ）の上から２行目は、ユニットＩＤが１である発電機の出力電力が１００ＭＷ（メガワット）から２００ＭＷまでの範囲において上昇するときは、当該出力電力の出力変化率は５ＭＷ／分（メガワット分）であることを示す。 FIG. 2 is a diagram illustrating generator operation data. FIG. 2A is a diagram illustrating an example of data regarding the output change rate included in the generator operation data. The table shown in FIG. 2A shows a unit ID, a direction, an output lower limit, an output upper limit, and an output change rate. The unit ID indicates the identification number of the generator. The direction indicates the direction of increase or decrease of the output power. "Raise" indicates that the output power increases. “Decrease” indicates that the output power decreases. The output lower limit and the output upper limit indicate the lower limit and the upper limit of the output power range, respectively. The output change rate indicates the degree of change in the output power of the generator in the range between the lower output limit and the upper output limit. For example, in the second line from the top in FIG. 2A, when the output power of the generator with the unit ID of 1 increases in the range from 100 MW (megawatt) to 200 MW, the output change rate of the output power is Indicates 5 MW / min (megawatt minute).
図２（Ｂ）は、発電機運転データの１つである負荷保持時間に関するデータの一例を示す図である。図２（Ｂ）に示す表には、ユニットＩＤと、方向と、出力と、負荷保持時間とが示されている。出力は、負荷保持時間に対応する出力電力値（出力電力の大きさ）を示す。負荷保持時間は、発電機の出力電力が増加して出力に示された値となってさらに増加しようとする場合、または出力電力が減少して出力に示された値となってさらに減少しようとする場合に、出力電力値が継続される（一定に保たれ続ける）時間を示す。例えば、図２（Ｂ）の上から２行目は、ユニットＩＤが１である発電機の出力電力が上昇して２００ＭＷに到達したときの負荷保持時間が３０分であることを示す。つまり、ユニットＩＤが１の発電機は、出力電力が上昇して２００ＭＷに到達し、さらに上昇しようとするときは、３０分間出力電力が２００ＭＷに保たれることを意味する。 FIG. 2B is a diagram illustrating an example of data relating to a load holding time, which is one of the generator operation data. The table shown in FIG. 2B shows the unit ID, the direction, the output, and the load holding time. The output indicates an output power value (a magnitude of the output power) corresponding to the load holding time. The load holding time is set to increase when the output power of the generator increases and becomes the value indicated by the output, or to decrease further by decreasing the output power to the value indicated by the output. In this case, it indicates the time during which the output power value continues (is kept constant). For example, the second line from the top in FIG. 2B indicates that the load holding time when the output power of the generator whose unit ID is 1 reaches 200 MW is 30 minutes. In other words, the generator with the unit ID of 1 has its output power increased to reach 200 MW, and when it tries to further increase, this means that the output power is kept at 200 MW for 30 minutes.
図３は、仮想出力限界を説明する図である。図３（Ａ）は、仮想出力上限を示す図である。図３（Ｂ）は、仮想出力下限を示す図である。図３（Ａ）および（Ｂ）の横軸は経過時間を示し、縦軸は出力電力を示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating a virtual output limit. FIG. 3A is a diagram illustrating the virtual output upper limit. FIG. 3B is a diagram showing a virtual output lower limit. 3A and 3B, the horizontal axis indicates elapsed time, and the vertical axis indicates output power.
図３に示すように、仮想出力限界のグラフは、図２で示された出力変化率および負荷保持時間を満たす。例えば、図３（Ａ）の仮想出力上限のグラフにおいて、出力下限が１００ＭＷで出力上限が２００ＭＷの範囲では、図２（Ａ）の上から２行目に示す通り、出力変化率を示すグラフの傾きが５である。ゆえに、２０分かけて出力電力が１００ＭＷから２００ＭＷに増加する。そして、図２（Ｂ）の上から２行目に示す通り、出力電力が上昇して２００ＭＷになったときの負荷保持時間が３０分であるため、図３（Ａ）の仮想出力上限のグラフが２０分から５０分の間、出力電力が２００ＭＷで一定となる。なお、負荷保持時間により出力電力が一定である時間帯を負荷保持帯と記載する。なお、図３（Ａ）では、最大の出力電力が５００ＭＷと想定するため、出力電力が５００ＭＷになった後は、出力電力は上昇しない。 As shown in FIG. 3, the graph of the virtual output limit satisfies the output change rate and the load holding time shown in FIG. For example, in the graph of the virtual output upper limit in FIG. 3A, when the output lower limit is 100 MW and the output upper limit is in the range of 200 MW, as shown in the second row from the top in FIG. The inclination is 5. Therefore, the output power increases from 100 MW to 200 MW in 20 minutes. Then, as shown in the second row from the top in FIG. 2B, the load holding time when the output power is increased to 200 MW is 30 minutes, so the graph of the virtual output upper limit in FIG. Is constant at 200 MW for 20 to 50 minutes. Note that a time zone in which the output power is constant according to the load holding time is referred to as a load holding zone. In FIG. 3A, since the maximum output power is assumed to be 500 MW, the output power does not increase after the output power reaches 500 MW.
仮想出力下限のグラフも、仮想出力上限のグラフ同様、発電機運転データの出力変化率および負荷保持時間を満たす。例えば、図３（Ｂ）の仮想出力下限のグラフにおいて出力下限が２００ＭＷで出力上限が５００ＭＷの範囲では、図２（Ａ）の上から５行目に示す通り、出力変化率を示すグラフの傾きが１０である。ゆえに、３０分かけて出力電力が５００ＭＷから２００ＭＷに減少する。そして、図２（Ｂ）の上から４行目に示す通り、出力電力が下降して２００ＭＷになったときの負荷保持時間が５０分であるため、図３（Ａ）の仮想出力下限のグラフが３０分から８０分の間、出力電力が２００ＭＷで一定となる。なお、図３（Ｂ）では、最小の出力電力が１００ＭＷと想定するため、出力電力が１００ＭＷになった後は、出力電力は下降しない。 Like the graph of the virtual output upper limit, the graph of the virtual output lower limit satisfies the output change rate and the load holding time of the generator operation data. For example, in the hypothetical output lower limit graph of FIG. 3B, when the output lower limit is in the range of 200 MW and the output upper limit is in the range of 500 MW, as shown in the fifth row from the top in FIG. Is 10. Therefore, the output power decreases from 500 MW to 200 MW in 30 minutes. Then, as shown in the fourth row from the top in FIG. 2B, the load holding time when the output power decreases to 200 MW is 50 minutes, and thus the graph of the lower limit of the virtual output in FIG. Is constant at 200 MW for 30 to 80 minutes. In FIG. 3B, since the minimum output power is assumed to be 100 MW, the output power does not decrease after the output power reaches 100 MW.
発電量限界値算出部１３は、仮想出力限界と、時間枠における発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、時間枠における発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、時間枠における発電機の発電量限界値を算出する。仮想出力限界には、少なくとも仮想出力上限または仮想出力下限が含まれるため、算出される発電量限界値には、発電量の少なくとも上限値または下限値が含まれる。 The power generation amount limit value calculation unit 13 calculates the virtual output limit, the initial value of the magnitude of the output power of the generator in the time frame, the initial value in the increasing / decreasing direction, and the initial value of the remaining load holding time of the generator in the time frame. , The power generation limit value of the generator in the time frame is calculated. Since the virtual output limit includes at least the virtual output upper limit or the virtual output lower limit, the calculated power generation amount limit value includes at least the upper limit value or the lower limit value of the power generation amount.
負荷保持残時間は、出力電力値が継続される残り時間であり、出力電力が変化するまでの時間を意味する。負荷保持残時間は、出力電力値に対応する負荷保持時間から、当該出力電力値が継続された時間（継続時間）を引くことにより算出される。時間枠の負荷保持残時間の初期値は、時間枠の開始時点における負荷保持残時間を意味する。例えば、１番目の時間枠の終了時点において出力電力値が継続されていた場合、２番目の時間枠では、負荷保持時間から前の時間枠における出力電力値の継続時間を引いた残りの時間が、２番目の時間枠において出力電力値が継続される時間となる。ゆえに、当該残りの時間が、２番目の時間枠の負荷保持残時間の初期値となる。 The load holding remaining time is a remaining time during which the output power value is continued, and means a time until the output power changes. The remaining load holding time is calculated by subtracting the time during which the output power value has been continued (the duration) from the load holding time corresponding to the output power value. The initial value of the remaining load holding time of the time frame means the remaining load holding time at the start of the time frame. For example, if the output power value was continued at the end of the first time frame, in the second time frame, the remaining time obtained by subtracting the duration of the output power value in the previous time frame from the load holding time was obtained. This is the time when the output power value is continued in the second time frame. Therefore, the remaining time becomes the initial value of the load holding remaining time in the second time frame.
図４は、発電量限界値の算出の一例を示す図である。図４での説明では、時間枠の出力電力の大きさの初期値が３００ＭＷ、増減方向の初期値が「上げ」（増加）、時間枠の負荷保持残時間の初期値が０と指定されたと想定する。図４（Ａ）は、仮想出力上限を用いて発電量上限値を算出する一例を示す図である。負荷保持残時間の初期値が０と指定された場合、すぐに出力電力を変化させることができるため、出力電力が指定された値となる時点から時間枠の期間の満了時まで、横軸と仮想出力上限のグラフとに挟まれる面積が、当該時間枠における発電量上限値となる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of calculation of the power generation amount limit value. In the description of FIG. 4, it is assumed that the initial value of the magnitude of the output power in the time frame is specified as 300 MW, the initial value in the increase / decrease direction is “increased” (increased), and the initial value of the remaining load holding time in the time frame is specified as 0. Suppose. FIG. 4A is a diagram illustrating an example of calculating the power generation amount upper limit value using the virtual output upper limit. If the initial value of the remaining load holding time is specified as 0, the output power can be changed immediately, so the horizontal axis indicates the time from when the output power reaches the specified value to the end of the time frame period. The area sandwiched between the graph of the virtual output upper limit is the power generation upper limit value in the time frame.
例えば、図４（Ａ）では、出力電力が３００ＭＷとなるのは、時間が６０分のときである。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、６０分から９０分までの間における横軸と仮想出力上限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量上限値となる。したがって、算出される発電量上限値は１９２ＭＷｈ（メガワット時）となる。 For example, in FIG. 4A, the output power becomes 300 MW when the time is 60 minutes. Therefore, when the length of the time frame is 30 minutes, the area between the horizontal axis and the graph of the virtual output upper limit from 60 minutes to 90 minutes is the desired power generation amount upper limit value. Therefore, the calculated upper limit of the power generation amount is 192 MWh (megawatt hours).
図４（Ｂ）は、仮想出力下限を用いて発電量下限値を算出する一例を示す図である。図４（Ｂ）では、出力電力が３００ＭＷとなるのは、時間が２０分のときである。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、２０分から５０分までの間における横軸と仮想出力下限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量下限値となる。したがって、算出される発電量下限値は１０８ＭＷｈとなる。 FIG. 4B is a diagram illustrating an example of calculating the power generation amount lower limit value using the virtual output lower limit. In FIG. 4B, the output power becomes 300 MW when the time is 20 minutes. Therefore, when the length of the time frame is 30 minutes, the area between the horizontal axis and the graph of the virtual output lower limit between 20 minutes and 50 minutes is the lower limit of the amount of power generation to be obtained. Therefore, the calculated lower limit of the amount of generated power is 108 MWh.
図５は、発電量限界値の算出の他の一例を示す図である。図４では、出力電力が指定された値となる時点は１つであるが、図５では、指定された出力電力が負荷保持帯に係る出力電力である場合、つまり、出力電力が指定された値となる時点が一定期間にまたがる場合を説明する。図５での説明では、出力電力の大きさの初期値が２００ＭＷ、増減方向の初期値が「上げ」、負荷保持残時間の初期値が２０分と指定されたと想定する。 FIG. 5 is a diagram illustrating another example of calculation of the power generation amount limit value. In FIG. 4, the output power reaches the designated value at one time, but in FIG. 5, the designated output power is the output power related to the load holding zone, that is, the output power is designated. A case where the time point at which the value takes place over a certain period will be described. In the description of FIG. 5, it is assumed that the initial value of the magnitude of the output power is specified as 200 MW, the initial value in the increase / decrease direction is specified as “increase”, and the initial value of the remaining load holding time is specified as 20 minutes.
出力電力が指定された値となる時点が一定期間にまたがる場合、出力電力が指定された初期値から変化する時点までの時間が負荷保持残時間の初期値と一致する時点が発電量限界値の算出を開始する時点となる。なぜなら負荷保持残時間と同じ時間が経過すれば、発電機が出力電力を変化させることができるからである。例えば、図５（Ａ）では、出力電力が２００ＭＷであるのは時間が２０分から５０分までである。しかし、負荷保持残時間が２０分と指定されているため、出力電力が２００ＭＷから変化する時点である５０分までの時間が、指定された負荷保持残時間２０分と一致する時点である３０分が、発電量限界値の算出を行う開始時点となる。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、時間枠の開始時点３０分から終了時６０分までの間における横軸と仮想出力上限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量上限値となる。したがって、算出される発電量上限値は１０８ＭＷｈとなる。 If the time when the output power reaches the specified value spans a certain period, the time when the output power changes from the specified initial value to the initial value of the remaining load retention time is the time when the power generation limit value is reached. It is time to start the calculation. This is because the generator can change the output power after the same time as the remaining load holding time elapses. For example, in FIG. 5A, the output power is 200 MW for a time period from 20 minutes to 50 minutes. However, since the remaining load holding time is specified as 20 minutes, the time until 50 minutes when the output power changes from 200 MW is 30 minutes when the specified load holding remaining time matches 20 minutes. Is the time when the calculation of the power generation amount limit value is started. Therefore, when the length of the time frame is 30 minutes, the area between the horizontal axis and the graph of the virtual output upper limit between the start time 30 minutes and the end time 60 minutes of the time frame is the power generation amount upper limit value to be obtained. . Therefore, the calculated upper limit of the power generation amount is 108 MWh.
図５（Ｂ）では、出力電力が２００ＭＷであるのは時間が３０分から８０分までの間である。しかし、増減方向の初期値が「下げ」（減少）でないため、負荷保持残時間が２０分と指定されていても、出力電力が２００ＭＷから変化する時点である８０分が、発電量限界値の算出を行う開始時点となる。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、時間枠の開始時点８０分から終了時１１０分までの間における横軸と仮想出力下限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量下限値となる。したがって、算出される発電量下限値は約６７ＭＷｈとなる。 In FIG. 5B, the output power is 200 MW during a period from 30 minutes to 80 minutes. However, since the initial value in the increasing / decreasing direction is not “decrease” (decrease), even when the remaining load holding time is specified as 20 minutes, the 80 minutes at which the output power changes from 200 MW is the power generation amount limit value. This is the time to start the calculation. Therefore, when the length of the time frame is 30 minutes, the area between the horizontal axis and the graph of the virtual output lower limit from the start time of 80 minutes to the end time of 110 minutes of the time frame is the power generation lower limit value to be obtained. . Therefore, the calculated lower limit of the power generation amount is about 67 MWh.
このように、発電量限界値算出部１３は、時間枠の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、時間枠の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、仮想出力上限を用いて発電量上限値を、仮想出力下限を用いて発電量下限値を算出する。なお、発電量限界値算出部１３が処理する最初の時間枠における出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持残時間の初期値は、予め記憶部１１に記憶されているとする。また、最初の時間枠以降の時間枠における出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持残時間の初期値は、次時間枠初期値算出部１５により算出される。詳細は後述する。 As described above, the power generation amount limit value calculation unit 13 determines the virtual output upper limit based on the initial value of the magnitude of the output power in the time frame and the initial value in the increasing / decreasing direction and the initial value of the remaining load holding time in the time frame. Is used to calculate the power generation upper limit, and the virtual output lower limit is used to calculate the power generation lower limit. Note that the initial value of the magnitude of the output power, the initial value of the increase / decrease direction, and the initial value of the remaining load retention time in the first time frame processed by the power generation amount limit value calculation unit 13 are stored in the storage unit 11 in advance. And In addition, the initial value of the magnitude of the output power, the initial value in the increase / decrease direction, and the initial value of the remaining load holding time in the time frame after the first time frame are calculated by the next time frame initial value calculation unit 15. Details will be described later.
発電量算出部１４は、与えられた目的関数および制約条件による最適化問題を解くことにより、適切とされる発電量を算出する。発電量は時間枠ごとに算出される。求解される最適化問題の制約条件には、少なくとも発電量限界値に関する制約条件が含まれる。次式は、ある時間枠における目的関数と制約条件の一例を示す式である。
数１の式（１）は、目的関数を示す。当該目的関数は、複数の発電機の運転コストの総和を小さくすることを目的とすることを意味する。ｉは１以上ｌ（ｌは正の整数）以下の整数であって、発電機の識別番号（ユニットＩＤ）を示す。ｌは、運転計画を作成する対象の発電機の総数を示す。ｘｉは連続変数であって、発電機ｉの発電量を示す。ｕｉは離散変数であって、発電機ｉの運転状態を示す。式（５）に、ｕｉの取り得る値を示す制約条件が示されている。式（５）では、ｕｉは０または１値を取る。ゆえに、発電機ｉの運転状態は２種類である。例えば、運転状態を運転と停止の２種類とし、発電機ｉの運転状態が運転の場合はｕｉが１であり、運転状態が停止である場合はｕｉが０であるとしてもよい。ＣＯＳＴｉ（ｘｉ，ｕｉ）は、発電機ｉの発電量がｘｉであって、発電機ｉの状態がｕｉであるときの運転コストを表す関数を示す。 Equation (1) of Equation 1 shows the objective function. The objective function means that the objective is to reduce the sum of the operating costs of the plurality of generators. i is an integer of 1 or more and 1 (1 is a positive integer) or less, and indicates an identification number (unit ID) of the generator. l indicates the total number of generators for which an operation plan is created. x i is a continuous variable, indicating the amount of electric power generated by the generator i. u i is a discrete variable, indicating the operating state of the generator i. In equation (5), the constraint condition indicating possible values of u i are shown. In equation (5), u i takes 0 or 1 value. Therefore, there are two types of operation states of the generator i. For example, the two stops operating condition and operation, if the operation state of the generator i is operating is 1 u i, if the operating state is stopped may be u i is 0. COST i (x i, u i) is a power generation amount of the generator i is x i, indicating the function state of the generator i is indicative of an operating cost when a u i.
式（２）から式（５）は、制約条件を示す。式（２）は、発電機の発電量限界値に関する制約条件であり、発電量ｘｉが取り得る範囲を示す。ＬＯＷＥＲｉは、発電量限界値算出部１３が算出した発電機ｉの発電量下限値を示す。ＵＰＰＥＲｉは、発電量限界値算出部１３が算出した発電機ｉの発電量上限値を示す。式（２）のように、最適化問題は、少なくとも発電量限界値に関する制約条件を有する。 Equations (2) to (5) show the constraints. Equation (2) is a constraint on the power generation limit of the generator, and indicates a range that the power generation xi can take. LOWER i indicates the lower limit of the power generation of the generator i calculated by the power generation limit value calculator 13. UPPER i indicates the power generation upper limit value of the generator i calculated by the power generation limit value calculation unit 13. As in equation (2), the optimization problem has at least a constraint on the power generation limit.
式（３）のＧは、他の制約条件により構成される実行可能領域を示す。例えば、電力需要、保守などの運転条件は、Ｇを算出するための制約条件として用いられる。ゆえに、式（３）は発電量ｘｉと運転状態ｕｉの取り得る組み合わせを示す制約条件である。式（４）のＲ＋は負でない実数の集合を示す。ゆえに、式（４）は発電量ｘｉが負でない実数であるという制約条件を示す。 G in Expression (3) indicates an executable area configured by another constraint condition. For example, operating conditions such as power demand and maintenance are used as constraints for calculating G. Thus, equation (3) is a constraint indicating the possible combinations of the power generation amount x i and the operating state u i. R + in equation (4) indicates a set of non-negative real numbers. Therefore, equation (4) shows a constraint that the power generation amount x i is a non-negative real number.
なお、上記のような最適化問題は、ソルバ等により処理することができる。ゆえに、発電量算出部１４は、ソルバを用いて実現することができる。例えば、目的関数および制約式が１次または２次式といった比較的低次元の式で表される場合は、汎用ソルバを用いてもよい。また、ソルバは新たに作成されてもよい。 Note that the above optimization problem can be processed by a solver or the like. Therefore, the power generation amount calculation unit 14 can be realized using a solver. For example, when the objective function and the constraint expression are represented by relatively low-dimensional expressions such as linear or quadratic expressions, a general-purpose solver may be used. Further, a solver may be newly created.
なお、運転コストは、発電機の運転にかかる費用であればよく、発電機の運転に必要な物品、人、またはサービスに係る費用が含まれてもよい。発電機の運転に必要な物品は、燃料等の発電気の動力源でもよいし、動力源以外の冷却水、触媒などでもよい。動力源も特に限られるものではない。例えば、化石燃料、木質燃料、核燃料でもよい。ダム等に蓄えられた揚水でもよい。水素発電で用いられるメチルシクロヘキサンなどの化学物質でもよい。また、発電機を運転させたことにより発生する費用を含めてもよい。例えば、発電により生じる排気ガスに含まれる化学物質を除去するために用いられる石灰石、液体アンモニアに係る費用を含めてもよい。なお、発電機が停止している場合も、上記の費用により、運転コストがかかるとしてもよい。 Note that the operating cost may be the cost of operating the generator, and may include the cost of goods, people, or services necessary for operating the generator. The articles necessary for the operation of the generator may be a power source for generating electricity such as fuel, or may be a cooling water or a catalyst other than the power source. The power source is not particularly limited. For example, fossil fuel, wood fuel, and nuclear fuel may be used. Pumped water stored in dams etc. may be used. Chemical substances such as methylcyclohexane used in hydrogen power generation may be used. In addition, the cost generated by operating the generator may be included. For example, the cost of limestone and liquid ammonia used for removing chemical substances contained in exhaust gas generated by power generation may be included. In addition, even when the generator is stopped, an operation cost may be incurred due to the above cost.
なお、上記の目的関数は、各発電機の運転コストの総和としたが、一部の特定の発電機の運転コストの総和としてもよい。例えば、特定のグループに所属する発電機を考慮し、所属していない発電機の運転コストを考慮しなくてもよい。また、各発電機の運転コストを単に足し合わせるのではなく、例えば、各発電機の運転コストに対し重み係数を乗じてから足し合わせることにより、各発電機の間で軽重を設けてもよい。 Although the above objective function is the sum of the operating costs of the generators, it may be the sum of the operating costs of some specific generators. For example, generators belonging to a specific group need not be considered, and the operating costs of generators that do not belong need not be considered. Further, instead of simply adding the operating costs of the generators, for example, the operating costs of the generators may be multiplied by a weighting factor and then added to provide a light weight between the generators.
上記では、運転コストを小さくすることを目的とした目的関数を示したが、その他のコストに基づく目的関数を作成してもよいし、複数のコストに基づく目的関数を作成してもよい。 In the above, the objective function aimed at reducing the operating cost has been described, but an objective function based on other costs may be created, or an objective function based on a plurality of costs may be created.
次時間枠初期値算出部１５は、発電機の発電量と、仮想出力限界とに基づき、当該発電量が算出された時間枠の終了時点の発電機の出力電力値および当該出力電力値の継続時間を算出する。そして、次時間枠初期値算出部１５は、当該出力電力値と、当該継続時間と、に基づき、発電量が算出された時間枠の次の時間枠における発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持残時間の初期値を算出する。 The next time frame initial value calculation unit 15 calculates the output power value of the generator and the continuation of the output power value at the end of the time frame in which the power generation amount is calculated based on the power generation amount of the generator and the virtual output limit. Calculate the time. Then, based on the output power value and the duration, the next time frame initial value calculation unit 15 determines the initial value of the magnitude of the output power of the generator in the time frame next to the time frame in which the power generation amount has been calculated. The value, the initial value in the increasing / decreasing direction, and the initial value of the load holding remaining time are calculated.
図６は、次時間枠初期値算出部１５の処理を説明する図である。図６の点線は、次時間枠初期値算出部１５により算出された仮想出力線を示す。仮想出力線は、仮想出力の時系列のデータを示す。仮想出力は、時間枠における発電機の発電量が発電量算出部１４により算出された発電量と一致するように、次時間枠初期値算出部１５により算出された発電機の仮想の出力電力を示す。時間枠において横軸と仮想出力線とに挟まれる面積が、当該時間枠における発電機の発電量となる。 FIG. 6 is a diagram for explaining the processing of the next time frame initial value calculation unit 15. The dotted line in FIG. 6 indicates a virtual output line calculated by the next time frame initial value calculation unit 15. The virtual output line indicates time-series data of the virtual output. The virtual output is the virtual output power of the generator calculated by the next time frame initial value calculation unit 15 so that the power generation amount of the generator in the time frame matches the power generation amount calculated by the power generation amount calculation unit 14. Show. The area between the horizontal axis and the virtual output line in the time frame is the power generation amount of the generator in the time frame.
仮想出力線は、発電機の発電量と、仮想出力限界とに基づき、算出される。まず、次時間枠初期値算出部１５は、時間枠の開始時点における出力電力値が時間枠終了時点まで継続されたと仮定された場合における発電量と、発電量算出部１４により算出された発電量とを比較する。当該仮定された場合における発電量が、発電量算出部１４により算出された発電量よりも小さい場合は出力電力を上げる必要があるため仮想出力上限を用いて仮想出力線を算出する。大きい場合は、出力電力を下げる必要があるため仮想出力下限を用いて仮想出力線を算出する。 The virtual output line is calculated based on the power generation amount of the generator and the virtual output limit. First, the next time frame initial value calculation unit 15 calculates the power generation amount when it is assumed that the output power value at the start of the time frame has continued until the time frame end time, and the power generation amount calculated by the power generation amount calculation unit 14. Compare with If the power generation amount in the assumed case is smaller than the power generation amount calculated by the power generation amount calculation unit 14, it is necessary to increase the output power, so the virtual output line is calculated using the virtual output upper limit. If it is larger, it is necessary to reduce the output power, so the virtual output line is calculated using the virtual output lower limit.
例えば、時間枠における発電量が１７２ＭＷｈと算出されたとすると、次時間枠初期値算出部１５は、時間枠の開始時点における出力電力値を確認する。図６に示すように開始時点における出力電力値が３００ＭＷとすると、出力電力値が継続された場合に３０分の時間枠における発電量は１５０ＭＷｈとなり、発電量１７２ＭＷｈよりも小さい。ゆえに、出力電力を上げる必要があるため、次時間枠初期値算出部１５は仮想出力上限を用いて仮想出力線を算出する For example, assuming that the power generation amount in the time frame is calculated as 172 MWh, the next time frame initial value calculation unit 15 checks the output power value at the start of the time frame. As shown in FIG. 6, assuming that the output power value at the start time is 300 MW, when the output power value is continued, the power generation amount in a 30-minute time frame is 150 MWh, which is smaller than 172 MWh. Therefore, since it is necessary to increase the output power, the next time frame initial value calculation unit 15 calculates the virtual output line using the virtual output upper limit.
仮想出力線は、出力変化率と、仮想出力限界とを満たすように、算出されればよい。つまり、仮想出力線の傾きは出力変化率と一致し、仮想出力線は仮想出力上限および仮想出力下限の範囲内に含まれるようにする。例えば、仮想出力上限または仮想出力下限を時間軸正方向に平行移動させるという方法により、仮想出力線が算出されてもよい。当該方法であれば、仮想出力上限および仮想出力下限のグラフは出力変化率に基づき算出されているため、仮想出力線の傾きも出力変化率と一致する。また、平行移動させるため、仮想出力線は仮想出力上限および仮想出力下限の範囲内に含まれる。 The virtual output line may be calculated so as to satisfy the output change rate and the virtual output limit. That is, the inclination of the virtual output line matches the output change rate, and the virtual output line is included in the range of the virtual output upper limit and the virtual output lower limit. For example, the virtual output line may be calculated by a method of moving the virtual output upper limit or the virtual output lower limit in parallel in the positive direction of the time axis. According to this method, since the graph of the virtual output upper limit and the virtual output lower limit is calculated based on the output change rate, the inclination of the virtual output line also matches the output change rate. In addition, the virtual output line is included in the range of the virtual output upper limit and the virtual output lower limit for performing the parallel movement.
次時間枠初期値算出部１５は、算出された仮想出力線に基づき、次の時間枠における出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持時間の初期値を算出する。例えば、図６に示したように第１の時間枠における仮想出力線が算出されたとすると、第１の時間枠の終了時点の仮想出力線の値が４００ＭＷであるため、次時間枠初期値算出部１５は、次の時間枠である第２の時間枠における出力電力の初期値を４００ＭＷと算出する。また、第１の時間枠において２２分の時点で出力電力値が４００ＭＷとなったとすると、次の時間枠までの８分間は出力電力の値が４００ＭＷで継続される。図２（Ｂ）に示す通り、増減方向が上げの場合で出力電力が４００ＭＷとなったときの負荷保持時間は３０分であるから、負荷保持残時間は２２分となる。したがって、次時間枠初期値算出部１５は、次の時間枠における負荷保持残時間の初期値を２２分と算出する。 The next time frame initial value calculation unit 15 calculates the initial value of the magnitude of the output power, the initial value in the increase / decrease direction, and the initial value of the load holding time in the next time frame based on the calculated virtual output line. For example, if the virtual output line in the first time frame is calculated as shown in FIG. 6, the value of the virtual output line at the end of the first time frame is 400 MW. The unit 15 calculates the initial value of the output power in the second time frame, which is the next time frame, as 400 MW. Assuming that the output power value reaches 400 MW at 22 minutes in the first time frame, the output power value continues at 400 MW for 8 minutes until the next time frame. As shown in FIG. 2B, when the output power is 400 MW when the increase / decrease direction is increasing, the load holding time is 30 minutes, and the remaining load holding time is 22 minutes. Therefore, the next time frame initial value calculation unit 15 calculates the initial value of the remaining load holding time in the next time frame to be 22 minutes.
次時間枠初期値算出部１５により算出された次の時間枠におけるパラメータの初期値は、発電量限界値算出部１３が次の時間枠における発電量限界値を算出するために用いられる。そして、次の時間枠に対して、再度、発電量算出部１４と次時間枠初期値算出部１５との処理が行われる。このように、ある時間枠における発電量が算出されることにより、次の時間枠における初期値が定まり、次の時間枠における発電量を算出することができる。 The parameter initial value in the next time frame calculated by the next time frame initial value calculation unit 15 is used by the power generation amount limit value calculation unit 13 to calculate the power generation amount limit value in the next time frame. Then, the processes of the power generation amount calculation unit 14 and the next time frame initial value calculation unit 15 are performed again for the next time frame. Thus, by calculating the amount of power generation in a certain time frame, the initial value in the next time frame is determined, and the amount of power generation in the next time frame can be calculated.
運転計画作成部１６は、発電量算出部１４が算出した各時間枠における発電量をまとめて運転計画を作成する。図７は、運転計画の一例を示す図である。図７に示す表には、開始日時と、時間枠ＩＤと、ユニットＩＤと、発電量とが示されている。時間枠ＩＤは、時間枠の識別番号を示す。開始日時は、時間枠ＩＤに示された時間枠の開始時点の日時を示す。発電量は、ユニットＩＤに示された発電機の時間枠ＩＤに示された時間枠における発電量を示す。このように、運転計画作成部１６により作成された運転計画は、時間枠における発電機の発電量に関する運転計画となる。なお、作成される運転計画には、発電量の他、発電量上限値などのその他の処理結果が含まれていてもよい。 The operation plan creation unit 16 creates an operation plan by summing up the power generation amounts in each time frame calculated by the power generation amount calculation unit 14. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an operation plan. The table shown in FIG. 7 shows a start date and time, a time frame ID, a unit ID, and a power generation amount. The time frame ID indicates an identification number of the time frame. The start date and time indicates the date and time at the start of the time frame indicated by the time frame ID. The power generation amount indicates the power generation amount in the time frame indicated by the time frame ID of the generator indicated by the unit ID. As described above, the operation plan created by the operation plan creation unit 16 is an operation plan related to the amount of power generated by the generator in the time frame. The created operation plan may include other processing results such as the power generation amount upper limit value in addition to the power generation amount.
次に、各構成要素による処理の流れについて説明する。
図８は、本実施形態に係る運転計画作成装置１の全体処理の概略フローチャートの一例を示す図である。記憶部１１が運転計画の作成に必要な情報を取得し記憶する（Ｓ１０１）。必要な情報が記憶された後、仮想出力限界算出部１２が記憶部１１に記憶された出力変化率および負荷保持時間に関する情報に基づき、仮想出力限界を算出する（Ｓ１０２）。
Next, the flow of processing by each component will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a schematic flowchart of the entire process of the operation plan creation device 1 according to the present embodiment. The storage unit 11 acquires and stores information necessary for creating an operation plan (S101). After the necessary information is stored, the virtual output limit calculation unit 12 calculates the virtual output limit based on the information on the output change rate and the load holding time stored in the storage unit 11 (S102).
発電量限界値算出部１３が、仮想出力限界と、時間枠の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、当該時間枠の負荷保持時間の初期値と、に基づき、発電量限界値を算出する（Ｓ１０３）。発電量算出部１４は、算出された発電量限界値を制約条件の１つとする最適化問題を解くことにより、当該時間枠の発電量を算出する（Ｓ１０４）。そして、次時間枠初期値算出部１５が、算出された発電量を満たすような仮想出力線を算出することにより、次の時間枠の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値、ならびに負荷保持時間の初期値を算出する（Ｓ１０５）。算出された各初期値は、発電量限界値算出部１３の次の時間枠の発電量限界値の算出の処理に用いられる。Ｓ１０３からＳ１０５の処理が繰り返され、全時間枠に対してそれぞれの発電量が算出される。 The power generation amount limit value calculation unit 13 calculates the power generation amount based on the virtual output limit, the initial value of the magnitude of the output power in the time frame, the initial value in the increase / decrease direction, and the initial value of the load holding time in the time frame. A limit value is calculated (S103). The power generation amount calculation unit 14 calculates the power generation amount in the time frame by solving an optimization problem in which the calculated power generation amount limit value is one of the constraint conditions (S104). Then, the next time frame initial value calculation unit 15 calculates a virtual output line that satisfies the calculated power generation amount, and thereby the initial value of the magnitude of the output power and the initial value in the increase / decrease direction of the next time frame, In addition, an initial value of the load holding time is calculated (S105). Each of the calculated initial values is used in the process of calculating the power generation limit value in the next time frame by the power generation limit value calculation unit 13. The processes from S103 to S105 are repeated, and the respective power generation amounts are calculated for all time frames.
運転計画作成部１６は、算出された各時間枠の発電量をまとめて運転計画を作成する（Ｓ１０６）。作成された運転計画は記憶部１１に送られ、記憶部１１が取得した運転計画を記憶し（Ｓ１０７）、処理が終了する。 The operation plan creation unit 16 creates an operation plan by summing up the calculated amounts of power generation in each time frame (S106). The created operation plan is sent to the storage unit 11, and the storage unit 11 stores the obtained operation plan (S107), and the process ends.
なお、このフローチャートは一例であり、必要とされる処理結果を得ることができれば処理の順序等は限られるものではない。例えば、Ｓ１０６の処理は、全時間枠において発電量が算出された後に行われるとしたが、Ｓ１０５の処理と並列に行われ、運転計画作成部１６はＳ１０６の処理の都度、運転計画を示す表に新たな時間枠の発電量を追加して、運転計画を更新してもよい。また、各処理の処理結果は逐次記憶部１１に記憶され、各構成要素は記憶部１１を参照して処理結果を取得してもよい。 Note that this flowchart is an example, and the order of processing is not limited as long as a required processing result can be obtained. For example, although the process of S106 is performed after the power generation amount is calculated in the entire time frame, the process is performed in parallel with the process of S105, and the operation plan creating unit 16 generates a table indicating the operation plan each time the process of S106 is performed. The operation plan may be updated by adding the power generation amount of a new time frame to the operation plan. Further, the processing results of each processing may be sequentially stored in the storage unit 11, and each component may acquire the processing result with reference to the storage unit 11.
以上のように、本実施形態によれば、出力変化率と負荷保持時間に基づく仮想出力限界を用いて、各時間枠における発電量限界値を算出する。当該発電量限界値に基づき、運転計画に係る発電量が算出されるため、出力変化率と負荷保持時間を考慮した発電機の運転計画を作成することができる。 As described above, according to the present embodiment, the power generation limit value in each time frame is calculated using the virtual output limit based on the output change rate and the load holding time. Since the power generation amount according to the operation plan is calculated based on the power generation amount limit value, it is possible to create a generator operation plan in consideration of the output change rate and the load holding time.
なお、上記の実施形態は一例であり、上記実施形態の構成要素の一部が外部の装置にあってもよいし、運転計画作成装置１が通信または電気信号によりデータの受け渡しを行うことができる複数の装置から構成されてもよい。言い換えると、計画作成装置１が複数の装置により構成されたシステムであってもよい。例えば、上記の実施形態は仮想出力限界算出部１２を有していたが、仮想出力限界算出部１２が外部の装置にあってもよい。その場合、記憶部１１が、仮想出力限界を外部の装置から取得し、発電量限界値算出部１３に渡してもよい。 Note that the above embodiment is an example, and some of the components of the above embodiment may be provided in an external device, or the operation plan creation device 1 may transfer data by communication or an electric signal. It may be composed of a plurality of devices. In other words, the plan creation device 1 may be a system including a plurality of devices. For example, in the above embodiment, the virtual output limit calculation unit 12 is provided, but the virtual output limit calculation unit 12 may be provided in an external device. In that case, the storage unit 11 may acquire the virtual output limit from an external device and pass it to the power generation amount limit value calculation unit 13.
また、上記に説明した実施形態における各処理は、ソフトウェア（プログラム）により実現することが可能である。ゆえに、上記に説明した実施形態は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用い、コンピュータ装置に搭載された中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサにプログラムを実行させることにより、実現することが可能である。 Further, each process in the above-described embodiment can be realized by software (program). Therefore, the embodiment described above uses, for example, a general-purpose computer device as basic hardware, and causes a processor such as a central processing unit (CPU) mounted on the computer device to execute a program. It is possible to realize.
図９は、本実施形態に係る運転計画作成装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。運転計画作成装置１は、プロセッサ５１と、主記憶装置５２と、補助記憶装置５３と、ネットワークインタフェース５４と、デバイスインタフェース５５とを備え、これらがバス５６を介して接続されたコンピュータ装置５として実現できる。また、運転計画作成装置１は、入出力インタフェース４の実現のため、汎用の入力装置および出力装置を備えていてもよい。 FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the operation plan creation device 1 according to the present embodiment. The operation plan creation device 1 includes a processor 51, a main storage device 52, an auxiliary storage device 53, a network interface 54, and a device interface 55, and is realized as a computer device 5 connected to these via a bus 56. it can. In addition, the operation plan creation device 1 may include a general-purpose input device and an output device for realizing the input / output interface 4.
本実施形態における運転計画作成装置１は、各装置で実行されるプログラムをコンピュータ装置５に予めインストールすることで実現してもよいし、プログラムをＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して配布して、コンピュータ装置５に適宜インストールすることで実現してもよい。 The operation plan creation device 1 in the present embodiment may be realized by installing a program to be executed in each device in the computer device 5 in advance, or storing the program in a storage medium such as a CD-ROM, or It may be realized by distributing via a network and installing it in the computer device 5 as appropriate.
プロセッサ５１は、コンピュータの制御装置および演算装置を含む電子回路である。プロセッサ５１は、コンピュータ装置５の内部構成の各装置などから入力されたデータやプログラムに基づいて演算処理を行い、演算結果や制御信号を各装置等に出力する。具体的には、プロセッサ５１は、コンピュータ装置５のＯＳ（オペレーティングシステム）や、アプリケーションなどを実行し、コンピュータ装置５を構成する各装置を制御する。 The processor 51 is an electronic circuit including a computer control device and an arithmetic device. The processor 51 performs arithmetic processing based on data and programs input from each device of the internal configuration of the computer device 5 and outputs an arithmetic result and a control signal to each device and the like. Specifically, the processor 51 executes an OS (Operating System) of the computer device 5, an application, and the like, and controls each device included in the computer device 5.
プロセッサ５１は、上記の処理を行うことができれば特に限られるものではない。プロセッサ５１は、例えば、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどでもよい。また、プロセッサ５１は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）などでもよい。また、プロセッサ５１は、複数の処理装置から構成されていてもよい。例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせでもよいし、ＤＳＰコアと協働する１つ以上のマイクロプロセッサでもよい。 The processor 51 is not particularly limited as long as it can perform the above processing. Processor 51 may be, for example, a general-purpose processor, central processing unit (CPU), microprocessor, digital signal processor (DSP), controller, microcontroller, state machine, or the like. Also, processor 51 may be an application specific integrated circuit, a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic circuit (PLD), or the like. Further, the processor 51 may be composed of a plurality of processing devices. For example, it may be a combination of a DSP and a microprocessor, or one or more microprocessors cooperating with a DSP core.
主記憶装置５２は、プロセッサ５１が実行する命令および各種データ等を記憶する記憶装置であり、主記憶装置５２に記憶された情報がプロセッサ５１により直接読み出される。補助記憶装置５３は、主記憶装置５２以外の記憶装置である。なお、記憶装置は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を意味するものとする。主記憶装置５２として、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の一時的な情報の保存に用いられる揮発性メモリが主に用いられるが、本発明の実施形態において、主記憶装置５２がこれらの揮発性メモリに限られるわけではない。主記憶装置５２および補助記憶装置５３として用いられる記憶装置は、揮発性メモリでもよいし、不揮発性メモリでもよい。不揮発性メモリは、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ等がある。また、補助記憶装置５３として磁気または光学のデータストレージが用いられてもよい。データストレージとしては、ハードディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ等の光ディスク、ＵＳＢ等のフラッシュメモリ、および磁気テープなどが用いられてもよい。 The main storage device 52 is a storage device that stores instructions executed by the processor 51, various data, and the like, and the information stored in the main storage device 52 is directly read by the processor 51. The auxiliary storage device 53 is a storage device other than the main storage device 52. Note that the storage device means any electronic component that can store electronic information. As the main storage device 52, a volatile memory used for temporary storage of information such as a RAM, a DRAM, and an SRAM is mainly used. In the embodiment of the present invention, the main storage device 52 It is not limited. The storage device used as the main storage device 52 and the auxiliary storage device 53 may be a volatile memory or a nonvolatile memory. Non-volatile memory includes programmable read only memory (PROM), erasable programmable read only memory (EPROM), electrically erasable PROM (EEPROM), nonvolatile random access memory (NVRAM), flash memory, MRAM, etc. . Further, a magnetic or optical data storage may be used as the auxiliary storage device 53. As the data storage, a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a DVD, a flash memory such as a USB, and a magnetic tape may be used.
なお、プロセッサ５１が主記憶装置５２または補助記憶装置５３に対して、直接または間接的に、情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、記憶装置はプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。なお、主記憶装置５２は、プロセッサに統合されていてもよい。この場合も、主記憶装置５２は、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。 Note that if the processor 51 reads or writes information from or to the main storage device 52 or the auxiliary storage device 53 directly or indirectly, the storage device electrically communicates with the processor. Can be. Note that the main storage device 52 may be integrated with the processor. Also in this case, it can be said that the main storage device 52 is in electrical communication with the processor.
ネットワークインタフェース５４は、無線または有線により、通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。ネットワークインタフェース５４は、既存の通信規格に適合したものを用いればよい。ここではネットワークインタフェース５４を１つのみ示しているが、複数のネットワークインタフェース５４が搭載されていてもよい。ネットワークインタフェース５４により、通信ネットワーク６を介して通信接続された外部装置７に出力結果などが送信されてもよい。外部装置７は、外部記憶媒体でもよいし、表示装置でもよいし、データベースなどのストレージでもよい。 The network interface 54 is an interface for connecting to a communication network by wireless or wire. As the network interface 54, an interface conforming to an existing communication standard may be used. Although only one network interface 54 is shown here, a plurality of network interfaces 54 may be mounted. The output result or the like may be transmitted by the network interface 54 to the external device 7 communicatively connected via the communication network 6. The external device 7 may be an external storage medium, a display device, or a storage such as a database.
デバイスインタフェース５５は、出力結果などを記録する外部記憶媒体と接続するＵＳＢなどのインタフェースである。外部記憶媒体は、ＨＤＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＳＡＮ（Ｓｔｏｒａｇｅ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）等の任意の記録媒体でよい。デバイスインタフェース５５を介して、ストレージなどと接続されていてもよい。 The device interface 55 is an interface such as a USB that is connected to an external storage medium that records output results and the like. The external storage medium may be any recording medium such as an HDD, a CD-R, a CD-RW, a DVD-RAM, a DVD-R, and a SAN (Storage area network). It may be connected to a storage or the like via the device interface 55.
また、コンピュータ装置５の一部または全部、つまり運転計画作成装置１の一部または全部は、プロセッサ５１などを実装している半導体集積回路などの専用の電子回路（すなわちハードウェア）にて構成されてもよい。専用のハードウェアは、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶装置との組み合わせで構成されてもよい。 A part or all of the computer device 5, that is, a part or all of the operation plan creating device 1 is configured by a dedicated electronic circuit (that is, hardware) such as a semiconductor integrated circuit on which the processor 51 and the like are mounted. You may. The dedicated hardware may be configured in combination with a storage device such as a RAM and a ROM.
なお、図９では、１台のコンピュータ装置が示されているが、ソフトウェアが複数のコンピュータ装置にインストールされてもよい。当該複数のコンピュータ装置それぞれがソフトウェアの異なる一部の処理を実行することにより、処理結果を算出してもよい。 Although FIG. 9 shows one computer device, software may be installed in a plurality of computer devices. The processing results may be calculated by each of the plurality of computer devices executing a part of processing different in software.
上記に、本発明の一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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。 While one embodiment of the present invention has been described above, these embodiments are presented by way of example only and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
１ 運転計画作成装置
１１ 記憶部（取得部）
１２ 仮想出力限界算出部
１３ 発電量限界値算出部
１４ 発電量算出部
１５ 次時間枠初期値算出部
１６ 運転計画作成部
２ 電力需要予測システム
３ 発電機運転データ取得システム
４ 入出力インタフェース
５ コンピュータ装置
５１ プロセッサ
５２ 主記憶装置
５３ 補助記憶装置
５４ ネットワークインタフェース
５５ デバイスインタフェース
５６ バス
６ 通信ネットワーク
７ 外部装置
1 Operation plan creation device 11 Storage unit (acquisition unit)
12 Virtual output limit calculation unit 13 Power generation limit value calculation unit 14 Power generation amount calculation unit 15 Next time frame initial value calculation unit 16 Operation plan creation unit 2 Power demand forecasting system 3 Generator operation data acquisition system 4 Input / output interface 5 Computer device 51 processor 52 main storage device 53 auxiliary storage device 54 network interface 55 device interface 56 bus 6 communication network 7 external device
Claims (6)
少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する仮想出力限界算出部と、
前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する発電量限界値算出部と、
少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する発電量算出部と、
を備える運転計画作成装置。 An operation plan creation device that creates an operation plan of the generator regarding the amount of power generated by the generator,
A virtual output limit calculation unit that calculates a virtual output limit of the generator based on at least the output change rate and the load holding time of the generator,
The virtual output limit, the initial value of the magnitude of the output power of the generator in the time frame and the initial value in the increase / decrease direction, based on the initial value of the load holding remaining time of the generator in the time frame, A power generation limit value calculation unit that calculates a power generation limit value of the generator in a time frame,
A power generation calculation unit that calculates the power generation of the generator in the time frame by solving an optimization problem having at least a constraint on the power generation limit value;
An operation plan creation device comprising:
をさらに備える請求項１に記載の運転計画作成装置。 Based on the power generation amount of the generator in the first time frame and the virtual output limit, the magnitude of the output power of the generator in the second time frame that is the next time frame of the first time frame And a second initial value that is an initial value in the increasing / decreasing direction, and a third initial value that is an initial value of the remaining load holding time of the generator in the second time frame. The operation plan creation device according to claim 1, further comprising: a next time frame initial value calculation unit that calculates a value.
前記第１の時間枠の終了時点の前記発電機の出力電力値および出力電力の増減方向をそれぞれ、前記第１の初期値および前記第２の初期値とし、
前記出力電力値に対応する負荷保持時間から前記出力電力値の継続時間を引いた残りの時間を、前記第３の初期値とする
請求項２に記載の運転計画作成装置。 The next time frame initial value calculation unit,
The output power value of the generator and the direction of increase / decrease of the output power at the end of the first time frame are the first initial value and the second initial value, respectively.
The operation plan creation device according to claim 2, wherein a remaining time obtained by subtracting a duration of the output power value from a load holding time corresponding to the output power value is set as the third initial value.
請求項３に記載の運転計画作成装置。 The next time frame initial value calculation unit, based on a virtual output line created based on the power generation amount of the generator in the time frame and the virtual output limit, the output power value, the duration and The operation plan creation device according to claim 3.
少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する仮想出力限界算出ステップと、
前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する発電量限界値算出ステップと、
少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する発電量算出ステップと、
を備える運転計画作成方法。 An operation plan creation method for creating an operation plan of the generator regarding the amount of power generated by the generator,
A virtual output limit calculation step of calculating a virtual output limit of the generator based on at least the output change rate and the load holding time of the generator,
The virtual output limit, the initial value of the magnitude of the output power of the generator in the time frame and the initial value in the increase / decrease direction, based on the initial value of the load holding remaining time of the generator in the time frame, Power generation limit value calculating step of calculating a power generation limit value of the generator in a time frame,
A power generation amount calculating step of calculating a power generation amount of the generator in the time frame by solving an optimization problem having at least a constraint condition regarding the power generation amount limit value;
An operation plan creation method including:
少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する仮想出力限界算出ステップと、
前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する発電量限界値算出ステップと、
少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する発電量算出ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。 A program for creating an operation plan of the generator regarding the amount of power generated by the generator,
A virtual output limit calculation step of calculating a virtual output limit of the generator based on at least the output change rate and the load holding time of the generator,
The virtual output limit, the initial value of the magnitude of the output power of the generator in the time frame and the initial value in the increase / decrease direction, based on the initial value of the load holding remaining time of the generator in the time frame, Power generation limit value calculating step of calculating a power generation limit value of the generator in a time frame,
A power generation amount calculating step of calculating a power generation amount of the generator in the time frame by solving an optimization problem having at least a constraint condition regarding the power generation amount limit value;
A program that causes a computer to execute.
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