JP6724420B2 - 運用支援装置、運用支援システム、運用支援方法、及びプログラム - Google Patents

Description

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

複数の設備が生産・供給する資源（例えば、蒸気や冷熱等）の生産・供給量の配分について、当該資源を需要する設備の需要量に応じて、消費するコスト（例えば、ガスや重油、電力等）が最適となるように決定する技術が従来から知られている。

また、資源を生産・供給する設備のコストの合計（総コスト）と、当該資源を需要する設備の総需要量との関係を可視化することで、需給系統の効率的な運用を検討することができる技術が従来から知られている（例えば特許文献１参照）

特許第５７６１４７６号公報

ここで、資源を生産・供給する設備（資源供給設備）には、例えば、生産・供給量の上限制約や下限制約等の制約条件が存在する。

しかしながら、上記の従来技術では、資源供給設備の制約条件と、総コストとの関係を考慮した検討を行うことができなかった。したがって、例えば、資源供給設備の制約条件を緩和することができる場合において、当該制約条件の緩和により需給系統を効率化できるのか否かを検討することができなかった。

本発明の実施の形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、資源供給設備の効率的な運用検討を支援することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の実施の形態は、資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備と、資源の供給経路とを含む需給系統の運転を支援する運転支援装置であって、前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段と、前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段と、前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段と、を有する。

本発明の実施の形態によれば、資源供給設備の効率的な運用検討を支援することができる。

本実施形態に係る運用支援システムの一例の構成を示す図である。 支援装置により資源供給設備の運用の効率化を図る方法の概要を説明する図である。 本実施形態に係る支援装置の一例のハードウェア構成を示す図である。 本実施形態に係る支援装置の一例の機能構成を示す図である。 需給系統モデルの一例を示す図である。 設備能力情報の一例を示す図である。 解析条件情報の一例を示す図である。 本実施形態に係る関係論理式の生成処理の一例のフローチャートである。 第１の数式群の一例を示す図である。 第２の数式群の一例を示す図である。 第３の数式群の一例を示す図である。 外部条件数式群の一例を示す図である。 一階述語論理式の一例を示す図である。 関係論理式の一例を示す図である。 本実施形態に係る可視化処理の一例のフローチャートである。 目的変数と注目制約との関係を示す関係グラフの一例を示す図である。 修正後の第２の数式群の一例を示す図である。 修正前後における総コストと総需要量との関係を説明する図（その１）である。 解析条件情報の他の例を示す図である。 一階述語論理式の他の例を示す図である。 関係論理式の他の例を示す図である。 目的変数と注目制約との関係を示す関係グラフの他の例を示す図である。 修正後の第２の数式群の他の例を示す図である。 修正前後における総コストと総需要量との関係を説明する図（その２）である。

以下、発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

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

図１に示す運用支援システム１は、支援装置１０と、入出力装置２０とを有し、需給系統の効率的な運用の検討を支援する。ここで、需給系統とは、資源を生産及び供給する資源供給設備と、資源供給設備が生産及び供給する資源を需要する資源需要家設備と、資源供給設備から資源需要家設備に資源を供給するための供給経路とを含むシステムである。

なお、需給系統の具体例には、例えば、資源として「蒸気」を生産及び供給する蒸気発生設備と、「蒸気」を需要して電力等を生産する蒸気使用設備と、蒸気発生設備で生産した「蒸気」を蒸気使用設備に供給するための蒸気輸送設備とを含む電力系統が挙げられる。

支援装置１０は、例えばコンピュータ等の情報処理装置であり、需給系統の効率的な運用の検討を支援するための情報を提供する。すなわち、支援装置１０は、需給系統が需要する資源の合計（総需要量）と、需給系統の制約条件とに応じて、当該制約条件を緩和した場合に、需給系統が消費するコストの合計（総コスト）を下げることができるか否かを判断するための情報を提供する。

ここで、制約条件とは、需給系統の最適化問題における制約条件であり、例えば、資源供給設備が生産及び供給する資源の資源量の下限制約や上限制約、供給経路が供給可能な資源量の下限制約や上限制約等が挙げられる。また、需給系統が消費する総コストとは、例えば、資源供給設備が資源を生産及び供給する際に消費するガスや電力等のコスト（消費コスト）や供給経路が資源を供給する際に消費する電力等のコスト（消費コスト）等の合計である。

入出力装置２０は、例えばキーボードやマウス、ディスプレイ等を含む装置である。入出力装置２０は、支援装置１０に対して各種の情報（例えば、総需要量、資源供給設備の制約条件等）を入力するのに用いられると共に、支援装置１０から提供される情報（例えば、総コストと、当該制約条件との関係を示す関係グラフ）を表示する。

なお、入出力装置２０は、支援装置１０と直接に接続されていても良いし、ネットワーク等を介して接続されていても良い。

ここで、本実施形態に係る運用支援システム１において、支援装置１０により、需給系統の運用の効率化（すなわち、資源供給設備の運用の効率化）を図る方法の概要について、図２を参照しながら説明する。図２は、支援装置により資源供給設備の運用の効率化を図る方法の概要を説明する図である。

図２に示すように、支援装置１０は、需給系統のシステム構成をモデル化した需給系統モデルＭと、当該需給系統に含まれる資源供給設備や供給経路の設備能力を示す設備能力情報Ｃと、目的変数、外部条件、及び注目制約を定義した解析条件情報Ｄとを入力する。なお、注目制約とは、需給系統の最適化問題における制約条件のうち、ユーザ（例えば、需給系統の運用担当者や設計担当者等）が目的変数との関係を知りたいと所望する制約条件のことである。

すると、支援装置１０は、目的変数（すなわち、総コスト）と、注目制約との関係を示す関係グラフを出力する。なお、本実施形態において、解析条件情報Ｄに定義される外部条件とは、需給系統における総需要量である。ただし、外部条件は、総需要量に限られず、当該需給系統の目的変数や制約条件に影響を与える任意の条件を設定することができる。例えば、設備効率がパラメータで変化するモデルである場合、当該パラメータが満たすべき条件を外部条件として設定しても良い。

また、本実施形態において、目的変数は、総コストであるものとして説明するが、これに限られない。目的変数は、例えば、需給系統が消費する総消費エネルギーや需給系統が排出する総ＣＯ_２排出量等、任意の変数を設定することができる。

これにより、ユーザは、例えば入出力装置２０に表示された関係グラフに基づいて、注目制約を緩和することで、需給系統の総需要量は維持したままで総コストを下げることができるか否かを検討することができる。換言すれば、ユーザは、関係グラフに基づいて、より効率的な需給系統の運用が可能か否か（すなわち、より効率的な資源供給設備の運用が可能か否か）を検討することができる。

次に、本実施形態に係る支援装置１０のハードウェア構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る支援装置の一例のハードウェア構成を示す図である。

図３に示す支援装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１３と、記憶装置１４と、外部Ｉ／Ｆ１５と、通信Ｉ／Ｆ１６とを有する。これら各ハードウェアは、バスＢにより相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３や記憶装置１４等からプログラムやデータをＲＡＭ１２上に読み出し、処理を実行することで、支援装置１０全体の制御や機能を実現する演算装置である。

ＲＡＭ１２は、プログラムやデータを一時保持することができる揮発性の半導体メモリである。ＲＯＭ１３は、支援装置１０のＯＳ（Operating System）設定やネットワーク設定等のデータが格納されている。

記憶装置１４は、各種のプログラムやデータを格納している不揮発性のメモリである。記憶装置１４に格納されるプログラムやデータには、本実施形態を実現するプログラム、支援装置１０全体を制御する基本ソフトウェアであるＯＳ、及びＯＳ上で各種機能を提供するプログラム等がある。

外部Ｉ／Ｆ１５は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、記録媒体１５ａ等がある。これにより、支援装置１０は、外部Ｉ／Ｆ１５を介して記録媒体１５ａの読み取りや書き込みを行うことができる。なお、記録媒体１５ａには、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＳＤメモリカード、ＵＳＢメモリ等がある。

通信Ｉ／Ｆ１６は、支援装置１０をネットワークに接続するためのインタフェースである。これにより、支援装置１０は、通信Ｉ／Ｆ１６を介してデータ通信を行うことができる。

本実施形態に係る支援装置１０は、上記のハードウェア構成を有することにより、後述する各種処理を実現できる。

次に、本実施形態に係る支援装置１０の機能構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る支援装置の一例の機能構成を示す図である。

図４に示す支援装置１０は、関係論理式生成部１０１と、可視化部１０２とを有する。これら各機能部は、支援装置１０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ１１に実行させる処理により実現される。

関係論理式生成部１０１は、目的変数（総コスト）と注目制約との関係を示す関係グラフを表示するための関係論理式を生成する。すなわち、関係論理式生成部１０１は、目的変数（総コスト）と注目制約との関係を論理式で表した関係論理式を生成する。

ここで、関係論理式生成部１０１は、数式群生成部１１１と、一階述語論理式生成部１１１２と、限定記号消去部１１３とを有する。

数式群生成部１１１は、入出力装置２０から入力された需給系統モデルＭと設備能力情報Ｃとに基づいて、最適化問題における目的変数及びこれに関する定義を表す式の集合である「第１の数式群」と、制約条件を表す式の集合である「第２の数式群」とを生成する。

また、数式群生成部１１１は、入出力装置２０から入力された解析条件情報Ｄと、生成した第２の数式群とに基づいて、当該第２の数式群を注目制約に関して変化させた「第３の数式群」を生成する。

一階述語論理式生成部１１２は、入出力装置２０から入力された解析条件情報Ｄに基づいて、外部条件を表す式の集合である「外部条件数式群」を生成する。また、一階述語論理式生成部１１２は、数式群生成部１１１により生成された第１の数式群及び第３の数式群と、外部条件数式群とに基づいて、「一階述語論理式」を生成する。

限定記号消去部１１３は、一階述語論理式生成部１１２により生成された一階述語論理式に基づいて、限定記号消去法により、総コストと注目制約との関係を論理式で表した関係論理式を生成する。

可視化部１０２は、関係論理式生成部１０１により生成された関係論理式に基づく関係グラフを入出力装置２０に出力する。すなわち、可視化部１０２は、目的変数（総コスト）と注目制約との関係を示す関係グラフＧを入出力装置２０に表示する。

ここで、入出力装置２０から入力される需給系統モデルＭ、設備能力情報Ｃ、及び解析条件情報Ｄについて説明する。

まず、需給系統モデルＭについて、図５を参照しながら説明する。図５は、需給系統モデルの一例を示す図である。

図５に示す需給系統モデルＭは、ガス供給設備から供給されるガスを燃料として各蒸気発生設備１〜３で蒸気を発生させて、蒸気輸送設備により蒸気使用設備に蒸気を供給して、当該蒸気使用設備において蒸気を需要するものである。

このとき、各蒸気発生設備１〜３が「資源供給設備」であり、蒸気使用設備が「資源需要家設備」、蒸気輸送設備が「供給経路」である。また、各蒸気発生設備１〜３で燃料として消費されるガスが「消費コスト」、各蒸気発生設備１〜３から供給される蒸気が「資源」である。なお、図５に示す需給系統モデルＭでは、資源需要家設備が１台である例を示しているが、これに限られず、資源需要家設備は複数台であっても良い。

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

図６に示す設備能力情報Ｃは、資源供給設備１〜３の特性及び制約条件を表す情報である。すなわち、資源供給設備１の消費コスト（消費ガス量）Ｃ_１は、図６に示すように、供給量（蒸気供給量）Ｓ_１との関係で「Ｃ_１＝３０Ｓ_１」と表すことができる。また、資源供給設備１の制約条件（下限制約及び上限制約）は、図６に示すように、「Ｓ_１≧１」、かつ、「Ｓ_１≦８」と表すことができる。

同様に、資源供給設備２の消費コスト（消費ガス量）Ｃ_２は、図６に示すように、供給量（蒸気供給量）Ｓ_２との関係で「Ｃ_２＝４０Ｓ_２」と表すことができる。また、資源供給設備２の制約条件（下限制約及び上限制約）は、図６に示すように、「Ｓ_２≧３」、かつ、「Ｓ_２≦９」と表すことができる。

同様に、資源供給設備２の消費コスト（消費ガス量）Ｃ_３は、図６に示すように、供給量（蒸気供給量）Ｓ_３との関係で「Ｃ_３＝５０Ｓ_３」と表すことができる。また、資源供給設備３の制約条件（下限制約及び上限制約）は、図６に示すように、「Ｓ_３≧２」、かつ、「Ｓ_３≦８」と表すことができる。

次に、解析条件情報Ｄについて、図７を参照しながら説明する。図７は、解析条件情報の一例を示す図である。

図７に示す解析条件情報Ｄは、目的変数、外部条件、及び注目制約を定義した情報である。すなわち、図７に示す解析条件情報Ｄでは、目的変数として、総コスト（総ガス消費量）を示す変数「Ｅ」が定義されている。また、図７に示す解析条件情報Ｄでは、外部条件Ｃｎｔ_１として、需給系統モデルＭにより示される需給系統が需要する資源の総需要量「Ｌ＝１５」が定義されている。さらに、図７に示す解析条件情報Ｄでは、注目制約として、資源供給設備１の下限制約「Ｒｓｔ_１，１」が定義されている。

なお、後述するように、下限制約「Ｒｓｔ_１，１」は、需給系統モデルＭの資源供給設備１の供給量の下限を示す制約条件であり、「Ｓ_１−１≧０」のことである。

このように、ユーザは、入出力装置２０を用いて、需給系統モデルＭ、設備能力情報Ｃ、及び解析条件情報Ｄを作成して、支援装置１０に入力する。なお、以降では、特に断らない限り、図５に示す需給系統モデルＭと、図６に示す設備能力情報Ｃと、図７に示す解析条件情報Ｄとが支援装置１０に入力されたものとして説明をする。

次に、本実施形態に係る運用支援システム１に含まれる支援装置１０において、関係論理式を生成する処理について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る関係論理式の生成処理の一例のフローチャートである。

まず、関係論理式生成部１０１は、数式群生成部１１１により、需給系統モデルＭと設備能力情報Ｃとに基づいて、第１の数式群と第２の数式群を生成する（ステップＳ１）。すなわち、数式群生成部１１１は、需給系統モデルＭと設備能力情報Ｃとに基づいて、図９に示す第１の数式群１０００と、図１０に示す第２の数式群２０００とを生成する。

図９に示す第１の数式群１０００は、目的変数を表す数式Ｏｂｊ_１と、資源供給設備１〜３それぞれの特性を表す数式Ｏｂｊ_２〜Ｏｂｊ_４とが定義されることで生成される。ここで、Ｏｂｊ_１は、需給系統の総コストＥと、各資源供給設備１〜３の消費コストＣ_１〜Ｃ_３との関係を表す式「Ｅ＝Ｃ_１＋Ｃ_２＋Ｃ_３」が定義される。また、Ｏｂｊ_２は、資源供給設備１の消費コストＣ_１と、供給量Ｓ_１との関係を表す式「Ｃ_１＝３０Ｓ_１」が定義される。同様に、Ｏｂｊ_３及びＯｂｊ_４は、「Ｃ_２＝４０Ｓ_２」及び「Ｃ_３＝５０Ｓ_３」が定義される。

図１０に示す第２の数式群２０００は、制約条件を表す式Ｒｓｔ_Ｌ、Ｒｓｔ_１，１、Ｒｓｔ_１，２、Ｒｓｔ_２，１、Ｒｓｔ_２，２、Ｒｓｔ_３，１、及びＲｓｔ_３，２が定義されることで生成される。ここで、Ｒｓｔ_Ｌは、需給系統の総需要量をＬとして、需給バランスを表す制約条件「Ｌ−（Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３）＝０」が定義される。また、Ｒｓｔ_１，１は、資源供給設備１の供給量の下限制約を表す変数を「ｓ_１ｇ_１」として、「ｓ_１ｇ_１＝Ｓ_１−１」かつ「ｓ_１ｇ_１≧０」が定義される。同様に、Ｒｓｔ_１，２は、資源供給設備１の供給量の上限制約を表す変数を「ｓ_１ｇ_２」として、「ｓ_１ｇ_２＝８−Ｓ_１」かつ「ｓ_１ｇ_２≧０」が定義される。Ｒｓｔ_２，１、Ｒｓｔ_２，２、Ｒｓｔ_３，１、及びＲｓｔ_３，２についても同様である。

次に、関係論理式生成部１０１は、数式群生成部１１１により、解析条件情報Ｄと、第２の数式群とに基づいて、第３の数式群を生成する（ステップＳ２）。すなわち、数式群生成部１１１は、解析条件情報Ｄと、第２の数式群２０００とに基づいて、図１１に示す第３の数式群３０００を生成する。

図１１に示す第３の数式群３０００は、第２の数式群２０００に含まれる各制約条件のうち、注目制約の不等式制約を除外することで生成される。ここで、図７に示す外部条件情報Ｄに含まれる注目制約は「Ｒｓｔ_１，１」である。したがって、図１０に示す第２の数式群２０００に含まれる制約条件Ｒｓｔ_１，１から不等式制約「ｓ_１ｇ_１≧０」を除外（削除）することで、第３の数式群３０００が作成される。なお、第３の数式群３０００において、不当式制約「ｓ_１ｇ_１≧０」が除外された制約条件Ｒｓｔ_１，１を、「（Ｒｓｔ_１，１）^＊」と定義している。

次に、関係論理式生成部１０１は、一階述語論理式生成部１１２により、解析条件情報Ｄに基づいて、外部条件数式群を生成する（ステップＳ３）。すなわち、一階述語論理式生成部１１２は、解析条件情報Ｄに基づいて、図１２に示す外部条件数式群４０００を生成する。

図１２に示す外部条件数式群４０００は、図７に示す解析条件情報Ｄに含まれる外部条件を抽出することで生成される。ここで、図７に示す解析条件情報Ｄに含まれる外部条件は、「Ｃｎｔ_１」である。したがって、図１２に示す外部条件数式群４０００は、外部条件Ｃｎｔ_１が定義される。

次に、関係論理式生成部１０１は、一階述語論理式生成部１１２により、第１の数式群と、第３の数式群と、外部条件数式群とに基づいて、目的変数Ｅと注目制約ｓ_１ｇ_１を除く変数が存在することを表す一階述語論理式を生成する（ステップＳ４）。すなわち、一階述語論理式生成部１１２は、図９に示す第１の数式群１０００と、図１１に示す第３の数式群３０００と、図１２に示す外部条件数式群４０００とに基づいて、図１３に示す一階述語論理式５０００を生成する。

図１３に示す一階述語論理式５０００は、例えば、特許第５７６１４７６号公報に開示されている方法と同様の方法を用いて生成することができる。

具体的には、まず、一階述語論理式生成部１１２は、Ｏｂｊ_１〜Ｏｂｊ_４、Ｒｓｔ_Ｌ、（Ｒｓｔ_１，１）^＊、Ｒｓｔ_１，２、Ｒｓｔ_２，１、Ｒｓｔ_２，２、Ｒｓｔ_３，１、Ｒｓｔ_３，２、及びＣｎｔ_１を論理積で結合する。次に、一階述語論理式生成部１１２は、目的変数Ｅと注目制約ｓ_１ｇ_１を除く各変数（Ｌ、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、ｓ_１ｇ_２、ｓ_２ｇ_１、ｓ_２ｇ_２、ｓ_３ｇ_１、ｓ_３ｇ_２）も存在記号を付与する。これにより、図１３に示す一階述語論理式５０００が生成される。

次に、関係論理式生成部１０１は、限定記号消去部１１３により、限定記号消去法を用いて、一階述語論理式から関係論理式を生成する（ステップＳ５）。すなわち、限定記号消去部１１３は、限定記号消去法を用いて、図１３に示す一階述語論理式５０００から、図１４に示す関係論理式６０００を生成する。

図１４に示す関係論理式６０００は、例えば、特許第５７６１４７６号公報に開示されている方法と同様の方法を用いて生成することができる。なお、限定記号消去法は、公知の手法であるため、その説明は省略する。

これにより、目的変数Ｅと、注目制約ｓ_１ｇ_１との関係を論理式で表した関係論理式６０００が生成される。

以上により、本実施形態に係る支援装置１０は、解析条件情報Ｄにおいてユーザが定義した目的変数と注目制約との関係を表す関係論理式を生成することができる。なお、図８に示す関係論理式の生成処理では、目的変数Ｅ（すなわち、需給系統の総コスト）と、注目制約ｓ_１ｇ_１との関係を表す関係論理式を生成したが、注目制約は、例えば、ｓ_１ｇ_２、ｓ_２ｇ_１、ｓ_２ｇ_２、ｓ_３ｇ_１、又はｓ_３ｇ_２等であっても良い。

次に、本実施形態に係る運用支援システム１に含まれる支援装置１０において、関係論理式を可視化する処理（すなわち、関係論理式に基づく関係グラフを入出力装置２０に出力する処理）について、図１５を参照しながら説明する。図１５は、本実施形態に係る可視化処理の一例のフローチャートである。

まず、可視化部１０２は、関係論理式生成部１０１により生成された関係論理式が真（ｔｒｕｅ）となる領域を描画する（ステップＳ１１）。

次に、可視化部１０２は、注目制約（例えば、ｓ_１ｇ_１）の境界（制約境界）を描画する（ステップＳ１２）。

最後に、可視化部１０２は、描画した領域及び境界を入出力装置２０に出力する（ステップＳ１３）。

これにより、目的変数と注目制約との関係を示す関係グラフが入出力装置２０に表示される。

ここで、目的変数Ｅと、注目制約ｓ_１ｇ_１との関係を示す関係グラフＧ_ａを図１６（ａ）に示す。図１６（ａ）に示す関係グラフＧ_ａには、目的変数Ｅと注目制約ｓ_１ｇ_１との関係を表す関係論理式が真となる領域Ｒ_ａ及び注目制約ｓ_１ｇ_１の制約境界Ｂ_ａ（すなわち、ｓ_１ｇ_１＝０）が含まれる。これにより、ユーザは、図１６（ａ）に示す関係グラフＧ_ａにより、目的変数Ｅと注目制約ｓ_１ｇ_１とが正の相関の関係にあることを知ることができる。したがって、ユーザは、注目制約ｓ_１ｇ_１を「０」以下にすることができれば（すなわち、制約を緩和することができれば）、総コストＥを下げることができると判断することができる。

同様に、目的変数Ｅと、注目制約ｓ_１ｇ_２との関係を示す関係グラフＧ_ｂを図１６（ｂ）に示す。図１６（ｂ）に示す関係グラフＧ_ｂには、目的変数Ｅと注目制約ｓ_１ｇ_２との関係を表す関係論理式が真となる領域Ｒ_ｂ及び注目制約ｓ_１ｇ_２の制約境界Ｂ_ｂ（すなわち、ｓ_１ｇ_２＝０）が含まれる。これにより、ユーザは、図１６（ｂ）に示す関係グラフＧ_ｂにより、目的変数Ｅと注目制約ｓ_１ｇ_２とが負の相関の関係にあることを知ることができる。したがって、ユーザは、注目制約ｓ_１ｇ_２を「０」以下にしたとしても（すなわち、制約を緩和したとしても）、総コストＥを下げることはできないと判断することができる。

同様に、目的変数Ｅと、注目制約ｓ_２ｇ_１との関係を示す関係グラフＧ_ｃを図１６（ｃ）に示す。図１６（ｃ）に示す関係グラフＧ_ｃには、目的変数Ｅと注目制約ｓ_２ｇ_１との関係を表す関係論理式が真となる領域Ｒ_ｃ及び注目制約ｓ_２ｇ_１の制約境界Ｂ_ｃ（すなわち、ｓ_２ｇ_１＝０）が含まれる。これにより、ユーザは、図１６（ｃ）に示す関係グラフＧ_ｃにより、目的変数Ｅと注目制約ｓ_２ｇ_１とが負の相関の関係にあることを知ることができる。したがって、ユーザは、注目制約ｓ_２ｇ_１を「０」以下にしたとしても、総コストＥを下げることはできないと判断することができる。

図１６（ｄ）〜図１６（ｆ）も同様に、それぞれ関係グラフＧ_ｄ〜Ｇ_ｆを示している。上記と同様に、これらの関係グラフＧ_ｄ〜Ｇ_ｆにより、ユーザは、それぞれ注目制約ｓ_２ｇ_２〜ｓ_３ｇ_２を「０」以下にした場合に総コストを下げることができるか否かを判断することができる。

ここで、注目制約ｓ_１ｇ_１に対応する制約を緩和した場合にける需給系統の総コストＥと総コストＬとの関係について説明する。

例えば、図１７に示すように、第２の数式群２０００に含まれる「Ｒｓｔ_１，１」を「（Ｒｓｔ_１，１）´」に修正（すなわち、制約を緩和）したものとする。換言すれば、資源供給設備１の下限制約「Ｓ_１−１≧０」を、「Ｓ_１≧０」に修正したものとする。

この場合、例えば、特許第５７６１４７６号公報に開示されている手法により、修正前後の総コストＥと総需要量Ｌとの関係を示すグラフを描画することで、図１８に示すグラフを得ることができる。図１８に示すように、ユーザは、制約Ｒｓｔ_１，１の緩和により、需給系統の総需要量Ｌが１４〜２４の場合における総コストを下げることを知ることができる。

したがって、ユーザは、需給系統の総需要量Ｌが１４〜２４の場合、資源供給設備１の制約Ｒｓｔ_１，１を緩和することで、より効率的な運用が可能であると判断することができる。

以上のように、本実施形態に係る運用支援システム１では、ユーザが目的変数と注目制約と含む解析条件情報Ｄを作成することで、需給系統における目的変数と注目制約との関係を可視化することができる。このため、本実施形態に係る運用支援システム１では、ユーザは、注目制約の制約条件を緩和することで、目的変数（例えば、総コスト）の値を下げることができるか否かを判断することができる。

したがって、本実施形態に係る運用支援システム１によれば、ユーザは、需給系統に含まれる資源供給設備の各種の制約条件を緩和することで、需給系統の運用を効率化できるか否か、また、どの程度緩和すれば効率的であるかを検討することができる。

ここで、以降では、解析条件情報Ｄに含まれる外部条件が、図７と異なる場合における例を説明する。すなわち、入出力装置２０から支援装置１０に入力される解析条件情報Ｄが、図１９に示すようなものであるとする。なお、図１９に示す解析条件情報Ｄは、外部条件Ｃｎｔ_１が「Ｌ＝１０」と定義されている。

この場合、支援装置１０の関係論理式生成部１０１によりステップＳ１〜ステップＳ４の処理が実行されることで、図２０に示す一階述語論理式５０００Ａが生成される。また、支援装置１０の関係論理式生成部１０１によりステップＳ５の処理が実行されることで、図２１に示す関係論理式６０００Ａが生成される。

そして、支援装置１０の可視化部１０２によりステップＳ１１〜ステップＳ１３の処理が実行されることで、図２２（ａ）に示す関係グラフ（Ｇ_ａ）´が入出力装置２０に表示される。

図２２（ａ）に示す関係グラフ（Ｇ_ａ）´では、目的変数Ｅと注目制約ｓ_１ｇ_１との関係を表す関係論理式が真となる領域（Ｒ_ａ）´が含まれる。なお、図２２（ａ）に示す関係グラフ（Ｇ_ａ）´では、注目制約ｓ_１ｇ_１の制約境界（Ｂ_ａ）´が表示されていない（すなわち、領域（Ｒ_ａ）´上に表示されていない。）。これにより、ユーザは、図２２（ａ）に示す関係グラフ（Ｇ_ａ）´により、注目制約ｓ_１ｇ_１を下げることができない（すなわち、制約Ｒｓｔ_１，１を緩和することはできない）と判断することができる。

図２２（ｂ）〜図２（ｆ）も同様に、それぞれ、外部条件Ｃｎｔ_１が「Ｌ＝１０」である場合における関係グラフ（Ｇ_ｂ）´〜（Ｇ_ｆ）´を示している。上記と同様に、これらの関係グラフ（Ｇ_ｂ）´〜（Ｇ_ｆ）´により、ユーザは、それぞれ注目制約ｓ_１ｇ_２〜ｓ_３ｇ_２を「０」以下にした場合に総コストを下げることができるか否かを判断することができる。なお、図２２（ｄ）に示す関係グラフ（Ｇ_ｄ）´は、注目制約ｓ_２ｇ_２を「−３」まで下げる（制約を緩和する）と総コストが下がる一方で、「−３」以下に下げると総コストが上がる例を示している。

ここで、注目制約ｓ_３ｇ_２に対応する制約を緩和した場合にける需給系統の総コストＥと総コストＬとの関係について説明する。

例えば、図２３に示すように、第２の数式群２０００に含まれる「Ｒｓｔ_３，２」を「（Ｒｓｔ_３，２）´」に修正（すなわち、制約を緩和）したものとする。換言すれば、資源供給設備３の上限制約「Ｓ_１−８≦０」を、「Ｓ_１−９≦０」に修正したものとする。

この場合、例えば、特許第５７６１４７６号公報に開示されている手法により、修正前後の総コストＥと総需要量Ｌとの関係を示すグラフを描画することで、図２４に示すグラフを得ることができる。図２４に示すように、ユーザは、制約Ｒｓｔ_３，２の緩和により、需給系統の総需要量Ｌが５〜１９の場合における総コストを下げることを知ることができる。

したがって、ユーザは、需給系統の総需要量Ｌが５〜１９の場合、資源供給設備３の制約Ｒｓｔ_３，２を緩和することで、より効率的な運用が可能であると判断することができる。

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

１ 運用支援システム
１０ 支援装置
２０ 入出力装置
１０１ 関係論理式生成部
１０２ 可視化部
１１１ 数式群生成部
１１２ 一階述語論理式生成部
１１３ 限定記号消去部

Claims (8)

1. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備と、資源の供給経路とを含む需給系統の運転を支援する運転支援装置であって、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段と、
   前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段と、
   前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段と、
   前記限定記号消去手段により生成された関係論理式に基づいて、該関係論理式を満たす領域と、前記注目制約の制約境界とを表すグラフを生成する可視化手段と、
   を有する運転支援装置。
2. 前記可視化手段は、
   更に、前記運転支援装置に接続された表示装置に前記グラフを表示させる、請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記可視化手段は、
   前記領域と、前記制約境界を示す直線とを重畳させたグラフを生成する、請求項１又は２に記載の運転支援装置。
4. 前記数式群生成手段は、
   前記目的変数として、前記資源供給設備の資源供給量及び該資源供給設備における消費コストの関係を表す第１の数式群を生成し、
   前記制約条件として、前記資源供給設備及び前記供給経路の資源供給量の上限制約及び／又は下限制約を表す第２の数式群を生成した後、該第２の数式群に含まれる上限制約及び／又は下限制約のうち、前記注目制約に対応する上限制約又は下限制約の不等式制約を削除した第３の数式群を生成する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の運転支援装置。
5. 前記解析条件情報には、前記資源需要家設備が需要する資源の総需要量を示す外部条件が含まれ、
   前記一階述語論理式生成手段は、
   前記第１の数式群と、前記第３の数式群と、前記外部条件とを論理積で結合し、該第１の数式群と、前記第３の数式群と、前記外部条件とに含まれる変数が存在することを示す存在記号を付与することにより、前記一階述語論理式を生成する、請求項４に記載の運転支援装置。
6. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備と、資源の供給経路とを含む需給系統の運転を支援する運転支援装置と、該運転支援装置に接続された入出力装置とを有する運転支援システムであって、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段と、
   前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段と、
   前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段と、
   前記限定記号消去手段により生成された関係論理式に基づいて、該関係論理式を満たす領域と、前記注目制約の制約境界とを表すグラフを生成する可視化手段と、
   を有する運転支援システム。
7. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備と、資源の供給経路とを含む需給系統の運転を支援する運転支援装置に用いられる運転支援方法であって、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手順と、
   前記数式群生成手順により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手順と、
   前記一階述語論理式生成手順により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手順と、
   前記限定記号消去手順により生成された関係論理式に基づいて、該関係論理式を満たす領域と、前記注目制約の制約境界とを表すグラフを生成する可視化手順と、
   を有する運転支援方法。
8. 資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備と、資源の供給経路とを含む需給系統の運転を支援する運転支援装置を、
   前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段、
   前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段、
   前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段、
   前記限定記号消去手段により生成された関係論理式に基づいて、該関係論理式を満たす領域と、前記注目制約の制約境界とを表すグラフを生成する可視化手段、
   として機能させるためのプログラム。

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