JP6810597B2 - Heat source operation plan calculation device and method - Google Patents
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Description
本発明は、需要に応じて複数の熱源機器を効率よく稼働するための熱源運転計画を算出する熱源運転計画算出技術に関する。 The present invention relates to a heat source operation plan calculation technique for calculating a heat source operation plan for efficiently operating a plurality of heat source devices according to demand.
熱源システムでは、電力、都市ガス、石油などのエネルギーを利用して、冷凍機、ボイラ、コジェネレーションなどの各種の熱源機器を運転することにより、冷水や蒸気などの熱エネルギーを生成し、工場やビル建物などの需要家に供給するエネルギー供給システムである。
このような熱源システムでは、省エネルギーや省コストの観点から、需要家で発生する需要を満たしつつ、最小の運転コストで熱源機器を運転する必要がある。
従来、このような熱源機器の発停や負荷率を特定するため、計画対象となる未来の代表日における需要に基づいて運転計画を算出する技術が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。
In the heat source system, energy such as electric power, city gas, and oil is used to operate various heat source devices such as refrigerators, boilers, and cogeneration to generate heat energy such as cold water and steam, and to generate heat energy such as cold water and steam. It is an energy supply system that supplies consumers such as buildings.
In such a heat source system, from the viewpoint of energy saving and cost saving, it is necessary to operate the heat source equipment at the minimum operating cost while satisfying the demand generated by the consumer.
Conventionally, in order to specify the start / stop and load factor of such heat source equipment, a technique for calculating an operation plan based on the demand on the future representative day to be planned has been proposed (see, for example, Patent Document 1). ).
このような従来技術では、需要家で発生する未来の需要を、各月を代表する代表日によって求めるものとし、代表日はついては1日分における時刻ごとの需要を定義し、さらに代表日×日数によって代表日と対応する1月分の需要エネルギー総量を定義している。このため、いずれかの月における代表日の需要データが変更された場合、運転計画全体を再計算する必要がある。 In such a conventional technique, the future demand generated by the consumer is calculated by the representative day representing each month, and the representative day defines the demand for each time in one day, and further, the representative day × the number of days. Defines the total amount of energy demand for January corresponding to the representative date. Therefore, if the demand data for the representative day in any month changes, the entire operation plan needs to be recalculated.
しかしながら、熱源システムで熱エネルギーの生成に用いるガスなどのエネルギーを購入する場合、実際には、これらエネルギーの年間消費量に関する契約による通期制約が存在する。したがって、このような通期制約を満たすためには、現時点から契約終了までの最大1年間にわたり、最適な運転計画を予め算出する必要がある。このため、運転計画の算出に必要となる計算処理負荷が大きくなるという問題点があった。 However, when purchasing energy such as gas used to generate thermal energy in a heat source system, there are actually full-year restrictions due to contracts regarding the annual consumption of these energies. Therefore, in order to satisfy such a full-year constraint, it is necessary to calculate the optimum operation plan in advance for a maximum of one year from the present time to the end of the contract. Therefore, there is a problem that the calculation processing load required for calculating the operation plan becomes large.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、通期制約を満たす運転計画の算出に要する処理負荷を大幅に軽減できる熱源運転計画算出技術技術を提供することを目的としている。 The present invention is for solving such a problem, and an object of the present invention is to provide a heat source operation plan calculation technology that can significantly reduce the processing load required for calculating an operation plan that satisfies the full-year constraint.
このような目的を達成するために、本発明にかかる熱源運転計画算出装置は、少なくとも、計画期間において熱源システムに求められるエネルギー需要、前記熱源システムで用いられる各熱源機器の機器特性、および、前記熱源システムに関する運用目的を含む、前記各熱源機器の運用に関する運用条件と、前記計画期間全体に対して適用される購入エネルギー量に関する通期制約とを定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、前記計画期間の各区間における前記各熱源機器の発停および負荷率の少なくとも一方を示す熱源運転計画を算出する熱源運転計画算出装置であって、所定の見直し周期ごとに、前記運用条件および前記通期制約を定式化し、得られた関数式を準最適化処理することにより、残りの計画期間に含まれる各区間における、前記通期制約の対象となるエネルギー消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算する区間制約条件算出部と、前記見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに、対応する直近期間に関する前記運用条件である直近運用条件を定式化するとともに、前記計画期間全体の前記区間制約条件に基づいて前記直近期間に関する前記通期制約を示す直近制約条件を定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、前記直近期間に含まれる各区間における前記各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画をそれぞれ算出する直近運転計画算出部とを備えている。 In order to achieve such an object, the heat source operation plan calculation device according to the present invention has at least the energy demand required for the heat source system during the planning period, the equipment characteristics of each heat source device used in the heat source system, and the above. Formulate the operational conditions related to the operation of each heat source device, including the operational purpose related to the heat source system, and the full-year constraint on the amount of purchased energy applied to the entire planning period, and optimize the obtained functional formula. This is a heat source operation plan calculation device that calculates a heat source operation plan indicating at least one of the start / stop and the load factor of each heat source device in each section of the planning period, and the operation conditions are described every predetermined review cycle. And by formulating the full-year constraint and semi-optimizing the obtained functional formula, the section constraint conditions related to the energy consumption subject to the full-year constraint in each section included in the remaining planning period are re-established. The section constraint condition calculation unit to be calculated and the latest operation condition, which is the operation condition for the corresponding latest period, are formulated for each of a plurality of calculation cycles provided in the review cycle, and the section constraint for the entire planning period. By formulating the latest constraint condition indicating the full-year constraint for the latest period based on the condition and optimizing the obtained functional formula, the start / stop and the start / stop of each heat source device in each section included in the latest period It is equipped with a latest operation plan calculation unit that calculates each of the latest operation plans indicating at least one of the load factors.
また、本発明にかかる上記熱源運転計画算出装置の一構成例は、前記通期制約が、前記購入エネルギー量に関する負荷率、上限、および下限のうちの少なくとも1つに関する制約からなるものである。 Further, in one configuration example of the heat source operation plan calculation device according to the present invention, the full-year constraint comprises a constraint relating to at least one of a load factor, an upper limit, and a lower limit relating to the purchased energy amount.
また、本発明にかかる上記熱源運転計画算出装置の一構成例は、前記直近運転計画算出部が、直近期間Mに含まれる各区間tに関する直近運転計画を算出する際、前記通期制約で規定されている、計画期間Yと計画期間Yのうちの特定期間Pとの平均エネルギー消費量比を示す負荷率をαとし、計画期間Yと特定期間Pとの比をNy/Npとし、計画期間Yのうち直近期間Mに含まれない区間tの集合をt∈Y\Mとし、特定期間Pのうち直近期間Mに含まれない区間tの集合をt∈P\Mとし、区間tにおけるエネルギー消費量をh* tとし、直近期間Mに前記各熱源機器で使用されるエネルギー消費量の合計をhとし、直近期間Mに含まれる特定期間Pに前記各熱源機器で使用されるエネルギー消費量の合計をhpとした場合、後述する式(3)を用いた最適化処理により、前記直近運転計画をそれぞれ算出するようにしたものである。 Further, one configuration example of the heat source operation plan calculation device according to the present invention is defined by the full-year constraint when the latest operation plan calculation unit calculates the latest operation plan for each section t included in the latest period M. The load factor indicating the average energy consumption ratio between the planning period Y and the specific period P of the planning period Y is α, the ratio between the planning period Y and the specific period P is Ny / Np, and the planning period Y. Let t ∈ Y \ M be the set of intervals t not included in the latest period M, and let t ∈ P \ M be the set of intervals t not included in the latest period M in the specific period P, and energy consumption in the interval t. Let h * t be the amount, and let h be the total energy consumption of each heat source device in the latest period M, and be the energy consumption of each heat source device in the specific period P included in the latest period M. When the total is hp, the latest operation plans are calculated by the optimization process using the formula (3) described later.
また、本発明にかかる熱源運転計画算出方法は、少なくとも、計画期間において熱源システムに求められるエネルギー需要、前記熱源システムで用いられる各熱源機器の機器特性、および、前記熱源システムに関する運用目的を含む、前記各熱源機器の運用に関する運用条件と、前記計画期間全体に対して適用される購入エネルギー量に関する通期制約とを定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、前記計画期間の各区間における前記各熱源機器の発停および負荷率の少なくとも一方を示す熱源運転計画を算出する熱源運転計画算出装置で用いられる熱源運転計画算出方法であって、区間制約条件算出部が、所定の見直し周期ごとに、前記運用条件および前記通期制約を定式化し、得られた関数式を準最適化処理することにより、残りの計画期間に含まれる各区間における、前記通期制約の対象となるエネルギー消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算する区間制約条件算出ステップと、直近運転計画算出部が、前記見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに、対応する直近期間に関する前記運用条件である直近運用条件を定式化するとともに、前記計画期間全体の前記区間制約条件に基づいて前記直近期間に関する前記通期制約を示す直近制約条件を定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、前記直近期間に含まれる各区間における前記各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画をそれぞれ算出する直近運転計画算出ステップとを備えている。 Further, the heat source operation plan calculation method according to the present invention includes at least the energy demand required for the heat source system during the planning period, the equipment characteristics of each heat source device used in the heat source system, and the operational purpose of the heat source system. By formulating the operating conditions related to the operation of each heat source device and the full-year constraint on the amount of purchased energy applied to the entire planning period, and optimizing the obtained functional formula, each of the planning periods It is a heat source operation plan calculation method used in a heat source operation plan calculation device that calculates a heat source operation plan indicating at least one of the start / stop and load factor of each of the heat source devices in a section, and the section constraint condition calculation unit performs a predetermined review. By formulating the operating conditions and the full-year constraints for each cycle and semi-optimizing the obtained functional formulas, the energy consumption subject to the full-year constraints in each section included in the remaining planning period. The section constraint condition calculation step for recalculating each of the section constraints related to the above, and the latest operation condition which is the operation condition for the corresponding latest period for each calculation cycle provided in the latest operation plan calculation unit in the review cycle. Is formulated, and the latest constraint condition indicating the full-year constraint for the latest period is formulated based on the section constraint condition for the entire planning period, and the obtained function formula is optimized for the latest period. It is provided with the latest operation plan calculation step for calculating the latest operation plan indicating at least one of the start / stop and the load factor for each of the heat source devices in each section included in.
本発明によれば、計画期間終了までの運転計画を算出する処理が、通期制約を満たすための各区間における区間制約条件を算出するための準最適化問題と、直近期間における直近運転計画を算出するための最適化問題とに分離され、このうち、区間制約条件については所定の見直し周期ごとに準最適化処理を実行することにより算出され、直近運転計画については見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに最適化処理を実行することにより算出されることになる。 According to the present invention, the process of calculating the operation plan until the end of the planning period calculates the quasi-optimization problem for calculating the section constraint condition in each section to satisfy the full-year constraint, and the latest operation plan in the latest period. It is separated into the optimization problem for the purpose, of which the section constraints are calculated by executing the semi-optimization process every predetermined review cycle, and the latest operation plan is provided in multiple review cycles. It will be calculated by executing the optimization process for each calculation cycle.
このため、従来技術のように区間制約条件の算出と計画期間の残り期間すべてに関する運転計画の算出とを算出周期ごとに最適化処理により実行する場合と比較して、区間制約条件算出の処理頻度および処理負担を大幅に低減できるとともに、直近運転計画の処理負担についても大幅に低減することができる。したがって、通期制約を満たす運転計画の算出に要する処理負荷を軽減することが可能となる。 For this reason, the processing frequency of the section constraint condition calculation is compared with the case where the calculation of the section constraint condition and the calculation of the operation plan for the entire remaining period of the planning period are executed by the optimization process for each calculation cycle as in the prior art. In addition to being able to significantly reduce the processing load, the processing load of the latest operation plan can also be significantly reduced. Therefore, it is possible to reduce the processing load required for calculating the operation plan that satisfies the full-year constraint.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる熱源運転計画算出装置10について説明する。図1は、熱源運転計画算出装置の構成を示すブロック図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the heat source operation
この熱源運転計画算出装置10は、全体として、サーバ装置などの情報処理装置からなり、少なくとも、計画期間において熱源システムに求められるエネルギー需要、熱源システムで用いられる各熱源機器の機器特性、および、熱源システムでのエネルギー消費量に関する最適化目的を含む、各熱源機器の稼働に関する稼働条件と、計画期間全体に対して適用される購入エネルギー量に関する通期制約とを定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、計画期間の各区間における各熱源機器の発停および負荷率の少なくとも一方を示す熱源運転計画を算出する機能を有している。
The heat source operation
[発明の原理]
一般に、最適な運転計画を算出する背景には、ガス年間消費量に関する契約のような、比較的長期に渡る通期制約を守りたいというニーズと、直近のエネルギー需要を満たす省コストな運転を行いたいというニーズの、2つのニーズがある。このうち、直近のエネルギー需要は、最新の気象予報を利用したり、最新の需要家の状況を加味したりした方が、正確に予測できる。このため、短い期間で各時刻における熱源機器の発停および負荷率の少なくとも一方を示す運転計画を更新したほうがよい。
[Principle of invention]
In general, the background to calculating the optimal operation plan is the need to comply with relatively long-term full-year constraints such as contracts for annual gas consumption, and cost-saving operation that meets the latest energy demand. There are two needs. Of these, the latest energy demand can be predicted more accurately by using the latest weather forecast or taking into account the latest consumer conditions. Therefore, it is better to update the operation plan showing at least one of the start / stop and the load factor of the heat source equipment at each time in a short period of time.
ここで、このような高頻度な予測により得たい運転計画は、あくまで直近期間における運転計画であり、通期制約を守れるならば、直近期間以降の計画期間終了までの長期にわたり、各時刻における熱源機器の発停および負荷率の少なくとも一方を示す運転計画を、その都度更新する必要はない。実際、このような、計画期間終了までの運転計画を算出する最適化問題は、遠い未来のエネルギー需要予測を必要とする。しかし、このような遠い未来のエネルギー需要予測には多くの誤差が含まれるため、得られる運転計画は不正確であり、遠い未来の各時刻における熱源機器の制御に用いることは難しい。 Here, the operation plan to be obtained by such high-frequency prediction is only the operation plan in the latest period, and if the full-year constraint can be observed, the heat source equipment at each time for a long period from the latest period to the end of the planning period. It is not necessary to update the operation plan showing at least one of the start / stop and the load factor each time. In fact, such an optimization problem of calculating an operation plan until the end of the planning period requires a forecast of energy demand in the distant future. However, since such a distant future energy demand forecast contains many errors, the obtained operation plan is inaccurate and difficult to use for controlling the heat source equipment at each time in the distant future.
したがって、直近期間以降の計画期間終了までの運転計画の算出においては、厳密な最適化は必要なく、通期制約を満たすための各区間における区間制約条件、すなわちガス消費量を算出する準最適化問題として捉えればよいということになる。これは、区間制約条件で示された任意の区間で指定されたガス消費量を消費できなかったとしても、それ以降の区間でリカバリー可能であるため、厳密にガス消費量を計算する必要はないからである。 Therefore, strict optimization is not necessary in the calculation of the operation plan from the latest period to the end of the planning period, and the section constraint condition in each section to satisfy the full-year constraint, that is, the quasi-optimization problem for calculating the gas consumption. It means that it should be regarded as. This means that even if the gas consumption specified in any section indicated by the section constraint cannot be consumed, it can be recovered in the subsequent sections, so it is not necessary to calculate the gas consumption strictly. Because.
一般に、最適化問題とは、ある目的関数の値が極値(最小または最大)となる変数を探索する問題であり、数多くの手法が提案されている。このような最適化問題では、極値に相当する大域的な最適解が探索されるまで処理を続ける、いわゆる最適化処理と、予め設定した制約を満たす局所的な解、すなわち近似解が探索された時点で処理を終了する、いわゆる準最適化処理とがある。特に、目的関数によっては、このような近似解が複数存在する場合があり、このような近似解が見つかった時点で探索処理を終了することにより、処理時間および処理時間を削減できる。 In general, an optimization problem is a problem of searching for a variable whose value of a certain objective function is an extreme value (minimum or maximum), and many methods have been proposed. In such an optimization problem, so-called optimization processing, in which processing is continued until a global optimum solution corresponding to an extreme value is searched, and a local solution that satisfies a preset constraint, that is, an approximate solution is searched. There is a so-called semi-optimization process in which the process ends at that point. In particular, depending on the objective function, there may be a plurality of such approximate solutions, and the processing time and the processing time can be reduced by ending the search process when such an approximate solution is found.
本発明は、このような計画期間終了までの運転計画を算出するための最適化問題が、通期制約を満たすための各区間における区間制約条件を算出するための準最適化問題と、直近期間における直近運転計画を算出するための準最適化問題とに分離可能であることに着目し、区間制約条件については所定の見直し周期ごとに準最適化処理を実行することにより算出し、直近運転計画については見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに最適化処理を実行することにより算出するようにしたものである。
これにより、区間制約条件算出の処理頻度および処理負担を低減することができるとともに、直近運転計画の処理負担を低減することができる。
In the present invention, the optimization problem for calculating the operation plan until the end of the planning period is the quasi-optimization problem for calculating the section constraint condition in each section for satisfying the full-year constraint, and the latest period. Focusing on the fact that it can be separated from the semi-optimization problem for calculating the latest operation plan, the section constraints are calculated by executing the semi-optimization process every predetermined review cycle, and the latest operation plan is calculated. Is calculated by executing the optimization process for each calculation cycle provided in the review cycle.
As a result, the processing frequency and processing load of the section constraint condition calculation can be reduced, and the processing load of the latest operation plan can be reduced.
[熱源運転計画算出装置]
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる熱源運転計画算出装置10の構成について詳細に説明する。
図1に示すように、熱源運転計画算出装置10には、主な機能部として、通信I/F部11、操作入力部12、画面表示部13、データ取得部14、記憶部15、区間制約条件算出部16、直近運転計画算出部17、区間制約条件DB18、および運転計画DB19が設けられている。
[Heat source operation plan calculation device]
Next, with reference to FIG. 1, the configuration of the heat source operation
As shown in FIG. 1, the heat source operation
通信I/F部11は、気象データなどの各種データを提供するサーバ、管理者端末、熱源システムなどの外部装置と通信ネットワークを介してデータ通信を行う機能を有している。
操作入力部12は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出する機能を有している。
The communication I /
The
画面表示部13は、LCDなどの画面表示装置からなり、メニュー画面、設定画面、運転計画画面などの各種画面を表示する機能を有している。
データ取得部14は、熱源運転計画の算出処理に用いる各種処理データを、通信ネットワークを介して接続された外部装置から、あるいはオペレータ操作を検出する操作入力部12から取得して記憶部15に格納する機能を有している。
The
The
記憶部15は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、熱源運転計画の算出処理に用いる各種処理データ、さらには算出処理用のプログラムを記憶する機能を有している。記憶部15で記憶する主な処理データとしては、エネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、機器稼働条件データ24、およびエネルギー契約データ25がある。
The
エネルギー需要データ21は、運転計画の計画期間において、熱源システムに求められる、冷温水需要量や電力需要量など、各種のエネルギー需要を示すデータである。一般に、エネルギー需要は、24時間単位で繰り返される傾向が高く、例えば、平日・休日を示す各月の代表日に関するパターンや、夏期・冬期のピーク日に関するパターンなど、複数のパターンを用いてもよい。
The
機器特性データ22は、熱源システム20で用いる各熱源機器に関する機器効率、最大(定格)生成熱量、最小生成熱量などの各種動作特性を示すデータである。
運用目的データ23は、熱源システム20に対して要請される運用目的を示すデータであり、熱源システム20の運用時に目的となる経済性、省エネルギー性、環境保全、制御性などの各種指標を示すデータである。
機器稼働条件データ24は、熱源システムで用いる各熱源機器に関する起動優先順位、頻繁な発停に対するペナルティ、機器での故障発生に対する停止条件など、各熱源機器の稼働に関する条件を示すデータである。
The device
The
The device
エネルギー契約データ25は、ガス負荷率、電力デマンド、ガスデマンドなど、エネルギー供給会社との間で締結したエネルギー契約、および、このエネルギー契約の対象となるエネルギー消費の実績に関するデータである。特に、ガス負荷率については、運転計画の計画期間全体にわたりガス消費量を調整する必要があり、契約遵守が難しいとされている。本実施の形態では、このガス負荷率に基づく年間契約を通期制約とした場合を例として説明するものとし、契約内容に基づく通期制約条件式については後述により詳細に説明する。
The
区間制約条件算出部16は、所定の見直し周期ごとに、記憶部15から取得したエネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、機器稼働条件データ24からなる運用条件と、記憶部15から取得したエネルギー契約データ25からなる通期制約とを定式化する機能と、得られた関数式を準最適化処理することにより、残りの計画期間に含まれる一部またはすべての区間におけるエネルギー消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算し、区間制約条件DB18へ登録する機能とを有している。
The section constraint
直近運転計画算出部17は、見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに、記憶部15から取得したエネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、機器稼働条件データ24からなる運用条件に基づき、対応する直近期間に関する運用条件である直近運用条件を定式化する機能と、区間制約条件DB18から取得した計画期間全体の区間制約条件に基づいて直近期間に関する通期制約を示す直近制約条件を定式化する機能と、これら直近運用条件と直近制約条件とを定式化して得られた関数式を最適化処理することにより、直近期間に含まれる各区間における各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画をそれぞれ算出し、運転計画DB19へ登録する機能とを有している。
The latest operation
区間制約条件DB18は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、計画期間に設けられた各区間における区間制約条件を記憶するデータベースである。
運転計画DB19は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、計画期間に設けられた各直近期間における各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画を記憶するデータベースである。
The section
The
[処理タイミング]
次に、図2を参照して、本実施の形態にかかる熱源運転計画算出装置10における準最適化処理および最適化処理に関する処理タイミングについて説明する。図2は、処理タイミング例を示すシーケンス図である。
図2に示すように、運転計画の計画期間Yを4月1日から翌年の3月31日までの1年間とし、見直し周期Eを1ヶ月とした場合、区間制約条件算出部16による準最適化処理を用いた区間制約条件算出処理は、見直し周期Eすなわち1ヶ月ごとに、それぞれの月初めに合わせて、例えばその直前に実行される。なお、見直し周期Eは、1か月に限定されるものではなく、2週間ごとあるいは2か月ごとなど、実際の熱源システムにおいて区間制約条件に要求される精度に応じて調整すればよい。
[Processing timing]
Next, with reference to FIG. 2, the processing timing related to the semi-optimization processing and the optimization processing in the heat source operation
As shown in FIG. 2, when the planning period Y of the operation plan is one year from April 1 to March 31 of the following year and the review cycle E is one month, the section constraint
この際、区間制約条件の算出対象となる算出対象期間は、計画期間Yのうち処理を実行する見直し周期E以降の残りの期間に含まれる各区間となる。例えば、4月1日に実施する初回の算出処理では、翌年の3月31日までの12ヶ月分に含まれる各区間が算出対象となり、5月1日に実施する2回目の算出処理では、翌年の3月31日までの11ヶ月分に含まれる各区間が算出対象となる。なお、区間制約条件の算出対象期間は、見直し周期E以降の残りの期間に含まれるすべての区間に限定されるものではなく、処理を実行する見直し周期E以降に後続する、少なくとも次の見直し周期Eの到来までの期間に含まれる各区間を算出対象期間とすればよい。 At this time, the calculation target period for which the section constraint condition is calculated is each section of the planning period Y included in the remaining period after the review cycle E for executing the process. For example, in the first calculation process carried out on April 1, each section included in the 12 months until March 31 of the following year is the calculation target, and in the second calculation process carried out on May 1, Each section included in the 11 months until March 31 of the following year will be calculated. The period for which the section constraint condition is calculated is not limited to all the sections included in the remaining period after the review cycle E, and at least the next review cycle following the review cycle E for executing the process. Each section included in the period until the arrival of E may be set as the calculation target period.
また、図2に示すように、算出周期Fを1時間とした場合、直近運転計画算出部17による最適化処理を用いた直近運転計画算出処理は、それぞれの時刻先頭に合わせて、例えばその直前に実行される。なお、算出周期Fは、1時間に限定されるものではなく、30分ごとあるいは1週間ごとなど、実際の熱源システムにおいて直近運転計画に要求される精度に応じて、算出対象期間以下の範囲で調整すればよい。
Further, as shown in FIG. 2, when the calculation cycle F is set to 1 hour, the latest operation plan calculation process using the optimization process by the latest operation
この際、直近運転計画の算出対象となる算出対象期間は、予め設定されている直近期間M、例えば24時間分に含まれる各区間となる。図3は、直近運転計画の算出例である。ここでは、各区間(時刻)に関する区間制約条件に基づいて算出された、N(Nは2以上の整数)台の熱源機器#1,#2,…,#Nに関する、24時間分の各時刻における発停(稼働要否)が示されている。この直近運転計画によれば、例えば、熱源機器#1は7時から20時まで運転され、熱源機器#2は9時から17時まで運転されることになる。
At this time, the calculation target period to be calculated in the latest operation plan is each section included in the preset latest period M, for example, 24 hours. FIG. 3 is a calculation example of the latest operation plan. Here, each time for 24 hours for N (N is an integer of 2 or more) heat
なお、直近運転計画の算出には、気温や天気などの予測データを使用するため、これら予測データの予測精度が十分であれば、直近運転計画の算出対象期間を数日間、さらには1週間など、24時間より長く設定してもよく、あるいは12時間分に短縮して、高い精度の直近運転計画を算出するようにしてもよい。 Since forecast data such as temperature and weather are used to calculate the latest operation plan, if the prediction accuracy of these forecast data is sufficient, the calculation target period of the latest operation plan may be several days, or even one week. , It may be set longer than 24 hours, or it may be shortened to 12 hours to calculate the latest operation plan with high accuracy.
図4は、処理負荷の変化を示す説明図である。ここでは、図2の例に基づいて、計画期間Yを4月1日から翌年の3月31日までの1年間とし、見直し周期Eを1ヶ月とした場合における、区間制約条件算出処理に関する処理負荷の変化が示されている。なお、直近運転計画算出処理は、算出対象期間が比較的短くて一定であるため、処理負荷も小さく一定である。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in the processing load. Here, based on the example of FIG. 2, the process related to the section constraint condition calculation process when the planning period Y is one year from April 1 to March 31 of the following year and the review cycle E is one month. Changes in load are shown. In the latest operation plan calculation process, the calculation target period is relatively short and constant, so the processing load is also small and constant.
従来技術によれば、例えば運転計画の算出周期に合わせて区間制約条件算出処理と同等の処理を最適化処理により実行しているため、図4の破線で示すような処理負荷が発生することになる。一方、本実施の形態によれば、区間制約条件算出処理が見直し周期E(1か月ごと)で間欠的に実行されるとともに、準最適化処理により実行されるため、処理負荷は大幅に削減されることがわかる。なお、区間制約条件算出処理は、算出対象期間を計画期間の末までとした場合、処理回数増加に応じて処理負担は低減する。 According to the prior art, for example, the processing equivalent to the section constraint condition calculation processing is executed by the optimization processing according to the calculation cycle of the operation plan, so that the processing load as shown by the broken line in FIG. 4 is generated. Become. On the other hand, according to the present embodiment, the section constraint condition calculation process is intermittently executed in the review cycle E (every month) and is executed by the semi-optimization process, so that the processing load is significantly reduced. It turns out that it will be done. In the section constraint condition calculation process, when the calculation target period is set to the end of the planning period, the processing load is reduced as the number of processes increases.
準最適化処理による区間制約条件算出処理の具体例としては、整数変数を緩和した緩和解を求める方法や、分枝限定法における上下限のギャップを大きくする方法がある。
このような準最適化処理により得られた解は、最適解である保証はないが、通期制約条件が満たされていれば、区間制約条件は算出可能である。
Specific examples of the interval constraint condition calculation process by the quasi-optimization process include a method of finding a relaxed solution in which integer variables are relaxed, and a method of increasing the upper and lower limit gaps in the branch-and-bound method.
The solution obtained by such semi-optimization processing is not guaranteed to be the optimum solution, but the interval constraint condition can be calculated if the full-year constraint condition is satisfied.
[第1の実施の形態の動作]
次に、図5を参照して、本実施の形態にかかる熱源運転計画算出装置10の動作について説明する。図5は、熱源運転計画算出処理を示すフローチャートである。
熱源運転計画算出装置10は、オペレータによる運転計画算出指示に応じて、図5の熱源運転計画算出処理を実行する。
[Operation of the first embodiment]
Next, the operation of the heat source operation
The heat source operation
[算出条件の設定]
まず、データ取得部14は、外部装置や操作入力部12から、エネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、機器稼働条件データ24、エネルギー契約データ25などの各種処理データを取得し、記憶部15に格納することにより、運転計画の算出に用いる算出条件を設定する(ステップ100)。
[Set calculation conditions]
First, the
このうち、エネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、機器稼働条件データ24は、算出条件のうち、各熱源機器の運用に関する運用条件として用いられる。また、エネルギー契約データ25は、算出条件のうち、ガス年間負荷率契約など、計画期間全体に対して適用される購入エネルギー量に関する通期制約として用いられる。
Of these, the
ガス年間負荷率契約は、冬季におけるガス消費量の偏りを軽減するための契約であり、一般的には、1年のうち12月、1月、2月、3月の冬季4ヶ月分を特定期間P(最大需要月)と設定し、特定期間Pにおける月平均ガス消費量に対する、年間平均ガス消費量の割合を、負荷率α以上とすることを契約条件とするものである。 The annual gas load factor contract is a contract to reduce the bias of gas consumption in winter, and generally, the contract for four months in winter of December, January, February, and March of the year is P for a specific period. It is set as (maximum demand month), and the contract condition is that the ratio of the annual average gas consumption to the monthly average gas consumption in the specific period P is set to the load factor α or more.
例えば、1年のうちi月のガス消費量をgiとした場合、ガス年間負荷率契約の契約条件式は次の式(1)で表される。
負荷率αについては、需要者との実際のガス年間負荷率契約ごとに個別に設定されるものの、通常は、1未満であって1/3以上の値が設定される。これにより、需要者は、特定期間Pにおける平均ガス消費量のα分以上のガスを年間平均して消費することになる。一般的に、気温が高い夏季は、気温の低い冬季に比べてのガス消費量が低減する傾向があるため、予め年間を通してガス消費量を計画的に調整する必要がある。本実施の形態では、このような通期制約を各区間における区間制約条件として配分する処理を、後述する区間制約条件算出部16での準最適化処理により行っている。
Although the load factor α is set individually for each actual annual gas load factor contract with the consumer, it is usually set to a value of less than 1 and 1/3 or more. As a result, the consumer consumes gas equal to or more than α of the average gas consumption in the specific period P on an annual average. In general, gas consumption tends to decrease in summer when the temperature is high compared to winter when the temperature is low, so it is necessary to systematically adjust the gas consumption throughout the year in advance. In the present embodiment, the process of allocating such a full-year constraint as the section constraint condition in each section is performed by the semi-optimization process in the section constraint
なお、ガス年間負荷率契約の対象となるガス消費量に、付帯設備などの熱源システム以外で消費されるガス消費量が含まれている場合、これらガス消費量に関する特定期間Pにおける合計消費量(予定)を式(1)の右辺括弧内に加え、全期間における合計消費量(予定)を式(1)の左辺括弧内に加えればよい。 If the gas consumption covered by the annual gas load factor contract includes the gas consumption consumed by other than the heat source system such as ancillary equipment, the total consumption of these gas consumption in the specific period P ( (Schedule) may be added in the right bracket of the formula (1), and the total consumption (plan) for the entire period may be added in the left bracket of the formula (1).
また、エネルギー需要データ21については、ガス消費量と同様に、すべての区間について設定してもよいが、現実的には、いくつかの代表日を定めてそれぞれエネルギー需要を定義しておき、月や曜日に応じて対応する代表日が繰り返されるものとすればよい。代表日のエネルギー需要については、過去の実績などから定義すればよい。
Further, the
この際、1つの代表日に対して同じ運転計画が算出されるように最適化問題を定義すれば、すべての区間について運転計画を算出するのに比べて、最適化問題の規模を小さくできる。例えば、4月1日と4月8日が同じ代表日で表され、両日については全く同じ運転計画を算出してよい、と定義すれば、両日については1日分の運転計画を算出すればよいことになる。 At this time, if the optimization problem is defined so that the same operation plan is calculated for one representative day, the scale of the optimization problem can be reduced as compared with the case where the operation plan is calculated for all the sections. For example, if it is defined that April 1st and April 8th are represented by the same representative day and the exact same operation plan can be calculated for both days, the operation plan for one day can be calculated for both days. It will be good.
[区間制約条件の算出(準最適化)]
次に、区間制約条件算出部16は、ステップ100において、データ取得部14により設定された算出条件を定式化し、得られた関数式を準最適化処理することにより、残りの計画期間Yに含まれる各区間におけるガス消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算し、区間制約条件DB18へ登録する(ステップ101)。なお、定式化や準最適化の手法については、一般的な公知の手法を用いればよい。
[Calculation of interval constraints (quasi-optimization)]
Next, the section constraint
図6は、区間制約条件の算出処理を示す説明図である。区間制約条件算出処理では、記憶部15のエネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、機器稼働条件データ24が、算出条件のうち熱源システムに関する運用条件として用いられ、記憶部15の取得したエネルギー契約データ25が、算出条件のうち熱源システムに関する通期制約として用いられる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a calculation process of the section constraint condition. In the section constraint condition calculation process, the
例えば、区間制約条件を算出する算出対象期間を計画期間Y全体とし、計画期間Yに含まれるすべての区間をt∈Yとし、ガス年間負荷率契約における負荷率をαとし、ガス年間負荷率契約における特定期間PをNyヶ月のうちのNpヶ月とし、特定期間Pに含まれる区間をt∈Pとし、区間tにおける区間制約条件すなわちガス消費量をh* tとした場合、通期制約を示す関数式は、前述した式(1)に基づき、次の式(2)で表される。
これにより、運用条件下で通期制約が満足される区間制約条件が、区間tごとに算出される。図7は、区間制約条件の算出例である。ここでは、1時間ごとの各区間tについて、区間制約条件としてガス消費量h* tが算出されている。この際、前述したように、需要データとして代表日のデータを用いている場合には、ガス消費量h* tについても同じ代表日の同じ時刻には同じガス消費量となるため、実際には区間tごとにそれぞれ個別のガス消費量h* tを算出する必要はない。 As a result, the section constraint condition for which the full-year constraint is satisfied under the operating conditions is calculated for each section t. FIG. 7 is an example of calculating the section constraint condition. Here, the gas consumption h * t is calculated as a section constraint condition for each section t every hour. At this time, as described above, when the data of the representative day is used as the demand data, the gas consumption h * t also has the same gas consumption at the same time on the same representative day, so that the actual gas consumption is actually the same. It is not necessary to calculate the individual gas consumption h * t for each section t.
なお、既に契約が開始されていて、契約期間内の過去のガス消費量が実績として得られており、エネルギー契約データ25に含まれている場合は、その実績値を最適化の条件に含めるものとする。過去の実績値を最適化の条件に含めた場合、前述した式(2)の両辺の総和から過去の区間を除外し、その代わりに特定期間Pに含まれる実績ガス消費量の合計を右辺の総和の結果に加え、全期間における実績ガス消費量の合計を左辺の総和に加えればよい。対象とする熱源システム以外のガス消費量を契約に含む場合も同様である。
If the contract has already been started and the past gas consumption within the contract period is obtained as an actual result and is included in the
[直近運用条件の更新]
次に、データ処理部14は、外部装置や操作入力部12から、直近期間に関する、エネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、機器稼働条件データ24などの各種処理データを取得し、記憶部15に格納することにより、直近運転計画の算出に用いる直近運用条件を更新する(ステップ102)。
[Update of latest operating conditions]
Next, the
このうち、エネルギー需要データ21については、直近期間に関する最新のエネルギー需要が取得されて更新される。この際、エネルギー需要については、最新の気象予報や需要家の稼働状況などを元に、予測した値を用いてもよい。
また、運用目的データ23については、運用目的に用いるエネルギー単価が、直近期間においてデマンドレスポンスにより短期的に変動した場合、その変動分を反映させればよい。
Of these, the
Further, regarding the
また、機器稼働条件データ24については、直近期間における熱源機器の起動優先順位の変更や、突発的に故障した熱源機器を必ず停止させる制約条件の設定などを反映させればよく、オペレータが操作入力してもよいし、熱源機器の故障状況が登録されている他システムからデータを取得してもよい。
Further, the device
[直近制約条件の算出]
続いて、直近運転計画算出部17は、区間制約条件算出部16で算出した計画期間全体の各区間に関する区間制約条件を区間制約条件DB18から取得し、これら区間制約条件から、直近期間に関する通期制約を示す直近制約条件を算出する(ステップ103)。
図8は、直近制約条件の算出例である。ここでは、区間制約条件算出部16により、計画期間Yにおける1時間ごとの各区間tについて、区間制約条件としてガス消費量h* tが算出されているものとし、直近運転計画算出部17は、これらガス消費量h* tに基づいて、直近期間Mに関する通期制約を示す直近制約条件を算出する。
[Calculation of latest constraint conditions]
Subsequently, the latest operation
FIG. 8 is an example of calculating the latest constraint condition. Here, it is assumed that the section constraint
ガス年間負荷率契約では、前述したように、例えば1年のうち12月、1月、2月、3月の冬季4ヶ月分を特定期間P(最大需要月)と設定するため、直近期間M内に特定期間Pと特定期間P以外の通常期間Qとの境界が含まれる場合がある。したがって、図8では、直近期間Mのうち通常期間Qに含まれる期間を直近通常期間Qmと定義し、直近期間Mのうち特定期間Pに含まれる期間を直近特定期間Pmと定義する。また、計画期間Yのうち直近期間M以外の通常期間Qを残余通常期間Qrと定義し、計画期間Yのうち直近期間M以外の特定期間Pを残余特定期間Prと定義する。 In the annual gas load factor contract, as described above, for example, the four months of winter in December, January, February, and March of the year are set as the specific period P (maximum demand month), so that the period is within the latest period M. The boundary between the specific period P and the normal period Q other than the specific period P may be included. Therefore, in FIG. 8, the period included in the normal period Q in the latest period M is defined as the latest normal period Qm, and the period included in the specific period P in the latest period M is defined as the latest specific period Pm. Further, the normal period Q other than the latest period M in the planning period Y is defined as the residual normal period Qr, and the specific period P other than the latest period M in the planning period Y is defined as the residual specific period Pr.
前述の式(1)で示したとおり、ガス年間負荷率契約は、特定期間Pにおける月平均ガス消費量に対する、年間平均ガス消費量の割合を、負荷率α以上とする契約条件である。したがって、図8に示すように、直近期間M全体での合計ガス消費量をhmとし、直近特定期間Pm全体での合計ガス消費量をhpとし、直近期間M以外の残余通常期間Qrと残余特定期間Prとにおけるガス消費量が、区間制約条件として求めたガス消費量h* tと一致すると見なした場合、通期制約であるガス年間負荷率契約は、hmとhpとの関係として表すことができる。 As shown in the above formula (1), the annual gas load factor contract is a contract condition in which the ratio of the annual average gas consumption to the monthly average gas consumption in the specific period P is set to the load factor α or more. Therefore, as shown in FIG. 8, the total gas consumption in the entire latest period M is hm, the total gas consumption in the entire latest specific period Pm is hp, and the residual normal period Qr other than the latest period M and the residual specification are specified. If it is considered that the gas consumption with the period Pr matches the gas consumption h * t obtained as the section constraint condition, the gas annual load factor contract, which is a full-year constraint, can be expressed as the relationship between hm and hp. it can.
すなわち、計画期間Yと計画期間Yのうちの特定期間Pとの平均エネルギー消費量比を示す負荷率をαとし、計画期間Yと特定期間Pとの比をNy/Npとし、計画期間Yのうち直近期間Mに含まれない区間tの集合をt∈Y\Mとし、特定期間Pのうち直近期間Mに含まれない区間tの集合をt∈P\Mとし、区間tにおけるエネルギー消費量をh* tとし、直近期間Mに各熱源機器で使用されるエネルギー消費量の合計をhmとし、直近期間Mに含まれる特定期間Pに各熱源機器で使用されるエネルギー消費量の合計をhpとした場合、式(1)は次の式(3)で表すことができる。また、式(3)では、hmとhp以外の変数の値はすべて既知であるから、定数C1を用いれば、次の式(4)のように表現できる。 That is, the load factor indicating the average energy consumption ratio between the planning period Y and the specific period P in the planning period Y is α, the ratio between the planning period Y and the specific period P is Ny / Np, and the planning period Y Let t ∈ Y \ M be the set of intervals t not included in the latest period M, and let t ∈ P \ M be the set of intervals t not included in the latest period M in the specific period P, and the energy consumption in the interval t. Is h * t , the total energy consumption of each heat source device in the latest period M is hm, and the total energy consumption of each heat source device in the specific period P included in the latest period M is hp. Then, the equation (1) can be expressed by the following equation (3). Further, in the equation (3), since all the values of the variables other than hm and hp are known, it can be expressed as the following equation (4) by using the constant C 1 .
なお、式(3)では、直近期間M内に特定期間Pと特定期間P以外の通常期間Qとの境界が含まれる場合を例として説明したが、境界が含まれない場合もこれら式で説明できる。すなわち、直近期間Mがすべて通常期間Qである場合にはhp=0とすればよい。また、直近期間Mがすべて特定期間Pである場合にはhp=hmとすればよい。 In the equation (3), the case where the boundary between the specific period P and the normal period Q other than the specific period P is included in the latest period M is described as an example, but the case where the boundary is not included is also explained by these equations. it can. That is, when the latest period M is all the normal period Q, hp = 0 may be set. Further, when the latest period M is all the specific period P, hp = hm may be set.
[直近運転計画の算出]
続いて、直近運転計画算出部17は、前述のようにして更新・算出した直近運用条件と直近制約条件とを定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、直近期間に含まれる各区間における各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画をそれぞれ算出し、得られた直近運転計画が運転計画DB19に格納される(ステップ104)。なお、定式化や最適化の手法については、一般的な公知の手法を用いればよい。
[Calculation of latest operation plan]
Subsequently, the latest operation
図9は、直近運転計画の算出処理を示す説明図である。ここでは、データ取得部14により更新された、エネルギー需要データ21、機器特性データ22、運用目的データ23、および機器稼働条件データ24が、直近運用条件の定式化に用いているが、変更のないデータについては、記憶部15に格納されているそれまでのデータを用いればよい。
また、エネルギー契約データ25に基づいて区間制約条件算出部16により算出された区間制約条件が、区間制約条件DB18から読み出されて、直近制約条件の定式化に用いられている。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a calculation process of the latest operation plan. Here, the
Further, the section constraint condition calculated by the section constraint
この後、直近運転計画算出部17は、すべての計画期間について、直近運転計画の算出が完了したか確認し(ステップ105)、算出完了の場合には(ステップ105:YES)、一連の熱源運転計画算出処理を終了する。
一方、算出未完了の場合(ステップ105:NO)、直近運転計画算出部17は、見直し周期Eが到来したか確認する(ステップ106)。
After that, the latest operation
On the other hand, when the calculation is not completed (step 105: NO), the latest operation
ここで、見直し周期Eが到来していない場合には(ステップ106:NO)、ステップ102へ移行し、算出期間Fの到来に応じて、次の直近期間の直近運転計画の算出処理を実行する。
また、見直し周期Eが到来している場合(ステップ106:YES)、データ取得部14により、区間制約条件に関する算出条件を更新した後(ステップ107)、ステップ101へ移行して、区間制約条件算出部16による、区間制約条件の再算出処理を実行する。
Here, if the review cycle E has not arrived (step 106: NO), the process proceeds to step 102, and the calculation process of the latest operation plan for the next latest period is executed according to the arrival of the calculation period F. ..
Further, when the review cycle E has arrived (step 106: YES), the
[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、区間制約条件算出部16が、所定の見直し周期ごとに、運用条件および通期制約を定式化し、得られた関数式を準最適化処理することにより、残りの計画期間に含まれる各区間における、通期制約の対象となるエネルギー消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算し、直近運転計画算出部17が、見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに、対応する直近期間に関する運用条件である直近運用条件を定式化するとともに、計画期間全体の区間制約条件に基づいて直近期間に関する通期制約を示す直近制約条件を定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、直近期間に含まれる各区間における各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画をそれぞれ算出するようにしたものである。
[Effect of the first embodiment]
As described above, in the present embodiment, the section constraint
これにより、計画期間終了までの運転計画を算出する処理が、通期制約を満たすための各区間における区間制約条件を算出するための準最適化問題と、直近期間における直近運転計画を算出するための最適化問題とに分離され、このうち、区間制約条件については所定の見直し周期ごとに準最適化処理を実行することにより算出され、直近運転計画については見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに最適化処理を実行することにより算出されることになる。 As a result, the process of calculating the operation plan until the end of the planning period is to calculate the semi-optimization problem for calculating the section constraint condition in each section to satisfy the full-year constraint and the latest operation plan for the latest period. It is separated into optimization problems, of which section constraints are calculated by executing semi-optimization processing every predetermined review cycle, and the latest operation plan is calculated for each calculation cycle provided within the review cycle. It will be calculated by executing the optimization process.
このため、従来技術のように区間制約条件の算出と計画期間の残り期間すべてに関する運転計画の算出とを算出周期ごとに最適化処理により実行する場合と比較して、区間制約条件算出の処理頻度および処理負担を大幅に低減できるとともに、直近運転計画の処理負担についても大幅に低減することができる。したがって、通期制約を満たす運転計画の算出に要する処理負荷を軽減することが可能となる。
なお、本実施の形態では、熱源運転計画は、各熱源機器の発停を示すものとして説明したが、発停だけでなく、それぞれの熱源機器の起動時における負荷率を熱源運転計画に含めてもよい。また、停止時の負荷率をゼロとして、各熱源機器の負荷率のみを、熱源運転計画として示してもよい。
For this reason, the processing frequency of the section constraint condition calculation is compared with the case where the calculation of the section constraint condition and the calculation of the operation plan for the entire remaining period of the planning period are executed by the optimization process for each calculation cycle as in the prior art. In addition to being able to significantly reduce the processing load, the processing load of the latest operation plan can also be significantly reduced. Therefore, it is possible to reduce the processing load required for calculating the operation plan that satisfies the full-year constraint.
In the present embodiment, the heat source operation plan has been described as indicating the start / stop of each heat source device, but not only the start / stop but also the load factor at the time of starting each heat source device is included in the heat source operation plan. May be good. Further, the load factor at the time of stop may be set to zero, and only the load factor of each heat source device may be shown as a heat source operation plan.
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態にかかる熱源運転計画算出装置10について説明する。
第1の実施の形態では、通期制約が負荷率を用いたガス年間負荷率契約である場合を例として説明したが、通期制約についてはこれに限定されるものではない。本実施の形態では、通期制約の他の例として、ガス年間負荷率契約に加えて、年間ガス消費量を下限で制約するガス年間下限契約が設定されている場合について説明する。
[Second Embodiment]
Next, the heat source operation
In the first embodiment, the case where the full-year constraint is a gas annual load factor contract using the load factor has been described as an example, but the full-year constraint is not limited to this. In the present embodiment, as another example of the full-year constraint, a case where a gas annual lower limit contract that restricts annual gas consumption at the lower limit is set in addition to the gas annual load factor contract will be described.
例えば、1年のうちi月のガス消費量をgiとし、年間ガス消費量に対する下限値をLとした場合、ガス年間下限契約の契約条件式は次の式(5)で表される。
ここで、区間制約条件を算出する算出対象期間を計画期間Y全体とし、計画期間Yに含まれるすべての区間をt∈Yとし、区間tにおける区間制約条件すなわちガス消費量をh* tとした場合、通期制約を示す関数式は、前述した式(5)に基づき、次の式(6)で表される。
したがって、区間制約条件算出部16は、前述した図5のステップ101において、区間制約条件を算出する際、前述した式(6)で示される関数式を準最適化処理に加えることにより、残りの計画期間Yに含まれる各区間におけるガス消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算することになる。
Therefore, when the section constraint
ここで、直近期間M全体での合計ガス消費量をhmとし、区間tにおけるガス消費量をh* tとした場合、この式(5)は、直近期間Mにガス年間負荷率契約の特定期間Pが含まれているか否かに関係なく、次の式(7)により表現できる。
また、区間制約条件としてガス消費量h* tが算出されていれば、hm以外の変数の値はすべて既知であるから、定数C2を用いれば、次の式(8)のように表現できる。
Here, assuming that the total gas consumption in the entire latest period M is hm and the gas consumption in the section t is h * t , this equation (5) indicates that the latest period M is the specific period of the annual gas load factor contract. Regardless of whether P is included or not, it can be expressed by the following equation (7).
Further, if the gas consumption h * t is calculated as the interval constraint condition, all the values of the variables other than hm are known. Therefore, if the constant C 2 is used, it can be expressed by the following equation (8). ..
したがって、直近運転計画算出部17は、前述した図5のステップ103において、直近運転計画を算出する際、前述した式(8)の関数式を直近制約条件として最適化処理に加えることにより、直近運転計画を算出することになる。
Therefore, when calculating the latest operation plan in
なお、ここでは、通期制約が年間ガス消費量を下限で制約するガス年間下限契約からなる場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、年間ガス消費量を上限で制約するガス年間下限契約からなる場合も同様であり、前述した式(5)、式(6)、式(7)、式(8)において、下限Lを上限Hに置き換えるとともに、不等号を≧から≦に置き換えればよい。また、下限Lと上限Hの両方を設定した契約でも同様である。さらに、ガス年間負荷率契約との組み合わせに限定されるものではなく、ガス年間負荷率契約を適用せず、例えばガス年間下限契約だけを通期制約としてもよい。もちろん、ガス消費量以外の電気や熱などのエネルギー消費量の契約についても同様である。 Here, the case where the full-year constraint consists of a gas annual lower limit contract that limits the annual gas consumption at the lower limit has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the gas that limits the annual gas consumption at the upper limit is used. The same applies to the case of an annual lower limit contract. In the above-mentioned equations (5), (6), (7), and (8), the lower limit L is replaced with the upper limit H and the inequality sign is replaced with ≧ to ≦. Just do it. The same applies to a contract in which both the lower limit L and the upper limit H are set. Further, the combination with the gas annual load factor contract is not limited, and the gas annual load factor contract may not be applied, and for example, only the gas annual lower limit contract may be set as a full-year constraint. Of course, the same applies to contracts for energy consumption such as electricity and heat other than gas consumption.
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態にかかる熱源運転計画算出装置10について説明する。
ガスなどのエネルギー消費量は、気候変動などの外乱から影響を受けることがあるため、通期制約として適用されるガス年間負荷率契約などの契約については、ある程度の余裕を持った運転計画を算出しておく場合がある。
このような場合には、通期制約に対する安全マージンε>0を定義して、前述した式(1)、式(2)、式(5)、式(6)の右辺に追加すればよい。この際、不等号が≧の場合には「+ε」を追加し、不等号が≦の場合には「−ε」を追加すればよい。
[Third Embodiment]
Next, the heat source operation
Energy consumption such as gas may be affected by disturbances such as climate change, so for contracts such as the annual gas load factor contract, which is applied as a full-year constraint, an operation plan with some margin is calculated. It may be left.
In such a case, the safety margin ε> 0 for the full-year constraint may be defined and added to the right side of the above-mentioned equations (1), (2), (5), and (6). At this time, if the inequality sign is ≧, “+ ε” may be added, and if the inequality sign is ≦, “−ε” may be added.
また、安全マージンは、契約期間が始まったばかりのときは大きくし、契約期間が経過するに従って小さくするなどしてもよい。そうすれば、契約終了間際になって契約が満たせなくなるという状況を防ぎつつも、エネルギー購入コストをなるべく抑えることができる。 Further, the safety margin may be increased when the contract period has just begun and decreased as the contract period elapses. By doing so, it is possible to reduce the energy purchase cost as much as possible while preventing the situation where the contract cannot be satisfied just before the end of the contract.
また、前述した式(3)や式(7)に安全マージンεを追加して、直近制約条件を調整してもよい。直近制約条件を調整する場合、直近のエネルギー需要予測の結果を元に、εの大きさを調整してもよい。例えば、特定期間P(冬期)に、直近の蒸気需要が比較的大きい(その区間における代表日と比較してもよいし、月平均や前日と比較してもよい)と予測された場合、ボイラによるガス消費を多くしないと蒸気需要を満たせない可能性を見越して、式(3)に追加するεを小さくし、式(7)に追加するεを大きくするなどしてもよい。
あるいは、夏期に直近の冷水需要が比較的小さいと予測された場合、コージェネレーションシステムによってガスを消費し、その排熱を利用した熱吸収式冷凍機を動かせば冷水需要を満たせる可能性を見越して、式(3)や式(7)に追加するεを大きくするなどしてもよい。
Further, the latest constraint condition may be adjusted by adding a safety margin ε to the above-mentioned equations (3) and (7). When adjusting the latest constraint condition, the magnitude of ε may be adjusted based on the result of the latest energy demand forecast. For example, if the latest steam demand is predicted to be relatively large (may be compared with the representative day in that section, or may be compared with the monthly average or the previous day) during a specific period P (winter), the boiler In anticipation of the possibility that the steam demand cannot be satisfied unless the gas consumption is increased, the ε added to the equation (3) may be decreased and the ε added to the equation (7) may be increased.
Alternatively, if the latest cold water demand is predicted to be relatively small in the summer, the cogeneration system consumes gas and the heat absorption chiller that uses the exhaust heat is operated in anticipation of the possibility of meeting the cold water demand. , Ε added to the equation (3) or the equation (7) may be increased.
また、需給が逼迫しており、契約による制約条件を一時的に緩和したい場合には、安全マージンεを負の値にすることで、制約を緩和してもよい。あるいは、運転計画算出の結果、制約を満たせない(求解できない)場合に、εの値を小さくして(既に負の場合は負方向に大きくして)、もう一度算出を行ってもよい。 Further, when the supply and demand is tight and it is desired to temporarily relax the constraint condition by the contract, the constraint may be relaxed by setting the safety margin ε to a negative value. Alternatively, if the constraint cannot be satisfied (cannot be solved) as a result of the operation plan calculation, the value of ε may be reduced (if it is already negative, it may be increased in the negative direction) and the calculation may be performed again.
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
[Extension of Embodiment]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, each embodiment can be implemented in any combination within a consistent range.
10…熱源運転計画算出装置、11…通信I/F部、12…操作入力部、13…画面表示部、14…データ取得部、15…記憶部、16…区間制約条件算出部、17…直近運転計画算出部、18…区間制約条件DB、19…運転計画DB、21…エネルギー需要データ、22…機器特性データ、23…運用目的データ、24…機器稼働条件データ、25…エネルギー契約データ。 10 ... Heat source operation plan calculation device, 11 ... Communication I / F unit, 12 ... Operation input unit, 13 ... Screen display unit, 14 ... Data acquisition unit, 15 ... Storage unit, 16 ... Section constraint condition calculation unit, 17 ... Latest Operation plan calculation unit, 18 ... Section constraint condition DB, 19 ... Operation plan DB, 21 ... Energy demand data, 22 ... Equipment characteristic data, 23 ... Operation purpose data, 24 ... Equipment operation condition data, 25 ... Energy contract data.
Claims (5)
所定の見直し周期ごとに、前記運用条件および前記通期制約を定式化し、得られた関数式を準最適化処理することにより、残りの計画期間に含まれる各区間における、前記通期制約の対象となるエネルギー消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算する区間制約条件算出部と、
前記見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに、対応する直近期間に関する前記運用条件である直近運用条件を定式化するとともに、前記計画期間全体の前記区間制約条件に基づいて前記直近期間に関する前記通期制約を示す直近制約条件を定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、前記直近期間に含まれる各区間における前記各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画をそれぞれ算出する直近運転計画算出部と
を備えることを特徴とする熱源運転計画算出装置。 At least, the operating conditions for the operation of the heat source equipment, including the energy demand required for the heat source system during the planning period, the equipment characteristics of each heat source equipment used in the heat source system, and the operational purpose for the heat source system, and the plan. By formulating the full-year constraint on the amount of purchased energy applied for the entire period and optimizing the obtained functional expression, the start / stop and load factor of each heat source device in each section of the planned period can be determined. A heat source operation plan calculation device that calculates a heat source operation plan indicating at least one of them.
By formulating the operating conditions and the full-year constraint for each predetermined review cycle and semi-optimizing the obtained functional formula, the full-year constraint is applied to each section included in the remaining planning period. The section constraint condition calculation unit that recalculates the section constraint conditions related to energy consumption, and
For each calculation cycle provided in the review cycle, the latest operation condition, which is the operation condition for the corresponding latest period, is formulated, and the latest operation condition for the latest period is based on the section constraint condition for the entire planning period. By formulating the latest constraint condition indicating the full-year constraint and optimizing the obtained functional expression, the latest operation indicating at least one of the start / stop and the load factor of each heat source device in each section included in the latest period. A heat source operation plan calculation device characterized by having a latest operation plan calculation unit for calculating each plan.
前記通期制約は、前記購入エネルギー量に関する負荷率、上限、および下限のうちの少なくとも1つに関する制約からなることを特徴とする熱源運転計画算出装置。 In the heat source operation plan calculation device according to claim 1.
A heat source operation plan calculation device, characterized in that the full-year constraint comprises a constraint relating to at least one of a load factor, an upper limit, and a lower limit relating to the purchased energy amount.
前記直近運転計画算出部は、直近期間Mに含まれる各区間tに関する直近運転計画を算出する際、前記通期制約で規定されている、計画期間Yと計画期間Yのうちの特定期間Pとの平均エネルギー消費量比を示す負荷率をαとし、計画期間Yと特定期間Pとの比をNy/Npとし、計画期間Yのうち直近期間Mに含まれない区間tの集合をt∈Y\Mとし、特定期間Pのうち直近期間Mに含まれない区間tの集合をt∈P\Mとし、区間tにおけるエネルギー消費量をh* tとし、直近期間Mに前記各熱源機器で使用されるエネルギー消費量の合計をhとし、直近期間Mに含まれる特定期間Pに前記各熱源機器で使用されるエネルギー消費量の合計をhpとした場合、次の関数式
When the latest operation plan calculation unit calculates the latest operation plan for each section t included in the latest period M, the planning period Y and the specific period P of the planning period Y defined by the full-year constraint Let α be the load factor indicating the average energy consumption ratio, let Ny / Np be the ratio of the planning period Y to the specific period P, and t ∈ Y \ be the set of sections t of the planning period Y that are not included in the latest period M. Let M be, let t ∈ P \ M be the set of intervals t that are not included in the latest period M in the specific period P, let h * t be the energy consumption in the interval t, and be used in each of the heat source devices in the latest period M. When the total energy consumption is h and the total energy consumption used by each heat source device in the specific period P included in the latest period M is hp, the following functional formula is used.
前記通期制約および前記直近制約条件の少なくとも一方を定式化する際に、対応する前記通期制約または前記直近制約条件に対する安全マージンを加えて定式化することを特徴とする熱源運転計画算出装置。 In the heat source operation plan calculation device according to claim 1.
A heat source operation plan calculation device, characterized in that when at least one of the full-year constraint and the latest constraint condition is formulated, a safety margin for the corresponding full-year constraint or the latest constraint condition is added to the formulation.
区間制約条件算出部が、所定の見直し周期ごとに、前記運用条件および前記通期制約を定式化し、得られた関数式を準最適化処理することにより、残りの計画期間に含まれる各区間における、前記通期制約の対象となるエネルギー消費量に関する区間制約条件をそれぞれ再計算する区間制約条件算出ステップと、
直近運転計画算出部が、前記見直し周期内に複数設けられた算出周期ごとに、対応する直近期間に関する前記運用条件である直近運用条件を定式化するとともに、前記計画期間全体の前記区間制約条件に基づいて前記直近期間に関する前記通期制約を示す直近制約条件を定式化し、得られた関数式を最適化処理することにより、前記直近期間に含まれる各区間における前記各熱源機器に関する発停および負荷率の少なくとも一方を示す直近運転計画をそれぞれ算出する直近運転計画算出ステップと
を備えることを特徴とする熱源運転計画算出方法。 At least, the operating conditions for the operation of the heat source equipment, including the energy demand required for the heat source system during the planning period, the equipment characteristics of each heat source equipment used in the heat source system, and the operational purpose for the heat source system, and the plan. By formulating the full-year constraint on the amount of purchased energy applied for the entire period and optimizing the obtained functional expression, the start / stop and load factor of each heat source device in each section of the planned period can be determined. A heat source operation plan calculation method used in a heat source operation plan calculation device that calculates a heat source operation plan indicating at least one of them.
The section constraint condition calculation unit formulates the operation condition and the full-year constraint for each predetermined review cycle, and semi-optimizes the obtained function formula to perform quasi-optimization processing of the obtained function formula in each section included in the remaining planning period. The section constraint condition calculation step for recalculating the section constraint conditions related to the energy consumption subject to the full-year constraint, and
The latest operation plan calculation unit formulates the latest operation condition, which is the operation condition for the corresponding latest period, for each calculation cycle provided in the review cycle, and sets the section constraint condition for the entire planning period. Based on this, the latest constraint condition indicating the full-year constraint for the latest period is formulated, and the obtained functional formula is optimized, so that the start / stop and load factor of each heat source device in each section included in the latest period are started and stopped. A heat source operation plan calculation method including a latest operation plan calculation step for calculating each of the latest operation plans indicating at least one of the above.
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