JP6937969B2 - Operation planning device, operation planning method and operation planning program - Google Patents

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Description

本発明は、複数台の発電機の運転計画を求めるための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for obtaining an operation plan for a plurality of generators.

電力供給において安定性と経済性とを両立するためには、複数台の発電機に対する運転計画を適切に作成する必要がある。具体的には、電力需要と発電量を一致させ、且つ、各発電機の物理的な制約条件を満たし、且つ、発電効率が良い発電機を適切に稼動させるように、運転計画を作成する必要がある。 In order to achieve both stability and economy in power supply, it is necessary to appropriately create an operation plan for multiple generators. Specifically, it is necessary to create an operation plan so that the power demand and the amount of power generation are matched, the physical constraints of each generator are satisfied, and the generator with good power generation efficiency is operated appropriately. There is.

複数台の発電機に対する運転計画を決定するための問題を「運転計画問題」と称する。
運転計画問題は、Unit Commitment問題とも呼ばれ、広く研究されている。運転計画問題は、01決定変数と連続決定変数とが混在した混合01整数計画問題として定式化されることが良く知られている。
The problem for determining the operation plan for multiple generators is called the "operation plan problem".
The operation planning problem, also called the Unit Communication problem, has been widely studied. It is well known that the operation planning problem is formulated as a mixed 01 integer programming problem in which 01 determination variables and continuous determination variables are mixed.

運転計画問題を混合01整数計画問題として定式化する多くの研究では、発電機の起動状態と発電機の停止状態とが01決定変数で表され、発電機の出力値が連続決定変数で表される。その上で、考慮したい制約条件の種類と考慮したい制約条件の記述の仕方とに応じて、決定変数が適宜追加される。目的は、燃料費と発電機の起動費とを合計した発電総費用を最小化することである。
主な制約条件は、需給バランス制約、予備力制約、発電機運転制約および燃料制約などである。需給バランス制約とは、電力需要と発電量を一致させるという制約である。予備力制約とは、一定量の予備力および一定量の調整力を確保するという制約である。発電機運転制約とは、最小連続起動時間、最小連続停止時間、出力上限値、出力下限値および出力変化速度などの発電機固有の運転制約を遵守するという制約である。燃料制約とは、燃料消費量が残燃料量を上回らないようにするという制約である。
In many studies that formulate the operation planning problem as a mixed 01 integer programming problem, the start state of the generator and the stop state of the generator are represented by 01 determinants, and the output value of the generator is represented by continuous determinants. NS. Then, depending on the type of constraint condition to be considered and the method of describing the constraint condition to be considered, a decision variable is added as appropriate. The purpose is to minimize the total cost of power generation, which is the sum of the fuel cost and the start-up cost of the generator.
The main constraints are supply and demand balance constraints, reserve capacity constraints, generator operation constraints and fuel constraints. The supply-demand balance constraint is a constraint that matches the power demand and the amount of power generation. The reserve force constraint is a constraint to secure a certain amount of reserve force and a certain amount of adjustment force. The generator operation constraint is a constraint to comply with the generator-specific operation constraint such as the minimum continuous start time, the minimum continuous stop time, the output upper limit value, the output lower limit value, and the output change speed. The fuel constraint is a constraint that the fuel consumption does not exceed the remaining fuel amount.

混合01整数計画問題は組合せ最適化問題であるので、混合01整数計画問題の求解には時間が掛かる。特に、混合01整数計画問題の規模が大きくなると、求解時間は急激に増大する傾向にある。 Since the mixed 01 integer programming problem is a combinatorial optimization problem, it takes time to solve the mixed 01 integer programming problem. In particular, as the scale of the mixed 01 integer programming problem increases, the solution time tends to increase sharply.

運転計画問題の規模は、発電機台数、計画期間の長さ、及び時刻の刻み幅によって決定される。
今後、電力自由化に伴う広域連携により、運転計画の対象となる発電機の台数が増加することが予想される。また、より精緻な運転計画を立案する為に、時刻の刻み幅が細かく設定されることが予想される。
したがって、運転計画問題の規模が今後増大していくと予想される。そのため、運転計画問題を高速に解く手段が必要である。
The scale of the operation planning problem is determined by the number of generators, the length of the planning period, and the time step.
In the future, it is expected that the number of generators subject to the operation plan will increase due to wide-area cooperation accompanying the liberalization of electric power. In addition, it is expected that the time step width will be set finely in order to formulate a more detailed operation plan.
Therefore, it is expected that the scale of operation planning problems will increase in the future. Therefore, a means for solving the operation planning problem at high speed is required.

特許文献1には、複数台の発電機の運転計画を立案する方法が開示されている。
その方法では、複数台の発電機が幾つかの発電機グループに分けられ、1つの発電機グループに属する発電機群を1つの仮想的な発電機と見做して各発電機グループの運転計画が立案され、発電機グループ毎に各発電機の運転計画が立案される。これにより、高速な求解が可能となる。
Patent Document 1 discloses a method of formulating an operation plan for a plurality of generators.
In that method, a plurality of generators are divided into several generator groups, and the generator group belonging to one generator group is regarded as one virtual generator, and the operation plan of each generator group is performed. Is drafted, and an operation plan for each generator is drafted for each generator group. This enables high-speed solution.

特開2018−106431号公報JP-A-2018-106431

特許文献1の方法では、発電機グループを仮想的な1台の発電機と見做す際に、発電効率のような限定された情報のみが利用される。
一方で、発電機には、最小連続起動時間、出力上限値、出力下限値および出力変化速度などの種々の制約が課される。そのため、種々の制約を考慮して仮想的な発電機を作成しなければ、実行可能性が担保されない。
したがって、特許文献1に開示された方法が適用される場面は、比較的単純な例に限定される。
In the method of Patent Document 1, when the generator group is regarded as one virtual generator, only limited information such as power generation efficiency is used.
On the other hand, the generator is subject to various restrictions such as a minimum continuous start-up time, an output upper limit value, an output lower limit value, and an output change rate. Therefore, the feasibility cannot be guaranteed unless a virtual generator is created in consideration of various restrictions.
Therefore, the situations where the method disclosed in Patent Document 1 is applied are limited to relatively simple examples.

本発明は、各発電機に課される多様な制約条件を考慮しつつ、運転計画問題を高速かつ高精度に解くことができるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to be able to solve an operation planning problem at high speed and with high accuracy while considering various constraints imposed on each generator.

本発明の運転計画装置は、
複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける発電機グループ決定部と、
前記複数台の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である基準問題に基づいて発電機グループ毎に所属する1台以上の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である部分問題を生成し、発電機グループ毎に部分問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す部分問題解を得る部分問題解取得部と、
発電機グループ毎の部分問題解の集合から一部の部分問題解を抽出し、前記一部の部分問題解に従って各発電機が稼働する場合における最適化問題である最終解決定問題を前記基準問題に基づいて生成し、前記最終解決定問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す最終解を得る最終解取得部と、を備える。
The operation planning device of the present invention
The generator group decision unit that divides multiple generators into multiple generator groups,
It is an optimization problem for determining the operation plan of one or more generators belonging to each generator group based on the standard problem which is the optimization problem for determining the operation plan of the plurality of generators. A partial problem solution acquisition unit that generates a partial problem and obtains a partial problem solution that represents the operation plan of each generator by solving the partial problem for each generator group.
Partial subproblem solutions are extracted from the set of subproblem solutions for each generator group, and the final solution determination problem, which is an optimization problem when each generator operates according to the partial subproblem solution, is defined as the reference problem. A final solution acquisition unit is provided, which is generated based on the above and obtains a final solution representing an operation plan of each generator by solving the final solution determination problem.

本発明によれば、一部の部分問題解を利用して最終解決定問題が生成され、最終解決定問題を解いて運転計画の最終解が得られる。部分問題は発電機グループ毎に生成されるため、部分問題は基準問題を解くよりも高速に解くことができる。また、一部の部分問題解が最終解決定問題で利用されるため、最終解決定問題は基準問題を解くよりも高速に解くことができる。また、残りの部分問題解に対応する多様な制約条件を考慮した最終解を得ることができる。したがって、運転計画問題を高速かつ高精度に解くことが可能である。 According to the present invention, a final solution determination problem is generated using some partial problem solutions, and the final solution determination problem is solved to obtain the final solution of the operation plan. Since the subproblem is generated for each generator group, the subproblem can be solved faster than the reference problem. Moreover, since some of the subproblem solutions are used in the final solution decision problem, the final solution decision problem can be solved faster than the reference problem. In addition, a final solution can be obtained in consideration of various constraints corresponding to the remaining subproblem solutions. Therefore, it is possible to solve the operation planning problem at high speed and with high accuracy.

実施の形態1における運転計画システム200の構成図。The block diagram of the operation planning system 200 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における運転計画装置100の構成図。The block diagram of the operation planning apparatus 100 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における運転計画部120と最適化問題部140とのそれぞれの構成を示す図。The figure which shows each configuration of the operation planning part 120 and the optimization problem part 140 in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における運転計画方法のフローチャート。The flowchart of the operation planning method in Embodiment 1. 実施の形態1における受付処理(S110)のフローチャート。The flowchart of the reception process (S110) in Embodiment 1. 実施の形態1における運転計画処理(S120)のフローチャート。The flowchart of the operation plan processing (S120) in Embodiment 1. 実施の形態における運転計画装置100のハードウェア構成図。The hardware block diagram of the operation planning apparatus 100 in embodiment.

実施の形態および図面において、同じ要素または対応する要素には同じ符号を付している。説明した要素と同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。 In embodiments and drawings, the same or corresponding elements are designated by the same reference numerals. The description of the elements with the same reference numerals as the described elements will be omitted or abbreviated as appropriate. The arrows in the figure mainly indicate the flow of data or the flow of processing.

実施の形態1.
運転計画システム200について、図1から図6に基づいて説明する。
運転計画システム200は、複数台の発電機の運転計画を決定するためのシステムである。
Embodiment 1.
The operation planning system 200 will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
The operation planning system 200 is a system for determining an operation plan of a plurality of generators.

***構成の説明***
図1に基づいて、運転計画システム200の構成を説明する。
運転計画システム200は、利用者端末210と運転計画装置100とを備える。
*** Explanation of configuration ***
The configuration of the operation planning system 200 will be described with reference to FIG.
The operation planning system 200 includes a user terminal 210 and an operation planning device 100.

利用者端末210は、利用者が操作するコンピュータである。
具体的な利用者は、発電機の運用担当者である。
利用者端末210の具体例は、パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータまたはスマートフォンである。
The user terminal 210 is a computer operated by the user.
The specific user is the person in charge of operating the generator.
Specific examples of the user terminal 210 are a personal computer, a tablet computer, or a smartphone.

利用者端末210は、ネットワークを介して、運転計画装置100と通信する。
具体的には、利用者端末210は、入力データ211を運転計画装置100へ送信する。
入力データ211は、電力需要データ212と発電機構成データ213と発電機特性データ214とを含む。
但し、電力需要データ212と発電機構成データ213と発電機特性データ214とのそれぞれが個別に送信されてもよい。
電力需要データ212と発電機構成データ213と発電機特性データ214とのそれぞれの内容については後述する。
The user terminal 210 communicates with the operation planning device 100 via the network.
Specifically, the user terminal 210 transmits the input data 211 to the operation planning device 100.
The input data 211 includes power demand data 212, generator configuration data 213, and generator characteristic data 214.
However, the power demand data 212, the generator configuration data 213, and the generator characteristic data 214 may be transmitted individually.
The contents of the power demand data 212, the generator configuration data 213, and the generator characteristic data 214 will be described later.

運転計画装置100は、運転計画サーバとして機能する。
そして、運転計画装置100は、入力データ211に基づいて運転計画データ201を生成する。
運転計画データ201は、複数台の発電機の運転計画を示すデータである。
The operation planning device 100 functions as an operation planning server.
Then, the operation planning device 100 generates the operation planning data 201 based on the input data 211.
The operation plan data 201 is data indicating an operation plan of a plurality of generators.

図2に基づいて、運転計画装置100の構成を説明する。
運転計画装置100は、プロセッサ101とメモリ102と補助記憶装置103と通信装置104と入出力インタフェース105といったハードウェアを備えるコンピュータである。これらのハードウェアは、信号線を介して互いに接続されている。
The configuration of the operation planning device 100 will be described with reference to FIG.
The operation planning device 100 is a computer including hardware such as a processor 101, a memory 102, an auxiliary storage device 103, a communication device 104, and an input / output interface 105. These hardware are connected to each other via signal lines.

プロセッサ101は、演算処理を行うICであり、他のハードウェアを制御する。例えば、プロセッサ101は、CPU、DSPまたはGPUである。
ICは、Integrated Circuitの略称である。
CPUは、Central Processing Unitの略称である。
DSPは、Digital Signal Processorの略称である。
GPUは、Graphics Processing Unitの略称である。
The processor 101 is an IC that performs arithmetic processing and controls other hardware. For example, the processor 101 is a CPU, DSP or GPU.
IC is an abbreviation for Integrated Circuit.
CPU is an abbreviation for Central Processing Unit.
DSP is an abbreviation for Digital Signal Processor.
GPU is an abbreviation for Graphics Processing Unit.

メモリ102は揮発性の記憶装置である。メモリ102は、主記憶装置またはメインメモリとも呼ばれる。例えば、メモリ102はRAMである。メモリ102に記憶されたデータは必要に応じて補助記憶装置103に保存される。
RAMは、Random Access Memoryの略称である。
The memory 102 is a volatile storage device. The memory 102 is also called a main storage device or a main memory. For example, the memory 102 is a RAM. The data stored in the memory 102 is stored in the auxiliary storage device 103 as needed.
RAM is an abbreviation for Random Access Memory.

補助記憶装置103は不揮発性の記憶装置である。例えば、補助記憶装置103は、ROM、HDDまたはフラッシュメモリである。補助記憶装置103に記憶されたデータは必要に応じてメモリ102にロードされる。
ROMは、Read Only Memoryの略称である。
HDDは、Hard Disk Driveの略称である。
The auxiliary storage device 103 is a non-volatile storage device. For example, the auxiliary storage device 103 is a ROM, HDD, or flash memory. The data stored in the auxiliary storage device 103 is loaded into the memory 102 as needed.
ROM is an abbreviation for Read Only Memory.
HDD is an abbreviation for Hard Disk Drive.

通信装置104はレシーバ及びトランスミッタである。例えば、通信装置104は通信チップまたはNICである。
NICは、Network Interface Cardの略称である。
The communication device 104 is a receiver and a transmitter. For example, the communication device 104 is a communication chip or NIC.
NIC is an abbreviation for Network Interface Card.

入出力インタフェース105は、入力装置および出力装置が接続されるポートである。例えば、入出力インタフェース105はUSB端子であり、入力装置はキーボードおよびマウスであり、出力装置はディスプレイである。
USBは、Universal Serial Busの略称である。
The input / output interface 105 is a port to which an input device and an output device are connected. For example, the input / output interface 105 is a USB terminal, the input device is a keyboard and a mouse, and the output device is a display.
USB is an abbreviation for Universal Serial Bus.

運転計画装置100は、受付部110と運転計画部120と出力部130と最適化問題部140といった要素を備える。これらの要素はソフトウェアで実現される。 The operation planning device 100 includes elements such as a reception unit 110, an operation planning unit 120, an output unit 130, and an optimization problem unit 140. These elements are realized in software.

補助記憶装置103には、受付部110と運転計画部120と出力部130と最適化問題部140としてコンピュータを機能させるための運転計画プログラムが記憶されている。運転計画プログラムは、メモリ102にロードされて、プロセッサ101によって実行される。
補助記憶装置103には、さらに、OSが記憶されている。OSの少なくとも一部は、メモリ102にロードされて、プロセッサ101によって実行される。
プロセッサ101は、OSを実行しながら、運転計画プログラムを実行する。
OSは、Operating Systemの略称である。
The auxiliary storage device 103 stores an operation planning program for operating the computer as a reception unit 110, an operation planning unit 120, an output unit 130, and an optimization problem unit 140. The operation planning program is loaded into the memory 102 and executed by the processor 101.
The OS is further stored in the auxiliary storage device 103. At least part of the OS is loaded into memory 102 and executed by processor 101.
The processor 101 executes the operation planning program while executing the OS.
OS is an abbreviation for Operating System.

運転計画プログラムの入出力データは記憶部190に記憶される。
メモリ102は記憶部190として機能する。但し、補助記憶装置103、プロセッサ101内のレジスタおよびプロセッサ101内のキャッシュメモリなどの記憶装置が、メモリ102の代わりに、又は、メモリ102と共に、記憶部190として機能してもよい。
The input / output data of the operation planning program is stored in the storage unit 190.
The memory 102 functions as a storage unit 190. However, a storage device such as an auxiliary storage device 103, a register in the processor 101, and a cache memory in the processor 101 may function as a storage unit 190 instead of the memory 102 or together with the memory 102.

運転計画装置100は、プロセッサ101を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサは、プロセッサ101の役割を分担する。 The operation planning device 100 may include a plurality of processors that replace the processor 101. The plurality of processors share the role of the processor 101.

運転計画プログラムは、光ディスクまたはフラッシュメモリ等の不揮発性の記録媒体にコンピュータ読み取り可能に記録(格納)することができる。 The operation planning program can be recorded (stored) in a computer-readable manner on a non-volatile recording medium such as an optical disk or a flash memory.

図3に基づいて、運転計画部120と最適化問題部140とのそれぞれの構成を説明する。
運転計画部120は、暫定解取得部121と発電機グループ決定部122と部分問題解取得部123と最終解取得部124といった要素を備える。運転計画部120に備わる各要素の機能については後述する。
最適化問題部140は、基準問題生成部141と最適化問題計算部142といった要素を備える。最適化問題部140に備わる各要素の機能については後述する。
Each configuration of the operation planning unit 120 and the optimization problem unit 140 will be described with reference to FIG.
The operation planning unit 120 includes elements such as a provisional solution acquisition unit 121, a generator group determination unit 122, a partial problem solution acquisition unit 123, and a final solution acquisition unit 124. The functions of each element provided in the operation planning unit 120 will be described later.
The optimization problem unit 140 includes elements such as a reference problem generation unit 141 and an optimization problem calculation unit 142. The function of each element provided in the optimization problem unit 140 will be described later.

***動作の説明***
運転計画装置100の動作の手順は運転計画方法に相当する。また、運転計画装置100の動作の手順は運転計画プログラムによる処理の手順に相当する。
*** Explanation of operation ***
The operation procedure of the operation planning device 100 corresponds to the operation planning method. Further, the operation procedure of the operation planning device 100 corresponds to the processing procedure by the operation planning program.

図4に基づいて、運転計画方法を説明する。
ステップS110において、受付部110は、入力データ211を受け付ける。
The operation planning method will be described with reference to FIG.
In step S110, the reception unit 110 receives the input data 211.

図5に基づいて、受付処理(S110)を説明する。
ステップS111において、受付部110は、利用者端末210から送信された入力データ211を受信する。
The reception process (S110) will be described with reference to FIG.
In step S111, the reception unit 110 receives the input data 211 transmitted from the user terminal 210.

ステップS112において、受付部110は、受信した入力データ211を記憶部190に記憶する。 In step S112, the reception unit 110 stores the received input data 211 in the storage unit 190.

図4に戻り、ステップS120から説明を続ける。
ステップS120において、運転計画部120は、入力データ211に基づいて、運転計画データ201を生成する。
運転計画処理(S120)の詳細について後述する。
Returning to FIG. 4, the description continues from step S120.
In step S120, the operation planning unit 120 generates the operation plan data 201 based on the input data 211.
The details of the operation planning process (S120) will be described later.

ステップS130において、出力部130は、運転計画データ201を出力する。
例えば、出力部130は、運転計画データ201を利用者端末210へ送信する。
In step S130, the output unit 130 outputs the operation plan data 201.
For example, the output unit 130 transmits the operation plan data 201 to the user terminal 210.

図6に基づいて、運転計画処理(S120)を説明する。
ステップS121において、基準問題生成部141は、入力データ211に基づいて、基準問題を生成する。
基準問題は、複数台の発電機の運転計画を決定するための最適化問題であり、各時刻における各発電機の稼働の有無を示す決定変数を含む。
The operation planning process (S120) will be described with reference to FIG.
In step S121, the reference problem generation unit 141 generates a reference problem based on the input data 211.
The reference problem is an optimization problem for determining the operation plan of a plurality of generators, and includes a determination variable indicating whether or not each generator is in operation at each time.

入力データ211は、電力需要データ212と発電機構成データ213と発電機特性データ214とを含む。 The input data 211 includes power demand data 212, generator configuration data 213, and generator characteristic data 214.

電力需要データ212は、電力の需要を示すデータである。
具体的には、電力需要データ212は、計画期間の予想電力需要値を示す。計画期間は、運転計画の対象となる期間である。予想電力需要値は、複数台の発電機によって発電すべき電力量を表し、単位時間毎に与えられる。
4月1日から4月7日までの1週間の運転計画を1時間単位で決定したい場合、電力需要データ212は、4月1日から4月7日までの各日の24時点(0時、1時、・・・、23時)の予想電力需要値を示す。
The electric power demand data 212 is data indicating the electric power demand.
Specifically, the power demand data 212 shows the expected power demand value for the planning period. The planning period is the period covered by the operation plan. The expected power demand value represents the amount of power to be generated by a plurality of generators, and is given every unit time.
If you want to determine the weekly operation plan from April 1st to April 7th on an hourly basis, the power demand data 212 is available at 24 points (0:00) on each day from April 1st to April 7th. The expected power demand value at 1 o'clock, ..., 23:00) is shown.

発電機構成データ213は、複数台の発電機の構成を示すデータである。
具体的には、発電機構成データ213は、発電機の台数および発電機間の関係などの情報を示す。発電機間の関係とは、例えば、燃料タンクを共有していること、揚水発電機において貯水池を共有していること、2台以上の発電機でコンバインドサイクル発電機を構成することなどの情報である。発電機間の関係は、2台以上の発電機に跨る制約条件の基となる。
The generator configuration data 213 is data showing the configurations of a plurality of generators.
Specifically, the generator configuration data 213 indicates information such as the number of generators and the relationship between the generators. The relationship between generators is, for example, information such as sharing a fuel tank, sharing a reservoir in a pumping generator, and configuring a combined cycle generator with two or more generators. be. The relationship between generators is the basis of constraints that span two or more generators.

発電機特性データ214は、各発電機の特性を示すデータである。
具体的には、発電機特性データ214は、発電機の種類、発電効率、最小連続運転時間、最小連続停止時間、出力上限値、出力下限値および出力変化速度などの情報を示す。発電効率は、発電量と燃料消費量との関数で表される。
The generator characteristic data 214 is data indicating the characteristics of each generator.
Specifically, the generator characteristic data 214 shows information such as a generator type, power generation efficiency, minimum continuous operation time, minimum continuous stop time, output upper limit value, output lower limit value, and output change speed. Power generation efficiency is expressed as a function of power generation and fuel consumption.

基準問題は、最適化問題を生成するための既存技術を利用することによって生成することが可能である。基準問題を生成する手順については説明を省略する。 The reference problem can be generated by utilizing the existing technology for generating the optimization problem. The procedure for generating the reference question will be omitted.

ステップS122において、暫定解取得部121は、基準問題に基づいて暫定解決定問題を生成する。
暫定解決定問題は、複数台の発電機の全てが稼働する場合の最適化問題である。
In step S122, the provisional solution acquisition unit 121 generates a provisional solution determination problem based on the reference problem.
The provisional solution determination problem is an optimization problem when all of a plurality of generators are in operation.

暫定解取得部121は、暫定解決定問題を以下のように生成する。
まず、暫定解取得部121は、基準問題に含まれる複数の決定変数を第1決定変数群と第2決定変数群とに分ける。決定変数は運転計画において決定すべき変数であり、決定変数群は1つ以上の決定変数である。
第1決定変数群は、各時刻における各発電機の稼働の有無を示す。第2決定変数群は、第1決定変数群に含まれない全ての決定変数であり、各時刻における各発電機の出力値(発電量)などを示す。
そして、暫定解取得部121は、第1決定変数群に含まれる各決定変数に、稼働状態値を設定する。稼働状態値は、発電機が稼働することを意味する値である。
The provisional solution acquisition unit 121 generates the provisional solution determination problem as follows.
First, the provisional solution acquisition unit 121 divides a plurality of decision variables included in the reference problem into a first decision variable group and a second decision variable group. A determinant is a variable to be determined in an operation plan, and a group of determinants is one or more determinants.
The first coefficient of determination variable group indicates whether or not each generator is operating at each time. The second determinant group is all determinants not included in the first determinant variable group, and indicates the output value (power generation amount) of each generator at each time.
Then, the provisional solution acquisition unit 121 sets the operating state value for each determination variable included in the first determination variable group. The operating state value is a value that means that the generator is operating.

暫定解決定問題では、第1決定変数群の値が制約条件として固定される。したがって、暫定解決定問題は、第2決定変数群の値を決定するための最適化問題である。
第1決定変数群の値を固定することにより、解くべき決定変数の数が低減される。そのため、暫定解決定問題は比較的容易に解くことができる。
In the provisional solution decision problem, the value of the first decision variable group is fixed as a constraint condition. Therefore, the provisional solution determination problem is an optimization problem for determining the value of the second decision variable group.
By fixing the value of the first determinant group, the number of determinants to be solved is reduced. Therefore, the provisional solution decision problem can be solved relatively easily.

ステップS123において、暫定解取得部121は、暫定解決定問題を解くことによって暫定解を得る。
暫定解は、各発電機の出力値を示す。
In step S123, the provisional solution acquisition unit 121 obtains a provisional solution by solving the provisional solution determination problem.
The tentative solution shows the output value of each generator.

具体的には、暫定解取得部121は、暫定解決定問題を最適化問題計算部142に渡し、最適化問題計算部142から暫定解を受け取る。最適化問題計算部142は、暫定解取得部121から暫定解決定問題を受け取り、暫定解決定問題を解き、暫定解を暫定解取得部121に渡す。 Specifically, the provisional solution acquisition unit 121 passes the provisional solution determination problem to the optimization problem calculation unit 142, and receives the provisional solution from the optimization problem calculation unit 142. The optimization problem calculation unit 142 receives the provisional solution determination problem from the provisional solution acquisition unit 121, solves the provisional solution determination problem, and passes the provisional solution to the provisional solution acquisition unit 121.

暫定解決定問題などの最適化問題を解く方法として、任意の既存技術を利用することができる。
例えば、数理計画ソルバと呼ばれるソフトウェアを利用する方法がある。商用の数理計画ソルバまたはフリーの数理計画ソルバとして、多くのソフトウェアが知られている。商用の数計画ソルバの一例はGurobi Optimizerである。それぞれの数理計画ソルバには、解くことができる最適化問題のクラスが決まっている。最適化問題計算部142が既存の数理計画ソルバを使用する場合、基準問題生成部141は、使用される数理計画ソルバが解けるクラスの最適化問題(基準問題)を生成する。
Any existing technology can be used as a method for solving an optimization problem such as a provisional solution decision problem.
For example, there is a method of using software called a mathematical programming solver. Much software is known as a commercial mathematical programming solver or a free mathematical programming solver. An example of a commercial numerical planning solver is the Gurobi Optimizer. Each mathematical programming solver has a class of optimization problems that can be solved. When the optimization problem calculation unit 142 uses an existing mathematical plan solver, the reference problem generation unit 141 generates an optimization problem (reference problem) of a class that can be solved by the mathematical plan solver used.

ステップS124において、発電機グループ決定部122は、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。 In step S124, the generator group determination unit 122 divides a plurality of generators into a plurality of generator groups.

グループ分けの概要を説明する。
発電機グループ決定部122は、発電機構成データ213に基づいて、互いに連動して動作する2台以上の発電機を同じ発電機グループに所属させる。
発電機グループ決定部122は、発電機特性データ214に基づいて、発電機グループ間で所属する発電機の特性に偏りが生じないように、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。
例えば、発電機グループ決定部122は、発電機グループ間で所属する発電機の発電効率に偏りが生じないように、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。
例えば、発電機特性データ214は、各発電機の特性として、各発電機の出力範囲を示す。出力範囲は出力下限値と出力上限値とで特定される。そして、発電機グループ決定部122は、ステップS123で得られた暫定解が示す各発電機の出力値と、発電機特性データ214が示す各発電機の出力範囲とに基づいて、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。具体的には、発電機グループ決定部122は、出力値が出力下限値に等しい発電機が分散されるように、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。また、発電機グループ決定部122は、出力値が出力下限値よりも大きく出力上限値よりも小さい発電機が分散されるように、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。
例えば、発電機特性データ214は、各発電機の特性として、計画期間における各発電機の停止の有無を示す。そして、発電機グループ決定部122は、計画期間に停止する発電機が分散されるように、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。
The outline of grouping will be explained.
The generator group determination unit 122 assigns two or more generators operating in conjunction with each other to the same generator group based on the generator configuration data 213.
The generator group determination unit 122 divides a plurality of generators into a plurality of generator groups based on the generator characteristic data 214 so that the characteristics of the generators belonging to the generator groups are not biased.
For example, the generator group determination unit 122 divides a plurality of generators into a plurality of generator groups so that the power generation efficiency of the generators belonging to the generator groups is not biased.
For example, the generator characteristic data 214 shows the output range of each generator as a characteristic of each generator. The output range is specified by the output lower limit value and the output upper limit value. Then, the generator group determination unit 122 generates a plurality of units based on the output value of each generator indicated by the provisional solution obtained in step S123 and the output range of each generator indicated by the generator characteristic data 214. Divide the machine into multiple generator groups. Specifically, the generator group determination unit 122 divides a plurality of generators into a plurality of generator groups so that the generators whose output values are equal to the output lower limit value are distributed. Further, the generator group determination unit 122 divides a plurality of generators into a plurality of generator groups so that the generators whose output value is larger than the output lower limit value and smaller than the output upper limit value are dispersed.
For example, the generator characteristic data 214 indicates whether or not each generator is stopped during the planning period as a characteristic of each generator. Then, the generator group determination unit 122 divides a plurality of generators into a plurality of generator groups so that the generators stopped during the planned period are dispersed.

グループ分けの詳細を説明する。
発電機グループ決定部122は、第1条件と第2条件とを満たすようにグループ分けを行う。但し、第1条件のみを満たすようにグループ分けが行われてもよい。
The details of grouping will be described.
The generator group determination unit 122 divides the group so as to satisfy the first condition and the second condition. However, grouping may be performed so as to satisfy only the first condition.

第1条件は、連動動作が課される2台以上の発電機を同一グループに所属させることである。第1条件を満たすことにより、発電機グループ毎に最適化問題を分解した際に発電機グループ毎に最適化問題が独立となる。つまり、制約条件が複数の発電機グループに跨らないようになる。 The first condition is that two or more generators to which the interlocking operation is imposed belong to the same group. By satisfying the first condition, when the optimization problem is decomposed for each generator group, the optimization problem becomes independent for each generator group. That is, the constraints do not span multiple generator groups.

第2条件は、発電機グループ間で、発電機グループに属する発電機の特性を均質化することである。第2条件を満たすことにより、発電機グループ毎に最適化問題を分解しても運転計画の精度が低下しなくなる。 The second condition is to homogenize the characteristics of the generators belonging to the generator group among the generator groups. By satisfying the second condition, the accuracy of the operation plan does not deteriorate even if the optimization problem is decomposed for each generator group.

第1条件について、同じ発電機グループに属する2台以上の発電機の具体例を示す。第1条件についての具体例において、同じ発電機グループに属する2台以上の発電機を複数台の発電機と称する。
複数台の火力発電機が燃料タンクを共有する。
複数台の揚水発電機が貯水池を共有する。
複数台の発電機がコンバインドサイクル発電機を形成する。
複数台の発電機がマストラングループを形成する。マストラングループでは、一定台数以上の発電機が常に稼動していなければならない。
複数台の発電機が、総出力の上限値が定められたグループを形成する。
複数台の発電機が、総出力の下限値が定められたグループを形成する。
複数台の発電機が、指定された時間間隔の範囲内で2台以上稼働することを禁止するグループを形成する。
複数台の発電機が、指定された時間間隔の範囲内で2台以上停止することを禁止するグループを形成する。
Regarding the first condition, a specific example of two or more generators belonging to the same generator group is shown. In a specific example of the first condition, two or more generators belonging to the same generator group are referred to as a plurality of generators.
Multiple thermal generators share a fuel tank.
Multiple pumped storage generators share a reservoir.
Multiple generators form a combined cycle generator.
Multiple generators form a mastran group. In the Mastran Group, a certain number or more of generators must be in operation at all times.
A plurality of generators form a group in which an upper limit of the total output is set.
A plurality of generators form a group in which a lower limit of the total output is set.
A group is formed in which a plurality of generators are prohibited from operating two or more generators within a specified time interval.
A group is formed in which a plurality of generators are prohibited from stopping two or more generators within a specified time interval.

第2条件について、グループ分けの具体例を示す。
発電機グループ決定部122は、発電効率が近い発電機が同一グループに集中しないように、発電効率が近い発電機を分散させる。具体的には、発電量と燃料費の関係を表す関係式の1次の係数が小さいほど発電効率が高い発電機と定義する。そして、その係数の値が小さい順に、ラウンドロビン方式で発電機を発電機グループに割り当てる。
暫定解である出力値が出力下限値と等しい発電機について、発電機を停止させて別の発電機を稼働させると効率が良くなる可能性が高い。発電機グループ決定部122は、このような発電機が同一グループに集中しないように、このような発電機を分散させる。
暫定解である出力値が出力上限値に満たず、且つ、暫定解である出力値が出力下限値と等しくない発電機について、他の発電機から発電量の負担を移すことが可能である。つまり、このような発電機の発電量は調整の余地が大きい。発電機グループ決定部122は、このような発電機が同一グループに集中しないように、このような発電機を分散させる。
計画期間内に定期検査等の理由で停止することが予め分かっている発電機について、発電機グループ決定部122は、このような発電機が同一グループに集中しないように、このような発電機を分散させる。
ここで挙げた複数の具体例に優先順位を付けて複数の具体例を組み合わせることで、発電機グループ間で、発電機グループに属する発電機の特性を均質化することができる。
A specific example of grouping is shown for the second condition.
The generator group determination unit 122 distributes generators having similar power generation efficiencies so that generators having similar power generation efficiencies do not concentrate in the same group. Specifically, the smaller the first-order coefficient of the relational expression that expresses the relationship between the amount of power generation and the fuel cost, the higher the power generation efficiency. Then, the generators are assigned to the generator group by the round-robin method in ascending order of the coefficient value.
For a generator whose output value is equal to the lower limit of output, which is a provisional solution, it is highly possible that the efficiency will be improved if the generator is stopped and another generator is operated. The generator group determination unit 122 distributes such generators so that they are not concentrated in the same group.
For a generator whose output value, which is a provisional solution, is less than the output upper limit value and whose output value, which is a provisional solution, is not equal to the output lower limit value, it is possible to transfer the burden of power generation amount from another generator. In other words, there is a lot of room for adjustment in the amount of power generated by such a generator. The generator group determination unit 122 distributes such generators so that they are not concentrated in the same group.
For generators that are known in advance to be shut down for reasons such as periodic inspections within the planning period, the generator group determination unit 122 will use such generators to prevent such generators from concentrating in the same group. Disperse.
By prioritizing the plurality of specific examples given here and combining the plurality of specific examples, it is possible to homogenize the characteristics of the generators belonging to the generator group among the generator groups.

ステップS125において、部分問題解取得部123は、基準問題に基づいて、発電機グループ毎に部分問題を生成する。
部分問題は、発電機グループに所属する1台以上の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である。
In step S125, the sub-problem solution acquisition unit 123 generates a sub-problem for each generator group based on the reference problem.
The subproblem is an optimization problem for determining the operation plan of one or more generators belonging to the generator group.

部分問題を生成する方法の概要を説明する。
部分問題解取得部123は、ステップS123で得られた暫定解が示す各発電機の出力値に基づいて、発電機グループ毎に部分問題の制約条件を設定する。
例えば、部分問題解取得部123は、暫定解が示す各発電機の出力値に基づいて、発電機グループ毎に所属する発電機の出力値の合計を算出する。算出される合計をグループ需要量と称する。そして、部分問題解取得部123は、発電機グループ毎にグループ需要量を部分問題の制約条件に加える。
例えば、部分問題解取得部123は、ステップS123で得られた暫定解が示す各発電機の出力値に基づいて、各発電機の発電余力を算出する。発電余力は、出力上限値から出力値(暫定解)を減算することによって算出される。次に、部分問題解取得部123は、発電機グループ毎に所属する発電機の発電余力の合計を算出する。算出される合計をグループ余力と称する。次に、部分問題解取得部123は、発電機グループ間のグループ余力の比率に基づいて、各発電機グループに対して下限予備力を決定する。下限予備力は発電余力の下限である。そして、部分問題解取得部123は、発電機グループ毎に下限予備力を部分問題の制約条件に加える。
Give an overview of how to generate a subproblem.
The subproblem solution acquisition unit 123 sets the constraint conditions for the subproblem for each generator group based on the output value of each generator indicated by the provisional solution obtained in step S123.
For example, the subproblem solution acquisition unit 123 calculates the total output value of the generators belonging to each generator group based on the output value of each generator indicated by the provisional solution. The calculated total is called the group demand. Then, the subproblem solution acquisition unit 123 adds the group demand amount to the constraint condition of the subproblem for each generator group.
For example, the subproblem solution acquisition unit 123 calculates the power generation surplus capacity of each generator based on the output value of each generator indicated by the provisional solution obtained in step S123. The remaining power generation capacity is calculated by subtracting the output value (provisional solution) from the output upper limit value. Next, the partial problem solution acquisition unit 123 calculates the total power generation capacity of the generators belonging to each generator group. The calculated total is called the group reserve capacity. Next, the subproblem solution acquisition unit 123 determines the lower limit reserve capacity for each generator group based on the ratio of the group reserve capacity among the generator groups. The lower limit reserve capacity is the lower limit of the power generation reserve capacity. Then, the subproblem solution acquisition unit 123 adds the lower limit reserve capacity to the constraint condition of the subproblem for each generator group.

部分問題を生成する方法の詳細を説明する。
部分問題は、発電機グループ毎に生成される。ステップS124での複数の発電機グループの決定により、複数台の発電機に跨る制約条件のうちの一部の制約条件については、各発電機グループに限定されている。一部の制約条件とは、複数台の発電機の出力値の合計、及び、各出力値から計算可能な予備力等の計算値の合計が満たすべきノルマ、という形で与えられる制約条件を除く制約条件である。具体的には、一部の制約条件から除かれる制約条件は、需給バランス制約および予備力制約である。そのため、需給バランス制約と予備力制約とのそれぞれを発電機グループ別に分解すれば良い。
需給バランス制約を発電機グループ別に分解するために、部分問題解取得部123は、ステップS123で得られた暫定解に含まれる各発電機の出力値を使用する。具体的には、部分問題解取得部123は、発電機グループ毎に、発電機グループに所属する発電機の出力値を足し合わせて、発電機グループで発電すべき発電量を算出する。これにより、全ての発電機グループで発電すべき発電量は元の電力需要に等しくなる。そのため、需給バランス制約が満たされる。さらに、各発電機グループの能力に応じて、各発電機グループに発電量ノルマを割り当てることができる。
予備力制約を発電機グループ別に分解するために、部分問題解取得部123は、ステップS123で得られた暫定解に含まれる各発電機の出力値を使用する。具体的には、部分問題解取得部123は、発電機グループ毎に、各発電機の出力値を各発電機の出力上限値から差し引いて発電余力を算出する。さらに、部分問題解取得部123は、発電機グループ毎に、発電機グループの所属する発電機の発電余力を足し合わせてグループ余力を算出する。そして、部分問題解取得部123は、発電機グループ間のグループ余力の比率に応じて、各発電機グループの下限予備力を決定する。これにより、全ての発電機グループで確保される予備力(発電余力)は元の予備力を上回る。さらに、各発電機グループの能力に応じて、各発電機グループに予備力ノルマを割り当てることができる。
The details of how to generate a subproblem will be described.
Subset sum problems are generated for each generator group. Due to the determination of the plurality of generator groups in step S124, some of the constraints across the plurality of generators are limited to each generator group. Some constraints are excluded from the constraints given in the form of the sum of the output values of multiple generators and the norm that the sum of the calculated values such as the reserve capacity that can be calculated from each output value should be satisfied. It is a constraint condition. Specifically, the constraints that are excluded from some constraints are the supply-demand balance constraint and the reserve capacity constraint. Therefore, each of the supply and demand balance constraint and the reserve capacity constraint may be decomposed for each generator group.
In order to decompose the supply and demand balance constraint for each generator group, the subproblem solution acquisition unit 123 uses the output value of each generator included in the provisional solution obtained in step S123. Specifically, the partial problem solution acquisition unit 123 adds up the output values of the generators belonging to the generator group for each generator group to calculate the amount of power generation to be generated by the generator group. As a result, the amount of power generated by all generator groups is equal to the original power demand. Therefore, the supply-demand balance constraint is satisfied. Further, a power generation quota can be assigned to each generator group according to the capacity of each generator group.
In order to decompose the reserve constraint for each generator group, the subproblem solution acquisition unit 123 uses the output value of each generator included in the provisional solution obtained in step S123. Specifically, the partial problem solution acquisition unit 123 calculates the power generation surplus capacity by subtracting the output value of each generator from the output upper limit value of each generator for each generator group. Further, the partial problem solution acquisition unit 123 calculates the group surplus capacity by adding the power generation surplus capacity of the generator to which the generator group belongs for each generator group. Then, the subproblem solution acquisition unit 123 determines the lower limit reserve capacity of each generator group according to the ratio of the group reserve capacity between the generator groups. As a result, the reserve capacity (power generation reserve capacity) secured by all generator groups exceeds the original reserve capacity. Furthermore, reserve quotas can be assigned to each generator group according to the capacity of each generator group.

ステップS126において、部分問題解取得部123は、発電機グループ毎に、部分問題を解くことによって、部分問題解を得る。
部分問題解は、各発電機の運転計画を表す。
In step S126, the sub-problem solution acquisition unit 123 obtains a sub-problem solution by solving the sub-problem for each generator group.
The subproblem solution represents the operation plan of each generator.

具体的には、部分問題解取得部123は、部分問題を最適化問題計算部142に渡し、最適化問題計算部142から部分問題解を受け取る。最適化問題計算部142は、部分問題解取得部123から部分問題を受け取り、部分問題を解き、部分問題解を部分問題解取得部123に渡す。 Specifically, the sub-problem solution acquisition unit 123 passes the sub-problem to the optimization problem calculation unit 142, and receives the sub-problem solution from the optimization problem calculation unit 142. The optimization problem calculation unit 142 receives the sub-problem from the sub-problem solution acquisition unit 123, solves the sub-problem, and passes the sub-problem solution to the sub-problem solution acquisition unit 123.

ステップS127において、最終解取得部124は、発電機グループ毎の部分問題解の集合から、一部の部分問題解を抽出する。
具体的には、最終解取得部124は、発電機グループ毎の部分問題解の集合から、各時刻における各発電機の稼働の有無を示す部分問題解を抽出する。
In step S127, the final solution acquisition unit 124 extracts a part of the subproblem solutions from the set of the subproblem solutions for each generator group.
Specifically, the final solution acquisition unit 124 extracts a partial problem solution indicating whether or not each generator is operating at each time from a set of partial problem solutions for each generator group.

ステップS128において、最終解取得部124は、基準問題と一部の部分問題解とに基づいて、最終解決定問題を生成する。
最終解決定問題は、一部の部分問題解に従って各発電機が稼働する場合における最適化問題である。
具体的には、最終解決定問題は、ステップS127で抽出した部分問題解に従って各発電機が稼働または停止する場合における最適化問題である。
In step S128, the final solution acquisition unit 124 generates a final solution determination problem based on the reference problem and some partial problem solutions.
The final solution determination problem is an optimization problem when each generator operates according to some partial problem solutions.
Specifically, the final solution determination problem is an optimization problem when each generator operates or stops according to the partial problem solution extracted in step S127.

最終解決定問題を生成する方法について説明する。
最終解取得部124は、全ての部分問題解のうち、第1決定変数群の値だけを基準問題に代入する。これにより、最終解決定問題が得られる。つまり、最終解決定問題では、第1決定変数群の値が制約条件として固定される。したがって、最終解決定問題は、第2決定変数群の値を決定するための最適化問題である。第1決定変数群の値を固定することにより、解くべき決定変数の数が低減される。そのため、最終解決定問題は暫定解決定問題と同様に比較的容易に解くことができる。
A method of generating a final solution decision problem will be described.
The final solution acquisition unit 124 substitutes only the value of the first coefficient of determination variable group into the reference problem among all the partial problem solutions. As a result, the final solution determination problem is obtained. That is, in the final solution determination problem, the value of the first decision variable group is fixed as a constraint condition. Therefore, the final solution determination problem is an optimization problem for determining the value of the second decision variable group. By fixing the value of the first determinant group, the number of determinants to be solved is reduced. Therefore, the final solution decision problem can be solved relatively easily like the provisional solution decision problem.

但し、最終解取得部124は、全ての部分問題解を集積したものを最終解にしてもよい。この場合、最終解決定問題は不要である。 However, the final solution acquisition unit 124 may set the final solution by accumulating all the partial problem solutions. In this case, the final solution determination problem is unnecessary.

ステップS129において、最終解取得部124は、最終解決定問題を解くことによって、最終解を得る。
最終解は、各発電機の運転計画を表す。
In step S129, the final solution acquisition unit 124 obtains the final solution by solving the final solution determination problem.
The final solution represents the operation plan of each generator.

具体的には、最終解取得部124は、最終解決定問題を最適化問題計算部142に渡し、最適化問題計算部142から最終解を受け取る。最適化問題計算部142は、最終解取得部124から最終解決定問題を受け取り、最終解決定問題を解き、最終解を最終解取得部124に渡す。 Specifically, the final solution acquisition unit 124 passes the final solution determination problem to the optimization problem calculation unit 142, and receives the final solution from the optimization problem calculation unit 142. The optimization problem calculation unit 142 receives the final solution determination problem from the final solution acquisition unit 124, solves the final solution determination problem, and passes the final solution to the final solution acquisition unit 124.

***実施例の説明***
運転計画システム200は、複数台の利用者端末210を備えてもよい。
運転計画装置100が利用者端末210を兼ねてもよい。
入力データ211は、他システムから運転計画装置100へ自動的に入力されてもよい。
*** Explanation of Examples ***
The operation planning system 200 may include a plurality of user terminals 210.
The operation planning device 100 may also serve as the user terminal 210.
The input data 211 may be automatically input from another system to the operation planning device 100.

***実施の形態1の効果***
実施の形態1により、各発電機に課される多様な制約条件を全て満たすことと、近似精度の低下を防ぐこととの双方、を両立できるように発電機グループを決定することができる。そして、発電機グループ毎に部分問題を計算することで、高速かつ高精度に運転計画を求めることができる。
*** Effect of Embodiment 1 ***
According to the first embodiment, the generator group can be determined so that both the satisfaction of all the various constraints imposed on each generator and the prevention of deterioration of the approximation accuracy can be achieved at the same time. Then, by calculating the partial problem for each generator group, the operation plan can be obtained at high speed and with high accuracy.

実施の形態2.
暫定解決定問題の生成方法と発電機グループの決定方法とについて、主に実施の形態1と異なる点を説明する。
Embodiment 2.
The method of generating the provisional solution determination problem and the method of determining the generator group will be mainly described as different from those of the first embodiment.

***構成の説明***
運転計画システム200の構成は、実施の形態1における構成と同じである(図1から図3を参照)。
*** Explanation of configuration ***
The configuration of the operation planning system 200 is the same as the configuration in the first embodiment (see FIGS. 1 to 3).

***動作の説明***
運転計画方法の手順は、実施の形態1における手順と同じである(図4から図6を参照)。
但し、ステップS122において、暫定解決定問題を生成する方法が実施の形態1における方法と異なる。また、ステップS124において、発電機グループを決定する新たな方法が実施の形態1における方法に加わる。
*** Explanation of operation ***
The procedure of the operation planning method is the same as the procedure in the first embodiment (see FIGS. 4 to 6).
However, in step S122, the method of generating the provisional solution determination problem is different from the method in the first embodiment. Further, in step S124, a new method for determining the generator group is added to the method in the first embodiment.

暫定解決定問題を生成する方法の概要を説明する。
まず、暫定解取得部121は、各発電機を稼働発電機と停止発電機とのいずれかに分類する。稼働発電機は、計画期間の全ての時刻で稼働する発電機である。停止発電機は、計画期間の全ての時刻で停止する発電機である。
具体的には、暫定解取得部121は、発電機特性データ214に基づいて、1台以上の稼働発電機の出力上限値の総和が電力需要以上になるように、複数台の発電機から発電効率が高い順に1台以上の稼働発電機を選択する。
そして、暫定解取得部121は、基準問題に基づいて暫定解決定問題を生成する。
暫定解決定問題は、1台以上の稼働発電機の全てが稼働し、且つ、1台以上の停止発電機の全てが停止する場合の最適化問題である。
An overview of how to generate a provisional solution decision problem will be given.
First, the provisional solution acquisition unit 121 classifies each generator into either an active generator or a stopped generator. An operating generator is a generator that operates at all times during the planning period. A stop generator is a generator that stops at all times of the planned period.
Specifically, the provisional solution acquisition unit 121 generates power from a plurality of generators based on the generator characteristic data 214 so that the sum of the output upper limit values of one or more operating generators is equal to or greater than the power demand. Select one or more operating generators in descending order of efficiency.
Then, the provisional solution acquisition unit 121 generates a provisional solution determination problem based on the reference problem.
The provisional solution determination problem is an optimization problem when all of one or more operating generators are in operation and all of one or more stopped generators are stopped.

暫定解決定問題を生成する方法の詳細を説明する。
まず、暫定解取得部121は、基準問題に含まれる複数の決定変数を第1決定変数群と第2決定変数群とに分ける。
そして、暫定解取得部121は、第1決定変数群のうち1台以上の稼働発電機のそれぞれに対する決定変数に稼働状態値を設定する。また、暫定解取得部121は、第1決定変数群のうち1台以上の停止発電機のそれぞれに対する決定変数に停止状態値を設定する。停止状態値は、発電機が停止することを意味する値である。
The details of how to generate the provisional solution decision problem will be described.
First, the provisional solution acquisition unit 121 divides a plurality of decision variables included in the reference problem into a first decision variable group and a second decision variable group.
Then, the provisional solution acquisition unit 121 sets the operating state value in the determining variable for each of one or more operating generators in the first determining variable group. Further, the provisional solution acquisition unit 121 sets the stop state value in the decision variable for each of one or more stop generators in the first decision variable group. The stopped state value is a value that means that the generator is stopped.

第1決定変数群に含まれる各決定変数の値を決定するに当たって、暫定解取得部121は、複数の火力発電機を、全ての時刻で稼働状態となる火力発電機(稼働発電機)と、全ての時刻で停止状態となる火力発電機(停止発電機)とに分類する。この際、全ての時刻で稼働状態となる火力発電機の出力上限値の総和が計画期間内の最大電力需要を満たすように、暫定解取得部121は分類を決定する。また、暫定解取得部121は、発電効率が高い順に、1台以上の火力発電機を、全ての時刻で稼働状態となる火力発電機に分類する。すなわち、全ての時刻で停止状態となる火力発電機に分類されるのは、発電効率が低い火力発電機である。暫定解取得部121は、このようにして第1決定変数群に含まれる各決定変数の値を決定する。そして、暫定解取得部121は、第1決定変数群に含まれる各決定変数の値を、運転計画を決定するための最適化問題(基準問題)に代入する。代入後の最適化問題が暫定解決定問題となる。暫定解決定問題では、第1決定変数群の値が制約条件として固定される。したがって、暫定解決定問題は、第2決定変数群の値を決定するための最適化問題である。 In determining the value of each determination variable included in the first determination variable group, the provisional solution acquisition unit 121 includes a plurality of thermal power generators, a thermal power generator (operating generator) that is in operation at all times, and a thermal power generator (operating generator). It is classified as a thermal power generator (stop generator) that is in a stopped state at all times. At this time, the provisional solution acquisition unit 121 determines the classification so that the sum of the output upper limit values of the thermal power generators that are in operation at all times satisfies the maximum power demand within the planning period. Further, the provisional solution acquisition unit 121 classifies one or more thermal power generators into thermal power generators that are in operation at all times in descending order of power generation efficiency. That is, thermal generators with low power generation efficiency are classified as thermal generators that are stopped at all times. The provisional solution acquisition unit 121 determines the value of each determination variable included in the first determination variable group in this way. Then, the provisional solution acquisition unit 121 substitutes the value of each determination variable included in the first determination variable group into the optimization problem (reference problem) for determining the operation plan. The optimization problem after substitution becomes the provisional solution decision problem. In the provisional solution decision problem, the value of the first decision variable group is fixed as a constraint condition. Therefore, the provisional solution determination problem is an optimization problem for determining the value of the second decision variable group.

このようにして生成される暫定解決定問題が必ずしも実行可能であるとは限らない。何故なら、出力変化速度制約などにより、全ての時刻で稼働状態となる各火力発電機が出力上限値と等しい出力値を得ることができない場合があるためである。
そこで、暫定解決定問題が実行可能でなかった場合、暫定解取得部121は、全ての時刻で停止状態となる火力発電機に分類された1台以上の火力発電機のうちで最も発電効率が高い火力発電機を、全ての時刻で稼働状態となる火力発電機に分類し直す。これにより、暫定解決定問題が更新される。暫定解取得部121は、実行可能な暫定解決定問題が得られるまで、暫定解決定問題の更新を繰り返す。
The provisional solution determination problem generated in this way is not always feasible. This is because, due to the output change speed constraint or the like, each thermal power generator that is in operation at all times may not be able to obtain an output value equal to the output upper limit value.
Therefore, if the provisional solution determination problem is not feasible, the provisional solution acquisition unit 121 has the highest power generation efficiency among one or more thermal power generators classified as thermal power generators that are stopped at all times. Reclassify high thermal power generators into thermal power generators that are in operation at all times. This updates the provisional solution decision problem. The provisional solution acquisition unit 121 repeats updating the provisional solution determination problem until a feasible provisional solution determination problem is obtained.

発電機グループを決定する方法を説明する。
発電機グループ決定部122は、発電機グループ間で所属する停止発電機の台数に偏りが生じないように、複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける。
The method of determining the generator group will be described.
The generator group determination unit 122 divides a plurality of generators into a plurality of generator groups so that the number of stopped generators belonging to the generator groups is not biased.

つまり、全ての時刻で停止状態となる火力発電機が複数ある場合、発電機グループ決定部122は、全ての時刻で停止状態となる火力発電機が同一グループに集中しないように、全ての時刻で停止状態となる火力発電機を分散させる。 That is, when there are a plurality of thermal power generators that are stopped at all times, the generator group determination unit 122 sets the generator group determination unit 122 at all times so that the thermal power generators that are stopped at all times are not concentrated in the same group. Disperse the thermal power generators that are in a stopped state.

***実施の形態2の効果***
実施の形態2により、実施の形態1と同じ効果を得ることができる。
*** Effect of Embodiment 2 ***
According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

***実施の形態の補足***
図7に基づいて、運転計画装置100のハードウェア構成を説明する。
運転計画装置100は処理回路109を備える。
処理回路109は、受付部110と運転計画部120と出力部130と最適化問題部140とを実現するハードウェアである。
処理回路109は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリ102に格納されるプログラムを実行するプロセッサ101であってもよい。
*** Supplement to the embodiment ***
The hardware configuration of the operation planning device 100 will be described with reference to FIG. 7.
The operation planning device 100 includes a processing circuit 109.
The processing circuit 109 is hardware that realizes the reception unit 110, the operation planning unit 120, the output unit 130, and the optimization problem unit 140.
The processing circuit 109 may be dedicated hardware or a processor 101 that executes a program stored in the memory 102.

処理回路109が専用のハードウェアである場合、処理回路109は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGAまたはこれらの組み合わせである。
ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略称である。
FPGAは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。
When the processing circuit 109 is dedicated hardware, the processing circuit 109 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
ASIC is an abbreviation for Application Special Integrated Circuit.
FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array.

運転計画装置100は、処理回路109を代替する複数の処理回路を備えてもよい。複数の処理回路は、処理回路109の役割を分担する。 The operation planning device 100 may include a plurality of processing circuits that replace the processing circuit 109. The plurality of processing circuits share the role of the processing circuit 109.

運転計画装置100において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。 In the operation planning device 100, some functions may be realized by dedicated hardware, and the remaining functions may be realized by software or firmware.

このように、処理回路109はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。 In this way, the processing circuit 109 can be realized by hardware, software, firmware, or a combination thereof.

実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではない。実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。フローチャート等を用いて説明した手順は、適宜に変更してもよい。 The embodiments are examples of preferred embodiments and are not intended to limit the technical scope of the invention. The embodiment may be partially implemented or may be implemented in combination with other embodiments. The procedure described using the flowchart or the like may be appropriately changed.

運転計画装置100は、複数の装置で実現されてもよい。
運転計画装置100の要素である「部」は、「処理」または「工程」と読み替えてもよい。
The operation planning device 100 may be realized by a plurality of devices.
The "part" which is an element of the operation planning device 100 may be read as "processing" or "process".

100 運転計画装置、101 プロセッサ、102 メモリ、103 補助記憶装置、104 通信装置、105 入出力インタフェース、109 処理回路、110 受付部、120 運転計画部、121 暫定解取得部、122 発電機グループ決定部、123 部分問題解取得部、124 最終解取得部、130 出力部、140 最適化問題部、141 基準問題生成部、142 最適化問題計算部、190 記憶部、200 運転計画システム、201 運転計画データ、210 利用者端末、211 入力データ、212 電力需要データ、213 発電機構成データ、214 発電機特性データ。 100 Operation planning device, 101 processor, 102 memory, 103 auxiliary storage device, 104 communication device, 105 input / output interface, 109 processing circuit, 110 reception unit, 120 operation planning unit, 121 provisional solution acquisition unit, 122 generator group determination unit , 123 Partial problem solution acquisition unit, 124 Final solution acquisition unit, 130 Output unit, 140 Optimization problem unit, 141 Reference problem generation unit, 142 Optimization problem calculation unit, 190 Storage unit, 200 Operation planning system, 201 Operation plan data , 210 user terminal, 211 input data, 212 power demand data, 213 generator configuration data, 214 generator characteristic data.

Claims (17)

複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける発電機グループ決定部と、
前記複数台の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である基準問題に基づいて発電機グループ毎に所属する1台以上の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である部分問題を生成し、発電機グループ毎に部分問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す部分問題解を得る部分問題解取得部と、
発電機グループ毎の部分問題解の集合から一部の部分問題解を抽出し、前記一部の部分問題解に従って各発電機が稼働する場合における最適化問題である最終解決定問題を前記基準問題に基づいて生成し、前記最終解決定問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す最終解を得る最終解取得部と、
を備える運転計画装置。
The generator group decision unit that divides multiple generators into multiple generator groups,
It is an optimization problem for determining the operation plan of one or more generators belonging to each generator group based on the standard problem which is the optimization problem for determining the operation plan of the plurality of generators. A partial problem solution acquisition unit that generates a partial problem and obtains a partial problem solution that represents the operation plan of each generator by solving the partial problem for each generator group.
Partial subproblem solutions are extracted from the set of subproblem solutions for each generator group, and the final solution determination problem, which is an optimization problem when each generator operates according to the partial subproblem solution, is defined as the reference problem. The final solution acquisition unit, which is generated based on the above and obtains the final solution representing the operation plan of each generator by solving the final solution determination problem,
An operation planning device equipped with.
前記発電機グループ決定部は、前記複数台の発電機の構成を示す発電機構成データに基づいて、互いに連動して動作する2台以上の発電機を同じ発電機グループに所属させる
請求項1に記載の運転計画装置。
According to claim 1, the generator group determination unit makes two or more generators operating in conjunction with each other belong to the same generator group based on the generator configuration data indicating the configurations of the plurality of generators. The described operation planning device.
前記発電機グループ決定部は、各発電機の特性を示す発電機特性データに基づいて、発電機グループ間で所属する発電機の特性に偏りが生じないように、前記複数の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項1または請求項2に記載の運転計画装置。
Said generator group determining unit, based on the generator characteristic data indicating characteristics of each generator so as not to cause deviation in the characteristics of the generator that belongs between the generator groups, the said plurality of generators The operation planning device according to claim 1 or 2, which is divided into a plurality of generator groups.
前記発電機グループ決定部は、発電機グループ間で所属する発電機の発電効率に偏りが生じないように、前記複数台の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項3に記載の運転計画装置。
The operation according to claim 3, wherein the generator group determination unit divides the plurality of generators into the plurality of generator groups so that the power generation efficiency of the generators belonging to the generator groups is not biased. Planning equipment.
前記発電機特性データは、各発電機の特性として、各発電機の出力範囲を示し、
前記運転計画装置は、前記複数台の発電機の全てが稼働する場合の最適化問題である暫定解決定問題を前記基準問題に基づいて生成し、前記暫定解決定問題を解くことによって各発電機の出力値を示す暫定解を得る暫定解取得部を備え、
前記発電機グループ決定部は、前記暫定解が示す各発電機の出力値と前記発電機特性データが示す各発電機の出力範囲とに基づいて、前記複数台の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項3または請求項4に記載の運転計画装置。
The generator characteristic data shows the output range of each generator as the characteristics of each generator.
The operation planning device generates a provisional solution determination problem, which is an optimization problem when all of the plurality of generators are in operation, based on the reference problem, and solves the provisional solution determination problem for each generator. Equipped with a provisional solution acquisition unit that obtains a provisional solution indicating the output value of
The generator group determination unit uses the plurality of generators as the plurality of generators based on the output value of each generator indicated by the provisional solution and the output range of each generator indicated by the generator characteristic data. The operation planning device according to claim 3 or 4, which is divided into groups.
前記発電機特性データは、各発電機の特性として、各発電機の出力範囲を示し、
前記運転計画装置は、前記複数台の発電機を1台以上の稼働発電機と1台以上の停止発電機とに分類し、前記1台以上の稼働発電機の全てが稼働し、且つ、前記1台以上の停止発電機の全てが停止する場合の最適化問題である暫定解決定問題を前記基準問題に基づいて生成し、前記暫定解決定問題を解くことによって各発電機の出力値を示す暫定解を得る暫定解取得部を備え、
前記発電機グループ決定部は、前記暫定解が示す各発電機の出力値と前記発電機特性データが示す各発電機の出力範囲とに基づいて、前記複数台の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項3または請求項4に記載の運転計画装置。
The generator characteristic data shows the output range of each generator as the characteristics of each generator.
The operation planning device classifies the plurality of generators into one or more active generators and one or more stopped generators, all of the one or more active generators are in operation, and the above-mentioned A provisional solution determination problem, which is an optimization problem when all of one or more stopped generators are stopped, is generated based on the reference problem, and the output value of each generator is shown by solving the provisional solution determination problem. Equipped with a provisional solution acquisition department to obtain a provisional solution
The generator group determination unit uses the plurality of generators as the plurality of generators based on the output value of each generator indicated by the provisional solution and the output range of each generator indicated by the generator characteristic data. The operation planning device according to claim 3 or 4 , which is divided into groups.
前記発電機特性データは、各発電機の特性として、各発電機の発電効率を示し、
前記暫定解取得部は、前記1台以上の稼働発電機の出力上限値の総和が電力需要以上になるように、前記複数台の発電機から発電効率が高い順に前記1台以上の稼働発電機を選択する
請求項6に記載の運転計画装置。
The generator characteristic data shows the power generation efficiency of each generator as the characteristics of each generator.
In the provisional solution acquisition unit, the one or more operating generators are arranged in descending order of power generation efficiency from the plurality of generators so that the sum of the output upper limit values of the one or more operating generators is equal to or greater than the power demand. The operation planning device according to claim 6.
前記発電機グループ決定部は、発電機グループ間で所属する停止発電機の台数に偏りが生じないように、前記複数台の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項6または請求項7に記載の運転計画装置。
The generator group determination unit divides the plurality of generators into the plurality of generator groups so that the number of stopped generators belonging to the generator groups is not biased. The operation planning device described in.
前記発電機グループ決定部は、出力値が出力下限値に等しい発電機が分散されるように、前記複数台の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の運転計画装置。
The generator group determination unit is any one of claims 5 to 8 that divides the plurality of generators into the plurality of generator groups so that the generators whose output values are equal to the output lower limit value are distributed. The operation planning device according to item 1.
前記発電機グループ決定部は、出力値が出力下限値よりも大きく出力上限値よりも小さい発電機が分散されるように、前記複数台の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項5から請求項9のいずれか1項に記載の運転計画装置。
The generator group determination unit divides the plurality of generators into the plurality of generator groups so that the generators whose output value is larger than the output lower limit value and smaller than the output upper limit value are distributed. The operation planning apparatus according to any one of claims 9.
前記発電機特性データは、各発電機の特性として、計画期間における各発電機の停止の有無を示し、
前記発電機グループ決定部は、前記計画期間に停止する発電機が分散されるように、前記複数台の発電機を前記複数の発電機グループに分ける
請求項5から請求項10のいずれか1項に記載の運転計画装置。
The generator characteristic data indicates whether or not each generator is stopped during the planning period as the characteristic of each generator.
The generator group determination unit divides the plurality of generators into the plurality of generator groups so that the generators stopped during the planned period are distributed. Any one of claims 5 to 10. The operation planning device described in.
前記運転計画装置は、前記複数台の発電機の全てが稼働する場合の最適化問題である暫定解決定問題を前記基準問題に基づいて生成し、前記暫定解決定問題を解くことによって各発電機の出力値を示す暫定解を得る暫定解取得部を備え、
前記部分問題解取得部は、前記暫定解が示す各発電機の出力値に基づいて、発電機グループ毎に部分問題の制約条件を設定する
請求項1に記載の運転計画装置。
The operation planning device generates a provisional solution determination problem, which is an optimization problem when all of the plurality of generators are in operation, based on the reference problem, and solves the provisional solution determination problem for each generator. Equipped with a provisional solution acquisition unit that obtains a provisional solution indicating the output value of
The operation planning device according to claim 1, wherein the partial problem solution acquisition unit sets constraint conditions for a partial problem for each generator group based on the output value of each generator indicated by the provisional solution.
前記部分問題解取得部は、前記暫定解が示す各発電機の出力値に基づいて発電機グループ毎に所属する発電機の出力値の合計をグループ需要量として算出し、発電機グループ毎にグループ需要量を部分問題の制約条件に加える
請求項12に記載の運転計画装置。
The partial problem solution acquisition unit calculates the total output value of the generators belonging to each generator group as a group demand amount based on the output value of each generator indicated by the provisional solution, and groups each generator group. The operation planning device according to claim 12, wherein the demand amount is added to the constraint condition of the partial problem.
前記部分問題解取得部は、前記暫定解が示す各発電機の出力値に基づいて各発電機の発電余力を算出し、発電機グループ毎に所属する発電機の発電余力の合計をグループ余力として算出し、発電機グループ間のグループ余力の比率に基づいて各発電機グループに対して発電余力の下限である下限予備力を決定し、発電機グループ毎に下限予備力を部分問題の制約条件に加える
請求項12または請求項13に記載の運転計画装置。
The partial problem solution acquisition unit calculates the power generation surplus capacity of each generator based on the output value of each generator indicated by the provisional solution, and sets the total power generation surplus capacity of the generators belonging to each generator group as the group surplus capacity. Calculate and determine the lower limit reserve capacity, which is the lower limit of the power generation reserve capacity, for each generator group based on the ratio of the group reserve capacity between the generator groups, and set the lower limit reserve capacity for each generator group as a constraint condition for partial problems. The operation planning device according to claim 12 or 13.
前記最終解取得部は、発電機グループ毎の部分問題解の集合から各時刻における各発電機の稼働の有無を示す部分問題解を抽出し、抽出した部分問題解に従って各発電機が稼働または停止する場合における最適化問題を前記最終解決定問題として生成する
請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の運転計画装置。
The final solution acquisition unit extracts a partial problem solution indicating whether or not each generator is operating at each time from a set of partial problem solutions for each generator group, and each generator operates or stops according to the extracted partial problem solution. The operation planning device according to any one of claims 1 to 14, which generates an optimization problem in the case of the above as the final solution determination problem.
発電機グループ決定部が、複数台の発電機を複数の発電機グループに分け、
部分問題解取得部が、前記複数台の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である基準問題に基づいて発電機グループ毎に所属する1台以上の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である部分問題を生成し、発電機グループ毎に部分問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す部分問題解を得て、
最終解取得部が、発電機グループ毎の部分問題解の集合から一部の部分問題解を抽出し、前記一部の部分問題解に従って各発電機が稼働する場合における最適化問題である最終解決定問題を前記基準問題に基づいて生成し、前記最終解決定問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す最終解を得る
運転計画方法。
The generator group decision department divides multiple generators into multiple generator groups,
The partial problem solution acquisition unit determines the operation plan of one or more generators belonging to each generator group based on the reference problem which is an optimization problem for determining the operation plan of the plurality of generators. By generating a partial problem that is an optimization problem for each generator group and solving the partial problem for each generator group, a partial problem solution that represents the operation plan of each generator is obtained.
The final solution acquisition unit extracts some subproblem solutions from the set of subproblem solutions for each generator group, and is the final solution that is an optimization problem when each generator operates according to the partial subproblem solution. An operation planning method in which a decision problem is generated based on the reference problem, and the final solution representing the operation plan of each generator is obtained by solving the final solution decision problem.
複数台の発電機を複数の発電機グループに分ける発電機グループ決定処理と、
前記複数台の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である基準問題に基づいて発電機グループ毎に所属する1台以上の発電機の運転計画を決定するための最適化問題である部分問題を生成し、発電機グループ毎に部分問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す部分問題解を得る部分問題解取得処理と、
発電機グループ毎の部分問題解の集合から一部の部分問題解を抽出し、前記一部の部分問題解に従って各発電機が稼働する場合における最適化問題である最終解決定問題を前記基準問題に基づいて生成し、前記最終解決定問題を解くことによって各発電機の運転計画を表す最終解を得る最終解取得処理と、
をコンピュータに実行させるための運転計画プログラム。
Generator group determination processing that divides multiple generators into multiple generator groups,
It is an optimization problem for determining the operation plan of one or more generators belonging to each generator group based on the standard problem which is the optimization problem for determining the operation plan of the plurality of generators. A partial problem solution acquisition process that generates a partial problem and solves the partial problem for each generator group to obtain a partial problem solution that represents the operation plan of each generator.
Partial subproblem solutions are extracted from the set of subproblem solutions for each generator group, and the final solution determination problem, which is an optimization problem when each generator operates according to the partial subproblem solution, is defined as the reference problem. The final solution acquisition process to obtain the final solution representing the operation plan of each generator by solving the final solution determination problem, which is generated based on
An operation planning program that allows a computer to execute.
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