JP7211574B2 - 運転計画装置、運転計画方法、及び運転計画プログラム - Google Patents

Description

本開示は、電力の需要と供給が一致するよう発電機の運転計画を立案する運転計画装置、運転計画方法、及び運転計画プログラムに関する。

電気を安定して供給するためには、電力の需要に対して発電機の発電量を一致させることが重要である。電力を供給する発電機は、風力発電や火力発電等の発電機の種類があり、発電機を稼働する際の制約条件や発電機が稼働している間の発電効率がそれぞれ異なる。これら複数の発電機を組み合わせた電力の供給を需要と一致させるため、事前に予測された電力需要に合わせて一定の時間ごとにそれぞれの発電機の起動や停止などを計画した運転計画を作成している。このような発電機の運転計画を作成する問題は、運転計画問題（Ｕｎｉｔ Ｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔ問題）と呼ばれ広く研究されている。運転計画問題は組み合わせ最適化問題であるので、発電機の台数増加、計画期間の長期化、計画する時間間隔の細かさによって問題の規模が大きくなると、解を求める演算時間が増大する傾向にある。

特許文献１では、電力需要に基づいて発電機の運転計画を作成する際に、時間間隔が短い電力需要に基づいて時間間隔が長い電力需要を生成し、生成した電力需要に基づいて発電機の運転または停止に関する運転状態の運転計画を算出する。そして、算出した運転計画を前提に時間間隔が短い電力需要に基づいて発電コストが小さくなるよう当該運転計画における発電機の起動開始または停止時刻を前後に調整する。このようにすることで、運転計画を初めから短い時間間隔で作成するよりも演算時間を短縮させることができる。

特開２０２０－９２５３３号公報

しかしながら、時間間隔の短い電力需要に基づいて時間間隔が長い電力需要を生成する際に電力需要値が平均化されることにより、生成した電力需要が本来の電力需要と大きく異なる期間ができてしまう場合がある。その場合、運転計画は時間間隔が長い電力需要に基づいて生成されているので、より正確な時間間隔の短い電力需要を満たす運転計画を立てることができないという問題があった。

本開示は、上記の問題を解決するためになされたものであり、時間間隔が長い電力需要に基づいて算出した運転計画に基づいて発電機の運転状態を限定する期間を設定する運転計画装置を得るためのものである。

本開示に係る運転計画装置は、第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける入力受付部と、入力受付部に受け付けられた元問題に基づいて第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する補助問題生成部と、補助問題生成部が生成した補助問題に基づいて運転計画問題を解いて発電機の運転状態に関する補助運転計画を算出する補助運転計画算出部と、補助運転計画算出部が算出した補助運転計画に基づいて前記運転状態を限定する期間を設定する状態設定部と、状態設定部にて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、入力受付部に入力された元問題とに基づいて運転計画問題を解いて運転計画を決定する運転計画決定部とを備えるものである。

本開示に係る運転計画方法は、第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける入力受付ステップと、入力受付ステップにて受け付けられた元問題に基づいて第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する補助問題生成ステップと、補助問題生成ステップにて生成した補助問題に基づいて運転計画問題を解いて発電機の運転状態に関する補助運転計画を算出する補助運転計画算出ステップと、補助運転計画算出ステップにて算出した補助運転計画に基づいて前記運転状態を限定する期間を設定する状態設定ステップと、状態設定ステップにて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、入力受付ステップに入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて前記発電機の運転状態を決定する運転計画決定ステップとを備えるものである。

本開示に係る運転計画プログラムは、第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける入力受付ステップと、入力受付ステップにて受け付けられた元問題に基づいて第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する補助問題生成ステップと、補助問題生成ステップにて生成した補助問題に基づいて発電機の運転状態に関する運転計画問題を解いて補助運転計画を算出する補助運転計画算出ステップと、補助運転計画算出ステップにて算出した補助運転計画に基づいて前記運転状態を限定する期間を設定する状態設定ステップと、状態設定ステップにて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、入力受付ステップに入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて前記発電機の運転状態を決定する運転計画決定ステップとを備えるものである。

本開示によれば、時間間隔が長い電力需要に基づいて算出した補助運転計画に基づいて発電機の運転状態を限定する期間を設定することができるので、本来満たすべき電力需要である短い電力需要を満たす運転計画を立てることができる。

実施の形態の運転計画装置を適用した運転計画システムの概要を示す構成図である。 実施の形態１に係る運転計画装置の構成を示す構成図である。 実施の形態１に係る運転計画装置の記憶部が記憶する情報を示す概念図である。 実施の形態１に係る運転計画装置に情報が入力される際の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る運転計画装置が入力された情報に基づいて対象となる発電機の運転を計画する際の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１における元問題の電力需要と補助問題の電力需要の差分の例を示す図である。 実施の形態１に係る運転計画装置の状態設定部が運転状態を限定した場合の一例を示す図である。 実施の形態２に係る運転計画装置の状態設定部が運転状態を限定した場合の一例である。 実施の形態に係る運転計画装置の構成を示すハードウェア構成図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る運転計画装置１００について説明する。実施の形態１では、発電機の運転状態として運転または停止いずれかの状態について運転計画を立案する。
図１は、本実施の形態の運転計画装置１００を適用した運転計画システムの概要を示す構成図である。運転計画システムは、入力端末３００と運転計画サーバ２００から構成される。入力端末３００は、電力需要情報１０２１、発電機構成情報１０２３及び発電機特性情報１０２２を運転計画サーバ２００に入力するためのものであり、例えば、ＰＣ、タブレット、スマートフォンなどの端末である。運転計画サーバ２００が入力端末３００を兼ねても良い。運転計画サーバ２００は、運転計画装置１００を動作させ、発電機の運転計画２１を立案する。

図２は、本実施の形態１に係る運転計画装置１００の構成を示す構成図である。運転計画装置１００は、対象となる期間において特定の時間間隔ごとに予想された電力需要に基づき、当該電力需要を満たす発電が行えるよう、対象となる１つまたは複数の発電機それぞれの運転または停止の運転状態を計画した運転計画を立案する。運転計画装置１００は、第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける入力受付部１０１と、入力受付部１０１に受け付けられた元問題に基づいて第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する補助問題生成部１０３と、補助問題生成部１０３が生成した補助問題に基づいて運転計画問題を解いて発電機の運転状態に関する補助運転計画を算出する補助運転計画算出部１０４と、補助運転計画算出部１０４が算出した補助運転計画に基づいて運転状態を限定する期間を設定する状態設定部１０５と、状態設定部１０５にて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、入力受付部１０１に入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて発電機の運転状態を決定する運転計画決定部１０６とを備える。

入力受付部１０１は、第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける。
詳細には、入力受付部１０１は、電力需要情報１０２１、発電機構成情報１０２３及び発電機特性情報１０２２を受け付け、受け付けた電力需要情報１０２１、発電機構成情報１０２３及び発電機特性情報１０２２を運転計画問題の元問題として記憶部１０２へ出力する。

電力需要情報１０２１は、運転計画の対象となる期間において算出したい時間間隔の予想電力需要値、すなわち、対象となる発電機が発電すべき電力を予想した予想電力需要値の情報である。例えば、４月１日から４月７日の一週間の発電機の運転計画について時間刻みを１コマ３０分ごとに算出したい場合、４月１日０：００、４月１日０：３０・・・と始まり、４月７日２３：３０までの計３３６時点の予想電力需要値の情報を有する。

発電機特性情報１０２２は、運転計画の対象となる発電機の種類、当該発電機が運転する際の発電量と燃料消費量との関数、発電機を運転させた場合に少なくとも運転状態を続けなくてはならない時間を示す最小連続運転時間、発電機を停止させた場合に少なくとも停止状態を続けなくてはならない時間を示す最小連続停止時間、出力上下限値、出力変化速度などの情報が含まれる。

発電機構成情報１０２３は、運転計画の対象となる１つまたは複数の発電機の構成を示す情報として、発電機の台数、発電機間の関係などの情報を有する。発電機間の関係とは、例えば一部の発電機が燃料タンクを共有していることや、揚水発電機において貯水池を共有していること、複数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を指す。

記憶部１０２は、入力受付部１０１から入力された元問題である電力需要情報１０２１、発電機特性情報１０２２、発電機構成情報１０２３を記憶する。図３は、本実施の形態１に係る運転計画装置１００の記憶部１０２が記憶する情報を示す概念図である。また、後に説明する補助問題生成部１０３から補助問題電力需要情報１０２４及び補助問題発電機特性情報１０２５、補助運転計画算出部１０４から補助問題運転計画情報１０２７、状態限定部から差分情報１０２６及び運転状態情報１０２８を入力され、記憶する。記憶部１０２は、各構成から必要に応じて情報を出力する。

補助問題生成部１０３は、入力受付部１０１に受け付けられた元問題に基づいて第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する。
具体的には、記憶部１０２に記憶された電力需要情報１０２１及び発電機特性情報１０２２をそれぞれ補助問題電力需要情報１０２４及び補助問題発電機特性情報１０２５へ変換する。

補助問題電力需要情報１０２４は、元問題の電力需要情報１０２１の時間間隔よりも長い時間間隔の予想電力需要値を有する。例えば、４月１日から４月７日の一週間について第一の時間間隔が１コマ３０分の予想電力需要値を有する元問題の電力需要情報１０２１に基づき、４月１日から４月７日の一週間について第二の時間間隔が１コマ２時間の予想電力需要値を有する補助問題電力需要情報１０２４が生成される。

補助問題発電機特性情報１０２５は、発電機特性情報１０２２を補助問題電力需要情報１０２４と同じ第二の時間間隔の情報にする。例えば、第二の時間間隔が１コマ２時間の補助問題発電機特性情報１０２５を生成する場合、発電機特性情報１０２２における最小連続起動時間が３時間は２コマ分に相当する４時間となる。
補助問題生成部１０３は、生成した補助問題電力需要情報１０２４、補助問題発電機特性情報１０２５及び発電機構成情報１０２３を運転計画問題の補助問題として記憶部１０２へ記憶する。

補助運転計画算出部１０４は、補助問題生成部１０３が生成した補助問題に基づいて発電機の運転状態に関する運転計画問題を解いて補助運転計画を算出する。
具体的には、補助運転計画算出部１０４は記憶部１０２に記憶された補助問題電力需要情報１０２４及び補助問題発電機特性情報１０２５及び発電機構成情報１０２２から成る補助問題に基づいて運転計画問題として補助問題を解き、時間間隔が長い第二の時間間隔ごとの発電機の運転状態を示す補助運転計画を算出する。運転計画問題を解く方法は、汎用的な混合整数計画ソルバを用いる、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクスを用いる等、任意の既存技術を用いることができる。算出した補助運転計画は、補助問題電力需要情報１０２４の電力需要を満たすよう、第二の時間間隔ごとに対象の発電機それぞれの運転状態が運転または停止のどちらであるかが計画される。算出された補助運転計画は補助問題運転計画情報１０２７として記憶部１０２に記憶される。

状態設定部１０５は、補助運転計画算出部１０４が算出した補助運転計画に基づいて発電機の運転状態を限定する期間を設定する。
具体的には、状態設定部１０５は、補助問題運転計画情報１０２７に基づいて発電機の運転状態が停止から運転へ、または、運転から停止へ切り替わる前後の設定期間以外の運転状態を補助問題運転計画情報１０２７の補助運転計画の運転状態に限定する。本実施の形態では、運転が計画される運転状態が運転または停止の２つのみであるため、運転または停止の状態をとることに限定される。これは、後の運転計画決定部１０６にて発電機の状態切り替え前後について時間間隔の長い補助問題ではなくより正確な電力需要情報１０２１を有する時間間隔の短い元問題に基づいて運転計画問題を解くことにより、より効率の良い運転計画を立案することができるためである。なお、設定期間は任意に設定可能である。

また、状態設定部１０５は、元問題の電力需要と補助問題の電力需要の差分を時刻ごとに算出する差分算出部１０５１と、差分算出部１０５１が算出した電力需要の差分が閾値以上である時刻を判定する差分判定部１０５２を備え、差分判定部１０５２において閾値以上であると判定された時刻の設定期間以外の運転状態を補助問題運転計画情報１０２７の補助運転計画の運転状態に限定する。

差分計算部は、記憶部１０２に記憶された電力需要情報１０２１と補助問題電力需要情報１０２４に基づいて電力需要情報１０２１の時間間隔に対応する時刻ごとに電力需要情報１０２１と補助問題電力需要情報１０２４との電力需要値の差分の絶対値を算出し、差分情報１０２６として記憶する。例えば、電力需要情報１０２１の第一の時間間隔ｋコマが補助問題電力需要情報１０２４の時間間隔が長い第二の時間間隔１コマに相当するとして、短い時間間隔ごとの電力需要値の数をｋ・Ｔ、補助問題電力需要情報１０２４に含まれる時間間隔ごとの電力需要値の数をＴとする。電力需要情報１０２１をｄ（ｔ）（ｔ＝０，…，ｋ・Ｔ－１）、補助問題電力需要情報１０２４を （ｔ）（ｔ＝０，…，Ｔ－１）とするとき、その差分Δｔ（ｔ＝０，…，ｋ・Ｔ－１）は、以下の式で計算できる。
Δ（ｔ）＝｜ｄ（ｔ）―Ｄ（ｔ’）｜、ｔ’＝（ｔ／ｋ以下の最大の整数）

差分判定部１０５２は、記憶部１０２が記憶した差分情報１０２６を用いて差分が閾値以上となる時刻を判定する。例えば、上記式ではΔ（ｔ）が閾値以上の時刻の前後のコマを差分が閾値以上となる時刻と判定する。補助問題の電力需要情報１０２１は、時間間隔を長くする際に電力需要値について例えば平均化されたことにより、元問題の電力需要情報１０２１との電力需要値の差が大きい期間が生じる場合がある。この期間において補助問題に基づいて運転計画問題を解いた補助運転計画では本来算出したい電力需要である元問題の電力需要を満たせない可能性がある。そこで、後の運転計画決定部１０６にて元問題の電力需要情報１０２１と補助問題の電力需要情報１０２１とで電力需要値の差が大きい期間については元問題に基づいて運転計画問題を解いて運転計画を立案することができるよう、状態設定部１０５にて差分が大きい時刻については状態を限定しないようにする。

状態設定部１０５は、差分判定部１０５２に閾値以上であると判定された時刻の設定以外の運転状態を補助問題運転計画情報１０２７に基づいて限定する。本実施の形態では、運転が計画される運転状態が運転または停止の２つのみである場合は、運転または停止の状態をとることに限定される。設定期間は、閾値以上と判定された時刻の前後を任意に設定した期間である。

状態設定部１０５は、上記２つの期間以外の運転状態を補助問題運転計画情報１０２７の発電機の運転状態に限定した運転状態情報１０２８を記憶部１０２に記憶する。このように、状態設定部１０５は第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題に基づいて運転計画問題を解いた補助運転計画に基づいて運転状態を限定する期間を設定し、その他の期間については運転状態を限定しない。従って、第一の時間間隔の元問題に基づいて運転計画問題を解くべき期間を任意に設定することができる。

運転計画決定部１０６は、状態設定部１０５にて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、入力受付部１０１に入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて前記発電機の運転状態を決定する。
具体的には、運転計画決定部１０６は、運転状態情報１０２８に基づいて状態設定部１０５にて設定された期間の運転状態を限定し、その他の期間について元問題である電力需要情報１０２１、発電機構成情報１０２３及び発電機特性情報１０２２に基づいて運転計画問題を解く。従って、一部の期間について運転状態が限定された状態で運転計画問題を解くので、全ての期間について時間間隔が短い元問題の運転計画問題を解くよりも演算時間を短縮させることができる。
運転計画決定部は、出力部１０７に運転計画を出力する。

次に、実施の形態１に係る運転計画装置１００の動作について説明する。以下では、簡単のため、対象とする発電機を１つとし、第一の時間間隔を１コマ３０分、第二の時間間隔を一コマ２時間として発電機の電力需要情報１０２１を入力する場合について説明する。なお、第一の時間間隔及び第二の時間間隔は任意に設定可能であり、運転計画の対象とする発電機も１つに限らず複数あっても良い。

図４は、本実施の形態１に係る運転計画装置１００に情報が入力される際の動作を示すフローチャートである。
Ｓ１０１にて、入力受付部１０１は第一の時間間隔の電力需要情報１０２１、発電機特性情報１０２２、発電機構成情報１０２３を受け付ける。そして、Ｓ１０２にて、入力受付部１０１は受け付けた電力需要情報１０２１、発電機特性情報１０２２、発電機構成情報１０２３を元問題として記憶部１０２へ記憶させる。以上で運転計画装置１００へ情報を入力する際の動作は終了する。

図５は、本実施の形態１に係る運転計画装置１００が入力された情報に基づいて対象となる発電機の運転を計画する際の動作を示すフローチャートである。

Ｓ２０１にて、補助問題生成部１０３は入力受付部１０１に受け付けられた元問題に基づいて第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する。
具体的には、記憶部１０２に記憶された電力需要情報１０２１及び発電機特性情報１０２２をそれぞれ補助問題電力需要情報１０２４及び補助問題発電機特性情報１０２５へ変換し、生成した補助問題電力需要情報１０２４、補助問題発電機特性情報１０２５及び発電機構成情報１０２３を運転計画問題の補助問題として記憶部１０２へ記憶する。この時、元問題の第一の時間間隔１コマ３０分に対し、補助問題電力需要情報１０２４及び補助問題発電機特性情報１０２５を第二の時間間隔１コマ２時間の補助問題へ変換する。補助問題生成部１０３は、補助問題を記憶部１０２へ記憶する。

Ｓ２０２にて、補助運転計画算出部１０４は、補助問題生成部１０３が生成した補助問題に基づいて運転計画問題を解いて発電機の運転状態に関する補助運転計画を算出する。
具体的には、補助運転計画算出部１０４は記憶部１０２に記憶された補助問題電力需要情報１０２４及び補助問題発電機特性情報１０２５及び発電機構成情報１０２３から成る補助問題に基づいて運転計画問題として補助問題を解き、時間間隔が長い第二の時間間隔の補助運転計画を算出する。算出された補助運転計画は補助問題運転計画情報１０２７として記憶部１０２に記憶される。

Ｓ２０３にて、状態設定部１０５は、補助運転計画算出部１０４が算出した補助運転計画に基づいて運転状態を限定する期間を設定する。
具体的には、状態設定部１０５は、補助問題運転計画情報１０２７に基づいて発電機の運転状態が停止から運転へ、または、運転から停止へ運転状態が切り替わる前後の設定期間以外の期間の運転状態を補助問題運転計画情報１０２７に基づいて補助運転計画の運転状態に限定する。例えば、補助運転計画算出部１０４が算出した運転計画は、０時から８時の間で停止、８時から１４時の間で運転、１４時から２４時の間で停止と計画された場合、状態設定部１０５は運転が切り替わる前後１時間を設定期間として７時から９時、１３時から１５時以外の期間について運転状態を補助問題運転計画と同じ運転状態に限定したものを運転状態とする。

また、状態設定部１０５の差分算出部１０５１は、元問題の電力需要と補助問題の電力需要の差分を３０分ごとに算出する。状態設定部１０５の判定部は、差分算出部１０５１が算出した電力需要の差分の絶対値が閾値以上である時刻を判定する。図６は、本実施の形態１における元問題の電力需要と補助問題の電力需要の差分の例を示す図である。図に示すグラフは、縦軸が電力需要、横軸が時刻となっており、実線が元問題の電力需要、破線が補助問題の電力需要、細かい点線が元問題と補助問題の電力需要の差分を表している。例えば、１８時と１９時の差分が閾値以上であると差分判定部１０５２に判定される。そして、状態設定部１０５は、判定部において閾値以上であると判定された１８時～１９時を設定期間とし、１８時～１９時以外の期間の前記対象となる発電機の運転状態を限定する。

状態設定部１０５は、上記２つの期間以外の運転状態を補助問題運転計画情報１０２７の発電機の運転状態に限定した運転状態情報１０２８を記憶部１０２に記憶する。図７は、本実施の形態１に係る運転計画装置１００の状態設定部１０５が運転状態を限定した場合の一例を示す図である。運転状態情報１０２８は、０時から６時は停止、９時から１２時は運転、１５時から１６時は停止、２１時から２４時は停止に限定されている。そして、７時から９時、１３時から１５時、１７時から２１時は運転状態が限定されていない未確定の状態である。

Ｓ２０４にて、運転計画決定部１０６は、状態設定部１０５にて運転状態が限定された期間と限定された運転状態、及び、入力受付部１０１に入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて運転計画を決定する。
具体的には、運転計画決定部１０６は、運転状態情報１０２８に基づいて状態設定部１０５にて設定された期間について限定された運転状態を前提として、元問題である電力需要情報１０２１、発電機構成情報１０２３及び発電機特性情報１０２２に基づいて運転計画問題を解き、これを最終的な運転計画として決定する。運転計画決定部１０６は、一部の期間について運転状態が限定された状態で運転計画問題を解くので、全ての期間について時間間隔が短い元問題の運転計画問題を解くよりも演算時間を短縮させることができる。

以上のように、本実施の形態１に係る運転計画装置１００によれば、時間間隔が長い電力需要に基づいて算出した運転計画に基づいて発電機の運転状態を限定する期間を設定することができるので、本来満たすべき電力需要である短い電力需要を満たす運転計画を立てることができる。

なお、状態設定部１０５にて、実施の形態１では発電機の運転状態を限定する期間を発電機の運転状態が切り替わる前後の設定期間及び問題の電力需要と補助問題の電力需要の差分が閾値以上である設定期間以外の期間とした。しかし、発電機の運転状態を限定する期間は発電機の運転状態が切り替わる前後の期間以外の期間のみでも良いし、電力需要と補助問題の電力需要の差分が閾値以上である期間以外の期間のみでも良い。発電機の運転状態を限定する期間は発電機の運転状態が切り替わる前後の設定期間以外の期間とする場合は、補助問題の第二の時間間隔の大きさによって設定期間の大きさを変更するようにしても良い。

また、補助運転計画において運転状態が停止の期間と停止が切り替わる前後の設定期間以外の運転状態を補助運転計画の運転状態に限定しても良い。これは、補助運転計画に基づいて停止状態に限定しすぎると元問題において電力需要を満たせない場合が出てくる可能性が高いためである。この方法により、元問題の電力需要を満たす可能性が高まるが、運転計画を立案する演算量は増加する。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る運転計画装置１００について説明する。実施の形態１では、発電機の運転状態は運転または停止のみであったが、実施の形態２では、運転、停止、起動途中、停止途中の状態がある点が異なる。起動途中は停止から運転へ遷移する途中の状態であり、停止途中は運転から停止へ遷移する途中の状態である。そのため、補助運転計画算出部１０４、状態設定部１０５、運転計画決定部１０６が異なるが、その他の構成は実施の形態１と同様である。

補助運転計画算出部１０４は、補助問題に基づいて運転計画問題を解き、発電機の運転、停止、起動途中、停止途中の運転状態の補助運転計画を作成する。
状態設定部１０５は、補助問題算出部が算出した運転計画にて運転状態が切り替わる前後の設定期間について運転状態が切り替わる前後の運転状態に限定する。運転状態が切り替わる前後の設定期間は任意に設定可能である。運転状態が切り替わる前後の運転状態とは、前の運転状態と後の運転状態の２つの運転状態を指す。
詳細には、補助運転計画にて運転状態が停止から起動途中に切り替わる前の設定期間の運転状態を停止及び起動途中に限定し、起動途中の設定期間の運転状態を運転、起動途中及び停止に限定し、起動途中から運転に切り替わる後の設定期間の運転状態を起動途中及び運転に限定する。また、状態設定部１０５は、補助運転計画にて運転状態が運転から停止途中に切り替わる前の設定期間の運転状態を運転及び停止途中に限定し、停止途中の設定期間の運転状態を運転、停止途中及び停止に限定し、停止途中から停止に切り替わる後の設定期間の運転状態を停止途中及び停止に限定する。さらに、その他の期間の運転状態を補助運転計画の運転状態に限定する。発電機は停止から起動途中、そして運転と状態が遷移し、運転から停止途中、そして停止と遷移する。このように運転状態を限定することにより、元問題に基づいて運転計画問題を解く際に起こりえない運転状態を除いて算出できるようにする。

図８は、本実施の形態２の運転計画装置１００の状態設定部１０５が運転状態を限定した場合の一例である。運転状態が切り替わる前後の設定期間は運転または停止の場合３０分、起動中または停止中の場合はその期間全てとする。補助運転計画にて、０時から８時が停止、８時から１０時が起動途中、１０時から１６時が運転、１６時から１８時が停止途中、１８時から２４時が停止の運転状態であったとする。この時、補助運転計画にて運転状態が停止から起動途中へ切り替わる前の設定期間として７時から８時は、停止及び起動途中の運転状態に限定される。補助運転計画にて運転状態が起動途中である８時から１０時の期間は、停止、運転途中及び運転の運転状態に限定される。補助運転計画にて運転状態が起動途中から運転に切り替わる後の設定期間として１０時から１１時は、起動途中及び運転に運転状態が限定される。補助運転計画にて運転状態が運転から停止途中へ切り替わる前の設定期間として１５時から１６時は、運転及び起動停止の運転状態に限定される。補助運転計画にて運転状態が停止途中である１６時から１８時の期間は、運転、停止途中及び停止の運転状態に限定される。補助運転計画にて運転状態が停止途中から停止に切り替わる後の設定期間として１８時から１９時は、停止途中及び停止に運転状態が限定される。また、上述した期間以外は補助運転計画の運転状態に限定される。従って、０時から７時が停止、１１時から１５時は運転、１９時から０時は停止の運転状態に限定される。

運転計画決定部１０６は、状態設定部１０５にて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、入力受付部１０１に入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて前記発電機の運転状態を決定する。

以上のように、実施の形態２に係る運転計画装置によれば、時間間隔が長い電力需要に基づいて算出した運転計画に基づいて発電機の運転状態を限定する期間を設定することができるので、本来の短い時間間隔の電力需要を満たす運転計画を立てることができる。さらに、複数の運転状態が想定される場合に遷移が起こりえない運転状態は除外して短い時間間隔の電力需要に基づいて運転計画を立案することができる。

なお、運転状態は運転、停止に限らず、起動途中、停止途中等その他の運転状態や様々な運転状態の組み合わせがあっても良い。

本実施の形態に係る運転計画装置１００のハードウェア構成について説明する。図９は、本実施の形態に係る運転計画装置１００のハードウェア構成の一例を示すハードウェア構成図である。
運転計画装置１００はコンピュータであり、プロセッサ１１０１、補助記憶装置１１０２、メモリ１１０３、通信装置１１０４、入力インタフェース１１０５、ディスプレイインタフェース１１０６といったハードウェアを備える。
プロセッサ１１０１は、ケーブル１１１０を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。入力インタフェース１１０５は、入力装置１１０７に接続されている。ディスプレイインタフェース１１０６は、ディスプレイ１１０８に接続される。

プロセッサ１１０１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
補助記憶装置１１０２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。
メモリ１１０３は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

通信装置１１０４は、データを受信するレシーバ１１０４１及びデータを送信するトランスミッタ１１０４２を含む。通信装置１１０４4は、例えば、通信チップ又はＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。
入力インタフェース１１０５は、入力装置１１０７のケーブル１１１１が接続されるポートである。入力インタフェース１１０５は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子である。

ディスプレイインタフェース１１０６は、ディスプレイ１１０８のケーブル１１１２が接続されるポートである。ディスプレイインタフェース１１０６は、例えば、ＵＳＢ端子又はＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＩｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。
入力装置１１０７は、例えば、マウス、キーボード又はタッチパネルである。
ディスプレイ１１０８は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）である。

補助記憶装置１１０２には、入力受付部１０１、記憶部１０２、補助問題生成部１０３、補助運転計画算出部１０４、状態設定部１０５、運転計画決定部１０６、出力部１０７の機能を実現するプログラムが記憶されている。これらのプログラムは、運転計画生成プログラムとも称される。入力受付部１０１、記憶部１０２、補助問題生成部１０３、補助運転計画算出部１０４、状態設定部１０５、運転計画決定部１０６、出力部１０７の機能を実現するプログラムは、１つのプログラムであってもよいし、複数のプログラムから構成されていてもよい。このプログラムは、メモリ１１０３にロードされ、プロセッサ１１０１に読み込まれ、プロセッサ１１０１によって実行される。更に、補助記憶装置１１０２には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。そして、ＯＳの少なくとも一部がメモリ１１０３にロードされ、プロセッサ１１０１はＯＳを実行しながら、入力受付部１０１、記憶部１０２、補助問題生成部１０３、補助運転計画算出部１０４、状態設定部１０５、運転計画決定部１０６、出力部１０７の機能を実現するプログラムを実行する。図９では、1つのプロセッサ１１０１が図示されているが、運転計画装置１００が複数のプロセッサ１１０１を備えていてもよい。そして、複数のプロセッサ１１０１が入力受付部１０１、記憶部１０２、補助問題生成部１０３、補助運転計画算出部１０４、状態設定部１０５、運転計画決定部１０６、出力部１０７の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。また、入力受付部１０１、記憶部１０２、補助問題生成部１０３、補助運転計画算出部１０４、状態設定部１０５、運転計画決定部１０６、出力部１０７の処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値が、メモリ１１０３、補助記憶装置１１０２、又は、プロセッサ１１０１内のレジスタ又はキャッシュメモリにファイルとして記憶される。

入力受付部１０１、記憶部１０２、補助問題生成部１０３、補助運転計画算出部１０４、状態設定部１０５、運転計画決定部１０６、出力部１０７について、「部」を「サーキットリ」で提供してもよい。また、「部」を「回路」又は「工程」又は「手順」又は「処理」に読み替えてもよい。また、「処理」を「回路」又は「工程」又は「手順」又は「部」に読み替えてもよい。「回路」及び「サーキットリ」は、プロセッサ１１０１だけでなく、ロジックＩＣ又はＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）といった他の種類の処理回路をも包含する概念である。

なお、プログラムプロダクトと称されるものは、「部」として説明している機能を実現するプログラムが記録された記憶媒体、記憶装置などであり、見た目の形式に関わらず、コンピュータ読み取り可能なプログラムをロードしているものである。

１００．運転計画装置
２００．運転計画サーバ
２１．運転計画
３００．入力端末
１０１．入力受付部
１０２．記憶部
１０２１．電力需要情報
１０２２．発電機特性情報
１０２３．発電機構成情報
１０２４．補助問題電力需要情報
１０２５．補助問題発電機特性情報
１０２６．差分情報
１０２７．補助問題運転計画情報
１０２８．運転状態情報
１０３．補助問題生成部
１０４．補助運転計画算出部
１０５．状態設定部
１０５１．差分算出部
１０５２．差分判定部
１０６．運転計画決定部
１０７．出力部
１１０１．プロセッサ
１１０２．補助記憶装置
１１０３．メモリ
１１０４．通信装置
１１０４１．レシーバ
１１０４２．トランスミッタ
１１０５．入力ＩＦ
１１０６．ディスプレイＩＦ
１１０７．入力装置
１１０８．ディスプレイ
１１１０．１１１１．１１１２．ケーブル

Claims (9)

1. 第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける入力受付部と、
   前記入力受付部に受け付けられた元問題に基づいて前記第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する補助問題生成部と、
   前記補助問題生成部が生成した補助問題に基づいて運転計画問題を解いて発電機の運転状態に関する補助運転計画を算出する補助運転計画算出部と、
   前記補助運転計画算出部が算出した補助運転計画に基づいて運転状態を限定する期間を設定する状態設定部と、
   前記状態設定部にて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、前記入力受付部に入力された元問題とに基づいて運転計画問題を解いて運転計画を決定する運転計画決定部と
   を備えた運転計画装置。
   
2. 前記状態設定部は、
   前記補助運転計画算出部が算出した補助運転計画にて運転状態が切り替わる前後の設定期間以外の運転状態を前記補助運転計画の運転状態に限定する期間とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の運転計画装置。
3. 前記状態設定部は、
   前記元問題の電力需要と前記補助問題の電力需要の差分を時刻ごとに算出する差分算出部と、
   前記差分算出部が算出した電力需要の差分が閾値以上である時刻を判定する差分判定部を備え、
   前記差分判定部において閾値以上であると判定された時刻の設定期間以外の運転状態を前記補助運転計画の運転状態に限定する期間とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の運転計画装置。
4. 前記状態設定部は、運転状態が停止である期間及び前記運転状態が停止である期間の前後の設定期間以外の運転状態を前記補助運転計画の運転状態に限定する期間とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の運転計画装置。
5. 前記状態設定部は、
   前記補助運転計画にて運転状態が切り替わる前後の設定期間について運転状態が切り替わる前後の運転状態に限定し、前記設定期間以外の期間の運転状態を前記補助運転計画の運転状態に限定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の運転計画装置。
6. 前記状態設定部は、
   前記発電機の運転状態が運転、停止、起動途中、停止途中の状態のいずれかの運転状態について運転計画を作成する場合に、
   前記補助運転計画にて運転状態が停止から起動途中に切り替わる前の設定期間の運転状態を停止及び起動途中に限定し、
   起動途中の期間の運転状態を運転、起動途中及び停止に限定し、
   起動途中から運転に切り替わる後の設定期間の運転状態を起動途中及び運転に限定し、
   運転から停止途中に切り替わる前の設定期間の運転状態を運転及び停止途中に限定し、
   停止途中の期間の運転状態を運転、停止途中及び停止に限定し、
   停止途中から停止に切り替わる後の設定期間の状態候補を停止途中及び停止に限定し、
   その他の期間の運転状態を前記補助運転計画の運転状態に限定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の運転計画装置。
7. 前記状態設定部の前記設定期間は、前記第二の時間間隔の長さに応じて変更する
   ことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の運転計画装置。
8. 第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける入力受付ステップと、
   前記入力受付ステップにて受け付けられた元問題に基づいて前記第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する補助問題生成ステップと、
   前記補助問題生成ステップにて生成した補助問題に基づいて発電機の運転状態に関する運転計画問題を解いて補助運転計画を算出する補助運転計画算出ステップと、
   前記補助運転計画算出ステップにて算出した補助運転計画に基づいて前記運転状態を限定する期間を設定する状態設定ステップと、
   前記状態設定ステップにて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、前記入力受付ステップに入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて前記発電機の運転状態を決定する運転計画決定ステップと
   を備えた運転計画方法。
9. 第一の時間間隔の電力需要の入力を元問題として受け付ける入力受付ステップと、
   前記入力受付ステップにて受け付けられた元問題に基づいて前記第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔の補助問題を生成する補助問題生成ステップと、
   前記補助問題生成ステップにて生成した補助問題に基づいて発電機の運転状態に関する運転計画問題を解いて補助運転計画を算出する補助運転計画算出ステップと、
   前記補助運転計画算出ステップにて算出した補助運転計画に基づいて前記運転状態を限定する期間を設定する状態設定ステップと、
   前記状態設定ステップにて運転状態が限定された期間と限定した運転状態、及び、前記入力受付ステップに入力された元問題とに基づいて、運転計画問題を解いて前記発電機の運転状態を決定する運転計画決定ステップと
   を備えた運転計画プログラム。

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