JPH0588714A - 広域需要予測方法および需要予測装置 - Google Patents

広域需要予測方法および需要予測装置

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JPH0588714A
JPH0588714A JP24614491A JP24614491A JPH0588714A JP H0588714 A JPH0588714 A JP H0588714A JP 24614491 A JP24614491 A JP 24614491A JP 24614491 A JP24614491 A JP 24614491A JP H0588714 A JPH0588714 A JP H0588714A
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demand
energy
forecasting
amount
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JP24614491A
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Akihiko Yamada
昭彦 山田
Makoto Shimoda
下田  誠
Hiroshi Matsumoto
弘 松本
Shoji Nakahara
正二 中原
Masahiro Yoshioka
正博 吉岡
Masaaki Sakauchi
正明 坂内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】予測誤差が少なく、広範囲のエネルギー需要の
予測に対応することができる需要予測方法を提供する。 【構成】エネルギーの需要のある複数の対象物で構成さ
れる集合のエネルギー総需要量を予測する方法におい
て、前記集合を類似した需要の特徴を有する小集合に分
類し、小集合毎の需要予測量を、過去の実績需要量と、
需要量に影響を与える影響因子とを用いて予測し、各小
集合の需要予測量を演算して総需要量を求めることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー資源等の需
要予測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】複数個の対象物で構成される集合の総需
要量を予測する方法としては以下のものが知られてい
る。
【0003】(1) D.C.Park, et al, Electrical Loa
d Forecasting Using An ArtificialNeural Network, T
rans. of IEEE RES Summer Meeting, (6,1990) (2) 村田純一, 相良節夫, モデルの自己組織化によ
る1日先電力負荷予測,電気学会論文集, Vol.110-C, N
o.5, pp349-357, (1990) これらは、いずれも一定地域内の電力需要量を予測する
もので、地域内の総需要量を一括して予測している。
【0004】また、エネルギーの総需要を予測する方法
として、特開昭60−106325のように、天気予報
の予想最高気温と、過去の実績をもとにエネルギー需要
を予測する方法が提案されている。また、各家庭の入浴
用エネルギーの予測方法として、特開平1−26343
2、特開平1−204113および特開平1−2634
32のように、各家庭の過去のエネルギー消費パターン
から特徴を抽出し、そのパターンによって、各家庭のエ
ネルギーの需要を予測する方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の複数の予測
対象物から構成される集合の総需要量を一括して予測す
る方法では、影響因子や予測手法がことなる予測対象物
を一括して予測するため、予測誤差が大きかった。ま
た、予測誤差の原因となっている複数の予測対象物個々
の有する影響因子や予測手法の誤差を、総需要の予測誤
差から抽出することは困難であるため、誤差を補正する
ことが難しかった。
【0006】また、従来の個々の予測対象物の需要パタ
ーンを用いて、各予測対象物の需要を予測する方法で
は、各予測対象物ごとに需要パターンの分析を行う必要
がある。そのため、この方法を複数の予測対象物からな
る集合の総需要を予測するのに用いた場合、計算量が膨
大になり、広い地域のエネルギー需要を予測するのに用
いることは実際的に不可能であった。
【0007】本発明の目的は、予測誤差が少なく、広範
囲のエネルギー需要の予測に対応することができる需要
予測方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、エネル
ギーの需要のある複数の対象物で構成される集合のエネ
ルギー総需要量を予測する方法において、前記集合を類
似した需要の特徴を有する小集合に分類し、小集合毎の
需要予測量を、過去の実績需要量と、需要量に影響を与
える影響因子とを用いて予測し、各小集合の需要予測量
を演算して総需要量を求めることを特徴とする需要予測
方法が提供される。
【0009】
【作用】本発明では、予測対象集合を、複数の需要特性
別の小集合に分類して、該小集合毎に需要特性に適した
予測方法で需要予測を行う。得られた小集合毎の需要予
測量を合成することにより総需要を予測する。従って、
小集合毎の、需要特性に適した予測方法や影響因子を選
択することができるので予測精度が向上する。また、実
際の総需要を用いて、小集合毎に適した影響因子や予測
方法、あるいは合成方法を特定することができる。実際
に適する影響因子や予測方法が、変化した場合にも、実
際の総需要を用いて、変化した部分を特定することがで
きる。従って、その影響因子や予測方法あるいは合成方
法を用いて、予測を行うことにより、さらに予測精度を
向上させることができる。
【0010】
【実施例】本発明の第1の実施例の電力需要予測装置を
図1を用いて説明する。本実施例の電力需要予測装置
は、ある地域の需要対象物の電力消費データ14を、需
要パターンが類似している業種ごとに分類する需要パタ
ーン識別手段11と、分類された業種ごとに、電力の需
要を予測する需要予測手段4と、業種ごとの予測値3を
演算して総需要1を求める演算手段2とを有している。
また、需要予測手段4が需要を予測するために必要な、
気象状態等の影響因子13を予測する影響因子予測手段
12をさらに備えている。
【0011】需要パターン識別手段11は、実際の各対
象物の需要データD14を次式のように時間tの関数化
し、各需要データの|(a1/a2)|および|a1|の
類似度を比較することにより、需要パターンが類似して
いる業種ごとに分類する。
【0012】D=a11+a22+・・・・antn 本実施例では、需要対象物を事務所、店舗、病院、ホテ
ルの4業種に分類した。
【0013】需要予測手段4は、分類された各需要デー
タ15を受信し、需要の予測に必要なデータのパターン
や、データ数を記憶する。また、影響因子予測手段12
は、気圧、気温、湿度および水温16を測定し、そのデ
ータと過去の気象データをもとに、予想気温、予想湿度
および予想日射量13を予測する。各需要予測手段4
は、予測した予想気温、予想湿度および予想日射量13
から、需要予測に適した影響因子13を選択し、この影
響因子13と、過去の実績需要値との関係に基づいて、
各業種の集合ごとの需要を予測し、特性別需要予測値3
を得る。特性別需要予測手段4で用いる予測手法として
は、従来知られている複数個の対象物で構成される集合
の総需要量を予測する方法を用いる。例えば、以下の方
法を用いることができる。
【0014】(1) D.C.Park, et al, Electrical Loa
d Forecasting Using An ArtificialNeural Network, T
rans. of IEEE RES Summer Meeting, (6,1990) (2) 村田純一, 相良節夫, モデルの自己組織化によ
る1日先電力負荷予測,電気学会論文集, Vol.110-C, N
o.5, pp349-357, (1990) 需要予測手段4の予測方法は、需要特性毎にそれぞれ異
なる予測手法を用いることができる。
【0015】需要予測手段4により予測された特性別需
要予測値3は、演算手段2に入力されて合成演算され、
総需要予測値1に合成される。演算手段2は、予測総需
要値2をQとし、各需要対象物の需要予測値3をpとし
た場合、次式を用いて演算する。
【0016】Q=k11+k12+・・・+knpn ここでknは係数であり、予め、実際の総需要値を予測
総需要値Qに代入した方程式を解く等の数学的な手段に
より求め、最適化しておく。
【0017】図2に、下記の文献に記載されている業種
別(事務所、店舗、病院、ホテル)の日間冷熱需要特性
の一例を示した。
【0018】千葉孝男, 空調給湯負荷と電力負荷, 冷
凍, 第62巻第712号, pp147-157,(2,1987) 図2は、冷房用の冷熱エネルギ−の需要量を一日の積算
値を100%として時刻毎の需要比率を表している。図
2(a)は事務所の場合であり、始業時刻付近から業務
終了時刻の範囲でのみ需要が存在し、それ以外の時間帯
の需要は0である。また、昼の休憩時間には業務を停止
するので一時的に需要が低下するという需要特性があ
る。図2(b)は店舗の場合であり、開店時刻付近から
業務終了時刻の範囲でのみ需要が存在する特性は事務所
の場合と同様であるが、営業時間中に業務を中断する時
間は存在しないので需要が低下することはなく、むしろ
日中は需要が増加する傾向にある。図2(c)は病院の
場合であり、入院患者を収容しているので業務を停止す
る時間帯が存在せず、夜間の需要は比較的小さいものの
事務所や店舗のように需要が0になる時間帯は無い。図
2(d)はホテルの場合であり、病院の場合と同様に需
要が0になる時間帯は存在しないが、チェックアウト時
刻からチェックイン時刻の時間帯では宿泊客が減少する
ため夜間よりも需要量が小さいという需要特性を持つ。
【0019】以上のように、冷熱需要は業種によってか
なり特徴のある需要特性を持つ。冷熱需要に限らず温
熱、水、電力等の各種エネルギー需要についてもそれぞ
れ業種別に特有の需要特性を持つと考えられる。従っ
て、本実施例の電力需要総予測装置を用いることによ
り、業種別の対象物の小集合ごとに、影響因子や予測方
法をを選択することができ、また、予測値の合成演算方
法を選択することができるので、予測精度が高い。
【0020】本実施例の電力需要予測装置では、当初、
需要パターン識別手段11に、需要データ14を入力し
識別を行うが、一旦、業種の分類、業種毎の需要パター
ンと予測対象物数を記憶し、予測方法および演算方法を
確立した後には、影響因子13を入力するだけで、需要
データ14を用いずに、総需要1を予測することができ
るまた本実施例では、影響因子13として予想気温、予
想湿度および予想日射量を用いたがこれらに限定される
ものではなく、曜日、祝祭日、催しもの等電力需要に影
響を与えるものを用いることがある。これらは、予め影
響因子予測手段12に記憶させておけば良い。また、本
実施例では、影響因子予測手段12が、予想気温、予想
湿度および予想日射量を予測したが、天気予報等予め他
の手段で予測されたものを用いることも可能である。
【0021】また、本実施例で、需要データから事務
所、店舗、病院、ホテルの4業種に分類したが、これに
限定されるものではなく、住宅、商業施設、学校、映画
館など種々の分類が可能である。また、需要パターン識
別手段11を備えず、予め、顧客データを用いて分類し
ても良い。さらに、本実施例では、電力の総需要予測し
たが、電力に限らず本システムを用いて、熱、水、物流
等を予測することができる。
【0022】また、本実施例では、識別手段11の識別
方法として、データを関数化し係数を比較したがこれに
限定されるものではなく、種々の識別方法を用いること
ができる。例えば、文字認識等に用いるものと同様な認
識装置を用いて、信号トレンドのパターンを認識する方
法や、ニューラルネットワークの学習機能を用いてパタ
ーンの認識をする方法を用いることが可能である。例え
ば、ニューラルネットワークを用いる場合、予め、分類
すべき特徴を示す複数の需要パターンを学習させてお
き、これに未提示のパターンを入力して分類させること
ができる。
【0023】さらに、需要予測手段4として、回帰分析
結果に基づく予測方法やニュ−ラルネットの学習及び想
起機能を応用した予測方法等を用いることができる。
【0024】また、本実施例の需要予測システムでは、
実際の総需要を用いて、小集合毎に適した影響因子や予
測方法、あるいは合成方法を特定することができるの
で、実際に適する影響因子や予測方法が変化した場合に
も、実際の総需要を用いて、変化した部分を特定するこ
とができる。従って、変化した影響因子や予測方法ある
いは合成方法を用いて予測を行うことにより、さらに予
測精度を向上させることができる。
【0025】本発明の第2の実施例の地域冷暖房システ
ムを図3を用いて説明する。一定地域内で必要な熱エネ
ルギーを需要量の経時変化に応じて発生させ、地域内の
各需要家に供給する地域冷暖房システムにおいて、一定
地域内のエネルギ−需要予測を行う場合がある。上記の
ような業種別、または地区別に需要特性の共通な小集合
に分割して予測し、得られた小集合毎の需要予測結果は
所定の演算方法によって地域内の総需要予測値に合成さ
れる。該演算方法としては、それぞれの予測値の和を取
る方法、一つまたは複数の予測値に部分的または全体的
な修正を施したのち和を取る方法等がある。
【0026】本発明の第1の実施例で用いた需要予測装
置では、該小集合毎にそれぞれの需要特性に適した予測
手法や影響因子を選択して予測することができること、
該小集合ごとの予測値に個別に修正を加えることができ
ることにより予測精度が向上する。また、地域内の総需
要値に対する予測誤差の原因を小集合毎に検討できるの
で、予測誤差への対策が容易である。
【0027】従って、本発明の第1の実施例に示した需
要予測装置を用いて、図3に示すように、予測結果に基
づいて運転計画作成手段6によりエネルギ−機器の運転
計画を作成する運転計画作成システムを構築することが
できる。運転計画作成手段6は、予測した需要量を満足
し、かつ運転費最小等の望ましい運転状態になるように
プラント機器の負荷配分と起動・停止時間を決定する機
能を持つ。
【0028】さらに図4に示すように、予測結果に基づ
いて作成された運転計画7に従って運転制御手段8によ
りプラントの運転制御を行う制御システムにも利用でき
る。例えば、プラント機器として、大、中、小のガスタ
ービンを用いた場合、需要に応じて、稼働する大、中、
小のガスタービンの組合せを変えることにより、需要の
変化に対応することができ、効率的にエネルギーを供給
することができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、予測対象
集合を、複数の需要特性別の小集合に分類して予測する
ことにより、小集合毎に需要特性に適した予測方法で需
要予測を行うため、予想誤差が少なく、広範囲のエネル
ギー需要の予測に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により提供される電力需要予測装置一例
の構成を示すブロック図。
【図2】業種別冷熱需要特性の一例を表すグラフ。
【図3】本発明により提供されるプラント運転計画シス
テムの構成を示すブロック図。
【図4】本発明により提供されるプラント運転制御シス
テムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…総需要予測値、2…演算手段、3…需要予測値、4
…需要予測手段、6…運転計画作成手段、7…運転計
画、8…運転制御手段、11…需要パターン識別手段、
12…影響因子予測手段、13…影響因子、14…需要
データ、15…需要パターン別需要データ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 正二 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 吉岡 正博 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 坂内 正明 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所システム事業部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エネルギー需要のある複数の対象物で構成
    される集合のエネルギー総需要量を予測する方法におい
    て、 前記集合を類似した需要の特徴を有する小集合に分類
    し、小集合毎の需要予測量を、過去の実績需要量と、需
    要量に影響を与える影響因子とを用いて予測し、各小集
    合の需要予測量を演算して総需要量を求めることを特徴
    とする需要予測方法。
  2. 【請求項2】エネルギー需要のある対象物の集合につい
    て、それぞれの需要パターンの特徴を識別して、識別さ
    れたパターンをもとに、対象物の集合を類似した特徴を
    有する小集合に分類する需要パターン識別手段と、分類
    された小集合毎に需要量を予測する需要予測手段と、各
    小集合の予測需要量を合成し予測総需要量を求める演算
    手段とを有することを特徴とする需要予測システム。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記需要予測手段は、
    前記対象物の過去の実績値需要量と、需要に影響を与え
    る影響因子とを用いて予測する特徴とする需要予測シス
    テム。
  4. 【請求項4】エネルギーを発生させて、複数のエネルギ
    ー需要のある対象物に対してエネルギーを供給するエネ
    ルギープラントの、運転計画を作製する運転計画システ
    ムにおいて、 エネルギー需要のある対象物の集合について、それぞれ
    の需要パターンの特徴を識別して、識別されたパターン
    をもとに、対象物の集合を類似した特徴を有する小集合
    に分類する需要パターン識別手段と、分類された小集合
    毎に需要量を予測する需要予測手段と、各小集合の予測
    需要量を合成し予測総需要量を求める演算手段と、前記
    予測総需要を用いてエネルギー発生プラントの運転計画
    を作製する運転計画作製手段とを有することを特徴とす
    る運転計画システム。
  5. 【請求項5】エネルギーを発生させて、複数のエネルギ
    ー需要のある対象物に対してエネルギーを供給するエネ
    ルギープラントの、運転を制御するプラント運転制御シ
    ステムにおいて、 エネルギー需要のある対象物の集合を、需要の特徴を識
    別して類似した特徴を有する小集合に分類する需要パタ
    ーン識別手段と、分類された小集合毎に需要量を予測す
    る需要予測手段と、各小集合の予測需要量を合成し予測
    総需要量を求める演算手段と、前記予測総需要を用いて
    エネルギー発生プラントの運転計画を作製する運転計画
    作製手段と、前記運転計画に基づいて運転を制御する制
    御手段とを有することを特徴とするプラント運転制御シ
    ステム。
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