JPH08100607A - Optimization method for plant utility - Google Patents

Optimization method for plant utility

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JPH08100607A
JPH08100607A JP23570394A JP23570394A JPH08100607A JP H08100607 A JPH08100607 A JP H08100607A JP 23570394 A JP23570394 A JP 23570394A JP 23570394 A JP23570394 A JP 23570394A JP H08100607 A JPH08100607 A JP H08100607A
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steam
physical quantity
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Abstract

PURPOSE: To reduce operation cost by obtaining a candidate for the most suitable solution after having satisfied the first demand quantity using dynamic programming and linear programming which reflect nonconvex characteristic, and obtaining total cost in the case where the second demand quantity is satisfied for each candidate, and minimizing the total cost. CONSTITUTION: The steam exhaust quantity, in each turbine, to maximize total output electric power is obtained using dynamic programming in a fluid demand system optimizing section 21, and maintained by a list holding section 23. These data and steam-electric power demands are inputted into a fluid input system optimizing section 24, and the steam exhaust quantity, in each turbine, which maximizes the total output electric power to satisfy the steam-electric power demands is obtained by the dynamic programming, and a distributing ratio to minimize fuel cost is obtained using linear programming in a fluid generating system optimizing section 27. Next, operation parameter to maximize total electric output to each fuel cost after having satisfied each restricting condition and steam demand is obtained in a list retrieval section 28, and total cost on each line is computed for finding the line having the minimum total cost, and given to the most suitable solution output section 29.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラント・システムに
対する様々な要求を満足しつつ、プラント・システムの
運転状態を最適化するためのプラント・ユーティリティ
最適化システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plant utility optimizing system for optimizing operating conditions of a plant system while satisfying various requirements for the plant system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のプラント・ユーティリティ最適化
システムは、プラントの運転コストをコスト関数にと
り、プラントの運転条件を幾つかの等式又は不等式制約
条件に設定した後、コスト関数を最小化するために非線
形計画法あるいは線形計画法を適用していた。このよう
な手法によれば、対象とするプラントの特性によって
は、十分満足できる解を得ることができる。
2. Description of the Related Art A conventional plant utility optimization system takes the operating cost of a plant as a cost function, and sets the operating conditions of the plant to some equality or inequality constraints, and then minimizes the cost function. Nonlinear programming or linear programming was applied to. According to such a method, a sufficiently satisfactory solution can be obtained depending on the characteristics of the target plant.

【0003】ところで、対象とするプラント中に、非凸
特性を有する要素が含まれる場合がある。例えばタービ
ンの入出力特性は、図17のように弁点特性と呼ばれる
非凸特性を有している。これは、蒸気入力バルブが半開
状態の時に生ずる圧力低下に起因する軸出力の低下によ
るものである。従って、タービン群の総出力の下限と上
限とが与えられたとき、探索範囲は非凸領域になる。
By the way, the target plant may include an element having a non-convex characteristic. For example, the input / output characteristics of the turbine have non-convex characteristics called valve point characteristics as shown in FIG. This is due to the reduction in shaft output due to the pressure reduction that occurs when the steam input valve is in the half open state. Therefore, when the lower limit and the upper limit of the total output of the turbine group are given, the search range becomes a non-convex region.

【0004】しかしながら、非線形計画法のアルゴリズ
ムは、探索領域が凸であることを前提としており、非凸
領域の探索では解の最適性のみならずアルゴリズムの収
束性も保証されないという問題点があった。
However, the algorithm of the non-linear programming method is based on the assumption that the search area is convex, and there is a problem in the search of the non-convex area that not only the optimality of the solution but also the convergence of the algorithm is not guaranteed. .

【0005】そこで、このようなプラントに対し非線形
計画法を利用する場合には、探索の開始点(例えば現状
の運転状態など)を決定し、各パラメータの変域を探索
開始点の適当な近傍に限定し、逐次二次近似法等によ
り、探索開始点の近傍で局所最適解を探索することしか
できず、全探索範囲における最適解を得ることは困難で
あった。
Therefore, when using a non-linear programming method for such a plant, the starting point of the search (for example, the current operating state) is determined, and the domain of each parameter is set to an appropriate neighborhood of the searching start point. The local optimal solution can only be searched in the vicinity of the search starting point by the successive quadratic approximation method, etc., and it is difficult to obtain the optimal solution in the entire search range.

【0006】一方、非凸特性を有する要素を含むプラン
トに線形計画法を適用する場合、買う要素の特性、例え
ばボイラーやタービンの入出力特性をすべて線形近似し
た後、幾つかの線形拘束条件の下に、単体法などを適用
することが考えられる。しかしながら、非凸特性を線形
近似しても、その本来の特性を正確に反映して問題を解
くことは極めて困難であり、最適解を得ることはできな
かった。
On the other hand, when applying the linear programming method to a plant including elements having non-convex characteristics, after linearly approximating the characteristics of the elements to be bought, for example, the input / output characteristics of the boiler or turbine, some linear constraint conditions are applied. It is possible to apply the simplex method or the like below. However, even if the non-convex characteristic is linearly approximated, it is extremely difficult to accurately reflect the original characteristic and solve the problem, and an optimal solution cannot be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の線形計画法によるプラント・ユーティリティ最適化
方法では、タービンの弁点特性を正確に反映する最適化
を行うことはできなかった。また、従来の非線形計画法
によるプラント・ユーティリティ最適化方法において
は、局所最適解を探索することしかできず、全探索範囲
における最適解を得ることは困難であった。
As described above, in the conventional plant utility optimization method based on the linear programming method, the optimization that accurately reflects the valve point characteristic of the turbine cannot be performed. Further, in the conventional plant utility optimization method based on the nonlinear programming method, only the local optimum solution can be searched, and it is difficult to obtain the optimum solution in the entire search range.

【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、プラント・システムに対する様々な要求を満足
し、しかも、プラント要素の有する非凸特性を反映した
最適運転状態を見出すことができるプラント・ユーティ
リティ最適化方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is a plant that satisfies various requirements for plant systems and that can find an optimum operating state that reflects the non-convex characteristics of plant elements. -The purpose is to provide a utility optimization method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1の物理量
を入力とし第2の物理量を出力とし線形の入出力特性を
夫々有する複数の第1のプラント要素と、これら第1の
プラント要素の出力である第2の物理量を入力とし第3
の物理量を出力とし非凸特性部分を含む入出力特性を夫
々有する複数の第2のプラント要素とを含むプラントの
最適運転パラメータを探索するためのユーティリティ最
適化方法において、一群の前記第2の物理量ごとに、該
一群への第1のディマンド量を満たす所定の範囲内の第
2の物理量の総和夫々に対応して、該一群に関連する前
記第2のプラント要素の出力する前記第3の物理量の総
和を最大化する該第2のプラント要素夫々に対する第2
の物理量の配分を動的計画法を用いて求める第1の処理
ステップと、この第1の処理ステップにて前記一群の第
2の物理量ごとに得られた、前記第2の物理量の総和、
前記第3の物理量の総和および前記第2のプラント要素
夫々に対する第2の物理量の配分の組に基づき、すべて
の前記第2のプラント要素への第2の物理量の総和夫々
に対応して、すべての第2のプラント要素の出力する第
3の物理量の総和を最大化する該第2のプラント要素夫
々に対する第2の物理量の配分を動的計画法を用いて求
める第2の処理ステップと、この第2の処理ステップに
て得られた、前記第2の物理量の総和、前記第3の物理
量の総和および前記第2のプラント要素夫々に対する前
記第2の物理量の配分の組夫々に対し、該第2のプラン
ト要素夫々に入力する前記第1の物理量およびこれら第
1の物理量を供給するのに要する第1のコストを線形計
画法または非線形計画法を用いて求める第3の処理ステ
ップと、この第3の処理ステップにて得られた前記第3
の物理量の総和および前記第1の物理量に要する第1の
コストの組夫々に基づき、該第3の物理量の総和の予め
与えられた第2のディマンド量に対する不足分を外部か
ら供給するのに要する第2のコストを算出して各組に対
する総コストを求め、この総コストを最小化する組に属
する各値を最適解として決定する第4の処理ステップと
を有すること特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a plurality of first plant elements each having a first physical quantity as an input and a second physical quantity as an output and having linear input / output characteristics, and these first plant elements are provided. Input the second physical quantity that is the output of
In the utility optimization method for searching for optimum operating parameters of a plant including a plurality of second plant elements each having an input / output characteristic including a non-convex characteristic portion as an output, a group of the second physical quantities The third physical quantity output by the second plant element associated with the group corresponding to each sum of the second physical quantities within a predetermined range that satisfy the first demand quantity for the group. A second for each second plant element that maximizes the sum of
A first processing step for determining the distribution of physical quantities of the second physical quantity by using a dynamic programming method, and a total sum of the second physical quantities obtained for each second physical quantity of the group in the first processing step,
Based on the set of the sum total of the third physical quantities and the allocation of the second physical quantity to each of the second plant elements, all corresponding to the sum totals of the second physical quantities to all the second plant elements, A second processing step for obtaining a distribution of the second physical quantity to each of the second plant elements that maximizes the sum of the third physical quantities output by the second plant element of For each set of the total sum of the second physical quantity, the total sum of the third physical quantity, and the distribution of the second physical quantity to each of the second plant elements obtained in the second processing step, A second processing step for determining the first physical quantity to be input to each of the two plant elements and the first cost required to supply the first physical quantity by using a linear programming method or a non-linear programming method; Three The third obtained in process step
It is necessary to externally supply a shortage to the second demand amount given in advance of the total sum of the third physical quantities based on the set of the total sum of the physical quantities and the first cost required for the first physical quantity. A fourth processing step of calculating a second cost to obtain a total cost for each set, and determining each value belonging to the set that minimizes the total cost as an optimum solution.

【0010】好ましくは、前記第4の処理ステップにお
いて、前記第3の物理量の総和が前記第2のディマンド
量を越えた場合、第2のコストを0とするか、または前
記第3の物理量の総和が前記第2のディマンド量を越え
た分を外部に対して供給して得られる第2のコストを負
の値として算出するようにしても良い。
Preferably, in the fourth processing step, when the sum of the third physical quantities exceeds the second demand quantity, the second cost is set to 0 or the third physical quantity The second cost, which is obtained by supplying to the outside the sum of which exceeds the second demand amount, may be calculated as a negative value.

【0011】また、本発明は、複数のボイラーにて発生
された蒸気によって複数のタービンを駆動して電力を発
生するプラントの最適運転パラメータを探索するための
ユーティリティ最適化方法において、各タービン排気系
統ごとに、該系統への蒸気ディマンド量を満たす所定の
範囲内の蒸気流量夫々に対応して、同一のタービン排気
系統に接続されるタービンの発生出力電力の総和を最大
化する各タービンに対する蒸気流量配分を動的計画法を
用いて求める第1の処理ステップと、この第1の処理ス
テップにて各タービン排気系統ごとに得られた、蒸気流
量、発生出力電力および蒸気流量配分の組に基づき、全
タービンへの総入力蒸気流量夫々に対応して、全タービ
ンによる総発生出力電力を最大化する各タービンに対す
る蒸気流量配分を動的計画法を用いて求める第2の処理
ステップと、この第2の処理ステップにて得られた、総
入力蒸気流量、総発生出力電力および各タービンに対す
る蒸気流量配分の組夫々に対し、各ボイラーに対する供
給燃料配分および総燃料コストを線形計画法または非線
形計画法を用いて求める第3の処理ステップと、この第
3の処理ステップにて得られた総発生出力電力および総
燃料コストの組夫々に基づき、総発生出力電力の予め与
えられた電力ディマンド量に対する不足分の電力を外部
から供給するのに要する外部コストを算出して各組に対
する総コストを求め、この総コストを最小化する組に属
する各値を最適解として決定する第4の処理ステップと
を有すること特徴とする。
Further, the present invention is a utility optimization method for searching optimum operating parameters of a plant for driving a plurality of turbines by steam generated by a plurality of boilers to generate electric power, in each turbine exhaust system. The steam flow rate for each turbine that maximizes the total output power of the turbines connected to the same turbine exhaust system, corresponding to each steam flow rate within a predetermined range that satisfies the steam demand amount for each system. Based on the first processing step for obtaining the distribution using the dynamic programming method and the set of steam flow rate, generated output power and steam flow rate distribution obtained for each turbine exhaust system in this first processing step, Corresponding to the total input steam flow to all turbines, the steam flow distribution to each turbine is maximized to maximize the total output power generated by all turbines. For each of the boilers for the second processing step obtained by using the dynamic programming method and for each set of the total input steam flow rate, the total generated output power, and the steam flow rate distribution to each turbine obtained in the second processing step. To the third processing step for obtaining the supply fuel distribution and the total fuel cost to the vehicle using the linear programming method or the non-linear programming method, and the total generated output power and the total fuel cost obtained in the third processing step, respectively. Based on this, the external cost required to externally supply the power shortage with respect to the given power demand amount of the total generated output power is calculated to obtain the total cost for each set, and the total cost is set to the set that minimizes this total cost. A fourth processing step of determining each belonging value as an optimum solution.

【0012】好ましくは、前記第4の処理ステップにお
いて、前記総発生出力電力が前記電力ディマンド量を越
えた場合、外部コストを0とするか、または前記総発生
出力電力が前記電力ディマンド量を越えた分の電力を外
部に対し供給して得られる外部コストを負の値として算
出するようにしても良い。
Preferably, in the fourth processing step, when the total generated output power exceeds the power demand amount, the external cost is set to 0 or the total generated output power exceeds the power demand amount. It is also possible to calculate the external cost obtained by supplying the power corresponding to the external power as a negative value.

【0013】[0013]

【作用】本発明では、第1の物理量(例えば燃料)を入
力とし第2の物理量(例えば蒸気量)を出力とし線形の
入出力特性を夫々有する複数の第1のプラント要素(例
えばエネルギー流体発生装置)と、これら第1のプラン
ト要素の出力である第2の物理量を入力とし第3の物理
量(例えば出力電力)を出力とし非凸特性部分を含む入
出力特性を夫々有する複数の第2のプラント要素(例え
ばタービン)とを含むプラント(例えばタービンによる
発電システム)の最適運転パラメータを探索する際に、
まず、非凸特性を反映できる動的計画法を2回用いる処
理を行って、第2の物理量に対する要求である第1のデ
ィマンド量(例えば蒸気ディマンド量)を満足した上
で、種々の第2の物理量の総和量を仮定した場合の、該
第2の物理量の総和量と、この総和量のすべての第2の
プラント要素夫々に対する配分量と、すべての第2のプ
ラント要素により出力される第3の物理量の総和量の組
を求める。そして、この求められた組の値に基づいて、
各組夫々に対し、第2のプラント要素夫々に入力する第
1の物理量とこれら第1の物理量を供給するのに要する
第1のコストを線形計画法または非線形計画法を用いて
求める。最後に、このようにして得られた第3の物理量
の総和と第1の物理量に要する第1のコスト(例えば総
燃料コスト)の組の値に基づき、各組夫々に対し、第3
の物理量の総和が第2のディマンド量(例えば電力ディ
マンド量)よりも少ない場合はその不足分を外部から供
給するのに要する第2のコスト(例えば外部コスト)を
算出し、各組に対する総コストを求め、この総コストを
最小化する組に属する各値(例えば、第2の物理量の総
和、第2のプラント要素夫々に対する第2の物理量の配
分、第3の物理量の総和、第2のプラント要素夫々に入
力する第1の物理量、第1の物理量を供給するのに要す
る第1のコスト、総コストなど)を最適解として決定す
ることができる。
In the present invention, a plurality of first plant elements (for example, energy fluid generation) having a first physical quantity (for example, fuel) as an input and a second physical quantity (for example, steam quantity) as an output and each having linear input / output characteristics are provided. Device) and a plurality of second physical quantities each having an input / output characteristic including a second physical quantity that is an output of these first plant elements as an input and a third physical quantity (for example, output power) as an output. When searching for optimum operating parameters of a plant (for example, a turbine power generation system) including plant elements (for example, a turbine),
First, the dynamic programming that can reflect the non-convex characteristic is performed twice to satisfy the first demand amount (for example, vapor demand amount) that is the requirement for the second physical quantity, and then various second If the total amount of physical quantities is assumed, the total amount of the second physical amount, the distribution amount of this total amount to all the second plant elements, and the second amount output by all the second plant elements. The set of the total amount of the physical quantities of 3 is obtained. Then, based on the values of this determined pair,
For each set, the first physical quantity input to each second plant element and the first cost required to supply these first physical quantities are obtained using linear programming or nonlinear programming. Finally, based on the value of the set of the total sum of the third physical quantities thus obtained and the first cost (for example, the total fuel cost) required for the first physical quantity, the third value is set for each group.
If the sum of the physical quantities of is smaller than the second demand amount (for example, power demand amount), the second cost (for example, external cost) required to supply the shortfall from the outside is calculated, and the total cost for each group is calculated. And each value belonging to the set that minimizes this total cost (for example, the sum of the second physical quantities, the distribution of the second physical quantity to each of the second plant elements, the sum of the third physical quantities, the second plant). The first physical quantity input to each element, the first cost required to supply the first physical quantity, the total cost, etc.) can be determined as the optimum solution.

【0014】このように本発明のプラント・ユーティリ
ティ最適化システムによれば、プラント・システムにお
ける様々な要求を満足し、しかも、タービンなどのプラ
ント要素の非凸特性を反映した最適運転状態を見出すこ
とができる。従って、従来に比べ、運転コストの大幅な
低減が可能である。
As described above, according to the plant utility optimizing system of the present invention, it is possible to find various optimum conditions in the plant system and to find an optimum operating state that reflects the non-convex characteristics of plant elements such as turbines. You can Therefore, the operation cost can be significantly reduced as compared with the conventional case.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。最初に本実施例を概略的に説明する。本実施
例では、プラント・ユーティリティ最適化システムが対
象とするプラント・システムとして自家発電システムを
例にとり説明を行う。この自家発電システムは、排出さ
れた蒸気を再利用するものであり、その排出蒸気量と出
力電力量に対する要求がなされるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the present embodiment will be schematically described. In this embodiment, an in-house power generation system will be described as an example of a plant system targeted by the plant utility optimization system. This private power generation system reuses the discharged steam, and there is a demand for the discharged steam amount and the output power amount.

【0016】本実施例のプラント・ユーティリティ最適
化システムは、動的計画法を利用して、蒸気ディマンド
と電力ディマンドや各種制約条件を満足しつつ、プラン
ト・システムに要する総コストを最小化する運転状態を
見出だすものである。
The plant utility optimization system of the present embodiment utilizes dynamic programming to satisfy the steam demand, the power demand, and various constraint conditions while minimizing the total cost required for the plant system. It is to find out the state.

【0017】ところで、上記の動的計画法は、一般に決
定が多段階に渡って行なわれる問題であり、各段階でそ
の都度結果が規定され、しかもその結果が以後の段階の
決定問題の前提になる様な問題に対して適用される決定
問題の解法の一つである。動的計画法では、実現可能な
決定選択の系列のことを「政策(policy)」と呼
び、最終の状態変数のある特定の関数(criteri
on function)を最大にする政策を「最適政
策(optimal policy)」と呼ぶ。そし
て、動的計画法は一貫して、「最適政策は、始発の状態
と最初の決定がどうであろうともこの最初の決定の結果
として起こった状態について以後の決定系列は最適政策
を与えるものでなければならない、という性質を持って
いる。」といった最適性原理(principle o
f optimality)を利用する。動的計画法に
関しては、例えばベルマン(R.Bellman)によ
り著された「Dynamic programmin
g, Princeton University P
ress,1957」にて詳しく述べられている。
By the way, the above-mentioned dynamic programming is a problem in which the decision is generally made in multiple stages, and the result is prescribed at each stage, and the result is the premise of the decision problem in the subsequent stages. It is one of the solutions to the decision problem that is applied to such problems. In dynamic programming, a sequence of feasible decision choices is called a "policy", and a certain function (criteri) of the final state variable is called.
A policy that maximizes on function is called an "optimal policy." And dynamic programming consistently states that "optimal policy is such that, regardless of the initial state and the initial decision, the subsequent decision sequence gives the optimal policy for the state resulting from this initial decision. It has the property that it must be. ”The optimality principle (principle o
f optimality) is used. Regarding dynamic programming, for example, “Dynamic programming” written by R. Bellman.
g, Princeton University P
Press, 1957 ".

【0018】本実施例で扱うような現実のプラントにお
いては、蒸気の再利用やボイラー群の存在、さらに様々
な蒸気系統の存在等のために、複雑な拘束条件の下に最
適解を見出さなければならず、従来からある動的計画法
によって最適解を導き出すことはできない。
In an actual plant as dealt with in the present embodiment, an optimum solution must be found under a complicated constraint condition because of steam reuse, the presence of a boiler group, and the existence of various steam systems. Therefore, it is impossible to derive the optimum solution by the conventional dynamic programming method.

【0019】本実施例のプラント・ユーティリティ最適
化システムでは、プラントの構成に沿って、タービン群
出力の最適化手段に加えて、様々な最適化手段を順次有
機的に組み合わせることによって、複雑な要求を満足す
るプラントの最適運転状態を見出すようにしている。概
略的には、まず動的計画法を利用した処理を2回と線形
計画法を利用した処理を1回行って、各運転状態に対す
るタービン群の出力を最適化した解(すなわち最適解の
候補)を求め、次に総コストを最小化する運転状態を最
適解として決定するものである。
In the plant utility optimization system of this embodiment, in addition to the optimization means of the turbine group output, various optimization means are sequentially and organically combined according to the configuration of the plant, thereby making it possible to obtain complicated requirements. To find the optimum operating condition of the plant that satisfies the above conditions. In general, first, a process that uses dynamic programming is performed twice and a process that uses linear programming is performed once to optimize the output of the turbine group for each operating state (that is, a candidate for the optimal solution). ) Is calculated, and then the operating condition that minimizes the total cost is determined as the optimum solution.

【0020】以下、本実施例のプラント・ユーティリテ
ィ最適化システムをさらに詳しく説明する。まず、図1
に、本実施例に係るプラント・エネルギー系統の概略を
示す。図のように、BTG(ボイラー・タービン・ゲネ
レータ)による自家発電装置11と外部電力入力装置1
2と蒸気系統13からなるプラント・システム6、これ
らを制御するプラント制御装置4、このプラント制御装
置4に接続され、プラント・システム6の各コンポーネ
ントの最適運転パラメータを求めプラント制御装置4に
転送するプラント・ユーティリティ最適化システム2に
て構成される。なお、プラント・ユーティリティ最適化
システム2は、プラント・システム6に接続せずに、プ
ラント・ユーティリティ最適化システム2に対するデー
タの入出力を磁気ディスクなどの情報記憶媒体を用いて
行っても良い。
The plant utility optimization system of this embodiment will be described in more detail below. First, FIG.
The outline of the plant / energy system according to the present embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, a private power generator 11 and an external power input device 1 using a BTG (boiler, turbine, generator)
2 and a steam system 13, a plant system 6, a plant control device 4 for controlling these, a plant control device 4 connected to the plant control device 4, and obtaining optimum operating parameters of each component of the plant system 6 and transferring them to the plant control device 4. It is composed of the plant utility optimization system 2. The plant utility optimizing system 2 may input / output data to / from the plant utility optimizing system 2 using an information storage medium such as a magnetic disk, without connecting to the plant system 6.

【0021】図2に、プラント・ユーティリティ最適化
システム2に関する概略的な処理の流れの一例を示す。
プラント・ユーティリティ最適化システム2にプラント
・システム6の詳細なシステム構成の情報を入力する
(ステップS11)。
FIG. 2 shows an example of a schematic processing flow relating to the plant utility optimization system 2.
The detailed system configuration information of the plant system 6 is input to the plant utility optimization system 2 (step S11).

【0022】電力ディマンド・蒸気ディマンドを決定
し、その値をプラント制御装置4に入力する(ステップ
S12)。プラント制御装置4からプラント・ユーティ
リティ最適化システム2に対し、電力ディマンド・蒸気
ディマンドを送信するとともに、最適化処理の実行を要
求する(ステップS13)。
The power demand / steam demand is determined, and the values are input to the plant controller 4 (step S12). The plant control device 4 sends power demand / steam demand to the plant utility optimization system 2 and requests execution of optimization processing (step S13).

【0023】プラント・ユーティリティ最適化システム
2は、最適解の探索を行う(ステップS14)。プラン
ト・ユーティリティ最適化システム2は、プラント制御
装置4に対し、探索した最適解を送信する(ステップS
15)。
The plant utility optimization system 2 searches for an optimum solution (step S14). The plant utility optimization system 2 transmits the searched optimum solution to the plant control device 4 (step S
15).

【0024】プラント制御装置4を、与えられた最適解
に基づいて、プラント・システム6の制御を行う(ステ
ップS16)。図3は、図1中のプラント・システム6
をより詳細に示した構成図である。
The plant controller 4 controls the plant system 6 based on the given optimum solution (step S16). FIG. 3 shows the plant system 6 in FIG.
It is a block diagram showing in more detail.

【0025】本実施例では、4台の蒸気発生ボイラー
(以下、ボイラーと呼ぶ)B1〜B4と、5台の蒸気タ
ービン(以下、タービンと呼ぶ)T1〜T5と、5台の
発電機Gを備えている。
In this embodiment, four steam generating boilers (hereinafter referred to as boilers) B1 to B4, five steam turbines (hereinafter referred to as turbines) T1 to T5, and five generators G are provided. I have it.

【0026】各ボイラーB1〜B4は、供給される燃料
を用いて蒸気を発生する。各ボイラーB1〜B4に供給
される燃料の量をそれぞれf1〜f4とし、各ボイラー
B1〜B4が発生する蒸気量をそれぞれS1〜S4とす
る。
Each of the boilers B1 to B4 generates steam by using the supplied fuel. The amounts of fuel supplied to the boilers B1 to B4 are f1 to f4, respectively, and the amounts of steam generated by the boilers B1 to B4 are S1 to S4, respectively.

【0027】L1およびL2は、互いに圧力の異なる蒸
気系統である(L1の方が高圧側である)。また、S5
およびS6は、それぞれ減圧装置20の入力蒸気量およ
び出力蒸気量である。
L1 and L2 are steam systems having different pressures (L1 is on the high pressure side). Also, S5
And S6 are the input steam amount and the output steam amount of the pressure reducing device 20, respectively.

【0028】各タービンT1〜T5は、それぞれ入力蒸
気量−出力電力特性関数p1,p2,p3,p4,p5
を持ち、入力蒸気量に応じた電力を発生する。各タービ
ンT1〜T5への入力蒸気量をそれぞれs1〜s5とす
る。
Each of the turbines T1 to T5 has an input steam amount-output power characteristic function p1, p2, p3, p4, p5.
And generate electric power according to the amount of input steam. The amounts of steam input to the turbines T1 to T5 are s1 to s5, respectively.

【0029】各タービンT1〜T5の排出蒸気は、圧力
の異なる蒸気系統L3,L4に接続される。そして、蒸
気系統L3からは蒸気量S1´が、蒸気系統L4からは
蒸気量S2´が出力される。
The exhaust steam from each of the turbines T1 to T5 is connected to steam systems L3 and L4 having different pressures. Then, the steam amount S1 ′ is output from the steam system L3, and the steam amount S2 ′ is output from the steam system L4.

【0030】一方、各タービンT1〜T5にて発生され
た電力は、結合され出力される。ここで、各ボイラーB
1〜B4に投入する燃料量f1〜f4についてはそれぞ
れ、その上限値と下限値が定められる。なお、各ボイラ
ーB1〜B4で現在燃焼している燃料の量に基づいた燃
料投入量の上限値と下限値の制約がさらに付け加えられ
ることがある。
On the other hand, the electric power generated in each of the turbines T1 to T5 is combined and output. Where each boiler B
Upper limit values and lower limit values are set for the fuel amounts f1 to f4 injected into 1 to B4, respectively. In addition, restrictions on the upper limit value and the lower limit value of the fuel input amount based on the amount of fuel currently burning in each boiler B1 to B4 may be added.

【0031】タービンT1〜T5への入力蒸気量s1〜
s5についてもそれぞれ、その上限値と下限値が定めら
れる。このようなプラント・システム6について、各蒸
気系統L3,L4それぞれに対する蒸気ディマンドSD
1,SD2(S1´が満足すべき最小値およびS2´が
満足すべき最小値)と、電力ディマンドEDが決定され
る。全ボイラーB1〜B4による総発電量では電力ディ
マンドを満足できない場合は、外部から買電を行って補
う。なお、全ボイラーB1〜B4による総発電量が電力
ディマンドを越える場合は、超過分を捨てたり、あるい
は売電するなどの措置が取られる。
Input steam quantity s1 to turbines T1 to T5
An upper limit value and a lower limit value are determined for each of s5. Regarding such a plant system 6, steam demand SD for each steam system L3, L4
1, SD2 (minimum value that S1 ′ should satisfy and minimum value that S2 ′ should satisfy), and the power demand ED are determined. When the power demand cannot be satisfied with the total amount of power generation by all the boilers B1 to B4, power is purchased from the outside to compensate. If the total amount of power generated by all the boilers B1 to B4 exceeds the power demand, measures such as discarding the excess or selling the power are taken.

【0032】なお、本実施例のプラント・システム6に
おいては、タービンT1〜T5は抽気を持たないものと
しているが、抽気タービンを含むプラント・システムに
関しても、抽気タービンを複数の抽気を持たないタービ
ンが複数並列に接続されたものと見倣すことにより、図
3と同様の抽気タービンを含まないプラント・システム
構成に帰着させることができる。
In the plant system 6 of this embodiment, the turbines T1 to T5 are assumed to have no bleed air. However, regarding the plant system including the bleed turbine, the bleed turbine is not a plurality of bleed turbines. Can be reduced to a plant / system configuration that does not include the extraction turbine as in FIG.

【0033】図4に、本発明の一実施例に係るプラント
・ユーティリティ最適化システム2の要部概略構成を示
す。図のように、本実施例のプラント・ユーティリティ
最適化システムは、流体ディマンド系最適化部21、リ
スト変換部22、リスト保持部23、流体入力系最適化
部24、電力・流体ディマンド入力部25、プラント・
データ保持部26、流体発生最適化部27、リスト検索
部28、最適解出力部29を備えている。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a main part of a plant utility optimization system 2 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the plant utility optimization system of the present embodiment includes a fluid demand system optimization unit 21, a list conversion unit 22, a list holding unit 23, a fluid input system optimization unit 24, and a power / fluid demand input unit 25. ,plant·
The data holding unit 26, the fluid generation optimization unit 27, the list search unit 28, and the optimum solution output unit 29 are provided.

【0034】プラント・データ保持部26は、各ボイラ
ーB1〜B4への投入燃料量f1〜f4の上限値および
下限値、各タービンT1〜T5への入力蒸気量(蒸気排
出量)s1〜s5の上限値および下限値、各タービンT
1〜T5の入力蒸気量−出力電力特性関数p1,p2,
p3,p4,p5、その他各ボイラーB1〜B4の入出
力特性関数など必要な各種定数や関数を格納する。この
プラント・データ保持部26は、後述するように、流体
ディマンド系最適化部21、リスト変換部22、流体入
力系最適化部24、流体発生系最適化部27に対し、要
求された数値や関数を与える。
The plant data holding unit 26 stores the upper and lower limit values of the fuel amounts f1 to f4 input to the boilers B1 to B4, and the input steam amount (steam discharge amount) s1 to s5 of the turbines T1 to T5. Upper and lower limits, each turbine T
Input steam amount-output power characteristic functions p1, p2 of 1 to T5
p3, p4, p5, and other necessary constants and functions such as input / output characteristic functions of the boilers B1 to B4 are stored. As will be described later, the plant / data storage unit 26 provides the numerical values required for the fluid demand system optimization unit 21, the list conversion unit 22, the fluid input system optimization unit 24, and the fluid generation system optimization unit 27. Give a function.

【0035】まず、流体ディマンド系最適化部21は、
蒸気系統L3の蒸気流量を各値に仮定した場合につい
て、動的計画法を用いて、蒸気系統L3に継るタービン
T1,T2,T4による総出力電力を最大化するよう
に、各タービンT1,T2,T4の蒸気排出量s1,s
2,s4を決定する。
First, the fluid demand system optimizing unit 21
In the case where the steam flow rate of the steam system L3 is assumed to be each value, each turbine T1, so as to maximize the total output power of the turbines T1, T2, T4 succeeding to the steam system L3 by using the dynamic programming method. T2 and T4 steam discharges s1 and s
2, s4 is determined.

【0036】この場合の流体ディマンド系最適化部21
の動作の一例を、図5および図6に示す。図5,6中、
p1,p2,…,p5は各タービンの特性関数であり、
M1,M2,M4は、各タービンT1,T2,T4の排
出蒸気量の上限値である。説明を簡単にするため、M
1,M2,M4は整数であるものとし、各タービンT
1,T2,T4の排出蒸気量の下限値はすべて0と仮定
する。また、TおよびT´は配列を表し、TおよびT´
の後の最初の[ ]は行を、次の[ ]は列を、次の
[0][1][2]は当該行/列内の第1〜第3要素を
表す。
The fluid demand system optimizing unit 21 in this case
An example of the operation of is shown in FIGS. 5 and 6. 5 and 6,
p1, p2, ..., p5 are characteristic functions of each turbine,
M1, M2 and M4 are upper limit values of the exhaust steam amount of each turbine T1, T2 and T4. To simplify the explanation, M
1, M2 and M4 are integers, and each turbine T
It is assumed that the lower limit values of the exhaust steam amounts of 1, T2 and T4 are all 0. Further, T and T'represent an array, and T and T '
The first [] after the is a row, the next [] is a column, and the next [0] [1] [2] is the first to third elements in the row / column.

【0037】ここでは、蒸気流量を0からM1+M2+
M4までの間の各整数値に仮定した場合についてそれぞ
れ求めている。図5および図6に示す動作によって、図
7に示すような表aが得られる。
Here, the steam flow rate is changed from 0 to M1 + M2 +.
It is calculated for each of the cases of assuming integer values up to M4. By the operation shown in FIGS. 5 and 6, the table a as shown in FIG. 7 is obtained.

【0038】同様にして、流体ディマンド系最適化部2
1は、蒸気系統L4の蒸気流量を各値に仮定した場合に
ついて、動的計画法を用いて、蒸気系統L4に継るター
ビンT3,T5による総出力電力を最大化するように、
各タービンT3,T5の蒸気排出量s3,s5を決定す
る。
Similarly, the fluid demand system optimizing unit 2
In the case where the steam flow rate of the steam system L4 is assumed to be each value, 1 uses the dynamic programming method to maximize the total output power of the turbines T3 and T5 succeeding the steam system L4.
The steam discharge amounts s3, s5 of the turbines T3, T5 are determined.

【0039】この場合の流体ディマンド系最適化部21
の動作は、例えば図5のM1およびM2をM3およびM
5と修正し、ステップS27でnoの場合に「Aへ」を
終了と修正したものとなる。
The fluid demand system optimizing section 21 in this case
The operation of, for example, M1 and M2 of FIG.
5, and if "no" in step S27, "to A" is corrected to end.

【0040】ここでも、蒸気流量を0からM3+M5ま
での間の各整数値に仮定した場合についてそれぞれ求め
ることになる。この動作によって、蒸気系統L4の各蒸
気流量に対して、タービンT3,T5の最適蒸気配分と
出力電力を記した図8に示すような表bを得る。
Here again, the calculation will be made for the case where the vapor flow rate is assumed to be an integer value between 0 and M3 + M5. By this operation, for each steam flow rate of the steam system L4, a table b as shown in FIG. 8 in which the optimum steam distribution and output power of the turbines T3 and T5 are described is obtained.

【0041】これら表aおよび表bは、次のリスト変換
部22に送られる。ここで、ボイラーB1〜B4からL
1系統およびL2系統に供給される蒸気量を各々σ1,
σ2とする。すなわち、 σ1=S1+S2 σ2=S3+S4 である。
These tables a and b are sent to the next list conversion unit 22. Here, the boilers B1 to B4 to L
The amount of steam supplied to the 1 system and the L2 system is σ1,
Let σ2. That is, σ1 = S1 + S2 σ2 = S3 + S4.

【0042】しかして、次の関係式が成立する。 s1+s2+s3=σ1−S5 s4+s5=σ2+S6 ここで、S5とS6の間には線形関係、S5=λ・S6
があるので、 u+v=σ なる式が成立する。
Therefore, the following relational expression holds. s1 + s2 + s3 = σ1−S5 s4 + s5 = σ2 + S6 Here, a linear relationship between S5 and S6, S5 = λ · S6
Therefore, the equation u + v = σ holds.

【0043】ここで、 u=s1+s2+λ・s4 v=s3+λ・s5 σ=σ1+λ・σ2 である。σは、高圧蒸気で換算した発生蒸気の総量であ
る。
Here, u = s1 + s2 + λ · s4 v = s3 + λ · s5 σ = σ1 + λ · σ2. σ is the total amount of generated steam converted by high-pressure steam.

【0044】リスト変換部22は、表aの各列に上記の
uの値を付け加え、表bにvの値を付け加えて、図9に
示すような表cと図10に示すような表dを作成する。
表c中のuM の値は、M1+M2+λ・M4を越えない
最大の刻値であり、表d中のvM の値は、M3+λ・M
5を越えない最大の刻値である。リスト変換部22は、
これら表cおよび表dをリスト保持部23に送る。
The list conversion unit 22 adds the value of u to each column of the table a, adds the value of v to the table b, and adds the table c as shown in FIG. 9 and the table d as shown in FIG. To create.
The value of u M in Table c is the maximum time value that does not exceed M1 + M2 + λ · M4, and the value of v M in Table d is M3 + λ · M.
It is the maximum tick value that does not exceed 5. The list conversion unit 22
The table c and the table d are sent to the list holding unit 23.

【0045】ところで、蒸気系統L3の各蒸気量や蒸気
系統L4の各蒸気量から計算したuの値やvの値を、単
に表aや表bに付け加えて、表cと表dを作成したので
は、uの値やvの値は必ずしも等間隔には並ばない。
By the way, the values of u and v calculated from the respective amounts of steam of the steam system L3 and the respective amounts of steam of the steam system L4 are simply added to the tables a and b to prepare the tables c and d. Therefore, the values of u and v are not necessarily arranged at equal intervals.

【0046】そこで、uの値やvの値の刻幅を一定にす
るために、リスト変換部22は、uの値やvの値の刻幅
を決め、各uの値やvの値に対する蒸気量、最適蒸気配
分、出力電圧を、表aや表bの値に基づいて適宜補間し
ていくのが好ましい。補間の方法としては、例えば次の
ようなものなどが考えられる。1つは、uの値やvの値
に対応する総蒸気量が表aや表bのL3,L4の蒸気量
の行に存在する場合はその列をそのまま採用し、存在し
ない場合はその総蒸気量と等しいかまたはそれを越える
もので最小の値の列を採用する方法である。他の方法
は、uの値やvの値に対応する総蒸気量が表aや表bに
存在する場合はその列をそのまま採用し、存在しない場
合はその総蒸気量を越えるもので最小の値の列とその総
蒸気量未満のもので最大の値の列を用いて線形補間する
方法である。
Therefore, in order to make the pitch of the value of u and the value of v constant, the list conversion unit 22 determines the pitch of the value of u and the value of v, and for each value of u and v. It is preferable to appropriately interpolate the amount of steam, the optimum steam distribution, and the output voltage based on the values in Table a and Table b. As the interpolation method, for example, the following method can be considered. One is that when the total vapor amount corresponding to the value of u or the value of v is present in the rows of the vapor amounts of L3 and L4 in Tables a and b, the column is adopted as it is. This is a method of adopting the minimum value sequence that is equal to or exceeds the vapor amount. In other methods, if the total steam amount corresponding to the value of u or the value of v is present in Table a or Table b, that column is adopted as it is. This is a method of linear interpolation using a sequence of values and a sequence of maximum values less than the total amount of steam.

【0047】リスト保持部23は、与えられた表cおよ
び表dを格納する。プラント・システムが決定された時
点で、ここまでの処理を行うことができる。
The list holding unit 23 stores the given tables c and d. When the plant / system is determined, the processing up to this point can be performed.

【0048】次に、プラント制御装置4から与えられた
電力ディマンドと蒸気ディマンドは、電力・流体ディマ
ンド入力部25から流体入力系最適化部24に送られ
る。そして、流体入力系最適化部24は、リスト保持部
23から前述のようにして既に作成済みの表cおよび表
dを受け取ると、表cから、蒸気系統L3の蒸気量がL
3系統に対する蒸気ディマンドSD1を満足する列を切
り出す。同様に、表dからL4系統に対する蒸気ディマ
ンドSD2を満足する列を切り出す。
Next, the power demand and steam demand given from the plant controller 4 are sent from the power / fluid demand input unit 25 to the fluid input system optimization unit 24. When the fluid input system optimizing unit 24 receives from the list holding unit 23 the tables c and d already created as described above, from the table c, the steam amount of the steam system L3 is L.
Cut out the rows that satisfy the vapor demand SD1 for the three systems. Similarly, a row satisfying the vapor demand SD2 for the L4 system is cut out from Table d.

【0049】この操作により、図11に示すような表e
と図12に示すような表fが得られる。ただし、表eの
中で、L3l,L3uは、L3系統に対する蒸気ディマ
ンドを満足する様な、表cのL3蒸気量の下限値および
上限値である。また、Um,(sm1,sm2,sm
4)およびEm3は、各々L3lの列のu,(s1,s
2,s4)および出力電力の値である。UM,(sM
1,sM2,sM4),EM3についても同様である。
表f中の各記号の意味も、表eと同様である。
By this operation, the table e as shown in FIG. 11 is obtained.
Then, a table f as shown in FIG. 12 is obtained. However, in Table e, L3l and L3u are the lower limit value and the upper limit value of the L3 steam amount in Table c that satisfy the steam demand for the L3 system. In addition, Um, (sm1, sm2, sm
4) and Em3 are u, (s1, s) of the L3l column, respectively.
2, s4) and the output power value. UM, (sM
1, sM2, sM4), and EM3.
The meaning of each symbol in Table f is the same as that in Table e.

【0050】次に、流体入力系最適化部24は、表eと
表fに基づいて、高圧換算での総入力蒸気量を各値に仮
定した場合について、動的計画法を用いて、全タービン
T1〜T5による総出力電力を最大化するように、各タ
ービンT1〜T5の蒸気排出量s1〜s5を決定する。
Next, the fluid input system optimizing section 24 uses the dynamic programming method for the case where the total input steam amount in high pressure conversion is assumed to be each value based on Tables e and f. The steam discharge amounts s1 to s5 of the turbines T1 to T5 are determined so as to maximize the total output power of the turbines T1 to T5.

【0051】表eと表fを各々4×l1,4×l2の二
次元配列とみなして、その配列をA,Bと称する。ただ
し、l1,l2は、各々、表e,表fの長さである。例
えば、A[0][l1−1]は、UMである。
The tables e and f are regarded as 4 × l1 and 4 × l2 two-dimensional arrays, and the arrays are referred to as A and B. However, l1 and l2 are the lengths of the table e and the table f, respectively. For example, A [0] [l1-1] is UM.

【0052】流体入力系最適化部24の動作を、図13
に示す。図13中、Tは配列を表し、Tの後の最初の
[ ]は行を、次の[ ]は列を、次の[0][1]は
当該行/列内の第1要素、第2要素を表す。
The operation of the fluid input system optimizing section 24 will be described with reference to FIG.
Shown in In FIG. 13, T represents an array, the first [] after T is a row, the next [] is a column, the next [0] [1] is the first element in the row / column, and Represents two elements.

【0053】なお、図13中でA[2][j]+B
[2][k]とあるのは、リストA[2][j]にリス
トB[2][k]をマージする操作を示す。例えば、リ
ストA[2][j]の要素が(a1,a2,a4)であ
り、リストB[2][k]の要素が(a3,a5)の場
合、マージ操作の結果、A[2][j]+B[2]
[k]の要素は(a1,a2,a3,a4,a5)とな
る。
In FIG. 13, A [2] [j] + B
The expression [2] [k] indicates an operation of merging the list B [2] [k] with the list A [2] [j]. For example, when the elements of the list A [2] [j] are (a1, a2, a4) and the elements of the list B [2] [k] are (a3, a5), the result of the merge operation is A [2 ] [J] + B [2]
The elements of [k] are (a1, a2, a3, a4, a5).

【0054】図13の動作によって、配列Tとして、図
14に示すような表gが得られる。この表gは、流体発
生最適化部27に送られる。ここで、表gでは、各列
(すなわち各総入力蒸気量)に対して総電力出力を最大
とする蒸気配分(s1,…,s5)が得られているの
で、各総入力蒸気量に対するL1,L2の各系統を流れ
る蒸気量σ1,σ2が一意に決定される。
By the operation of FIG. 13, a table g as shown in FIG. 14 is obtained as the array T. This table g is sent to the fluid generation optimization unit 27. Here, in Table g, since the steam distribution (s1, ..., S5) that maximizes the total power output is obtained for each column (that is, each total input steam amount), L1 for each total input steam amount is obtained. , L2, the amounts of steam σ1, σ2 flowing through each system are uniquely determined.

【0055】流体発生系最適化部27は、表gの各列す
なわち各総入力蒸気量に対して、ボイラー燃焼燃料の量
f1〜f4の下限値と上限値を満足し、L1,L2の各
系統にσ1,σ2の蒸気を供給すると言う条件の下で、
燃料コストを最小化する燃料配分を求める。各ボイラー
B1〜B4のボイラー特性はいずれも線形関数であり、
燃料コストも燃料の線形関数であるので、上記燃料配分
や燃料コストは、線形計画法または非線形計画法を用い
て求めることができる。
The fluid generating system optimizing unit 27 satisfies the lower limit value and the upper limit value of the boiler combustion fuel amounts f1 to f4 for each column of Table g, that is, each total input steam amount, and each of L1 and L2. Under the condition that steam of σ1 and σ2 is supplied to the system,
Find fuel allocations that minimize fuel costs. The boiler characteristics of the boilers B1 to B4 are all linear functions,
Since the fuel cost is also a linear function of fuel, the above fuel allocation and fuel cost can be obtained by using a linear programming method or a non-linear programming method.

【0056】これによって、表gの各列に対して、S1
〜S6およびf1〜f4の各値が求まる。流体発生系最
適化部27は、これらの値を表gに付け加えて、図15
に示すような表hを作成する。
Thus, for each column of table g, S1
Each value of S6 and f1 to f4 is obtained. The fluid generation system optimizing unit 27 adds these values to the table g and
A table h as shown in FIG.

【0057】この表hは、リスト検索部28に送られ
る。この時点で、各制約条件や蒸気ディマンドを満足し
た上での、各燃料コストに対する、総電力出力を最大と
する運転パラメータを得ることができる。すなわち、各
列は夫々、求めるべき最適解の候補ということができ
る。
This table h is sent to the list search unit 28. At this point, it is possible to obtain an operating parameter that maximizes the total electric power output for each fuel cost, while satisfying each constraint condition and steam demand. That is, it can be said that each column is a candidate for the optimum solution to be obtained.

【0058】リスト検索部28は、次のようにして表h
の各最適解候補のうちから最適解を決定する。まず、リ
スト検索部28は、表hの値に基づいて、各列すなわち
各最適解候補ごとに、総コストを計算する。
The list retrieving unit 28 makes the table h as follows.
The optimal solution is determined from among the optimal solution candidates of. First, the list search unit 28 calculates the total cost for each column, that is, each optimal solution candidate, based on the values in the table h.

【0059】総コストは、例えば次の式によって定めら
れる。 (総コスト)=(総燃料コスト)+e(ED−(総出力
電力)) ただし、eは買電単価であり、EDは電力ディマンド量
である。
The total cost is determined, for example, by the following formula. (Total cost) = (Total fuel cost) + e (ED- (Total output power)) Here, e is the unit price of power purchase and ED is the power demand amount.

【0060】この場合は、量総出力電力が電力ディマン
ド量を下回ることを前提としているが、総出力電力が電
力ディマンド量を上回った場合、例えば(ED−(総出
力電力))を0としても良い。あるいは、電力ディマン
ド量を越えた分を売ることができる場合は、e´を売電
単価とし、ED≧総出力電力の場合は、 (総コスト)=(総燃料コスト)+e(ED−(総出力
電力))とし、 ED<総出力電力の場合は、 (総コスト)=(総燃料コスト)+e´(ED−(総出
力電力))として計算しても良い。
In this case, it is premised that the total output power is less than the power demand amount. However, if the total output power exceeds the power demand amount, for example, (ED- (total output power)) is set to 0. good. Alternatively, if it is possible to sell the amount exceeding the power demand amount, let e ′ be the selling price, and if ED ≧ total output power, (total cost) = (total fuel cost) + e (ED− (total Output power)), and when ED <total output power, it may be calculated as (total cost) = (total fuel cost) + e ′ (ED− (total output power)).

【0061】リスト検索部28は、表hの各列に、算出
した総コストを付け加え、図15に示すような表iを作
成する。そして、表iから、総コスト最小の列を見出
し、この列を構成する各種値の組をシステム全体に関す
る最適解として、最適解出力部29に与える。
The list search unit 28 adds the calculated total cost to each column of the table h to create a table i as shown in FIG. Then, from Table i, a column with the minimum total cost is found, and a set of various values forming this column is given to the optimal solution output unit 29 as an optimal solution for the entire system.

【0062】最適解出力部29は、リスト検索部28か
ら送られて来た最適解を保持する。そして、適宜、最適
解に含まれる各値のうち必要な情報を最適運転パラメー
タとしてプラント制御装置4に送信する。
The optimum solution output unit 29 holds the optimum solution sent from the list search unit 28. Then, appropriately, necessary information among the values included in the optimum solution is transmitted to the plant control device 4 as the optimum operation parameter.

【0063】このように本実施例のプラント・ユーティ
リティ最適化システムによれば、プラント・システムに
おける様々な要求を満足し、しかも、タービンの非凸特
性を反映した最適運転状態を見出すことができる。従っ
て、従来に比べ、運転コストの大幅な低減が可能であ
る。
As described above, according to the plant utility optimizing system of the present embodiment, it is possible to find various optimum conditions in the plant system and to find the optimum operating state reflecting the non-convex characteristics of the turbine. Therefore, the operation cost can be significantly reduced as compared with the conventional case.

【0064】なお、本実施例では、図3のプラント・シ
ステムに即したプラント・ユーティリティ最適化システ
ムの動作を説明したが、ボイラーやタービンの台数、蒸
気系統の種類数が変わっても本発明を適用することが可
能である。さらに、図3のプラント・システムに他の要
素が加えられても、プラント・ユーティリティ最適化シ
ステムを適宜修正すれば最適解を得ることができる。ま
た、本実施例のような自家発電システムに限らず、非凸
特性を有する要素を含むプラント・システムに一般的に
本発明は適用することができる。また、本発明は上述し
た各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。
In the present embodiment, the operation of the plant utility optimization system according to the plant system of FIG. 3 has been described, but the present invention can be applied even if the number of boilers and turbines and the number of types of steam systems are changed. It is possible to apply. Furthermore, even if other elements are added to the plant system of FIG. 3, an optimum solution can be obtained by appropriately modifying the plant utility optimization system. Further, the present invention can be generally applied to not only the private power generation system as in the present embodiment but also a plant system including an element having a non-convex characteristic. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the scope of the invention.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明のプラント・ユーティリティ最適
化システムによれば、非凸特性を反映できる動的計画法
を2回と線形計画法を1回用いる処理によって、第1の
ディマンド量を満足した上で、最適解の候補を求めた後
に、各最適解の候補について第2のディマンド量を満足
した場合の総コストを求め、これを最小化する最適解の
候補を最適解として決定するようにしたので、プラント
・システムにおける様々な要求を満足し、しかも、ター
ビンなどのプラント要素の非凸特性を反映した最適運転
状態を見出すことができる。従って、従来のシステムに
比べ、運転コストの大幅な低減が可能である。
According to the plant utility optimization system of the present invention, the first demand amount is satisfied by the process of using the dynamic programming method capable of reflecting the non-convex characteristic twice and the linear programming method once. In the above, after obtaining the optimal solution candidate, the total cost when the second demand amount is satisfied is obtained for each optimal solution candidate, and the optimal solution candidate that minimizes this is determined as the optimal solution. Therefore, it is possible to find an optimum operating condition that satisfies various requirements in the plant system and that reflects the non-convex characteristics of the plant element such as the turbine. Therefore, compared to the conventional system, the operating cost can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るプラント・エネルギー
系統の概略を示す図
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a plant / energy system according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例に係るプラント・ユーティリティ最適
化システムに関する概略的な処理の流れの一例を示す図
FIG. 2 is a diagram showing an example of a schematic process flow of a plant utility optimization system according to the embodiment.

【図3】同実施例に係るプラント・システムの要部構成
を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of main parts of a plant system according to the embodiment.

【図4】同実施例に係るプラント・ユーティリティ最適
化システムの要部概略構成を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of main parts of a plant utility optimization system according to the embodiment.

【図5】流体ディマンド系最適化部の動作の一例を示す
フローチャート
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of a fluid demand system optimizing unit.

【図6】流体ディマンド系最適化部の動作の一例を示す
フローチャート
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of a fluid demand system optimizing unit.

【図7】各蒸気量に対する最適蒸気配分と出力電力の関
係を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between optimal steam distribution and output power for each steam amount.

【図8】各蒸気量に対する最適蒸気配分と出力電力の関
係を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between optimal steam distribution and output power for each steam amount.

【図9】各蒸気量に対する最適蒸気配分と出力電力の関
係を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between optimal steam distribution and output power for each steam amount.

【図10】各蒸気量に対する最適蒸気配分と出力電力の
関係を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between optimal steam distribution and output power for each steam amount.

【図11】各蒸気量に対する最適蒸気配分と出力電力の
関係を示す図
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between optimal steam distribution and output power for each steam amount.

【図12】各蒸気量に対する最適蒸気配分と出力電力の
関係を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between optimal steam distribution and output power for each steam amount.

【図13】流体入力系最適化部の動作の一例を示すフロ
ーチャート
FIG. 13 is a flowchart showing an example of the operation of the fluid input system optimizing unit.

【図14】総入力蒸気量に対する最適蒸気配分と総出力
電力の関係を示す図
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the optimum steam distribution and the total output power with respect to the total input steam amount.

【図15】総入力蒸気量に対する最適蒸気配分、総出力
電力、燃料配分、総燃料コストの関係を示す図
FIG. 15 is a diagram showing a relationship among optimum steam distribution, total output power, fuel distribution, and total fuel cost with respect to total input steam amount.

【図16】各最適解候補を示す図FIG. 16 is a diagram showing each optimal solution candidate.

【図17】タービンの入出力特性を示す図FIG. 17 is a diagram showing input / output characteristics of the turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…プラント・ユーティリティ最適化システム、4…プ
ラント制御装置、6…プラント・システム、11…自家
発電装置、12…外部電力入力装置、13…蒸気系統、
21…流体ディマンド系最適化部、22…リスト変換
部、23…リスト保持部、24…流体入力系最適化部、
25…電力・流体ディマンド入力部、26…プラント・
データ保持部、27…流体発生最適化部、28…リスト
検索部、29…最適解出力部、B1〜B4…蒸気発生ボ
イラー、T1〜T5…蒸気タービン、G…発電機、…蒸
気系統L1,L2、20…減圧装置
2 ... Plant utility optimization system, 4 ... Plant control device, 6 ... Plant system, 11 ... Private power generation device, 12 ... External power input device, 13 ... Steam system,
21 ... Fluid demand system optimization unit, 22 ... List conversion unit, 23 ... List holding unit, 24 ... Fluid input system optimization unit,
25 ... Power / fluid demand input section, 26 ... Plant
Data holding unit, 27 ... Fluid generation optimization unit, 28 ... List search unit, 29 ... Optimal solution output unit, B1 to B4 ... Steam generation boiler, T1 to T5 ... Steam turbine, G ... Generator, ... Steam system L1, L2, 20 ... Pressure reducing device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の物理量を入力とし第2の物理量を出
力とし線形の入出力特性を夫々有する複数の第1のプラ
ント要素と、これら第1のプラント要素の出力である第
2の物理量を入力とし第3の物理量を出力とし非凸特性
部分を含む入出力特性を夫々有する複数の第2のプラン
ト要素とを含むプラントの最適運転パラメータを探索す
るためのユーティリティ最適化方法において、 一群の前記第2の物理量ごとに、該一群への第1のディ
マンド量を満たす所定の範囲内の第2の物理量の総和夫
々に対応して、該一群に関連する前記第2のプラント要
素の出力する前記第3の物理量の総和を最大化する該第
2のプラント要素夫々に対する第2の物理量の配分を動
的計画法を用いて求める第1の処理ステップと、 この第1の処理ステップにて前記一群の第2の物理量ご
とに得られた、前記第2の物理量の総和、前記第3の物
理量の総和および前記第2のプラント要素夫々に対する
第2の物理量の配分の組に基づき、すべての前記第2の
プラント要素への第2の物理量の総和夫々に対応して、
すべての第2のプラント要素の出力する第3の物理量の
総和を最大化する該第2のプラント要素夫々に対する第
2の物理量の配分を動的計画法を用いて求める第2の処
理ステップと、 この第2の処理ステップにて得られた、前記第2の物理
量の総和、前記第3の物理量の総和および前記第2のプ
ラント要素夫々に対する前記第2の物理量の配分の組夫
々に対し、該第2のプラント要素夫々に入力する前記第
1の物理量およびこれら第1の物理量を供給するのに要
する第1のコストを線形計画法または非線形計画法を用
いて求める第3の処理ステップと、 この第3の処理ステップにて得られた前記第3の物理量
の総和および前記第1の物理量に要する第1のコストの
組夫々に基づき、該第3の物理量の総和の予め与えられ
た第2のディマンド量に対する不足分を外部から供給す
るのに要する第2のコストを算出して各組に対する総コ
ストを求め、この総コストを最小化する組に属する各値
を最適解として決定する第4の処理ステップとを有する
こと特徴とするプラント・ユーティリティ最適化方法。
1. A plurality of first plant elements each having a first physical quantity as an input, a second physical quantity as an output, and linear input / output characteristics, and a second physical quantity which is an output of these first plant elements. , A third physical quantity is output, and a plurality of second plant elements each having an input / output characteristic including a non-convex characteristic portion are included in the utility optimization method for searching an optimum operating parameter of the plant. For each of the second physical quantities, corresponding to each sum of the second physical quantities within a predetermined range that satisfies the first demand quantity for the group, output of the second plant element related to the group. A first processing step of obtaining a distribution of the second physical quantity to each of the second plant elements that maximizes the total sum of the third physical quantity by using a dynamic programming method; Based on the set of the sum of the second physical quantities, the sum of the third physical quantities, and the distribution of the second physical quantities for each of the second plant elements, which are obtained for each group of the second physical quantities. Corresponding to each sum of the second physical quantities to the second plant element,
A second processing step of obtaining a distribution of the second physical quantity to each of the second plant elements that maximizes the sum of the third physical quantities output by all the second plant elements, using dynamic programming; For each set of the total sum of the second physical quantity, the total sum of the third physical quantity, and the distribution of the second physical quantity to each of the second plant elements, obtained in the second processing step, A third processing step of obtaining the first physical quantity input to each of the second plant elements and the first cost required to supply the first physical quantity by using a linear programming method or a non-linear programming method; Based on the set of the total sum of the third physical quantity and the first cost required for the first physical quantity obtained in the third processing step, the second predetermined sum of the total sum of the third physical quantity is given. Demand A fourth processing step of calculating a second cost required to supply the shortfall from the outside to obtain a total cost for each set, and determining each value belonging to the set that minimizes the total cost as an optimum solution. A method for optimizing a plant utility, comprising:
【請求項2】前記第4の処理ステップにおいて、前記第
3の物理量の総和が前記第2のディマンド量を越えた場
合、第2のコストを0とするか、または前記第3の物理
量の総和が前記第2のディマンド量を越えた分を外部に
対して供給して得られる第2のコストを負の値として算
出することを特徴とする請求項1に記載のプラント・ユ
ーティリティ最適化方法。
2. In the fourth processing step, when the sum of the third physical quantities exceeds the second demand quantity, the second cost is set to 0 or the sum of the third physical quantities. 2. The plant utility optimization method according to claim 1, wherein the second utility cost is calculated as a negative value by calculating a second cost obtained by supplying an amount exceeding the second demand amount to the outside.
【請求項3】複数のボイラーにて発生された蒸気によっ
て複数のタービンを駆動して電力を発生するプラントの
最適運転パラメータを探索するためのユーティリティ最
適化方法において、 各タービン排気系統ごとに、該系統への蒸気ディマンド
量を満たす所定の範囲内の蒸気流量夫々に対応して、同
一のタービン排気系統に接続されるタービンの発生出力
電力の総和を最大化する各タービンに対する蒸気流量配
分を動的計画法を用いて求める第1の処理ステップと、 この第1の処理ステップにて各タービン排気系統ごとに
得られた、蒸気流量、発生出力電力および蒸気流量配分
の組に基づき、全タービンへの総入力蒸気流量夫々に対
応して、全タービンによる総発生出力電力を最大化する
各タービンに対する蒸気流量配分を動的計画法を用いて
求める第2の処理ステップと、 この第2の処理ステップにて得られた、総入力蒸気流
量、総発生出力電力および各タービンに対する蒸気流量
配分の組夫々に対し、各ボイラーに対する供給燃料配分
および総燃料コストを線形計画法または非線形計画法を
用いて求める第3の処理ステップと、 この第3の処理ステップにて得られた総発生出力電力お
よび総燃料コストの組夫々に基づき、総発生出力電力の
予め与えられた電力ディマンド量に対する不足分の電力
を外部から供給するのに要する外部コストを算出して各
組に対する総コストを求め、この総コストを最小化する
組に属する各値を最適解として決定する第4の処理ステ
ップとを有すること特徴とするプラント・ユーティリテ
ィ最適化方法。
3. A utility optimization method for searching optimum operating parameters of a plant that drives a plurality of turbines with steam generated by a plurality of boilers to generate electric power, the method comprising: The steam flow distribution to each turbine is maximized to maximize the total output power of the turbines connected to the same turbine exhaust system, corresponding to each steam flow within the specified range that satisfies the steam demand to the system. Based on the set of the steam flow rate, the generated output power, and the steam flow rate distribution obtained for each turbine exhaust system in the first process step obtained by using the planning method, Dynamic programming is used to allocate steam flow to each turbine to maximize total output power generated by all turbines, corresponding to each total input steam flow. The second processing step obtained by the above, and the distribution of the supply fuel to each boiler and the set of the total input steam flow rate, the total generated output power, and the steam flow rate distribution to each turbine obtained in this second processing step. Based on the third processing step of obtaining the total fuel cost by using the linear programming method or the non-linear programming method, and the total output power and the total fuel cost obtained in the third processing step, respectively, the total generated output is calculated. Calculate the external cost required to supply the power shortage for the given power demand amount from the outside, find the total cost for each set, and optimize each value that belongs to the set that minimizes this total cost A fourth utility step of determining a solution, and a method for optimizing a plant utility.
【請求項4】前記第4の処理ステップにおいて、前記総
発生出力電力が前記電力ディマンド量を越えた場合、外
部コストを0とするか、または前記総発生出力電力が前
記電力ディマンド量を越えた分の電力を外部に対し供給
して得られる外部コストを負の値として算出することを
特徴とする請求項3に記載のプラント・ユーティリティ
最適化方法。
4. In the fourth processing step, if the total generated output power exceeds the power demand amount, the external cost is set to 0, or the total generated output power exceeds the power demand amount. The plant-utility optimizing method according to claim 3, wherein the external cost obtained by supplying the electric power for the outside to the outside is calculated as a negative value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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