JPH1123016A - 地域熱供給プラントの制御装置 - Google Patents
地域熱供給プラントの制御装置Info
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- JPH1123016A JPH1123016A JP9174360A JP17436097A JPH1123016A JP H1123016 A JPH1123016 A JP H1123016A JP 9174360 A JP9174360 A JP 9174360A JP 17436097 A JP17436097 A JP 17436097A JP H1123016 A JPH1123016 A JP H1123016A
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
Abstract
かつ柔軟に求めることができる地域熱供給プラントの制
御装置を提供する。 【解決手段】 地域熱供給プラントの制御装置は、熱負
荷予測手段2により予測された当日の熱負荷予測値に基
づいて地域熱供給プラント20の運用計画を求める地域
熱供給プラント運用計画手段10を備えている。ここで
地域熱供給プラント運用計画手段10は、所定時間単位
ごとの起動および停止状態を1/0で表す遺伝子列を各
熱源機器ごとに持つ個体に対して遺伝的アルゴリズムを
適用する遺伝的アルゴリズム実行手段3を有している。
また地域熱供給プラント運用計画手段10では、遺伝的
アルゴリズム実行手段3により求められた運用計画を初
期値として数理計画法実行手段4により地域熱供給プラ
ント20の運用計画が求められるようになっている。
Description
する地域熱供給プラントの運転を制御する地域熱供給プ
ラントの制御装置に係り、とりわけ地域熱供給プラント
の各熱源機器を効率的に運転することができる地域熱供
給プラントの制御装置に関する。
においては、これらの地域全体に対する空調用設備とし
て地域熱供給プラントが設けられている。このような地
域熱供給プラントにおいては、ヒートポンプ等の熱源機
器により温水および冷水が生成され、これらは蓄熱槽に
蓄えられるとともに、必要に応じて冷暖房機器等の熱負
荷機器に供給される。ここで、動力源として電気を用い
る地域熱供給プラントにおいては、夜間に熱を生成して
蓄熱し、昼間は温水および冷水を生成するとともに蓄熱
した熱を放熱することにより、夜間電力を利用したりピ
ークカットを行ったりして効率的な運転を行っている。
述したような効率的な運転を行うためには専門的なオペ
レータ(プラント運転員)が必要となるが、このような
専門的なオペレータはその確保が難しく、またオペレー
タには多大な人件費がかかるので、例えば夜間だけでも
無人運転を行うことが望まれている。なお現時点では、
オペレータの専門的知識を反映した自動化運転を行うた
めの方法として、数理計画法に基づいて地域熱供給プラ
ントの運用計画を求める方法が一般に用いられている。
おいては、数理計画法に基づいて地域熱供給プラントの
運用計画を求めることにより、オペレータの専門的知識
を反映した自動化運転を行っている。しかしながら、数
理計画法では最適解を厳密に求めようとするので、実行
可能な解が見つからない場合や、モデル化の仕方によっ
て解が不適切となる場合等があり、完全な無人運転を実
現することが難しいという問題がある。また、地域熱供
給プラントの規模が増大した場合には、運用計画を求め
るのに必要とされる計算量が増大し、実用時間内に運用
計画を求めることが難しくなるという問題がある。
の欠点を克服するため、遺伝的アルゴリズム(GA:Ge
netic Algorithms)により準最適解を短時間に求める方
法を用いて各種のプラントの運用計画を求める方法が研
究されている。
ものであり、遺伝的アルゴリズムにより求められた運用
計画に基づいて地域熱供給プラントの運転を制御する地
域熱供給プラントの制御装置において、地域熱供給プラ
ントの運用計画をより効率的かつ柔軟に求めることによ
り、少ない専門的なオペレータで地域熱供給プラントを
効率的かつ確実に自動化運転することができる地域熱供
給プラントの制御装置を提供することを目的とする。
器を有する地域熱供給プラントの運転を制御する地域熱
供給プラントの制御装置において、前記地域熱供給プラ
ントの過去の熱負荷実績を記憶する熱負荷実績記憶手段
と、前記熱負荷実績記憶手段に記憶された過去の熱負荷
実績に基づいて当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手
段と、前記熱負荷予測手段により予測された当日の熱負
荷予測値に基づいて前記地域熱供給プラントの運用計画
を求める地域熱供給プラント運用計画手段と、前記地域
熱供給プラント運用計画手段により求められた前記地域
熱供給プラントの運用計画に基づいて前記各熱源機器を
制御する熱源機器制御手段とを備え、前記地域熱供給プ
ラント運用計画手段は、前記各熱源機器の運転に関する
目的関数を最小とするよう遺伝的アルゴリズムにより前
記地域熱供給プラントの運用計画を求める遺伝的アルゴ
リズム実行手段を有し、この遺伝的アルゴリズム実行手
段は所定時間単位ごとの起動および停止状態を表す遺伝
子列を前記各熱源機器ごとに持つ個体に対して遺伝的ア
ルゴリズムを適用することを特徴とする地域熱供給プラ
ントの制御装置を提供する。
域熱供給プラントの運転を制御する地域熱供給プラント
の制御装置において、前記地域熱供給プラントの過去の
熱負荷実績を記憶する熱負荷実績記憶手段と、前記熱負
荷実績記憶手段に記憶された過去の熱負荷実績に基づい
て当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段と、前記熱
負荷予測手段により予測された当日の熱負荷予測値に基
づいて前記地域熱供給プラントの運用計画を求める地域
熱供給プラント運用計画手段と、前記地域熱供給プラン
ト運用計画手段により求められた前記地域熱供給プラン
トの運用計画に基づいて前記各熱源機器を制御する熱源
機器制御手段とを備え、前記地域熱供給プラント運用計
画手段は、前記各熱源機器の運転に関する目的関数を最
小とするよう遺伝的アルゴリズムにより前記地域熱供給
プラントの運用計画を求める遺伝的アルゴリズム実行手
段と、前記地域熱供給プラントの運用計画を数理計画法
により求める数理計画法実行手段とを有し、前記遺伝的
アルゴリズム実行手段により求められた運用計画を初期
値として前記数理計画法実行手段により前記地域熱供給
プラントの運用計画を求めることを特徴とする地域熱供
給プラントの制御装置を提供する。
地域熱供給プラントの運転を制御する地域熱供給プラン
トの制御装置において、前記地域熱供給プラントの過去
の熱負荷実績を記憶する熱負荷実績記憶手段と、前記熱
負荷実績記憶手段に記憶された過去の熱負荷実績に基づ
いて当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段と、前記
熱負荷予測手段により予測された当日の熱負荷予測値に
基づいて前記地域熱供給プラントの運用計画を求める地
域熱供給プラント運用計画手段と、前記地域熱供給プラ
ント運用計画手段により求められた前記地域熱供給プラ
ントの運用計画に基づいて前記各熱源機器を制御する熱
源機器制御手段とを備え、前記地域熱供給プラント運用
計画手段は、前記各熱源機器の運転に関する目的関数を
最小とするよう遺伝的アルゴリズムにより前記地域熱供
給プラントの運用計画を求める遺伝的アルゴリズム実行
手段と、前記地域熱供給プラントの運用計画を数理計画
法により求める数理計画法実行手段と、前記遺伝的アル
ゴリズム実行手段により求められた運用計画または前記
数理計画法実行手段により求められた運用計画のいずれ
かを選択して前記熱源機器制御手段に入力する運用計画
選択手段とを有することを特徴とする地域熱供給プラン
トの制御装置を提供する。
および停止状態を表す遺伝子列を各熱源機器ごとに持つ
個体に対して遺伝的アルゴリズムを適用しているので、
各熱源機器についての複数時間にわたる一連の遺伝子に
対する操作等を効率的に行うことができる。また、遺伝
的アルゴリズム実行手段により求められた運用計画(準
最適解)を初期値として数理計画法実行手段により地域
熱供給プラントの運用計画(最適解)を求めるようにし
ているので、運用計画の最適解を高速に求めることがで
きる。さらに、運用計画選択手段により、遺伝的アルゴ
リズム実行手段により求められた運用計画または数理計
画法実行手段により求められた運用計画のいずれかを選
択するようにしているので、地域熱供給プラントの規模
や特性等に応じて、必要とされる解の厳密性、および解
を求めるのに要する時間等を考慮して運用計画を柔軟に
求めることができる。このため、少ない専門的なオペレ
ータで地域熱供給プラントを効率的かつ確実に自動化運
転することができる。
施の形態について説明する。図1および図2は本発明に
よる地域熱供給プラントの制御装置の一実施の形態を説
明するための図である。
給プラントの制御装置により制御される地域熱供給プラ
ントについて説明する。なお、この地域熱供給プラント
は例えば、ビルディングやビル群等の施設に設けられて
いる。
0は、ビルディングの地下室等に設けられた蓄熱槽11
を有し、この蓄熱槽11は冷房用に使用される冷水を蓄
える冷水槽11aと、暖房用に使用される温水を蓄える
温水槽11bとからなっている。このうち冷水槽11a
には複数のヒートポンプ(HP)12が設置されてお
り、このヒートポンプ12により、例えば夏期において
は10℃程度の水から5℃程度の水が作られる。また、
冷水槽11aおよび温水槽11bには熱回収型ヒートポ
ンプ(DB)13が設置されており、この熱回収型ヒー
トポンプ13により、5℃程度の冷水と45℃程度の温
水が同時に作られ、かつこのときに出力される熱は冷水
槽11aおよび温水槽11bに利用される。
に蓄えられた冷水および温水はそれぞれ、ポンプ14,
15により冷水ヘッダ(CHD)16および温水ヘッダ
(HHD)17を介して熱負荷(HL)18側へ供給さ
れるようになっている。なお図2において、符号Tは温
度計、符号Pはポンプ、符号Fは流量計を示している。
プラント20の運転を制御する地域熱供給プラントの制
御装置について説明する。
制御装置は、図2に示す地域熱供給プラント20のヒー
トポンプ12および熱回収型ヒートポンプ13等の熱源
機器を制御するものであり、ヒューマン・インタフェー
ス入出力部1と、地域熱供給プラント20の過去の熱負
荷実績を記憶する熱負荷実績記憶手段2aと、熱負荷実
績記憶手段2aに記憶された過去の熱負荷実績に基づい
て当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段2と、熱負
荷予測手段2により予測された当日の熱負荷予測値に基
づいて地域熱供給プラント20の運用計画を求める地域
熱供給プラント運用計画手段10と、地域熱供給プラン
ト運用計画手段10により求められた地域熱供給プラン
ト20の運用計画に基づいて各熱源機器12,13の運
転を制御する熱源機器制御手段8と、プロセス入出力部
9とを備えている。
プラント20から計測信号を取り込むとともに、地域熱
供給プラント20に対して制御信号を出力するものであ
る。
入出力部9を介して出力された熱負荷18の過去の熱負
荷実績(温度や流量等)を日時および曜日等の項目別に
整理して記憶するものである。
プラント運用計画手段10により求められた運用計画
と、プロセス入出力部9を介して入力されるプロセス信
号とに基づいて各熱源機器12,13を制御するための
制御信号をプロセス入出力部9へ出力するものである。
段10は、地域熱供給プラント20からプロセス入出力
部9を介して入力されたプロセス信号(計測信号)に含
まれる地域熱供給プラント20の現在の状態を初期値と
して、熱負荷予測手段2により予測された当日の熱負荷
予測値に基づいて地域熱供給プラント20の運用計画を
求めるものである。
0は、各熱源機器12,13の運転に関する目的関数を
最小とするよう遺伝的アルゴリズムにより地域熱供給プ
ラント20の運用計画を求める遺伝的アルゴリズム実行
手段3と、地域熱供給プラント20の運用計画を分岐限
定法や混合整数計画法等の数理計画法により求める数理
計画法実行手段4と、遺伝的アルゴリズム実行手段3に
より求められた運用計画、または数理計画法実行手段4
により求められた運用計画のいずれかを選択して熱源機
器制御手段8に入力する運用計画選択手段5とを有して
いる。
計画法実行手段4とは互いに接続されており(図1の点
線矢印参照)、遺伝的アルゴリズム実行手段3により求
められた運用計画を初期値として数理計画法実行手段4
により地域熱供給プラント20の運用計画が求められる
ようになっている。そして運用計画選択手段5において
は、(1)遺伝的アルゴリズム実行手段3のみにより求
められた運用計画、(2)数理計画法実行手段4のみに
より求められた運用計画、または(3)遺伝的アルゴリ
ズム実行手段3により求められた運用計画を初期値とし
て数理計画法実行手段4により求められた運用計画のい
ずれかを選択できるようになっている。
はさらに、遺伝的アルゴリズム実行手段3により操作さ
れる遺伝子列のうちで所定の制約条件を満たさない遺伝
子列を選択するとともに、この選択された遺伝子列に含
まれる制約条件を満たさない遺伝子の状態を変更する遺
伝子変更手段6と、遺伝的アルゴリズム実行手段3によ
り操作される遺伝子列に対する追加的な操作方法を指定
するための遺伝子操作指定手段7とを有している。
態の作用について説明する。
ント20の熱負荷18の熱負荷実績は往還水に関して温
度および流量から計測され、プロセス入出力部9を介し
て熱負荷実績として日時および曜日等の項目別に整理さ
れ、その日の気象情報とともに熱負荷実績記憶手段2a
に記憶される。
れている熱負荷実績に基づいて、熱負荷予測手段2によ
り熱負荷18の今後N時間分の熱負荷値が予測され、そ
の後、地域熱供給プラント運用計画手段10により蓄熱
槽11の容量および熱源機器12,13の定格能力等を
用いて今後N時間分の運用計画が求められる。
なおここでは、簡単のために今後24時間分の熱負荷予
測値および運用計画を1時間単位で求める場合について
説明する。
荷値を予測する方法について説明する。ここでは、熱負
荷実績記憶手段2aに1日分の熱負荷実績が1時間単位
で曜日別(例えば休日、平日、休日明け別)に記憶され
ているものとし、ヒューマン・インタフェース入出力部
1から熱負荷予測手段2にその日の曜日Wが入力される
と、熱負荷予測手段2によりその曜日Wの熱負荷実績の
平均値パターン
熱負荷実績記憶手段2aには前日までの熱負荷実績が記
憶されているので、当日(k日)の熱負荷値を予測する
ためには例えば次式(1)のような自己回帰モデルが用
いられる。
であり、あらかじめ定めておくことも可能であり、また
実時間で逐次最小2乗推定(カルマンフィルタ)するこ
とも可能である。
により求められた当日の熱負荷予測値の偏差を用いて次
式(2)により求められる。
日の熱負荷予測値に対して、その曜日Wの熱負荷実績の
平均値パターンから得られた各時間帯(1時間単位)の
比を乗じることにより、当日の24時間分(1時間単
位)の熱負荷予測値
の一例として挙げたものであり、当日の熱負荷値を予測
する方法としてはこれ以外にも重回帰モデル等の各種の
方法を用いることができる。
0により地域熱供給プラント20の運用計画を求める方
法について説明する。なお地域熱供給プラント運用計画
手段10においては、 運転コストの低減(運転に必要とされるエネルギー
(電力使用量やガス使用量等)の低減)、 ピークカット(ピーク時間帯における電力使用量等
の低減)、 夜間電力等の利用、 熱源機器の安定運転(連続運転)等 の各項目を考慮しつつ地域熱供給プラント20の運用計
画を求める。なお、上述した各項目を考慮する上で必要
とされるパラメータ等はヒューマン・インタフェース入
出力部1により入力される。
2,13の運転状態をShm(n)、熱負荷予測手段2に
より求められた熱負荷予測値をQload(n)とすると、
地域熱供給プラント20の運用計画を求める問題は、熱
負荷予測値Qload(n)を用いて、次式(3)のように
表される目的関数を最小化するような各熱源機器12,
13の運転状態Shm(n)を求める最適化問題として定
式化される。 J=Je+Jp+Jy+Js … (3)
およびJsはそれぞれ上記の各項目に対応して
おり、具体的には次式(4)(5)(6)(7)のよう
に表される。
機器12,13の運転状態Shm(n)を求める際には次
のような制約条件が満たされていなければならない。
造熱量Qhm(n)および蓄熱槽の蓄熱量Hk(n)の上
下限について次式(8)(9)の制約条件が満たされて
いなければならない。
および蓄熱量Hk(n)の熱バランスについて次式(1
0)の制約条件が満たされていなければならない。
Shm(n)、および運転状態Shm(n)の状態遷移を評
価するための絶対値変数Yhm(n)について、各熱源機
器12,13が起動/停止のいずれかの状態をとること
(「起動(オン)」の場合にShm(n)=1、「停止
(オフ)」の場合にShm(n)=0)、および各熱源機
器12,13が連続運転状態か、そうでない状態のいず
れかをとること(連続的に起動(または停止)状態にあ
る場合にYhm(n)=0、起動/停止が切り替わった場
合にYhm(n)=1)に対応して、次式(11)(1
2)(13)の制約条件が満たされていなければならな
い。
る係数をまとめると次のようになる。
は、地域熱供給プラント運用計画手段10の遺伝的アル
ゴリズム実行手段3により、図3に示すような手順で解
かれる。ここで図3は、遺伝的アルゴリズムの処理手順
を説明するためのフローチャートである。
過程を模したアルゴリズムであり、各種の遺伝子列を持
つ個体に対して淘汰、増殖、交叉および突然変異等の処
理を複数回(複数世代)にわたって施し、適応度が最大
の個体を求めるものである。なお適応度は、例えば上式
(3)のように表される目的関数の逆数として定義する
ことができる。
に、所定時間(1時間)単位ごとの起動および停止状態
を1/0で表す遺伝子列を各熱源機器(1)(2)…
(N)(Nは熱源機器の台数)ごとに持つ個体に対して
遺伝的アルゴリズムを適用する。
る場合には、図6に示すように、熱源機器(i)の入出
力特性をK段階に分割するとともに、この分割された各
段階k(k=1,…,K)の入出力特性に対応する固定
出力の熱源機器がK台あるものと仮想的に想定し、この
仮想的に想定された各熱源機器(ik)ごとに遺伝子列
を持つ個体に対して遺伝的アルゴリズムを適用するよう
にするとよい。なおこのような場合には、仮想的なK台
の熱源機器(ik)(k=1,…,K)のうち各時間に
は1台のみが起動可能であるという排他処理を行う。
子列を持つn個の個体を発生させ、これらを初期個体群
とする(ステップ101)。
個体のうちで上式(8)乃至(13)の制約条件を満た
さない個体について遺伝子変更手段6により上式(8)
乃至(13)を満たさない遺伝子列を選択するととも
に、この選択された遺伝子列に含まれる制約条件を満た
さない遺伝子の状態(1/0)を変更する。そして、制
約条件を満たす個体がn個生成できた時点で各個体の適
応度、およびその世代での適応度の平均値を計算する
(ステップ102)。
定の比率よりも小さい適応度(目的関数の値が大きいも
の)を有する個体を淘汰し、またこの時点で制約条件を
満たさない個体が存在した場合も淘汰する(ステップ1
03)。
数だけ適応度が最大の個体を増殖させる(ステップ10
4)。
体同士を所定の交叉確率分(全個体数に対する割合)だ
けランダムにペアリングし、このようにしてペアリング
された組ごとにランダムに遺伝子座を選び、各個体の同
一の遺伝子座同士を互いに一点交叉させる(ステップ1
05)。なお一点交叉とは、連続した一連の遺伝子(図
4(b)の場合には連続した2つの遺伝子)同士を互い
に交叉させるこという。
然変異率分(全個体数に対する割合)だけランダムに個
体を選び、選ばれた各個体の任意の遺伝子座の遺伝子を
ビット反転させる(ステップ106)。
の処理が終了した時点で、その世代における適応度の平
均値が前回および前々回の適応度の平均値と比較して所
定値以下となっているか、またはあらかじめ定められた
繰返し回数を越えているかを判定し(ステップ10
7)、これらの終了条件に該当するまでステップ101
乃至106の処理を繰り返す。なお、上述した終了条件
に該当した場合には全体の処理を終了し、その世代の最
大の適応度の個体に基づいて運用計画を求める。
遺伝子変更手段6による遺伝子列の操作について図6に
より具体的に説明する。なお図6においては、可変容量
出力特性を有する1台の熱源機器(i)の入出力特性を
K段階に分割することにより得られた1つの個体が示さ
れており、熱源機器の番号(k=1,…,K)が大きく
なるにつれて仮想的な熱源機器(ik)の出力容量が大
きくなるものとする。
熱源機器(i2)の遺伝子が“1”で起動状態となって
いるが、このときに蓄熱量Hk(n)の上限の制約条件
を満たさなくなっているとする。このような場合には、
熱源機器(i2)の10時台の遺伝子を“1”から
“0”へ反転させ、代わりに熱源機器(i2)よりも出
力容量の小さい熱源機器(i1)の10時台の遺伝子を
“0”から“1”へ反転させる。そして、このような遺
伝子列の操作によってもまだ蓄熱量Hk(n)の上限の
制約条件を満たさない場合には、全ての熱源機器(i
1)…(iK)の10時台の遺伝子を“0”とする。そ
して最終的に、全ての熱源機器(i1)…(iK)の1
0時台の遺伝子を“0”にしても蓄熱量Hk(n)の上
限の制約条件を満たさない場合には、その個体を淘汰す
る。なお、以上の操作を最初の時間(図6では8時台)
から最後の時間(図6では21時台)まで適用する。
約条件を満たさない場合には遺伝子列に対して次のよう
な操作を行う。図6において、例えば9時台においては
熱源機器(i1)の遺伝子が“1”で起動状態となって
いるが、このときに蓄熱量Hk(n)の下限の制約条件
を満たさなくなっているとする。このような場合には、
熱源機器(i1)の9時台の遺伝子を“1”から“0”
へ反転させ、代わりに熱源機器(i1)よりも出力容量
の大きい熱源機器(i2)の9時台の遺伝子を“0”か
ら“1”へ反転させる。そして、このような遺伝子列の
操作によってもまだ蓄熱量Hk(n)の下限の制約条件
を満たさない場合には、制約条件を満たすまで順次出力
容量の大きい熱源機器(ik)(k=3,4,…)を起
動するよう熱源機器(ik)(k=3,4,…)の9時
台の遺伝子を“1”に変更していく。なお、最も出力容
量の大きい熱源機器(iK)の9時台の遺伝子を“1”
にしても蓄熱量Hk(n)の下限の制約条件を満たさな
い場合には、9時台よりも1時間早い8時台の遺伝子の
うち現在遺伝子が“1”となっている熱源機器の遺伝子
を“1”から“0”へ反転させ、代わりにその熱源機器
よりも1段階だけ出力容量の大きい熱源機器の遺伝子を
“0”から“1”へ反転させる。なお、以上の操作を最
初の時間(図6では8時台)から最後の時間(図6では
21時台)まで適用する。
よる遺伝子列の操作は、各個体が上式(8)乃至(1
3)の制約条件を満たすようにするためのものである。
これに対し、適応度を向上させるための遺伝子列の操作
等が経験上知られている場合もあり、このような場合に
は遺伝的アルゴリズムの効率を高めるため、遺伝子操作
指定手段7により指定された遺伝子列に対する追加的な
操作方法に従って遺伝的アルゴリズム適用時または適用
終了後等に遺伝子列を操作することが望ましい。
な操作方法としては例えば、熱源機器の安定運転を図る
ために熱源機器の起動タイミングを前または後ろににず
らすいわゆる前詰めまたは後詰めと呼ばれる操作があ
る。具体的には例えば、ある熱源機器(i)の運用計画
の候補として図7に示すような個体がある場合に、地域
熱供給プラント20の時間帯(8時台〜21時台)を8
時台〜12時台、13時台〜15時台および16時台〜
21時台というように複数の時間帯に分割するととも
に、これらの各時間帯ごとに蓄熱量Hk(n)等の制約
条件を考慮する。そして例えば、図7において、8時台
〜12時台について蓄熱量Hk(n)等の制約条件が満
たされるのであれば(11時台の蓄熱量が熱需要に対し
て十分にあれば)、11時台の熱源機器の起動を12時
台にずらしたいわゆる後詰め運転を行って熱源機器の連
続運転を確保する。また同様に、図7において、16時
台〜21時台について蓄熱量等の制約条件が満たされる
のであれば、17時台の熱源機器の起動を16時台にず
らしたいわゆる前詰め運転を行って熱源機器の連続運転
を確保する。
を用いると、実用上問題のない、いわゆる準最適解を非
常に高速に求めることができるが、準最適解から最適解
を求める処理はあまり高速に行うことができない。この
ため、準最適解ではなく最適解を求める必要がある場合
には、遺伝的アルゴリズム実行手段3により求められた
運用計画(準最適解)を初期値として数理計画法実行手
段4により地域熱供給プラント20の運用計画(最適
解)を求めるようにするとよい。
性等に応じて、必要とされる解の厳密性、および解を求
めるのに要する時間等が異なるので、これらの点を考慮
して、運用計画選択手段5により、(1)遺伝的アルゴ
リズム実行手段3のみにより求められた運用計画、
(2)数理計画法実行手段4のみにより求められた運用
計画、または(3)遺伝的アルゴリズム実行手段3によ
り求められた運用計画を初期値として数理計画法実行手
段4により求められた運用計画のいずれかを選択するよ
うにするとよい。
間(1時間)単位ごとの起動および停止状態(1/0)
を表す遺伝子列を各熱源機器(1)(2)…(N)ごと
に持つ個体に対して遺伝的アルゴリズムを適用している
ので、各熱源機器(1)(2)…(N)についての複数
時間にわたる一連の遺伝子に対する操作等を効率的に行
うことができる。
る場合に、その熱源機器(i)の入出力特性をK段階に
分割するとともに、この分割された各段階k(k=1,
…,K)の入出力特性に対応する固定出力の熱源機器が
K台あるものと仮想的に想定し、この仮想的に想定され
た各熱源機器(ik)ごとに遺伝子列を持つ個体に対し
て遺伝的アルゴリズムを適用しているので、各熱源機器
(i1)(i2)…(iK)についての複数時間にわた
る一連の遺伝子に対する操作等を効率的に行うことがで
きるとともに、可変容量出力特性を有する熱源機器につ
いても固定出力の熱源機器の場合と同様に起動および停
止状態(1/0)を表す単純な二値の遺伝子列を用いる
ことができる。
ンプ製造熱量Qhm(n)や蓄熱槽の蓄熱量Hk(n)等
の制約条件を満たさない遺伝子列を選択するとともに、
この選択された遺伝子列に含まれる制約条件を満たさな
い遺伝子の状態(1/0)を変更しているので(図3の
ステップ102)、ステップ102に続くその後の淘汰
処理(ステップ103)においてこのような制約条件を
満たさない遺伝子列を持つ個体を淘汰する度合いを極力
抑えることができ、このため運用計画を求める演算を効
率的に行うことができる。
遺伝子列に対する追加的な操作方法をオペレータ(プラ
ント運転員)が指定できるようにしたので、オペレータ
の経験等を反映した形で遺伝子列を操作することがで
き、このため運用計画を求める演算を効率的に行うこと
ができる。
り求められた運用計画(準最適解)を初期値として数理
計画法実行手段4により地域熱供給プラント20の運用
計画(最適解)を求めるようにしているので、運用計画
の最適解を高速に求めることができる。
(1)遺伝的アルゴリズム実行手段3のみにより求めら
れた運用計画、(2)数理計画法実行手段4のみにより
求められた運用計画、または(3)遺伝的アルゴリズム
実行手段3により求められた運用計画を初期値として数
理計画法実行手段4により求められた運用計画のいずれ
かを選択するようにしているので、地域熱供給プラント
20の規模や特性等に応じて、必要とされる解の厳密
性、および解を求めるのに要する時間等を考慮して運用
計画を柔軟に求めることができる。
の運用計画の全てをその1日の運用が開始する前に求め
ているが、地域熱供給プラント20の規模が大きく1日
の運用計画を実用時間内に求めることができない場合に
は、1日を複数に分割した所定の時間帯ごとに運用計画
を求めるようにしてもよい。なお、この場合には各時間
帯の最後の運用計画をその次の時間帯の運用計画を求め
る際の初期値とすればよい。
計画を1時間単位で求めるようにしているが、運用計画
の時間単位はこれに限定されるものではなく、15分単
位、30分単位または2時間単位等の各種の時間単位を
採用することができる。
伝的アルゴリズムの交叉処理において連続した一連の遺
伝子を互いに交叉させる一点交叉を用いているが、交叉
の方法はこれに限定されるものではなく、複数箇所で一
連の遺伝子を互いに交叉させるようにしてもよい。
伝的アルゴリズムにより求められた運用計画に基づいて
地域熱供給プラントの運転を制御する地域熱供給プラン
トの制御装置において、地域熱供給プラントの運用計画
をより効率的かつ柔軟に求めることができ、このため少
ない専門的なオペレータで地域熱供給プラントを効率的
かつ確実に自動化運転することができる。
一実施の形態を示す図。
のフローチャート。
作を模式的に示す図。
遺伝子列の一例を示す図。
明するための図。
Claims (8)
- 【請求項1】複数の熱源機器を有する地域熱供給プラン
トの運転を制御する地域熱供給プラントの制御装置にお
いて、 前記地域熱供給プラントの過去の熱負荷実績を記憶する
熱負荷実績記憶手段と、 前記熱負荷実績記憶手段に記憶された過去の熱負荷実績
に基づいて当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段
と、 前記熱負荷予測手段により予測された当日の熱負荷予測
値に基づいて前記地域熱供給プラントの運用計画を求め
る地域熱供給プラント運用計画手段と、 前記地域熱供給プラント運用計画手段により求められた
前記地域熱供給プラントの運用計画に基づいて前記各熱
源機器を制御する熱源機器制御手段とを備え、 前記地域熱供給プラント運用計画手段は、前記各熱源機
器の運転に関する目的関数を最小とするよう遺伝的アル
ゴリズムにより前記地域熱供給プラントの運用計画を求
める遺伝的アルゴリズム実行手段を有し、この遺伝的ア
ルゴリズム実行手段は所定時間単位ごとの起動および停
止状態を表す遺伝子列を前記各熱源機器ごとに持つ個体
に対して遺伝的アルゴリズムを適用することを特徴とす
る地域熱供給プラントの制御装置。 - 【請求項2】前記地域熱供給プラント運用計画手段の前
記遺伝的アルゴリズム実行手段は、前記複数の熱源機器
のうちで可変容量出力特性を有する熱源機器の入出力特
性を複数段階に分割するとともに、この分割された各段
階の入出力特性に対応する複数の熱源機器を仮想的に想
定し、この仮想的に想定された各熱源機器ごとに前記遺
伝子列を持つ個体に対して遺伝的アルゴリズムを適用す
ることを特徴とする請求項1記載の地域熱供給プラント
の制御装置。 - 【請求項3】前記地域熱供給プラント運用計画手段は、
前記遺伝的アルゴリズム実行手段により操作される遺伝
子列のうちで所定の制約条件を満たさない遺伝子列を選
択するとともに、この選択された遺伝子列に含まれる制
約条件を満たさない遺伝子の状態を変更する遺伝子変更
手段をさらに有することを特徴とする請求項1または2
記載の地域熱供給プラントの制御装置。 - 【請求項4】前記地域熱供給プラント運用計画手段は、
前記遺伝的アルゴリズム実行手段により操作される遺伝
子列に対する追加的な操作方法を指定するための遺伝子
操作指定手段をさらに有することを特徴とする請求項1
または2記載の地域熱供給プラントの制御装置。 - 【請求項5】複数の熱源機器を有する地域熱供給プラン
トの運転を制御する地域熱供給プラントの制御装置にお
いて、 前記地域熱供給プラントの過去の熱負荷実績を記憶する
熱負荷実績記憶手段と、 前記熱負荷実績記憶手段に記憶された過去の熱負荷実績
に基づいて当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段
と、 前記熱負荷予測手段により予測された当日の熱負荷予測
値に基づいて前記地域熱供給プラントの運用計画を求め
る地域熱供給プラント運用計画手段と、 前記地域熱供給プラント運用計画手段により求められた
前記地域熱供給プラントの運用計画に基づいて前記各熱
源機器を制御する熱源機器制御手段とを備え、 前記地域熱供給プラント運用計画手段は、前記各熱源機
器の運転に関する目的関数を最小とするよう遺伝的アル
ゴリズムにより前記地域熱供給プラントの運用計画を求
める遺伝的アルゴリズム実行手段と、前記地域熱供給プ
ラントの運用計画を数理計画法により求める数理計画法
実行手段とを有し、前記遺伝的アルゴリズム実行手段に
より求められた運用計画を初期値として前記数理計画法
実行手段により前記地域熱供給プラントの運用計画を求
めることを特徴とする地域熱供給プラントの制御装置。 - 【請求項6】前記地域熱供給プラント運用計画手段は、
前記遺伝的アルゴリズム実行手段により求められた運用
計画、または前記遺伝的アルゴリズム実行手段により求
められた運用計画を初期値として前記数理計画法実行手
段により求められた運用計画のいずれかを選択して前記
熱源機器制御手段に入力する運用計画選択手段をさらに
有することを特徴とする請求項5記載の地域熱供給プラ
ントの制御装置。 - 【請求項7】複数の熱源機器を有する地域熱供給プラン
トの運転を制御する地域熱供給プラントの制御装置にお
いて、 前記地域熱供給プラントの過去の熱負荷実績を記憶する
熱負荷実績記憶手段と、 前記熱負荷実績記憶手段に記憶された過去の熱負荷実績
に基づいて当日の熱負荷値を予測する熱負荷予測手段
と、 前記熱負荷予測手段により予測された当日の熱負荷予測
値に基づいて前記地域熱供給プラントの運用計画を求め
る地域熱供給プラント運用計画手段と、 前記地域熱供給プラント運用計画手段により求められた
前記地域熱供給プラントの運用計画に基づいて前記各熱
源機器を制御する熱源機器制御手段とを備え、 前記地域熱供給プラント運用計画手段は、前記各熱源機
器の運転に関する目的関数を最小とするよう遺伝的アル
ゴリズムにより前記地域熱供給プラントの運用計画を求
める遺伝的アルゴリズム実行手段と、前記地域熱供給プ
ラントの運用計画を数理計画法により求める数理計画法
実行手段と、前記遺伝的アルゴリズム実行手段により求
められた運用計画または前記数理計画法実行手段により
求められた運用計画のいずれかを選択して前記熱源機器
制御手段に入力する運用計画選択手段とを有することを
特徴とする地域熱供給プラントの制御装置。 - 【請求項8】前記地域熱供給プラント運用計画手段は、
前記地域熱供給プラントの運用計画を1日を複数に分割
した所定の時間帯ごとに求めることを特徴とする請求項
1乃至7のいずれか記載の地域熱供給プラントの制御装
置。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6619107B1 (en) * | 1999-09-17 | 2003-09-16 | Horiba Ltd | Simple method of measuring nitrogen oxide in running vehicles |
JP2009250454A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Dai-Dan Co Ltd | 運転計画決定システム |
JP2012083947A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Kajima Corp | 制御システム |
WO2012104354A2 (de) * | 2011-02-01 | 2012-08-09 | Technische Universität Dresden | Heizsystem und verfahren zum heizen eines gebäudes und/oder zur warmwasserbereitung |
JP2012154550A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱源システム構成探索装置及びその方法並びにプログラム |
CN103842735A (zh) * | 2011-09-30 | 2014-06-04 | 西门子公司 | 用于利用可在建筑物自动化系统内操作的环境控件来提供模拟窗的系统和方法 |
US9305259B2 (en) | 2012-05-10 | 2016-04-05 | International Business Machines Corporation | Apparatus, program, and method for solving mathematical programming problem |
CN111780350A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-10-16 | 浙江工业大学 | 一种基于融合遗传算法的空调节能方法 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002271992A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電力供給装置、電力供給方法、電気機器および電気機器における電力供給方法 |
US7389209B2 (en) * | 2002-05-03 | 2008-06-17 | Sungard Energy Systems Inc. | Valuing and optimizing scheduling of generation assets for a group of facilities |
US7474995B2 (en) * | 2002-05-03 | 2009-01-06 | Sungard Energy Systems Inc. | Valuing and optimizing scheduling of generation assets |
WO2003094414A2 (en) * | 2002-05-03 | 2003-11-13 | Caminus Corporation | Valuing and optimizing scheduling of generation assets |
US20040102937A1 (en) * | 2002-11-21 | 2004-05-27 | Honeywell International Inc. | Energy forecasting using model parameter estimation |
US20050192680A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-01 | Mark Cascia | System and method for optimizing global set points in a building environmental management system |
DE102013209680A1 (de) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Energiespeicheranordnung zur Flexibilisierung von Kraftwerken |
EP3505833A1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-03 | Brunnshög Energi AB | Method for improved utilization of energy grids |
CN112906966B (zh) * | 2021-02-22 | 2023-07-18 | 西安建筑科技大学 | 一种中央空调冷水机组负荷优化方法、系统、介质及设备 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4897798A (en) * | 1986-12-08 | 1990-01-30 | American Telephone And Telegraph Company | Adaptive environment control system |
US5436852A (en) * | 1990-09-21 | 1995-07-25 | Yamatake-Honeywell Co., Ltd. | Method and apparatus for calculating predicted mean thermal sensitivity |
JPH06236202A (ja) * | 1993-02-10 | 1994-08-23 | Hitachi Ltd | プラントの運転方法及び装置 |
KR100378631B1 (ko) * | 1994-07-08 | 2003-05-22 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 발전소용가이드시스템 |
US5848403A (en) * | 1996-10-04 | 1998-12-08 | Bbn Corporation | System and method for genetic algorithm scheduling systems |
US6021402A (en) * | 1997-06-05 | 2000-02-01 | International Business Machines Corporaiton | Risk management system for electric utilities |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17436097A patent/JP3548672B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-06-29 US US09/106,117 patent/US6223101B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6619107B1 (en) * | 1999-09-17 | 2003-09-16 | Horiba Ltd | Simple method of measuring nitrogen oxide in running vehicles |
JP2009250454A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Dai-Dan Co Ltd | 運転計画決定システム |
JP2012083947A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Kajima Corp | 制御システム |
JP2012154550A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱源システム構成探索装置及びその方法並びにプログラム |
WO2012104354A2 (de) * | 2011-02-01 | 2012-08-09 | Technische Universität Dresden | Heizsystem und verfahren zum heizen eines gebäudes und/oder zur warmwasserbereitung |
WO2012104354A3 (de) * | 2011-02-01 | 2013-01-17 | Technische Universität Dresden | Heizsystem und verfahren zum heizen eines gebäudes und/oder zur warmwasserbereitung |
KR20130122671A (ko) * | 2011-02-01 | 2013-11-07 | 아오테라 게엠베하 | 빌딩 난방용 및/또는 온수 준비용 난방 시스템 및 방법 |
US9958882B2 (en) | 2011-02-01 | 2018-05-01 | Cloud & Heat Technologies GmbH | Heating system and method for heating a building and/or for preparing hot water |
CN103842735A (zh) * | 2011-09-30 | 2014-06-04 | 西门子公司 | 用于利用可在建筑物自动化系统内操作的环境控件来提供模拟窗的系统和方法 |
CN103842735B (zh) * | 2011-09-30 | 2016-09-14 | 西门子瑞士有限公司 | 用于利用可在建筑物自动化系统内操作的环境控件来提供模拟窗的系统和方法 |
US9305259B2 (en) | 2012-05-10 | 2016-04-05 | International Business Machines Corporation | Apparatus, program, and method for solving mathematical programming problem |
CN111780350A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-10-16 | 浙江工业大学 | 一种基于融合遗传算法的空调节能方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3548672B2 (ja) | 2004-07-28 |
US6223101B1 (en) | 2001-04-24 |
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