TWI809497B - 發電計畫裝置及發電計畫方法 - Google Patents

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Abstract

削減隨可再生能源的大量導入所致之火力發電 機的燃料餘剩，及隨燃料船之在海上的事前到達所致之待機成本。

一種發電計畫裝置，係進行發電機的發電 計畫及發電機的發電燃料的輸送船的調度船隻計畫的計畫作成或是計畫的調整，具備：調整範圍計算部，其係計算：基於發電計畫之發電機運作的可以調整範圍與調整成本、以及基於調度船隻計畫之燃料運作的可以調整範圍與調整成本；以及不平衡對策量計算部，其係根據與發電計畫及調度船隻計畫有關的限制條件，在發電機運作及燃料運作的可以調整範圍內，計算最佳化規定指標之發電機運作及燃料運作的計畫作成或是調整量。

Description

發電計畫裝置及發電計畫方法
本發明有關用在具有複數個發電設備的事業者或是電力仲介業者等支電力供給業者立案了發電計畫及燃料運作計畫的情況下之發電計畫裝置及發電計畫方法。
習知的發電機的發電計畫是根據計畫期間的各時間的需求預測值，來決定滿足各發電機或電力系統的運作上的限制來配合電力需求之發電機的啟動、停止狀態及輸出。有關這樣的發電機的發電計畫的立案方法，揭示有非專利文獻1。如非專利文獻1揭示，電力的需求與供給一致之供需平衡、已啟動或已停止的發電機維持其狀態固定一段時間之最小連續啟動或最小連續停止時間、在特定的期間內消耗指定的範圍量的燃料之燃料消耗量等，一方面滿足各發電機或電力系統的運作上的限制，一方面讓總發電成本為最小，來計算出發電計畫。
在另一方面，最近幾年中，輸出與天候相依之太陽光發電等的可再生能源，大規模與電力系統互連。藉由增加這些可再生能源的發電輸出，是有火力發電機所致之發電機會下降而在火力發電機的燃料會產生剩餘部分 之可能性。
至此，在立案了發電計畫後，立案了籌措必要的燃料給發電計畫之燃料運作計畫，但是，為了不使餘剩的燃料產生，基於綜合考慮了發電與燃料運作兩者的計畫之經濟性的燃料消耗成為必要。作為該綜合性的燃料‧發電計畫，是有專利文獻1。在專利文獻1，有關燃料槽的殘量及燃料市場下的燃料賣買交易量的燃料運作計畫、加上了電力市場下的電力賣買量或發電所致之燃料消耗量的考慮之上述的發電計畫，根據兩計畫的結果，相互反覆進行計畫立案。經此，燃料運作計畫與發電計畫係考慮到相互的作用而改善經濟性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6513039號專利公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]澤敏之、佐藤康生、鶴貝滿男、大西司，「考慮到潮流限制之火力、抽水、水力及互換的整合次日運作計畫作成」，IEEJ Trans.PE，Vol.128，No.10(2008)
伴隨發電消耗燃料槽的燃料之緣故，所以，來自燃料船之燃料的補給，或是與抑制燃料槽連結之火力發電機的輸出，經此，維持燃料槽的殘量。因海上的天候的變化或燃料船的故障而產生了延遲對燃料槽的燃料補給之情況下，是有產生燃料槽的燃料不足之可能性，在假定外的電力需求的變化或因為發電機故障而發電機會下降的情況下，是有因為燃料的消耗不足而產生餘剩燃料之可能性。
在另一方面，燃料船為了在到達預定日前確實輸送燃料，會在比預定日早數日前到達燃料槽附近並在海上待機，所以需要待機成本。而且，最近幾年，發電公司保有燃料船的情況增加。
但是，專利文獻1中，並沒有考慮到燃料的輸送及燃料船的燃料補給的延遲、隨著燃料船的停泊之待機削減成本，假定外的電力需求所致之燃料消耗的變化的緣故，無法對應燃料輸送或需求的狀況變化，更進一步無法削減待機成本。
經由以上所述，本發明其目的在於，削減隨著可再生能源的大量導入導致火力發電機的燃料餘剩或燃料船在港灣海上的待機成本，在有輸送或需求的狀況變化之情況下經濟性調整燃料輸送等的燃料運作計畫(調度船隻計畫)及火力發電機運作，藉此，來對應狀況變化。
為了解決上述課題，本發明是一種發電計畫裝置，係進行發電機的發電計畫及前述發電機的發電燃料的輸送船的調度船隻計畫中來自假定時的狀況變化(不平衡)的對策；其特徵為具備：調整範圍計算部，其係計算：基於前述發電計畫之發電機運作的可以調整範圍與調整成本、以及基於前述調度船隻計畫之燃料運作的可以調整範圍與調整成本，作為前述燃料運作的可以調整範圍，作成涵蓋調整期間表示出發電燃料的輸送船的到達地及到達時間之前述輸送船的複數個航線候補，作為前述燃料運作的調整成本，計算選擇了各前述航線候補之情況的前述發電燃料的輸送成本；以及不平衡對策量計算部，其係根據與前述發電計畫及前述調度船隻計畫有關的限制條件，在前述發電機運作及前述燃料運作的可以調整範圍內，計算最佳化規定指標之前述發電機運作及前述燃料運作的計畫作成或是調整量。
根據本發明效果，在發生了燃料輸送或燃料消耗的狀況變化之情況下，經由燃料船的目的地調整或速度調整所致之對燃料槽的補給時間的調整、火力機的輸出或啟動停止調整所致之燃料消耗量的調整，可以來對應輸送或需求的狀況變化，並且削減燃料船的待機成本而提升經濟性。上述以外部的課題，構成及效果，經由以下實施方式的說明而明瞭。
10,10B:發電計畫裝置
11:調整範圍計算部
12:不平衡對策量計算部
13:不平衡推定部
20:市場設備或契約者
30:發電設備
40:燃料設備
50:燃料輸送設備
101:顯示部
[圖1]表示實施例1的發電計畫裝置的功能構成例之圖。
[圖2]表示實施例1的發電計畫裝置的硬體構成例之圖。
[圖3]表示實施例1的發電計畫裝置的整體處理的其中一例之流程圖。
[圖4]用於說明實施例1的調整範圍計算部下的燃料船的航線候補作成處理的其中一例之圖。
[圖5]表示實施例2的發電計畫裝置的功能構成例之圖。
[圖6]表示實施例2的發電計畫裝置的整體處理的其中一例之流程圖。
[圖7]用於說明考慮了實施例2的船的到達延遲之航線候補作成處理的其中一例之圖。
[圖8]用於說明因為燃料槽的殘量變化而考慮實施例2的船的到達延遲之例之圖。
以下，說明有關適合本發明的實施之實施例。尚，下述終歸到底不過是實施的例子，並無意圖限定發明本身在下述具體的內容。
[實施例1]
有關本發明的實施例1，在以下進行說明。
(實施例1的發電計畫裝置10的功能構成)
圖1表示實施例1的發電計畫裝置10的功能構成例之圖。發電計畫裝置10具備：計畫輸入資訊資料庫DB1、調整範圍計算部11、不平衡對策量計算部12、以及結果保存資料庫DB2。
計畫輸入資訊資料庫DB1為計畫資訊輸入部的其中一例，儲存：假定需求資訊DB11、發電機機器資訊DB12、燃料契約資訊DB13、發電計畫資訊DB14、燃料船或槽資訊DB15、燃料初始調度船隻計畫DB16、輸送狀況資訊DB17、及其他的資訊。
假定需求資訊DB11係表示電力的假定需求，乃是與必要的發電量相當之資訊。發電機機器資訊DB12為包含表示了各發電機的特性之機器常數等之資訊。燃料契約資訊DB13為與發電事業者和其他業者之有關燃料的契約等相關之資訊。燃料船或槽資訊DB15為表示發電事業者或燃料供給者保有的燃料船或燃料槽等的規範或現狀的狀態等之資訊。輸送狀況資訊DB17為與燃料船的航線上的氣象狀況或輸送延遲等的輸送有關之資訊。這些或其他的資訊為對於燃料運作計畫或發電計畫的立案之必要的資訊。
調整範圍計算部11係在計畫輸入資訊資料庫DB1中對於假定需求資訊DB11或輸送狀況資訊DB17的燃料船的到達資訊有了狀況變更之情況下，於符合時間下，為了對應狀況變化而計算可以調整的計畫對象的燃料船的運航調整範圍及火力發電機的運作調整範圍與其成本。例如，對於在推定出了資訊變化的日程前後可以到達本國(在本實施例為日本)周邊之燃料船，計算經由目的地變更或速度調整而可以到達的到達時間範圍與其調整成本、或是用於與火力發電機的輸出調整或是啟動停止下可以調整的燃料的範圍等之狀況變化對應之可以調整範圍與其成本。
不平衡對策量計算部12係根據作為調整範圍計算部11的輸出之可以調整範圍與其成本，來計算用於對應達到不平衡的狀況變化的調整量，把演算出的結果保存到結果保存資料庫DB2並顯示到畫面。所謂用於對應狀況變化的調整量，乃是在可以調整範圍內最小化調整成本之燃料船的目的地變更及速度調整所致之到達時間的變更，或者是發電機輸出調整及啟動停止調整等。
(實施例1的發電計畫裝置10的硬體構成)
圖2為表示實施例1的發電計畫裝置10的硬體構成例之圖。發電計畫裝置10係透過通訊網路N，與發電設備30、燃料設備40、燃料輸送設備50、及市場設備或契約者20連接。發電設備30包含：火力發電機等的發電機31、 32、...、3i。燃料設備40係如燃料槽般，包含：貯藏及供給各發電機的燃料之燃料設備41、42、...、4j。燃料輸送設備50包含：從燃料的供給地輸送燃料到各燃料設備40之燃料船51、52、...、5k。
市場設備或契約者20為電力市場21、燃料市場22、相對契約者也就是燃料契約者23或是管理電力契約者24的各機器之管理裝置等。
發電計畫裝置10係藉由透過通訊部103所致之通訊網路N之通訊，取得發電設備30、燃料設備40、燃料輸送設備50、及市場設備或契約者20的各資訊，並保存到計畫輸入資訊資料庫DB1。而且，發電計畫裝置10從結果保存資料庫DB2讀出調整量等的演算結果，對發電設備30、燃料設備40、燃料輸送設備50、及市場設備或契約者20下指令。尚且，通訊部103係在有其他也對發電計畫裝置10為必要的輸入資訊之情況下，也與其他的系統通訊來取得輸入資訊。
發電計畫裝置10係以計算機系統來構成，透過匯流排106連接顯示器裝置等的顯示部101、鑰匙盤或滑鼠等的輸入部102、通訊部103、CPU104、記憶體105、計畫輸入資訊資料庫DB1、及結果保存資料庫DB2。
其中，顯示部101也可以是例如，取代顯示器裝置，或是與顯示器裝置一起，使用印表機裝置或是聲音輸出裝置等來構成。輸入部102例如可以是具備鍵盤開關、滑鼠等的指向裝置、觸控面板、音聲指示裝置等之至 少任意一個來構成。通訊部103具備用於與通訊網路N連接的電路及通訊協定。CPU104係執行計算程式，來進行應顯示的影像資料的指示、或是各種資料庫內的資料的檢索等。
CPU104可以構成作為一個或是複數個半導體晶片，或是，也可以構成作為計算伺服器般的電腦裝置。記憶體105例如被構成作為RAM(Random Access Memory)，記憶電腦程式，或是記憶各處理所必要的計算結果資料及影像資料等。儲存在記憶體105的資料被送到顯示部101並顯示。
(實施例1的發電計畫裝置10的整體處理)
圖3為表示實施例1的發電計畫裝置10的整體處理的其中一例之流程圖。
首先，在S11，作為事前準備，發電計畫裝置10先產生發電計畫作為初始計畫，該發電計畫係表示有例如燃料船的到達地及到達時間、表示出輸送的燃料之燃料運作中的調度船隻計畫、及用於發出與電力需求相等的電力之各發電機的啟動時間及停止時間與發電量與燃料槽的殘量的推移。
尚且，取代作為事前準備所產生的資訊，事前作成並保存到計畫輸入資訊資料庫DB1之發電計畫資訊DB14，或是也可以作為燃料初始調度船隻計畫DB16，在計畫輸入資訊資料庫DB1沒有必要資訊的情況下，可以根 據下述文獻1及文獻2來作成。
‧文獻1：澤敏之、佐藤康生、鶴貝滿男、大西司，「考慮到潮流限制之火力、抽水、水力及互換的整合次日運作計畫作成」，IEEJ Trans.PE，Vol.128，No.10(2008)
‧文獻2：瀨田剛廣，”使用數學歸納法之國內航次最大規模的調度船隻計畫的最佳化”，日本船舶海洋工學會論文集11號，pp157-164，2010
接著，在S12，發電計畫裝置10係更新計畫輸入資訊資料庫DB1的資訊，計算是否有假定需求或燃料船的到達時間的狀況變化。
接著，在S13，調整範圍計算部11係在S12有了狀況變化的情況下，為了對應上變化，為了調整燃料運作計畫中的調度船隻計畫與發電計畫之必需，計算在這些調度船隻計畫與發電計畫下可以調整的範圍。把在這些調度船隻計畫與發電計畫下可以調整的範圍分別記載如下。
(在調度船隻計畫下可以調整的範圍)
圖4為用於說明實施例1的調整範圍計算部11下的燃料船的航線候補作成處理的其中一例之圖。在圖4，上方圖及下方圖中，縱軸表示燃料船的停泊港(No.1~4之4個)，橫軸表示時間。而且，圖4中，有斜線的圓圈記號係表示從燃料船搬入燃料之港的燃料槽，灰色的圓圈記號係表示裝進燃料到燃料船之燃料供給地(港)。而且，圖4中，黑點係表示現在的燃料船的停泊港(現在位置)。有關圖4中 有斜線及灰色的圓圈記號的外周圍及箭頭，實線的係表示初始計畫中的燃料船的到達港、到達時間、及移動路徑，虛線的係表示目的地調整或是速度調整所致之到達港、到達時間、及移動路徑。Cij乃是從某個時間中的燃料船的停泊港到下一個到達地為止的移動成本，包含目的地調整及速度調整的成本。
有關調度船隻計畫，係如圖4的上方圖表示，經由速度調整調整各燃料船的到達時間，進行到達與預定的港有別的港之目的地的變更，藉此，可以調整從現在位置的時間(時間t1)到調整終點時間(時間t8)為止的船的路徑或到達時間。在圖4的上方圖，燃料船係在初始調度船隻計畫下預定在時間t3預定到達港4，但是，經由速度調整，到達港4的時間會朝時間t2或是t4變化。
而且，如圖4的上方圖表示，燃料船係在初始調度船隻計畫下預定在時間t3到達港4，但是，經由目的地調整，變化成在時間t5到達港1。而且，如圖4的上方圖表示，燃料船係在初始調度船隻計畫下預定在時間t6到達港3，但是，受到從現在位置(港2)移動到港4之際的速度調整的影響，在時間t4從港4出發往港3移動之際，變化成在時間t7到達港3。時間t8之港4以後，係決定為初始調度船隻計畫。
調整範圍計算部11，係組合在圖4的上方圖舉出之全部的目的地變更及速度調整，作成複數個如圖4的下方圖般之從時間t1到時間t8之前往各港的到達時間或 是到達港之任一個為相異的航線候補。航線候補i的成本為Ci=ΣCij。調整範圍計算部11係作成這些航線候補作為可以調整的範圍。尚且，在各航線候補i下，隨著速度調整或目的地變更並伴隨著移動的成本為不同的緣故，計算在各候補對於移動成本等之燃料輸送所需要的成本Ci=ΣCij。關於從現在位置的時間t1到調整終點時間t8為止的期間，因為燃料船從日本到燃料供給國往返大概需要2週，所以作為例子假定1個月左右。
(在發電計畫下可以調整的範圍)
事前作成的計畫輸入資訊資料庫DB1的發電計畫中，因為電力系統的供需運作上的規定或運作者的期望，確定運作的情況下決定為調整範圍外。把這些以外的各時間的發電機的啟動停止及輸出之全部，決定為在發電計畫下可以調整的範圍。尚且，在調度船隻計畫下調整的範圍大概是1個月以上的緣故，在演算時間成為課題的情況下，不影響到調度船隻等的燃料運作之發電機的啟動停止狀態係限定在與事前準備的計畫時相同等之進行調整的範圍的話，可以實現演算時間的高速化。
在S14，不平衡對策量計算部12係根據在S11計算出的發電計畫及在S13計算出的在調度船隻計畫下可以調整的範圍，實施發電計畫與調度船隻計畫的調整。配合該調整，把發電計畫及調度船隻計畫作為一個最佳化問題來構築以下的數學式模型，並最小化目的函數，藉此， 最小化總發電成本與調度船隻調整成本。以解出該最佳化問題的方式，在滿足燃料槽的殘量等發電運作與燃料運作的運作限制之範圍下，從以燃料船的速度調整或目的地變更的組合作成之複數個航線候補，對各船選擇任一個候補航線。從該選擇出的航線候補，決定速度調整、目的地變更等。
而且，對於各發電機的輸出及啟動停止，也可以得到在滿足發電運作與燃料運作的運作限制的範圍下調整出的結果。配合解出這些最佳化問題，式子(1)為所謂混合整數二次規劃問題之最佳化問題的緣故，所以可以用適用商用的最佳化解的方式來進行演算。
(實施例1的目的函數)
實施例1的目的函數係如式子(1)，為最小化計畫時間內中全部的發電機的總發電成本與調度船隻調整成本的和之函數。
Figure 110133970-A0305-02-0015-1
其中，式子(1)的記號的定義係如下所述。
Tend：計畫的終端時間；Ngen：發電機臺數；ai、bi、ci：發電成本係數；Pit：發電輸出；uit：表示啟動停止之0、1的離散變 數；△uit：1(啟動開始時點)，0(其他)；SUCi：啟動成本；Xvr
Figure 110133970-A0305-02-0016-15
{0，1}：航線候補的選擇(Xvr=0：非選擇，Xvr=1：選擇)；v：船的編號；r：航線候補的編號；t：時間；j：港編號；Cvr：各航線候補的調度船隻調整成本
(與實施例1的發電計畫有關的限制條件)
與實施例1的發電計畫有關的限制條件係如下所述。
‧最大、最小發電機輸出(各發電機的輸出在最大輸出至最小輸出的範圍內)
‧供需平衡(分擔份的需求與總計發電輸出一致)
‧最小連續啟動、停止時間(再啟動或是再停止為最小連續時間後)
‧運轉、停止期間(在指定期間內停止發電機或是繼續運轉)
‧運轉預備力、必要調整力(補正實際運作時與發電計畫的誤差之餘力)
‧總計燃料消耗量(特定期間中的總計的燃料消耗量在範圍內)
(與實施例1的調度船隻計畫有關的限制條件)
與實施例1的調度船隻計畫有關的限制條件係如下所述。
‧槽的殘量係如式子(2)般，決定在最大最小容量以內(以各燃料槽、各時間點做定義)。
Figure 110133970-A0305-02-0017-2
‧依每1艘船，從航線候補之中選出1個。
Figure 110133970-A0305-02-0017-3
其中，式子(2)~式子(3)的記號的定義係如下所述。
Qjtvr：航線候補r中的船v到港j在時間點t進行補給的燃料量(0或是船的搭載量)
Σv,r：船的艘數之和、及船的航線候補之和
fiPit+fconst iuit：與燃料槽連結之發電機的輸出相應之燃料消耗量
在S15，發電計畫裝置10係把在S14以解出最佳化問題的方式所得到的燃料船的速度調整與目的地變更、及各發電機的啟動停止與輸出的調整量保存到結果保存資料庫DB2，並顯示到畫面。而且，在S16，發電計畫裝置10係把在S13計算出的調度船隻計畫或發電計畫的可以調整範圍與調整成本保存到結果保存資料庫DB2並顯示 到畫面。尚且，也可以在畫面顯示中，比較S11的事前準備中的初始計畫與調整結果，顯示差異不同的部分。
(實施例1的效果)
在本實施例，把組合了燃料船的速度調整及目的地變更之航線候補決定為調度船隻計畫下可以調整的範圍，從事前準備把可以改變的範圍決定為發電計畫中的可以調整的範圍。根據這些可以調整的範圍，以同時最佳化發電機運作與燃料船運作的方式，一方面滿足發電機運作與燃料船運作之兩者的運作限制，一方面可以計算出可以最小化兩運作的成本之燃料船的速度調整或目的地變更、發電機的啟動停止或輸出。在此，以航線候補來考慮燃料船的速度調整與目的地變更，藉此，用簡單且較少的變數(各候補的選擇的有無Xvr)模擬複雜的數學式模擬為必要的燃料船的航線，可以縮短演算時間。
為了在現狀的調度船隻運作下趕上到達預定時間，需要在海上的待機成本，但是，即便移動所需要的時間發生變化，藉由實施例1，經由燃料船的速度調整或目的地變更或發電機的啟動停止或輸出的調整而可以對應。經此，可以削減到達預定時間前的待機，可以削減待機成本。
在上述是作為燃料船的到達時間或假定需求已變化的情況，但是，在例如發生了發電機或燃料船故障的情況下，也可以實施在故障期間排除故障的船或發電 機。經此，也在發生故障時，實施其他的燃料船的速度調整所致之到達時間調整或目的地變更、其他的發電機的輸出、啟動停止調整來遵守運作限制。以活用這些的方式，也可以準備複數個各假定故障或到達時間的變更等的狀況變化的案例，對應到各個案例來實施上述的S12~S14並把調整量等的計算結果保存到資料庫DB2。如此，在狀況變化的產生時畫面顯示計算結果，以運作者或者是發電計畫裝置10實施對應的調整的方式，可以馬上對應到故障。
亦即，在本實施例下，作成把綜合性考慮了基於電力需求之火力發電機的啟動及停止的運轉計畫以及燃料船的運作之運作成本予以最小化之發電及船舶運作計畫。具體方面，減低燃料船搬運燃料而燃料槽提早到達港灣待機的待機成本。從以燃料船的速度調整與目的地變更作成的航線候補來選擇最佳候補的緣故，可以以現實的演算成本作成發電及船舶運作計畫。
[實施例2]
有關本發明的實施例2，在以下進行說明。尚且，省略有關與在實施例1說明過的內容重複的說明。
(實施例2的發電計畫裝置10B的功能構成)
圖5為表示實施例2的發電計畫裝置10B的功能構成例之圖。發電計畫裝置10B係與實施例1的發電計畫裝置10比較，具備了不平衡推定部13。發電計畫裝置10B的硬體構 成與發電計畫裝置10同樣。
不平衡推定部13係把對計畫輸入資訊資料庫DB1中的氣象狀況等需求預測所必要的資訊也就是需求預測輸入資訊DB18或是對燃料輸送帶來延遲等的影響之輸送路徑的天候等的輸送狀況資訊DB17作為輸入，預測並輸出燃料船的輸送的延遲或電力需求等的狀況變化幅度。
調整範圍計算部11係與實施例1同樣，對於在發生了狀況變化的前後的區間可以到達本國(在本實施例為日本)周邊之燃料船，計算經由目的地變更或速度調整而可以到達的到達時間範圍與其調整成本、用於與火力發電機的輸出或啟動停止下可以調整的燃料的範圍等狀況變化對應之可以調整範圍與其成本。
不平衡對策量計算部12係把藉由不平衡推定部13計算出的燃料船的延後到達或是電力需求等的狀況變化預測幅度及藉由調整範圍計算部11計算出的可以調整範圍與其成本作為輸入，計算用於與狀況變化對應的調整量，把演算出的結果保存到結果保存資料庫DB2並且顯示到畫面。所謂用於與預測幅度內的狀況變化對應的調整量，乃是也在預測幅度內發生了任何的狀況變化之情況下，達成不會發生槽殘量的過多或過少等的運作違反之燃料船的目的地變更或速度調整所致之到達時間的變更、或者是發電機輸出調整及啟動停止調整等。
(實施例2的發電計畫裝置10B的整體處理)
圖6為表示實施例2的發電計畫裝置10B的整體處理的其中一例之流程圖。與圖3所示的實施例1的發電計畫裝置10的整體處理比較，取代S12執行S12B，取代S13執行S13B，取代S14執行S14B。
在S12B，不平衡推定部13係在S11所致之計畫輸入資訊資料庫DB1的資訊的更新後，如以下般分別預測電力需求或燃料船的移動時間所得的分布。關於這些預測的分布，把包含真值的可能性高的分布的幅度作為信賴區間，決定為電力需求的變化幅度及燃料船的到達時距。不平衡推定部13輸出電力需求的變化幅度及燃料船的到達時距。
不平衡推定部13係如下述進行需求變化的幅度的預測。作為表示有預測值與其預測分布，亦即如預測般所得到的分布也就是預測分布的例之文獻，是有文獻3。
‧文獻3：C.M.畢曉普：「模式辨識與機械學習 上貝氏方法所致之統計的預測」，丸善出版股份有限公司，pp28-31(2012)
根據文獻3，對於表示出氣溫、雲量、天候、氣壓、溼度、降水量、日照量、需求實績、太陽光發電實績、預測誤差的實績等之輸入x，用式子(4)進行近似要預測的對象t(需求或供需計畫對象外的發電的總計的預測)的關係，來考慮包含了預測誤差之分布。
Figure 110133970-A0305-02-0022-4
尚且，式子(4)中的x=(X1、X2、...XN)T、y=(Y1、Y2、...YN)T乃是分別具有N個各要件Xn、Yn(n=1、2、...1、N)之向量，ε為預測對象的分布的近似精度β的倒數，w=(w0，w1，...wm)為行列參數。
式子(4)中，w與β所致之對數似然函數係以式子(5)表示。以最大化式子(5)的對數似然函數的方式，可以計算式子(4)成為最佳的近似精度β之行列參數w=wML。
Figure 110133970-A0305-02-0022-5
此時的近似精度βML係以式子(6)表示。
Figure 110133970-A0305-02-0022-6
包含代入了上述的行列參數wML之式子(4)及βWL -1所致之預測分布之預測式係以式子(7)表示。式子(7)中，Dist表示正規分布，成為把y(x，wML)作為平均值之離勢β-1 ML的預測分布。
Figure 110133970-A0305-02-0023-7
尚且，在事前使用過去資料，先使輸入資訊與預測對象的關係性學習到式子(4)~式子(7)的預測模型，在預測時把最新的輸入資料輸入到學習過的預測模型，藉此，可以進行預測。
(實施例2的燃料船的到達日的延遲幅度的預測)
燃料船的到達日的延遲被海象狀況大幅左右。該海象狀況的預測係在主要國中，同化在全世界觀測出的各式各樣的資料，實施地球規模的數值預測，配發GPV(Grid Point Value：格子點值)給一般使用者。該預測期間最多可以有192小時。而且，日本氣象協會公開有最多3個月的日本的氣象預測，可以實現與長期的海象或是氣象有關的預測。把對這些燃料船的移動時間會有很大的影響之海象或氣象的各地點的各時間的長期預測作為輸入，經由式子(4)~式子(7)的預測模型，預測港到港的到達時間。尚且，利用過去資料，預先用式子(4)~式子(7)學習海象或氣象資料與到達時間的關係性，構築出預測模型。
在S13B，與實施例1的S13同樣，調整範圍計算部11係以調度船隻計畫與發電計畫計算可以調整的範圍。調度船隻計畫中，以航線候補考慮可以調整的範圍這一點係與實施例1同樣，但是，如圖7般也考慮到達延遲的影響。圖7為用於說明考慮了實施例2的船的到達延遲之航 線候補作成處理的其中一例之圖。
根據海象或氣象的預測來預測颱風等並預測出燃料船的移動被限制的情況下，速度調整或目的地變更之可能的範圍被限制，變成無法到達。在圖7，表示在時間t12到達港4的速度調整係根據海象或氣象的預測，落在可以速度調整的範圍外之例。尚且，在圖7，不受到海象或氣象的預測的影響，在時間15到達港1的目的地變更係落在可以調整範圍內。
還有，在S12B計算出的到達日的延遲幅度中，為了假定在最小延遲~最大延遲的範圍內產生延遲，所以假定多個在範圍內發生了延遲的情況。在S14B，在選擇發生假定延遲的路徑的航線候補之情況下，這些延遲幅度內假定出的各個情況下，評量假定出的任一延遲之航線候補對延遲的不良影響是否為最小，並決定為航線的候補。
在S14B，不平衡對策量計算部12係根據在S13B計算出的發電計畫及調度船隻計畫下可以調整的範圍，考慮到達時間或需求的狀況變化來實施發電計畫與調度船隻計畫的調整。配合該調整，用以下的數學式模型構成發電計畫及調度船隻計畫作為一個最佳化問題，並最小化目的函數，藉此，最小化總發電成本與調度船隻調整成本。
在此，假定需求的狀況變化，係作為僅變動在S12B計算出的需求變化的幅度，如式子(9)般，決定出 dmin<dt<dmax。
在另一方面，到達時間的狀況變化中，如圖8表示，表示出起因於在S12B計算出的到達變化的幅度(延遲的情況Tdelay max rt、早到的情況Tforward max rt)所致之燃料槽的殘量變化份(延遲的情況Vdelay it、早到的情況Vforward it)。考慮到起因於該到達變化的幅度所致之燃料槽的殘量變化份，燃料槽殘量係如式子(11)般。在此，如圖8般，起因於到達變化的幅度所致之燃料槽的殘量變化份，係以式子(12)判定有無燃料船的到達，以式子(13)模擬到達變化的幅度(延遲的情況Tdelay max rt、早到的情況Tforward max rt)中的發電機的燃料消耗量Vdelay it。
尚且，在S13B的航線候補下假定為延遲的情況(圖7的Tdelay consider rt)下，為了馬上考慮完畢，從起因於在S12B計算出的到達變化的幅度所致之燃料槽的殘量變化Vdelay rt jt的式子(13)進行排除(t+Tdelay max rt-Tdelay consider rt)。立足於起因於這些到達變化的幅度所致之槽殘量的變化，燃料槽的最大最小容量係以式子(11)來考慮。
作為到達延遲對其他的影響，如圖8表示，舉例出在延遲而到達了燃料槽後為了要在下一個供給地的到達時間到達所以用速度調整來對應延遲的影響。該速度調整成本為Cspeed(Tdelay rt)。有關在S13B不假定的延遲份的調整，係其速度調整成本列入到式子(8)的目的函數(計畫的評量)。
為了評量到達變化所致之燃料槽的殘量變化 或需求變化(dt、Vdelay it、Vforward it、Tdelay rt)所及之影響(目的函數的成本)的最壞案例(max)，在式子(8)的目的函數，賦予與dt、Vdelay it、Vforward it、Tdelay rt有關的max的要件。以解出最佳化問題的方式，抽出即便發生狀況變化也不會發生運作脫離之各燃料船的任意一個的候補、發電機輸出及啟動狀態。經由該抽出的航線候補，也決定速度調整、目的地變更等。
尚且，對應解出該最佳化問題，是有假定了需求變化之文獻4。與文獻4同樣，可以使用溫德斯分解與商用的最佳化解來進行演算。
‧文獻4：Youngchae Cho et al.，“Box-Based Temporal Decomposition of Multi-Period Economic Dispatch for Two-Stage Robust Unit Commitment”，IEEE Transaction on Power Systems，Vol.34，No.4(2019)
(實施例2的目的函數)
實施例1的目的函數係如式子(8)般，乃是最小化計畫時間內中的全部發電機的總發電成本、調度船隻調整成本、延遲時速度調整成本、及槽過多或過少的和，並且，最保守(最壞)預估隨需求變化或海象等所致之到達時間的變化所致之燃料槽的殘量變化及速度調整成本之函數。
Figure 110133970-A0305-02-0027-8
其中，式子(8)的記號的定義係如下所述。
Tend：計畫的終端時間；Ngen：發電機臺數；ai、bi、ci：發電成本係數；Pit：發電輸出；uit：表示啟動停止之0、1的離散變數；△uit：1(啟動開始時點)，0(其他)；SUCi：啟動成本；Xvr
Figure 110133970-A0305-02-0027-17
{0，1}：航線候補的選擇(Xvr=0：非選擇，Xvr=1：選擇)；v：船的編號；r：航線候補的編號；t：時間；j：港編號；Cvr：各航線候補的調度船隻調整成本；dt：需求變化
Vdelay it：延後到達所致之燃料槽的殘量變化；Vforward it：提早到達所致之燃料槽的殘量變化；Tdelay rt：延後到達時間
(與實施例2的發電計畫有關的限制條件)
與實施例2的發電計畫有關的限制條件係如下所述。
‧最大、最小發電機輸出(各發電機的輸出在最大輸出至最小輸出的範圍內)
‧供需平衡(分擔份的需求與總計發電輸出一致)
‧最小連續啟動、停止時間(再啟動或是再停止為最小連續時間後)
‧運轉、停止期間(在指定期間內停止發電機或是繼續運轉)
‧運轉預備力、必要調整力(補正實際運作時與發電計畫的誤差之餘力)
‧總計燃料消耗量(特定期間中的總計的燃料消耗量在範圍內)
‧需求變動dt滿足式子(9)。式子(9)的第1式表示供需變動dt的變動幅度，第2式表示供需平衡。
Figure 110133970-A0305-02-0028-9
(與實施例2的調度船隻計畫有關的限制條件)
與實施例2的調度船隻計畫有關的限制條件係如下所述。
‧到達延遲幅度係如式子(10)般決定在最大最小的延遲的範圍內。
Figure 110133970-A0305-02-0029-10
‧槽的殘量係如式子(11)般決定在最大最小容量以內(以各燃料槽、各時間點做定義)。
Figure 110133970-A0305-02-0029-11
‧燃料船在到達預定下延後到達的情況的槽殘量的變化(殘量減少)滿足式子(12)、式子(13)。
Figure 110133970-A0305-02-0029-14
Figure 110133970-A0305-02-0030-13
‧燃料船在到達預定下提早到達的情況的槽殘量的變化(殘量增加)，係與前述的殘量減少變化同樣，但是，發電機在燃料消耗前提早到達而產生殘量餘剩的緣故，所以考慮到達時間之前的發電機的燃料消耗。經此，定義Vforward rt，作用到式子(11)的槽殘量。
其中，式子(8)~式子(13)的記號的定義係如下所述。
Xvr
Figure 110133970-A0305-02-0030-16
{0，1}：航線候補的選擇；v：船的編號；r：航線候補的編號；t：時間點；j：港編號；Cvr：航線移動成本；Qjtvr：航線候補r中的船v到港j在時間點t進行補給的燃料量(0或是船的搭載量)；Vcsp_jt：在港j、時間點t下的燃料的消耗量；Σv,r：船的艘數之和、及船的航線候補之和；fiPit+fconst iuit：與燃料槽連結之發電機的輸出相應之燃料消耗量；Tdelay max rt：航線候補r中的時間t的最大到達延遲；Cspeed(Tdelay rt)：用於在時間前到達下一個供給地之速度調整成本(沒有速度調整而可以到達到達時間前之情況為成本0)；Mbig：大的值
在S15，發電計畫裝置10B係把在S14B以解出最佳化問題的方式所得到的燃料船的速度調整與目的地變更、及各發電機的啟動停止與輸出的調整量保存到結果保存資料庫DB2，並顯示到畫面。而且，在S16，發電計畫裝置10B係把在S12B預測出的到達時間或預測需求的變化幅度、在S13B計算出的調度船隻計畫或發電計畫的可以調整範圍或調整成本、航線候補保存到結果保存資料庫DB2並顯示到畫面。
(實施例2的效果)
根據過去的海象狀況的變化與到達時間的延遲的關係性，作成需求輸入資訊與需求變動的預測模型，推定到達延遲等到達時間或需求變化的變化幅度。在具有前往港的到達時間的變化幅度之路徑下，在作為調整範圍作成航線候補之際，考慮到達時間的變化幅度，作成假定了時間延遲等的時間變化之航線候補。
而且，在考慮了發電運作與燃料(調度船隻)運作之兩者的計畫作成時，在推定出的變化幅度內假定需求或到達時間的變化的最壞案例，與航線候補的假定延遲做比較，評量是否有對槽殘量超過或往下個到達地的到達時間之影響，並作為速度調整或槽過多或過少成本。此時，以航線候補假定出的到達延遲與最壞案例下的到達延遲的異化的影響，係透過槽殘量的過多或過少及前往下個供給地到達之速度調整來進行考慮。
經此，可以一方面考慮到達時間或需求變化的影響，並同時計算調度船隻計畫與發電計畫，可以作成更抗干擾(需求變化、到達時間變化)之經濟性的計畫。
亦即，在本實施例，預測電力需求的變化與燃料船的延遲而反映到計畫之際，在假定範圍內以最壞案例為前提的緣故，對於電力需求的變化與燃料船的延遲可以作成具有穩健性之計畫。
(另一實施例)
作為包含了上述實施例1~2做出的實施例，揭示出以下所示的發電計畫裝置及發電計畫方法。
(1)一種發電計畫裝置，係進行發電機的發電計畫及輸送前述發電機的燃料之調度船隻計畫的計畫作成或是計畫的調整；其特徵為具備：調整範圍計算部，其係計算：基於前述發電計畫之發電機運作的可以調整範圍與調整成本、以及基於前述調度船隻計畫之燃料運作的可以調整範圍與調整成本；以及不平衡對策量計算部，其係根據與前述發電計畫及前述調度船隻計畫有關的限制條件，在前述發電機運作及前述燃料運作的可以調整範圍內，計算最佳化規定指標之前述發電機運作及前述燃料運作的計畫作成或是調整量。
(2)如上述(1)的發電計畫裝置，其中，前述調整範圍計算部，係作為前述燃料運作的可以調整範圍，作成涵蓋調整期間表示出發電燃料的輸送船的到達地及到 達時間之前述輸送船的複數個航線候補，作為前述燃料運作的調整成本，計算選擇了各前述航線候補之情況的前述發電燃料的輸送成本；前述不平衡對策量計算部，係從前述發電機運作及前述航線候補，根據包含了與前述發電計畫及前述發電機的燃料槽殘量有關的槽殘量條件之與前述調度船隻計畫有關的限制條件，抽出最佳化前述規定指標之前述發電機運作的調整量及前述航線候補與前述輸送成本。
(3)如上述(1)或是(2)的發電計畫裝置，其中，前述調整範圍計算部，係作為前述燃料運作的可以調整範圍，對於涵蓋調整期間表示出了預先計算出的發電燃料的輸送船的到達地及到達時間之前述輸送船的航線，進行前述輸送船的速度調整所致之前述到達時間的調整及前述到達地的變更來作成複數個航線候補，作為前述燃料運作的調整成本，計算選擇了各前述航線候補之情況下的前述發電燃料的輸送成本。
(4)如上述(2)或是(3)的發電計畫裝置，其中，更具備了不平衡推定部，該不平衡推定部係根據電力需求預測資訊預測來自當初發電計畫的電力需求的變化幅度，或是，從表示出與前述發電燃料的輸送有關的天候的預測值及天候所致之前述到達時間的延遲之過去資訊，學習前述天候與前述延遲的關連性來構築預測模型，根據前述預測模型與逐次更新的天候的預測值，預測來自當初調度船隻計畫的前述到達時間的變化幅度；前述調整範圍計 算部，係根據藉由前述不平衡推定部推定出的前述電力需求的變化幅度或是前述到達時間的變化幅度，作成前述航線候補，計算前述輸送成本。
(5)如上述(4)的發電計畫裝置，其中，前述調整範圍計算部，係作為前述燃料運作的可以調整範圍，對於涵蓋調整期間表示出了預先計算的前述輸送船的到達地及到達時間之前述輸送船的航線，進行組合前述輸送船的速度調整、前述到達地的變更、及基於藉由前述不平衡推定部推定出前述到達時間有變化之航線中的前述到達時間的變化幅度所致之前述到達時間的調整，來作成前述複數個航線候補；前述不平衡對策量計算部，係根據前述到達時間、與前述到達時間的變化幅度中最大延遲的到達時間之差來評量各前述航線候補，抽出前述到達時間的調整所致之延遲的影響為最小的航線。
(6)如上述(4)或是(5)的發電計畫裝置，其中，前述不平衡對策量計算部，係根據藉由前述不平衡推定部推定出的前述到達時間的變化幅度，在有可能比當初調度船隻計畫中的前述到達時間還早到達的情況下，以比該到達時間還早到達的時間份的前述發電機的燃料消耗量來補正該到達時間的前述發電機的燃料槽殘量；在有可能比當初調度船隻計畫中的前述到達時間還晚到達的情況下，以比該到達時間還晚到達的時間份的前述發電機的燃料消耗量來補正該到達時間的前述燃料槽殘量，藉此，評量前述燃料槽殘量；評量與前述輸送船之往下個到達地的 到達時間相應之速度調整的成本。
(7)如上述(4)~(6)中任1個的發電計畫裝置，其中，前述調整範圍計算部，係對每一個發生了假定外的事態現象之案例，預先計算並保存前述發電機運作的可以調整範圍與調整成本、以及前述燃料運作的可以調整範圍與調整成本；前述不平衡對策量計算部，係對每一個前述案例，根據與前述發電計畫及前述調度船隻計畫有關的限制條件，在符合的案例的前述發電機運作及前述燃料運作的可以調整範圍內，預先計算並保存最佳化前述規定指標之前述發電機運作及前述燃料運作的調整量，在實際發生了前述假定外的事態現象的情況下，把符合的案例的調整量顯示到顯示部，並且，根據該調整量來調整前述發電機運作及前述燃料運作。
(8)如請求項4~7中任1項的發電計畫裝置，其中，把藉由前述不平衡推定部推定出的前述電力需求或是前述到達時間的變化幅度、藉由前述調整範圍計算部計算出的前述發電機運作或是前述燃料運作的可以調整範圍與調整成本、以及藉由前述不平衡對策量計算部計算出的前述發電機運作或是前述燃料運作的調整量中至少1個顯示到顯示部。
(9)一種發電計畫方法，係由發電計畫裝置所進行，該發電計畫裝置係進行發電機的發電計畫及前述發電機的調度船隻計畫的不平衡對策；其特徵為具備以下各處理：前述發電計畫裝置的調整範圍計算部計算基於前 述發電計畫之發電機運作的可以調整範圍與調整成本、及基於前述調度船隻計畫之燃料運作的可以調整範圍與調整成本；以及前述發電計畫裝置的不平衡對策量計算部係根據與前述發電計畫及前述調度船隻計畫有關的限制條件，在前述發電機運作及前述燃料運作的可以調整範圍內，計算最佳化規定指標之前述發電機運作及前述燃料運作的調整量。
上述的實施例是為了容易理解地說明本發明而進行詳細說明，未必會限定在具備已說明之全部的構成。更進一步，上述的實施例及變形例中，在不改變本發明的主旨之範圍內，可以進行裝置或是系統構成的變更，或是一部分或是全部的構成或者是處理順序的省略或調換、組合。更進一步，在硬體圖或方塊圖中，控制線或資訊線係僅表示考慮到說明上必要，但製品上未必要示出全部的控制線或資訊線。實際上亦可考慮到相互連接幾乎全部的構成者。
10:發電計畫裝置
11:調整範圍計算部
12:不平衡對策量計算部
DB1:計畫輸入資訊資料庫
DB2:結果保存資料庫
DB11:假定需求資訊
DB12:發電機機器資訊
DB13:燃料契約資訊
DB14:發電計畫資訊
DB15:燃料船或槽資訊
DB16:燃料初始調度船隻計畫
DB17:輸送狀況資訊

Claims (9)

  1. 一種發電計畫裝置，係進行發電機的發電計畫及前述發電機的發電燃料的輸送船的調度船隻計畫的計畫作成或是計畫的調整；其特徵為具備：調整範圍計算部，其係計算基於前述發電計畫之發電機運作的可以調整範圍與調整成本、以及基於前述調度船隻計畫之燃料運作的可以調整範圍與調整成本，作為前述燃料運作的可以調整範圍，作成涵蓋調整期間表示出發電燃料的輸送船的到達地及到達時間之前述輸送船的複數個航線候補，作為前述燃料運作的調整成本，計算選擇了各前述航線候補之情況的前述發電燃料的輸送成本；以及不平衡對策量計算部，其係根據與前述發電計畫及前述調度船隻計畫有關的限制條件，在前述發電機運作及前述燃料運作的可以調整範圍內，計算最佳化規定指標之前述發電機運作及前述燃料運作的計畫作成或是調整量。
  2. 如請求項1的發電計畫裝置，其中，前述不平衡對策量計算部，係從前述發電機運作及前述航線候補，根據包含了與前述發電計畫及前述發電機的燃料槽殘量有關的槽殘量條件之與前述調度船隻計畫有關的限制條件，抽出最佳化前述規定指標之前述發電機運作的調整量及前述航線候補與前述輸送成本。
  3. 如請求項1或是2的發電計畫裝置，其中， 前述調整範圍計算部，係作為前述燃料運作的可以調整範圍，對於涵蓋調整期間表示出了預先計算出的發電燃料的輸送船的到達地及到達時間之前述輸送船的航線，進行前述輸送船的速度調整所致之前述到達時間的調整及前述到達地的變更來作成複數個航線候補，作為前述燃料運作的調整成本，計算選擇了各前述航線候補之情況下的前述發電燃料的輸送成本。
  4. 如請求項2的發電計畫裝置，其中，更具備了不平衡推定部，該不平衡推定部係根據電力需求預測資訊預測電力需求的變化幅度，或是，從表示出與前述發電燃料的輸送有關的天候的預測值及天候所致之前述到達時間的延遲之過去資訊，學習前述天候與前述延遲的關連性來構築預測模型，根據前述預測模型與逐次更新的天候的預測值，預測來自當初調度船隻計畫的前述到達時間的變化幅度。
  5. 如請求項4的發電計畫裝置，其中，前述調整範圍計算部，係作為前述燃料運作的可以調整範圍，對於涵蓋調整期間表示出了預先計算的前述輸送船的到達地及到達時間之前述輸送船的航線，進行組合前述輸送船的速度調整、前述到達地的變更、及基於藉由前述不平衡推定部推定出前述到達時間有變化之航線中的前述到達時間的變化幅度所致之前述到達時間的調整，來作成前述複數個航線候補；前述不平衡對策量計算部，係 根據前述到達時間、與前述到達時間的變化幅度中影響為最壞的延遲的到達時間之差來評量各前述航線候補，抽出前述到達時間的調整所致之延遲的影響為最小的航線。
  6. 如請求項4或是5的發電計畫裝置，其中，前述不平衡對策量計算部，係根據藉由前述不平衡推定部推定出的前述到達時間的變化幅度，在有可能比當初調度船隻計畫中的前述到達時間還早到達的情況下，以比該到達時間還早到達的時間份的前述發電機的燃料消耗量來補正該到達時間的前述發電機的燃料槽殘量；在有可能比當初調度船隻計畫中的前述到達時間還晚到達的情況下，以比該到達時間還晚到達的時間份的前述發電機的燃料消耗量來補正該到達時間的前述燃料槽殘量，藉此，評量前述燃料槽殘量；評量與前述輸送船之往下個到達地的到達時間相應之速度調整的成本。
  7. 如請求項4或是5的發電計畫裝置，其中，前述調整範圍計算部，係對每一個發生了假定外的事態現象之案例，預先計算並保存前述發電機運作的可以調整範圍與調整成本、以及前述燃料運作的可以調整範圍與調整成本；前述不平衡對策量計算部，係 對每一個前述案例，根據與前述發電計畫及前述調度船隻計畫有關的限制條件，在符合的案例的前述發電機運作及前述燃料運作的可以調整範圍內，預先計算並保存最佳化前述規定指標之前述發電機運作及前述燃料運作的調整量，在實際發生了前述假定外的事態現象的情況下，把符合的案例的調整量顯示到顯示部，並且，根據該調整量來調整前述發電機運作及前述燃料運作。
  8. 如請求項4或是5的發電計畫裝置，其中，把藉由前述不平衡推定部推定出的前述電力需求或是前述到達時間的變化幅度、藉由前述調整範圍計算部計算出的前述發電機運作或是前述燃料運作的可以調整範圍與調整成本、以及藉由前述不平衡對策量計算部計算出的前述發電機運作或是前述燃料運作的調整量中至少1個顯示到顯示部。
  9. 一種發電計畫方法，係進行發電機的發電計畫及前述發電機的發電燃料的輸送船的調度船隻計畫的計畫作成或是計畫的調整；其特徵為：發電計畫裝置，係具備以下各處理：前述發電計畫裝置的調整範圍計算部計算基於前述發電計畫之發電機運作的可以調整範圍與調整成本、及基於前述調度船隻計畫之燃料運作的可以調整範圍與調整成本，作為前述燃料運作的可以調整範圍，作成涵蓋調整期間表示出發電燃料的輸送船的到達地及到達時間之前述輸 送船的複數個航線候補，作為前述燃料運作的調整成本，計算選擇了各前述航線候補之情況的前述發電燃料的輸送成本；以及前述發電計畫裝置的不平衡對策量計算部係根據與前述發電計畫及前述調度船隻計畫有關的限制條件，在前述發電機運作及前述燃料運作的可以調整範圍內，計算最佳化規定指標之前述發電機運作及前述燃料運作的計畫作成或是調整量。
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