WO2014155636A1 - 水運用計画システムおよびその方法 - Google Patents

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power consumption
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target time
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信補 高橋
藤井　健司
進吾 足立
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株式会社日立製作所
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B1/00—Methods or layout of installations for water supply
    • E03B1/02—Methods or layout of installations for water supply for public or like main supply for industrial use
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply

Definitions

  • the present invention relates to a water supply / distribution system, and more particularly to a water operation planning system and method suitable for realizing peak cut of power consumption of a transmission / distribution pump.
  • a water operation plan is drawn up in order to properly operate water supply facilities and stably deliver water to consumers in response to the water demand of consumers.
  • the water operation plan uses the past water demand data and weather information to predict the water demand up to several days ahead and formulates the operation schedule of the transmission and distribution pump based on it.
  • Patent Document 1 an operation plan is established in which terms of the power consumption of the pump and the fluctuation of the water supply amount by the pump are provided in the objective function of the operation plan problem to minimize this. As a result, after suppressing fluctuations in the amount of water delivered, for example, the daily power consumption is being minimized. In addition, it responds to power peak cuts by solving the planning problem by setting restrictions on the number of pumps that can be operated and the number of pumps during peak hours of power consumption.
  • Patent Document 1 an attempt is made to deal with peak cuts by setting a constraint condition for the number of pumps to operate during peak hours. However, if a solution cannot be obtained, it is necessary to adjust (relieve) the constraint condition and solve the problem again. There is a problem that requires man-hours to finally obtain a satisfactory solution. In addition, since it is supported by the restriction of the number of pumps operated, there is a problem that it is not possible to realize a desirable power consumption time trajectory (time series) such as keeping power consumption in a peak time zone constant. Furthermore, there is a problem that there is a limit in the amount of power peak cut only by the peak cut correspondence by scheduling of the transmission and distribution pump.
  • Patent Document 2 Although an operation plan for achieving both power consumption and stable operation can be made, a specific response to power peak cut is not considered.
  • the operation planning system for the water supply facilities to be disclosed refers to the demand forecasting unit that predicts the water demand of consumers, the input device that inputs the target time series of power consumption of the water supply facilities, and the constraint conditions by the water supply facilities
  • a target power trajectory calculation unit that corrects the input target time series of power consumption and calculates a corrected target time series of power consumption, and predicts water to satisfy the calculated target time series of power consumption. It has an operation plan drafting section that formulates an operation plan for water supply facilities based on demand.
  • FIG. 1 It is a system distribution diagram showing a water supply / distribution system. It is a block diagram of the water operation planning system of Example 1. It is an example of a display of the target time series of power consumption. It is a processing flowchart of the water operation planning system of Example 1. It is an example of a display of the operation plan of Example 1.
  • FIG. It is a block diagram of the water operation planning system of Example 2. It is a figure which shows the water supply system using an elevated water tank. It is a figure which shows a water supply amount smoothing result. It is a figure which shows the comparison of the water supply amount and total water demand according to the presence or absence of water supply amount smoothing. It is a process flowchart of the water operation planning system of Example 2. It is a figure which shows the operation plan planning result of Example 2.
  • FIG. It is a figure which shows the restriction range of the demand amount in Example 3.
  • FIG. 1 is a system diagram showing a water supply water system to which the water operation planning method of the first embodiment is applied.
  • the water purification plant 111 performs the filtration process and the disinfection process of the water sent from the dam 101.
  • Water supply from the dam 101 to the water purification plant 111 is performed under a natural flow due to gravity, and the amount of water supply is controlled by a valve 152.
  • the water purification plant 112 performs a filtration process and a disinfection process for water sent from the river 102.
  • Water supply from the river 102 to the water purification plant 112 is performed by a water supply pump 131.
  • a fixed-speed water pump is used as the water pump 131, and the amount of water is changed according to the number of operating pumps.
  • the purified water purified (filtered and disinfected) at the water purification plants 111 and 112 is stored in the reservoirs 121 and 122, respectively.
  • the purified water in the clean water reservoir 121 is sent to the distribution reservoir 123 by the water pump 133 or to the distribution reservoir 124 by natural flow.
  • a fixed speed pump is used as the water pump 133.
  • the amount of water supply is controlled by the number of operating water pumps.
  • the purified water in the distribution reservoirs 123 and 124 is supplied to the distribution districts 141 and 142, respectively, by natural flow using gravity.
  • the purified water in the distribution reservoir 122 is supplied to the distribution area 143 by the distribution pump 132.
  • a variable speed pump is used as the water distribution pump. Valves 154 and 155 are provided to control the distribution pressure of the distribution areas 141 and 142. Further, water can be interchanged from the water distribution section 142 to the water distribution section 143, and the amount of accommodation is controlled by the flow rate adjustment valve 151.
  • the flow rate by pumps and valves must be planned so that the water treatment at the water treatment plant can be carried out stably and the energy consumption and operation cost of the pumps are minimized. It is also desirable to be able to cope with power peak cuts consumed for pump operation.
  • Such an operation plan is formulated by the water operation planning system 100, and an operation schedule using a pump and a flow rate adjusting valve is formulated by utilizing information such as the reservoir storage amount, and the operation plan is presented to the operation planner.
  • the water system of the waterworks of FIG. 1 is an example, and the number and kind of a water source, a water purification plant, a water distribution area, a water supply pump, and a water distribution area are various.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the water operation planning system 100.
  • the operation planner uses the input device 21, the operation planner inputs a demand forecast period (for example, 24 hours from midnight to 24:00 tomorrow) and a forecast period (for example, one hour period) necessary for demand forecast.
  • the input device 21 includes, for example, a man-machine interface such as a keyboard and a mouse, and a network interface that fetches data from an external network.
  • the demand amount DB 26 is a database that stores history data indicating past water demand amounts of the distribution districts 141, 142, and 143.
  • the weather information DB 27 is a database that stores historical data (for example, weather, maximum temperature, minimum temperature, average temperature, humidity, etc.) indicating past weather data.
  • the demand prediction unit 201 uses the input information from the input device 21 and the information in the databases 26 and 27 to predict the water demand in each water distribution area during the specified and predicted demand prediction period. For the prediction, a pattern matching method, a multiple regression method, a neural network method, or the like is used.
  • the operation planner uses the input device 22 to input a target time series of power consumption of the pump facility (here, a 24-hour transition of power consumption targeted by the operation planner).
  • the input device 22 is illustrated as being different from the input device 21 for easy understanding of the input content, but is the same device as the input device 21 or the same device.
  • An input device 23 to be described later is also the same device as the input device 21 or the same device.
  • a power consumption target time series corresponding to the demand forecast period is input from the input device 22.
  • This target time series is a power consumption trajectory targeted by the operation planner. In the present embodiment, description will be made on the total power consumption (cumulative power consumption per day) of the water pump 133 and the water distribution pump 132 with a relatively large degree of freedom in power adjustment.
  • the target power consumption trajectory calculation unit 202 the target time series of power consumption input from the input device 22 by the operation planner, the demand amount predicted value by the demand prediction unit 201, constraint information of various facilities (physical constraint conditions, Using the information in the constraint DB 28 that stores the maximum power consumption when the water pump 133 and the distribution pump 132 are fully operated and the minimum power consumption for always ensuring the minimum flow rate in each distribution channel) Then, a corrected target time series of power consumption (between the above-mentioned upper limit that is the minimum power consumption and the lower limit that is the maximum power consumption) is calculated, and the display device 24 (for example, configured by a display) Present to the operation planner.
  • FIG. 3 is a display example of the target time series of power consumption by the display device 24.
  • the target value 33 of power consumption input by the operation planner, the corrected target time series 34 of power consumption calculated by the power consumption trajectory calculation unit, An upper limit value 31 and a lower limit value 32 of power consumption are displayed.
  • the upper limit value 31 (E_max) indicates the upper limit value of power consumption (the upper limit value of power consumption by the water supply facilities such as the water pump 133 and the water distribution pump 132 described above) that there is no further power consumption.
  • U133_max of the water supply amount by the water supply pump 133 and the water demand amount D143 (t) (where t is the time) of the water distribution section 143 the calculation is performed using equation (1).
  • the lower limit 32 (E_min) indicates the lower limit of power consumption (the lower limit of power consumption by the water supply equipment for ensuring the minimum flow rate in each distribution channel described above) that there is no power consumption below this value.
  • the minimum value U133_min of the water supply amount by the water supply pump 133 and the water demand D143 (t) (where t is the time) of the distribution area 143, the maximum value U151_max of the water interchange amount from the distribution area 142 to the distribution area 143, and the distribution pump 132 Using the lower limit value U132_min of the amount of water distribution according to (2), it can be calculated by equation (2).
  • E_min is power consumption when maximizing water interchange from the water distribution section 142 and suppressing power consumption of the water distribution pump 132.
  • the target value of power consumption set by the operation planner is given by a straight line (power consumption constant in time) parallel to the time axis. Since this target value protrudes from the upper and lower limit values 31 and 32 (exceeds the upper limit 31 or falls below the lower limit 32), the target time series of power consumption (corrected target time series so as to fall between the upper and lower limits near this target value. ) 34 is calculated. Specifically, the following planning problem is solved, and the corrected target time series 34 is calculated. Planning problem: E1 (t) that minimizes the following evaluation function J is obtained.
  • E0 (t) target time series 33 of power consumption input by the operation planner
  • E1 (t) target time series of power consumption calculated by the target power consumption trajectory calculation unit 202
  • E_min lower limit of power consumption Value 32
  • E_max upper limit value 31 of power consumption
  • t time.
  • (5) is based on the assumption that power consumption is proportional to the transmission and distribution water flow, and if the daily demand or supply by natural flow does not change, the total daily power consumption by operation Is set because it does not change.
  • Information necessary for operation planning (for example, planning period, planning period, evaluation function weight, constraint condition, etc.) is input from the input device 23 in FIG.
  • the operation planning unit 203 the time series of the predicted demand amount for each distribution area predicted by the demand prediction unit 201, the target time series of power consumption calculated by the target power consumption trajectory calculation unit 202, and the constraint condition DB 28 are stored.
  • Equipment restriction information (upper and lower limits of flow rate of each pipeline, upper and lower limits of reservoir capacity, pump type, number of units, capacity, etc.) and information necessary for operation planning made from the input device 23 Then, calculate the operation schedule of pumps and valves and present it to the operation planner.
  • flow rates Ui (t) (i 1 to 8) of eight transmission / distribution paths (transmission / distribution paths from the dam 101 to the water purification plant 111, from the water purification plant 111 to the water reservoir 123, etc.) )
  • the total power consumption ET of one day and the sum E2 (t) (t is time) of the power consumption of the pump 132 and the pump 133 are calculated by the following formulas (6) and (7).
  • U is a vector (8 ⁇ 1) having a flow rate as a component
  • K4 is a constant vector (1 ⁇ 8).
  • Equation (8) is set as a variable that represents the magnitude of flow rate fluctuation.
  • the sum of power consumption can be kept almost constant by the flow rates of the pumps 132 and 133 having a relatively large degree of freedom in power adjustment. Therefore, the flow rate by the pumps 132 and 133 is excluded from the subject of fluctuation suppression, and has six components.
  • the evaluation function J of the operation plan is set by the following equation (9).
  • E1 is a target time series of power consumption calculated by the target power consumption calculation unit.
  • the first term on the right side of Equation (9) is the daily power consumption (cumulative value)
  • the second term is the sum of the power consumption of the pumps 132 and 133 and the absolute deviation of the target value (cumulative value of the deviation)
  • the third term represents the magnitude of flow rate fluctuation.
  • An operation plan (planned value of each flow rate) that minimizes the evaluation function J of the equation (9) under the constraints shown in the following equations (10) to (13) is obtained. That is, the operation planning unit inputs the target time series so that the daily power consumption (cumulative value) matches the daily power consumption (cumulative value) of the modified target time series.
  • the operation plan (planned value of each flow rate) is obtained so as to reduce the deviation between the calculated target time series and the calculated corrected target time series.
  • This planning problem is a mixed integer programming problem including discrete (flow rate by water pump) and continuous variables (flow rate by water distribution pump, etc.).
  • t 0, 1,...
  • X vector having distribution reservoir capacity (4 ⁇ 1)
  • B constant vector (uniquely determined from water system) (4 ⁇ 8)
  • C constant vector (unique from water system) (3 ⁇ 8)
  • V vector with the water demand of each distribution area as the component (3 ⁇ 1)
  • U vector with the flow rate of each pipe in the water system as the component (8 ⁇ 1)
  • Umin Umax: Vectors having the minimum and maximum values of each flow rate as components
  • Xmin, Xmax Vectors (4 ⁇ 1) having the minimum and maximum values of the storage amount of each reservoir as components.
  • Equation (10) is an equality constraint expressing the flow balance in the distribution reservoir
  • Equation (11) is an equality constraint expressing the balance between demand and supply
  • Equations (12) and (13) are the flow rate and water distribution, respectively. The upper and lower limits of the amount of land storage are given.
  • Minimizing the evaluation function of Equation (9) realizes peak power cut by maintaining the total power consumption (cumulative value) of the pumps 132 and 133 at the target value while minimizing the daily power consumption. Then, a plan value that suppresses the flow rate fluctuation of the desired pipeline is calculated. It is possible to obtain an operation plan solution that simultaneously satisfies the three objectives of minimizing power consumption, peak cut, and flow rate fluctuation suppression.
  • the operation planning unit 203 displays the result on the display device 25.
  • FIG. 5 shows a display example of the operation plan.
  • the left side (a) of FIG. 5 is an example of an operation plan according to the prior art
  • the right side (b) of FIG. 5 is an example of an operation plan according to the present embodiment.
  • the display unit 25 displays the right side (b) of FIG.
  • the top graph (1) in FIG. 5 is the predicted water demand
  • the second (2) is the planned value of the amount of water delivered by the water pump 133
  • the third (3) is the planned amount of water delivered by the water pump 132. Value.
  • the lowermost graph (4) represents the total power consumption (total power consumption of the pump).
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the water operation planning system (computer) 100 of FIG.
  • the weather information, operation plan period, operation plan period, etc. set by the input devices 21 and 23 are read (step 401). It is determined whether or not a target trajectory (target time series) of power consumption is set from the input unit 22 (step 402), and waits until it is set. When the target time series of power consumption is set by the operation planner, the set data is read (step 403).
  • target trajectory target time series of power consumption
  • a target value (corrected target time series) of power consumption that can be realized with reference to the input target value is calculated, and displayed on the display device 24 as shown in FIG. 3 (step 404). Enter confirmation from. If the confirmation input for the target trajectory displayed by the operation planning system is OK (satisfied), the process proceeds to step 406. If not, the process returns to step 402 until the confirmation input becomes OK (satisfied), and the target of power consumption Set the value again. As described above, the water demand of the three water distribution areas is predicted (step 406). The above-mentioned planning problem is solved, and the flow rate plan value (corresponding to the operation schedule of the pumps and valves) of each pipeline is obtained (step 407), and displayed and presented to the operation planner (step 408). The process of the water operation planning system 100 is thus completed.
  • the operation planner can save the trouble of resolving the planning problem and reduce the man-hour for deriving the final operation plan value. .
  • peak cut power consumption smoothing in a wide time zone
  • Example 2 An example of a system diagram showing a water transmission system is the same as FIG. In the second embodiment, more effective peak cut is realized by introducing demand adjustment by a customer into the operation plan.
  • the configuration of the first embodiment (FIG. 2) is different from the configuration of the water operation planning system shown in FIG. 6 in that a demand range calculation unit 601 is newly provided and the contents of the processing of the operation plan planning unit 203 are changed. This is a point that the planning unit 602 is used.
  • the demand range calculation unit 601 calculates and sets the demand range based on the predicted demand amount.
  • the forecasted demand can be handled in a certain range rather than a fixed value. .
  • FIG. 7 shows a water supply system of a large customer (for example, building 714).
  • the water supplied from the water company is temporarily stored in the water receiving tank 712 and the elevated water tank 713 and supplied to consumers.
  • the water supply pump (pump pump) 711 is controlled on and off by the water supply control device 700 so that the water level of the elevated water tank 713 is within a certain range (between the upper limit water level 706 and the lower limit water level 706). Yes.
  • the water supply valve 704 is controlled so that the water level in the water receiving tank 712 is constant.
  • FIG. 8 is a diagram showing the smoothed water supply amount
  • the left figure (a) of FIG. 8 shows the water supply amount 83 corresponding to the water demand 81 according to the prior art and the water level 85 of the elevated water tank 713. is there.
  • the pump 711 is turned on and water is supplied to the elevated water tank 713.
  • This water supply amount 83 is the amount of water demand viewed from the water utility.
  • the right figure (b) of FIG. 8 shows the water supply amount 84 corresponding to the water demand 82 when the transmission pump is used as the water supply pump 711, and the water level 86 of the elevated water tank 713.
  • a speed change pump as the water supply pump 711.
  • the water level 86 of the elevated water tank 713 varies more than before, it is possible to smooth the water supply amount 84 by making use of the storage capacity of the elevated water tank 713. That is, the elevated water tank (storage tank) 713 is used as a buffer, the fluctuation of the water level 86 of the elevated water tank 713 is absorbed, and the water supply amount 84 is smoothed.
  • a variable speed pump is used as the water supply pump 711, and the water supply system of a large-volume consumer can be operated in the two operation modes of FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • the amount of demand seen from the water utility can be smoothed, that is, the total demand is also smoothed.
  • FIG. 9 is a diagram showing a comparison of the water supply amount and the total water demand according to whether or not the water supply amount is smoothed, and the total demand when the mode operation of (b) is requested to some percent of the water supply target as a whole.
  • the amount 91 is shown in comparison with the conventional demand 81.
  • the water supply amount 84 is smoothed during the mode operation of (b), and the total water demand in a certain distribution area is also smoothed from the conventional 81 as shown in the following diagram. It can be smoothed to 91.
  • the conventional water supply amount shown in FIG. 9 is different for each consumer, but here, the average water supply amount is expressed as D1 (t) (this is substantially equal to the original demand amount 81).
  • V0 (t) be the total amount of water in a certain distribution area.
  • the response VN0 (t) of the total water demand when x% (percentage of water demand) of customers cooperates in smoothing can be calculated by equation (14).
  • V0 (t) and VN0 (t) are as indicated by 81 and 91 in FIG.
  • the demand range calculation unit 601 in FIG. 6 sets a demand range as shown in equation (14).
  • the evaluation function J of the expression (15) is minimized so that it is under the constraints of the expressions (10) to (13) and under the restriction that the variable x is 100 or less constant. Solve planning problems. The reason why x is restricted is that there is a limit to the number of consumers that can respond to a smoothing request.
  • l is a constant.
  • the operation planning unit 602 calculates a plan value for each flow rate, and derives a ratio x of customers who request smoothing.
  • the amount of consumers corresponding to the calculated x is requested in advance to smooth the water supply amount.
  • FIG. 11 is an example of an operation plan derived by the second embodiment.
  • the water demand 1102 is smoothed in the second embodiment, whereby the power consumption 1108 can also be smoothed compared to the power consumption 1107 of the first embodiment, and the power cost can be further increased. It can be seen that it can contribute to reduction.
  • the operation plan is formulated in a form including the variable x and the demand adjustment, a more flexible plan can be created, and a wider range of target power can be realized. Therefore, the planning problem may be solved while the target value of the power trajectory remains the user setting target value 33 of FIG.
  • FIG. 10 shows a processing flowchart for realizing the processing of FIG. 6 by an operation planning system (computer). What differs from the first embodiment is the processing of step 1007 and step 1008.
  • step 1007 a demand adjustable range is set using equation (14).
  • step 1008 the plan value of each flow rate that minimizes the evaluation function of equation (15) is obtained, and the proportion of customers who request smoothing of the water supply amount is calculated. This is the end of the description of the second embodiment.
  • Example 3 will be described with reference to FIG.
  • the third embodiment has almost the same configuration as the second embodiment, but is different in that a demand range is set.
  • the demand range is limited by the expression (14) and the range of x.
  • the water demand amount is directly specified to fall within a predetermined range.
  • the demand from peak time t1 to t2 is transferred to an earlier time (time before time t1) with the cooperation of the customer. Further, the demand from the peak time t3 to t4 is shifted to midnight (time after time t4). Shift time of water usage of consumers. For example, it can be realized by requesting cooperation for shifting the washing time.
  • an inequality sign constraint in the shaded area in FIG. 12 is provided, and the above-mentioned optimization problem is solved to obtain the planned value of the demand amount together with the planned value of the flow rate.
  • the method of the third embodiment also has a merit that the power peak cut can be more effectively realized by the demand shift.
  • an operation plan can be created by correcting the target trajectory of power consumption input by the planner to a trajectory that is in the vicinity (small deviation) of the input target trajectory. Therefore, there is an advantage that an operation plan that satisfies the planner can be made quickly.
  • An operation plan can be made without man-hours that matches the power consumption during the peak hours of power consumption to the trajectory desired by the operation planner.
  • the predicted demand is given as an amount having a certain adjustment range, and the demand is determined together with the operation plan of the water facility under the restriction of the demand range. Planning can be made and the trajectory of power consumption can be flexibly controlled. Thereby, not only electric power peak cut but power smoothing is realizable.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Water operation planning system, 201 ... Demand prediction part, 202 ... Target power consumption orbit calculation part, 203 ... Operation plan drafting part.

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Abstract

　上水道の設備運用を適切に行い、設備の消費電力のピークカットを実現する。　上水道設備を対象とする運用計画システムは、需要者の水需要量を予測する需要予測部、上水道設備の消費電力の目標時系列を入力する入力装置、上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出する目標消費電力軌道算出部、算出された消費電力の修正目標時系列を満足するように、予測した水需要量に基づいた上水道設備の運用計画を立案する運用計画立案部を有する。

Description

水運用計画システムおよびその方法
　本発明は、水道の送配水システム、特に、送配水ポンプの消費電力のピークカットを実現するのに好適な水運用計画システムおよびその方法に関する。
　需要者の水需要に対して、適切に水道施設を運用し、需要者に安定して水を送り届けるため、水運用計画が立案される。水運用計画は、過去の水需要量のデータや気象情報を利用して、数日先までの水需要を予測し、それに基づいて送配水ポンプの運転スケジュールを策定するものである。
　特許文献１では、運用計画問題の目的関数に、ポンプの電力消費量やポンプによる送水量変動の項を設けてこれを最小化するような運用計画を立案している。これにより、送水量の変動を抑制したうえで、例えば1日の消費電力量を最小化してようとしている。また、電力消費のピーク時間帯に運転可能やポンプの台数の制約を設けて計画問題を解き、運用計画を立案することで、電力ピークカットへ対応している。
　特許文献２では、運用計画問題の目的関数に、供給（処理）流量変更回数、消費電力、目標水位との偏差の項を設け、それを最小にする運用計画を立案することで、安定な運用を実現しつつ電力消費を最小化する運用計画を立案している。
特開２００４－２５０９６１号公報 特開２００４－１８５０７３号公報
　特許文献１では、ピーク時間帯にポンプ運転台数の制約条件を設けてピークカットに対応しようとしているが、解が得られない場合、制約条件を調整して（緩めて）問題を解き直す必要があり、最終的に満足する解を得るのに工数を要する問題がある。また、ポンプ運転台数の制約で対応しているため、ピーク時間帯の消費電力を一定に保つなどの望ましい消費電力の時間軌道（時系列）を実現できないという問題がある。さらに、送配水ポンプのスケジューリングによるピークカット対応だけでは、電力ピークカットの量に限界があるという問題もある。
　特許文献２では、消費電力と安定運用の両立を図る運用計画を立案できるが、電力ピークカットへの具体的対応が考慮されていない。
　開示する上水道設備を対象とする運用計画システムは、需要者の水需要量を予測する需要予測部、上水道設備の消費電力の目標時系列を入力する入力装置、上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出する目標消費電力軌道算出部、算出された消費電力の修正目標時系列を満足するように、予測した水需要量に基づいた上水道設備の運用計画を立案する運用計画立案部を有する。
　本発明によれば、適切な電力ピークカットを実現する水運用計画を立案できる。
上水道の送配水系統を示すシステム系統図である。 実施例１の水運用計画システムの構成図である。 消費電力の目標時系列の表示例である。 実施例１の水運用計画システムの処理フローチャートである。 実施例１の運用計画の表示例である。 実施例２の水運用計画システムの構成図である。 高置水槽を利用した給水システムを示す図である。 給水量平滑化結果を示す図である。 給水量平滑化の有無に応じた給水量およびトータル水需要の比較を示す図である。 実施例２の水運用計画システムの処理フローチャートである。 実施例２の運用計画立案結果を示す図である。 実施例３における需要量の制約範囲を示す図である。
　以下、本発明の実施例を説明する。
　実施例１を図１から図５を用いて説明する。図１は、実施例１の水運用計画方法を適用する上水道の送水系統を示すシステム系統図である。図１のシステム系統には、ダム１０１及び河川１０２の水源がある。これらの水源は、湖や貯留池などでも良い。浄水場１１１は、ダム１０１から送水された水のろ過処理や消毒処理を行う。ダム１０１から浄水場１１１への送水は、重力による自然流下で行われ、その送水量は、バルブ１５２により制御される。浄水場１１２は、河川１０２から送水された水のろ過処理や消毒処理を行う。河川１０２から浄水場１１２への送水は送水ポンプ１３１により行われる。送水ポンプ１３１として、固定速の送水ポンプを利用し、その運転台数によって送水量を変更する。
　浄水場１１１、１１２で浄化（ろ過、消毒）された浄水は、それぞれ配水池１２１、１２２に貯留される。浄水池１２１の浄水は送水ポンプ１３３によって配水池１２３へ、または、自然流下によって配水池１２４へ送られる。送水ポンプ１３３として固定速ポンプを用いる。送水量は、送水ポンプの運転台数により制御する。配水池１２３、１２４の浄水は、重力を利用した自然流下により、それぞれ、配水区１４１、１４２に供給される。配水池１２２の浄水は、配水ポンプ１３２により配水区１４３に供給される。配水ポンプには可変速ポンプを用いる。配水区１４１、１４２の配水圧を制御するためバルブ１５４、１５５が設けられている。また、配水区１４２から配水区１４３への水の融通が可能であり、融通量は、流量調整バルブ１５１により制御される。
　ポンプやバルブによる流量は、浄水場での浄水処理が安定的に行われ、かつ、ポンプによる消費エネルギーや運用コストが最小となるよう計画されなければならない。また、ポンプの運転のために消費する電力ピークカットにも対応できることが望ましい。このような運用計画を策定するのが水運用計画システム１００であり、配水池の貯留量などの情報を活用してポンプや流量調整バルブによる運転スケジュールを策定し、それを運用計画者に提示する。なお、図１の上水道の水系統は一例であり、水源、浄水場、配水地、送水ポンプ、配水区の数や種類は多彩である。
　図２は、水運用計画システム１００の構成図である。入力装置２１を利用して、運用計画者は、需要予測に必要な、需要の予測期間（たとえば、明日の0時から24時の間の24時間）と予測周期（例えば1時間周期）を入力する。入力装置２１は、例えば、キーボードやマウスなどのマンマシンインターフェースのほか、外部のネットワークからデータを取り込むネットワークインターフェースから構成されている。需要量DB２６は、配水区１４１、１４２、１４３の過去の水需要量を示す履歴データを記憶しているデータベースである。また、気象情報DB２７は、過去の気象データを示す履歴データ（例えば、天気、最高気温、最低気温、平均気温、湿度など）を記憶しているデータベースである。需要予測部２０１は、入力装置２１からの入力情報、データベース２６、２７の情報を用いて、指定入力された需要の予測期間における各配水区の水需要量を予測する。予測には、パターンマッチング法、重回帰法、ニューラルネットワーク法などを用いる。
　入力装置２２を利用して、運用計画者は、ポンプ設備の消費電力の目標時系列（ここでは、運用計画者が目標とする消費電力の２４時間推移）を入力する。入力装置２２は、入力内容の説明を分りやすくするために入力装置２１と異なるように図示しているが、入力装置２１と同様の装置又は同一の装置である。後述する入力装置２３も、入力装置２１と同様の装置又は同一の装置である。入力装置２２から、需要の予測期間に対応した消費電力の目標時系列が入力される。この目標時系列は、運用計画者が目標とする消費電力軌道である。本実施例では、電力調整の自由度が比較的大きい送水ポンプ１３３と配水ポンプ１３２のトータル消費電力（１日あたりの累積の消費電力）を対象にして説明する。
　目標消費電力軌道算出部２０２では、運用計画者が入力装置２２から入力した消費電力の目標時系列、需要予測部２０１による需要量予測値、各種設備の制約情報（物理的な制約条件であり、送水ポンプ１３３と配水ポンプ１３２をフル稼働させたときの最大消費電力や、各配水路に常に最小限の流量を確保するための最小消費電力）を格納している制約条件DB２８の情報を用いて、実現可能な（前述の最小消費電力である上限と最大消費電力である下限の間の）消費電力の修正目標時系列を算出して、表示装置２４（例えば、ディスプレイにより構成される）にて運用計画者に提示する。図３は、表示装置２４による消費電力の目標時系列の表示例であり、運用計画者が入力した消費電力の目標値３３、消費電力軌道算出部が算出した消費電力の修正目標時系列３４、消費電力の上限値３１、および、下限値３２を表示している。上限値３１（E_max）は、これ以上の電力消費はないという消費電力の上限値（前述の送水ポンプ１３３及び配水ポンプ１３２などの上水道設備による電力消費の上限値）を示すものである。送水ポンプ１３３による送水量の最大値U133_maxと配水区１４３の水需要量D143（ｔ）（ここでｔは時刻）を用いて、（１）式で算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここに、k1, k2：流量を消費電力に変換する定数である。
下限値３２（E_min）は、これ以下の電力消費はないという消費電力の下限値（前述の各配水路に常に最小限の流量を確保するための、上水道設備による電力消費の下限値）を示すものである。送水ポンプ１３３による送水量の最小値U133_minと配水区１４３の水需要量D143（ｔ）（ここでｔは時刻）、配水区１４２から配水区１４３への水融通量の最大値U151_max、配水ポンプ１３２による配水量の下限値U132_minを用いて、（２）式で算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
   ここに、max(a,b)：変数a,bの大きい数値を選択する関数である。
E_minは、配水区１４２からの水融通を最大化し、配水ポンプ１３２の消費電力を抑制した場合の電力消費である。
　図３では、運用計画者が設定した消費電力の目標値は、時間軸に平行な直線（時間的に一定な消費電力）で与えられている。この目標値は、上下限値３１、３２からはみ出す（上限３１を超える又は下限３２を下回る）ので、この目標値近傍で上下限の間に入るように消費電力の目標時系列（修正目標時系列）３４を算出する。具体的には、以下の計画問題を解き、修正目標時系列３４を算出する。
計画問題：以下の評価関数Jを最小にするＥ１（t）を求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　ここに、E0(t)：運用計画者が入力する消費電力の目標時系列３３、E1（ｔ）：目標消費電力軌道算出部２０２が算出する消費電力の目標時系列、E_min：消費電力の下限値３２、E_max：消費電力の上限値３１、ｔ：時刻、である。
（５）式の制約は、消費電力が送配水流量に比例するという仮定のもとでは、1日の需要量や自然流下による供給量がかわらない場合は、運用による消費電力の1日トータル値も変わらないことから設定されたものである。
　図２の入力装置２３から、運用計画立案に必要な情報（例えば、計画期間、計画周期、評価関数の重み、制約条件など）が入力される。運用計画立案部２０３では、需要予測部２０１により予測された配水区ごとの予測需要量の時系列、目標消費電力軌道算出部２０２により算出された消費電力の目標時系列、制約条件DB２８に格納された設備制約情報（各管路の流量の上下限、配水池貯留量の上下限、ポンプの種別、台数、能力など）、及び、入力装置２３から入力される運用計画立案に必要な情報に基づいて、ポンプやバルブの運転スケジュールを算出し、運用計画者に提示する。
　図１の水系統図に対して、８つの送配路（ダム１０１から浄水場１１１へ、浄水場１１１から配水池１２３へなどの送配路）の流量Ui(t)(i=1～8)、３つの配水区１４１，１４２，１４３の需要量Vi(i=1～３)、４つの配水池１２１，１２２，１２３，１２４の貯留量Xi(t)（i=１～４）の変数を設けて運用計画問題を定式化する。
　1日のトータル消費電力ET、及び、ポンプ１３２、ポンプ１３３の消費電力の和E2(t)（tは時刻)を、次の（６）式、（７）式により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ここに、U：流量を成分にもつベクトル（８×１）、K4：定数ベクトル（１×８）である。
　流量の変動の大きさを表す変数として、次の（８）式を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 ここに、ΔU：各流量の偏差（時刻ｔと時刻ｔ＋１の流量の差の絶対値、ΔU(t)=｜ U(t+1)－U(t)｜を成分にもつベクトル（６×１）、K5：定数ベクトル（１×６）である。ここでは、前述したように、電力調整の自由度が比較的大きいポンプ１３２、１３３による流量により消費電力の和はほぼ一定に保つことができるので、ポンプ１３２、１３３による流量を変動抑制の対象から除いて6成分になっている。
　運用計画の評価関数Ｊを次の（９）式で設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 ここに、E1：目標消費電力算出部により算出された消費電力の目標時系列である。
（９）式の右辺の第1項は1日の消費電力（累積値）、第２項はポンプ１３２，１３３の消費電力の和とその目標値の絶対偏差の和（偏差の累積値）、第3項は流量変動の大きさを表す。（９）式の評価関数Ｊを、以下の（10）式から（13）式に示す制約条件の下で最小にするような運用計画（各流量の計画値）を求める。すなわち、運用計画立案部は、入力された目標時系列の1日の消費電力（累積値）が、修正目標時系列の1日の消費電力（累積値）に一致するように、かつ、入力された目標時系列と算出された修正目標時系列の偏差を小さくするように運用計画（各流量の計画値）を求める。
　本計画問題は、離散（送水ポンプによる流量）、連続変数（配水ポンプによる流量など）を含む混合整数計画問題になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 （１０）式から（１３）式においてｔ＝０、１・・・・・２３である。
ここに、X：配水池貯留量を成分にもつベクトル（４×１）、B：定数ベクトル（水系統から一意に決定されるもの）（４×８）、C：定数ベクトル（水系統から一意に決定されるもの）（３×８）、V：各配水区の水需要量を成分にもつベクトル（３×１）、U：水系統の各管路の流量を成分にもつベクトル（８×１）、Umin、Umax：各流量の最小値、最大値を成分に持つベクトル、Xmin、Xmax：各配水池の貯留量の最小値、最大値を成分に持つベクトル（４×１）である。
（１０）式は、配水池における流量収支を表現する等号制約、（１１）式は需要量と供給量のバランスを表す等号制約、（１２）（１３）式は、それぞれ、流量、配水地貯留量の上下限制約を与えるものである。
　（９）式の評価関数を最小化することは、1日の消費電力を最小にしつつ、ポンプ１３２と１３３のトータル消費電力（累積値）を目標値に維持し電力ピークカットを実現し、さらに、希望する管路の流量変動を抑制するような計画値を算出するものである。消費電力を最小化、ピークカット、流量変動抑制の３つの目的を同時に満足する運用計画解を得ることができる。運用計画立案部２０３は、この結果を表示装置２５に表示する。
　図５は運用計画の表示例を示すものである。図５の左側（a）が従来技術による運用計画例、図５の右側（ｂ）が本実施例による運用計画例である。本実施例では、表示部２５には、図５の右側（ｂ）を表示する。図５の一番上のグラフ（１）が予測された水需要であり、2番目（２）が送水ポンプ１３３による送水量の計画値、3番目（３）が配水ポンプ１３２による配水量の計画値である。一番下のグラフ（４）がトータル消費電力（ポンプの消費電力の総和）を表す。実施例１では、図５の流量２（５６）が平滑化され、それと逆位相になるよう流量１（５４）が計画されるので消費電力５８が平滑化され従来技術と比べてピークカットが実現できているのがわかる。なお、その他の計画流量を表示させることもできるが、図５では省略している。
　図４は、図２の水運用計画システム（計算機）１００の処理をフローチャートで表現したものである。入力装置２１、２３で設定される気象情報、運用計画周期、運用計画の期間などを読み込む（ステップ４０１）。入力部２２から消費電力の目標軌道（目標時系列）が設定されているかどうかを判定し（ステップ４０２）、設定されるまで待機する。運用計画者により消費電力の目標時系列が設定されると、設定されたデータを読み込む（ステップ４０３）。
　入力目標値を参考に実現可能な消費電力の目標値（修正目標時系列）を計算し、図３のように表示装置２４に表示出力し（ステップ４０４）、入力装置２２を介して運用計画者からの確認を入力する。運用計画システムが表示した目標軌道に対する確認入力がOK（満足）であれば、ステップ４０６に進み、OKでなければ、確認入力がOK（満足）になるまで、ステップ４０２に戻り、消費電力の目標値を設定し直す。前述のように、３つの配水区の水需要量を予測する（ステップ４０６）。前述の計画問題を解き、各管路の流量計画値（ポンプやバルブの運転スケジュールに相当）を求め（ステップ４０７）、運用計画者に表示、提示する（ステップ４０８）。以上で水運用計画システム１００の処理を終了する。
　本実施例では、水運用計画システムが、実現可能が消費電力の目標軌道を表示するので、運用計画者は計画問題を解きなおす手間が省け、最終的な運用計画値を導出する工数を削減できる。また、目標消費電力設定によりピークカット（幅広い時間帯の消費電力平滑化）を実現できる。
　実施例２を、図６から図１１を用いて説明する。送水系統を示すシステム系統図の例は、図１と同じである。実施例２では、運用計画立案に需要家による需要調整を導入することで、より効果的なピークカットを実現するものである。実施例１の構成（図２）と異なるのは、図６に示す水運用計画システムにおいて、需要範囲計算部６０１を新たに設けた点、運用計画立案部２０３の処理の内容を変更し運用計画立案部６０２とした点である。需要範囲計算部６０１では、予測された需要量をベースに、需要範囲を計算し設定する。ここでは、ビル、マンション、工場などの大口需要家に需要量の時間シフトを依頼することで、予測需要量を固定値ではなく、ある範囲をもった量をして扱えるようにしたものである。
　図７は、大口需要家（例えばビル７１４）の給水システムを示す。水道事業者からの供給水は、受水槽７１２、高置水槽７１３に一旦蓄えられて需要家に供給されるようになっている。従来は、高置水槽７１３の水位がある範囲（上限水位７０６と下限水位７０６との間）にはいるように給水制御装置７００により給水ポンプ（揚水ポンプ）７１１がオンオフ制御されるようになっている。また、受水槽７１２の水位が一定になるよう給水バルブ７０４が制御されるようになっている。
　図８は、給水量平滑化結果を示す図であり、図８の左図（a）は、従来技術による水需要８１に対応した給水量８３、および高置水槽７１３の水位８５を示すものである。水需要８１が多いとき、ポンプ７１１がオンになり高置水槽７１３に給水が行われる。この給水量８３が水道事業者からみた水需要量になる。一方、図８の右図（ｂ）は、給水ポンプ７１１に変速ポンプを用いた場合の水需要８２に対応した給水量８４、および高置水槽７１３の水位８６を示すものである。給水ポンプ７１１に変速ポンプを用い、給水量８４をほぼ一定に保つよう制御した結果である。高置水槽７１３の水位８６は、従来以上に変動するが、高置水槽７１３の貯留能力を生かし、給水量８４を平滑化することが可能である。すなわち、高置水槽（貯留槽）７１３をバッファとして利用し、高置水槽７１３の水位８６の変動を吸収し、給水量８４を平滑化する。
　本実施例では、このように、給水ポンプ７１１に可変速ポンプを用い、図８（ａ）（ｂ）の２つの運転モードで、大口需要家の給水システムを運転できるようにしている。電力需給逼迫時に、需要家に（ｂ）の運転モードでの運転を依頼することで、水道事業者からみた需要量を平滑化できる、すなわちトータル需要も平滑化されるので、送配水ポンプの消費電力のピークカットの実現が容易になるというメリットがある。
　図９は、給水量平滑化の有無に応じた給水量およびトータル水需要の比較を示す図であり、（ｂ）のモード運転を給水対象全体の何割かの需要家に依頼した場合のトータル需要量９１を、従来需要量８１と比較して示したものである。図９の上図に示すように（ｂ）のモード運転時に給水量８４が平滑化され、ある配水区のトータル水需要も下図に示すように従来の８１から、給水量平滑化実施した場合の９１に平滑化できる。
　図９に示す従来の給水量は、需要家ごとに異なるが、ここでは、平均的な給水量をD1（ｔ）（これは、オリジナルの需要量８１にほぼ等しいものである）と表現する。一方、ある配水区のトータル水量をV0（ｔ）とする。ｘ％（水需要でみた割合）の需要家が平滑化に協力した場合のトータル水需要の応答VN0(ｔ)は、（１４）式で計算できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 　ここで、ｔ：時刻（例えばｔ＝１は1時をあらわす）
　V0(t)、VN0(ｔ)は、例えば、ｘ（設定する定数）がある値に設定されたとき、図９の８１、９１のようになる。ｘが大きいほど平滑化の度合いが大きくなる。図６の需要範囲計算部６０１では、（１４）式に示すような需要範囲を設定する。
　運用計画立案部６０２では、（１５）式の評価関数Ｊを最小にするよう、（１０）から（１３）式の制約条件の下、および、変数ｘがある１００以下の定数以下という制約下で計画問題を解く。ｘに制約を設けるのは、平滑化の依頼に対応可能な需要家の数に限界があるためである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 　ここに、ｌ(エル)：定数である。
　運用計画立案部６０２では、実施例１と同様に、各流量の計画値を算出するとともに、平滑化を依頼する需要家の割合ｘも導出する。算出されたｘに相当する割合の需要家に給水量平滑化を事前に依頼することになる。
　図１１は、実施例２により導出された運用計画の一例である。実施例１の水需要１１０１に比べ、実施例２では水需要１１０２は平滑化されており、これにより、消費電力量１１０８も実施例１の消費電力量１１０７に比べ、平滑化でき、より電力コスト削減に寄与できることがわかる。また、本実施例２では、変数ｘ加え需要調整まで含めた形で運用計画策定を行うのでより柔軟な計画立案が可能であり、より広幅い範囲の目標電力を実現できる。したがって、電力軌道の目標値は、図３のユーザ設定目標値３３のままで計画問題を解いても良い。
　図１０は、図６の処理を、運用計画システム（計算機）で実現する処理フローチャートを示す。実施例１と異なるのは、ステップ１００７、ステップ１００８の処理である。ステップ１００７では、（１４）式を用いて需要調整可能範囲を設定する。ステップ１００８では、（１５）式の評価関数を最小にする各流量の計画値を求めるとともに、給水量平滑化を要請する需要家の割合を算出する。以上で、実施例２の説明を終了する。
　図１２に基づいて実施例３を説明する。実施例３は、実施例２とほとんど同じ構成であり、異なるのは、需要範囲を設定するところである。実施例２では、需要範囲を（１４）式とｘの範囲で限定したが、実施例３では、図１２に示すように、水需要量が所定の範囲に入るよう直接指定する。ピーク時刻ｔ１からｔ２の需要を、需要家の協力を得て、より早い時間（時刻ｔ１以前の時間）に移す。また、ピーク時刻ｔ３からｔ４の需要をより深夜（時刻ｔ4以後の時間）に移す。需要家の水使用時間を時間シフトする。例えば、洗濯時間などをシフトする協力を依頼するなどして実現可能なものである。水需要の制約として、図１２の斜線部分の不等号制約を設けて、前述の最適化問題を解くことで、流量の計画値とともに、需要量の計画値を得ることができる。流量計画値になるよう、ポンプやバルブの運転をスケジューリングし、かつ、水需要の計画値を実現するよう需要家に協力を依頼する。実施例３の方法でも、需要シフトにより、より効果的に電力ピークカットを実現できるというメリットがある。
　以上説明した実施形態によれば、計画立案者が入力した消費電力の目標軌道を、入力した目標軌道の近傍（偏差が小さい）にあり、かつ、実現可能な軌道に修正し運用計画を立案できるので、計画立案者が満足する運用計画案を速やかに立案できるというメリットがある。特に、
消費電力のピーク時間帯の消費電力を運用計画者の望む軌道に一致させるような運用計画を工数なく立案できる。
また説明した実施形態によれば、予測需要量をある調整幅をもった量として与えその需要量範囲の制約下で、水設備の運用計画とともに需要量を決定するので、より自由度の高い運用計画の立案が可能になり、消費電力の軌道を柔軟に制御できるようになる。これにより、電力ピークカットのみならず、電力平滑化を実現することができる。
　１００…水運用計画システム、２０１…需要予測部、２０２…目標消費電力軌道算出部、２０３…運用計画立案部。

Claims (12)

  1. 需要者の水需要量を予測する需要予測部、上水道設備の消費電力の目標時系列を入力する入力装置、前記上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の前記目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出する目標消費電力軌道算出部、算出された消費電力の前記修正目標時系列を満足するように、予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の運用計画を立案する運用計画立案部を有することを特徴とする水運用計画システム。
  2. 前記目標消費電力軌道算出部は、前記制約条件である前記上水道設備の電力消費の上限値および下限値、並びに、入力された消費電力の前記目標時系列から、前記修正目標時系列を算出することを特徴とする請求項１記載の水運用計画システム。
  3. 前記運用計画立案部は、入力された前記目標時系列の累積値と、算出された前記修正目標時系列の累積値との偏差を小さくし、かつ、入力された前記目標時系列と算出された前記修正目標時系列の偏差を小さくするように前記運用計画を立案することを特徴とする請求項２記載の水運用計画システム。
  4. 前記運用計画立案部は、予測された前記水需要量に基づいて、調整可能な水需要量の範囲を求める需要範囲計算部を設け、水需要量の前記範囲を新たな制約条件にして前記修正目標時系列を満足するように予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の前記運用計画を立案するとともに前記新たな制約条件を満足する水需要量を決定することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の水運用計画システム。
  5. 前記需要範囲計算部は、需要者が備える貯留槽をバッファとした水需要シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項４に記載の水運用計画システム。
  6. 前記需要範囲計算部は、需要者による水使用時間の時間シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項４に記載の水運用計画システム。
  7. 入力装置及び表示装置を接続する計算機による水運用計画システムにおける水運用計画方法であって、前記計算機は、
    需要者の水需要量を予測し、
    上水道設備の消費電力の目標時系列を前記入力装置から入力し、
    前記上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の前記目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出し、
    算出された消費電力の前記修正目標時系列を満足するように、予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の運用計画を立案することを特徴とする水運用計画方法。
  8. 前記計算機は、前記制約条件である前記上水道設備の電力消費の上限値および下限値、並びに、入力された消費電力の前記目標時系列から、前記修正目標時系列を算出することを特徴とする請求項７記載の水運用計画方法。
  9. 前記計算機は、入力された前記目標時系列の累積値と、算出された前記修正目標時系列の累積値との偏差を小さくし、かつ、入力された前記目標時系列と算出された前記修正目標時系列の偏差を小さくするように前記運用計画を立案することを特徴とする請求項８記載の水運用計画方法。
  10. 前記計算機は、予測された前記水需要量に基づいて、調整可能な水需要量の範囲を求め、水需要量の前記範囲を新たな制約条件にして前記修正目標時系列を満足するように予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の前記運用計画を立案するとともに前記新たな制約条件を満足する水需要量を決定することを特徴とする請求項７～９のいずれか１項に記載の水運用計画方法。
  11. 前記計算機は、需要者が備える貯留槽をバッファとした水需要シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項１０に記載の水運用計画方法。
  12. 前記計算機は、需要者による水使用時間の時間シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項１０に記載の水運用計画方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016098451A1 (ja) * 2014-12-19 2016-06-23 株式会社日立製作所 ポンプ運用計画システムおよびポンプ運用計画方法
JP2016208712A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 株式会社日立製作所 電力量制御運用計画装置及びそれを備える水道システム
JP2017091386A (ja) * 2015-11-16 2017-05-25 株式会社日立製作所 水運用計画立案装置
JP2018059269A (ja) * 2016-09-30 2018-04-12 株式会社日立製作所 水運用制御システム、水運用制御方法、および水運用制御装置
JP2018101172A (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 日本電気株式会社 運用支援装置、運用支援方法及びプログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161893A (ja) * 1997-08-20 1999-03-05 Toshiba Corp 上水道プラントの制御装置
JP2001055763A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Toshiba Corp 上水道プラントの広域最適水運用装置
JP2012197629A (ja) * 2011-03-22 2012-10-18 Hitachi Ltd 水道中央監視制御装置、水道監視制御システムおよび水道監視制御プログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161893A (ja) * 1997-08-20 1999-03-05 Toshiba Corp 上水道プラントの制御装置
JP2001055763A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Toshiba Corp 上水道プラントの広域最適水運用装置
JP2012197629A (ja) * 2011-03-22 2012-10-18 Hitachi Ltd 水道中央監視制御装置、水道監視制御システムおよび水道監視制御プログラム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016098451A1 (ja) * 2014-12-19 2016-06-23 株式会社日立製作所 ポンプ運用計画システムおよびポンプ運用計画方法
JP2016119771A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 株式会社日立製作所 ポンプ運用計画システムおよびポンプ運用計画方法
JP2016208712A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 株式会社日立製作所 電力量制御運用計画装置及びそれを備える水道システム
JP2017091386A (ja) * 2015-11-16 2017-05-25 株式会社日立製作所 水運用計画立案装置
JP2018059269A (ja) * 2016-09-30 2018-04-12 株式会社日立製作所 水運用制御システム、水運用制御方法、および水運用制御装置
JP2018101172A (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 日本電気株式会社 運用支援装置、運用支援方法及びプログラム

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