(57)【要約】【課題】需要家へ適切なタイミングで燃料を供給することのできる燃料の供給計画を作成する供給計画作成装置を提供する。【解決手段】供給計画作成装置は、需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、各設備に関する実績情報とを取得する取得部と、取得部が取得した予測値、設備特性情報および実績情報に基づいて、貯蔵装置への燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、燃料の貯蔵装置への供給計画を作成する供給計画作成部と、を備える。【選択図】図３
2020095715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成する供給計画作成部と、を備える供給計画作成装置。
【請求項２】
前記制約条件は、所定期間における前記燃料の最低使用量の条件を含む、請求項１に記載の供給計画作成装置。
【請求項３】
前記制約条件は、所定期間における前記燃料の最低供給回数の条件を含む、請求項１または請求項２に記載の供給計画作成装置。
【請求項４】
前記制約条件は、１回当たりの前記燃料の補給量の条件を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の供給計画作成装置。
【請求項５】
前記制約条件は、前記貯蔵装置における前記燃料の貯蔵量に関する条件を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の供給計画作成装置。
【請求項６】
前記制約条件は、各日の前記燃料の供給可能回数の条件を含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の供給計画作成装置。
【請求項７】
前記実績情報は、前記貯蔵装置に貯蔵されている前記燃料の貯蔵量の情報を含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の供給計画作成装置。
【請求項８】
前記設備特性情報は、前記発電機の発電効率の情報を含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の供給計画作成装置。
【請求項９】
前記設備特性情報は、前記発電機の出力範囲の情報を含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の供給計画作成装置。
【請求項１０】
前記燃料は、天然ガスまたは水素燃料を含む、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の供給計画作成装置。
【請求項１１】
コンピュータによる供給計画作成方法であって、
需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得するステップと、
取得された前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成するステップと、を含む供給計画作成方法。
【請求項１２】
コンピュータを、
需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成する供給計画作成部として機能させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、供給計画作成装置、供給計画作成方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ（液化天然ガス）を貯蔵するＬＮＧ基地からのガス導管が敷設されていない地域の需要家向けに、ＬＮＧローリー車によりＬＮＧ基地から需要家にＬＮＧを輸送するＬＮＧの供給形態（以下、「ＬＮＧサテライト供給」という。）が近年普及している。
【０００３】
ＬＮＧサテライト供給においては、ＬＮＧローリー車により輸送されたＬＮＧは、一旦、需要家のＬＮＧタンクに貯蔵される。ＬＮＧタンクに貯蔵されたＬＮＧは、需要家施設に敷設されたガス導管等を通じてガス発電機やガスを利用したその他の設備に供給され、利用される。
【０００４】
一方、特許文献１には、ＬＮＧ基地のバルク容器内のＬＮＧの貯蔵量を監視し、貯蔵量が所定値以下になった場合に、ＬＮＧが充填された別のバルク容器を搬送するＬＮＧのバルク容器の管理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の管理方法を、ＬＮＧサテライト供給にそのまま適用することは困難である。なぜならば、１つのＬＮＧ基地が管理対象とする需要家の数は非常に多い。このため、需要家のＬＮＧタンクのＬＮＧ貯蔵量が少なくなったとしても、ＬＮＧローリー車によるＬＮＧの供給をすぐに受けられない場合がある。このような場合には、ＬＮＧタンク内のＬＮＧが枯渇してしまい、ガス発電機等を動かすことができなくなってしまう。
【０００７】
一方、ＬＮＧタンク内のＬＮＧが枯渇しないように、ＬＮＧが少し減った段階でＬＮＧを発注して、ＬＮＧの供給を受けることも考えられる。しかし、ＬＮＧの消費量が少ない時期であっても定期的にＬＮＧを供給しなければならないなどの契約がガス会社との間で結ばれている場合には、すぐにＬＮＧタンクにＬＮＧが満杯になってしまい契約を守れない場合が生じる。
【０００８】
このため、どのようなタイミングでＬＮＧを発注するのかを需要家が決定するのは困難である。
【０００９】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、需要家へ適切なタイミングで燃料を供給することのできる燃料の供給計画を作成する供給計画作成装置、供給計画作成方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本開示の一実施態様に係る供給計画作成装置は、需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成する供給計画作成部と、を備える。
【００１１】
本開示の他の実施態様に係る供給計画作成方法は、コンピュータによる供給計画作成方法であって、需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得するステップと、取得された前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成するステップと、を含む。
【００１２】
本開示の他の実施態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成する供給計画作成部として機能させる。
【００１３】
なお、本開示は、このような特徴的な処理部を備える供給計画作成装置として実現することができるだけでなく、供給計画作成装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、供給計画作成装置を含むシステムとして実現したりすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によると、需要家へ適切なタイミングで燃料を供給することのできる燃料の供給計画を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の実施の形態に係る電力システムの全体構成を示す図である。
【図２】ＬＮＧサテライト供給における制約条件について説明するための図である。
【図３】サーバの構成を示すブロック図である。
【図４】目的関数および制約条件に含まれる各変数および各定数の意味を説明するための図である。
【図５】制約条件に含まれる各変数および各定数の意味を説明するための図である。
【図６】サーバの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】予測された電力需要の一例を示す図である。
【図８】年間のコストを比較するための図である。
【図９】年間のＬＮＧ消費量を比較するための図である。
【図１０】年間のＬＮＧ補給量を比較するための図である。
【図１１】運用ＡにおけるＬＮＧタンク内のＬＮＧ残量の変化を示す図である。
【図１２】運用ＢにおけるＬＮＧタンク内のＬＮＧ残量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［本開示の実施形態の概要］
最初に本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）本開示の一実施形態に係る供給計画作成装置は、需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成する供給計画作成部と、を備える。
【００１７】
この構成によると、例えば、ＬＮＧタンクなどの燃料の貯蔵装置への燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で、目的関数を最適化することにより、燃料の貯蔵装置への供給計画を作成することができる。このため、燃料の供給回数および供給量の制約を満たす範囲で最適化された燃料の供給計画を作成することができる。これにより、需要家へ適切なタイミングで燃料を供給することのできる燃料の供給計画を作成することができる。
【００１８】
（２）前記制約条件は、所定期間における前記燃料の最低使用量の条件を含むのが好ましい。
【００１９】
この構成によると、所定期間における燃料の最低使用量が、需要家と燃料の供給者または販売者等との間で締結された契約で定められている場合に、その契約を履行するように燃料の供給計画を作成することができる。
【００２０】
（３）前記制約条件は、所定期間における前記燃料の最低供給回数の条件を含むのが好ましい。
【００２１】
この構成によると、所定期間における燃料の最低供給回数が、需要家と燃料の供給者または販売者等との間で締結された契約で定められている場合に、その契約を履行するように燃料の供給計画を作成することができる。
【００２２】
（４）前記制約条件は、１回当たりの前記燃料の補給量の条件を含むのが好ましい。
【００２３】
この構成によると、１回当たりの前記燃料の補給量が、需要家と燃料の供給者または販売者等との間で締結された契約で定められている場合に、その契約を履行するように燃料の供給計画を作成することができる。
【００２４】
（５）前記制約条件は、前記貯蔵装置における前記燃料の貯蔵量に関する条件を含むのが好ましい。
【００２５】
この構成によると、例えば、貯蔵装置内の燃料の貯蔵量が、貯蔵装置の貯蔵可能最大量および貯蔵可能最小量の範囲内に収まるように燃料の供給計画を作成することができる。これにより、燃料の貯蔵量が多すぎることにより追加の燃料が補給できなかったり、燃料の貯蔵量が少なすぎることにより発電機が発電できなかったりするのを防止することができる。
【００２６】
（６）前記制約条件は、各日の前記燃料の供給可能回数の条件を含むのが好ましい。
【００２７】
この構成によると、例えば、曜日ごとの燃料の供給可能回数が、需要家と燃料の供給者または販売者等との間で締結された契約で定められている場合に、その契約を履行するように燃料の供給計画を作成することができる。
【００２８】
（７）前記実績情報は、前記貯蔵装置に貯蔵されている前記燃料の貯蔵量の情報を含むのが好ましい。
【００２９】
この構成によると、貯蔵装置に貯蔵されている燃料の貯蔵量を考慮して燃料の供給計画を作成することができる。このため、貯蔵量の多寡に応じた最適な燃料の供給計画を作成することができる。
【００３０】
（８）前記設備特性情報は、前記発電機の発電効率の情報を含むのが好ましい。
【００３１】
この構成によると、発電機の発電効率を考慮して最適な燃料の供給計画を作成することができる。これにより、例えば、発電効率が悪い発電機しか備えていない需要家に対しては、燃料を少なめに供給するような供給計画が作成される。
【００３２】
（９）前記設備特性情報は、前記発電機の出力範囲の情報を含むのが好ましい。
【００３３】
この構成によると、発電機の出力範囲の制約を満たした上で燃料の供給計画を作成することができる。
【００３４】
（１０）前記燃料は、天然ガスまたは水素燃料を含んでいてもよい。
【００３５】
この構成によると、例えば、ＬＮＧタンクなどの貯蔵装置へのＬＮＧ等の天然ガスの供給回数および供給量に関する制約条件の下で、目的関数を最適化することにより、天然ガスの貯蔵装置への供給計画を作成することができる。このため、天然ガスの供給回数および供給量の制約を満たす範囲で最適化された天然ガスの供給計画を作成することができる。これにより、需要家へ適切なタイミングで天然ガスを供給することのできる天然ガスの供給計画を作成することができる。また、天然ガスの場合と同様に、高圧ガス水素または液体水素などの水素燃料の供給計画を作成することもできる。
【００３６】
（１１）本開示の他の実施形態に係る供給計画作成方法は、コンピュータによる供給計画作成方法であって、需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得するステップと、取得された前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成するステップと、を含む。
【００３７】
この構成は、上述の供給計画作成装置が備える特徴的な処理部に対応するステップを含む。このため、上述の供給計画作成装置と同様の作用および効果を奏することができる。
【００３８】
（１２）本開示の他の実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、需要家における、電力の需要の予測値と、燃料の貯蔵装置および前記燃料を利用して発電する発電機を少なくとも含む各設備に関する設備特性情報と、前記各設備に関する実績情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記予測値、前記設備特性情報および前記実績情報に基づいて、前記貯蔵装置への前記燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、前記燃料の前記貯蔵装置への供給計画を作成する供給計画作成部として機能させる。
【００３９】
この構成によると、コンピュータを、上述の供給計画作成装置として機能させることができる。このため、上述の供給計画作成装置と同様の作用および効果を奏することができる。
【００４０】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００４１】
〔電力システムの全体構成〕
図１は、本開示の実施の形態に係る電力システムの全体構成を示す図である。
図１に示すように、電力システムは、需要家施設に設置されたＥＭＳ（Energy Management System）２、太陽光発電機４、蓄電池５、ガス発電機６およびＬＮＧタンク３と、ＥＭＳ２とインターネット等のネットワーク１４を介して接続されたサーバ１とを備える。
【００４２】
太陽光発電機４は、太陽光エネルギーを電力に変換する。太陽光発電機４は、パワーコンディショナーを介して電力線９に接続されている。
【００４３】
蓄電池５は、例えば、レドックスフロー（ＲＦ）電池、リチウムイオン電池、溶融塩電池、鉛蓄電池などの二次電池を含む。なお、これらの二次電池に代えてフライホイールバッテリーや揚水発電機などが用いられてもよい。
【００４４】
ガス発電機６は、ＬＮＧタンク３とガス導管１１を介して接続され、ＬＮＧタンク３から供給されるガスを燃焼させることにより発電を行う。
【００４５】
ＬＮＧタンク３は、ＬＮＧの貯蔵装置であり、ＬＮＧタンク３には、ガス会社等のＬＮＧ基地１２からＬＮＧローリー車１３により輸送されるＬＮＧが備蓄される。ＬＮＧローリー車１３は、ＬＮＧを輸送するためのタンクローリー車である。このようなＬＮＧサテライト供給には供給量や供給回数に関する各種制約条件が存在する。制約条件の詳細については後述する。
【００４６】
ＥＭＳ２は、通信線１０を介して、受変電設備や太陽光発電機４、蓄電池５、ガス発電機６およびＬＮＧタンク３に接続され、太陽光発電機４、蓄電池５およびガス発電機６の運転を制御することで、受電電力を制御する。また、ＥＭＳ２は、サーバ１が作成したＬＮＧの供給計画を取得し、画面に表示することにより、当該供給計画をユーザに提示する。ユーザは、提示された供給計画に基づいて、ＬＮＧの発注を行う。
【００４７】
需要家には、例えば、電力負荷としての工場８が設置されている。電力系統７を介して電力会社から送電される電力は、工場８で消費されたり、蓄電池５に充電されたりする。また、太陽光発電機４およびガス発電機６で発電された電力は、工場８で消費されたり、蓄電池５に充電されたりする。さらに、蓄電池５に充電された電力は、蓄電池５から放電され、工場８で消費される。
【００４８】
サーバ１は、需要家の設備（受変電設備、太陽光発電機４、蓄電池５、ガス発電機６およびＬＮＧタンク３）の実績情報および設備特性情報をＥＭＳ２から取得する。実績情報は、設備の運用によって時間的に変化する情報であり、例えば、設備の出力や、ＬＮＧ残量などが含まれる。一方、設備特性情報は、設備の運用によっては変化しない情報であり、例えば、設備のスペック情報などが含まれる。サーバ１は、取得した実績情報および設備特性情報に基づいて、ＥＭＳ２による分散型電源の運転計画を作成する。また、サーバ１は、供給計画作成装置として機能し、運転計画の作成と同時に、ＬＮＧローリー車１３によるＬＮＧの供給計画を作成する。
【００４９】
〔ＬＮＧサテライト供給における制約条件〕
次に、需要家へのＬＮＧサテライト供給における制約条件について説明する。
【００５０】
図２は、ＬＮＧサテライト供給における制約条件について説明するための図である。
需要家には、例えば、それぞれ２０トンのＬＮＧを備蓄可能なＬＮＧタンク３が２基設置されているものとする。
ＬＮＧローリー車１３による１回のＬＮＧ供給量は５トンであるものとする。
【００５１】
また、１週間のうちのＬＮＧの供給可能回数は、火曜、木曜、土曜がそれぞれ２回であり、その他の曜日は０回である。つまり、火曜、木曜、土曜については、需要家が希望すれば、１回または２回のＬＮＧサテライト供給を受けることができ、それ以外の曜日は需要家が希望してもＬＮＧサテライト供給を受けることができない。
また、週１回は必ずＬＮＧの供給を受けなければならない。
【００５２】
さらに、需要家は、年間１０００トン以上のＬＮＧの供給を受けなければならない。
【００５３】
これらの制約条件は、例えば、ガス会社と需要家との間で事前に締結された契約において定められる。
【００５４】
〔サーバの構成〕
図３は、サーバの構成を示すブロック図である。
サーバ１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータにより構成され、通信部１０１と、実績情報取得部１０２と、需要予測部１０３と、設備特性情報取得部１０４と、計画作成部１０５と、計画提供部１０６とを備える。
【００５５】
通信部１０１は、通信インタフェースを含んで構成され、ネットワーク１４に接続することにより、ＥＭＳ２と通信を行う。
【００５６】
各処理部１０２〜１０６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＲＯＭ等の記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能的な処理部である。
【００５７】
実績情報取得部１０２は、取得部として機能し、通信部１０１を介して、ＥＭＳ２から、需要家の実績情報を受信することにより、当該実績情報を取得する。例えば、実績情報取得部１０２は、過去１年間の需要家の電力需要の実績情報を取得する。また、実績情報には、各設備の稼働状況に関する情報などの変化情報が含まれる。
【００５８】
需要予測部１０３は、取得部として機能し、実績情報取得部１０２が取得した実績情報に基づいて、電力需要を予測することにより、電力需要を取得する。例えば、需要予測部１０３は、電力需要の実績値を月および曜日ごとに集計し、集計した実績値の平均を算出することにより、電力需要の予測値を算出してもよい。これにより、各月の各曜日の電力需要が予測される。なお、電力需要の予測方法は、これに限定されるものではなく、その他の方法を用いてもよいし、サーバ１において予測は行わずに、ＥＭＳ２などの他の装置から予測値を取得してもよい。
【００５９】
設備特性情報取得部１０４は、取得部として機能し、通信部１０１を介して、ＥＭＳ２から、分散型電源およびＬＮＧタンク３の設備特性情報を取得する。設備特性情報には、各設備の定格出力など、予め定められた情報が含まれる。なお、取得先はＥＭＳ２に限定されるものではないが、設備特性情報には、電力料金に関する情報、ガス料金に関する情報、契約電力に関する情報などの、各種情報が含まれていてもよい。
【００６０】
計画作成部１０５は、実績情報取得部１０２が取得した実績情報と、需要予測部１０３が予測した電力需要の予測値と、設備特性情報取得部１０４が取得した設備特性情報とに基づいて、ＬＮＧタンク３へのＬＮＧの供給回数および供給量に関する制約条件の下で所定の目的関数を最適化することにより、分散型電源の運転計画を作成する。それとともに、計画作成部１０５は、供給計画作成部として機能し、ＬＮＧローリー車１３によるＬＮＧタンク３によるＬＮＧの供給計画を作成する。運転計画および供給計画の作成方法については後述する。
【００６１】
計画提供部１０６は、計画作成部１０５が作成した運転計画および供給計画を、通信部１０１を介してＥＭＳ２に送信することにより、ＥＭＳ２にこれらを提供する。
【００６２】
〔運転計画および供給計画の作成方法〕
次に、計画作成部１０５による分散型電源の運転計画およびＬＮＧの供給計画の作成方法について詳細に説明する。なお、説明の簡単化のため、運転計画の作成対象である電力システムには、太陽光発電機４および蓄電池５が含まれないものとするが、太陽光発電機４および蓄電池５が含まれる場合には、それらに関する制約条件を追加して、運転計画および供給計画を作成すればよい。
【００６３】
計画作成部１０５は、実績情報取得部１０２が取得した実績情報と、需要予測部１０３が予測した電力需要の予測値と、設備特性情報取得部１０４が取得した設備特性情報とに基づいて、後述の式２〜式２０に規定する制約条件の下で、後述の式１に示す目的関数を最適化（ここでは、最小化）することにより、各変数の値を算出し、分散型電源の運転計画およびＬＮＧの供給計画を作成する。例えば、計画作成部１０５は、混合整数線形計画法に従い、制約条件の下で目的関数の値が最小となるときの各変数の値を算出する。
【００６４】
ここで、図４は、目的関数および制約条件に含まれる各変数および各定数の意味を説明するための図であり、図５は、制約条件に含まれる各変数および各定数の意味を説明するための図である。なお、ここでいう定数は、既知の値を意味し、時刻により変化する値も含む。例えば、時刻ｔにおける需要電力を示すＰｌｏａｄ（ｔ）は、既知の値ではあるが、時刻ｔごとに変化する値である。
【００６５】
＜目的関数＞
Ｃｅｌｅｃ＋Ｃｇａｓ＋Ｃｒｕｎ                                  …（式１）
式１の目的関数は、運用により変化するコストの合計を示しており、目的関数の値を最小化することにより、コストが最小となるときの分散型電源の運転計画とＬＮＧの供給計画とを算出することができる。なお、本実施の形態では、１年間の運転計画および供給計画を算出することを想定している。
【００６６】
＜制約条件＞
（１）電力需給の制約
【数１】
2020095715.tif 000003
式２は、時刻ｔにおいて電力の需要と供給が等しいことを示す制約条件である。
【００６７】
（２）ガス発電機６の発電電力の制約
Ｐｇｅ（ｇ，ｔ）＝Ｅｇｅ（ｇ）×Ｇｇｅ（ｇ，ｔ）＋ａ（ｇ）×ｋｇｅ（ｇ，ｔ）
…（式３）
式３は、ガス発電機ｇのガス消費量と発電電力を一次近似した式である。
【００６８】
Ｐｇｅｒａｔ（ｇ）×ｋｇｅ（ｇ，ｔ）−Ｐｇｅ（ｇ，ｔ）≧０        …（式４）
式４は、時刻ｔにおけるガス発電機ｇの発電電力は、ガス発電機ｇの定格出力以下であり、ガス発電機ｇが停止している場合は発電電力が0であることを示す制約条件である。
【００６９】
Ｒｇｅｍｉｎ（ｇ）×Ｐｇｅｒａｔ（ｇ）＋Ｍ×（ｋｇｅ（ｇ，ｔ）−１）
≦Ｐｇｅ（ｇ，ｔ）                                          …（式５）
式５は、時刻ｔにおいてガス発電機ｇが稼働している場合には、ガス発電機ｇの発電電力は、ガス発電機ｇの最低負荷率とガス発電機ｇの定格出力との積以上であることを示す制約条件である。
【００７０】
（３）ガス発電機６補機電力の制約
Ａｕｘｇｅ（ｇ，ｔ）
＝Ｐｇｅｒａｔ（ｇ）×Ａｕｘｒａｔｇｅ（ｇ）×ｋｇｅ（ｇ，ｔ）  …（式６）
式６は、ガス発電機ｇが停止している場合には、ガス発電機ｇの補機電力は０であり、ガス発電機ｇが稼働している場合には、ガス発電機ｇの補機電力は、ガス発電機ｇの定格出力と当該定格出力に対する補機電力の割合との積であることを示す制約条件である。
【００７１】
（４）ＬＮＧの残量の制約
ＳＴＯｇａｓｍｉｎ≦ＳＴＯｇａｓ（ｔ）≦ＳＴＯｇａｓｍａｘ  …（式７）
式７は、時刻ｔにおけるＬＮＧタンクのＬＮＧ残量は、ＬＮＧ残量として許容される最大値および最小値の範囲内であることを示す制約条件である。
【００７２】
【数２】
2020095715.tif 000004
式８は、時刻ｔにおけるＬＮＧタンクのＬＮＧ残量、ＬＮＧタンクへのＬＮＧ補給量、およびガス発電機ｇでのＬＮＧ消費量と、時刻ｔ＋１におけるＬＮＧタンクのＬＮＧ残量との関係を示す式である。
【００７３】
Ｇｓｕｐ（ｔ）＝Ｇｓｕｐｒａｔ×ｋｊ（ｔ）              …（式９）
式９は、時刻ｔにおけるＬＮＧタンクへのＬＮＧ補給量は、ＬＮＧ補給がない場合にでは０であり、ガス補給がある場合には、予め定められた１回当たりのＬＮＧ補給量であることを示す制約条件である。
【００７４】
ｋｊ（ｔ）＝０（ｔ∈ＴｓｕｐＮＧ）                              …（式１０）
ＴｓｕｐＮＧ：ＬＮＧ補給不可の時刻ｔの集合
式１０は、ＬＮＧ補給することのできない時刻において、変数ｋｊ（ｔ）を０とする制約条件である。
【００７５】
（５）ＬＮＧの最低供給回数の制約
【数３】
2020095715.tif 000005
時刻p(p∈Ｔweek)
Ｔweek:１週間の始点に相当する時刻の集合
τ:１週間分に相当する期間
式１１は、ＬＮＧタンクにＬＮＧを１週当たり週間最低供給回数以上の回数補給することを示す制約条件である。
【００７６】
（６）ＬＮＧの年間最低使用量の制約
【数４】
2020095715.tif 000006
式１２は、ＬＮＧタンクに１年当たり年間最低ＬＮＧ使用量以上のＬＮＧ補給をすることを示す制約条件である。
【００７７】
（７）運用によって変化する分散型電源のランニングコストの合計の制約
【数５】
2020095715.tif 000007
式１３は、運用によって変化する分散型電源のランニングコストの合計は、ガス発電機ｇのランニングコストの合計であることを示す制約条件である。
【００７８】
（８）ガス発電機のランニングコストの制約
【数６】
2020095715.tif 000008
式１４は、ガス発電機ｇのランニングコストは、ガス発電機ｇの稼働時間に比例することを示す制約条件である。
【００７９】
（９）電力コストの制約
Ｐｃｏｎｔ≧Ｐｂｕｙ（ｔ）                                    …（式１５）
式１５は、時刻ｔにおける受電電力は契約電力以下であることを示す制約条件である。
【００８０】
Ｃｅｌｅｃｃｏｎｔ＝１２×Ｐｃｏｎｔ×ＰＲＣｅｌｅｃｃｏｎｔ  …（式１６）
式１６は、年間の基本電力料金は、月ごとの基本電力料金に月数１２を掛け合わせたものであることを示す制約条件である。
【００８１】
Ｃｅｌｅｃｖｏｌ（ｔ）＝ＰＲＣｅｌｅｃｖｏｌ（ｔ）×Ｐｂｕｙ（ｔ）×Ｔｃ
…（式１７）
式１７は、時刻ｔにおける従量電力料金は、時刻ｔにおける従量電力単価と受電電力量の積であることを示す制約条件である。
【００８２】
【数７】
2020095715.tif 000009
式１８は、年間の電気料金は、年間の基本電力料金に、年間を通じた従量電力料金の和を加算することで得られることを示す制約条件である。
【００８３】
（１０）ガスコストの制約
【数８】
2020095715.tif 000010
式１９は、時刻ｔにおける従量ガス料金は、時刻ｔにおける従量ガス単価に、時刻ｔにおける全てのガス発電機ｇでの燃料消費量の和を掛け合わせることにより得られることを示す制約条件である。
【００８４】
【数９】
2020095715.tif 000011
式２０は、年間のガス料金は、時刻ｔにおける従量ガス料金を年間にわたり合計した値であることを示す制約条件である。
【００８５】
〔サーバの処理手順〕
図６は、サーバの処理手順を示すフローチャートである。
実績情報取得部１０２は、ＥＭＳ２から、需要家の電力需要の実績情報を取得する（Ｓ１）。
【００８６】
需要予測部１０３は、実績情報取得部１０２が取得した実績情報に基づいて、需要家の電力需要を予測する（Ｓ２）。
【００８７】
設備特性情報取得部１０４は、ＥＭＳ２から、分散型電源およびＬＮＧタンク３の設備特性情報を取得する（Ｓ３）。
【００８８】
計画作成部１０５は、ステップＳ１で取得された実績情報と、ステップＳ２で予測された電力需要と、ステップＳ３で取得された設備特性情報とに基づいて、分散型電源の運転計画とＬＮＧの供給計画を作成する（Ｓ４）。運転計画および供給計画の作成方法については上述した通りである。
【００８９】
計画提供部１０６は、計画作成部１０５が作成した運転計画および供給計画を、ＥＭＳ２に提供する（Ｓ５）。
【００９０】
〔シミュレーション結果〕
次に、ＬＮＧの補給計画を含む分散型電源の運転計画について、２つのパターンを比較する。
【００９１】
まず、諸条件について説明する。
＜電力需要の条件＞
図７は、予測された電力需要の一例を示す図である。横軸は各日の時間を示し、縦軸は電力需要を示す。なお、シミュレーションの簡単のため、電力需要は月ごとのデータとする。つまり、１月間同じ電力需要が続くものとする。図７では、８月の電力需要が最も高くなっている。
【００９２】
＜ガス発電機の条件＞
ガス発電機６の定格出力は２０００ｋＷであり、出力範囲は定格出力の５０％〜１００％とする。
ガス発電機６の運転時における定格出力に対する補機電力の割合は４％である。
ガス発電機６の出力とガス消費量との関係は以下の通りである。出力２０００ｋＷの場合にはガス消費量は４４３ｍ３／ｈであり、出力１０００ｋＷの場合にはガス消費量２４６ｍ３／ｈである。
【００９３】
＜ＬＮＧタンクの条件＞
ＬＮＧタンク３のＬＮＧ容量は４０トンである。
ＬＮＧタンク３へのＬＮＧ残量として許容される値は４トン（１０％）〜３６トン（９０％）の間である。
【００９４】
＜電力契約の条件＞
契約電力料金（基本電力料金）の単価は、２０００円/（ｋＷ・月）である。
電力料金に平日と休日の区別はない。
夏季（７〜９月）の従量電力料金は以下の通りである。ピーク時（１３〜１６時）は１１．７円／ｋＷｈ、昼間（８〜１３時，１６時〜２２時）は９．３円／ｋＷｈ、夜間（２２〜８時）は７．５円／ｋＷｈである。
その他の季節の従量電力料金は以下の通りである。昼間（８〜２２時）は９．０円／ｋＷｈ、夜間（２２〜８時）は７．５円／ｋＷｈである。
【００９５】
＜ＬＮＧ契約の条件＞
ガス料金は、従量料金のみであり、従量単価は、６０円／ｍ３である。
【００９６】
次に、分散型電源の運転およびＬＮＧサテライト供給の２つのパターンの運用について説明する。
【００９７】
＜運用Ａ＞
運用Ａは、ＬＮＧ供給に関する制約を守ることを最優先で考えたルールでの運用である。運用Ａでは、ＬＮＧの供給に関する制約を満たしつつも、ＬＮＧ残量を制御するため、下記ルールで運用することを想定している。
【００９８】
つまり、７月および８月は、ガス発電機６を２０００ｋＷ出力で１２時間（９時〜２１時）運用する。また、ＬＮＧ補給回数は、６回／週とする。
【００９９】
また、その他の月では、ガス発電機６を１０００ｋＷ出力で１２時間（９時〜２１時）運用する。また、ＬＮＧ補給回数は、３回／週（火：１回，木：１回，土：１回）と４回／週（火：１回，木：１回，土：２回）を交互に繰り返すものとする。
【０１００】
＜運用Ｂ＞
運用Ｂは、計画作成部１０５が作成した分散型電源の運転計画およびＬＮＧの供給計画に従った運用である。つまり、年間を通した、電気料金、ガス料金およびランニングコストの合計（式１）を最小とする運用である。
【０１０１】
次に、運用Ａおよび運用Ｂのシミュレーション結果を説明する。
【０１０２】
図８は、年間のコストを比較するための図である。
図８は、運用Ａおよび運用Ｂについての、年間最大受電電力、基本電力料金、従量電力料金、ガス料金、分散型電源のランニングコストを含むメンテナンス料金、年間の総コスト（以下、「年間コスト」という。）を示している。年間コストは、基本電力料金、従量電力料金、ガス料金およびメンテナンス料金の和である。運用Ｂの方が、運用Ａに比べて、年間で４６００万円のコストを節約することができる。
【０１０３】
図９は、年間のガス消費量を比較するための図である。
図９は、運用Ａおよび運用Ｂについての、夏季（７月〜９月）およびその他の季節におけるガス消費量と、年間のガス消費量とを示している。運用Ｂは運用Ａに比べ、夏季のガス消費量が高く、その他の季節のガス消費量が低い。また、運用Ａと運用Ｂとでは、ガス消費量の差はほとんどなく、いずれも、ガスの年間最低使用量（１０００トン）の制約を満たしている。
【０１０４】
図１０は、年間のＬＮＧ補給量を比較するための図である。
図１０は、運用Ａおよび運用Ｂについての、夏季（７月〜９月）およびその他の季節におけるＬＮＧサテライト供給によるＬＮＧ補給量と、年間のＬＮＧ補給量とを示している。運用Ｂは運用Ａに比べ、夏季のＬＮＧ補給量が高く、その他の季節のＬＮＧ補給量が低い。
【０１０５】
図１１は、運用ＡにおけるＬＮＧタンク内のＬＮＧ残量の変化を示す図である。図１２は、運用ＢにおけるＬＮＧタンク内のＬＮＧ残量の変化を示す図である。各図の横軸は月を示し、縦軸はＬＮＧ残量を示す。
【０１０６】
図１１に示すように、運用Ａでは年間を通じてＬＮＧ残量の変化が少ない。これに対して、図１２に示すように、運用Ｂでは、６月末の時点で、夏季に備えてＬＮＧ残量を高い状態にし、夏季にＬＮＧの消費がＬＮＧの補給よりも多いため、ＬＮＧ残量が漸減していることが分かる。
【０１０７】
〔実施の形態の効果〕
以上説明したように、本開示の実施の形態によると、ＬＮＧタンク３へのＬＮＧの供給回数および供給量に関する制約条件の下で、目的関数を最適化することにより、分散型電源の運転計画とともに、ＬＮＧのＬＮＧタンク３への供給計画を作成している。このため、ＬＮＧの供給回数および供給量の制約を満たす範囲で最適化されたＬＮＧの供給計画を作成することができる。これにより、需要家へ適切なタイミングでＬＮＧを供給することのできるＬＮＧの供給計画を作成することができる。
【０１０８】
［変形例１］
上述の実施の形態では、需要家施設への供給対象とする燃料としてＬＮＧを例にとり説明を行ったが、燃料は高圧ガス水素または液体水素などの水素燃料であってもよい。
【０１０９】
水素燃料は、ＬＮＧの場合と同様にタンクローリー車により需要家施設に輸送され、需要家施設に設置された水素タンクに貯蔵される。
【０１１０】
また、需要家施設には、水素タンクと水素導管を介して接続され、水素タンクから供給される水素燃料を燃焼させることにより発電を行う燃料電池などの水素発電機が設けられる。
【０１１１】
ＥＭＳ２は、通信線１０を介して、受変電設備や太陽光発電機４、蓄電池５、水素発電機および水素タンクに接続され、太陽光発電機４、蓄電池５および水素発電機の運転を制御することで、受電電力を制御する。また、ＥＭＳ２は、サーバ１が作成した水素燃料の供給計画を取得し、画面に表示することにより、当該供給計画をユーザに提示する。ユーザは、提示された供給計画に基づいて、水素燃料の発注を行う。
【０１１２】
なお、サーバ１による水素燃料の供給計画の作成方法は、燃料がＬＮＧの場合と同様と同様に行うことができる。
【０１１３】
変形例１によると、水素燃料の供給回数および供給量に関する制約条件の下で、目的関数を最適化することにより、分散型電源の運転計画とともに、水素燃料の水素タンクへの供給計画を作成している。このため、水素燃料の供給回数および供給量の制約を満たす範囲で最適化された水素燃料の供給計画を作成することができる。これにより、需要家へ適切なタイミングで水素燃料を供給することのできる水素燃料の供給計画を作成することができる。
【０１１４】
［付記］
以上、本開示の実施の形態に係る電力システムについて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１１５】
例えば、上述の実施の形態では、ＬＮＧ供給計画または水素燃料供給計画の作成方法について説明したが、需要家への供給対象とする燃料はＬＮＧ等天然ガスまたは水素燃料に限定されるものではない。例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）、石油、重油、石炭など、車やタンカー等の移動体により供給され、需要家において備蓄され、発電に利用される燃料であれば、他の燃料を用いることもできる。
【０１１６】
また、電力システムは、工場に設置されるものに限定されるものではなく、例えば、ビル、マンション、家庭等に設置されてもよい。
【０１１７】
また、サーバ１の機能が、ＥＭＳ２の中に備えられていてもよい。
【０１１８】
また、上記のサーバ１を構成する構成要素の一部または全部は、１または複数のシステムＬＳＩなどの半導体装置から構成されていてもよい。
【０１１９】
また、サーバ１を供給計画作成装置として機能させるためのコンピュータプログラムは、コンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体、例えば、ＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体メモリなどに記録して流通させてもよいし、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【０１２０】
また、サーバ１は、複数のコンピュータにより実現されてもよい。サーバ１の一部または全部の機能がクラウドコンピューティングによって提供されてもよい。
【０１２１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２２】
１          サーバ
２          ＥＭＳ
３          ＬＮＧタンク
４          太陽光発電機
５          蓄電池
６          ガス発電機
７          電力系統
８          工場
９          電力線
１０        通信線
１１        ガス導管
１２        ＬＮＧ基地
１３        ＬＮＧローリー車
１４        ネットワーク
１０１      通信部
１０２      実績情報取得部
１０３      需要予測部
１０４      設備特性情報取得部
１０５      計画作成部
１０６      計画提供部
【図１】
2020095715.tif 000012
【図２】
2020095715.tif 000013
【図３】
2020095715.tif 000014
【図４】
2020095715.tif 000015
【図５】
2020095715.tif 000016
【図６】
2020095715.tif 000017
【図７】
2020095715.tif 000018
【図８】
2020095715.tif 000019
【図９】
2020095715.tif 000020
【図１０】
2020095715.tif 000021
【図１１】
2020095715.tif 000022
【図１２】
2020095715.tif 000023