(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力発電のための貯水施設の運用を支援するシステムであって、
所定期間内の各単位期間における前記貯水施設への水の流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、
前記単位期間の開始時点から終了時点までの前記貯水施設における貯水量の差である貯水量差及び前記流入量に基づいて前記水力発電のために使用する水の量である取水量を算出するための取水量算出モデル、並びに前記貯水量及び前記取水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量算出モデルを記憶するモデル記憶部と、
前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における貯水量を変化させるとともに、前記変化させた貯水量及び前記単位期間における前記流入量の予測値を前記取水量算出モデルに適用して前記取水量を算出し、前記変化させた貯水量及び前記算出した取水量を前記電力量算出モデルに適用して前記電力量を算出していき、前記電力量に応じた評価値が最大となる前記貯水量の組合せを最適貯水量計画として決定する最適貯水量決定部と、
前記単位期間、前記最適貯水量計画に含まれる前記貯水量、及び前記取水量を対応付けて記憶する貯水量計画記憶部と、
前記貯水量計画記憶部における前記単位期間のそれぞれについて、前記取水量が所定の閾値未満である場合には、所定の最低値に応じた前記貯水量の増加値を算出し、当該単位期間について前記取水量が前記最低値となるように前記貯水量計画記憶部を更新し、前記単位期間より後の単位期間に対応する前記貯水量計画記憶部の前記各貯水量に前記増加値を加算して前記貯水量計画記憶部を更新する貯水量調整部と、
を備えることを特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項２】
請求項１のいずれか１項に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記最適貯水量決定部は、前記電力量を前記評価値として、前記最適貯水量計画を決定すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項３】
請求項１に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記各単位期間における単位電力あたりの価格を取得する電力価格取得部を備え、
前記最適貯水量決定部は、前記単位期間に対応する前記価格を前記電力価格取得部から読み出し、前記読み出した価格を前記電力量に乗じて前記評価値を算出すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項４】
請求項１に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記貯水量の上限値及び下限値を記憶する貯水量設定値記憶部を備え、
前記最適貯水量決定部は、前記単位期間の開始時点における貯水量を、前記下限値から前記上限値まで所定のステップごとに変化させて、前記各単位期間についての前記電力量を算出すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項５】
請求項４に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記最適貯水量決定部は、動的計画法により、前記最適な貯水量の組合せを決定すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項６】
水力発電のための貯水施設の運用を支援する方法であって、
コンピュータが、
所定期間内の各単位期間における前記貯水施設への水の流入量の予測値を取得し、
前記単位期間の開始時点から終了時点までの前記貯水施設における貯水量の差である貯水量差及び前記流入量に基づいて前記水力発電のために使用する水の量である取水量を算出するための取水量算出モデル、並びに前記貯水量及び前記取水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量算出モデルをメモリに記憶し、
前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における貯水量を変化させるとともに、前記変化させた貯水量及び前記単位期間における前記流入量の予測値を前記取水量算出モデルに適用して前記取水量を算出し、前記変化させた貯水量及び前記算出した取水量を前記電力量算出モデルに適用して前記電力量を算出していき、前記電力量に応じた評価値が最大となる前記貯水量の組合せを最適貯水量計画として決定し、
前記単位期間、前記最適貯水量計画に含まれる前記貯水量、及び前記取水量を対応付けて前記メモリに記憶し、
前記単位期間のそれぞれについて、前記取水量が所定の閾値未満である場合には、所定の最低値に応じた前記貯水量の増加値を算出し、当該単位期間について前記取水量が前記最低値となるように前記記憶した取水量を更新し、前記単位期間より後の単位期間に対応する前記各貯水量に前記増加値を加算して前記記憶した貯水量を更新すること、
を特徴とする貯水施設運用支援方法。
【請求項７】
水力発電のための貯水施設の運用を支援するプログラムであって、
コンピュータに、
所定期間内の各単位期間における前記貯水施設への水の流入量の予測値を取得し、
前記単位期間の開始時点から終了時点までの前記貯水施設における貯水量の差である貯水量差及び前記流入量に基づいて前記水力発電のために使用する水の量である取水量を算出するための取水量算出モデル、並びに前記貯水量及び前記取水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量算出モデルをメモリに記憶するステップと、
前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における貯水量を変化させるとともに、前記変化させた貯水量及び前記単位期間における前記流入量の予測値を前記取水量算出モデルに適用して前記取水量を算出し、前記変化させた貯水量及び前記算出した取水量を前記電力量算出モデルに適用して前記電力量を算出していき、前記電力量に応じた評価値が最大となる前記貯水量の組合せを最適貯水量計画として決定するステップと、
前記単位期間、前記最適貯水量計画に含まれる前記貯水量、及び前記取水量を対応付けて前記メモリに記憶するステップと、
前記単位期間のそれぞれについて、前記取水量が所定の閾値未満である場合には、所定の最低値に応じた前記貯水量の増加値を算出し、当該単位期間について前記取水量が前記最低値となるように前記記憶した取水量を更新し、前記単位期間より後の単位期間に対応する前記各貯水量に前記増加値を加算して前記記憶した貯水量を更新するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯水施設の運用を支援するシステム、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電を効率的に行うために、コンピュータによる運用支援システムが用いられている。例えば、特許文献１では、１日の放水水量に基づいて自動計算した発電機運転計画及び水位計画や、過去の発電機運転計画及び水位計画の実績データなどを表示し、必要に応じて修正を受け付けて発電運用計画を作成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３９８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水は、高い位置にあるほど位置エネルギーが大きく、流速も早くなり、水力発電における発電電力量も大きくなる。しかしながら、特許文献１に記載の装置では、放水量や実績に応じて水位を計画しているものの、水位計画と発電電力との関係に着目しておらず、発電電力を増加させるような水位の計画を行うことはできない。
【０００５】
本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、水力発電による発電電力を増やすことができるように貯水施設の運用を支援するシステム、方法及び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】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明のうち主たる発明は、水力発電のための貯水施設の運用を支援するシステムであって、所定期間内の各単位期間における前記貯水施設への水の流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、前記単位期間の開始時点から終了時点までの前記貯水施設における貯水量の差である貯水量差及び前記流入量に基づいて前記水力発電のために使用する水の量である取水量を算出するための取水量算出モデル、並びに前記貯水量及び前記取水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量算出モデルを記憶するモデル記憶部と、前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における貯水量を変化させるとともに、前記変化させた貯水量及び前記単位期間における前記流入量の予測値を前記取水量算出モデルに適用して前記取水量を算出し、前記変化させた貯水量及び前記算出した取水量を前記電力量算出モデルに適用して前記電力量を算出していき、前記電力量に応じた評価値が最大となる前記貯水量の組合せを最適貯水量計画として決定する最適貯水量決定部と、前記単位期間、前記最適貯水量計画に含まれる前記貯水量、及び前記取水量を対応付けて記憶する貯水量計画記憶部と、前記貯水量計画記憶部における前記単位期間のそれぞれについて、前記取水量が所定の閾値未満である場合には、所定の最低値に応じた前記貯水量の増加値を算出し、当該単位期間について前記取水量が前記最低値となるように前記貯水量計画記憶部を更新し、前記単位期間より後の単位期間に対応する前記貯水量計画記憶部の前記各貯水量に前記増加値を加算して前記貯水量計画記憶部を更新する貯水量調整部と、を備えることとする。
【０００７】
本発明の貯水施設運用支援システムによれば、貯水量を変化させてシミュレーションを行い、所定期間内に発電される電力量に応じて最適な水位を提示することができる。これにより、貯水施設の運用者は、本発明の貯水施設運用支援システムからの出力に従って貯水施設の水位を管理することで、最適な水位の管理を行うことが可能となり、これまで運用者の経験に基づいて管理してきた水位を、経験の浅いものに行わせることもできる。
【０００８】
また、発電電力量の評価値に応じて最適化された取水量が所定の閾値よりも少ない場合に、その取水量を所定の最低値（例えば「０」）に設定するように調整を行うことができる。したがって、発電機に中途半端な水量を与えて運用することを回避することができるので、より効率的に発電機を運用することができる。
【０００９】
また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記最適貯水量決定部は、前記電力量を前記評価値として、前記最適貯水量計画を決定するようにしてもよい。  
この場合、所定期間内に発電される電力量が最大となるような水位を提示することができる。したがって、効率のよい水力発電を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の貯水施設運用支援システムは、前記各単位期間における単位電力あたりの価格を取得する電力価格取得部を備え、前記最適貯水量決定部は、前記単位期間に対応する前記価格を前記電力価格取得部から読み出し、前記読み出した価格を前記電力量に乗じて前記評価値を算出するようにしてもよい。  
この場合、最終的な販売価格を最大とするように運用水位を決定することができるので、営利企業にとってより効果的になるように貯水施設の運用を支援することができる。また、例えば、電力価格の変動が大きいような場合にも、価格の高い時期により多くの電力量が発電可能となるように、効果的な水位を決定することができる。
【００１１】
また、本発明の貯水施設運用支援システムは、前記貯水量の上限値及び下限値を記憶する貯水量設定値記憶部を備え、前記最適貯水量決定部は、前記単位期間の開始時点における貯水量を、前記下限値から前記上限値まで所定のステップごとに変化させて、前記各単位期間についての前記電力量を算出するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記最適貯水量決定部は、動的計画法により、前記最適な貯水量の組合せを決定するようにしてもよい。  
この場合、動的計画法を用いることにより、貯水量の膨大な組合せを、より効率よく決定することができる。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、水力発電のための貯水施設の運用を支援する方法であって、コンピュータが、所定期間内の各単位期間における前記貯水施設への水の流入量の予測値を取得し、前記単位期間の開始時点から終了時点までの前記貯水施設における貯水量の差である貯水量差及び前記流入量に基づいて前記水力発電のために使用する水の量である取水量を算出するための取水量算出モデル、並びに前記貯水量及び前記取水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量算出モデルをメモリに記憶し、前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における貯水量を変化させるとともに、前記変化させた貯水量及び前記単位期間における前記流入量の予測値を前記取水量算出モデルに適用して前記取水量を算出し、前記変化させた貯水量及び前記算出した取水量を前記電力量算出モデルに適用して前記電力量を算出していき、前記電力量に応じた評価値が最大となる前記貯水量の組合せを最適貯水量計画として決定し、前記単位期間、前記最適貯水量計画に含まれる前記貯水量、及び前記取水量を対応付けて前記メモリに記憶し、前記単位期間のそれぞれについて、前記取水量が所定の閾値未満である場合には、所定の最低値に応じた前記貯水量の増加値を算出し、当該単位期間について前記取水量が前記最低値となるように前記記憶した取水量を更新し、前記単位期間より後の単位期間に対応する前記各貯水量に前記増加値を加算して前記記憶した貯水量を更新することとする。
【００１４】
また、本発明の他の態様は、水力発電のための貯水施設の運用を支援するプログラムであって、コンピュータに、所定期間内の各単位期間における前記貯水施設への水の流入量の予測値を取得し、前記単位期間の開始時点から終了時点までの前記貯水施設における貯水量の差である貯水量差及び前記流入量に基づいて前記水力発電のために使用する水の量である取水量を算出するための取水量算出モデル、並びに前記貯水量及び前記取水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量算出モデルをメモリに記憶するステップと、前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における貯水量を変化させるとともに、前記変化させた貯水量及び前記単位期間における前記流入量の予測値を前記取水量算出モデルに適用して前記取水量を算出し、前記変化させた貯水量及び前記算出した取水量を前記電力量算出モデルに適用して前記電力量を算出していき、前記電力量に応じた評価値が最大となる前記貯水量の組合せを最適貯水量計画として決定するステップと、前記単位期間、前記最適貯水量計画に含まれる前記貯水量、及び前記取水量を対応付けて前記メモリに記憶するステップと、前記単位期間のそれぞれについて、前記取水量が所定の閾値未満である場合には、所定の最低値に応じた前記貯水量の増加値を算出し、当該単位期間について前記取水量が前記最低値となるように前記記憶した取水量を更新し、前記単位期間より後の単位期間に対応する前記各貯水量に前記増加値を加算して前記記憶した貯水量を更新するステップと、を実行させることとする。
【００１５】
その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水力発電による発電電力を増やすことができるように貯水施設の運用を支援することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の水位運用支援システムの全体構成を示す図である。
【図２】流入量の変化を示すグラフである。
【図３】本実施形態の流入量予測システム１００のハードウェア構成を示す図である。
【図４】本実施形態の流入量予測システム１００のソフトウェア構成を示す図である。
【図５】気象流入量実績情報の構成例を示す図である。
【図６】最適貯水位計算システム２００のハードウェア構成を示す図である。
【図７】最適貯水位計算システム２００のソフトウェア構成を示す図である。
【図８】諸元情報の構成例を示す図である。
【図９】電力価格データベース２５３の構成例を示す図である。
【図１０】運用水位データベース２５４の構成例を示す図である。
【図１１】運用水位のシミュレーションに用いられる画面６０の一例を示す図である。
【図１２】発電機を高効率化する処理の流れを説明する図である。
【図１３】高効率化処理を行った後に表示される画面６２の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る貯水施設における水位運用支援システムについて説明する。本実施形態の水位運用支援システムは、水力発電に用いるダムなどの貯水施設の水位の計画を支援する。本実施形態の水位運用支援システムは、貯水施設への水の流入量を予測し、予測した流入量や気象情報などに基づいて、発電機により発電される電力量及びその価格（以下、売電額という。）を算出し、売電額が最大となるように所定の単位期間（本実施形態では６時間とする。）ごとの水位を提示する。
【００１９】
＝＝システム構成＝＝
図１は、本実施形態の水位運用支援システムの全体構成を示す図である。  
本実施形態の水位運用支援システムは、水施設に河川から流入する水量（以下、流入量といい、Ｒと表記する。）を予測する流入量予測システム１００と、貯水施設における最適水位を計算する最適貯水位計算システム２００との２つのサブシステムを含んで構成されている。流入量予測システム１００及び最適貯水位計算システム２００はそれぞれ、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）などのコンピュータである。流入量予測システム１００及び最適貯水位計算システム２００は、複数台のコンピュータにより構成するようにすることもできる。
【００２０】
流入量予測システム１００及び最適貯水位計算システム２００は、通信ネットワーク３００を介して互いに通信可能に接続されている。通信ネットワーク３００は、例えば、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などである。通信ネットワーク３００は、例えば、イーサネット（登録商標）や公衆電話回線網、無線通信網などにより構築される。
【００２１】
＝＝流入量予測システム１００＝＝
流入量予測システム１００は、融雪量を考慮して流入量の予測を行うことで、予測の精度を向上している。
【００２２】
図２は、流入量の変化を示すグラフである。降水や融雪などがない場合にも、例えば山林などからの滲出によって、所定の流入量は存在する。したがって、降水や融雪がないと、流入量は所定の均衡値（以下、均衡流入量という。）に逓減していく（ａ）。これに対し、降水があると、それに応じて流水量は一時的に増加するが、降水が止むとともに、再度均衡流入量に向けて逓減を始める（ｂ）。一方、気温が上昇すると融雪が発生し、それに応じて流水量も増加するが、融雪は降水に比べて流入量に与える影響の変化が緩やかである（ｃ）。これは、例えば冬季から春季に向けての時期などにおいて、平均気温が上昇している場合に、継続的に融雪が発生するような場合である。
【００２３】
そこで、本実施形態の流入量予測システム１００では、降水量、融雪量及び均衡流入量に着目し、過去の気温や降水量などの気象データの実績値と後述する回帰モデルとに基づいてパラメタを推計し、推計したパラメタと、例えば気象予報などにより求められる気温の予測値（以下、予測気温という。）及び降水量の予測値（以下、予測降水量という。）を回帰モデルに適用して流入量の予測値を算出する。
【００２４】
図３は、本実施形態の流入量予測システム１００のハードウェア構成を示す図である。流入量予測システム１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、通信インタフェース１０４、入力装置１０５及び出力装置１０６を備える。記憶装置１０３は、各種のプログラムやデータを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭドライブなどである。ＣＰＵ１０１は、記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース１０４は、通信ネットワーク３００に接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタや、公衆電話回線網に接続するためのモデム、無線通信を行う通信器などである。入力装置１０５は、ユーザからデータの入力を受け付ける、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、マイクロフォンなどである。出力装置１０６は、データを出力する、例えばディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。
【００２５】
図４は、本実施形態の流入量予測システム１００のソフトウェア構成を示す図である。本実施形態の流入量予測システム１００は、降雪気温推計部１１１、融雪量モデル推計部１１２、流入量モデル推計部１１３、予測気温取得部１１４、予測降水量取得部１１５、予測融雪量取得部１１６、流入量予測部１１７、モデル記憶部１５１、パラメタ記憶部１５２、及び気象及び流入量実績データベース１５３を備えている。なお、降雪気温推計部１１１、融雪量モデル推計部１１２、流入量モデル推計部１１３、予測気温取得部１１４、予測降水量取得部１１５、予測融雪量取得部１１６、及び流入量予測部１１７は、流入量予測システム１００のＣＰＵ１０１が、記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより実現される。
【００２６】
気象及び流入量実績データベース１５３には、気象の各種実績値や流入量の実績値を含む情報（以下、気象流入量実績情報という。）の履歴が記憶される。図５は、気象及び流入量実績データベース１５３に記憶される気象流入量実績情報の構成例を示す図である。同図に示すように、気象流入量実績情報には、日付に対応付けて、気温、降水量、降雪量、積雪量、融雪量、流入量が含まれている。気温は、一日の平均気温である。降水量、降雪量、融雪量は一日の降水量、降雪量、融雪量の累積値である。積雪量は、その日に観測された積雪量である。流入量は、一日にダムなどの貯水施設に流入した水量の累計値である。気温、降水量、降雪量及び積雪量は、例えば、気象庁や民間気象会社などが提供するデータである。流入量は、貯水施設において測定した測定値である。流入量は、例えば、河川を管理する自治体などが提供する河川の流量の測定値としてもよい。融雪量は、気象庁や民間気象会社、測量会社などが測定したものであってもよいし、後述するモデルにより計算した値を実績値として記録するようにしてもよい。
【００２７】
モデル記憶部１５１には、気象流入量実績情報に基づく各種の統計モデルが記憶され、パラメタ記憶部１５２には、モデル記憶部１５１に記憶されているモデルに適用される回帰係数や定数などのパラメタが記憶される。モデル記憶部１５１には、降水量の統計モデル（以下、降水量モデル１という。）、降雪量の統計モデル（以下、降雪量モデル２という。）、積雪量の統計モデル（以下、積雪量モデル３という。）、融雪量の統計モデル（以下、融雪量モデル４という。）、及び前日からの流入量の増加量に係る統計モデル（以下、流入量モデル５という。）が記憶される。パラメタ記憶部１５２には、降雨が降雪に変わる気温（以下、降雪気温という。）δ、均衡流入量μ１、融雪が始まる気温μ２、回帰係数α１〜α３、β１、β２がパラメタ記憶部１５２に記憶される。なお、均衡流入量μ１及び融雪が始まる気温μ２については、所定の定数として、予めパラメタ記憶部１５２に記憶されているものとする。
【００２８】
なお以下の説明において、日付ｔにおける気温、降水量、降雪量、積雪量、融雪量及び流入量をそれぞれ、Ｔｔ、Ｐｔ、Ｓｔ、Ｄｔ、Ｍｔ及びＦｔとする。前日からの流入量の増加量をΔＦｔとする。気温Ｔｔがδより高い場合の降水量をＰ１ｔ、気温Ｔｔがδ以下である場合の降水量をＰ２ｔとする。
【００２９】
降水量モデル１は、降水量Ｐｔが、降雪気温δを境に、Ｐ１ｔ又はＰ２ｔとなることを示すモデルであり、次式で表される。  
0005425985.tif 000002
降雪量モデル２は、気温Ｔｔがδ以下である場合の降水量Ｐ２ｔを説明変数とし、降雪量Ｓｔを目的変数とした回帰モデルであり、次式で表される。  
0005425985.tif 000003
積雪量モデル３は、積雪量Ｄｔが、前日までの積雪量Ｄｔ−１に当日の降雪量Ｓｔを加え、そこから融雪量Ｍｔを引いたものに一致するという関係を示すモデルであり、次式で表される。  
0005425985.tif 000004
融雪量モデル４は、気温Ｔｔから融雪が始まる気温μ２を減じた値に積雪量Ｄｔを乗じた値と、Ｐ１ｔとを説明変数とし、融雪量Ｍｔを目的変数とした回帰モデルであり、次式で表される。  
0005425985.tif 000005
融雪量モデル４において、気温Ｔｔがμ２よりも低ければ第１項は０になり、前日までの積雪量Ｄｔ−１が０であれば融雪量Ｍｔは０になる。
【００３０】
流入量モデル５は、均衡流入量μ１から前日の流入量Ｆｔ−１を減じた値と、当日の気温Ｔｔがδより高い場合の降水量Ｐ１ｔと、当日の融雪量Ｍｔとを説明変数とし、流入量の増加量ΔＦｔを目的変数とした回帰モデルであり、次式で表される。  
0005425985.tif 000006
降雪気温推計部１１１は、降水量モデル１及び気象流入量実績情報に基づいて降雪気温δを推計し、推計した降雪気温δをパラメタ記憶部１５２に登録する。具体的には、降雪気温推計部１１１は、気象及び流入量実績データベース１５３から降雪量が０より大きい気象流入量実績情報を取得し、取得した気象流入量実績情報に基づき、モデル
降雪量＝ａ×気温＋ｂ×降水量
を回帰分析して、回帰係数ａ及びｂを推計する。次に、降雪気温推計部１１１は、気温がδ以下の場合には「ａ×気象流入量実績情報の気温＋ｂ×気象流入量実績情報の降水量」、気温がδより高い場合には「０」を推計降雪量として、推計降雪量と気象流入量実績情報の降雪量との差を２乗した値が最小になるδを算出する。降雪気温推計部１１１は、例えば、所定範囲の気温を所定ステップごとに増加させたδについて、各気象流入量実績情報がδより高ければ、上記回帰係数ａを気温に乗じた値と、上記回帰係数ｂを降水量に乗じた値とを合計して推計降雪量として算出し、推計降雪量と気象流入量実績情報の降雪量との差を２乗した値を誤差の２乗として算出していき、誤差の２乗が最も小さくなったものをδとして決定することができる。なお、上記誤差の２乗が最も小さくなるように上記δを決定する処理については、一般的な統計手法を利用することが可能である。降雪気温推計部１１１は、上記のようにして決定したδを、パラメタ記憶部１５２に登録する。以上のようにして融雪気温δが決定される。
【００３１】
また、降雪気温推計部１１１は、各日付ｔについて、日付ｔに対応する気象流入量実績情報を気象及び流入量実績データベース１５３から読み出し、読み出した気象流入量実績情報の降水量及び気温と、上記推計した降雪気温δを前記降水量モデル１に適用してＰ２ｔを算出する。降雪気温推計部１１１は、気象流入量実績情報、Ｐ２ｔ、及び降雪量モデル２に基づいて回帰分析を行い、回帰変数γを推計する。降雪気温推計部１１１は、推計した回帰変数γをパラメタ記憶部１５２に登録する。
【００３２】
融雪量モデル推計部１１２は、積雪量モデル３を融雪量モデル４に代入した式
0005425985.tif 000007
を回帰分析して、回帰係数α２及びα３を推計する。融雪量モデル推計部１１２は、推計した回帰係数α２及びα３をパラメタ記憶部１５２に登録する。
【００３３】
流入量モデル推計部１１３は、流入量モデル５及び気象流入量実績情報に基づいて回帰係数α１、β１、及びβ２を推計する。具体的には、流入量モデル推計部１１３は、各日付ｔについて、降水量モデル１、δ及び日付ｔに対応する気象流入量実績情報の降水量に基づいてＰ１ｔを算出し、各日付ｔの気象流入量実績情報と、対応するＰ１ｔを用いて、流入量モデル５を回帰分析し、回帰係数α１、β１、及びβ２を推計する。気象流入量実績情報に融雪量がない場合は，日付ｔ−１の積雪量と日付ｔのその他の気象情報を用いて，融雪量モデル４を用いて算出したＭｔを用いて，流入量モデル５を回帰分析し、回帰係数α１、β１、及びβ２を推計することもできる。流入量モデル推計部１１３は、推計した回帰係数α１、β１、及びβ２をパラメタ記憶部１５２に登録する。
【００３４】
予測気温取得部１１４は、気温の予測値（以下、予測気温という。）を取得する。予測気温取得部１１４は、例えば、ユーザから予測気温の入力を受け付けてもよいし、気象庁や民間気象会社のコンピュータにアクセスして予測気温を取得するようにしてもよい。また、予測気温取得部１１４は、気象流入量実績情報に基づいて気温の予測を行うようにしてもよい。この場合、例えば、一般的な気温の予測に用いられる統計モデルをモデル記憶部１５１に記憶しておき、予測気温取得部１１４がその統計モデルと気象流入量実績情報とに基づいて回帰分析を行ってパラメタを推計し、推計したパラメタと気象流入量実績情報とを統計モデルに適用して予測気温を算出することができる。
【００３５】
予測降水量取得部１１５は、降水量の予測値（以下、予測降水量という。）を取得する。予測降水量取得部１１５は、例えば、ユーザから予測降水量の入力を受け付けてもよいし、気象庁や民間気象会社のコンピュータにアクセスして予測降水量を取得するようにしてもよい。また、予測降水量取得部１１５は、予測気温取得部１１４と同様に、気象流入量実績情報に基づいて降水量の予測を行うようにしてもよい。
【００３６】
予測融雪量取得部１１６は、融雪量の予測値（以下、予測融雪量という。）を取得する。本実施形態では、後述するように、予測融雪量取得部１１６は、融雪量モデル４に基づいて融雪量を算出するものとするが、例えば、ユーザから予測融雪量の入力を受け付けてもよいし、気象庁や民間気象会社のコンピュータにアクセスして予測融雪量を取得するようにしてもよい。また、予測融雪量取得部１１６は、融雪量の実績値の履歴を記憶しておき、実績値に基づいて予測を行うようにしてもよい。
【００３７】
流入量予測部１１７は、予測気温取得部１１４が取得した予測気温、予測降水量取得部１１５が取得した予測降水量、降雪気温推計部１１１が推計したパラメタ、気象流入量実績情報、及び流入量モデル５を用いて、流入量の予測値（以下、予測流入量という。）を算出する。
【００３８】
流入量予測部１１７は、パラメタ記憶部１５２からδを読み出し、降水量モデル１にδ、予測気温取得部１１４が取得した予測気温Ｔｔ及び、予測降水量取得部１１５が取得した予測降水量Ｐｔを適用してＰ１ｔを算出する。すなわち、予測気温Ｔｔがδより大きければＰ１ｔ＝Ｐｔとなり、Ｔｔがδ以下であればＰ１ｔ＝０となる。  
流入量予測部１１７は、パラメタ記憶部１５２から、α１〜α３、β１、β２、μ１、μ２を読み出し、気象及び流入量実績データベース１５３から、前日ｔ−１に対応する気象流入量実績情報を読み出す。流入量予測部１１７は、読み出した気象流入量実績情報の積雪量をＤｔ−１とし、読み出した気象流入量実績情報の流入量をＦｔ−１とする。  
予測融雪量取得部１１６は、融雪量モデル４に、α２、Ｔｔ、μ２、Ｄｔ−１、α３、Ｐ１ｔを代入して、融雪量の予測値Ｍｔを算出する。  
流入量予測部１１７は、流入量モデル５に、α１、μ１、Ｆｔ−１、β１、Ｐ１ｔ、β２、Ｍｔを代入して流入増加量の予測値ΔＦｔを算出し、Ｆｔ−１にΔＦｔを加算して、予測流入量Ｆｔを算出する。
【００３９】
以上のようにして、本実施形態の流入量予測システム１００によれば、予測気温及び予測降水量と、気象流入量実績情報とに基づいて、降水量及び融雪量を考慮した流入量の予測を行うことができる。降水がない場合にも融雪により流入量は増加するため、融雪量を考慮して流入量の予測を行うことで、予測の精度を向上することができる。
【００４０】
また、本実施形態の流入量予測システム１００によれば、融雪量は、降水量及び気温から算出することができる。降水量及び気温の予測は、気象予報の手法として様々な手法が存在し、容易に入手可能である。したがって、融雪量の予測が困難である場合でも、容易に取得可能な降水量や気温の予測値に基づいて融雪量の予測を行うことで、融雪量を考慮した流入量の予測を容易に実現することができる。
【００４１】
また、上記流入量モデル５では、第１項を均衡流入量と流入量との差であるものとして、均衡流入量を考慮に入れているので、単に流入量を説明変数とする場合に比べ、より精度の高い流入量予測を行うことができる。
【００４２】
＝＝最適貯水位計算システム２００＝＝
最適貯水位計算システム２００は、貯水施設における水位の最大最小値や水力発電に利用する水量（以下、取水量といい、Ｑと表記する。）の最大最小値などの制約の下に、流入量予測システム１００が予測した流入量の予測値を用いて水位をシミュレーションし、売電額が最大となる水位の計画を算出する。
【００４３】
図６は、最適貯水位計算システム２００のハードウェア構成を示す図である。同図に示すように、最適貯水位計算システム２００は、ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、記憶装置２０３、通信インタフェース２０４、入力装置２０５、及び出力装置２０６を備えている。記憶装置２０３は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭドライブなどである。ＣＰＵ２０１は、記憶装置２０３に記憶されているプログラムをメモリ２０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース２０４は、通信ネットワーク３００に接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタや、公衆電話回線網に接続するためのモデム、無線通信を行うための通信器などである。入力装置２０５は、データの入力を受け付ける、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル、マイクロフォンなどである。出力装置２０６は、データを出力する、例えば、ディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。
【００４４】
図７は、最適貯水位計算システム２００のソフトウェア構成を示す図である。同図に示すように、最適貯水位計算システム２００は、諸元入力部２１１、貯水量設定値入力部２１２、予測流入量取得部２１３、運用水位計画部２１４、諸元記憶部２５１、モデル記憶部２５２、電力価格データベース２５３、及び運用水位データベース２５４を備えている。なお、諸元入力部２１１、貯水量設定値入力部２１２、予測流入量取得部２１３、及び運用水位計画部２１４は、最適貯水位計算システム２００が備えるＣＰＵ２０１が、記憶装置２０３に記憶されているプログラムをメモリ２０２に読み出して実行することにより実現される。また、諸元記憶部２５１、モデル記憶部２５２、電力価格データベース２５３、及び運用水位データベース２５４は、最適貯水位計算システム２００が備えるメモリ２０２や記憶装置２０３が提供する記憶領域として実現される。なお、諸元記憶部２５１、モデル記憶部２５２、電力価格データベース２５３、及び運用水位データベース２５４は、最適貯水位計算システム２００とは異なるデータベースサーバが管理し、最適貯水位計算システム２００がそのデータベースサーバにアクセスするようにしてもよい。
【００４５】
諸元記憶部２５１は、貯水施設、河川、発電設備などの各種の諸元の設定値を含む情報（以下、諸元情報という。）を記憶する。図８は、諸元記憶部２５１に記憶される諸元情報の構成例を示す図である。同図に示すように、諸元情報は、諸元名、単位、及び設定値が含まれる。
【００４６】
諸元入力部２１１は、諸元情報の入力を受け付け、受け付けた諸元情報を諸元記憶部２５１に登録する。諸元入力部２１１は、例えば、キーボードやマウスなどの入力装置２０５から諸元情報の各項目の入力を受け付けるようにしてもよいし、例えば、電力会社のホストコンピュータにアクセスして諸元情報を取得するようにしてもよい。
【００４７】
なお、諸元入力部２１１は予め、貯水施設に係る諸元として、水位の最高値（最高運用水位；以下、Ｈｍａｘと表記する。単位はｍである。）、及び水位の最低値（最低運用水位；以下、Ｈｍｉｎと表記する。単位はｍである。）の入力を受け付け、受け付けた最高運用水位を含む諸元情報と、最低運用水位を含む諸元情報とを作成して諸元記憶部２５１に登録し、河川に係る諸元として、維持流量（以下、Ｓ０と表記する。単位はｍ３／ｓである。）の入力を受け付け、受け付けた維持流量を含む諸元情報を作成して諸元記憶部２５１に登録し、発電設備に係る諸元として、発電機に与えることのできる最大の水量（最大取水量；以下、Ｑｍａｘと表記する。単位はｍ３／ｓである。）、発電機を稼動させない水量（最小取水量；以下、Ｑｍｉｎと表記する。単位はｍ３／ｓである。一般にＱｍｉｎは「０（ゼロ）」である。）、発電のために放水する高さ（放水位；以下、Ｈｏｕｔと表記する。単位はｍである。）、損失落差（以下、Ｈｌｏｓと表記する。単位はｍである。）、発電機を稼動させるために必要な最小の取水量（運転限度取水量；以下、Ｑ０ｍｉｎと表記する。単位ｍ３／ｓはである。）、後述するシミュレーションの計算において貯水量を変化させるステップ（計算ステップ；単位はｍ３／ｓ・日である。）、後述する発電機の効率化を行うための閾値を算出するための最大取水量に対する係数（効率運転下限係数；以下、「ｍ」と表記する。）の入力を受け付けて、受け付けた最大取水量を含む諸元情報、最小取水量を含む諸元情報、放水位を含む諸元情報、損失落差を含む諸元情報、運転限度取水量を含む諸元情報、計算ステップを含む諸元情報、効率運転下限係数ｍを含む諸元情報を作成して諸元記憶部２５１に登録しているものとする。本実施形態では、効率運転下限係数ｍは、ｍ×ＱｍａｘがＱ０ｍｉｎ以上となり、かつ、ｍ×ＱｍａｘがＱｍｉｎ以上となるという制約を満たす値が入力されることを想定している。諸元入力部２１１は、この制約を満たすように効率運転下限係数ｍを決定し、決定した値を含む諸元情報を諸元記憶部２５１に登録するようにしてもよい。
【００４８】
電力価格データベース２５３は、日付ごとの電力価格を記憶する。図９は電力価格データベース２５３の構成例を示す図である。同図に示すように、電力価格データベース２５３には、日付に対応付けて電力価格（単位は、円／ｋＷｈである。）が記憶されている。本実施形態では、電力価格は日付ごとに変更しうるものとし、また各日の電力価格は予めユーザから入力されて電力価格データベース２５３に登録されているものとする。
【００４９】
貯水量設定値入力部２１２は、運用計画の対象となる期間（以下、運用期間という。本実施形態では、運用期間の長さは６時間×２８期間（７日間）とする。）と、運用期間の最初の単位期間の開始時点（０時）における貯水量の予定値（以下、初期貯水量という。）と、最後の単位期間の終了時（２４時、すなわち２９期間目の開始時点でもある。）における貯水量の目的値（以下、最終目的貯水量という。）との入力を受け付ける。なお、貯水量設定値入力部２１２は、例えば、現在の貯水施設の貯水量を取得して初期貯水量としてもよい。また、貯水量設定値入力部２１２は、過去の水位から初期貯水量及び最終目的貯水量のいずれかを予測するようにしてもよい。
【００５０】
予測流入量取得部２１３は、流入量予測システム１００にアクセスして、流入量予測システム１００が予測した、運用期間内の各日についての流入量Ｒの予測値を取得する。なお、予測流入量取得部２１３は、例えば、キーボードやマウスなどの入力装置２０５から、流入量の予測値の入力を受け付けるようにしてもよい。
【００５１】
運用水位計画部２１４（本発明の最適貯水量決定部に該当する。）は、シミュレーションにより、運用期間中の各単位期間における最適な水位（以下、運用水位といい、Ｈと表記する。）を算出し、算出した各単位期間の運用水位を出力装置に出力するとともに、運用水位データベース２５４に登録する。図１０は、運用水位データベース２５４の構成例を示す図である。同図に示すように、運用水位データベース２５４は、単位期間（時間帯）ｔごとに、運用水位Ｈｔ、貯水量Ｖｔ、取水量Ｑｔを対応付けて記憶する。
【００５２】
また、運用水位計画部２１４がシミュレーションに用いる統計モデルは、モデル記憶部２５２に記憶されている。モデル記憶部２５２には、以下のモデル１〜１１が記憶されている。
【００５３】
モデル１は、貯水量Ｖに基づいて運用水位Ｈを算出するためのもの（水位算出モデル）であり、次式により表される。なお、ａは貯水施設に固有の定数である。  
0005425985.tif 000008
モデル２は、最高運用水位Ｈｍａｘに基づいて貯水量の上限（以下、上限貯水量といい、Ｖｍａｘと表記する。）を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005425985.tif 000009
モデル３は、最低運用水位Ｈｍｉｎに基づいて貯水量の下限（以下、下限貯水量といい、Ｖｍｉｎと表記する。）を算出するためのものであり、次式により表される。
【００５４】
0005425985.tif 000010
モデル４は、１日の０時から２４時（すなわち次の日の０時）の貯水量に基づいて、単位期間の開始時点から終了時点までの貯水量の差（以下、貯水量差といい、ΔＶと表記する。）を算出するものであり、ある単位期間ｔの開始時点における貯水量をＶｔとして、次式により表される。  
0005425985.tif 000011
モデル５は、流入量から維持流量及び貯水量差を引いた水量（Ｒ０）を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005425985.tif 000012
モデル６は、最小取水量Ｑｍｉｎ、最大取水量Ｑｍａｘ、及びＲ０に基づいて、取水量Ｑを決定するためのもの（取水量算出モデル）であり、次式により表される。  
0005425985.tif 000013
すなわち、Ｒ０が、最小取水量Ｑｍｉｎ以上であり、かつ、最大取水量Ｑｍａｘ以下である場合には、Ｒ０が取水量Ｑとなり、Ｒ０が最小取水量Ｑｍｉｎよりも小さい場合には最小取水量Ｑｍｉｎが取水量Ｑとなり、Ｒ０が最大取水量よりも大きい場合には最大取水量Ｑｍａｘが取水量Ｑとなる。
【００５５】
モデル７は、Ｒ０及び取水量Ｑに基づいて、単位期間内に貯水施設において放流される水量（以下、無効放流量といい、Ｓと表記する。）を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005425985.tif 000014
モデル８は、単位期間の終了時点における運用水位、放水位Ｈｏｕｔ及び損失落差Ｈｌｏｓに基づいて、有効落差ｈｎを算出するためのものであり、単位期間ｔの開始時点における運用水位をＨｔとし、水位を海抜高さに変換するための所定の定数をｂとして、次式により表される。  
0005425985.tif 000015
モデル９は、取水量Ｑ及び有効落差ｈｎに基づいて１単位期間に発電される発電電力Ｐｎを算出するためのものであり、発電の変換効率に係る係数をｃ、重力加速度をｇとして、次式により表される。  
0005425985.tif 000016
モデル１０は、発電電力Ｐｎに基づいて１単位期間に発電される発電電力量Ｅｎを算出するためのもの（電力量算出モデル）であり、次式により表される。  
0005425985.tif 000017
モデル１１は、ある単位期間における発電電力量Ｅｎと、その単位期間が属する日付に対応する電力価格とに基づいて売電額を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005425985.tif 000018
運用水位計画部２１４は、貯水量設定値入力部２１２が受け付けた初期貯水量を運用期間の最初の単位期間の貯水量Ｖ１とし、貯水量設定値入力部２１２が受け付けた最終目的貯水量を最後の単位期間（２９期間目）の貯水量Ｖ２９として、各単位期間ｔ（ｔ＝２〜２８）について、単位期間の開始時点における貯水量ＶｔをＶｍｉｎからＶｍａｘの間で計算ステップずつ変化させてシミュレーションを行い、Ｅｎが最大となるようにＶｔを決定する。運用水位計画部２１４は、このシミュレーションにおいて、動的計画法を用いるものとする。動的計画法を用いることで、最適なＶｔの組合せを迅速に算出することができる。
【００５６】
＝＝画面例＝＝
図１１は、運用水位のシミュレーションに用いる画面６０の一例を示す図である。  
運用水位計画部２１４は、諸元記憶部２５１から各諸元情報を読み出す。また、運用水位計画部２１４は、読み出した維持流量（Ｓ０）を表示欄６００７に表示し、読み出した計算ステップを表示欄６００２に表示する。運用水位計画部２１４は、上述したモデル２及びモデル３を用いて、諸元情報の最大運用水位（Ｈｍａｘ）及び最小運用水位（Ｈｍｉｎ）から、上限貯水量Ｖｍａｘ及び下限貯水量Ｖｍｉｎを算出する。
【００５７】
予測流入量取得部２１３は、流入量予測システム１００にアクセスして、流入量予測システム１００が予測した、運用期間内の各日についての流入量Ｒの予測値を取得し、取得したＲを表示欄６００６に表示する。
【００５８】
画面６０は、日付及び時間帯の入力欄６００１、初期貯水量の入力欄６００５及び最終目的貯水量の入力欄６０１４を備えている。入力欄６００１、６００５及び６０１４に運用期間、初期貯水量及び最終目的貯水量が入力され、ボタン６０１３が押下されると、貯水量設定値入力部２１２は、入力欄６００１、６００５及び６０１４に入力された運用期間、初期貯水量、及び最終目的貯水量を受け付け、運用水位計画部２１４は、運用期間中の各単位期間ｔについて貯水量Ｖｔをシミュレーションする。運用水位計画部２１４は、例えば以下のようにして貯水量Ｖｔのシミュレーションを行う。なお、図１１の例では、貯水施設に固有の係数ａ＝３００００であり、水位を海抜高さに変換する定数ｂ＝５００であるものとしている。
【００５９】
運用水位計画部２１４は、入力欄６００５に入力された初期貯水量を第１単位期間の貯水量Ｖ１とし、入力欄６０１４に入力された最終目的貯水量を第２９単位期間の貯水量Ｖ２９とし、第２単位期間から第２８単位期間までの貯水量Ｖｔ（ｔ＝２〜２８）に貯水量Ｖ１を設定して、貯水量Ｖｔを表示欄６００４に表示する。また、運用水位計画部２１４は、各単位期間ｔについての貯水量Ｖｔをモデル１に適用して運用水位Ｈｔを算出し、算出した運用水位Ｈｔを表示欄６００３に表示する。運用水位計画部２１４は、第１番目〜第２８番目の単位期間ｔについて、Ｖｔ及びＶｔ＋１をモデル４に適用して、各単位期間ｔについての貯水量差ΔＶｔを算出する。運用水位計画部２１４は、流入量の予測値Ｒ、維持流量Ｓ０、及び貯水量差ΔＶｔをモデル５に適用してＲ０を算出し、モデル６によりＲ０に応じた取水量Ｑｔを決定し、決定した取水量Ｑｔを表示欄６００９に表示する。運用水位計画部２１４は、Ｒ０及び取水量Ｑｔをモデル７に適用して、無効放流量Ｓｔを算出し、算出したＳｔを表示欄６００８に表示する。
【００６０】
運用水位計画部２１４は、１〜２８番目の各単位期間ｔについて、上記算出した運用水位Ｈｔ＋１、放水位Ｈｏｕｔ及び損失落差Ｈｌｏｓをモデル８に適用して、有効落差ｈｎを算出する。運用水位計画部２１４は、取水量Ｑｔ、有効落差ｈｎをモデル９に適用して、発電電力Ｐｎｔを算出して表示欄６０１０に表示するとともに、算出したＰｎｔをモデル１０に適用して発電電力量Ｅｎｔを算出し、算出したＥｎｔを表示欄６０１１に表示する。
【００６１】
運用水位計画部２１４は、運用期間中の各単位期間ｔが所属する日付に対応する電力価格を電力価格データベース２５３から読み出し、上記Ｅｎｔ及び読み出した電力価格をモデル１１に適用して売電額を算出し、算出した売電額を表示欄６０１２に表示する。運用水位計画部２１４は、売電額Ｅｎｔの合計額（ΣＥｎｔ；以下、合計売電額という。）を算出して、表示欄６０１９に表示する。
【００６２】
運用水位計画部２１４は、貯水量Ｖｔ（ｔ＝２〜２８）をＶｍｉｎからＶｍａｘまで計算ステップずつ変化させて、上記の処理を繰り返すことによりシミュレーションを行い、運用期間中の合計売電額が最大となる貯水量Ｖｔの組合せを最適貯水量計画として決定する。なお、運用水位計画部２１４は、動的計画法により、最適貯水量計画を決定することで、効率的に最適な貯水量を決定することができる。運用水位計画部２１４は、決定した貯水量Ｖｔの組合せに、対応する取水量Ｑｔを対応付けて運用水位データベース２５４に登録し、決定した最適貯水量計画に対応するように表示欄６００３〜６０１２を表示する。
【００６３】
運用水位計画部２１４は、取水量Ｑｔの合計（ΣＱｔ；以下、合計取水量という。）を算出し、算出した総取水量を表示欄６０１７に表示する。運用水位計画部２１４は、合計取水量を合計売電額で割って、単位取水量当たりの売電額（以下、電水比という。）を算出し、算出した電水比を表示欄６０１６に表示する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態の水位運用支援システムによれば、初期貯水量及び最終目的貯水量に応じて、売電額が最大になるような運用水位を提示することができる。したがって、貯水施設の運用者は、水位運用支援システムからの提示を参考にして、貯水位施設の水位を運用することで、より効率的かつ効果的に水力発電を行うことができる。
【００６５】
＝＝発電機の運用効率化処理＝＝
上記シミュレーションでは、所定のステップで貯水量Ｖを変動させるため、貯水量Ｖは離散値となり、モデル４−６により決定される取水量Ｑも、貯水量のステップに応じた離散値となる。ここで、水力発電に用いられる発電機の多くは、最大取水量Ｑｍａｘが与えられた場合に最も発電効率が高くなることが知られているが、上記のシミュレーションの結果において取水量Ｑは必ずしも最大取水量Ｑｍａｘとなるわけではない。そこで、本実施形態の水位運用支援システムでは、取水量Ｑｔが所定の閾値以上となる単位期間ｔについては、取水量Ｑｔを最大取水量Ｑｍａｘとし、それ未満の単位期間ｔについては、取水量Ｑｔを「０（ゼロ）」とすることで、発電機を高効率で運用するようにしてもよい。
【００６６】
図１２は、発電機を高効率化する処理の流れを説明する図である。  
運用水位計画部２１４は、誤差除去処理の開始時点となる単位期間ｔｓｔ及び終了時点となる単位期間ｔｅｎｄの指定を受け付ける（Ｓ５０１）。運用水位計画部２１４は、例えば、画面６０の入力欄６００１の先頭の値をｔｓｔとし、最後尾の値をｔｅｎｄとしてもよい。運用水位計画部２１４は、効率運転下限係数ｍ及び最大取水量Ｑｍａｘを諸元記憶部２５１から読み出し、これらを乗じて下限値を計算する（Ｓ５０２）。運用水位計画部２１４は、開始時点ｔｓｔをｔとする（Ｓ５０３）。運用水位計画部２１４は、ｔが終了時点ｔｅｎｄを超えた場合には（Ｓ５０４：ＹＥＳ）処理を終了し、超えていなければ（Ｓ５０４：ＮＯ）、単位期間ｔにおける取水量Ｑｔが上記下限値以上であるか否かを判定する（Ｓ５０５）。
【００６７】
取水量Ｑｔが上記下限値以上であれば（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、運用水位計画部２１４は、最大取水量Ｑｍａｘと取水量Ｑｔとの差をＸとし（Ｓ５０６）、取水量Ｑｔに最大取水量Ｑｍａｘを設定するように運用水位データベース２５４を更新する（Ｓ５０７）。
【００６８】
取水量Ｑｔが上記下限値未満の場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、運転限度取水量Ｑ０ｍｉｎが最小取水量Ｑｍｉｎ以上であれば（Ｓ５０８：ＹＥＳ）、運用水位計画部２１４は、取水量Ｑｔにマイナス１を乗じてＸとし（Ｓ５０９）、取水量Ｑｔに０（ゼロ）を設定するように運用水位データベース２５４を更新する（Ｓ５１０）。運転限度取水量Ｑ０ｍｉｎが最小取水量Ｑｍｉｎ未満であれば（Ｓ５０８：ＮＯ）、運用水位計画部２１４は、最小取水量Ｑｍｉｎと取水量Ｑｔとの差をＸとし（Ｓ５１１）、取水量Ｑｔに最小取水量Ｑｍｉｎを設定するように運用水位データベース２５４を更新する（Ｓ５１２）。
【００６９】
次に、運用水位計画部２１４は、ｔ０にｔを設定して（Ｓ５１３）、次の単位期間ｔ＋１における貯水量Ｖｔ＋１からＸに係数ｋを乗じた値を減算し、当該ｋＸを減じたＶｔ＋１を水位算出モデル１に適用して水位Ｈｔを算出し、運用水位データベース２５４を更新する（Ｓ５１４）。運用水位計画部２１４は、ｔがｔｅｎｄ以下である間（Ｓ５１５：ＮＯ）、ｔをインクリメントして（Ｓ５１６）、ステップＳ５１４の処理を繰り返す。なお、係数ｋは、取水量の単位（ｍ３／ｓ）を、貯水量の単位（ｍ３）に変換するための係数である。運用水位計画部２１４は、ｔがｔｅｎｄを超えると（Ｓ５１５：ＹＥＳ）、ｔ０に１を加算してｔに設定して（Ｓ５１７）、ステップＳ５０４からの処理を繰り返す。
【００７０】
以上のようにして、取水量Ｑｔがｍ×Ｑｍａｘ以上となる単位期間ｔについては、取水量Ｑｔを最大取水量Ｑｍａｘとし、取水量Ｑｔがｍ×Ｑｍａｘ未満である単位期間ｔについては、Ｑ０ｍｉｎがＱｍｉｎ以上であれば取水量Ｑｔを０（ゼロ）とし、そうでなければ取水量Ｑｔを最小取水量Ｑｍｉｎとして取水量Ｑｔを調整することができる。また、取水量Ｑｔの調整に合わせて各単位期間ｔの貯水量Ｖｔも調整される。
【００７１】
図１３は、上記図１２の効率化処理を行った後に表示される画面６２の一例を示す図である。画面６２では、図１１において運転限度取水量未満であった取水量６０１５が最小取水量Ｑｍｉｎである「０」に設定されており、また、運転限度取水量以上であっても下限値（図８の例ではＱｍａｘ×ｍ＝９．６×０．６＝５．７６）未満であった取水量６２１２も最小取水量Ｑｍｉｎに設定されている。さらに、下限値以上であった取水量６２１１については、最大取水量Ｑｍａｘ（図８の例では９．６）も設定されている。
【００７２】
このようにして、取水量Ｑｔを、下限値（Ｑｍａｘに効率運転下限係数ｍを乗じた値）以上であれば最大取水量Ｑｍａｘとし、それ未満であれば最小取水量Ｑｍｉｎ（例えば「０」）にする。したがって、取水量Ｑｔは、最大取水量Ｑｍａｘ又は最小取水量Ｑｍｉｎのいずれかに設定されることになる。上述したように、発電機は最大取水量が与えられたときに最も効率的に発電するように設計されていることが多い。よって、上記の効率化処理によって、発電機の効率を向上させることができる。
【００７３】
なお、本実施形態の最適貯水位計算システム２００では、売電額が最大になるように貯水量Ｖの組合せを決定するものとしたが、発電電力量Ｅｎが最大となるような組合せを決定するようにしてもよい。この場合、価格の変動に関わらず、より効率的な発電を行うことが可能となる。
【００７４】
また、最適貯水位計算システム２００は、無効放流量Ｓの上限を設けて、シミュレーションを行うようにしてもよい。この場合、運用水位計画部２１４は、ユーザから上限値の入力を受け付けて、無効放流量Ｓが上限値を超えない貯水量Ｖの組合せのうち、売電額が最大になるものを決定するようにする。
【００７５】
また、最適貯水位計算システム２００は、最低運転出力の下限を設けて、シミュレーションを行うようにしてもよい。この場合、運用水位計画部２１４は、ユーザから下限値の入力を受け付けて、運転出力が下限値を下回らない貯水量Ｖの組合せのうち、売電額が最大になるものを決定するようにする。実際の発電所運転では、著しく効率が下がる出力領域での運用をしないことにより発電効率を高めていることが多く、より実態に合ったシミュレーションが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態の流入量予測システム１００では、ダムなどの貯水施設に河川から流入する水量についての予測を行うものとしたが、河川を流れる水量の予測を行うシステムにも容易に適用することができる。この場合、河川の上流域における気温や降水量の予報値及び実績値などを取得及び記録するものとする。
【００７７】
また、本実施形態の流入量予測システム１００では、均衡流入量μ１及び融雪が始まる気温μ２については、予めパラメタ記憶部１５２に記憶されているものとしたが、これに限らず、過去の気象流入量実績情報に基づいて当てはまりのよい値を推計するようにしてもよい。また、本実施形態の各回帰モデルについて、誤差項に系列相関があるような場合には、降雪気温推計部１１１がPrais-Winstein変換やコクラン・オーカット法によりパラメタを推計するようにしてもよい。この場合、流入量モデル５は、１期前の流入量Ｆｔ−１ではなく、系列相関がなくなる所定期（ｎ期）前の流入量Ｆｔ−ｎを説明変数とするようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施形態の最適貯水位計算システム２００では、流入量予測システム１００から流入量Ｒを取得するものとしたが、これに限らず、例えば、流入量Ｒの入力をユーザから受け付けるようにしてもよい。また、過去の流入量の実績値をデータベースに記憶しておき、過去の実績値をＲとして読み出してシミュレーションするようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態の最適貯水位計算システム２００では、予め電力価格は電力価格データベース２５３に記憶されているものとしたが、例えば、日本卸電力取引所における電力価格（ＪＥＰＸ価格）を自動的に取得するようにしてもよい。この場合、電力価格データベース２５３を省略して、運用水位計画部２１４によるシミュレーションの度に、ＪＥＰＸ価格を取得するようにすることもできる。
【００８０】
以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００８１】
例えば、本実施形態では、流入量予測システム１００と最適貯水位計算システム２００とは異なるコンピュータであるものとしたが、１台のコンピュータにより実現することもできる。また、流入量予測システム１００及び最適貯水位計算システム２００の少なくともいずれかを、複数台のコンピュータにより実現するようにすることもできる。
【００８２】
また、本実施形態には以下の発明も含まれる。
【００８３】
水力発電のための貯水施設の運用を支援するシステムであって、所定期間内の各単位期間における前記貯水施設への水の流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、前記単位期間の開始時点から終了時点までの前記貯水施設における貯水量の差である貯水量差及び前記流入量に基づいて前記水力発電のために使用する水の量である取水量を算出するための取水量算出モデル、並びに前記貯水量及び前記取水量に基づいて前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量算出モデルを記憶するモデル記憶部と、前記所定期間内の前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における貯水量を変化させるとともに、前記変化させた貯水量及び前記単位期間における前記流入量の予測値を前記取水量算出モデルに適用して前記取水量を算出し、前記変化させた貯水量及び前記算出した取水量を前記電力量算出モデルに適用して前記電力量を算出していき、前記電力量に応じた評価値が最大となる前記貯水量の組合せを最適貯水量計画として決定する最適貯水量決定部と、前記単位期間、前記最適貯水量計画に含まれる前記貯水量、及び前記取水量を対応付けて記憶する貯水量計画記憶部と、前記貯水量計画記憶部における前記単位期間のそれぞれについて、前記取水量が所定の閾値以上である場合には、前記水力発電の発電効率を最高にする取水量である所定の最高値に応じた前記流入量及び所定の最大値を前記取水量算出モデルに適用して効率調整貯水量を算出し、前記貯水量と前記効率調整貯水量との差に応じて前記貯水量の減少値を算出し、前記貯水量が前記効率調整貯水量となり、当該単位期間について前記取水量が前記最高値となるように前記貯水量計画記憶部を更新し、前記当該単位期間より後の単位期間に対応する前記貯水量計画記憶部の前記各貯水量から前記減少値を減算して前記貯水量計画記憶部を更新する貯水量調整部と、を備えることを特徴とする貯水施設運用支援システム。
【符号の説明】
【００８４】
１００  流入量予測システム
１０１  ＣＰＵ
１０２  メモリ
１０３  記憶装置
１０４  通信インタフェース
１０５  入力装置
１０６  出力装置
１１１  降雪気温推計部
１１２  融雪量モデル推計部
１１３  流入量モデル推計部
１１４  予測気温取得部
１１５  予測降水量取得部
１１６  予測融雪量取得部
１１７  流入量予測部
１５１  モデル記憶部
１５２  パラメタ記憶部
１５３  気象及び流入量実績データベース
２００  最適貯水位計算システム
２０１  ＣＰＵ
２０２  メモリ
２０３  記憶装置
２０４  通信インタフェース
２０５  入力装置
２０６  出力装置
２１１  諸元入力部
２１２  貯水量設定値入力部
２１３  予測流入量取得部
２１４  運用水位計画部
２５１  諸元記憶部
２５２  モデル記憶部
２５３  電力価格データベース
２５４  運用水位データベース
３００  通信ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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