(57)【要約】【課題】  発電機の運用制約条件および電力需要を満たした経済的な発電機の最適運用計画を高速に作成する発電機の運用計画作成装置を構成する。【解決手段】  発電機の入出力特性を記憶した設備特性データベースと、電力需要予測値を設定する需要予測データベースと、運用対象の各発電機を起動確率を高中低に分類した運用事例データを蓄積した運用事例データベースと、運用事例データと設備特性データとにより、計画日の上記時間帯毎の電力需要予測値を満足するように発電機の最適運用計画を作成する最適運用計画演算手段を備えた構成とし、運用計画日に最も類似する運用事例データを抽出し、時間帯毎に、高起動確率の各発電機を起動として最適出力値を設定し、低起動確率の発電機を停止として、起動する発電機の出力値の合計が、時間帯毎の電力需要予測値を満たすように、中起動確率の発電機の起動を選択し最適出力値を設定する構成としたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運用計画対象の発電機毎の発電コスト計算データを格納した設備特性データベースと、計画日の時間帯毎の電力需要予測値を設定する需要予測データベースと、上記運用計画対象の各発電機を時間帯毎に高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類した運用事例データを蓄積した運用事例データベースと、該運用事例データベースを検索して、計画日の暦日、曜日、気象情報に最も類似する上記運用事例データを抽出し、抽出した運用事例データと上記発電コストデータとにより、時間帯毎の電力需要予測値を満足し、発電コストが最小となる最適運用計画を作成する最適運用計画演算手段とを備え、該最適運用計画演算手段は、上記運用事例データベースを検索し、蓄積された運用事例データの中から、計画日の暦日、曜日、気象情報に最も類似する上記運用事例データを抽出し、時間帯毎の電力需要予測値を満足するように、抽出した上記運用事例データの時間帯毎に、高起動確率の各発電機は起動とし、中起動確率の各発電機は起動と停止の両方を考慮し、中起動確率の各発電機を起動としても電力需要予測値を満足できない場合には、低起動確率の各発電機の起動と停止の両方を考慮して、起動する各発電機の発電コストが最小となる最適出力値を求め、起動する各発電機の最適出力値の合計が電力需要予測値を満足するように起動する発電機を決定した最適運用計画を作成することを特徴とする発電機の運用計画作成装置。
【請求項２】
過去の需要実績データを蓄積する需要実績データベースと、類似日検索手段とを備え、需要予測は、計画日の月日、曜日および気象情報に特異条件を加味した検索条件を設定し、上記類似日検索手段により上記検索条件に最も類似する類似日を検索し、検索した類似日の上記需要実績データを上記電力需要予測データとすることを特徴とする請求項１記載の発電機の運用計画作成装置。
【請求項３】
過去の計画日に対応する各発電機の時間帯毎の起動または停止状態および起動発電機の出力値を示した運転実績データを蓄積する運転実績データベースと、該運転実績データベースに蓄積された運転実績データの時間帯毎の各発電機の起動確率を演算して高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類した運用実績データの各発電機の起動確率と、上記運用計画の作成に用いた上記運用事例データの時間帯毎の各発電機の起動確率とを比較評価する最適運用学習手段とを備え、上記最適運用計画演算手段により作成された最適運用計画により運用された時間帯毎の起動または停止状態および起動発電機の出力値を示した運転実績データが上記運転実績データベースに蓄積された後に、上記最適運用学習手段により、上記運転実績データを時間帯毎に高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類して運用実績データを演算し、該運用実績データと、上記運用計画の作成に用いた上記運用事例データと高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類した運用実績データとを比較評価し、その評価結果を上記運用事例データに反映することを特徴とする請求項１または請求項２記載の発電機の運用計画作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電機の運用制約条件を満たし、発電コストが最低となる計画対象の発電機の起動・停止状態および各発電機の出力値の最適運用計画を作成する発電機の運用計画作成装置に関するものである。対象とする発電機としては、電力を供給するものの総称であり、火力発電設備、水力（揚水も含む）発電設備、その他の発電設備および他の電気事業者からの受電等の融通電力も含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
発電機の運用計画の作成は、計画期間の時間単位の需要に対応して複数の発電機それぞれの運転継続、起動・停止を変数として、組合せ最適化法を適用し、組合せを一度に作成することが行われているが、この方法では、例えば、発電機数を１０、１時間単位で作成すると時間数が２４であり、組合せ数が２の１０乗と２４時点の組合せの２の２４０乗にもなり、最適計画を得るためには膨大な計算量となり、長時間の計算時間が必要となる問題点がある。
【０００３】
運用計画の計算が短縮される手法として、たとえば特許文献１に示された方法がある。
この方法は、電力需要の計画期間全体の各時刻の予想電力需要の中から特徴的な時点、例えば、特許文献１の図２に示されているような電力需要曲線の１日の最大需要と最小需要の時刻をサンプリングし、サンプリングした最小需要の時刻で運転している発電機は最大需要の時刻でも運転しており、最大需要の時刻で停止している発電機は、最小需要の時刻でも停止しているとし、サンプリング時刻の運転または停止状態を固定とし、それ以外の時刻での各発電機の停止または運転時刻を決定するものであり、サンプリングした最小需要の時刻で運転している発電機は各時刻で運転とし、最大需要の時刻で運転している発電機は各時刻で停止とし、最小需要の時刻で停止であり、最大需要の時刻で運転である発電機について起動と停止を考慮するだけでよくなるので、組合せ数が低減でき、計算時間が削減できるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５８１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の発電機運用計画作成装置では、１日の最大需要と最小需要の時刻をサンプリングし、サンプリングした最小需要の時刻で運転している発電機は各時刻で運転とし、最大需要の時刻で運転している発電機は各時刻で停止とし、最小需要の時刻で停止であり、最大需要の時刻で運転である発電機について起動と停止を考慮するだけでよくなるので、組合せ数が低減でき、計算時間が削減できるものであるが、計算時間は、組合せ最適化法に比較すれば計算時間は少なくなっているが、サンプリング毎に計算するので、負荷の上下変動が大きいとなお長時間の計算時間が必要である。
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発電機の運用制約条件、電力需要を満たした最適運用計画が高速で作成できる発電機の最適運用計画作成装置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】
【０００７】
この発明に係る発電機の運用計画作成装置は、
運用計画対象の発電機毎の発電コスト計算データを格納した設備特性データベースと、計画日の時間帯毎の電力需要予測値を設定する需要予測データベースと、運用計画対象の各発電機を時間帯毎に高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類した運用事例データを蓄積した運用事例データベースと、この運用事例データベースを検索して、計画日の暦日、曜日、気象情報に最も類似する上記運用事例データを抽出し、抽出した運用事例データと発電コストデータとにより、時間帯毎の電力需要予測値を満足し、発電コストが最小となる最適運用計画を作成する最適運用計画演算手段とを備え、この最適運用計画演算手段は、運用事例データベースを検索し、蓄積された運用事例データの中から、計画日の暦日、曜日、気象情報に最も類似する上記運用事例データを抽出し、時間帯毎の電力需要予測値を満足するように、抽出した上記運用事例データの時間帯毎に、高起動確率の各発電機は起動とし、中起動確率の各発電機は起動と停止の両方を考慮し、中起動確率の各発電機を起動としても電力需要予測値を満足できない場合には、低起動確率の各発電機の起動と停止の両方を考慮して、起動する各発電機の発電コストが最小となる最適出力値を求め、起動する各発電機の最適出力値の合計が電力需要予測値を満足するように起動する発電機を決定した最適運用計画を作成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、運用事例データの起動確率から、起動する発電機を選択して電力需要予測データの電力需要予測値を満足するように最適出力値を設定するので、電力需要に対応して起動または停止の組合せを決める計算量が少なくなり、高速で最適運用計画を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の発電機の運用計画作成装置の全体構成を示すブロック図である。
この発電機の運用計画作成装置１０は、過去の電力需要の事例から計画日の時間帯毎の電力需要値を予測した電力需要予測データを設定する需要予測データベース１と、最適運用計画を演算する最適運用計画演算手段２と、過去に運用された時間帯毎の入力値（燃料投入量等）、出力値（発電電力量）の運用実績データを蓄積する運用実績データベース３と、発電機の設計値と運用実績データベース３に蓄積された運用実績データの入出力特性から各発電機の発電コストを算出する関係式で表現した設備特性データを見直す設備特性学習手段３１と、設備特性学習手段３１により見直した各発電機の最新の設備特性データを格納する設備特性データベース３２と、需要予測データベース１に設定された時間帯毎の需要予測データに対応する運用事例データを蓄積した運用事例データベース４と、作成した最適運用計画を出力する出力手段７０とを備えている。
【００１０】
設備特性データベース３２に格納された設備特性データは、運用実績データベース３に蓄積された過去の運用実績データを基に、設備特性学習手段３１において発電機の発電コストを算出する設備特性データを更新することにより、最新の設備特性データに置き換えられる。発電コストは、発電機ごとに起動・停止コストと燃料投入量との入力値と出力値の電力量の関係を示す関係式で保有している。
運用事例データベース４には、例えば、図２の運用事例データに示すように、時間帯毎の各発電機の運転状態を示す起動確率を高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類して蓄積している。分類の目安としては、例えば、起動確率７０％以上を高起動確率として「２」、起動確率３０〜７０％を中起動確率として「１」、起動確率３０％以下を低起動確率して「０」と表示している。
図２の運用事例データの例は、夏期、春期の通常期、年末の特異条件がある場合の例を示すものである。
【００１１】
この発電機の運用計画作成装置１０は、例えばパーソナルコンピュータなどの一般的なコンピュータを用いて構成することができる。
【００１２】
次に発電機の運用計画作成装置１０の動作について説明する。
図３は発電機の運用計画作成装置１０の操作手順を示すフローチャートであり、操作の手順に沿って説明する。
・ステップＳＴ１０１：電力需要予測データの設定・・運用計画作成日の月日、曜日、気象情報（天候、気温等）を考慮して時間帯毎の電力需要を予測し、電力需要予測データとして需要予測データベース１に設定する。
・ステップＳＴ１０２：設備特性データの更新・・発電機設計データと運用実績データベース３に蓄積された時間帯毎の各発電機の燃料投入量等の入力値、各発電機の電力量で示した出力値の運用実績データを基に、設備特性学習手段３１により、発電機毎に入出力特性の見直しを行い、設備特性データベース３２の設備特性データを更新する。
・ステップＳＴ１０３：電力需要予測データおよび設備特性データの取込・・需要予測データベース１に設定された電力需要予測データの時間帯毎の需要予測値と、設備特性データベース３２に格納された設備特性データを最適運用計画演算手段２に取り込む。
・ステップＳＴ１０４：運用事例データの抽出・取込・・運用事例データベース４から、計画日の月日、曜日、気象情報等が最も類似する運用事例データを抽出し、最適運用計画演算手段２に取り込む。
・ステップＳＴ１０５：計算時間帯のデータ抽出・・計算する時間帯の電力需要予測データおよび計算する時間帯毎の運用事例データを抽出する。
・ステップＳＴ１０６：計算時間帯の発電機群の起動・停止の決定・・電力需要予測値を満足するように、高起動確率の各発電機は起動とし、中起動確率の各発電機は起動と停止の両方を考慮し、中起動確率の各発電機を起動としても電力需要予測値を満足できない場合には、低起動確率の各発電機の起動と停止の両方を考慮して、起動する各発電機の発電コストが最小となる最適出力値を求め、起動する各発電機の最適出力値の合計が電力需要予測値を満足するように起動する発電機を選択する。
・ステップＳＴ１０７：起動発電機の最適出力値の演算・・電力需要予測データの需要予測値を満足し、発電コストが最小となる最適出力値を設備特性データを基に起動する各発電機について演算する。
・ステップＳＴ１０８：電力需要予測データとの適合性の判定・・演算した各発電機の最適出力値の合計が電力需要予測データの需要予測値を満足するかどうかを判定する。Ｎｏの場合はステップＳＴ１０９に進む。Ｙｅｓの場合は計算時間帯の最適運用計画完了としてステップＳＴ１１０に進む。
・ステップＳＴ１０９：起動発電機の最適出力値の再演算・・ステップＳＴ１０６と同様に、起動する発電機を再選択し、起動する発電機が最適出力値となるように、設備特性データを基に出力値を演算し、ステップＳＴ１０８に戻る。
・ステップＳＴ１１０：全時間帯の運用計画演算の判定・・計画する全時間帯の運用計画が計画されたかどうかを判定する。Ｎｏの場合はステップＳＴ１０５に戻って未計算時間帯について繰り返し演算する。Ｙｅｓの場合はステップＳＴ１１１に進む。
・ステップＳＴ１１１：最適運用計画の出力・・全時間帯の最適運用計画を出力手段７０より出力する。
【００１３】
以上のように運用事例データベース４から、計画する日の暦日、気温、気象情報等が最も類似する運用事例データを抽出し、運用事例データの起動確率から、起動する発電機を選択して電力需要予測データの最適出力値を設定するので、電力需要に対応して起動または停止を決める計算量が少なくなり、高速で最適運用計画を作成することができる。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態２の発電機の運用計画作成装置の構成を示すブロック図を図４に示す。この実施の形態２の発電機の運用計画作成装置２０は、実施の形態１の発電機の運用計画作成装置１０の需要予測データベース１に設定する計画日の需要予測データを過去の需要実績データから設定するように構成したものである。
図４の構成は、実施の形態１の図１の構成に、過去の１日の需要実績データを蓄積する需要実績データベース５と、類似日検索手段５１を付加したものである。
その他の需要予測データベース１、最適運用計画演算手段２、運用実績データベース３、設備特性学習手段３１、設備特性データベース３２、運用事例データベース４、出力手段７０は実施の形態１の図１と同一である。
【００１５】
この図４の発電機の運用計画作成装置２０は、需要実績データベース５には過去の１日の時間帯毎の電力需要実績データが蓄積されており、類似日検索手段５１に計画日の月日、曜日、気象情報等の検索条件を設定し、類似日検索手段５１により需要実績データベース５を検索し、検索条件に最も類似する類似日の電力需要実績データを抽出し、抽出した類似日の電力需要実績データに気温等の補正を行い計画日の電力需要予測データとするものであり、他の動作は実施の形態１と同様にして運用計画を作成する。
図５は図４の発電機の運用計画作成装置２０の操作手順を示すフローチャートである。図５のフローチャートに沿って運用計画作成装置２０の操作を説明する。
・ステップＳＴ２０１：需要予測事例検索条件の設定・・運用計画する日の月日、曜日、気象情報等の検索条件を類似日検索手段５１に設定する。
・ステップＳＴ２０２：適合する電力需要実績データの抽出・・類似日検索手段５１により、需要実績データベース５に蓄積された電力需要実績データの中から上記検索条件に類似する電力需要実績データを複数抽出する。
・ステップＳＴ２０３：電力需要実績データの選択・・抽出された複数の電力需要実績データの中から計画日の検索条件に最も類似度の高い電力需要実績データを選択する。
・ステップＳＴ２０４：電力需要予測値の算出・・選択した電力需要実績データに対して計画日との気温差等の特異条件に基づく補正を行い電力需要予測データとして算出する。
・ステップＳＴ２０５：電力需要予測データの設定・・算出された電力需要予測データを需要予測データベース１に設定する。
・ステップＳＴ２０６：設備特性データの更新・・発電機設計データと運用実績データベース３に蓄積された時間帯毎の燃料投入量等の入力値、発電電力量の出力値の運用実績データを基に、設備特性学習手段３１により発電機毎に入出力特性を学習し、設備特性データベース３２の設備特性データを更新する。
・ステップＳＴ２０７：電力需要予測データおよび設備特性データの取込・・需要予測データベース１に設定された電力需要予測データと、設備特性データベース３２に格納された設備特性データを最適運用計画演算手段２に取り込む。
・ステップＳＴ２０８：運用事例データの抽出・取込・・運用事例データベース４から、計画日の月日、曜日、気象情報等が最も類似する運用事例データを抽出し、最適運用計画演算手段２に取り込む。
・ステップＳＴ２０９：計算時間帯のデータ抽出・・計算する時間帯を電力需要予測データおよび取り込んだ運用事例データの計算する時間帯に対応するデータを抽出する。
・ステップＳＴ２１０：計算時間帯の発電機群の起動・停止の決定・・電力需要予測値を満足するように、高起動確率の各発電機は起動とし、中起動確率の各発電機は起動と停止の両方を考慮し、中起動確率の各発電機を起動としても電力需要予測値を満足できない場合には、低起動確率の各発電機の起動と停止の両方を考慮して、起動する各発電機の発電コストが最小となる最適出力値を求め、起動する各発電機の最適出力値の合計が電力需要予測値を満足するように起動する発電機を選択する。
・ステップＳＴ２１１：起動する発電機の最適出力値の演算・・電力需要予測値を満足し、起動する発電機が最適出力値になるように、設備特性データを基に起動する各発電機の最適出力値を演算する。
・ステップＳＴ２１２：電力需要予測データとの適合性判定・・演算した発電機の最適出力値の合計が電力需要予測データを満足するかどうかを判定する。Ｎｏの場合はステップＳＴ２１３に進む。Ｙｅｓの場合は計算時間帯の最適運用計画完了としてステップＳＴ２１４に進む。
・ステップＳＴ２１３：起動発電機の最適出力値の再演算・・ステップＳＴ１０６と同様に、起動する発電機を再選択し、起動する発電機が最適出力値となるように、設備特性データを基に出力値を演算し、ステップＳＴ２１２に戻る。
・ステップＳＴ２１４：全時間帯の運用計画の演算完了の判定・・計画する全時間帯の運用計画が計画されたかどうかを判定する。Ｎｏの場合はステップＳＴ２０９に戻って未計算時間帯の出力値を演算する。Ｙｅｓの場合はステップＳＴ２１５に進む。
・ステップＳＴ２１５：最適運用計画の出力・・全時間帯の最適運用計画を出力手段７０より出力する。
【００１６】
以上のように、過去の需要実績データを蓄積し、蓄積された需要実績データの中から計画日に最も近似する類似日を検索し、その検索日の需要実績データを電力需要予測データとすることにより、高い精度で高速に需要予測ができ、実施の形態１と同様に、短い計算時間で高速に最適運用計画が作成できる。
【００１７】
実施の形態３．
実施の形態３の発電機の運用計画作成装置３０の全体の構成を示すブロック図を図６に示す。この実施の形態３の発電機の運用計画作成装置３０は、実施の形態２の発電機の運用計画作成装置２０の構成に、最適運用計画により実際に運用された発電機の出力値または停止状態を示す運転実績データを蓄積する運転実績データベース６と、この運転実績データベース６に蓄積された運転実績データからの計画時間帯毎の各発電機の起動確率を演算して高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類した運用実績データの発電機毎の起動確率と、最適運用計画の演算に用いた運用事例データベース４の運用事例データの計画時間帯毎の各発電機の起動確率とを比較して学習する最適運用学習手段６１とを付加した構成である。
その他の需要予測データベース１、最適運用計画演算手段２、運用実績データベース３、運用事例データベース４、需要実績データベース５、設備特性学習手段３１、設備特性データベース３２、運用事例データベース４、類似日検索手段５１および出力手段７０は実施の形態２の図４と同一である。
【００１８】
図６の構成における運用計画の作成は、実施の形態２の図５のフローチャートに示す手順により最適運用計画を作成し、出力手段により出力する。
最適運用計画で運転された運転実績データは、計画時間帯毎に各発電機の出力値で表示されたデータであり、この最適運用計画による運転実績データが運転実績データベース６に蓄積された状態で学習する。
【００１９】
次に最適運用計画と運転実績データとの比較を行う学習について説明する。
図７は実施の形態３の最適運用計画と運転実績データとを比較し学習する部分のフローチャートである。
最適運用計画と運転実績データとの比較を行う学習は、計画された最適運用計画で運転された後に、その運転実績データが運転実績データベース６に格納された状態で行う。
・ステップＳＴ３０１：最適運用計画に用いた運用事例データの抽出・・計画された最適運用計画に用いた計画時間帯毎の各発電機の出力値または停止状態を示す運用事例データを最適運用学習手段６１に取り出す。
・ステップＳＴ３０２：運転実績データの抽出・・運転実績データベース６に蓄積された時間帯毎の運転実績データを最適運用学習手段６１に取り出す。
・ステップＳＴ３０３：運転実績データの各発電機の起動確率の分類：最適運用学習手段６１において、蓄積された過去の運転実績データに、最適運用計画により運転された運転実績データを加えて計画時間帯毎の各発電機の起動確率を演算し、高起動確率、中起動確率、低起動確率に分類した運用実績データを作成する。
・ステップＳＴ３０４：最適運用計画に用いた運用事例データと運転実績データの比較・・取り出した最適運用計画に用いた運用事例データと、運用実績データとが一致するか、しないかを比較評価する。
・ステップＳＴ３０５：運用事例データと運用実績データとが一致する場合の運用事例データの蓄積・・比較評価の結果、最適運用計画の運用事例データと運用実績データとが一致する場合は、過去の運用事例データに加えて新たに運用事例データとして運用事例データベース４に蓄積する。
・ステップＳＴ３０６・・運用事例データと運用実績データとが不一致の場合の運用事例データの更新・・最適運用計画の運用事例データと運用実績データとが不一致の場合は、不一致の理由を明確にし、その理由が妥当であれば最適運用計画に用いた運用事例データを比較評価した運用実績データに更新する。
【００２０】
この実施の形態３による運用計画の作成は実施の形態２と同様に行い、作成した最適運用計画と運用実績データを比較評価し、一致する場合は、運用事例データとして蓄積し、
不一致の場合の理由が妥当な場合には、最適運用計画に用いた運用事例データを運用実績データに更新することにより、データの信頼性が高くなり、より高い精度の最適運用計画が作成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１の運用計画作成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】運用計画に基づいて運用された運用事例データの例である。
【図３】実施の形態１の運用計画作成の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２の運用計画作成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２の運用計画作成の手順を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態３の運用計画作成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態３の最適運用計画と運転実績とを比較し学習する部分のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  需要予測データベース、２  最適運用計画演算手段、３  運用実績データベース、
４  運用事例データベース、５  需要実績データベース、６  運転実績データベース、
３１  設備特性学習手段、３２  設備特性データベース、５１  類似日検索手段、
６１  最適運用学習手段、７０  出力手段。
【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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