(57)【要約】【課題】現在の運用から目標とする運用へプラントの運用を変更する過程で、プラント全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が存在するのかをプラント運用者が把握できるようにする。【解決手段】総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラント２の運用が変更される過程を表す推奨軌跡を計算する推奨軌跡計算部３２３と、システムモデル数式及び設備モデル数式を用いてプラント２全体の総負荷に対する総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算する総消費エネルギー範囲計算部３２４と、総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する出力部３４とを備えてプラント運用支援装置３を構成する。【選択図】図１
2018097493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を計算する推奨軌跡計算部と、
前記プラントのモデル情報としてのシステムモデル数式及び設備モデル数式を用いて、前記プラント全体の前記総負荷に対する総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算する総消費エネルギー範囲計算部と、
前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する出力部と
を含む、プラント運用支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記プラントの運用が前記現在点から実際に変更された際の実軌跡が更に画面表示される前記総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項３】
請求項１〜２の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記推奨軌跡計算部は、前記総負荷現状値から前記目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程において、前記プラントに含まれる各設備の負荷が時間的に一定割合で変更される場合の前記推奨軌跡を計算する、
プラント運用支援装置。
【請求項４】
請求項１〜２の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記推奨軌跡計算部は、前記総負荷現状値から前記目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程において、前記プラント全体の総消費エネルギーが最小になるように前記各設備の負荷が最適分配される場合の前記推奨軌跡を計算する、
プラント運用支援装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラント運用支援装置であって、
前記推奨軌跡計算部は、前記各設備の時間的な出力制約を制約条件に加えて前記各設備の前記負荷が最適分配された場合の前記推奨軌跡を計算する、
プラント運用支援装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記推奨軌跡と前記実行可能領域の下限との間の領域が更に強調表示される前記総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記推奨軌跡上の総負荷に対応する総消費エネルギーと、前記実行可能領域内において前記推奨軌跡上の前記総負荷に対応する総消費エネルギーの下限値との差分を時系列で計算し、前記差分が時系列で画面表示される余剰消費エネルギー表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記プラント全体における総負荷が前記推奨軌跡に従って前記現在点に対応する総負荷現状値から前記目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程における前記各設備の負荷が時系列で画面表示される負荷分配表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記総消費エネルギー範囲計算部は、前記プラントに含まれる前記各設備の負荷と前記プラント全体の総負荷との関係と、前記各設備の消費エネルギーと前記プラント全体の総消費エネルギーとの関係とが表された前記システムモデル数式と、前記各設備の負荷と消費エネルギーとの関係が表された前記設備モデル数式とから一階述語論理式を生成し、前記一階述語論理式に限定記号消去アルゴリズムを適用することで、前記総消費エネルギー範囲数式を計算する、
プラント運用支援装置。
【請求項１０】
プラントの運用支援に関する条件をプラント運用支援装置へ送信し、総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記条件により計算された推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを前記プラント運用支援装置から受信する通信部と、
前記総消費エネルギー範囲表示データを処理する処理部と、
前記総消費エネルギー範囲表示データの処理結果に従って、前記実行可能領域及び推奨軌跡を含む総消費エネルギー範囲表示画面を表示する表示部と
を含む表示装置であって、
前記プラント運用支援装置は、
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へ前記プラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を前記条件に基づいて計算する推奨軌跡計算部と、
前記プラントのモデル情報としてのシステムモデル数式及び設備モデル数式を用いて、前記プラント全体の前記総負荷に対する総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算する総消費エネルギー範囲計算部と、
前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡を出力する出力部と
を含む表示装置。
【請求項１１】
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を計算する推奨軌跡計算部と、
前記プラントのモデル情報としてのシステムモデル数式及び設備モデル数式を用いて、前記プラント全体の前記総負荷に対する総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算する総消費エネルギー範囲計算部と、
前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する出力部と
が分散して配置された複数の情報処理装置を含む、
プラント運用システム。
【請求項１２】
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する前総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を計算し、
前記プラントのモデル情報としてのシステムモデル数式及び設備モデル数式を用いて、前記プラント全体において総負荷に対する総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算し、
前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する
ことを含む、プラント運用支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント運用支援装置、表示装置、プラント運用システム、及びプラント運用支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要家にエネルギーを供給するプラントには、需要家が要求する負荷に応じたエネルギーを生成し、生成したエネルギーを需要家に供給する複数の設備が含まれる。こうした複数の設備は、電力又はガス等の資源の供給を受け、電力又は熱等のエネルギーを生成する。また、こうしたプラントの運用が制御される際には、プラント全体の消費電力等の運用コストが小さくなるように、設備毎の負荷分配が決定される。例えば、特許文献１では、エネルギー生成設備の運転・停止に関する起動停止計画と、運用中のエネルギー生成設備の出力配分計画が運用計画として作成される。また、起動停止計画で実現可能な運転可能範囲、すなわち、追加の設備起動および設備停止を行わずに実現可能なエネルギー供給範囲の上限値と下限値とが算出される。
【０００３】
一方、システム制御等の問題を一階述語論理式で表現し、これを解くことで、システムの最適化を行う技術が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。具体的には、多項式の等式や不等式が論理積（∧）や論理和（∨）等の結合記号で結合された論理式に対して、限定記号と総称される全称記号（∀）や存在記号（∃）を一部の変数に付けて成る一階述語論理式が生成される。そして、この一階述語論理式における限定記号が付いた変数（束縛変数）を消去し、それ以外の変数（自由変数）が満たすべき論理式を導くことで、システムの最適化が行われる。
【０００４】
特許文献２には，制御系を一階述語論理式に変換し，この一階述語論理式における限定記号が付いた変数を消去した式から制御系を解析する制御系解析・設計装置が開示されている。
【０００５】
また、非特許文献２には、系統を一階述語論理式によって定式化し、限定記号消去アルゴリズムを適用することで、総需要量に対してエネルギーコストがとり得る範囲を可視化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７２５３６号公報
【特許文献２】特開平１１−３２８２３９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】穴井宏和、横山和弘、「QEの計算アルゴリズムとその応用  数式処理による最適化」、東京大学出版会、2011年8月、p.214-221
【非特許文献２】丹下吉雄、桐生智志、松井哲郎、福山良和、「省エネルギー事前検討のための需給バランスを考慮したエネルギー最適化問題の可視化」、電気学会論文誌C，Vol.134，No.1，pp.78-84（2014）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば、特許文献１の技術を用いたとしても、現状の運用から最適な運用へプラントの運用を変更する過程で、プラント全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が存在するのかをプラント運用者は把握できない。また、例えば、システム全体での総負荷に対する総消費エネルギーを非特許文献２を用いて可視化したとしても、現状値から目標とする最適値へプラントの運用を変更する過程で、総消費エネルギーにどの程度無駄が存在するのかをシステム運用者は把握できない。
【０００９】
本発明の一側面に係る目的は、現在の運用から目標とする運用へプラントの運用を変更する過程で、プラント全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が存在するのかをプラント運用者が把握できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態に従ったプラント運用支援装置は、推奨軌跡計算部、総消費エネルギー範囲計算部、及び出力部を含む。
推奨軌跡計算部は、総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラントの運用が変更される過程において経由される推奨軌跡を計算する。
【００１１】
総消費エネルギー範囲計算部は、システムモデル数式及び設備モデル数式を用いて、プラント全体において総負荷に対して総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算する。
【００１２】
出力部は、総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する。
【発明の効果】
【００１３】
一実施形態に従ったプラント運用支援装置によれば、現在の運用から目標とする運用へプラントの運用を変更する過程で、プラント全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が存在するのかをプラント運用者は把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に従ったプラント運用支援装置を含むプラント運用システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態に従ったプラント解析部が実行する処理フローの一例を示す図である。
【図３】実施形態に従った総負荷予測部の処理の一例を説明する図である。
【図４】実施形態に従った最適分配計算部の処理の一例を説明する図である。
【図５】実施形態に従った推奨軌跡計算部の処理の一例を説明する図である。
【図６】実施形態に従った総消費エネルギー範囲計算部の処理の一例を説明する図である。
【図７】実施形態に従った総消費エネルギー範囲表示画面の一例である。
【図８】システムモデル情報の一例を示す図である。
【図９】設備モデル情報の一例を示す図である。
【図１０】総消費エネルギー現状値情報の一例を示す図である。
【図１１】総負荷現状値情報及び総負荷予測値の一例を示す図である。
【図１２】推奨軌跡データの一例を示す図である。
【図１３】総消費エネルギー範囲表示画面の第１例を示す図である。
【図１４】総消費エネルギー範囲表示画面の第２例を示す図である。
【図１５】総消費エネルギー範囲表示画面の第３例を示す図である。
【図１６】総消費エネルギー範囲表示画面の第４例を示す図である。
【図１７】余剰消費エネルギー表示画面の一例を示す図である。
【図１８】負荷分配表示画面の一例を示す図である。
【図１９】実施形態に従ったプラント運用システムに含まれる情報処理装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、実施形態に従ったプラント運用支援装置を含むプラント運用システムの構成例を示す図である。図１に示す構成例では、プラント運用システム１は、プラント２、プラント運用支援装置３、及び端末装置４を含む。プラント２、プラント運用支援装置３、及び端末装置４は、有線通信又は無線通信を介して相互に接続される。
【００１６】
プラント２は、資源２１、複数の設備２２−１〜２２−４、及び需要家２３を含む。資源２１は、例えば、電力又はガス等であり、複数の設備２２−１〜２２−４に供給される。複数の設備２２は、例えば、発電機、ボイラー、又は冷凍機等であり、需要家２３が要求する負荷に応じたエネルギーを資源２１から生成し、生成したエネルギーを需要家２３に供給する。なお、図１には、４つの設備２２−１〜２２−４が示されているが、プラント２に含まれる設備の数は２以上の任意の数であってよい。また、以下の説明において複数の設備２２−１〜２２−４を特に区別しない場合には、設備２２と記載する場合がある。需要家２３は、例えば、電力消費設備又は空調対象空間等である。
【００１７】
プラント運用支援装置３は、実施形態に従ったプラント運用支援装置の一例であり、複数の設備２２を備えたプラント２において各設備２２の負荷分配を支援する装置である。プラント運用支援装置３は、入力データ保持部３１、プラント解析部３２、生成データ保持部３３、及び出力部３４を含む。
【００１８】
入力データ保持部３１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等である。入力データ保持部３１が保持するデータには、プラント２に対する予測条件データ、総負荷現状値、及び総消費エネルギー現状値と、プラント２に関するモデル情報としてのシステムモデル数式及び設備モデル数式とが含まれる。
【００１９】
予測条件データは、プラント２全体の将来の総負荷を予測する際に用いられるデータであり、例えば、プラント２を運用する際の計画値や時刻等のデータである。総負荷現状値は、現在時刻におけるプラント２全体の総負荷である。総消費エネルギー現状値は、現在時刻におけるプラント２全体の総消費エネルギーである。システムモデル数式は、プラント２内の各設備２２とプラント２全体の総負荷との関係と、プラント２内の各設備２２の消費エネルギーとプラント２全体の総消費エネルギーとの関係とが表された数式である。設備モデル数式は、プラント２内の各設備２２の負荷と消費エネルギーとの関係が表された数式である。
【００２０】
図１に示すように、予測条件データ、総負荷現状値、及び総エネルギー現状値の基となる各情報は、プラント２から取得されてもよい。また、システムモデル数式の基となるシステムモデル情報と、設備モデル数式の基となる設備モデル情報とは、端末装置４から取得されてもよい。なお、プラント運用支援装置３の動作は、入力データ保持部３１により保持される各種データの取得から開始されてもよいし、入力データ保持部３１に既に保持されている各種データを用いて開始されてもよい。
【００２１】
プラント解析部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなディバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等）である。プラント解析部３２は、現在及び予測時刻におけるプラント２の運用状態を解析する。プラント解析部３２は、総負荷予測部３２１、最適分配計算部３２２、推奨軌跡計算部３２３、及び総消費エネルギー範囲計算部３２４を含む。
【００２２】
総負荷予測部３２１は、所定の予測時刻におけるプラント２全体の総負荷を予測する。最適分配計算部３２２は、各設備２２の最適分配負荷と、プラント２全体の総消費エネルギー最小値とを計算する。各設備２２の最適分配負荷とは、プラント２全体の総負荷に対して総消費エネルギーが最小になるように最適に分配された各設備２２の負荷を指す。また、プラント２全体の総消費エネルギー最小値とは、各設備２２の負荷が最適分配された時の総消費エネルギーを指す。推奨軌跡計算部３２３は、プラント２全体における総負荷に対する総消費エネルギーに関するプラント２の運用が現在点から目標点へ変更される過程において経由される推奨軌跡を計算する。総消費エネルギー範囲計算部３２４は、プラント２全体における総負荷に対して総消費エネルギーが取り得る範囲を計算する。
【００２３】
総負荷予測部３２１、最適分配計算部３２２、推奨軌跡計算部３２３、及び総消費エネルギー範囲計算部３２４は、例えば、図２に示す処理フローに従って動作する。図２は、実施形態に従ったプラント解析部が実行する処理フローの一例を示す図である。
【００２４】
ステップＳ１において、プラント解析部３２は、処理に用いられる各種データをプラント２及び端末装置４から取得する。或いは、プラント解析部３２は、処理に用いられる各種データを入力データ保持部３１から取得する。具体的には、例えば、総負荷予測部３２１は予測条件データを取得する。推奨軌跡計算部３２３は総負荷現状値及び総消費エネルギー現状値を取得する。総消費エネルギー範囲計算部３２４はシステムモデル数式及び設備モデル数式を取得する。
【００２５】
図３は、実施形態に従った総負荷予測部の処理の一例を説明する図である。ステップＳ２において、総負荷予測部３２１は、図３（Ａ）に示すように、取得した予測条件データを用いて所定の予測時刻におけるプラント２全体の総負荷を予測する。なお、総負荷予測部３２１による予測には、予め決められた計画値が用いられてもよいし、回帰式等の予測モデルが用いられてもよい。図３（Ｂ）には、現在時刻１２：００において総負荷現状値ｌ０が３００［ｋＷ］でプラント２が運用されている場合に、現在時刻から１時間後の１３：００において総負荷予測値ｌ１が２００［ｋＷ］に減少すると予測された一例が示されている。総負荷予測部３２１は、予測した総負荷予測値を最適分配計算部３２２、推奨軌跡計算部３２３、及び生成データ保持部３３に出力する。
【００２６】
図４は、実施形態に従った最適分配計算部の処理の一例を説明する図である。ステップＳ３において、最適分配計算部３２２は、図４に示すように、総負荷予測部３２１により予測された総負荷予測値を取得する。そして、最適分配計算部３２２は、取得した総負荷予測値に対して、各設備２２の最適分配負荷とプラント２全体の総消費エネルギー最小値とを計算する。最適分配計算部３２２は、計算した各設備２２の最適分配負荷を生成データ保持部３３に出力する。また、最適分配計算部３２２は、計算した総消費エネルギー最小値を推奨軌跡計算部３２３及び生成データ保持部３３に出力する。
【００２７】
図５は、実施形態に従った推奨軌跡計算部の処理の一例を説明する図である。ステップＳ４において、推奨軌跡計算部３２３は、図５に示すように、総負荷現状値及び総消費エネルギー現状値を取得する。また、推奨軌跡計算部３２３は、総負荷予測部３２１により予測された総負荷予測値と、最適分配計算部３２２により計算された総消費エネルギー最小値とを取得する。そして、推奨軌跡計算部３２３は、現在点から目標点へプラント２の運用が変更される過程において経由される推奨軌跡を計算する。現在点とは、総負荷に対する総消費エネルギーをグラフ化した場合に、総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値で特定される点を指す。また、目標点とは、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値で特定される点を指す。なお、総消費エネルギー目標値は、本実施形態では総消費エネルギー最小値であるが、プラント２の運用者（ユーザ）によって任意に設定されてもよい。また、目標点は、推奨軌跡計算部３２３により決定されてもよいし、運用者によって決定（設定）されてもよい。推奨軌跡計算部３２３は、推奨軌跡を、現在点に対応する現在時刻から目標点に対応する所定の予測時刻まで時系列で計算する。
【００２８】
推奨軌跡は、プラント２全体における総負荷が現在点に対応する総負荷現状値から目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程において、プラント２に含まれる各設備２２の負荷が時間的に一定割合で変更される場合の軌跡であってもよい。各設備２２の負荷が一定割合で変更されるようにプラント２を制御することはプラント２の運用者にとって比較的容易であるため、運用者は、推奨軌跡に従って各設備２２を操作することで、プラント２の運用を目標点に容易に変更することができる。
【００２９】
また、推奨軌跡は、プラント２全体における総負荷が現在点に対応する総負荷現状値から目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程において、プラント２全体の総消費エネルギーが最小になるように各設備２２の負荷が最適分配される場合の軌跡でもよい。このような推奨軌跡に従ってプラント２の運用が変更されれば、現在点から目標点へプラント２の運用を変更する際に生じる無駄な消費エネルギーを削減することができる。
【００３０】
上記のような推奨軌跡の具体例を含め、推奨軌跡の条件はプラント２の運用者の目的（例えば、運用変更の容易さ、又は消費電力の削減等）に合わせて任意に設定されてもよく、推奨軌跡計算部３２３は、予め設定された条件に従って推奨軌跡を計算する。推奨軌跡とは、プラントを運用する上で現在点から目標点までの到達するまでに経由する中間点の集合だともいえる。ユーザはどのように運転点を経由させながらプラントを運転すればよいかの指針を得ることができる。
【００３１】
推奨軌跡計算部３２３は、計算した推奨軌跡のデータを生成データ保持部３３及び出力部３４に出力する。
図６は、実施形態に従った総消費エネルギー範囲計算部の処理の一例を説明する図である。ステップＳ５において、総消費エネルギー範囲計算部３２４は、図６に示すように、取得したシステムモデル数式Ｆ１と設備モデル数式Ｆ２とから、一階述語論理式を作成する。
【００３２】
図６に示した一例では、システムモデル数式Ｆ１は、次の式(1)で示される数式である。式(1)には、各設備２２の消費エネルギーＰ１、Ｐ２、・・・の和がプラント２全体の総消費エネルギーＰに対応し、各設備２２の負荷Ｌ１、Ｌ２、・・・の和がプラント２全体の総負荷Ｌに対応することが示されている。
【００３３】
【数１】
2018097493.tif 000003
また、図６に示した一例では、設備モデル数式Ｆ２は、次の式(2)で示される数式である。式(2)には、各設備２２の消費エネルギーＰ１、Ｐ２、・・・は、当該設備の効率ａ１、ａ２、・・・と当該設備の負荷Ｌ１、Ｌ２、・・・との積に対応することが示されている。
【００３４】
【数２】
2018097493.tif 000004
総消費エネルギー範囲計算部３２４は、システムモデル数式Ｆ１と設備モデル数式Ｆ２とが論理積で結合された数式を作成する。そして、総消費エネルギー範囲計算部３２４は、作成した数式に対して、プラント２全体の総負荷を表す変数Ｌと、プラント２全体での総消費エネルギーを表す変数Ｐを除く変数に存在符号∃を付与して、一階述語論理式Ψを生成する。図６に示した一例では、一階述語論理式Ψは次の式(3)のように示される。
【００３５】
【数３】
2018097493.tif 000005
総消費エネルギー範囲計算部３２４は、生成した一階述語論理式Ψに任意の限定消去アルゴリズムを適用することで総消費エネルギー範囲数式φを生成する。総消費エネルギー範囲数式φは、各設備２２の負荷配分を変更することで総負荷に対して総消費エネルギーがとり得る範囲を表す数式である。図６に示した一例では、総消費エネルギー範囲数式φは次の式(4)のように示される。
【００３６】
【数４】
2018097493.tif 000006
式(4)には、プラント全体の総消費エネルギーＰは、総負荷Ｌと下限の変数ｂ１との積よりも大きく、総負荷Ｌと上限の変数ｂ２との積よりも低いことが示されている。総消費エネルギー範囲計算部３２４は、生成した総消費エネルギー範囲数式φを生成データ保持部３３及び出力部３４に出力する。
【００３７】
生成データ保持部３３は、例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等である。生成データ保持部３３は、プラント解析部３１による解析結果を保持する。例えば、生成データ保持部３３は、総負荷予測値、最適分配データ（最適分配負荷及び総消費エネルギー最小値）、推奨軌跡データ、及び総消費エネルギー範囲数式を保持する。
【００３８】
出力部３４は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなディバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）等であり、通信インタフェースを更に含んでもよい。出力部３４は、プラント２の解析結果を画面表示するためのデータを作成し、作成したデータを端末装置４に出力する。
【００３９】
具体的には、例えば、出力部３４は、総消費エネルギー範囲数式を用いて、実行可能領域を画面表示するためのデータを作成する。実行可能領域とは、総負荷に対する総消費エネルギーをグラフ化した場合に表される領域であり、各設備２２の負荷配分を変更することで、プラント２全体において総負荷に対して総消費エネルギーがとり得る領域を指す。また、出力部３４は、実行可能領域と共に推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成する。出力部３４は、作成した総消費エネルギー範囲表示データを端末装置４に出力する。
【００４０】
端末装置４は、実施形態に従った表示装置の一例である。端末装置４は、例えば、コンピュータ、タブレット、又はスマートフォン等である。端末装置４は、入力部４１、処理部４２、表示部４３、及び通信部４４を含む。入力部４１は、例えば、キーボード、マウス、及び／又はタッチパネル等である。処理部４２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）といったプロセッサである。表示部４３は、例えば、液晶ディスプレイ等である。通信部４４は、例えば、有線及び／又は無線の通信インタフェース装置である。
【００４１】
例えば、運用者は、プラント２の運用支援に関する条件を入力部４１を通じて入力する。プラント２の運用支援に関する条件は、例えば、前述したような推奨軌跡の条件である。また、実施形態によっては、プラント２の運用支援に関する条件は、運用者によって設定された目標点を含んでもよい。通信部４４は、プラント２の運用支援に関する条件をプラント運用支援装置３へ送信する。また、通信部４４は、総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に、送信した条件により計算された推奨軌跡が画面表示される、総消費エネルギー範囲表示データをプラント運用支援装置３から受信する。処理部４２は、総消費エネルギー範囲表示データを処理し、表示部４３は、総消費エネルギー範囲表示データの処理結果に従って、実行可能領域表示及び推奨軌跡を含む総消費エネルギー範囲表示画面を表示する。
【００４２】
図７は、実施形態に従った総消費エネルギー範囲表示画面の一例を示す図である。図７に示すように、横軸が総負荷Ｌで縦軸が総消費エネルギーＰであるグラフ上に実行可能領域が表示される。また、実行可能領域内には、現在の総負荷に対する総消費エネルギーにより特定される現在点と、所定の予測時刻における総負荷予測値に対する総消費エネルギー最小値により特定される目標点とが表示される。さらに、プラント２の運用が現在点から目標点へ変更される過程において経由される推奨軌跡が表示される。
【００４３】
プラント２の運用者は、表示部４３上に表示された総消費エネルギー範囲表示画面を参照することで、プラント２の運用を推奨軌跡に従って現在点から目標点へ変更することができる。また、総消費エネルギーに関して推奨軌跡と実行可能領域の下限点との差は、プラント２の運用が推奨軌跡に従って変更される場合に生じる余剰な総消費エネルギーに相当する。そこで、運用者は、総消費エネルギー範囲表示画面を参照することで、プラント２の運用を推奨軌跡に従って変更する過程においてプラント２全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が生じるかを把握することができる。
【００４４】
このように、実施形態に従ったプラント運用支援装置によれば、現在の運用から目標とする運用へプラントの運用を変更する過程で、プラント全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が存在するのかをプラント運用者は把握できる。
【００４５】
以下、実施形態に従ったプラント運用支援装置３が、入力された各種モデル等の情報を用いてどのように各種数式を計算し、計算結果の表示データを得るかについて、具体例を用いて更に説明する。
【００４６】
図８は、システムモデル情報の一例を示す図である。図８に示す一例では、プラント２のシステムモデル情報として空調システムの情報が示されている。図示された空調システム２では、資源２１は電力であり、複数の設備２２は冷凍機であり、需要家２３は空調対象空間である。そして、消費エネルギーとして電力が扱われ、負荷として熱負荷が扱われる。
【００４７】
より具体的には、空調システム２は、４つの冷凍機２２−１〜２２−４を備える。冷凍機２２−１は、負荷Ｌ１[ｋＷ]に対して電力Ｐ１[ｋＷ]を消費し、冷凍機２２−２は、負荷Ｌ２[ｋＷ]に対して電力Ｐ２[ｋＷ]を消費する。冷凍機２２−３は、負荷Ｌ３[ｋＷ]に対して電力Ｐ３[ｋＷ]を消費し、冷凍機２２−４は、負荷Ｌ４[ｋＷ]に対して電力Ｐ４[ｋＷ]を消費する。各冷凍機２２−１〜２２−４が消費する消費電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４の総和が空調システム２全体で消費される総消費電力Ｐ[ｋＷ]になる。また、空調対象空間２３が要求する総負荷Ｌ[ｋＷ]は、各冷凍機２２−１〜２２−４の負荷Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４に配分される。そこで、図８に示した空調システム２に対するシステムモデル数式Ｆ１は、次の式(5)に示される数式になる。
【００４８】
【数５】
2018097493.tif 000007
式(5)に示すように、システムモデル数式Ｆ１には、各冷凍機２２−１〜２２−４が消費する電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４の総和が空調システム２全体で消費される総消費電力Ｐ[ｋＷ]になることが表現される。また、システムモデル数式Ｆ１には、空調対象空間２３が要求する総負荷Ｌ[ｋＷ]が各冷凍機２２−１〜２２−４の負荷Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４に配分されることが表現される。システムモデル数式Ｆ１は、これらの表現の論理積である。
【００４９】
システムモデル数式Ｆ１は、例えば、入力部４１を通じて入力され、入力データ保持部３１により取得及び保持されてもよい。或いは、システムモデル数式Ｆ１の基となるシステムモデル情報は、入力部４１を通じて入力され、入力データ保持部３１により取得及び保持されてもよい。
【００５０】
図９は、設備モデル情報の一例を示す図である。図９には、設備モデル情報の一例として、冷凍機２２−１〜２２−４夫々の負荷に対する消費電力特性が示されている。図９に示すように、各冷凍機２２−１〜２２−４は、異なる消費電力特性と上下限の制約とを夫々持っている。そこで、図９に示す設備モデル情報から作成される設備モデル数式Ｆ２は、次の式(6)に示される数式になる。
【００５１】
【数６】
2018097493.tif 000008
式(6)に示すように、設備モデル数式Ｆ２には、冷凍機２２−１〜２２−４夫々の消費電力特性が数式で表現される。設備モデル数式Ｆ２は、これらの消費電力特性の論理積である。
【００５２】
設備モデル数式Ｆ２は、例えば、入力部４１を通じて入力され、入力データ保持部３１により取得及び保持されてもよい。或いは、設備モデル数式Ｆ２の基となる設備モデル情報は、入力部４１を通じて入力され、入力データ保持部３１により取得及び保持されてもよい。
【００５３】
図１０は、総消費エネルギー現状値情報の一例を示す図である。図１０には、総消費エネルギー現状値情報の一例として、総消費電力の時間変化が示されている。図１０に示す一例では、現在時刻である１７：００において空調システム２全体で２００［ｋＷ］の電力が消費されている。空調システム２全体の総消費エネルギー（総消費電力）の現状値は、所定の時間間隔（図１０に示す一例では、１時間間隔）で空調システム２内で測定され、入力データ部３１により取得及び保持されてもよい。
【００５４】
図１１は、総負荷現状値情報及び総負荷予測値の一例を示す図である。図１１には、総負荷現状値情報の一例として、空調システム２全体の総熱負荷の時間変化が示されている。図１１に示す一例では、現在時刻である１７：００において空調対象空間２３が要求する総熱負荷は５００［ｋＷ］である。総負荷（総熱負荷）の現状値は、所定の時間間隔（図１１に示す一例では、１時間間隔）で空調システム２内で測定され、入力データ部３１により取得及び保持されてもよい。
【００５５】
上述したような数式及びデータの他、入力データ保持部３１によって、予測条件データが空調システム２から取得及び保持される。予測条件データは、例えば、空調システム２が運用される際の計画値や運用が所定の予測時刻等のデータである。
【００５６】
プラント解析部３２は、図８〜図１１を参照しながら上述したような各種データを用いて、例えば、次のような処理を実行する。
総負荷予測部３２１は、入力データ保持部３１から予測条件データを取得する。総負荷予測部３２１は、取得した予測条件データを用いて、所定の予測時刻において空調対象空間２３が要求する総熱負荷を予測する。図１１に示す一例では、負荷予測部３２１は、所定の予測時刻である１８：００において空調対象空間２３が要求する総熱負荷は４００［ｋＷ］であると予測している。負荷予測部３２１が予測した総熱負荷予測値は、生成データ保持部３３により保持される。
【００５７】
最適分配計算部３２２は、システムモデル数式Ｆ１及び設備モデル数式Ｆ２を入力データ保持部３１から取得する。また、最適分配計算部３２２は、負荷予測部３２１が予測した総熱負荷予測値を取得する。最適分配計算部３２２は、空調システム２全体の総熱負荷が負荷予測部３２１により予測された総熱負荷予測値であるという制約条件の下で、空調システム２全体の総消費電力を最小化するという最適化問題を解く。例えば、総熱負荷予測値Ｌが４００［ｋＷ］である場合、最適分配計算部３２２は、次の式(8)で示される制約条件の下で、次の式(7)で示される目的関数を解く。
【００５８】
【数７】
2018097493.tif 000009
【００５９】
【数８】
2018097493.tif 000010
例えば、総熱負荷予測値Ｌが４００［ｋＷ］の場合に総消費電力Ｐが最小になる負荷分配は、最適分配計算部３２２により次のように計算される。すなわち、冷凍機２２−１の負荷Ｌ１は１０８［ｋＷ］であり、冷凍機２２−２の負荷Ｌ２は９５［ｋＷ］であり、冷凍機２２−３の負荷Ｌ３は１２２［ｋＷ］であり、冷凍機２２−４の負荷Ｌ４は７５［ｋＷ］であると計算される。また、総熱負荷予測値Ｌが４００［ｋＷ］の場合に総消費電力Ｐが最小になるように熱負荷が分配されたときの総消費電力最小値は、１７２．３９［ｋＷ］であると計算される。
【００６０】
なお、最適分配計算部３２２は、式(8)で示される制約条件に加えて次の式(9)示される時間的制約条件の下で、式(7)で示される目的関数を解いてもよい。
【００６１】
【数９】
2018097493.tif 000011
式(9)において、負荷Ｌｉ＊（本実施例では、ｉ＝１〜４の整数）は、ある時刻における負荷Ｌｉよりも所定の刻み時間（例えば、１０分）前の負荷であり、ΔＬｉは、所定の刻み時間内で設備２２−ｉが負荷の変更を許容し得る負荷変更許容値である。各設備２２の負荷変更許容値ΔＬｉは、設備モデル情報の１つとして、入力データ保持部３１により取得及び保持されてもよい。最適分配計算部３２２は、空調システム２全体の総熱負荷が総熱負荷現状値から総熱負荷予測値へ変更される場合に各冷凍機２２には時間的な負荷変更許容値があるという制約条件の下で、空調システム２全体の総消費電力を最小化するという最適化問題を解く。式(9)で示されるような時間的制約条件を加えることで、各設備２２の時間的な出力制約が考慮された最適な負荷配分を計算することができる。
【００６２】
最適分配計算部３２２により計算された各冷凍機２２−１〜４の最適分配熱負荷と空調システム２全体の総消費電力最小値とは、予測時刻と関連付けて生成データ保持部３３により保持される。
【００６３】
総消費エネルギー範囲計算部３２４は、システムモデル数式Ｆ１及び設備モデル数式Ｆ２を入力データ保持部３１から取得する。そして、総消費エネルギー範囲計算部３２４は、システムモデル数式Ｆ１と設備モデル数式Ｆ２とを論理積で結合した数式に対して総消費電力Ｐと総熱負荷Ｌとを除く変数に存在記号∃を付与し、次の式(10)で示すような一階述語論理式Ψを生成する。
【００６４】
【数１０】
2018097493.tif 000012
総消費エネルギー範囲計算部３２４は、生成した一階述語論理式Ψに対して、限定記号消去アルゴリズムＱＥを適用し、次の式(11)で示されるような総消費エネルギー範囲数式φを生成する。
【００６５】
【数１１】
2018097493.tif 000013
式(11)で示される総消費エネルギー範囲数式φは、任意の総熱負荷の値に対して各冷凍機２２の熱負荷配分を変えることで実現可能な、総消費電力がとり得る値の範囲を表している。総消費エネルギー範囲計算部３２４により計算された総消費エネルギー範囲数式φは、生成データ保持部３３により保持される。
【００６６】
推奨軌跡計算部３２３は、現在時刻における総熱負荷現状値と総消費電力現状値とを入力データ保持部３１から取得し、総熱負荷現状値に対する総消費電力現状値により特定される現在点を決定する。また、推奨軌跡計算部３２３は、所定の予測時刻における総熱負荷予測値と総消費電力最小値とを入力データ保持部３１から取得し、総熱負荷予測値に対する総消費電力最小値により特定される目標点を決定する。推奨軌跡計算部３２３は、現在点から目標点へ空調システム２の運用が変更される過程において経由される推奨軌跡を計算する。
【００６７】
例えば、推奨軌跡計算部３２３は、空調システム２全体の総熱負荷が総熱負荷現状値から総熱負荷予測値へ変更される過程において、各冷凍機２２の熱負荷が時間的に一定割合で変更される場合の推奨軌跡を計算してもよい。
【００６８】
具体的には、推奨軌跡計算部３２３は、現在時刻（例えば、１７：００）における各冷凍機２２の熱負荷を取得する。現在時刻における各冷凍機２２の熱負荷は、空調システム２から入力データ保持部３１により予め取得及び保持されていてもよい。また、推奨軌跡計算部３２３は、予測時刻（例えば、１８：００）における各冷凍機２２の最適分配熱負荷を取得する。推奨軌跡計算部３２３は、当該冷凍機２２の熱負荷が現在時刻の熱負荷から最適分配熱負荷へ線形的に変更された場合の所定の刻み時間（例えば、１０分）毎の熱負荷を各冷凍機２２について計算する。推奨軌跡計算部３２３は、計算した各冷凍機２２の熱負荷を所定の刻み時間毎に合計することで、所定の刻み時間毎の総熱負荷を計算する。また、推奨軌跡計算部３２３は、各冷凍機２２の設備モデル情報を用いて、計算した熱負荷に対応する、所定の刻み時間毎の消費電力を各冷凍機２２について取得する。推奨軌跡計算部３２３は、取得した各冷凍機２２の消費電力を所定の刻み時間毎に合計することで、所定の刻み時間毎の総消費電力を計算する。そして、推奨軌跡計算部３２３は、所定の刻み時間毎の総熱負荷に対する総消費電力を軌跡点とする推奨軌跡を求める。
【００６９】
また、推奨軌跡計算部３２３は、空調システム２全体の総熱負荷が現在の総熱負荷から総熱負荷予測値へ変更される過程において、空調システム２全体の総消費電力が最小になるように各冷凍機２２の熱負荷が最適分配される場合の推奨軌跡を計算してもよい。
【００７０】
具体的には、推奨軌跡計算部３２３は、現在時刻における空調システム２全体の総熱負荷を取得する。また、推奨軌跡計算部３２３は、予測時刻における空調システム２全体の総熱負荷予測値を取得する。推奨軌跡計算部３２３は、現在時刻の総熱負荷から予測時刻の総熱負荷予測値までの総熱負荷値を所定の間隔で分割することで、所定の刻み時間毎の総熱負荷を計算する。推奨軌跡計算部３２３は、所定の刻み時間毎の総熱負荷を最適分配計算部３２２に出力する。最適分配計算部３２２は、所定の刻み時間毎の総熱負荷に対して、各冷凍機２２の最適分配熱負荷と総消費電力最小値とを計算する。推奨軌跡計算部３２３は、所定の刻み時間毎の総消費電力最小値を最適分配計算部３２２から取得する。そして、推奨軌跡計算部３２３は、所定の刻み時間毎の総熱負荷に対する総消費電力最小値を軌跡点とする推奨軌跡を求める。
【００７１】
なお、式(9)で示したような時間的制約条件を用いて総熱負荷予測値における各冷凍機２２の最適分配負荷が計算される場合、その計算の過程で、最適分配計算部３２２は、最適分配負荷と総熱負荷最小値とを所定の刻み時間毎に計算している。そこで、推奨軌跡計算部３２３は、所定の刻み時間毎の最適分配負荷と総消費電力最小値とを最適分配計算部３２２から取得してもよい。推奨軌跡計算部３２３は、取得した最適分配負荷を所定の刻み時間毎に合計することで、所定の刻み時間毎の総熱負荷を計算する。そして、推奨軌跡計算部３２３は、所定の刻み時間毎の総熱負荷に対する総消費電力最小値を軌跡点とする推奨軌跡を求める。
【００７２】
推奨軌跡計算部３２３により計算された推奨軌跡のデータは生成データ保持部３３により保持される。図１２は、推奨軌跡データの一例を示す図である。具体的には、図１２（Ａ）は、空調システム２全体の総熱負荷が現在の総熱負荷から総熱負荷予測値へ変更される過程において、各冷凍機２２の熱負荷が時間的に一定割合で変更される場合の推奨軌跡のデータ例である。図１２（Ｂ）は、空調システム２全体の総熱負荷が現在の総熱負荷から総熱負荷予測値へ変更される過程において、空調システム２全体の総消費電力が最小になるように各冷凍機２２の熱負荷が最適分配される場合の推奨軌跡のデータ例である。図１２に示すように、推奨軌跡データには、現在時刻から予測時刻までの過程における所定刻み時間毎の総熱負荷［ｋＷ］に対する総消費電力［ｋＷ］が含まれてもよい。
【００７３】
出力部３４は、総消費エネルギー範囲数式φを用いて実行可能領域を画面表示するためのデータを作成する。そして、出力部３４は、実行可能領域と共に推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成する。出力部３４は、作成した総消費エネルギー範囲表示データを端末装置４に出力する。端末装置４は、入力された総消費エネルギー範囲表示データに基づいて、総消費エネルギー範囲表示画面を表示部４３上に表示する。
【００７４】
図１３は、総消費エネルギー範囲表示画面の第１例を示す図である。図１３に示すように、総消費エネルギー範囲表示画面には、現在点と、目標点と、現在点から目標点へ運用が変更される過程において経由される推奨軌跡とが実行可能領域と共に表示される。図１３には、図１２（Ａ）に示した推奨軌跡データに基づいた推奨軌跡が示されている。
【００７５】
空調システム２の運用者は、表示部４３上に表示された総消費エネルギー範囲表示画面を参照することで、空調システム２の運用を推奨軌跡に従って現在点から目標点へ変更することができる。また、運用者は、推奨軌跡と実行可能領域の下限とを比較することによって、空調システム２の運用を推奨軌跡に従って変更する過程において空調システム全体の総消費電力にどの程度の無駄が生じるかを把握することができる。
【００７６】
図１４は、総消費エネルギー範囲表示画面の第２例を示す図である。図１４においても、総消費エネルギー範囲表示画面には、現在点、目標点、及び推奨軌跡が実行可能領域と共に表示される。図１４（Ａ）には、図１２（Ｂ）に示した推奨軌跡データに基づいた推奨軌跡が示されている。図１４（Ｂ）には、各冷凍機２２の最適分配負荷を計算する際に式(9)を示しながら前述した時間的制約条件が加えられた場合の推奨軌跡が示されている。
【００７７】
空調システム２の運用者は、空調システム２の運用を推奨軌跡に従って現在点から目標点へ変更することで、無駄な消費電力を可及的に抑制しながら空調システム２の運用を変更することができる。具体的には、無駄な消費電力が削減された図１４（Ａ）に示すような理想的な推奨軌跡に従って運用が変更されることで、現在点から目標点へ運用が変更される過程において空調システム２全体に生じる無駄な消費電力を可及的に抑制することができる。また、図１４（Ｂ）に示すような推奨軌跡には、各冷凍機２２が時間的に変更を許容し得る負荷が反映されているため、推奨軌跡に従って運用が変更されることで、各冷凍機２２の実際の時間的制約条件の下で空調システム２全体に生じる無駄な消費電力を抑制することができる。
【００７８】
図１３及び図１４に示した一例を含め、総消費エネルギー範囲表示画面中に表される推奨軌跡を求めるための条件は、プラント２の運用者の目的（例えば、運用変更の容易さ、又は消費電力の削減等）に合わせて任意に設定されてもよい。例えば、どのような推奨軌跡を望むかの条件をユーザが入力部４１を通じて設定し、その予め設定された条件をプラント運用支援装置３へ通信部４４が送信することにより、プラント運用支援装置３はユーザが望む推奨軌跡を表示させる出力データを作成することができる。ユーザが運用変更の容易さを望む場合は、図１３のようにプラントに含まれる各設備の負荷が一定割合で変更される場合の推奨軌跡をユーザが選択する。ユーザが消費電力の削減を望む場合は、図１４（Ａ）のように、プラント全体の総消費エネルギーが最小になるように各設備の負荷が最適分配される場合の推奨軌跡をユーザが選択する。ユーザが機器の制約を踏まえた上で消費電力の削減を望む場合は、図１４（Ｂ）のように、各設備の時間的な出力制約を制約条件に加えて各設備の最適分配された場合の推奨軌跡をユーザが選択する。このように、負荷を一定割合で変更する、最適分配する、機器の制約を踏まえた上で機器を最適分配することを条件としてユーザに予め設定させることで、ユーザが望む推奨軌跡を計算することができる。各条件を複数選択すればその複数分の推奨軌跡を計算・表示でき、各推奨軌跡を比較しながらプラントを運用することもできる。
【００７９】
なお、図１５に示すように、プラント２の運用が現在点から実際に変更された際の実軌跡が総消費エネルギー範囲表示画面に更に表示されるようにプラント運用支援装置３を構成してもよい。図１５は、総消費エネルギー範囲表示画面の第３例を示す図である。
【００８０】
例えば、空調システム２の運用が現在点から目標点へ実際に変更される過程において、総負荷の実績値と、対応する総消費エネルギーの実績値とがプラント２において測定され、実軌跡データとして入力データ保持部３１により保持される。図１５（Ａ）は、実軌跡のデータ例である。図１５（Ａ）に示すように、実軌跡データには、所定刻み時間（例えば、１０分）毎の総熱負荷の実績値［ｋＷ］と、対応する総消費電力の実績値［ｋＷ］とが含まれてもよい。出力部３４は、実軌跡データを用いて、実行可能領域内に推奨軌跡と共に実軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成する。そして、出力部３４は、作成した総消費エネルギー範囲表示データを端末装置４に出力する。端末装置４は、入力された総消費エネルギー範囲表示データに従って、図１５（Ｂ）に示すような総消費エネルギー範囲表示画面を表示部４３上に表示する。
【００８１】
プラント２の運用者は、総消費エネルギー範囲表示画面上の推奨軌跡と実軌跡とを比較することで、プラント２の運用が目標点に向かって計画通りに（すなわち、推奨軌跡に従って）変更されているか否かを判断することができる。
【００８２】
また、図１６に示すように、推奨軌跡と実行可能領域の下限との間の領域が総消費エネルギー範囲表示に強調表示されるようにプラント運用支援装置３を構成してもよい。図１６は、総消費エネルギー範囲表示画面の第４例を示す図である。
【００８３】
例えば、出力部３４は、推奨軌跡データと実行可能領域のデータとに基づいて、推奨軌跡と実行可能領域の下限との間の余剰総消費エネルギー領域を特定する。出力部３４は、特定した余剰総消費エネルギー領域が視覚的に強調表示されるデータを作成し、端末装置４に出力する。端末装置４は、入力されたデータに従って、図１６に示すような総消費エネルギー範囲表示画面を表示部４３上に表示する。図１６に示した一例では、余剰総消費エネルギー領域は、濃く塗りつぶされることで強調表示されている。
【００８４】
前述したように、総消費エネルギーに関して推奨軌跡と実行可能領域の下限点との差は、プラント２の運用が推奨軌跡に従って変更される場合に生じる余剰な総消費エネルギーに相当する。したがって、運用者は、プラント２の運用を推奨軌跡に従って変更する過程においてプラント２全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が生じるかを総消費エネルギー範囲表示画面上の強調表示によって即座に把握することができる。
【００８５】
更に、図１７に示すように、プラント２の運用が推奨軌跡に従って変更される場合に生じる余剰な総消費エネルギーは、総消費エネルギー範囲表示画面とは別に表示されるようにプラント運用支援装置３を構成してもよい。図１７は、余剰総消費エネルギー表示画面の一例を示す図である。
【００８６】
例えば、出力部３４は、推奨軌跡上の総負荷に対応する総消費エネルギーと、実行可能領域内において該総負荷に対応する総消費エネルギーの下限値との差分を時系列で計算する。出力部３４は、計算された差分が時系列で画面表示される余剰消費エネルギー表示データを作成し、端末装置４に出力する。端末装置４は、入力された余剰消費エネルギー表示データに従って、図１７に示すような余剰消費エネルギー表示画面を表示部４３上に表示する。図１７に示す一例では、現在時刻１７：００から予測時刻１８：００までの間に発生する余剰消費エネルギーの時間変化が表示されている。
【００８７】
運用者は、プラント２の運用を推奨軌跡に従って変更する過程においてプラント２全体の総消費エネルギーにどの程度の無駄が生じるかを余剰エネルギー表示画面を参照することで即座に把握することができる。
【００８８】
また、図１８に示すような負荷分配表示画面が更に表示されるようにプラント運用支援装置３を構成してもよい。図１８は、負荷分配表示画面の一例を示す図である。図１８に示すように、負荷分配表示画面には、プラント２全体における総負荷が推奨軌跡に従って現在点に対応する総負荷から目標点に対応する総負荷へ変更される過程における各設備２２の負荷が時系列で表示される。
【００８９】
例えば、プラント２全体の総負荷が現在の総負荷から総負荷予測値へ変更される過程において、各設備２２の負荷が時間的に一定割合で変更される場合の推奨軌跡が推奨軌跡計算部３２３により計算される。前述したように、推奨軌跡上の総負荷に対応する各設備２２の負荷は、推奨軌跡計算部３２３により計算されている。そこで、出力部３４は、推奨軌跡計算部３２３により計算された各設備２２の負荷を用いて負荷分配表示データを作成し、端末装置４に出力する。
【００９０】
また、例えば、プラント２全体の総負荷が現在の総負荷から総負荷予測値へ変更される過程において、プラント２全体の総消費電力が最小になるように各設備２２の負荷が最適分配される場合の推奨軌跡が推奨軌跡計算部３２３により計算される。前述したように、推奨軌跡上の総負荷に対応する各設備２２の最適分配負荷は、最適分配計算部３２２により計算されている。そこで、出力部３４は、最適分配計算部３２２により計算された各設備２２の最適分配負荷を用いて負荷分配表示データを作成し、端末装置４に出力する。
【００９１】
端末装置４は、入力された負荷分配表示データに従って、図１８に示すような負荷分配表示画面を表示部４３上に表示する。図１８に示す一例では、プラント２全体の総負荷が現在の総負荷から総負荷予測値へ変更される過程において各設備２２の負荷が時間的に一定割合で変更される場合の各設備２２の負荷が時系列で表示されている。なお、図１８に示すように、プラント２全体の総負荷の時間変化と、プラント２全体の総消費エネルギーの時間変化も更に表示されるようにしてもよい。
【００９２】
プラント２の運用者は、プラント２の運用が推奨軌跡に従って現在点から目標点へ変更されるように各設備２２を操作する。そこで、総負荷が推奨軌跡に従って現在点に対応する総負荷から目標点に対応する総負荷へ変更される過程における各設備２２の負荷が時系列で表示されれば、運用者は、表示された軌跡に沿うように各設備２２を容易に操作することができる。
【００９３】
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、プラント運用支援装置３に含まれる各構成要素は、プラント運用システム１に含まれる複数の任意の情報処理装置に分散して配置されてもよい。こうした実施形態では、複数の情報処理装置は有線及び／又は無線の通信を介して相互に接続され、分散配置された各構成要素は連携する。
【００９４】
図１９は、実施形態に従ったプラント運用システムに含まれる情報処理装置の構成例を示す図である。図１９に示す構成例では、情報処理装置５は、プロセッサの一例であるＣＰＵ５１と、ＲＡＭ等の主記憶装置５２と、ハードディスクドライブ等の補助記憶装置５３とを含む。また、情報処理装置５は、キーボードやマウス等の入力装置５４と、液晶ディスプレイ又はＣＲＴディスプレイ等の出力装置５５とを更に含む。そして、情報処理装置５は、可搬型記憶媒体へデータを書き込み且つ可搬型記憶媒体からデータを読み取る可搬型記憶媒体読み書き装置５６と、インターネットやイントラネット等の通信ネットワークと接続する通信インタフェース装置５７とを更に含む。情報処理装置５に含まれるこれらの構成要素５１〜５７は、バス５８を介して相互に接続される。
【００９５】
プラント運用支援装置３に含まれる構成要素の内、入力データ保持部３１及び生成データ保持部３３は、例えば、主記憶装置５２及び補助記憶装置５３に実装可能である。総負荷予測部３２１、最適分配計算部３２２、推奨軌跡計算部３２３、及び総消費エネルギー範囲計算部３２４は、例えば、ＣＰＵ５１に実装可能である。出力部３４は、例えば、ＣＰＵ５１及び通信インタフェース装置５７に実装可能である。
【００９６】
プラント運用支援装置３に含まれる各構成要素が複数の情報処理装置５に分散された場合であっても、上述したような効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１    プラント運用システム
２    プラント
３    プラント運用支援装置
４    端末装置
５    情報処理装置
２１    資源（電力）
２２（２２−１〜２２−４）    設備（冷凍機）
２３    需要家（空調対象空間）
３１    入力データ保持部
３２    プラント解析部
３３    生成データ保持部
３４    出力部
４１    入力部
４２    処理部
４３    表示部
４４    通信部
５１    ＣＰＵ
５２    主記憶装置
５３    補助記憶装置
５４    入力装置
５５    出力装置
５６    可搬型記憶媒体読み書き装置
５７    通信インタフェース装置
３２１    総負荷予測部
３２２    最適分配計算部
３２３    推奨軌跡計算部
３２４    総消費エネルギー範囲計算部
【図１】
2018097493.tif 000014
【図２】
2018097493.tif 000015
【図３】
2018097493.tif 000016
【図４】
2018097493.tif 000017
【図５】
2018097493.tif 000018
【図６】
2018097493.tif 000019
【図７】
2018097493.tif 000020
【図８】
2018097493.tif 000021
【図９】
2018097493.tif 000022
【図１０】
2018097493.tif 000023
【図１１】
2018097493.tif 000024
【図１２】
2018097493.tif 000025
【図１３】
2018097493.tif 000026
【図１４】
2018097493.tif 000027
【図１５】
2018097493.tif 000028
【図１６】
2018097493.tif 000029
【図１７】
2018097493.tif 000030
【図１８】
2018097493.tif 000031
【図１９】
2018097493.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月17日(2017.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を予め設定された条件に基づいて計算する推奨軌跡計算部と、
前記プラントに含まれる各設備の負荷と前記プラント全体の総負荷との関係と、前記各設備の消費エネルギーと前記プラント全体の総消費エネルギーとの関係とが表されたシステムモデル数式と、前記各設備の前記負荷と前記消費エネルギーとの関係が表された設備モデル数式とから一階述語論理式を生成し、前記一階述語論理式に限定記号消去アルゴリズムを適用することで、前記プラント全体の前記総負荷に対する前記総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算する総消費エネルギー範囲計算部と、
前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する出力部と
を含む、プラント運用支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記プラントの運用が前記現在点から実際に変更された際の実軌跡が更に画面表示される前記総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項３】
請求項１〜２の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記推奨軌跡計算部は、前記総負荷現状値から前記目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程において、前記各設備の負荷が時間的に一定割合で変更される場合の前記推奨軌跡を計算する、
プラント運用支援装置。
【請求項４】
請求項１〜２の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記推奨軌跡計算部は、前記総負荷現状値から前記目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程において、前記プラント全体の総消費エネルギーが最小になるように前記各設備の負荷が最適分配される場合の前記推奨軌跡を計算する、
プラント運用支援装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラント運用支援装置であって、
前記推奨軌跡計算部は、前記各設備の時間的な出力制約を制約条件に加えて前記各設備の前記負荷が最適分配された場合の前記推奨軌跡を計算する、
プラント運用支援装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記推奨軌跡と前記実行可能領域の下限との間の領域が更に強調表示される前記総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記推奨軌跡上の総負荷に対応する総消費エネルギーと、前記実行可能領域内において前記推奨軌跡上の前記総負荷に対応する総消費エネルギーの下限値との差分を時系列で計算し、前記差分が時系列で画面表示される余剰消費エネルギー表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のプラント運用支援装置であって、
前記出力部は、前記プラント全体における総負荷が前記推奨軌跡に従って前記現在点に対応する総負荷現状値から前記目標点に対応する総負荷予測値へ変更される過程における前記各設備の負荷が時系列で画面表示される負荷分配表示データを作成して出力する、
プラント運用支援装置。
【請求項９】
プラントの運用支援に関する条件をプラント運用支援装置へ送信し、総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記条件により計算された推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを前記プラント運用支援装置から受信し、前記総消費エネルギー範囲表示データを処理し、前記総消費エネルギー範囲表示データの処理結果に従って、前記実行可能領域及び推奨軌跡を含む総消費エネルギー範囲表示画面を表示する表示装置と、
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へ前記プラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を前記条件に基づいて計算し、前記プラントに含まれる各設備の負荷と前記プラント全体の総負荷との関係と、前記各設備の消費エネルギーと前記プラント全体の総消費エネルギーとの関係とが表されたシステムモデル数式と、前記各設備の前記負荷と前記消費エネルギーとの関係が表された設備モデル数式とから一階述語論理式を生成し、前記一階述語論理式に限定記号消去アルゴリズムを適用することで、前記プラント全体の前記総負荷に対する前記総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算し、前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡を出力するプラント運用支援装置と
を含む、プラント運用支援システム。
【請求項１０】
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を予め設定された条件に基づいて計算する推奨軌跡計算部と、
前記プラントに含まれる各設備の負荷と前記プラント全体の総負荷との関係と、前記各設備の消費エネルギーと前記プラント全体の総消費エネルギーとの関係とが表されたシステムモデル数式と、前記各設備の前記負荷と前記消費エネルギーとの関係が表された設備モデル数式とから一階述語論理式を生成し、前記一階述語論理式に限定記号消去アルゴリズムを適用することで、前記プラント全体の前記総負荷に対する前記総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算する総消費エネルギー範囲計算部と、
前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する出力部と
が分散して配置された複数の情報処理装置を含む、
プラント運用システム。
【請求項１１】
総負荷現状値に対する総消費エネルギー現状値により特定される現在点から、総負荷予測値に対する前総消費エネルギー目標値により特定される目標点へプラントの運用が変更される過程を表す推奨軌跡を予め設定された条件に基づいて計算し、
前記プラントに含まれる各設備の負荷と前記プラント全体の総負荷との関係と、前記各設備の消費エネルギーと前記プラント全体の総消費エネルギーとの関係とが表されたシステムモデル数式と、前記各設備の前記負荷と前記消費エネルギーとの関係が表された設備モデル数式とから一階述語論理式を生成し、前記一階述語論理式に限定記号消去アルゴリズムを適用することで、前記プラント全体において前記総負荷に対する前記総消費エネルギーがとり得る範囲を表す総消費エネルギー範囲数式を計算し、
前記総消費エネルギー範囲数式により表される実行可能領域と共に前記推奨軌跡が画面表示される総消費エネルギー範囲表示データを作成して出力する
ことを含む、プラント運用支援装置が実行するプラント運用支援方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
特許文献２には、制御系を一階述語論理式に変換し、この一階述語論理式における限定記号が付いた変数を消去した式から制御系を解析する制御系解析・設計装置が開示されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
生成データ保持部３３は、例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等である。生成データ保持部３３は、プラント解析部３２による解析結果を保持する。例えば、生成データ保持部３３は、総負荷予測値、最適分配データ（最適分配負荷及び総消費エネルギー最小値）、推奨軌跡データ、及び総消費エネルギー範囲数式を保持する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図１０は、総消費エネルギー現状値情報の一例を示す図である。図１０には、総消費エネルギー現状値情報の一例として、総消費電力の時間変化が示されている。図１０に示す一例では、現在時刻である１７：００において空調システム２全体で２００［ｋＷ］の電力が消費されている。空調システム２全体の総消費エネルギー（総消費電力）の現状値は、所定の時間間隔（図１０に示す一例では、１時間間隔）で空調システム２内で測定され、入力データ保持部３１により取得及び保持されてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図１１は、総負荷現状値情報及び総負荷予測値の一例を示す図である。図１１には、総負荷現状値情報の一例として、空調システム２全体の総熱負荷の時間変化が示されている。図１１に示す一例では、現在時刻である１７：００において空調対象空間２３が要求する総熱負荷は５００［ｋＷ］である。総負荷（総熱負荷）の現状値は、所定の時間間隔（図１１に示す一例では、１時間間隔）で空調システム２内で測定され、入力データ保持部３１により取得及び保持されてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
プラント解析部３２は、図８〜図１１を参照しながら上述したような各種データを用いて、例えば、次のような処理を実行する。
総負荷予測部３２１は、入力データ保持部３１から予測条件データを取得する。総負荷予測部３２１は、取得した予測条件データを用いて、所定の予測時刻において空調対象空間２３が要求する総熱負荷を予測する。図１１に示す一例では、総負荷予測部３２１は、所定の予測時刻である１８：００において空調対象空間２３が要求する総熱負荷は４００［ｋＷ］であると予測している。総負荷予測部３２１が予測した総熱負荷予測値は、生成データ保持部３３により保持される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
最適分配計算部３２２は、システムモデル数式Ｆ１及び設備モデル数式Ｆ２を入力データ保持部３１から取得する。また、最適分配計算部３２２は、総負荷予測部３２１が予測した総熱負荷予測値を取得する。最適分配計算部３２２は、空調システム２全体の総熱負荷が総負荷予測部３２１により予測された総熱負荷予測値であるという制約条件の下で、空調システム２全体の総消費電力を最小化するという最適化問題を解く。例えば、総熱負荷予測値Ｌが４００［ｋＷ］である場合、最適分配計算部３２２は、次の式(8)で示される制約条件の下で、次の式(7)で示される目的関数を解く。