(57)【要約】【課題】本発明の一実施形態は、出力変化率と負荷保持時間とを考慮した発電機の運転計画を作成する。【解決手段】本発明の一実施形態の運転計画作成装置は、仮想出力限界算出部と、発電量限界値算出部と、発電量算出部と、を備え、発電機の発電量に関する前記発電機の運転計画を作成する。前記仮想出力限界算出部は、少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する。前記発電量限界値算出部は、前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する。前記発電量算出部は、少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する。【選択図】図１
2018074836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の発電量に関する前記発電機の運転計画を作成する運転計画作成装置であって、
少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する仮想出力限界算出部と、
前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する発電量限界値算出部と、
少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する発電量算出部と、
を備える運転計画作成装置。
【請求項２】
第１の時間枠における前記発電機の発電量と、前記仮想出力限界と、に基づき、前記第１の時間枠の次の時間枠である第２の時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値である第１の初期値および増減方向の初期値である第２の初期値と、前記第２の時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値である第３の初期値と、を算出する次時間枠初期値算出部
をさらに備える請求項１に記載の運転計画作成装置。
【請求項３】
前記次時間枠初期値算出部が、
前記第１の時間枠の終了時点の前記発電機の出力電力値および出力電力の増減方向をそれぞれ、前記第１の初期値および前記第２の初期値とし、
前記出力電力値に対応する負荷保持時間から前記出力電力値の継続時間を引いた残りの時間を、前記第３の初期値とする
請求項２に記載の運転計画作成装置。
【請求項４】
前記次時間枠初期値算出部が、前記時間枠における前記発電機の前記発電量と、前記仮想出力限界と、に基づき作成された仮想出力線に基づき、前記出力電力値と、前記継続時間と、を算出する
請求項３に記載の運転計画作成装置。
【請求項５】
発電機の発電量に関する前記発電機の運転計画を作成する運転計画作成方法であって、
少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する仮想出力限界算出ステップと、
前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する発電量限界値算出ステップと、
少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する発電量算出ステップと、
を備える運転計画作成方法。
【請求項６】
発電機の発電量に関する前記発電機の運転計画を作成するためのプログラムであって、
少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する仮想出力限界算出ステップと、
前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する発電量限界値算出ステップと、
少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する発電量算出ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、運転計画作成装置、運転計画作成方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般電気事業者の発電部門等にとって、発電機の運転計画を立てることは重要な業務の１つである。運転計画は、所定期間において予測された電力需要に応じた電力量を発電機に出力させるように作成される。
【０００３】
しかし、発電機の出力電力を変化させる場合、出力変化率と負荷保持時間とが制約となる。出力変化率は、発電機の出力電力の変化の度合である。負荷保持時間は、発電機の出力電力値が所定の値となった場合に、発電機に対する負荷が保持されて、当該出力電力値が継続される時間である。ゆえに、負荷保持時間を経過するまで、発電機の出力電力を変化させることができない。したがって、これら２つの制約を考慮しなければ、精確な運転計画を作成することができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４５２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施形態は、出力変化率と負荷保持時間とを考慮した発電機の運転計画を作成する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態の運転計画作成装置は、仮想出力限界算出部と、発電量限界値算出部と、発電量算出部と、を備え、発電機の発電量に関する前記発電機の運転計画を作成する。前記仮想出力限界算出部は、少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に基づき、前記発電機の仮想出力限界を算出する。前記発電量限界値算出部は、前記仮想出力限界と、時間枠における前記発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、前記時間枠における前記発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、前記時間枠における前記発電機の発電量限界値を算出する。前記発電量算出部は、少なくとも前記発電量限界値に関する制約条件を有する最適化問題を解くことにより、前記時間枠における前記発電機の発電量を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る運転計画作成装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】発電機運転データを説明する図。
【図３】仮想出力限界を説明する図。
【図４】発電量限界値の算出の一例を示す図。
【図５】発電量限界値の算出の他の一例を示す図。
【図６】次時間枠初期値算出部１５の処理を説明する図。
【図７】運転計画の一例を示す図。
【図８】本実施形態に係る運転計画作成装置の全体処理の概略フローチャートの一例を示す図。
【図９】本実施形態に係る運転計画作成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（本発明の一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る運転計画作成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示された運転計画作成装置１は、記憶部（取得部）１１と、仮想出力限界算出部１２と、発電量限界値算出部１３と、発電量算出部１４と、次時間枠初期値算出部１５と、運転計画作成部１６と、を備える。
【００１０】
運転計画作成装置１は、予測される電力需要などの制約条件（制約式）と、所定の目的を表す目的関数とに基づき、発電機の運転計画を作成する。作成される運転計画は、所定の時間枠において発電機が出力する発電量に関するものである。そして、算出された発電量は、発電機の出力変化率と負荷保持時間の２つの制約が少なくとも考慮されたものとする。
【００１１】
時間枠は、運転計画が作成される期間の一部である。時間枠は、発電機が出力する発電量と、予想される電力需要とが一致することが要求される期間に基づいて定められてもよい。例えば、３０分同時同量を考慮する場合は、時間枠を３０分と定めてもよい。なお、発電量は、１台の発電機の発電量でもよいし、複数の発電機の各発電量の総和でもよい。作成される運転計画の全体の期間は、連続した複数の時間枠により構成される。つまり、作成される運転計画は、各時間枠における発電量の集合となる。時間枠および作成される運転計画の全体の期間の長さは、特に限られるものではない。
【００１２】
なお、発電機の種類は、前述の出力変化率および負荷保持時間を有するものであれば、特に限られるものではない。火力、水力、原子力の発電機でもよい。風力、太陽光、地熱、バイオマス等の自然エネルギーによる発電機でもよい。水素発電などの発電機でもよい。また、各発電機の種類は、同じでも異なっていてもよい。
【００１３】
運転計画作成装置１の構成要素について説明する。
記憶部（取得部）１１は、運転計画の作成に用いられる情報をデータとして取得して記憶する。運転計画の作成に用いられる情報には、目的関数に関する情報と、制約条件に関する情報とがある。例えば、発電機の運転にかかる費用を示す運転コストを小さくすることを目的とする場合は、発電機の単位電力量当たりの運転コストが記憶部１１に記憶される。また、例えば、運転コストを各発電機が使用する燃料等の物品の費用から算出する場合は、当該物品の費用に関する情報も記憶部１１に記憶されてもよい。
【００１４】
また、制約条件に関する情報として、作成される運転計画の期間において予測される電力需要が記憶部１１に記憶される。電力需要は複数の発電機が賄う電力であるため、各発電機が出力可能な電力の情報も必要となる。ゆえに、発電機の運転に関する情報も記憶部１１に記憶される。記憶部１１に記憶された発電機の運転に関する情報を示すデータを発電機運転データと記載する。発電機の出力変化率と負荷保持時間も、発電機運転データに含まれる。
【００１５】
なお、運転計画作成装置１は複数の記憶部を有していてもよい。つまり、複数の記憶部により記憶部１１が構成されていてもよい。例えば、運転計画作成装置１に複数の記憶部が存在し、各記憶部に記憶される情報の種類が異なるようにしてもよい。
【００１６】
記憶部１１に記憶される情報は、ユーザにより予め記憶部１１に記憶されていてもよいし、運転計画作成装置１が外部の装置またはシステムから取得することにより記憶されてもよい。図１の例のように、運転計画作成装置１は、電力需要予測システム２から電力需要を取得し、発電機運転データ取得システム３から発電機運転データを取得し、入出力インタフェース４よりユーザから入力された発電機の運転条件に関する情報を取得してもよい。記憶部１１に記憶された発電機の運転条件に関する情報を示すデータを運転条件データと記載する。運転条件データが示す情報は、例えば、発電機の保守期間、燃料の費用など、運転計画が作成される期間内において値が変動するような情報が想定される。
【００１７】
なお、図１の例のように、外部の装置またはシステムから情報を取得する場合は、運転計画作成装置１は、外部の装置またはシステムと、通信インタフェースまたはデバイスインタフェースなどにより直接または間接的に接続されて、データの送受が可能とする。ＩＰアドレス等のデータの送受に必要な情報は、記憶部１１に予め記憶されていればよい。
【００１８】
また、記憶部１１は、運転計画作成装置１の各構成要素の処理による結果を取得し記憶してもよい。例えば、記憶部１１は作成された運転計画などを記憶してもよい。また、記憶部１１に記憶された情報は入出力インタフェース４に出力されてもよいし、外部の装置またはシステムに送られてもよい。
【００１９】
仮想出力限界算出部１２は、発電機運転データに基づき、発電機の仮想出力限界を算出する。当該発電機運転データには、少なくとも発電機の出力変化率および負荷保持時間に関するデータが含まれる。仮想出力限界には、仮想出力上限と仮想出力下限とが含まれる。仮想出力上限は、発電機が出力電力を上昇させていくと仮想した場合における出力電力の上限値の時系列推移を示す。仮想出力下限は、発電機が出力電力を下降させていくと仮想した場合における出力電力の下限値の時系列推移を示す。なお、仮想出力上限および仮想出力下限のいずれか一方を考慮しない場合は、考慮しない方が仮想出力限界に含まれていなくともよい。
【００２０】
図２は、発電機運転データを説明する図である。図２（Ａ）は、発電機運転データに含まれる出力変化率に関するデータの一例を示す図である。図２（Ａ）に示す表には、ユニットＩＤと、方向と、出力下限と、出力上限と、出力変化率とが示されている。ユニットＩＤは発電機の識別番号を示す。方向は、出力電力の増減の方向を示す。「上げ」は出力電力が増加していくことを示す。「下げ」は出力電力が減少していくことを示す。出力下限および出力上限はそれぞれ、出力電力の範囲の下限値および上限値を示す。出力変化率は、出力下限および出力上限に挟まれた範囲における、発電機の出力電力の変化の度合を示す。例えば、図２（Ａ）の上から２行目は、ユニットＩＤが１である発電機の出力電力が１００ＭＷ（メガワット）から２００ＭＷまでの範囲において上昇するときは、当該出力電力の出力変化率は５ＭＷ／分（メガワット分）であることを示す。
【００２１】
図２（Ｂ）は、発電機運転データの１つである負荷保持時間に関するデータの一例を示す図である。図２（Ｂ）に示す表には、ユニットＩＤと、方向と、出力と、負荷保持時間とが示されている。出力は、負荷保持時間に対応する出力電力値（出力電力の大きさ）を示す。負荷保持時間は、発電機の出力電力が増加して出力に示された値となってさらに増加しようとする場合、または出力電力が減少して出力に示された値となってさらに減少しようとする場合に、出力電力値が継続される（一定に保たれ続ける）時間を示す。例えば、図２（Ｂ）の上から２行目は、ユニットＩＤが１である発電機の出力電力が上昇して２００ＭＷに到達したときの負荷保持時間が３０分であることを示す。つまり、ユニットＩＤが１の発電機は、出力電力が上昇して２００ＭＷに到達し、さらに上昇しようとするときは、３０分間出力電力が２００ＭＷに保たれることを意味する。
【００２２】
図３は、仮想出力限界を説明する図である。図３（Ａ）は、仮想出力上限を示す図である。図３（Ｂ）は、仮想出力下限を示す図である。図３（Ａ）および（Ｂ）の横軸は経過時間を示し、縦軸は出力電力を示す。
【００２３】
図３に示すように、仮想出力限界のグラフは、図２で示された出力変化率および負荷保持時間を満たす。例えば、図３（Ａ）の仮想出力上限のグラフにおいて、出力下限が１００ＭＷで出力上限が２００ＭＷの範囲では、図２（Ａ）の上から２行目に示す通り、出力変化率を示すグラフの傾きが５である。ゆえに、２０分かけて出力電力が１００ＭＷから２００ＭＷに増加する。そして、図２（Ｂ）の上から２行目に示す通り、出力電力が上昇して２００ＭＷになったときの負荷保持時間が３０分であるため、図３（Ａ）の仮想出力上限のグラフが２０分から５０分の間、出力電力が２００ＭＷで一定となる。なお、負荷保持時間により出力電力が一定である時間帯を負荷保持帯と記載する。なお、図３（Ａ）では、最大の出力電力が５００ＭＷと想定するため、出力電力が５００ＭＷになった後は、出力電力は上昇しない。
【００２４】
仮想出力下限のグラフも、仮想出力上限のグラフ同様、発電機運転データの出力変化率および負荷保持時間を満たす。例えば、図３（Ｂ）の仮想出力下限のグラフにおいて出力下限が２００ＭＷで出力上限が５００ＭＷの範囲では、図２（Ａ）の上から５行目に示す通り、出力変化率を示すグラフの傾きが１０である。ゆえに、３０分かけて出力電力が５００ＭＷから２００ＭＷに減少する。そして、図２（Ｂ）の上から４行目に示す通り、出力電力が下降して２００ＭＷになったときの負荷保持時間が５０分であるため、図３（Ａ）の仮想出力下限のグラフが３０分から８０分の間、出力電力が２００ＭＷで一定となる。なお、図３（Ｂ）では、最小の出力電力が１００ＭＷと想定するため、出力電力が１００ＭＷになった後は、出力電力は下降しない。
【００２５】
発電量限界値算出部１３は、仮想出力限界と、時間枠における発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、時間枠における発電機の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、時間枠における発電機の発電量限界値を算出する。仮想出力限界には、少なくとも仮想出力上限または仮想出力下限が含まれるため、算出される発電量限界値には、発電量の少なくとも上限値または下限値が含まれる。
【００２６】
負荷保持残時間は、出力電力値が継続される残り時間であり、出力電力が変化するまでの時間を意味する。負荷保持残時間は、出力電力値に対応する負荷保持時間から、当該出力電力値が継続された時間（継続時間）を引くことにより算出される。時間枠の負荷保持残時間の初期値は、時間枠の開始時点における負荷保持残時間を意味する。例えば、１番目の時間枠の終了時点において出力電力値が継続されていた場合、２番目の時間枠では、負荷保持時間から前の時間枠における出力電力値の継続時間を引いた残りの時間が、２番目の時間枠において出力電力値が継続される時間となる。ゆえに、当該残りの時間が、２番目の時間枠の負荷保持残時間の初期値となる。
【００２７】
図４は、発電量限界値の算出の一例を示す図である。図４での説明では、時間枠の出力電力の大きさの初期値が３００ＭＷ、増減方向の初期値が「上げ」（増加）、時間枠の負荷保持残時間の初期値が０と指定されたと想定する。図４（Ａ）は、仮想出力上限を用いて発電量上限値を算出する一例を示す図である。負荷保持残時間の初期値が０と指定された場合、すぐに出力電力を変化させることができるため、出力電力が指定された値となる時点から時間枠の期間の満了時まで、横軸と仮想出力上限のグラフとに挟まれる面積が、当該時間枠における発電量上限値となる。
【００２８】
例えば、図４（Ａ）では、出力電力が３００ＭＷとなるのは、時間が６０分のときである。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、６０分から９０分までの間における横軸と仮想出力上限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量上限値となる。したがって、算出される発電量上限値は１９２ＭＷｈ（メガワット時）となる。
【００２９】
図４（Ｂ）は、仮想出力下限を用いて発電量下限値を算出する一例を示す図である。図４（Ｂ）では、出力電力が３００ＭＷとなるのは、時間が２０分のときである。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、２０分から５０分までの間における横軸と仮想出力下限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量下限値となる。したがって、算出される発電量下限値は１０８ＭＷｈとなる。
【００３０】
図５は、発電量限界値の算出の他の一例を示す図である。図４では、出力電力が指定された値となる時点は１つであるが、図５では、指定された出力電力が負荷保持帯に係る出力電力である場合、つまり、出力電力が指定された値となる時点が一定期間にまたがる場合を説明する。図５での説明では、出力電力の大きさの初期値が２００ＭＷ、増減方向の初期値が「上げ」、負荷保持残時間の初期値が２０分と指定されたと想定する。
【００３１】
出力電力が指定された値となる時点が一定期間にまたがる場合、出力電力が指定された初期値から変化する時点までの時間が負荷保持残時間の初期値と一致する時点が発電量限界値の算出を開始する時点となる。なぜなら負荷保持残時間と同じ時間が経過すれば、発電機が出力電力を変化させることができるからである。例えば、図５（Ａ）では、出力電力が２００ＭＷであるのは時間が２０分から５０分までである。しかし、負荷保持残時間が２０分と指定されているため、出力電力が２００ＭＷから変化する時点である５０分までの時間が、指定された負荷保持残時間２０分と一致する時点である３０分が、発電量限界値の算出を行う開始時点となる。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、時間枠の開始時点３０分から終了時６０分までの間における横軸と仮想出力上限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量上限値となる。したがって、算出される発電量上限値は１０８ＭＷｈとなる。
【００３２】
図５（Ｂ）では、出力電力が２００ＭＷであるのは時間が３０分から８０分までの間である。しかし、増減方向の初期値が「下げ」（減少）でないため、負荷保持残時間が２０分と指定されていても、出力電力が２００ＭＷから変化する時点である８０分が、発電量限界値の算出を行う開始時点となる。ゆえに、時間枠の長さが３０分の場合、時間枠の開始時点８０分から終了時１１０分までの間における横軸と仮想出力下限のグラフとに挟まれる面積が、求める発電量下限値となる。したがって、算出される発電量下限値は約６７ＭＷｈとなる。
【００３３】
このように、発電量限界値算出部１３は、時間枠の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、時間枠の負荷保持残時間の初期値と、に基づき、仮想出力上限を用いて発電量上限値を、仮想出力下限を用いて発電量下限値を算出する。なお、発電量限界値算出部１３が処理する最初の時間枠における出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持残時間の初期値は、予め記憶部１１に記憶されているとする。また、最初の時間枠以降の時間枠における出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持残時間の初期値は、次時間枠初期値算出部１５により算出される。詳細は後述する。
【００３４】
発電量算出部１４は、与えられた目的関数および制約条件による最適化問題を解くことにより、適切とされる発電量を算出する。発電量は時間枠ごとに算出される。求解される最適化問題の制約条件には、少なくとも発電量限界値に関する制約条件が含まれる。次式は、ある時間枠における目的関数と制約条件の一例を示す式である。
【数１】
2018074836.tif 000003
【００３５】
数１の式（１）は、目的関数を示す。当該目的関数は、複数の発電機の運転コストの総和を小さくすることを目的とすることを意味する。ｉは１以上ｌ（ｌは正の整数）以下の整数であって、発電機の識別番号（ユニットＩＤ）を示す。ｌは、運転計画を作成する対象の発電機の総数を示す。ｘｉは連続変数であって、発電機ｉの発電量を示す。ｕｉは離散変数であって、発電機ｉの運転状態を示す。式（５）に、ｕｉの取り得る値を示す制約条件が示されている。式（５）では、ｕｉは０または１値を取る。ゆえに、発電機ｉの運転状態は２種類である。例えば、運転状態を運転と停止の２種類とし、発電機ｉの運転状態が運転の場合はｕｉが１であり、運転状態が停止である場合はｕｉが０であるとしてもよい。ＣＯＳＴｉ（ｘｉ，ｕｉ）は、発電機ｉの発電量がｘｉであって、発電機ｉの状態がｕｉであるときの運転コストを表す関数を示す。
【００３６】
式（２）から式（５）は、制約条件を示す。式（２）は、発電機の発電量限界値に関する制約条件であり、発電量ｘｉが取り得る範囲を示す。ＬＯＷＥＲｉは、発電量限界値算出部１３が算出した発電機ｉの発電量下限値を示す。ＵＰＰＥＲｉは、発電量限界値算出部１３が算出した発電機ｉの発電量上限値を示す。式（２）のように、最適化問題は、少なくとも発電量限界値に関する制約条件を有する。
【００３７】
式（３）のＧは、他の制約条件により構成される実行可能領域を示す。例えば、電力需要、保守などの運転条件は、Ｇを算出するための制約条件として用いられる。ゆえに、式（３）は発電量ｘｉと運転状態ｕｉの取り得る組み合わせを示す制約条件である。式（４）のＲ＋は負でない実数の集合を示す。ゆえに、式（４）は発電量ｘｉが負でない実数であるという制約条件を示す。
【００３８】
なお、上記のような最適化問題は、ソルバ等により処理することができる。ゆえに、発電量算出部１４は、ソルバを用いて実現することができる。例えば、目的関数および制約式が１次または２次式といった比較的低次元の式で表される場合は、汎用ソルバを用いてもよい。また、ソルバは新たに作成されてもよい。
【００３９】
なお、運転コストは、発電機の運転にかかる費用であればよく、発電機の運転に必要な物品、人、またはサービスに係る費用が含まれてもよい。発電機の運転に必要な物品は、燃料等の発電気の動力源でもよいし、動力源以外の冷却水、触媒などでもよい。動力源も特に限られるものではない。例えば、化石燃料、木質燃料、核燃料でもよい。ダム等に蓄えられた揚水でもよい。水素発電で用いられるメチルシクロヘキサンなどの化学物質でもよい。また、発電機を運転させたことにより発生する費用を含めてもよい。例えば、発電により生じる排気ガスに含まれる化学物質を除去するために用いられる石灰石、液体アンモニアに係る費用を含めてもよい。なお、発電機が停止している場合も、上記の費用により、運転コストがかかるとしてもよい。
【００４０】
なお、上記の目的関数は、各発電機の運転コストの総和としたが、一部の特定の発電機の運転コストの総和としてもよい。例えば、特定のグループに所属する発電機を考慮し、所属していない発電機の運転コストを考慮しなくてもよい。また、各発電機の運転コストを単に足し合わせるのではなく、例えば、各発電機の運転コストに対し重み係数を乗じてから足し合わせることにより、各発電機の間で軽重を設けてもよい。
【００４１】
上記では、運転コストを小さくすることを目的とした目的関数を示したが、その他のコストに基づく目的関数を作成してもよいし、複数のコストに基づく目的関数を作成してもよい。
【００４２】
次時間枠初期値算出部１５は、発電機の発電量と、仮想出力限界とに基づき、当該発電量が算出された時間枠の終了時点の発電機の出力電力値および当該出力電力値の継続時間を算出する。そして、次時間枠初期値算出部１５は、当該出力電力値と、当該継続時間と、に基づき、発電量が算出された時間枠の次の時間枠における発電機の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持残時間の初期値を算出する。
【００４３】
図６は、次時間枠初期値算出部１５の処理を説明する図である。図６の点線は、次時間枠初期値算出部１５により算出された仮想出力線を示す。仮想出力線は、仮想出力の時系列のデータを示す。仮想出力は、時間枠における発電機の発電量が発電量算出部１４により算出された発電量と一致するように、次時間枠初期値算出部１５により算出された発電機の仮想の出力電力を示す。時間枠において横軸と仮想出力線とに挟まれる面積が、当該時間枠における発電機の発電量となる。
【００４４】
仮想出力線は、発電機の発電量と、仮想出力限界とに基づき、算出される。まず、次時間枠初期値算出部１５は、時間枠の開始時点における出力電力値が時間枠終了時点まで継続されたと仮定された場合における発電量と、発電量算出部１４により算出された発電量とを比較する。当該仮定された場合における発電量が、発電量算出部１４により算出された発電量よりも小さい場合は出力電力を上げる必要があるため仮想出力上限を用いて仮想出力線を算出する。大きい場合は、出力電力を下げる必要があるため仮想出力下限を用いて仮想出力線を算出する。
【００４５】
例えば、時間枠における発電量が１７２ＭＷｈと算出されたとすると、次時間枠初期値算出部１５は、時間枠の開始時点における出力電力値を確認する。図６に示すように開始時点における出力電力値が３００ＭＷとすると、出力電力値が継続された場合に３０分の時間枠における発電量は１５０ＭＷｈとなり、発電量１７２ＭＷｈよりも小さい。ゆえに、出力電力を上げる必要があるため、次時間枠初期値算出部１５は仮想出力上限を用いて仮想出力線を算出する
【００４６】
仮想出力線は、出力変化率と、仮想出力限界とを満たすように、算出されればよい。つまり、仮想出力線の傾きは出力変化率と一致し、仮想出力線は仮想出力上限および仮想出力下限の範囲内に含まれるようにする。例えば、仮想出力上限または仮想出力下限を時間軸正方向に平行移動させるという方法により、仮想出力線が算出されてもよい。当該方法であれば、仮想出力上限および仮想出力下限のグラフは出力変化率に基づき算出されているため、仮想出力線の傾きも出力変化率と一致する。また、平行移動させるため、仮想出力線は仮想出力上限および仮想出力下限の範囲内に含まれる。
【００４７】
次時間枠初期値算出部１５は、算出された仮想出力線に基づき、次の時間枠における出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値ならびに負荷保持時間の初期値を算出する。例えば、図６に示したように第１の時間枠における仮想出力線が算出されたとすると、第１の時間枠の終了時点の仮想出力線の値が４００ＭＷであるため、次時間枠初期値算出部１５は、次の時間枠である第２の時間枠における出力電力の初期値を４００ＭＷと算出する。また、第１の時間枠において２２分の時点で出力電力値が４００ＭＷとなったとすると、次の時間枠までの８分間は出力電力の値が４００ＭＷで継続される。図２（Ｂ）に示す通り、増減方向が上げの場合で出力電力が４００ＭＷとなったときの負荷保持時間は３０分であるから、負荷保持残時間は２２分となる。したがって、次時間枠初期値算出部１５は、次の時間枠における負荷保持残時間の初期値を２２分と算出する。
【００４８】
次時間枠初期値算出部１５により算出された次の時間枠におけるパラメータの初期値は、発電量限界値算出部１３が次の時間枠における発電量限界値を算出するために用いられる。そして、次の時間枠に対して、再度、発電量算出部１４と次時間枠初期値算出部１５との処理が行われる。このように、ある時間枠における発電量が算出されることにより、次の時間枠における初期値が定まり、次の時間枠における発電量を算出することができる。
【００４９】
運転計画作成部１６は、発電量算出部１４が算出した各時間枠における発電量をまとめて運転計画を作成する。図７は、運転計画の一例を示す図である。図７に示す表には、開始日時と、時間枠ＩＤと、ユニットＩＤと、発電量とが示されている。時間枠ＩＤは、時間枠の識別番号を示す。開始日時は、時間枠ＩＤに示された時間枠の開始時点の日時を示す。発電量は、ユニットＩＤに示された発電機の時間枠ＩＤに示された時間枠における発電量を示す。このように、運転計画作成部１６により作成された運転計画は、時間枠における発電機の発電量に関する運転計画となる。なお、作成される運転計画には、発電量の他、発電量上限値などのその他の処理結果が含まれていてもよい。
【００５０】
次に、各構成要素による処理の流れについて説明する。
図８は、本実施形態に係る運転計画作成装置１の全体処理の概略フローチャートの一例を示す図である。記憶部１１が運転計画の作成に必要な情報を取得し記憶する（Ｓ１０１）。必要な情報が記憶された後、仮想出力限界算出部１２が記憶部１１に記憶された出力変化率および負荷保持時間に関する情報に基づき、仮想出力限界を算出する（Ｓ１０２）。
【００５１】
発電量限界値算出部１３が、仮想出力限界と、時間枠の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値と、当該時間枠の負荷保持時間の初期値と、に基づき、発電量限界値を算出する（Ｓ１０３）。発電量算出部１４は、算出された発電量限界値を制約条件の１つとする最適化問題を解くことにより、当該時間枠の発電量を算出する（Ｓ１０４）。そして、次時間枠初期値算出部１５が、算出された発電量を満たすような仮想出力線を算出することにより、次の時間枠の出力電力の大きさの初期値および増減方向の初期値、ならびに負荷保持時間の初期値を算出する（Ｓ１０５）。算出された各初期値は、発電量限界値算出部１３の次の時間枠の発電量限界値の算出の処理に用いられる。Ｓ１０３からＳ１０５の処理が繰り返され、全時間枠に対してそれぞれの発電量が算出される。
【００５２】
運転計画作成部１６は、算出された各時間枠の発電量をまとめて運転計画を作成する（Ｓ１０６）。作成された運転計画は記憶部１１に送られ、記憶部１１が取得した運転計画を記憶し（Ｓ１０７）、処理が終了する。
【００５３】
なお、このフローチャートは一例であり、必要とされる処理結果を得ることができれば処理の順序等は限られるものではない。例えば、Ｓ１０６の処理は、全時間枠において発電量が算出された後に行われるとしたが、Ｓ１０５の処理と並列に行われ、運転計画作成部１６はＳ１０６の処理の都度、運転計画を示す表に新たな時間枠の発電量を追加して、運転計画を更新してもよい。また、各処理の処理結果は逐次記憶部１１に記憶され、各構成要素は記憶部１１を参照して処理結果を取得してもよい。
【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、出力変化率と負荷保持時間に基づく仮想出力限界を用いて、各時間枠における発電量限界値を算出する。当該発電量限界値に基づき、運転計画に係る発電量が算出されるため、出力変化率と負荷保持時間を考慮した発電機の運転計画を作成することができる。
【００５５】
なお、上記の実施形態は一例であり、上記実施形態の構成要素の一部が外部の装置にあってもよいし、運転計画作成装置１が通信または電気信号によりデータの受け渡しを行うことができる複数の装置から構成されてもよい。言い換えると、計画作成装置１が複数の装置により構成されたシステムであってもよい。例えば、上記の実施形態は仮想出力限界算出部１２を有していたが、仮想出力限界算出部１２が外部の装置にあってもよい。その場合、記憶部１１が、仮想出力限界を外部の装置から取得し、発電量限界値算出部１３に渡してもよい。
【００５６】
また、上記に説明した実施形態における各処理は、ソフトウェア（プログラム）により実現することが可能である。ゆえに、上記に説明した実施形態は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用い、コンピュータ装置に搭載された中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサにプログラムを実行させることにより、実現することが可能である。
【００５７】
図９は、本実施形態に係る運転計画作成装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。運転計画作成装置１は、プロセッサ５１と、主記憶装置５２と、補助記憶装置５３と、ネットワークインタフェース５４と、デバイスインタフェース５５とを備え、これらがバス５６を介して接続されたコンピュータ装置５として実現できる。また、運転計画作成装置１は、入出力インタフェース４の実現のため、汎用の入力装置および出力装置を備えていてもよい。
【００５８】
本実施形態における運転計画作成装置１は、各装置で実行されるプログラムをコンピュータ装置５に予めインストールすることで実現してもよいし、プログラムをＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して配布して、コンピュータ装置５に適宜インストールすることで実現してもよい。
【００５９】
プロセッサ５１は、コンピュータの制御装置および演算装置を含む電子回路である。プロセッサ５１は、コンピュータ装置５の内部構成の各装置などから入力されたデータやプログラムに基づいて演算処理を行い、演算結果や制御信号を各装置等に出力する。具体的には、プロセッサ５１は、コンピュータ装置５のＯＳ（オペレーティングシステム）や、アプリケーションなどを実行し、コンピュータ装置５を構成する各装置を制御する。
【００６０】
プロセッサ５１は、上記の処理を行うことができれば特に限られるものではない。プロセッサ５１は、例えば、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどでもよい。また、プロセッサ５１は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）などでもよい。また、プロセッサ５１は、複数の処理装置から構成されていてもよい。例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせでもよいし、ＤＳＰコアと協働する１つ以上のマイクロプロセッサでもよい。
【００６１】
主記憶装置５２は、プロセッサ５１が実行する命令および各種データ等を記憶する記憶装置であり、主記憶装置５２に記憶された情報がプロセッサ５１により直接読み出される。補助記憶装置５３は、主記憶装置５２以外の記憶装置である。なお、記憶装置は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を意味するものとする。主記憶装置５２として、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の一時的な情報の保存に用いられる揮発性メモリが主に用いられるが、本発明の実施形態において、主記憶装置５２がこれらの揮発性メモリに限られるわけではない。主記憶装置５２および補助記憶装置５３として用いられる記憶装置は、揮発性メモリでもよいし、不揮発性メモリでもよい。不揮発性メモリは、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ等がある。また、補助記憶装置５３として磁気または光学のデータストレージが用いられてもよい。データストレージとしては、ハードディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ等の光ディスク、ＵＳＢ等のフラッシュメモリ、および磁気テープなどが用いられてもよい。
【００６２】
なお、プロセッサ５１が主記憶装置５２または補助記憶装置５３に対して、直接または間接的に、情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、記憶装置はプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。なお、主記憶装置５２は、プロセッサに統合されていてもよい。この場合も、主記憶装置５２は、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。
【００６３】
ネットワークインタフェース５４は、無線または有線により、通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。ネットワークインタフェース５４は、既存の通信規格に適合したものを用いればよい。ここではネットワークインタフェース５４を１つのみ示しているが、複数のネットワークインタフェース５４が搭載されていてもよい。ネットワークインタフェース５４により、通信ネットワーク６を介して通信接続された外部装置７に出力結果などが送信されてもよい。外部装置７は、外部記憶媒体でもよいし、表示装置でもよいし、データベースなどのストレージでもよい。
【００６４】
デバイスインタフェース５５は、出力結果などを記録する外部記憶媒体と接続するＵＳＢなどのインタフェースである。外部記憶媒体は、ＨＤＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＳＡＮ（Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）等の任意の記録媒体でよい。デバイスインタフェース５５を介して、ストレージなどと接続されていてもよい。
【００６５】
また、コンピュータ装置５の一部または全部、つまり運転計画作成装置１の一部または全部は、プロセッサ５１などを実装している半導体集積回路などの専用の電子回路（すなわちハードウェア）にて構成されてもよい。専用のハードウェアは、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶装置との組み合わせで構成されてもよい。
【００６６】
なお、図９では、１台のコンピュータ装置が示されているが、ソフトウェアが複数のコンピュータ装置にインストールされてもよい。当該複数のコンピュータ装置それぞれがソフトウェアの異なる一部の処理を実行することにより、処理結果を算出してもよい。
【００６７】
上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１  運転計画作成装置
１１  記憶部（取得部）
１２  仮想出力限界算出部
１３  発電量限界値算出部
１４  発電量算出部
１５  次時間枠初期値算出部
１６  運転計画作成部
２  電力需要予測システム
３  発電機運転データ取得システム
４  入出力インタフェース
５  コンピュータ装置
５１  プロセッサ
５２  主記憶装置
５３  補助記憶装置
５４  ネットワークインタフェース
５５  デバイスインタフェース
５６  バス
６  通信ネットワーク
７  外部装置
【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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