(57)【要約】【課題】より適切な解を得ることができる最適化計算装置、最適化計算方法、およびプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の最適化計算装置は、評価指標値算出部と、評価指標関数算出部と、解決定部とを持つ。設定値により変化する評価指標値を、第１の関数を含む制約条件式のもとで最適に近づける第１の解と、前記設定値との複数の組合せが前記評価指標値算出部に入力される。前記評価指標値算出部は、前記第１の関数を第２の関数に変更した場合の前記制約条件式と前記設定値とに対応する前記評価指標値である第１の値と、前記設定値を変化させた場合の前記評価指標値である第２の値とを前記組合せ毎に算出する。前記評価指標関数算出部は、前記第１の値および前記第２の値をとる評価指標関数を前記組合せ毎に算出する。前記解決定部は、前記評価指標関数の位置関係に基づいて、前記評価指標値を最適に近づける第２の解を決定する。【選択図】図３
2018049312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定値により変化する評価指標値を、第１の関数を含む制約条件式のもとで最適に近づける第１の解と、前記設定値との複数の組合せが入力され、前記第１の関数を第２の関数に変更した場合の前記制約条件式と前記設定値とに対応する前記評価指標値である第１の値と、前記設定値を変化させた場合の前記評価指標値である第２の値とを前記組合せ毎に算出する評価指標値算出部と、
前記設定値および前記評価指標値の関係を示し、かつ前記第１の値および前記第２の値をとる評価指標関数を前記組合せ毎に算出する評価指標関数算出部と、
前記複数の組合せの各々に対応する前記評価指標関数の交点の位置を算出し、かつ前記交点に対応する前記設定値によって区切られた前記設定値の範囲毎に、前記評価指標関数の位置関係に基づいて、前記評価指標値を最適に近づける第２の解を決定する解決定部と、
を備えた最適化計算装置。
【請求項２】
前記設定値は、購入される媒体の購入単価、ＣＯ２排出係数、および一次エネルギー換算係数のいずれか１つである
請求項１に記載の最適化計算装置。
【請求項３】
前記設定値は、売却される媒体の売却単価である
請求項１に記載の最適化計算装置。
【請求項４】
前記設定値は、購入される媒体の削減量に相当する、仮想的に売却される媒体の売却単価である
請求項１に記載の最適化計算装置。
【請求項５】
予め設定された変化量に基づいて前記設定値を変化させながら複数の前記設定値を生成する設定値変化部と、
前記複数の前記設定値の各々に対応する前記評価指標値を最適に近づける前記第１の解を前記設定値毎に算出する解算出部と、
を備え、
前記解算出部によって算出された前記第１の解と、前記設定値変化部によって生成された前記設定値との複数の組合せが前記評価指標値算出部に入力される
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の最適化計算装置。
【請求項６】
前記設定値は、時刻と関連付けられた値であり、
前記設定値変化部は、評価期間における複数の時刻の各々に対して、前記複数の設定値を生成し、
前記解算出部は、前記複数の前記時刻の各々に対して、前記第１の解を前記設定値毎に算出し、
前記評価指標値算出部は、前記複数の前記時刻の各々に対して、前記第１の値および前記第２の値を前記組合せ毎に算出し、
前記評価指標関数算出部は、前記複数の前記時刻の各々に対して、前記評価指標関数を前記組合せ毎に算出し、
前記解決定部は、前記複数の前記時刻の各々に対して、前記評価指標関数の交点の位置を算出し、かつ前記第２の解を前記設定値の範囲毎に決定する
請求項５に記載の最適化計算装置。
【請求項７】
前記設定値は、時刻と関連付けられた値であり、
前記設定値変化部は、評価期間における前記複数の設定値を生成し、
前記解算出部は、前記評価期間における前記第１の解を前記設定値毎に算出し、
前記評価指標値算出部は、前記評価期間における前記第１の値および前記第２の値を前記組合せ毎に算出し、
前記評価指標関数算出部は、前記評価期間における前記評価指標関数を前記組合せ毎に算出し、
前記解決定部は、前記評価期間における前記評価指標関数の交点の位置を算出し、かつ前記評価期間における前記第２の解を前記設定値の範囲毎に決定する
請求項５に記載の最適化計算装置。
【請求項８】
設定値により変化する評価指標値を、第１の関数を含む制約条件式のもとで最適に近づける第１の解と、前記設定値との複数の組合せが入力され、前記第１の関数を第２の関数に変更した場合の前記制約条件式と前記設定値とに対応する前記評価指標値である第１の値と、前記設定値を変化させた場合の前記評価指標値である第２の値とを前記組合せ毎に算出する評価指標値算出ステップと、
前記設定値および前記評価指標値の関係を示し、かつ前記第１の値および前記第２の値をとる評価指標関数を前記組合せ毎に算出する評価指標関数算出ステップと、
前記複数の組合せの各々に対応する前記評価指標関数の交点の位置を算出し、かつ前記交点に対応する前記設定値によって区切られた前記設定値の範囲毎に、前記評価指標関数の位置関係に基づいて、前記評価指標値を最適に近づける第２の解を決定する解決定ステップと、
を備えた最適化計算方法。
【請求項９】
設定値により変化する評価指標値を、第１の関数を含む制約条件式のもとで最適に近づける第１の解と、前記設定値との複数の組合せが入力され、前記第１の関数を第２の関数に変更した場合の前記制約条件式と前記設定値とに対応する前記評価指標値である第１の値と、前記設定値を変化させた場合の前記評価指標値である第２の値とを前記組合せ毎に算出する評価指標値算出ステップと、
前記設定値および前記評価指標値の関係を示し、かつ前記第１の値および前記第２の値をとる評価指標関数を前記組合せ毎に算出する評価指標関数算出ステップと、
前記複数の組合せの各々に対応する前記評価指標関数の交点の位置を算出し、かつ前記交点に対応する前記設定値によって区切られた前記設定値の範囲毎に、前記評価指標関数の位置関係に基づいて、前記評価指標値を最適に近づける第２の解を決定する解決定ステップと、
をコンピュータに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】
本発明の実施形態は、最適化計算装置、最適化計算方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力小売りが全面的に自由化されることにより、電力の料金体系などの条件を各業者が柔軟に設定できるようになった。このような自由化の流れは電力に限らず、ガスなど他のインフラへの自由化の拡大が検討されている。将来的には電力取引所においてネガワット取引が開始される見込みもある。よって、エネルギー運用を検討する際の種々の前提条件が多様化してきている。このような背景から、上記の前提条件の変化に柔軟に対応した、最適なエネルギー運用の実現が求められている。
【０００３】
最適なエネルギー運用を実現するために、エネルギー運用に関係する機器の最適な運転計画を導出する各種技術がある。例えば、評価指標値を所定の制約条件式のもとで最適化する最適解を算出する技術がある。最適解の導出を容易にするために、一般に、線形近似等の方法により簡易化された機器特性式などの式が使用されている。このため、より適切な解を得るために改善すべき余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５６１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、より適切な解を得ることができる最適化計算装置、最適化計算方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の最適化計算装置は、評価指標値算出部と、評価指標関数算出部と、解決定部とを持つ。設定値により変化する評価指標値を、第１の関数を含む制約条件式のもとで最適に近づける第１の解と、前記設定値との複数の組合せが前記評価指標値算出部に入力される。前記評価指標値算出部は、前記第１の関数を第２の関数に変更した場合の前記制約条件式と前記設定値とに対応する前記評価指標値である第１の値と、前記設定値を変化させた場合の前記評価指標値である第２の値とを前記組合せ毎に算出する。前記評価指標関数算出部は、前記設定値および前記評価指標値の関係を示し、かつ前記第１の値および前記第２の値をとる評価指標関数を前記組合せ毎に算出する。前記解決定部は、前記複数の組合せの各々に対応する前記評価指標関数の交点の位置を算出する。前記解決定部は、前記交点に対応する前記設定値によって区切られた前記設定値の範囲毎に、前記評価指標関数の位置関係に基づいて、前記評価指標値を最適に近づける第２の解を決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の最適化計算装置を含むシステムの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の制御対象機器の例を示す図。
【図３】第１の実施形態の最適化計算装置の構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態の最適化計算装置による処理の手順を示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態の設定値および評価指標値の関係を示す図。
【図６】第１の実施形態の設定値の変化に応じた購入電力量の最適解の推移を示す図。
【図７】第２の実施形態の最適化計算装置を含むシステムの構成を示すブロック図。
【図８】第２の実施形態の最適化計算装置の構成を示すブロック図。
【図９】第２の実施形態の最適化計算装置による処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】第２の実施形態の設定値の変化を模式的に示す図。
【図１１】第２の実施形態の設定値の変化を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の最適化計算装置、最適化計算方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の最適化計算装置６を含むシステムの構成を示す。図１に示すように、エネルギー運用の対象となる建物１内に、制御対象機器２と、ローカル制御装置３と、中央監視システム４と、解算出装置５と、最適化計算装置６とが配置される。
【００１０】
制御対象機器２は、エネルギー消費機器、エネルギー供給機器、およびエネルギー貯蔵機器の少なくとも１つを含む。ローカル制御装置３は、制御対象機器２に接続され、かつ制御対象機器２の動作状態を制御する。例えば、ローカル制御装置３は、制御対象機器２の起動、停止、および出力等の状態を制御する。中央監視システム４は、ローカル制御装置３による制御を監視する。解算出装置５は、評価指標値を制約条件式のもとで最適に近づける準最適解を算出する。最適化計算装置６は、解算出装置５によって算出された準最適解に基づいて、より適切な最適解を算出する。
【００１１】
図２は、制御対象機器２の例を示す。エネルギー消費機器は、供給されたエネルギーを消費する機器である。例えば、空調機２１１および各熱源機器（電気式冷凍機２０３および吸収式冷温水機２０４）は、エネルギー消費機器に含まれる。エネルギー供給機器は、エネルギーをエネルギー消費機器およびエネルギー貯蔵機器に供給する機器である。例えば、ＰＶ（太陽光発電装置）２０１およびＣＧＳ（コジェネレーションシステム）２０２は、エネルギー供給機器に含まれる。エネルギー貯蔵機器は、供給されたエネルギーを貯蔵する機器である。例えば、蓄電池２００および蓄熱槽２０５は、エネルギー貯蔵機器に含まれる。
【００１２】
上記の構成は一例である。最適化計算装置６の導入形態は、上記の例に限定されない。
【００１３】
図３は、最適化計算装置６の構成を示す。図３に示すように、最適化計算装置６は、評価指標値算出部１０と、評価指標関数算出部１１と、解決定部１２とを備える。
【００１４】
設定値により変化する評価指標値を、第１の関数を含む制約条件式のもとで最適に近づける準最適解（第１の解）と、設定値との複数の組合せが評価指標値算出部１０に入力される。評価指標値算出部１０は、第１の関数を第２の関数に変更した場合の制約条件式と設定値とに対応する評価指標値である第１の値を上記の組合せ毎に算出する。また、評価指標値算出部１０は、設定値を変化させた場合の評価指標値である第２の値を上記の組合せ毎に算出する。
【００１５】
評価指標関数算出部１１は、設定値および評価指標値の関係を示し、かつ第１の値および第２の値をとる評価指標関数を上記の組合せ毎に算出する。解決定部１２は、複数の組合せの各々に対応する評価指標関数の交点の位置を算出する。また、解決定部１２は、交点に対応する設定値によって区切られた設定値の範囲毎に、評価指標関数の位置関係に基づいて、評価指標値を最適に近づける最適解（第２の解）を決定する。
【００１６】
最適化計算装置６が、プログラムを読み込み、かつ読み込まれたプログラムを実行してもよい。つまり、最適化計算装置６の機能はソフトウェアにより実現されてもよい。このプログラムは、評価指標値算出部１０と、評価指標関数算出部１１と、解決定部１２との動作を規定する命令を含む。このプログラムは、例えばフラッシュメモリのような「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」により提供されてもよい。また、上述したプログラムは、このプログラムが保存された記憶装置等を有するコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により最適化計算装置６に伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体である。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上述したプログラムは、前述した機能をコンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００１７】
解算出装置５による処理の例を説明する。以下の例題では、解算出装置５は、式（１）の目的関数で定義される評価指標値Ｆを最小化する準最適解を算出する。式（２）および式（３）は、制約条件式である。
【００１８】
【数１】
2018049312.tif 000003
【００１９】
ＥＣは、購入電力単価［円／ｋＷｈ］である。ＧＡＳＣは、ガス単価［円／ｋＷｈ］である。ＥＣＧＳは、ＣＧＳ定格発電量［ｋＷｈ／台］である。ＥＰＶは、ＰＶ発電量［ｋＷｈ］である。ＧＡＳは、ガス使用量［Ｎｍ３］である。ＥＤＥＭＡＮＤは、電力需要量［ｋＷｈ］である。ＨＤＥＭＡＮＤは、熱需要量［ｋＷｈ］である。Ｘ１は、購入電力量［ｋＷｈ］である。Ｘ２は、ＣＧＳ運転台数［台］である。Ｘ３は、熱源機器熱出力［ｋＷｈ］である。
【００２０】
式（１）における評価指標値Ｆは、電力料金およびガス料金からなる一日のエネルギー料金である。評価指標値Ｆは、１時間毎のエネルギー料金の一日分の合計である。式（２）は、電力の需給バランス式である。式（３）は、熱の需給バランス式である。Ｘ１、Ｘ２、およびＸ３は、決定変数である。解算出装置５は、制約条件式である式（２）および式（３）を満たす条件において、式（１）で定義される評価指標値Ｆを最小化するＸ１からＸ３を算出する。
【００２１】
式（２）において、第１の関数であるｆ（Ｘ３）は、計画対象の熱源機器使用電力であり、かつ熱源機器の熱出力Ｘ３の関数として定式化されている。この関数を一次式で近似した場合には、上記の例題は混合整数計画問題となる。一般に知られた求解法により、Ｘ１からＸ３の準最適解を導出することが可能である。
【００２２】
図４を用いて、最適化計算装置６の動作を説明する。図４は、最適化計算装置６による処理の手順を示す。例えば、図４に示す動作は、５分毎の実行のように定期的に実行される。図４に示す動作は、ユーザーの手動による実行が要求されたとき、または事前に設定されたイベントが発生したときなどの条件で随時実行することも可能である。以下に、各ステップの動作を説明する。
【００２３】
ステップＳ１について説明する。最適化計算の前提条件となる特定の設定値のみを任意に変化させたときの準最適解と設定値との複数の組合せが解算出装置５から評価指標値算出部１０に入力される。ここでは、上記の例題に対応する場合について説明する。例えば、変化した設定値（購入電力単価）がＥＣ１、ＥＣ２、・・・、ＥＣｎであり、かつ設定値に対応する準最適解がＸ１１〜Ｘ３１、Ｘ１２〜Ｘ３２、・・・、Ｘ１ｎ〜Ｘ３ｎである場合について説明する。ｎは２以上の整数である。この例では、準最適解および設定値のｎ個の組合せが解算出装置５から評価指標値算出部１０に入力される。
【００２４】
評価指標値算出部１０は、解算出装置５による計算では簡易化された第１の関数ｆ（Ｘ３）を現実に忠実な形式で表現し直した第２の関数ｆ’（Ｘ３）を第１の関数ｆ（Ｘ３）の代わりに使用する。第２の関数ｆ’（Ｘ３）は、熱源機器の熱出力Ｘ３の関数である。第２の関数ｆ’（Ｘ３）として、既知の関数が使用される。例えば、第１の関数ｆ（Ｘ３）は線形関数であり、かつ第２の関数ｆ’（Ｘ３）は非線形関数である。例えば、第１の関数ｆ（Ｘ３）および第２の関数ｆ’（Ｘ３）の次数は異なる。第２の関数ｆ’（Ｘ３）は、第１の関数ｆ（Ｘ３）よりも機器の特性を正確に表す。評価指標値算出部１０は、入力された準最適解および設定値の条件において、第１の値である評価指標値Ｆ１、Ｆ２、・・・、Ｆｎを算出する。このとき、式（２）において、第２の関数ｆ’（Ｘ３）が第１の関数ｆ（Ｘ３）の代わりに使用される。評価指標値算出部１０は、第２の関数ｆ’（Ｘ３）が適用された式（２）を満たす準最適解Ｘ１’１、Ｘ１’２、・・・、Ｘ１’ｎを算出する。このとき、準最適解Ｘ２１〜Ｘ３１、Ｘ２２〜Ｘ３２、・・・、Ｘ２ｎ〜Ｘ３ｎが使用される。評価指標値算出部１０は、算出された準最適解Ｘ１’１、Ｘ１’２、・・・、Ｘ１’ｎを式（１）における準最適解Ｘ１１、Ｘ１２、・・・、Ｘ１ｎの代わりに使用して、評価指標値Ｆ１、Ｆ２、・・・、Ｆｎを算出する。算出された評価指標値Ｆ１、Ｆ２、・・・、Ｆｎは、準最適解および設定値のｎ個の組合せの各々に対応する。
【００２５】
評価指標値算出部１０は、入力された準最適解の条件において、入力された特定の設定値のみを単位量だけ変化させたときの評価指標値（第２の値）を再度算出する。このとき、式（２）において、第２の関数ｆ’（Ｘ３）が第１の関数ｆ（Ｘ３）の代わりに使用される。準最適解および設定値のｎ個の組合せの各々に対して、評価指標値が算出される。この評価指標値の算出において、準最適解Ｘ１１、Ｘ１２、・・・、Ｘ１ｎの代わりに準最適解Ｘ１’１、Ｘ１’２、・・・、Ｘ１’ｎが使用される。また、準最適解Ｘ２１〜Ｘ３１、Ｘ２２〜Ｘ３２、・・・、Ｘ２ｎ〜Ｘ３ｎが使用される。評価指標値算出部１０は、設定値が変化する前の評価指標値（第１の値）と、設定値が変化した後の評価指標値（第２の値）との差分を算出する。これにより、評価指標値算出部１０は、評価指標値の変化量ΔＦ１、ΔＦ２、・・・、ΔＦｎを算出する。以下では、評価指標値の変化量を差分指標値と記す。
【００２６】
ステップＳ２について説明する。評価指標値算出部１０によって算出された評価指標値Ｆ１、Ｆ２、・・・、Ｆｎと差分指標値ΔＦ１、ΔＦ２、・・・、ΔＦｎとが評価指標関数算出部１１に入力される。評価指標関数算出部１１は、準最適解Ｘ１１〜Ｘ３１、Ｘ１２〜Ｘ３２、・・・、Ｘ１ｎ〜Ｘ３ｎに対応する評価指標関数Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎを生成する。評価指標関数Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、準最適解および設定値のｎ個の組合せの各々に対応する。評価指標関数Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、設定値および評価指標値の関係を示す。図５を用いて詳細を説明する。
【００２７】
図５は、設定値および評価指標値の関係を示す。図５に示すグラフの横軸は設定値（購入電力単価）であり、かつ縦軸は評価指標値（エネルギー料金）である。図５において、点Ｐ１、点Ｐ２、および点Ｐ３は、特定の設定値および評価指標値に対応する点である。点Ｐ１は、設定値ＥＣ１および評価指標値Ｆ１に対応する。点Ｐ２は、設定値ＥＣ２および評価指標値Ｆ２に対応する。点Ｐ３は、設定値ＥＣ３および評価指標値Ｆ３に対応する。評価指標関数算出部１１は、評価指標値Ｆ１（第１の値）をとる評価指標関数Ｓ１を生成する。この評価指標関数Ｓ１は、設定値をＥＣ１から単位量だけ変化させたときの評価指標値（第２の値）もとる。つまり、評価指標関数Ｓ１は、図５において、点Ｐ１を通り、かつ傾きがΔＦ１である直線として定義できる。同様に、評価指標関数算出部１１は、評価指標値Ｆ２をとる評価指標関数Ｓ２、および評価指標値Ｆ３をとる評価指標関数Ｓ３を生成する。評価指標関数Ｓ１、評価指標関数Ｓ２、および評価指標関数Ｓ３は、以下の式（４）で定義できる。
【００２８】
【数２】
2018049312.tif 000004
【００２９】
式（４）におけるｉが１である場合を例に説明すると、評価指標関数Ｓ１は、準最適解Ｘ１１〜Ｘ３１により決定されるエネルギー運用状態において、購入電力単価が変化したときのエネルギー料金の推移を表す。上記の例では、評価指標関数は、設定値の一次関数として定義されるが、これに限らない。
【００３０】
ステップＳ３について説明する。解決定部１２は、最適解を決定する。再度、図５を用いて詳細を説明する。
【００３１】
図５において、購入電力単価である設定値をＥＣ１からＥＣ２に低下させた場合を例に説明すると、解算出装置５によって算出される準最適解は、Ｘ１１〜Ｘ３１からＸ１２〜Ｘ３２に変化する。つまり、式（２）におけるｆ（Ｘ３）を簡易な一次式等の式で近似した場合には、準最適解がＸ１１〜Ｘ３１からＸ１２〜Ｘ３２に変化することにより、エネルギー料金を低下できる。しかし、ｆ（Ｘ３）として現実の特性により近い式が使用された場合、設定値ＥＣ２において、評価指標関数Ｓ１は評価指標関数Ｓ２よりも下方に存在する。このため、設定値ＥＣ２における最適解はＸ１１〜Ｘ３１となる。
【００３２】
したがって、ある設定値に対応する、より適切な最適解は、その設定値において最も下方に存在する評価指標関数Ｓｉに対応する最適解Ｘ１ｉ~Ｘ３ｉである。最適解が変化する点は、最も下方に存在する評価指標関数Ｓｉの交点である。図５の領域Ａにおいて、評価指標関数Ｓ１が最も下方に存在する。領域Ａは、設定値がＣＢ１以上の範囲である。領域Ａにおける最適解は、Ｘ１１〜Ｘ３１である。図５の領域Ｂにおいて、評価指標関数Ｓ２が最も下方に存在する。領域Ｂは、設定値がＣＢ２以上かつＣＢ１未満の範囲である。領域Ｂにおける最適解は、Ｘ１２〜Ｘ３２である。図５の領域Ｃにおいて、評価指標関数Ｓ３が最も下方に存在する。領域Ｃは、設定値がＣＢ２未満の範囲である。領域Ｃにおける最適解は、Ｘ１３〜Ｘ３３である。
【００３３】
解決定部１２は、設定値を連続的に変化させ、かつ各々の設定値における各々の評価指標関数の値を算出することにより、各々の評価指標関数の交点の位置を算出する。その結果、解決定部１２は、最適解が変化する交点の位置に対応する設定値である境界設定値ＣＢ１および境界設定値ＣＢ２を算出する。境界設定値ＣＢ１は、評価指標関数Ｓ１および評価指標関数Ｓ２の交点に対応する設定値である。境界設定値ＣＢ２は、評価指標関数Ｓ２および評価指標関数Ｓ３の交点に対応する設定値である。
【００３４】
解決定部１２は、境界設定値ＣＢ１および境界設定値ＣＢ２によって区切られた設定値の範囲毎に、評価指標関数Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の位置関係に基づいて最適解を決定する。例えば、領域Ａにおいて、評価指標関数Ｓ１が評価指標関数Ｓ２および評価指標関数Ｓ３よりも下方に存在する。このため、解決定部１２は、領域Ａにおける最適解をＸ１１〜Ｘ３１に決定する。領域Ｂにおいて、評価指標関数Ｓ２が評価指標関数Ｓ１および評価指標関数Ｓ３よりも下方に存在する。このため、解決定部１２は、領域Ｂにおける最適解をＸ１２〜Ｘ３２に決定する。領域Ｃにおいて、評価指標関数Ｓ３が評価指標関数Ｓ１および評価指標関数Ｓ２よりも下方に存在する。このため、解決定部１２は、領域Ｃにおける最適解をＸ１３〜Ｘ３３に決定する。
【００３５】
図６は、設定値の変化に応じた決定変数Ｘ１（購入電力量）の最適解の推移を示す。図６に示すグラフの横軸は設定値（購入電力単価）であり、かつ縦軸は購入電力量である。領域Ａ、Ｂ、Ｃの各々における最適解は一定値である。領域Ａにおける最適解は、Ｘ１１である。領域Ｂにおける最適解は、Ｘ１２である。領域Ｃにおける最適解は、Ｘ１３である。
【００３６】
上記の例では、設定値は購入電力単価である。設定値は、購入される媒体の購入単価、ＣＯ２排出係数、および一次エネルギー換算係数のいずれか１つであればよい。媒体は、電力、燃料、および水のいずれであってもよい。
【００３７】
式（１）は、設定値が、購入される電力の購入単価である場合に対応する。設定値が、購入される電力のＣＯ２排出係数である場合、式（１）における購入電力単価（ＥＣ）は、電力のＣＯ２排出係数に変更され、かつ式（１）におけるガス単価（ＧＡＳＣ）は、ガスのＣＯ２排出係数に変更される。設定値が、購入される電力の一次エネルギー換算係数である場合、式（１）における購入電力単価（ＥＣ）は、電力の一次エネルギー換算係数に変更され、かつ式（１）におけるガス単価（ＧＡＳＣ）は、ガスの一次エネルギー換算係数に変更される。
【００３８】
設定値は、売却される媒体の売却単価であってもよい。設定値が、売却される媒体の売却単価である場合、式（１）は式（１ａ）に変更され、かつ式（２）は式（２ａ）に変更される。
【００３９】
【数３】
2018049312.tif 000005
【００４０】
式（１ａ）において、変数Ｘ４は、売却される媒体の売却量であり、かつＥＳは、売却される媒体の売却単価である。
【００４１】
設定値は、購入される媒体の削減量に相当する、仮想的に売却される媒体の売却単価であってもよい。購入される媒体の購入量が減った場合、その購入量と同一の量の媒体を仮想的に売却したとみなすことができる。設定値が、購入される媒体の削減量に相当する、仮想的に売却される媒体の売却単価である場合、式（１）は式（１ｂ）に変更される。
【００４２】
【数４】
2018049312.tif 000006
【００４３】
式（１ｂ）において、Ｂａｓｅｌｉｎｅは、普段の媒体の購入量を示す基準値であり、かつＥｂは、仮想的に売却される媒体の売却単価である。
【００４４】
第１の実施形態の最適化計算装置６は、準最適解および設定値の複数の組合せに基づいて、より適切な最適解を得ることができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の最適化計算装置６ａを含むシステムの構成を示す。図７に示すように、エネルギー運用の対象となる建物１内に、制御対象機器２と、ローカル制御装置３と、中央監視システム４と、最適化計算装置６ａとが配置される。
【００４６】
図８は、最適化計算装置６ａの構成を示す。図８に示すように、最適化計算装置６ａは、設定値変化部２０と、解算出部２１と、評価指標値算出部２２と、評価指標関数算出部２３と、解決定部２４とを備える。
【００４７】
設定値変化部２０は、予め設定された変化量に基づいて設定値を変化させながら複数の設定値を生成する。解算出部２１は、複数の設定値の各々に対応する評価指標値を最適に近づける準最適解（第１の解）を設定値毎に算出する。解算出部２１によって算出された準最適解と、設定値変化部２０によって生成された設定値との複数の組合せが評価指標値算出部２２に入力される。
【００４８】
評価指標値算出部２２は、図３の評価指標値算出部１０と同様に構成されている。評価指標関数算出部２３は、図３の評価指標関数算出部１１と同様に構成されている。解決定部２４は、図３の解決定部１２と同様に構成されている。
【００４９】
最適化計算装置６ａが、プログラムを読み込み、かつ読み込まれたプログラムを実行してもよい。このプログラムは、設定値変化部２０と、解算出部２１と、評価指標値算出部２２と、評価指標関数算出部２３と、解決定部２４との動作を規定する命令を含む。
【００５０】
図９を用いて、最適化計算装置６ａの動作を説明する。図９は、最適化計算装置６ａによる処理の手順を示す。以下では、図４に示す動作と異なる点を説明する。
【００５１】
ステップＳ１０について説明する。設定値変化部２０は、予め設定された変化量に基づいて設定値を変化させる。例えば、変化量は、設定値が変化する前と後との設定値の差分である。変化量は、設定値の変化の割合であってもよい。
【００５２】
ステップＳ１１について説明する。解算出部２１は、設定値変化部２０によって生成された設定値に対応する評価指標値を最適に近づける準最適解を算出する。これにより、１つの設定値に対応する１組の準最適解が得られる。
【００５３】
ステップＳ１２について説明する。準最適解および設定値の１つの組合せが解算出部２１から評価指標値算出部２２に入力される。評価指標値算出部２２は、図４のステップＳ１における処理と同様の処理を行う。つまり、評価指標値算出部２２は、入力された準最適解および設定値の条件において、第１の値である評価指標値を算出する。評価指標値算出部２２は、入力された特定の設定値のみを単位量だけ変化させたときの評価指標値（第２の値）を再度算出する。評価指標値算出部２２は、第１の値および第２の値の差分である差分指標値を算出する。
【００５４】
ステップＳ１３について説明する。終了条件が満たされる場合、すなわち設定値の変化が終了した場合、処理がステップＳ１４に移行する。終了条件が満たされない場合、すなわち設定値の変化が終了していない場合、処理がステップＳ１０に移行する。
【００５５】
終了条件が満たされるまで、ステップＳ１０からステップＳ１２における処理が繰り返される。ステップＳ１０における処理が複数回行われることにより、設定値変化部２０は、複数の設定値を生成する。ステップＳ１１における処理が複数回行われることにより、解算出部２１は、複数の準最適解を算出する。ステップＳ１２における処理が複数回行われることにより、評価指標値算出部２２は、準最適解および設定値の複数の組合せの各々に対応する評価指標値および差分指標値を算出する。
【００５６】
ステップＳ１４について説明する。評価指標関数算出部２３は、図４のステップＳ２における処理と同様の処理を行う。つまり、評価指標関数算出部２３は、準最適解および設定値の複数の組合せの各々に対応する評価指標関数を生成する。
【００５７】
ステップＳ１５について説明する。解決定部２４は、図４のステップＳ３における処理と同様の処理を行う。つまり、解決定部２４は、各々の評価指標関数の交点の位置を算出する。解決定部２４は、最適解が変化する交点の位置に対応する境界設定値を算出する。解決定部２４は、境界設定値によって区切られた設定値の範囲毎に、各々の評価指標関数の位置関係に基づいて最適解を決定する。
【００５８】
図１０および図１１を用いて、設定値の変化を説明する。図１０は、制御対象機器２が蓄電池および蓄熱槽などのエネルギー貯蔵機器を含まない場合における設定値の変化を模式的に示す。図１１は、制御対象機器２が蓄電池および蓄熱槽などのエネルギー貯蔵機器を含む場合における設定値の変化を模式的に示す。図１０および図１１に示すグラフの横軸は時刻であり、かつ縦軸は設定値（購入電力単価）である。設定値は、時刻と関連付けられた値である。
【００５９】
図１０に示すように、設定値の上限および下限が設定されている。設定値の上限および下限は、一定である。制御対象機器２がエネルギー貯蔵機器を含まない場合、時刻毎に最適解が決定される。各時刻における最適解は互いに影響しない。例えば、評価期間である一日における時刻毎に最適解が決定される。設定値変化部２０は、評価期間における複数の時刻の各々に対して、複数の設定値を生成する。例えば、設定値変化部２０は、設定値をその上限から変化量ずつ変化させることにより、各々の時刻における複数の設定値を生成する。設定値変化部２０は、設定値がその下限に達するまで、設定値の生成を繰り返す。
【００６０】
解算出部２１は、評価期間における複数の時刻の各々に対して、準最適解（第１の解）を設定値毎に算出する。例えば、準最適解の算出において、式（１）の代わりに式（１ｃ）が使用される。式（１ｃ）における評価指標値Ｆは、ある時刻のエネルギー料金である。複数の時刻の各々に対して、ｎ個の設定値に対応するｎ個の準最適解が得られる。例えば、評価期間におけるｍ個の時刻が対象である場合、ｍ×ｎ個の準最適解が得られる。ｍは２以上の整数である。
【００６１】
【数５】
2018049312.tif 000007
【００６２】
評価指標値算出部２２は、評価期間における複数の時刻の各々に対して、評価指標値の第１の値および第２の値を準最適解および設定値の組合せ毎に算出する。これにより、複数の時刻の各々に対して、準最適解および設定値のｎ個の組合せに対応する第１の値および第２の値のｎ個の組が得られる。例えば、評価期間におけるｍ個の時刻が対象である場合、第１の値および第２の値のｍ×ｎ個の組が得られる。
【００６３】
評価指標関数算出部２３は、評価期間における複数の時刻の各々に対して、評価指標関数を準最適解および設定値の組合せ毎に算出する。これにより、複数の時刻の各々に対して、準最適解および設定値のｎ個の組合せに対応するｎ個の評価指標関数が得られる。例えば、評価期間におけるｍ個の時刻が対象である場合、ｍ×ｎ個の評価指標関数が得られる。
【００６４】
解決定部２４は、評価期間における複数の時刻の各々に対して、評価指標関数の交点の位置を算出し、かつ最適解（第２の解）を、交点に対応する設定値によって区切られた設定値の範囲毎に決定する。これにより、複数の時刻の各々に対して、設定値の範囲に応じた最適解が得られる。例えば、評価期間におけるｍ個の時刻が対象である場合、ｍ組の最適解が得られる。
【００６５】
図１１に示すように、評価期間において、ピーク期間とそれ以外の期間とで、購入電力単価である設定値が異なる場合がある。例えば、評価期間は一日であり、かつピーク期間は、電力需要が大きい昼間の時間帯である。ピーク期間における設定値は、ピーク期間以外の期間における設定値よりも大きい。制御対象機器２がエネルギー貯蔵機器を含む場合、購入電力単価が小さい期間においてエネルギー貯蔵機器にエネルギーを貯蔵し、かつ購入電力単価が大きいピーク期間においてエネルギー貯蔵機器からエネルギーを放出するという使用形態が考えられる。この使用形態のピーク期間において、ある時刻における最適な運転計画が、他の時刻における運転計画に影響を与える。このため、式（１）で定義される一日の評価指標値Ｆを最小化する準最適解の算出において、ピーク期間以外の期間における設定値を変化させ、かつピーク期間における設定値を固定したときの準最適解が、変化させる設定値毎に算出される。
【００６６】
設定値変化部２０は、評価期間における複数の設定値を生成する。具体的には、設定値変化部２０は、ピーク期間以外の期間における複数の設定値を生成する。例えば、設定値変化部２０は、設定値をその上限から変化量ずつ変化させることにより、各々の時刻における複数の設定値を生成する。設定値変化部２０は、設定値がその下限に達するまで、設定値の生成を繰り返す。
【００６７】
解算出部２１は、評価期間における準最適解（第１の解）を設定値毎に算出する。例えば、解算出部２１は、式（１）において、ピーク期間以外の期間における設定値として、設定値変化部２０によって生成された設定値を使用する。また、解算出部２１は、式（１）において、ピーク期間における設定値として、図１１に示すピーク期間における設定値の上限を使用する。これにより、ｎ個の設定値に対応するｎ個の準最適解が得られる。
【００６８】
評価指標値算出部２２は、評価期間における評価指標値の第１の値および第２の値を準最適解および設定値の組合せ毎に算出する。これにより、準最適解および設定値のｎ個の組合せに対応する第１の値および第２の値のｎ個の組が得られる。
【００６９】
評価指標関数算出部２３は、評価期間における評価指標関数を準最適解および設定値の組合せ毎に算出する。これにより、準最適解および設定値のｎ個の組合せに対応するｎ個の評価指標関数が得られる。
【００７０】
解決定部２４は、評価指標関数の交点の位置を算出し、かつ最適解（第２の解）を、交点に対応する設定値によって区切られた設定値の範囲毎に決定する。これにより、設定値の範囲に応じた最適解が得られる。
【００７１】
第２の実施形態の最適化計算装置６ａは、エネルギー貯蔵機器が存在するか否かに応じて、設定値の生成方法と、最適解を得る期間とを変更する。これにより、最適化計算装置６ａは、エネルギー貯蔵機器が存在するか否かに応じて、より適切な最適解を得ることができる。
【００７２】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、評価指標値算出部１０，２２と、評価指標関数算出部１１，２３と、解決定部１２，２４を持つことにより、より適切な最適解を得ることができる。
【００７３】
本発明のいくつかの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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００７４】
１…建物、２…制御対象機器、３…ローカル制御装置、４…中央監視システム、５…解算出装置、６，６ａ…最適化計算装置、１０，２２…評価指標値算出部、１１，２３…評価指標関数算出部、１２，２４…解決定部、２０…設定値変化部、２１…解算出部
【図１】
2018049312.tif 000008
【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】
2018049312.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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