(57)【要約】【課題】部分問題に分割して運転計画を作成する場合、部分最適にならないように運転計画を作成することが好ましい。【解決手段】コンピュータにより、複数の対象装置の運転計画を生成する運転計画方法であって、予め定められた目的および制約条件を満たすことができる、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算するための元問題を取得する問題取得段階と、元問題においてそれぞれの対象装置が連続的な状態を取り得ると仮定した緩和問題を解き、それぞれの対象装置の連続的な状態を演算する緩和問題演算段階と、元問題を複数の部分問題に分割して、緩和問題の解と部分問題の解との距離を用いてそれぞれの部分問題を解き、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算する部分問題演算段階とを備える運転計画方法を提供する。【選択図】図１
2019154120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにより、複数の対象装置の運転計画を生成する運転計画方法であって、
予め定められた目的および制約条件を満たすことができる、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算するための元問題を取得する問題取得段階と、
前記元問題においてそれぞれの対象装置が連続的な状態を取り得ると仮定した緩和問題を解き、それぞれの前記対象装置の連続的な状態を演算する緩和問題演算段階と、
前記元問題を複数の部分問題に分割して、前記緩和問題の解と部分問題の解との距離を用いてそれぞれの部分問題を解き、それぞれの前記対象装置の離散的な状態を演算する部分問題演算段階と
を備える運転計画方法。
【請求項２】
前記部分問題演算段階において、前記緩和問題の解に対する距離が最小となるように、前記部分問題の解を演算する
請求項１に記載の運転計画方法。
【請求項３】
前記元問題の前記目的を示す目的関数は、予め定められた目的パラメータを最小にする条件を含み、
前記部分問題演算段階において、前記部分問題の目的関数として、前記目的パラメータと、前記距離に応じた距離パラメータとの和を最小にする関数を用いる
請求項２に記載の運転計画方法。
【請求項４】
前記部分問題演算段階において、前記元問題を複数の時間断面に対応する前記複数の部分問題に分割し、それぞれの時間断面に対して演算した前記部分問題の解を次の時間断面における前記部分問題の初期値として用い、複数の前記部分問題の解を順次演算する
請求項１から３のいずれか一項に記載の運転計画方法。
【請求項５】
前記元問題の前記制約条件は、複数の時間断面に関する条件を含み、
前記部分問題演算段階において、前記複数の時間断面における前記対象装置の状態を一つの部分問題として演算する
請求項４に記載の運転計画方法。
【請求項６】
前記対象装置は、負荷に電力を供給する電源装置であり、
前記負荷の予測が更新された場合に、前記緩和問題の解を再演算する
請求項１から５のいずれか一項に記載の運転計画方法。
【請求項７】
コンピュータに、請求項１から６のいずれか一項に記載の運転計画方法を実行させるためのプログラム。
【請求項８】
複数の対象装置の運転計画を生成する運転計画装置であって、
予め定められた目的および制約条件を満たすことができる、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算するための元問題を取得する問題取得部と、
前記元問題においてそれぞれの対象装置が連続的な状態を取り得ると仮定した緩和問題を解き、それぞれの前記対象装置の連続的な状態を演算する緩和問題演算部と、
前記元問題を複数の部分問題に分割して、前記緩和問題の解を用いてそれぞれの部分問題を解き、それぞれの前記対象装置の離散的な状態を演算する部分問題演算部と
を備える運転計画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転計画方法、運転計画装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、離散的な制約条件を緩和した緩和問題を求解する緩和問題最適化部と、部分問題を求解する部分問題最適化部とを備える制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１３−６４２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
離散的な状態を取る対象装置について部分問題に分割して運転計画を作成する場合、部分最適にならないように運転計画を作成することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、コンピュータにより、複数の対象装置の運転計画を生成する運転計画方法を提供する。運転計画方法は、予め定められた目的および制約条件を満たすことができる、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算するための元問題を取得する問題取得段階を備えてよい。運転計画方法は、元問題においてそれぞれの対象装置が連続的な状態を取り得ると仮定した緩和問題を解き、それぞれの対象装置の連続的な状態を演算する緩和問題演算段階を備えてよい。運転計画方法は、元問題を複数の部分問題に分割して、緩和問題の解と部分問題の解との距離を用いてそれぞれの部分問題を解き、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算する部分問題演算段階を備えてよい。
【０００５】
部分問題演算段階において、緩和問題の解に対する距離が最小となるように、部分問題の解を演算してよい。
【０００６】
元問題の目的を示す目的関数は、予め定められた目的パラメータを最小にする条件を含んでよい。部分問題演算段階において、部分問題の目的関数として、目的パラメータと、距離に応じた距離パラメータとの和を最小にする関数を用いてよい。
【０００７】
部分問題演算段階において、元問題を複数の時間断面に対応する複数の部分問題に分割し、それぞれの時間断面に対して演算した部分問題の解を次の時間断面における部分問題の初期値として用い、複数の部分問題の解を順次演算してよい。
【０００８】
元問題の制約条件は、複数の時間断面に関する条件を含んでよい。部分問題演算段階において、複数の時間断面における対象装置の状態を一つの部分問題として演算してよい。
【０００９】
対象装置は、負荷に電力を供給する電源装置であってよい。負荷の予測が更新された場合に、緩和問題の解を再演算してよい。
【００１０】
本発明の第２の態様においては、コンピュータに、第１の態様に係る運転計画方法を実行させるためのプログラムを提供する。
【００１１】
本発明の第３の態様においては、複数の対象装置の運転計画を生成する運転計画装置を提供する。運転計画装置は、予め定められた目的および制約条件を満たすことができる、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算するための元問題を取得する問題取得部を備えてよい。運転計画装置は、元問題においてそれぞれの対象装置が連続的な状態を取り得ると仮定した緩和問題を解き、それぞれの対象装置の連続的な状態を演算する緩和問題演算部を備えてよい。運転計画装置は、元問題を複数の部分問題に分割して、緩和問題の解を用いてそれぞれの部分問題を解き、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算する部分問題演算部を備えてよい。
【００１２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一つの実施形態に係る運転計画方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】図１において説明した運転計画方法の概要を示す図である。
【図３】本発明の一つの実施形態に係る運転計画装置３００が制御する、対象装置の一例を示す図である。
【図４】複数の対象装置の運転計画の一例を示す図である。
【図５】図４に示した例における、電源装置３０４の運転台数と、総消費電力の推移を示す図である。
【図６】図４に示した例における、蓄電池３０６の電池残量、放電量および充電量の推移を示す図である。
【図７】元問題を解いた厳密解、緩和問題を解いた緩和解、緩和解を利用して部分問題を解いた実施例解のそれぞれを用いた場合の、消費電力の推移例を示す図である。
【図８】元問題を解いた厳密解、緩和問題を解いた緩和解、緩和解を利用して部分問題を解いた実施例解のそれぞれを用いた場合の、電池残量の推移例を示す図である。
【図９】元問題を解いた厳密解、緩和問題を解いた緩和解、緩和解を利用して部分問題を解いた実施例解のそれぞれを用いた場合の、出力電力の推移例を示す図である。
【図１０】運転計画装置３００の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
図１は、本発明の一つの実施形態に係る運転計画方法の一例を示すフローチャートである。運転計画方法においては、コンピュータにより、複数の対象装置の運転計画を生成する。コンピュータは、汎用のコンピュータであってよく、運転計画を生成するための専用コンピュータであってもよい。
【００１６】
対象装置は、離散的な状態を取る装置である。例えば対象装置は電源装置であり、離散的な状態は「起動」と「停止」である。本明細書では、状態パラメータとして装置の「起動」を「１」で表し、「停止」を「０」で表す場合がある。なお対象装置は電源装置に限られない。また、離散的な状態は「起動」および「停止」には限られない。また、対象装置は、３値以上の離散的な状態を取る装置であってもよい。
【００１７】
対象装置の運転計画とは、例えば複数の電源装置のそれぞれを「起動」または「停止」するタイミングの計画である。一例として対象装置の運転計画は、予め定められた制約条件を満たしつつ、予め定められた目的を満たすように、各時刻における複数の対象装置の状態を設定する。例えば制約条件は、電源装置の出力電力の最大値、最小値等のように、対象装置の性能に起因する条件を含んでよく、人為的に取り決められた条件を含んでもよい。運転計画の目的は、消費電力の最小化、運転コストの最小化等のように、所定のパラメータの最小化であってよい。運転計画の目的は、所定のパラメータの最大化であってよく、所定のパラメータを基準値に近づけるものであってもよい。
【００１８】
まずコンピュータは、上述した目的および制約条件を満たすことができる、それぞれの対象装置の離散的な状態を演算するための元問題を取得する（問題取得段階Ｓ１０２）。元問題は、一例として下式で示すことができる。
【数１】
2019154120.tif 000003
式（１．１）は運転計画の目的を示す目的関数であり、「ｓ．ｔ．」以下に示される式（１．２）~（１．４）は運転計画の制約条件を示す。ｉは時間断面（すなわち離散的な時刻）を示しており、ｘｉおよびｙｉは対象装置の時間断面ｉにおける状態を示す状態パラメータである。本明細書では、ｘ、ｙ等の状態パラメータを、単に「状態ｘ」、「状態ｙ」等のように称する場合がある。ｘｉおよびｙｉは、それぞれ異なる対象装置の状態を示してよい。ｆｉは対象装置の状態ｘｉおよびｙｉに応じた所定の目的パラメータを時間断面毎に示す関数である。目的パラメータとは、例えば上述したように運転コスト等である。本例の目的関数は、各時間断面における目的パラメータの総和を最小化することを示している。
【００１９】
ｇｉは対象装置の状態ｘｉおよびｙｉに応じた所定値と、基準値０との関係を時間断面毎に規定する関数である。本例では、所定値が基準値０以下となることを制約条件としている。またｈは対象装置の状態ｘｉおよびｙｉに応じた所定値と、基準値０との関係を複数、あるいは全ての時間断面で規定する関数である。なお、制約条件は、所定値が基準値以下となることを規定するものに限定されない。制約条件として、対象装置の様々な特性値を所定の条件に制約するものを用いることができる。
【００２０】
式（１．４）におけるＲは任意の実数の値を取ることを示しており、｛０，１｝は、０または１の離散的な値を取ることを示している。式（１．４）に示されるように、状態ｘｉは、一つの対象装置におけるｎ個の特性の連続的な値の状態を示してよく、ｎ個の対象装置のそれぞれの状態を示してもよい。状態ｙｉは、停止（０）および起動（１）の離散的な２値の状態を示す状態パラメータである。状態ｙｉは、一つの対象装置におけるｍ個の特性の状態を示してよく、ｍ個の対象装置のそれぞれの状態を示してもよい。
【００２１】
元問題を解くと、目的関数および制約条件を満たす、各時間断面における対象装置の状態ｘ、ｙを求解できる。しかし式（１．１）および式（１．２）〜（１．４）で示される元問題は、混合整数非線形計画問題である。混合整数非線形計画問題は、対象装置の数等が大規模になると演算量が膨大になり、解を得ることが困難になる。本例の運転計画方法においては、元問題を解く代わりに、元問題においてそれぞれの対象装置が連続的な状態を取り得ると仮定した緩和問題を解く（緩和問題演算段階Ｓ１０４）。Ｓ１０４においては、元問題における目的関数および制約条件を用いつつ、制約条件においてそれぞれの対象装置が連続的な状態を取り得ると仮定して、対象装置の連続的な状態を演算する。緩和問題および元問題における目的関数および制約条件は、状態パラメータが離散値をとるか連続値を取るかの相違を除き、同一であってよい。
【００２２】
緩和問題は、一例として下式で示すことができる。
【数２】
2019154120.tif 000004
式（４）における［０，１］は、０以上１以下の任意の実数を取り得ることを示している。本例の緩和問題の目的関数（式（２．１））および制約条件（式（２．２）〜（２．４））は、離散的な状態ｙに代えて、０から１の間の任意の値を取り得る連続変数である状態ｙ'を用いること以外は、元問題の目的関数（式（１．１））および制約条件（式（１．２）〜（１．４））と同一である。式（２．１））および制約条件（式（２．２）〜（２．４））で示される緩和問題は、非線形計画問題である。非線形計画問題は、逐次二次計画法等の手法で高速に解くことができる。本明細書では、緩和問題で求めた解（すなわち離散的でなく、０から１の間の任意の値を取り得る解）を緩和解と称する場合がある。
【００２３】
次に、緩和問題において、実行可能解（すなわち、制約条件を満たす状態ｘ、ｙ）が存在するか否かを判定する（第１判定段階Ｓ１０６）。実行可能解が存在しない場合、処理を終了する。実行可能解が存在する場合、元問題を複数に分割した部分問題を解く。本例では、部分問題を解くための初期値を設定する（初期値設定段階Ｓ１０８）。
【００２４】
一例として部分問題は、元問題を複数の時間断面に対応する複数の部分に分割した問題である。それぞれの部分問題は、時間断面を一つ含んでよく、複数の時間断面を含んでもよい。それぞれの部分問題に含まれる時間断面の個数は同一であってよく、部分問題間で異なっていてもよい。
【００２５】
Ｓ１０８においては、いずれかの時間断面における状態ｘ、ｙを設定してよい。例えばＳ１０８においては、複数の部分問題に対応する複数の時間断面のうち、最初の時間断面における状態ｘ、ｙを設定する。最初の時間断面における状態ｘ、ｙは、現在または過去の対象装置の状態に基づいて定めてもよい。一例として最初の時間断面における状態ｘ、ｙは、対象装置の現在の状態である。状態ｘ、ｙの初期値は、現在または過去の対象装置の状態に基づいて定めてもよい。例えば以下の式（３）の例では、現在の状態ｘｉは１断面過去の状態ｘｉ−１およびｙｉ−１より定義される。ここでの状態ｘｉ−１およびｙｉ−１は現在の状態ｘｉの初期値となる。
【数３】
2019154120.tif 000005
【００２６】
次に、元問題を複数に分割したそれぞれの部分問題を解く（部分問題演算段階Ｓ１１０）。本例の運転計画方法においては、それぞれの時間断面における部分問題を順番に解いていく。部分問題を解く順番は、時刻順であってよい。また、Ｓ１０８においては、Ｓ１１０において部分問題を解いて得られた状態ｘ、ｙを、次の時刻における部分問題の初期値として用いてよい。
【００２７】
なお、それぞれの部分問題を解く場合には、緩和問題の緩和解（すなわち、任意の実数の値を取り得る状態ｘ'と、０から１の間の任意の値を取り得る状態ｙ'）と、部分問題の解（すなわち、状態ｘと、０または１の離散値であるｙ）との距離を用いる。解の距離とは、それぞれの状態パラメータ（本例ではｘおよびｙ）空間における、それぞれの解に対応する２つの点の離れ具合を表す尺度を意味する。距離の種類としては、ユークリッド距離やチェビシェフ距離などがある。または距離のほかに類似度、近接度などの指標を用いてもよい。一例としてＳ１１０においては、緩和問題の解に対するユークリッド距離が最小となるように、部分問題の解を演算してよい。
【００２８】
部分問題は、一例として下式で示すことができる。本例では、部分問題における目的関数は、それぞれの時間断面において、所定の目的パラメータｆｉを最小化する。本例の部分問題では、それぞれの時間断面において、元問題に含まれる全ての対象装置の全ての状態を求解する。
【数４】
2019154120.tif 000006
本例の部分問題では、それぞれ時間断面ｉについて、式（４．２）〜（４．４）を満たす状態ｘ"ｉ、ｙ"ｉを演算する。部分問題における状態ｘ"ｉは、式（４．４）に示すように任意の実数の値を取る。また状態ｙ"ｉは、緩和問題で求めた緩和解ｙ'ｉ（すなわち、０から１の間の任意の値を取り得る）に所定の偏差Δを加算したものであり、０または１の２値のいずれかの値を取る。偏差Δは、状態ｙ"ｉと緩和解ｙ'ｉとの差分（すなわち距離）を示している。
【００２９】
部分問題の目的関数および制約条件においては、元問題の目的関数および制約条件における状態ｙｉに代えて状態ｙ"ｉを用いる。状態ｙ"ｉは、緩和解ｙ'ｉに対して偏差Δの差を有している。本例では、部分問題の目的関数として、式（４．１）で示されるように、関数ｆｉで規定される目的パラメータと、偏差Δに応じた距離パラメータｄとの和を最小にする目的関数を用いる。なおｄは偏差Δの大きさを表す尺度であり、ユーザーが任意に設定してよい。
【００３０】
このような部分問題を解くことで、元問題を複数の部分問題に分割して、緩和問題の緩和解と、部分問題の離散値解との距離を用いてそれぞれの部分問題を解くことができる。部分問題で演算した対象装置の状態ｘ、ｙを用いることで、目的及び制約条件を満たすように対象装置を制御できる。
【００３１】
部分問題においては、元問題を複数に分割するので、一つの問題の規模が小さくなる。このため、離散的な状態ｙを含んでいても高速に演算できる。部分問題の演算は、例えば分枝限定法等を用いることで高速に実行できる。
【００３２】
そして、目的関数に距離パラメータ（本例ではｄ）を導入して部分問題を解くことで、部分問題の解が、一つの部分問題だけを考慮して最適化された部分最適となることを避けることができる。特に、緩和解ｙ'ｉと、部分問題の解ｙ"ｉとの距離を最小にするように目的関数を設定することで、厳密解に近い妥当な解を、高速に得ることができる。
【００３３】
数４に示した例では、緩和解ｙ'ｉを用いていたが、緩和解ｘ'ｉを用いてもよい。この場合、ｘ''ｉ＝ｘ'ｉ＋Δとなる。また、緩和解ｘ'ｉおよびｙ'ｉの両方を用いてもよい。
【００３４】
一つの部分問題について解を求めた後、全ての部分問題について解を求めたか否かを判定する（第２判定段階Ｓ１１２）。全ての部分問題について解を求めた場合、処理を終了する。解を求めていない部分問題が存在する場合、次の部分問題に対してＳ１０８からＳ１１２までの処理を繰り返す。本例では、次の部分問題とは、次の時間断面（つまり次の時刻）の部分問題である。全ての部分問題について求解することで、全ての時間断面について、全ての対象装置の状態を規定できる。
【００３５】
図２は、図１において説明した運転計画方法の概要を示す図である。図２における横軸は状態ｙ１の値を示し、縦軸は状態ｙ２の値を示している。状態ｙ１、ｙ２において、対象装置が実際にとり得る離散値を、菱形の複数のマーク２０４でプロットしている。直線２０２は、制約条件を満たす状態ｙ１、ｙ２の境界線を示している。直線２０２の外側において破線でハッチングされている領域が、制約条件を満たさない領域であり、ハッチングされていない領域が制約条件を満たす領域である。図２においては、ある時間断面における直線２０２を示している。
【００３６】
また、緩和解に対応する位置を丸形のマーク２０６でプロットしている。緩和解は、制約条件を満たす領域内で、目的関数に最も適合する解である。これに対して、部分問題では、制約条件を満たす領域内の離散的な解（マーク２０４）のうち、緩和解との偏差Δが最小となる解（マーク２０８）を演算する。このような処理により、元問題から求まる厳密解とは必ずしも一致しないが、緩和解に対する距離が近く妥当性が高い解を、高速に求解できる。
【００３７】
図３は、本発明の一つの実施形態に係る運転計画装置３００が制御する、対象装置の一例を示す図である。本例における対象装置は、１つ以上の電源装置３０４、および、１つ以上の蓄電池３０６である。電源装置３０４は、発電した電力を１つ以上の外部装置３０２に供給してよく、外部から受け取った電力の電圧等を変換して、外部装置３０２に供給してもよい。
【００３８】
蓄電池３０６は、電源装置３０４等から電力を受け取って蓄電する。蓄電池３０６は、電源装置３０４が稼働できなくなったときに外部装置３０２に電力を供給するバックアップ電源としての機能と、電源装置３０４と共同して外部装置３０２に電力を供給するアシスト電源としての機能とを有してよい。例えば蓄電池３０６は、予め定められたバックアップ容量に対応する蓄電量を維持していることを条件として、非常時以外にも外部装置３０２に電力を供給する。一例として外部装置３０２は複数のサーバーであるが、これに限定されない。外部装置３０２は、より大電力を消費する装置であってもよい。複数の電源装置３０４および複数の蓄電池３０６は、同一の建物に配置されていてよく、異なる建物に分散して配置されていてもよい。複数の外部装置３０２も、同一の建物に配置されていてよく、異なる建物に分散して配置されていてもよい。
【００３９】
図４は、複数の対象装置の運転計画の一例を示す図である。本例では、各時間断面における、複数の外部装置３０２の総負荷の予測値を実線で示している。また、それぞれの時間断面における複数の電源装置３０４の発電量を棒グラフで示している。本例の電源装置３０４は５個である。また、複数の蓄電池３０６からの総放電量を破線で示し、複数の蓄電池３０６への総充電量を一点鎖線で示している。
【００４０】
本例の運転計画では、電源装置３０４における消費電力を最小化することを目的としている。消費電力は、電源装置３０４の起動時、停止時、スタンバイ時の消費電力を含む。消費電力は、外部装置３０２の総負荷から蓄電池３０６からの供給電力を減じ、蓄電池３０６への充電電力を加算したものでもある。
【００４１】
また、制約条件は以下の通りである。
・電源装置３０４は、常に少なくとも一台は起動している。
・蓄電池３０６の充電と放電は同時に行わない。
・それぞれの蓄電池３０６のＳＯＣ（充電率）が放電指定値を下回った場合は、当該蓄電池３０６は放電不可。
・それぞれの蓄電池３０６のＳＯＣ（充電率）が充電指定値を上回った場合は、当該蓄電池３０６は充電不可。
・それぞれの蓄電池３０６のＳＯＣ（充電率）が放電指定値を下回った場合は、放電指定値よりも大きい指定値を上回るまで、当該蓄電池３０６は放電不可。
・蓄電池３０６の出力が、設定される上下限の範囲内。
・電源装置３０４の出力が、設定される上下限の範囲内。
・蓄電池３０６の総残容量が、設定されるバックアップ容量以上。
・蓄電池３０６を用いて、負荷のピーク時における電源装置３０４の出力を緩和する（ピークカット）。
【００４２】
図４に示すように、負荷がピークになったときに、蓄電池３０６から電力を供給することで、電源装置３０４の出力を緩和できる。ただし、負荷がピークになる前に、予め蓄電池３０６に充電していなければならない。このため、それぞれの時間断面だけに着目して、電源装置３０４の状態を最適化すると、将来のピーク負荷時における効率が低下してしまう場合がある。
【００４３】
図１において説明した運転計画方法によれば、複数の時間断面について緩和問題を解いて緩和解を算出し、緩和解を用いてそれぞれの部分問題を解いている。このため、複数の時間断面を考慮した、妥当性の高い解を高速に演算できる。
【００４４】
図１に示すＳ１０８からＳ１１２の処理において、それぞれの時間断面に対して演算した部分問題の解を、次の時間断面における部分問題の初期値として用い、複数の部分問題の解を順次演算する。このため、複数の部分問題を順番に１回ずつ解くことで、それぞれの時間断面における妥当な解を得られる。
【００４５】
なお、制約条件に複数の時間断面に関する条件が含まれている場合、複数の時間断面における対象装置の状態を、一つの部分問題として演算してよい。例えば、それぞれの電源装置３０４において、所定数の時間断面に渡る発電量の変化の上限が制約されている場合、所定数の時間断面毎に元問題を分割してよい。それぞれの部分問題は、一部の時間断面が重複していてよい。
【００４６】
また、図１に示した運転計画方法において、図４に示したような負荷の予測が更新された場合に、Ｓ１０４からの処理を開始してよい。つまり、緩和問題の緩和解を再演算して、新たに取得した緩和解に基づいて、当該時刻以降の分割問題を解いてよい。運転計画装置３００には、負荷の予測が随時与えられてよい。
【００４７】
以下では、目的関数および制約条件の一例を定式化する。運転計画の目的および制約条件の概要は、図４において説明した通りである。定式化にあたり、以下の記号を導入する。
【表１】
2019154120.tif 000007
また、変数を以下の通りに定義する。
【表２】
2019154120.tif 000008
【００４８】
蓄電池３０６および電源装置３０４の運転計画の元問題の一例は、以下の通りとなる。コンピュータは、当該元問題を取得してよい（Ｓ１０２）。元問題は混合整数非線形計画問題となる。このため、時間断面および装置台数が大規模になると、解を得ることが困難である。
【数５】
2019154120.tif 000009
【００４９】
数５に示す元問題において、数２に示した例と同様に、ｕｉｔＰＳＵ、ｕｔｃＢＣＵ、ｕｔｄＢＣＵの状態パラメータを、０から１の任意の値をとる状態パラメータに緩和して緩和問題を解くことで、それぞれの状態パラメータの緩和解が得られる（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。
【００５０】
数５に示した元問題の緩和問題における緩和解を用いる。この場合、数５に示した問題は、下式のように変形される。
【数６】
2019154120.tif 000010
なお、ｘ''およびu''は、緩和問題を解くことで得られた緩和解を示している。数６に示す問題においては、偏差Δx、Δuを導入している。また偏差のノルムΔx2、Δu2を距離として用いている。ｗx、ｗuは重み係数であり、どれだけ距離の最小化を考慮するかを決定するパラメータである。したがって、ここでの距離パラメータｄはｗxΔx2とｗuΔu2を足し合わせたものに相当する。電源装置３０４の運転台数制御における時間断面の集合の数Ｔ２が、蓄電池３０６の時間断面の集合の数Ｔ１よりも十分小さいことで、数６に示した問題の規模が小さくなり、高速に解くことができる。本例では、数６に示した問題を、時間断面毎の部分問題に分割して求解する（Ｓ１０８−Ｓ１１２）。
【００５１】
図５は、図４に示した例における、電源装置３０４の運転台数と、総消費電力の推移を示す図である。低負荷時には運転台数を削減して、消費電力を低減できている。
【００５２】
図６は、図４に示した例における、蓄電池３０６の電池残量、放電量および充電量の推移を示す図である。運用開始時（時刻０）と、運用終了時（時刻２３）とで、電池残量を一致させることができている。
【００５３】
図７、図８および図９は、元問題を解いた厳密解、緩和問題を解いた緩和解、緩和解を利用して部分問題を解いた実施例解のそれぞれを用いた場合の、消費電力、電池残量、出力電力の推移例を示す図である。なお厳密解は、演算に非常に時間がかかるが、より最適な解である。図７から図９に示すように、実施例解を用いた場合、負荷ピーク時におけるピークカット効果は若干減少しているものの、他の時間断面においては、厳密解と類似の結果を算出している。
【００５４】
図１０は、運転計画装置３００の構成例を示す図である。運転計画装置３００は、問題取得部１１０２、緩和問題演算部１１０４および部分問題演算部１１０６を備える。緩和問題演算部１１０４および部分問題演算部１１０６は、共通の演算部１１１０であってよい。
【００５５】
問題取得部１１０２は、図１に示した問題取得段階Ｓ１０２を実行する。緩和問題演算部１１０４は、図１に示した緩和問題演算段階Ｓ１０４および第１判定段階Ｓ１０６を実行する。部分問題演算部１１０６は、図１に示したＳ１０８からＳ１１２までの処理を実行する。このような構成により、図１から図９において説明した運転計画方法を実行できる。
【００５６】
図１１は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る方法または当該方法の段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
【００５７】
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
【００５８】
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
【００５９】
通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
【００６０】
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
【００６１】
プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【００６２】
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
【００６３】
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
【００６４】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【００６５】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６８】
２０２・・・直線、２０４、２０６、２０８・・・マーク、３００・・・運転計画装置、３０２・・・外部装置、３０４・・・電源装置、３０６・・・蓄電池、１１０２・・・問題取得部、１１０４・・・緩和問題演算部、１１０６・・・部分問題演算部、１１１０・・・演算部、２２００・・・コンピュータ、２２０１・・・ＤＶＤ−ＲＯＭ、２２１０・・・ホストコントローラ、２２１２・・・ＣＰＵ、２２１４・・・ＡＭ、２２１６・・・グラフィックコントローラ、２２１８・・・ディスプレイデバイス、２２２０・・・入／出力コントローラ、２２２２・・・通信インタフェース、２２２４・・・ハードディスクドライブ、２２２６・・・ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、２２３０・・・ＲＯＭ、２２４０・・・入／出力チップ、２２４２・・・キーボード
【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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