(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
資源を供給する資源供給設備、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備及び資源の供給経路を有する需給系統を対象として、エネルギーを消費する設備の
運転を支援するエネルギーマネジメント支援装置であって、
前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報が入力されると、該需給系統モデル及び設備能力情報に基づいて、該需給系統モデルが表す需給系統についての最適化問題の目的関数及び制約条件を表す複数の数式からなる数式群を生成する数式群生成部と、
前記数式群生成部において生成した数式群より、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成部と、
限定記号消去法により、前記生成した一階述語論理式を処理して、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネルギーとの関係を表す式を得る限定記号消去部と、
前記限定記号消去部において処理した結果得られる関係式を可視化する可視化部と、
を有することを特徴とするエネルギーマネジメント支援装置。
【請求項２】
前記数式群生成部は、前記目的関数として、前記資源供給設備の資源供給量及び該資源供給設備におけるエネルギー消費量の関係を表現する第１の数式群を生成し、前記制約条件として、該資源供給設備及び前記供給経路の供給能力を表現する第２の数式群を生成し、
前記一階述語論理式生成部は、前記第１及び第２の数式群を論理積で結合し、該第１及び第２の数式群に含まれる前記資源供給設備及び前記供給経路の状態を表す変数が存在することを表す存在記号を付与することにより、前記一階述語論理式を生成する
ことを特徴とする請求項１記載のエネルギーマネジメント支援装置。
【請求項３】
前記需給系統モデル及び前記設備能力情報の変更を更に受け付けると、前記数式群生成部、前記一階述語論理式生成部、前記限定記号消去部及び前記可視化部は、該変更された需給系統モデル及び設備能力情報を用いて、上記の処理を実行し、該変更された需給系統
モデル及び設備能力情報に対応する結果を出力させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギーマネジメント支援装置。
【請求項４】
前記需給系統モデル及び前記設備能力情報の変更を更に受け付けると、前記限定記号消去部において求めた前記関係式または前記可視化部において作成したグラフを一時的に保持する記憶部と、
を更に備え、
前記可視化部は、前記記憶部に保持する情報を利用して、前記変更された需給系統モデル及び設備能力情報に基づくグラフと、変更前のグラフとを出力表示させる
ことを特徴とする請求項３記載のエネルギーマネジメント支援装置。
【請求項５】
前記可視化部は、前記限定記号消去部において処理した結果得られる関係式の可視化結果に加え、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネルギーを計測した実績データをさらに表示する
ことを特徴とする請求項１乃至４記載のエネルギーマネジメント支援装置。
【請求項６】
前記可視化部は、前記限定記号消去部において処理した結果得られる関係式の可視化結果に加え、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネ
ルギーについて最適運用装置が計算した最適運用時の計算値をさらに表示する
ことを特徴とする請求項１乃至５記載のエネルギーマネジメント支援装置。
【請求項７】
前記数式群生成部は、前記需給系統の一部の資源についての情報を用いて前記数式群を生成し、
前記限定記号消去部は、前記需給系統の一部の資源についての部分的な需要量合計と一部の資源についての部分的な供給量合計との関係を表す式を得る
ことを特徴とする請求項１記載のエネルギーマネジメント支援装置。
【請求項８】
資源を供給する資源供給設備、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備及び資源の供給経路を有する需給系統を対象として、エネルギーを消費する設備の運転を支援するエネルギーマネジメント支援処理を情報処理装置に実行させるためのエネ
ルギーマネジメント支援プログラムであって、
前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報が入力されると、該需給系統モデル及び設備能力情報に基づいて、該需給系統モデルが表す需給系統についての最適化問題の目的関数及び制約条件を表す複数の数
式からなる数式群を生成し、
前記生成した数式群より、一階述語論理式を生成し、
限定記号消去法により、前記生成した一階述語論理式を処理して、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネルギーとの関係を表す式を得、
前記限定記号消去法により処理した結果得られる関係式を可視化する、
ことを特徴とするエネルギーマネジメント支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力、ガス等の資源を供給する資源供給設備と資源を需要する資源需要家設備とを有する需給系統を対象として、エネルギーを供給する設備の運転を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、システム制御や回路解析等の問題を一階述語論理式で表現すること、また、これを解くことで、システムの最適化を図る技術が知られている（例えば、非特許文献１）。【０００３】
具体的には、全称記号（∀）や存在記号（∃）で表される限定記号と、他変数の多項式の等式や不等式を積（∧）や和（∨）で表される論理記号とを用いて結合した論理式を組み合わせて、一階述語論理式を得る。論理式に現れる変数のうち、限定記号で束縛される変数を束縛変数と呼び、限定記号で束縛されない変数を自由変数と呼ぶ。一階述語論理式のうち、束縛変数を消去して、自由変数が満たすべき論理式を導くことで、最適化を図る。【０００４】
公知の技術として、限定記号消去法を用いて制御系設計や制御系解析を行う技術についても開示されている（例えば、特許文献１）。これによれば、制御系解析・設計装置は、入力された制御の問題に対し、線形行列不等式（ＬＭＩ）または双線形行列不等式（ＢＭＩ）として定式化する。そして、ＬＭＩまたはＢＭＩとして表現された設計仕様等の制約を、不等式を論理和でつなげた形の制約に変形して、制御系を一階述語論理式に変換し、限定記号の付いた変数を消去した式から、制御系を解析する。【０００５】
特に、電力系統の運用を最適化する技術については、最適潮流計算が一般的に知られている（例えば、非特許文献２）。最適潮流計算によれば、発電設備と負荷設備が供給経路で結ばれている供給系統において、負荷設備の負荷に応じて、発電設備が消費する燃料費を最小にしつつ所望の電力を発生させるための最適化を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３２８２３９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】穴井宏和・横山和弘著、「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、ｐ．２１４−２２１
【非特許文献２】関根泰次［他］著、「電力系統の最適潮流計算（ＯＰＦ；Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｏｗ）」、日本電気協会、平成１４年、ｐ．２０−２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術によれば、現存する供給系統について、どのように運用すれば最適化を図ることができるかを求めることは可能である。すなわち、従来技術は、具体的に資源供給設備やその能力が設定されている場合の最適化技術である。言い換えると、従来技術は、資源供給設備を効率的に運用するには、各設備の能力としてはどの程度とすべきか、あるいは、需給系統をどのような構成とすべきか、といった問題を検討する際には有効に活用することができない。【０００９】
さらに、従来の最適運用術を導入する前には、通常事前の検討が必要だが、現状の運用実績がどの程度であり、より省エネルギーのための改善の余地があるか予め知る手段がなく、導入すべきか否かの判断が困難であり、投資対効果の面でリスクがあった。
さらに、従来の最適運用技術によって求められた理想的な運用が、従来の運用と比べて、どれほど良い結果なのかを評価する際、差や改善割合などで評価する方法はあったが、その差や改善割合がどれほど妥当なものなのかを客観的に評価することは困難である。例えば、改善割合が0.01％未満など不十分である場合に、従来の最適運用技術に不備があるためなのか、需給系統の運用限界によるためなのか、切り分けることは困難である。【００１０】
本発明は、資源供給設備の効率的な運用を検討する際に広く有効に活用することのできる手段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】
【００１１】
本発明の第１の観点は、資源を供給する資源供給設備、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備及び資源の供給経路を有する需給系統を対象として、エネルギーを消費する設備の運転を支援するエネルギーマネジメント支援装置であって、前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報が入力されると、該需給系統モデル及び設備能力情報に基づいて、該需給系統モデルが表す需給系統についての最適化問題の目的関数及び制約条件を表す複数の数式からなる数式群を生成する数式群生成部と、前記数式群生成部において生成した数式群より、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成部と、限定記号消去法より、前記生成した一階述語論理式を処理して、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネルギーとの関係を表す式を得る限定記号消去部と、前記限定記号消去部において処理した結果得られる関係式を可視化する可視化部と、を有することを特徴とする。【００１２】
本発明の第２の観点は、資源を供給する資源供給設備、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備及び資源の供給経路を有する需給系統を対象として、エネルギーを消費する設備の運転を支援するエネルギーマネジメント支援処理を情報処理装置に実行させるためのエネルギーマネジメント支援プログラムであって、前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報が入力されると、該需給系統モデル及び設備能力情報に基づいて、該需給系統モデルが表す需給系統についての最適化問題の目的関数及び制約条件を表す複数の数式からなる数式群を生成し、前記生成した数式群より、一階述語論理式を生成し、限定記号消去法より、前記生成した一階述語論理式を処理して、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネルギーとの関係を表す式を得、前記限定記号消去部において処理した結果得られる関係式を可視化する、ことを特徴とする。【００１３】
本発明の第３の観点は、前記エネルギーマネジメント支援装置の前記可視化部において、前記限定記号消去部において処理した結果得られる、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネルギーとの関係を表す式の可視化結果に加え、前記資源需要家設備における総需要量と前記資源供給設備における総消費エネルギーについて運用時の実績値をさらに表示し、また従来の最適運用技術による理想運用時の計算値をさらに表示することを特徴とする。【００１４】
本発明の第４の観点は、前記エネルギーマネジメント支援装置の前記一階述語論理式生成部および前記限定記号消去部において前記需給系統の一部の資源についての部分的な需要量合計と一部の資源についての部分的な供給量合計との関係を表す式を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、資源供給設備の効率的な運用を検討する際に広く有効に活用することのできる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エネルギーマネジメント支援装置により資源供給設備の運用の最適化を図る方法の概要を説明する図である。
【図２】第１の実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置の構成図である。
【図３】需給系統モデルを例示する図である。
【図４】図３の需給系統モデルに対応する設備能力情報を例示する図である。
【図５】第１の実施形態において数式群生成部が生成する数式群を例示する図である。
【図６】第１の実施形態において一階述語論理式生成部が生成する一階述語論理式について説明する図である。
【図７】第１の実施形態において限定記号消去部が行う一階述語論理式の処理について説明する図である。
【図８】第１の実施形態において可視化部が出力するグラフの例を示す図である。
【図９】需給系統モデルの他の例を示す図である。
【図１０】図９の需給系統モデルに対応する設備能力情報を例示する図である。
【図１１】第２の実施形態において数式群生成部が生成する数式群を例示する図である。
【図１２】第２の実施形態において一階述語論理式生成部が生成する一階述語論理式について説明する図である。
【図１３】第２の実施形態において限定記号消去部が行う一階述語論理式の処理について説明する図である。
【図１４】第２の実施形態において可視化部出力するグラフの例を示す図である。
【図１５】第３の実施形態においてエネルギーマネジメント支援装置により資源供給設備の運用の最適化を図る方法の概要を説明する図である。
【図１６】第３の実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置の構成図である。
【図１７】第３の実施形態において可視化部出力するグラフの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るエネルギーマネジメント支援装置により、資源を供給する供給設備の運用の最適化を図る方法の概要を説明する図である。図１に示すとおり、エネルギーマネジメント支援装置１は、需給系統がどのように構成されているかを表す需給系統モデルＭと、需給系統のうち、供給設備や供給経路の設備能力を表す設備能力情報Ｃとから、資源を需要する需要家設備の総需要量と供給設備の総消費エネルギー量との関係をグラフにして出力表示する。利用者は、出力表示されるグラフを参照して、供給設備の運用の最適化を図る。
【００１９】
以下に、図１のエネルギーマネジメント支援装置１について、資源として電力を需要・供給する需給系統を対象として最適化を図る場合を例に、具体的に説明する。
＜第１の実施形態＞
図２は、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１の構成図である。図２に示すエネルギーマネジメント支援装置１は、数式群生成部１１、一階述語論理式生成部１２、限定記号消去部１３及び可視化部１４を有し、入出力装置５から入力された情報に基づき、需要家設備における需要量と供給設備における消費エネルギーとの関係を表すグラフを作成し、入出力装置５に出力する。
【００２０】
エネルギーマネジメント支援装置１は、入出力装置５から、需給系統モデルＭ及び供給系統の設備能力情報Ｃを受け付ける。まず、図３及び図４を参照して、エネルギーマネジメント支援装置１が入出力装置５から受け付ける情報について、具体的に説明する。
【００２１】
図３は、需給系統モデルＭを例示する図である。ここでは、発電設備を２基備える場合の需給系統モデルＭについて説明する。
【００２２】
エネルギーマネジメント支援装置１の利用者は、入出力装置５のキーボードやポインティングデバイス等の入力手段を通じて、最適化の対象となる需給系統モデルを設定する。具体的には、供給設備である発電設備における発電量、需要家設備である負荷設備の負荷量、発電設備や負荷設備に直結する母線の電圧位相及び母線間の線路のインピーダンスを設定する。
【００２３】
図３に示す例では、発電設備１の発電量をＰ１［ＭＷ］、発電設備２の発電量をＰ２［ＭＷ］、負荷設備の負荷量をＬ［ＭＷ］とする。発電設備１に直結する母線１の電圧位相をθ１［ｒａｄ］、発電設備２に直結する母線２の電圧位相をθ２［ｒａｄ］、負荷設備に直結する母線３の電圧位相をθ３［ｒａｄ］とする。そして、母線１〜母線３、母線２〜母線３、母線１〜母線２の線路のインピーダンスを、それぞれｊ０．１［ｐｕ］とする。
【００２４】
需給系統モデルＭは、例えば、ＸＭＬ（Extensible Markup Language）形式により、発電設備の設置基数等の需給系統の具体的な構成や各物理量（Ｐ１、Ｐ２、θ１〜θ３、ｊ０．１等）を利用者が順に設定していき、入力された情報に基づき、入出力装置５が図３に示す需給系統モデルＭを作図する構成としてもよい。あるいは、Ｖｉｓｉｏ（登録商標）やＭＡＴＬＡＢ（登録商標）等のソフトウェアを利用して、利用者が図３に示す需給系統モデルＭを作図する構成としてもよい。
【００２５】
図４は、供給系統及び供給経路の設備能力情報Ｃを例示する図である。図４においては、図３の需給系統モデルＭに対応する設備能力情報Ｃを例示している。
【００２６】
エネルギーマネジメント支援装置１の利用者は、需給系統モデルＭの場合と同様に、入出力装置５の入力手段を介して設備能力情報Ｃを設定する。具体的には、設備能力情報Ｃとして、最適化問題の目的関数や制約条件を決定するために必要とされる、供給設備及び供給経路の供給能力を表す等式や不等式の設定を行う。実施例では、設備能力情報Ｃは、各発電設備の燃料費及び母線間の潮流上限を表す式を設定する。
【００２７】
図４に示す例では、発電設備１の1時間あたりの燃料費Ｃ１［＄／ＭＷｈ］は、発電量Ｐ１の関数として以下の式で表される。
Ｃ１（Ｐ１）＝０．０１Ｐ１２＋１４Ｐ１＋１００…（１）
同様に、発電設備２の１時間あたりの燃料費Ｃ２［＄／ＭＷｈ］については、発電量Ｐ２の関数として以下の式で表される。
Ｃ２（Ｐ２）＝０．０２Ｐ２２＋１６Ｐ２＋８０…（２）
図３の母線１と母線３との間の潮流上限については、以下の不等式で表される。
（θ１−θ３）／０．１≦２４０／Ｐ０・・・（３）
なお、上記不等式において、Ｐ０とは、供給系統における基準電力である。発電設備１から負荷設備への潮流（θ１−θ３）／０．１×Ｐ０であり、これが供給経路の容量２４０［ＭＷ］を超えないように出力配分を行う、という条件より、（３）の不等式が求まる。
【００２８】
設備能力情報Ｃは、例えば、供給系統である発電設備の供給の上限及び下限、消費エネルギーや、供給経路である母線の潮流の上限及び下限を利用者に順に入力させ、入出力装置５が、必要な情報を用いて図４に示す式を立てる構成としてもよい。あるいは、利用者に直接的に図４に示す式を入力させる構成とすることもできる。
【００２９】
なお、実施例では、エネルギーマネジメント支援装置１は、入出力装置５より、図３の需給系統モデルＭや図４の設備能力情報Ｃを受け取る構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、エネルギーマネジメント支援装置１が需給系統モデルＭや設備能力情報Ｃ自体の設定を行い、入出力装置５からは、需給系統モデルＭや設備能力情報Ｃの設定に必要な情報を受け取るのみとする構成とすることもできる。
【００３０】
エネルギーマネジメント支援装置１は、図３や図４に例示する情報を入出力装置５から受け取ると、これに基づき、最適化問題の目的関数及び制約条件を設定し、設定した目的関数及び制約条件より、一階述語論理式を生成する。そして、生成した一階述語論理式を限定記号消去法で簡略化することにより、負荷設備における総需要量（上記の例では負荷量Ｌ）と発電設備における総消費エネルギー（上記の例では燃料費の合計すなわち総コスト）との関係を求め、グラフを作成する。作成したグラフは、入出力装置５に出力表示させる。
【００３１】
図２のエネルギーマネジメント支援装置１の各部の動作について、具体的に説明する。
【００３２】
数式群生成部１１は、図３及び図４に例示するような、入出力装置５を介して入力される情報より、設定された需給系統モデルについての最適化問題の目的関数及び制約条件を表す複数の数式からなる数式群を生成する。
【００３３】
図５は、本実施形態において数式群生成部１１が生成する数式群を例示する図である。ここでは、図５に例示する数式群のうち、最適化問題の目的関数及びこれに関する定義を表す式からなる数式群を「第１の数式群」とし、最適化問題の制約条件を表す式からなる数式群を「第２の数式群」とし、それぞれの数式群について説明する。
【００３４】
まず、第１の数式群は、図３の発電設備１、２の燃料費の合計値を総コストとし、総コストを表す関数Ｅ（目的関数Ｏｂｊ１）と、Ｅに含まれる変数Ｃ１（Ｐ１）、Ｃ２（Ｐ２）を定義する式から構成される。
【００３５】
目的関数Ｏｂｊ１は、発電設備１、２の燃料費の合計値で定義されることから、以下の式で表される。
Ｏｂｊ１：＝Ｅ＝Ｃ１（Ｐ１）＋Ｃ２（Ｐ２）
ここで、目的関数Ｏｂｊ１については、入出力装置５を介して入力された情報のうち、需給系統モデルＭより生成する。図５においては、需給系統モデルＭより生成する数式に（＊）印を付して示している。
【００３６】
目的関数Ｏｂｊ１に含まれる変数Ｃ１（Ｐ１）、Ｃ２（Ｐ２）の定義については、図４の設備能力情報Ｃより設定され、上記の（１）（２）式のとおりである。
Ｃ１（Ｐ１）＝０．０１Ｐ１２＋１４Ｐ１＋１００
Ｃ２（Ｐ２）＝０．０２Ｐ２２＋１６Ｐ２＋８０
次に、第２の数式群は、図３の２基の発電設備（発電設備１、２）と２つの供給経路（母線１〜母線３、母線２〜母線３）のそれぞれについての供給能力を定義する数式群から構成される。図５に示す例では、各発電設備の発電能力、需給バランス、潮流を定義する数式群から構成される。
【００３７】
第１乃至第３の制約条件Ｒｓｔ１〜Ｒｓｔ３については、キルヒホッフの第１法則より、需給系統の各母線に流れ込む電流の総和がゼロであることにより導出される。具体的には、Ｒｓｔ１〜Ｒｓｔ３は、それぞれ母線１〜３に流れ込む電流の総和を表し、以下のとおりに表される。図５において（＊）印で示すとおり、第１乃至第３の制約条件Ｒｓｔ１〜Ｒｓｔ３は、図３に例示する需給系統モデルＭより生成する。
【００３８】
【数１】
0005761476.tif 000002
【００３９】
【数２】
0005761476.tif 000003
【００４０】
【数３】
0005761476.tif 000004
母線１と母線３との間の潮流上限より定まる制約条件Ｒｓｔ４については、先に図４を参照して説明した（３）式のとおりであり、上記の（３）式は、図４の設備能力情報Ｃの潮流上限による。
【００４１】
【数４】
0005761476.tif 000005
制約条件Ｒｓｔ５〜Ｒｓｔ７については、発電設備１、２の発電量及び負荷設備の負荷量が負でないことに基づき生成する。具体的には、入出力装置５から入力された変数Ｐ１、Ｐ２、Ｌを用いて、それぞれ以下の式を生成する。
Ｒｓｔ５：＝Ｐ１≧０
Ｒｓｔ６：＝Ｐ２≧０
Ｒｓｔ７：＝Ｌ≧０
基準電圧Ｐ０と母線３の条件を表す制約条件Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２には、それぞれ基準電圧、母線３の電圧位相を表す式を生成する。これらの制約条件についても、入出力装置５から入力された変数Ｐ０、θ３を用いて、以下の式を生成する。
Ｃｎｔ１：＝Ｐ０＝１０００
Ｃｎｔ２：＝θ３＝０
一階述語論理式生成部１２は、図５の第１及び第２の数式群を結合して、一階述語論理式を生成する。
【００４２】
図６は、本実施形態において一階述語論理式生成部１２が生成する一階述語論理式について説明する図である。
【００４３】
先に図５を参照して説明したように、エネルギーマネジメント支援装置１の数式群生成部１１は、入出力装置５を介して入力された需給系統モデルＭと供給設備及び供給経路の設備能力情報Ｃとから、第１及び第２の数式群を生成する。第１及び第２の数式群は、それぞれ最適化問題の目的関数及び制約条件を表す。一階述語論理式生成部１２は、目的関数及び制約条件を表す第１及び第２の数式群より、負荷設備の総需要量（負荷量Ｌ）を満たすような供給系統の運転を可能とする条件を導き、これにより、Ｌと総消費エネルギー量（総コストＥ）との関係を求める。
【００４４】
具体的には、一階述語論理式生成部１２は、目的関数を表す第１の数式群と、制約条件を表す第２の数式群とを論理積「∧」で結合する。そして、供給系統の状態を表す変数Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、θ１、θ２及びθ３が存在することを表す存在記号「∃」を付与する。図６の（ａ）式は、このようにして生成される一階述語論理式である。
【００４５】
（ａ）式に数式群生成部１１が生成した図５の具体的な数式群を当てはめ、視認性を向上させるため、体裁を整えると、一階述語論理式φは、（ｂ）式のように表される。なお、（ｂ）式においては、便宜上、図５の数式群の式のそれぞれに対して、分母を払い、左辺に移項して項ごとにまとめる等の処理を施している。
【００４６】
限定記号消去部１３は、一階述語論理式生成部１２が生成した論理式中に含まれる限定記号を消去した式を得る。限定記号消去部１３による数式処理方法については、図７を参照して具体的に説明する。
【００４７】
図７は、本実施形態において限定記号消去部１３が行う一階述語論理式の処理について説明する図である。
【００４８】
限定記号消去部１３は、図６の（ｂ）式から、限定記号を消去して、総需要量、上記の例では負荷量Ｌと、総消費エネルギー量、上記の例では総コストＥとの関係式を得る。図６の（ｂ）式のような一階述語論理式から限定記号を消去する方法については、公知の技術であるので、ここではその詳細については省略する。
【００４９】
得られるＬとＥの関係式ａｎｓ１は、以下のとおりである。
ａｎｓ１：＝１５０×Ｅ−Ｌ２−２２００×Ｌ≧０ａｎｄ
（（１００×Ｅ−Ｌ２−１４００×Ｌ−１８０００≦０ａｎｄ
１００×Ｅ−９×Ｌ２＋５４００×Ｌ−１４２９２００≦０ａｎｄ
Ｌ−１００≧０ａｎｄ
Ｌ−４１２≦０ｏｒ
５０×Ｅ−Ｌ２−８００×Ｌ−９０００≦０ａｎｄ
Ｌ≧０ａｎｄ
（１００×Ｅ−Ｌ２−１４００×Ｌ−１８０００≧０）ｏｒ（Ｌ−１００）≧０）ａｎｄ
（１００×Ｅ−９×Ｌ２＋５４００×Ｌ−１４２９２００≧０ｏｒ（Ｌ−４１２）≦０））
可視化部１４は、限定記号消去部１３が得た図７の式ａｎｓ１より、負荷設備における総需要量（負荷量Ｌ）と発電設備における総消費エネルギー（総コストＥ）との関係をグラフにして、入出力装置５のモニタ等の出力手段に出力表示させる。図７の式ａｎｓ１よりグラフを描画する技術については、公知の技術を用いている。
【００５０】
図８は、本実施形態において可視化部１４が入出力装置５に出力するグラフの例を示す図である。図８においては、図６の（ｂ）式を解いて得られる、図７の数式をグラフ化した場合を例示する。横軸は、図３の負荷設備の負荷量Ｌ［ＭＷ］、縦軸は、図３の発電設備１、２の１時間あたりの燃料費の合計Ｅ（Ｐ１、Ｐ２）［＄／ＭＷｈ］である。
【００５１】
図８に示すグラフによれば、例えば、負荷設備の負荷量Ｌが約７００［ＭＷ］を超えると、供給が不可能であることがわかる。
【００５２】
また、負荷量Ｌが凡そ３００〜６００［ＭＷ］の区間は燃料費の合計、すなわち発電設備の総コストＥの幅が広いことから、最適化の余地が大きいことがわかる。
【００５３】
このように、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１によれば、最適化問題の目的関数と制約条件とから一階述語論理式を生成し、生成した論理式から限定記号を消去して、負荷設備の負荷量Ｌ（総需要量）と燃料費の合計すなわち総コストＥ（発電設備における総消費エネルギー）との関係をグラフにして出力表示させる。一階述語論理式は、負荷量Ｌを満たすような供給系統の運転を可能とする条件が導出されるよう、第１及び第２の数式群を論理積で結合し、供給系統の状態を表す変数に存在記号を付与して生成する。そして、このようにして得られた論理式から求まる負荷量Ｌと総コストＥとの関係式をグラフにして可視化する。これにより、利用者は、所定の設備能力を有する供給系統・供給経路を備える需給系統における最適化を図ることができるだけでなく、どのような設備を設けることで最適化（省エネ）が図ることができるかについても、検討し易くなる。
【００５４】
なお、上記の説明においては、１台の情報処理装置に全ての構成の機能を備える場合を例示するが、これに限定されるものではない。例えば、複数台の情報処理装置に機能を分散させる構成とし、複数台の情報処理装置から構成されるエネルギーマネジメント支援システムにより、上記の処理を実行する構成とすることもできる。
【００５５】
また、図２のエネルギーマネジメント支援装置１を構成する各部の全体または一部については、プログラムで構成されることとしてもよい。エネルギーマネジメント支援装置１の構成がプログラムからなる場合、例えば情報処理装置のメモリ等に上記の方法を実行する制御プログラムを予め記憶させておき、これを図２においては不図示の制御部が読み出して実行することにより、同様の作用・効果を奏する。
＜第２の実施形態＞
上記の実施形態においては、ある需給系統における最適化の検討を容易とするために、入力された需給系統モデルＭや設備能力情報Ｃから一階述語論理式を生成し、これを限定記号消去法で処理して、グラフを出力している。これに対し、本実施形態においては、入力される情報が変更等された場合に、入力される情報の変更により、負荷設備の負荷量Ｌと発電設備の総消費エネルギーＥ（総コスト）との間の関係の変化を確認可能とする点で異なる。
【００５６】
以下に、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１の動作の詳細について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１の構成については上記の実施形態と同様であり、図２に示すとおりであるので、ここでは説明を省略し、異なる点を中心に説明することとする。
【００５７】
図９は、需給系統モデルＭの他の例を示す図である。図示するように、図９においては、発電設備を３基備えており、図２の需給系統モデルに対して、供給設備及び供給経路を追加している。
【００５８】
具体的には、発電設備３が追加され、その発電量をＰ３［ＭＷ］、発電設備３に直結する母線４の電圧位相をθ４［ｒａｄ］、母線３〜母線４の線路のインピーダンスをｊ０．１［ｐｕ］とする。
【００５９】
例えば、エネルギーマネジメント支援装置１の利用者が、図２の需給系統モデルＭを入力して図８のグラフを確認した後に、更に発電設備を１基追加した場合のＬとＥの関係を検討しようとしたとする。このような場合に、エネルギーマネジメント支援装置１は、図８のグラフあるいは図７の数式ａｎｓ１等をメモリ等に一時的に保持しておき、変更後の情報に基づき、数式群を生成し、これより一階述語論理式を立てる。そして、一階述語論理式を限定記号消去法により処理して得られる式より、グラフを出力し、図８のグラフと比較を可能とする。
【００６０】
なお、図９のように、発電設備を１基追加した場合には、設備能力情報Ｃについても変更を加える必要がある。これについて、図１０を参照して説明する。
【００６１】
図１０は、図９の需給系統モデルＭに対応する設備能力情報Ｃを例示する図である。
【００６２】
図１０に示すように、需給系統モデルＭで追加された発電設備３に関して、発電設備３の１時間あたりの燃料費Ｃ３［＄／ＭＷｈ］を定義する数式と、発電設備３に直結する母線４と負荷設備に直結する母線３との間の潮流上限を定める式が追加されている。
【００６３】
具体的には、発電設備３の１時間あたりの燃料費Ｃ３は、発電設備３の発電量Ｐ３の関数として、以下の式で表される。
Ｃ３（Ｐ３）＝０．０１Ｐ３２＋１８Ｐ３＋６０
また、母線３と母線４との間の潮流上限については、以下の不等式で表される。
（θ４−θ３）／０．１≦２４０／Ｐ０
他の３式については、図４を参照して述べたとおりである。
【００６４】
エネルギーマネジメント支援装置１は、入出力装置５から図９の需給系統モデルＭ及び図１０の設備能力情報Ｃの入力を受け付けると、上記の実施形態と同様の処理を実行する。すなわち、入力された情報に応じて、最適化問題の目的関数及び制約条件を設定し、設定した目的関数及び制約条件より一階述語論理式を生成して、これを限定記号消去法で処理する。これにより、負荷設備における負荷量Ｌ（総需要量）と発電設備における総コストＥ（総消費エネルギー）との関係を求め、グラフを作成し、入出力装置５に出力表示させる。
【００６５】
図１１は、本実施形態において数式群生成部１１が生成する数式群を例示する図である。上記の実施形態と同様に、最適化問題の目的関数及びこれに関する定義を表す式からなる数式群、及び制約条件を表す式からなる数式群を、それぞれ第１及び第２の数式群とする。
【００６６】
まず、第１の数式群については、上記の実施形態と同様に、発電設備の燃料費の合計値を総コストＥとし、これを目的関数Ｏｂｊ１とする。目的関数Ｏｂｊ１は、追加された発電設備３のコストＣ３（Ｐ３）が追加される。
Ｏｂｊ１：＝Ｅ＝Ｃ１（Ｐ１）＋Ｃ２（Ｐ２）＋Ｃ３（Ｐ３）
目的関数Ｏｂｊ１を図９の需給系統モデルＭより生成することについては、上記の実施形態と同様である。図１１においても、需給系統モデルＭより生成する数式には（＊）印を付して示す。
【００６７】
目的関数Ｏｂｊ１に含まれる変数Ｃ１（Ｐ１）、Ｃ２（Ｐ２）及びＣ３（Ｐ３）のうち、Ｃ１（Ｐ１）及びＣ２（Ｐ２）の定義は、上記の実施形態と同様である。ここでは、Ｃ３（Ｐ３）の定義が追加される。これらの変数を表す数式は、設備能力情報Ｃより設定する。
Ｃ１（Ｐ１）＝０．０１Ｐ１２＋１４Ｐ１＋１００
Ｃ２（Ｐ２）＝０．０２Ｐ２２＋１６Ｐ２＋８０
Ｃ３（Ｐ３）＝０．０１Ｐ３２＋１８Ｐ３＋６０
第２の数式群を構成する、１２の数式Ｒｓｔ１〜Ｒｓｔ１０、Ｃｎｔ１〜Ｃｎｔ２のうち、上記の実施形態において生成される第２の数式群に対して変更されている数式は、制約条件Ｒｓｔ２、Ｒｓｔ３、Ｒｓｔ４、Ｒｓｔ６及びＲｓｔ９である。他の数式については、図５の上記の実施形態において生成される数式と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６８】
第２及び第４の制約条件Ｒｓｔ２、Ｒｓｔ４は、それぞれ母線２、４に流れ込む電流の総和がゼロであることにより導出される。上記の実施形態に対して、発電設備３（及びこれに直結する母線４）が需給系統モデルＭに追加されているため、それぞれ対応する図５の制約条件Ｒｓｔ２、Ｒｓｔ３に対して、第３項が追加されている。
【００６９】
【数５】
0005761476.tif 000006
【００７０】
【数６】
0005761476.tif 000007
制約条件Ｒｓｔ３は、追加された発電設備３に直結する母線４に対して流れ込む電流の総和がゼロであることにより導出され、図５の数式群に対し、新たに追加される制約条件である。具体的には、以下のとおりに表される。
【００７１】
【数７】
0005761476.tif 000008
制約条件Ｒｓｔ６は、図９の母線４と母線３との間の潮流上限により、以下の不等式で表される。なお、母線１と母線３との間の潮流上限による制約条件Ｒｓｔ５は、図５の第４の制約条件Ｒｓｔ４と同様である。
【００７２】
【数８】
0005761476.tif 000009
制約条件Ｒｓｔ７、Ｒｓｔ８は、図５の第５及び第６の制約条件Ｒｓｔ５、Ｒｓｔ６とそれぞれ同様である。発電設備の発電量が負でないことによる条件式としては、制約条件Ｒｓｔ９が追加される。
Ｒｓｔ９：＝Ｐ３≧０
なお、負荷設備の負荷量が負でないことによる制約条件Ｒｓｔ１０は、図５の第７の制約条件Ｒｓｔ７と同様である。
【００７３】
基準電圧Ｐ０と母線３の条件を表す制約条件Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２については、図５に示す制約条件Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２と同様である。
【００７４】
エネルギーマネジメント支援装置１の一階述語論理式生成部１２は、数式群生成部１１が生成した図１１の数式群より、一階述語論理式を生成する。
【００７５】
図１２は、本実施形態において一階述語論理式生成部１２が生成する一階述語論理式について説明する図である。
【００７６】
一階述語論理式生成部１２は、上記の実施形態と同様に、第１及び第２の数式群より、負荷設備の負荷量Ｌを満たすような供給系統の運転を可能とする条件を導き、これにより、Ｌと総消費エネルギー（総コストＥ）との関係を求める。
【００７７】
具体的には、上記の実施形態と同様に、目的関数を表す第１の数式群と、制約条件を表す第２の数式群とを論理積「∧」で結合し、供給系統の状態を表す変数が存在することを表す存在記号「∃」を付与する。図１２の（ｃ）式は、このようにして生成される一階述語論理式である。
【００７８】
（ｃ）式に数式群生成部１１が生成した図１１の具体的な数式群を当てはめ、視認性を向上させるため、体裁を整えると、一階述語論理式φは、（ｄ）式のように表される。上記の実施形態と同様に、（ｄ）式においては、便宜上、図１１の数式群の式のそれぞれに対して、分母を払い、左辺に移項して項ごとにまとめる等の処理を施している。
【００７９】
限定記号消去部１３は、図１２に示す一階述語論理式φ中に含まれる限定記号を消去した記号を得る。
【００８０】
図１３は、本実施形態において限定記号消去部１３が行う一階述語論理式の処理について説明する図である。
【００８１】
図１３においては、限定記号消去法により図１２の（ｄ）式から限定記号を公知の技術を用いて消去して得られる式ａｎｓ１を示す。上記の実施形態と同様に、限定記号を消去することで、負荷設備の負荷量Ｌと、供給設備の総コストＥとの関係式を得る。ＬとＥとの関係式ａｎｓ１については、説明の簡単のため、ここでは説明を省略することとする。
【００８２】
可視化部１４は、限定記号消去部１３が得た図１３の式より、負荷設備における総需要量（負荷量Ｌ）と発電設備における総消費エネルギー（総コストＥ）との関係を、公知の技術を用いてグラフにし、入出力装置５のモニタ等の出力手段に出力表示させる。
【００８３】
図１４は、本実施形態において可視化部１４が入出力装置５に出力するグラフの例を示す図である。横軸は、負荷設備の負荷量Ｌ［ＭＷ］、縦軸は、発電設備の１時間あたりの燃料費の合計Ｅ［＄／ＭＷｈ］である。
【００８４】
図１４に示すグラフによれば、例えば、供給系統である発電設備が負荷設備に供給可能な負荷量Ｌが、図８においては上限が７００［ＭＷ］であったのに対し、発電設備３を追加した場合には、９５０［ＭＷ］にまで増加することがわかる。
【００８５】
また、負荷量Ｌが５００［ＭＷ］超の範囲においては、図８と比べて総コストＥの下限が低下している。例えば、負荷量Ｌが６００［ＭＷ］である場合の総コストＥの下限値は、図８の発電設備が２基の場合では、１４００［ＭＷ］であるのに対し、図１４の発電設備が３基の場合では、１２００［ＭＷ］である。これにより、この範囲においては、省エネの余地が増えていること、すなわち、発電設備が２基の場合と比べて更に総コストを抑えることが可能となっていることがわかる。
【００８６】
更には、負荷量Ｌが６００［ＭＷ］〜７００［ＭＷ］付近の範囲においては、図８と比べて総コストＥの幅が広がっている。これにより、この範囲においては、発電設備が２基の場合と比べて総コストが大きく変化しうることがわかる。
【００８７】
前述のとおり、図８に示すグラフをメモリ等の記憶部に一時的に保持しておき、可視化部１４が、例えば図１４のグラフと並べて、あるいは重ねて図８のグラフを入出力装置５のモニタ等に出力表示する構成としてもよい。エネルギーマネジメント支援装置１の利用者に対し、発電設備が２基から構成される場合と３基から構成される場合の比較検討をより容易にするための手段を提供することができる。
【００８８】
このように、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１によれば、負荷設備の負荷量（総需要量）Ｌと燃料費の合計すなわち総コスト（発電設備における総消費エネルギー）Ｅとの関係をグラフにして出力表示させる。入力される需給系統モデルＭや設備能力情報Ｃに変更（追加、削除等を含む）があった場合には、新たに入力された情報に対応するグラフを作成して出力表示させる。先に作成したグラフを一時記憶させておき、これと比較させてもよい。利用者にとっては、従来のように、ある需給系統に対する最適化を図ることができるのみならず、どのように設備を変更することで最適化（省エネ）を図ることができるかについても、検討し易くなる。
＜第３の実施形態＞
上記の実施形態においては、ある需給系統において、入力された需給系統モデルＭや設備能力情報Ｃから一階述語論理式を生成し、これを限定記号消去法で処理して、負荷設備の負荷量Ｌと発電設備の総消費エネルギーＥ（総コスト）との間の関係を表すグラフを出力している。これに対し、本実施形態においては、運用の実績値ならびに従来の最適運用による計算値をさらに表示する点で異なる。
【００８９】
以下に、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１の動作の詳細について、図面を参照して説明する。なお、上記の実施形態と同一の部分の動作の詳細は上記の実施形態と同様であるため、異なる点を中心に説明することとする。
【００９０】
図１５は、本発明に係るエネルギーマネジメント支援装置により、資源を供給する供給設備の運用の最適化を図る方法の概要を説明する図である。図１に加えて、運用実績値ならびに従来の最適運用による計算値を表すデータが、エネルギーマネジメント支援装置へ入力される。
【００９１】
図１６は、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１の構成図である。図１６においては、図２に示すエネルギーマネジメント支援装置１に加えて、計測装置２０および最適運用装置２１を示す。計測装置２０から入力された実績情報と最適運用装置２１から入力された計算値に基づき、入出力装置５は、運用実績値・計算値Ｄをエネルギーマネジメント支援装置１へ出力する。
【００９２】
図１７は、本実施形態において可視化部１４が入出力装置５に出力するグラフの例を示す図である。負荷設備の負荷量（総需要量）Ｌと燃料費の合計すなわち総コスト（発電設備における総消費エネルギー）Ｅとの関係をグラフにして出力表示させる。上記実施形態と同様に出力された領域を表すグラフに加え、入出力装置５より入力された運用実績値・計算値Ｄの各データを、重ねてプロットする。運用実績値が丸印、計算値が十字印でプロットされており、同じ負荷量Ｌでは、計算値が運用実績値を下回っているため、最適化（省エネ）ができているといえる。
【００９３】
ただし、負荷量Ｌが４００[ＭＷ]付近では実績値と計算値との差がほとんどなく、負荷量Ｌが大きくなるにつれて実績値と計算値との差が拡大する傾向にある。
【００９４】
従来の最適運用技術においては、このように負荷量Ｌによって最適化（省エネ）の効果が異なることについて合理的な説明ができなかった。
【００９５】
一方、図１７においては、負荷設備の負荷量（総需要量）Ｌと燃料費の合計すなわち総コスト（発電設備における総消費エネルギー）Ｅとの関係を領域として示し、さらに運用実績値と計算値とを重ねて表示するため、従来の最適運用技術に不備があるためではなく、需給系統の運用限界によるために負荷量Ｌが４００[ＭＷ]付近では実績値と計算値との差がほとんどないことが分かる。
【００９６】
このように、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１においては、現状の運用実績や従来の最適運用技術で最適化（省エネ）を図った際の計算値と理論的にとりうる領域との比較に基づいて、最適化（省エネ）効果の妥当性を評価し易くなる。
【００９７】
したがって、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１は、最適運用装置の稼働前においては、現状の運用実績と理論的にとりうる領域とを比較し、省エネルギーのための改善余地があるかを事前に検討することで、最適運用技術の導入をすべきか否かの判断をするユーザに対し支援をすることができる。
【００９８】
さらに、本実施形態に係るエネルギーマネジメント支援装置１は、最適運用装置の稼働後においては、従来の最適運用技術によって求められた理想的な運用が、従来の運用と比べてどれほど良い結果なのかを評価する際に、従来の最適運用技術に不備があるためなのか、需給系統の運用限界によるためなのかの切り分けを可能にすることでユーザに対し支援をすることができる。
＜第４の実施形態＞
上記においては、需給系統における、資源の総需要量と総供給量について可視化を行ったが、記需給系統の一部の資源についての部分的な需要量合計と一部の資源についての部分的な供給量合計との関係を表す式を得ることもできる。例えば、図９において、３台ある供給設備のうち、特定の１台の設備については、運用を固定値とすることが予め想定される場合、残りの２台の供給量合計について、上記の実施例と同様、一階述語論理式を生成し、限定記号消去法を適用することで、可視化を行うことができる。具体的には、前記設備能力情報Ｃにおいて、特定の設備の供給量がある固定値であるという制約条件を設け、さらに残りの２台の供給量合計を表す変数を総コストＥとすればよい。
【００９９】
他の詳細については、上記の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１００】
上記においては、エネルギーマネジメント支援装置１が、電力を供給する供給系統について最適化のための視覚化を行う場合について説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、温熱、冷熱、蒸気またはガス等の資源を供給する供給系統について上記の方法を適用することもできる。
【０１０１】
本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０２】
１      エネルギーマネジメント支援装置
５      入出力装置
１１    数式群生成部
１２    一階述語論理式生成部
１３    限定記号消去部
１４    可視化部
２０    計測装置
２１    最適運用装置
【図１】
0005761476.tif 000010
【図２】
0005761476.tif 000011
【図３】
0005761476.tif 000012
【図４】
0005761476.tif 000013
【図５】
0005761476.tif 000014
【図６】
0005761476.tif 000015
【図７】
0005761476.tif 000016
【図８】
0005761476.tif 000017
【図９】
0005761476.tif 000018
【図１０】
0005761476.tif 000019
【図１１】
0005761476.tif 000020
【図１２】
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【図１３】
0005761476.tif 000022
【図１４】
0005761476.tif 000023
【図１５】
0005761476.tif 000024
【図１６】
0005761476.tif 000025
【図１７】
0005761476.tif 000026