(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送水ポンプにより配水池に浄水を送水する水道システムに関して、前記送水ポンプによる前記配水池への送水量または前記送水ポンプの運転台数、の運用計画を生成する複数のアルゴリズムを保持する記憶装置と、
前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、当該運用計画の策定対象となる時間帯、および前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請に関する情報に基づき、前記デマンドレスポンス要請があった場合、前記デマンドレスポンス要請に関する情報が示す、前記デマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンスの開始予定時までの猶予時間が所定基準時間以上であるか判定し、前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間以上であった場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時よりも前記基準時間だけ遡った所定時刻までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムでの通常時の運用計画策定に利用しているアルゴリズムを使用し、前記所定時刻から前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用し、前記デマンドレスポンスの対象時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成するアルゴリズムを使用し、前記策定対象となる時間帯に関する運用計画を生成する演算装置と、
を含むことを特徴とする水運用計画システム。
【請求項２】
前記演算装置は、
前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間より短い場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用するものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の水運用計画システム。
【請求項３】
前記演算装置は、
前記アルゴリズムを用いることにより、
前記配水池から各配水区に配る浄水の将来需要を予測し、将来の所定の時間帯における所定時間ごとの送水量を決定変数、前記所定の時間帯における所定時間ごとの各送水ポンプの消費電力の総和の最大値を目的関数とし、前記各配水区の将来需要の予測値と前記送水量とから計算される各配水池の水位予測値が所定の運用上下限に入るという制約条件を設けて、数理計画法を用いて前記目的関数を最小化する運用計画問題を解くことで前記所定の時間帯における送水量計画値を決定し、当該送水量計画値に基づき送水ポンプの運転台数を決定するものである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の水運用計画システム。
【請求項４】
前記演算装置は、
送水量とポンプ運転台数の対応関係を規定した所定のテーブルに、前記決定した送水量計画値を適用して前記送水ポンプの運転台数を決定するものである、
ことを特徴とする請求項３記載の水運用計画システム。
【請求項５】
送水ポンプにより配水池に浄水を送水する水道システムに関して、前記送水ポンプによる前記配水池への送水量または前記送水ポンプの運転台数、の運用計画を生成する複数のアルゴリズムを保持する記憶装置を備えた情報処理システムが、
前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、当該運用計画の策定対象となる時間帯、および前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請に関する情報に基づき、前記デマンドレスポンス要請があった場合、前記デマンドレスポンス要請に関する情報が示す、前記デマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンスの開始予定時までの猶予時間が所定基準時間以上であるか判定し、前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間以上であった場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時よりも前記基準時間だけ遡った所定時刻までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムでの通常時の運用計画策定に利用しているアルゴリズムを使用し、前記所定時刻から前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用し、前記デマンドレスポンスの対象時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成するアルゴリズムを使用し、前記策定対象となる時間帯に関する運用計画を生成する、
ことを特徴とする水運用計画方法。
【請求項６】
前記情報処理システムが、
前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間より短い場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用する、
ことを特徴とする請求項５に記載の水運用計画方法。
【請求項７】
前記情報処理システムが、
前記アルゴリズムを用いることにより、
前記配水池から各配水区に配る浄水の将来需要を予測し、将来の所定の時間帯における所定時間ごとの送水量を決定変数、前記所定の時間帯における所定時間ごとの各送水ポンプの消費電力の総和の最大値を目的関数とし、前記各配水区の将来需要の予測値と前記送水量とから計算される各配水池の水位予測値が所定の運用上下限に入るという制約条件を設けて、数理計画法を用いて前記目的関数を最小化する運用計画問題を解くことで前記所定の時間帯における送水量計画値を決定し、当該送水量計画値に基づき送水ポンプの運転台数を決定する、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の水運用計画方法。
【請求項８】
前記情報処理システムが、
送水量とポンプ運転台数の対応関係を規定した所定のテーブルに、前記決定した送水量計画値を適用して前記送水ポンプの運転台数を決定する、
ことを特徴とする請求項７記載の水運用計画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水運用計画システムおよび水運用計画方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
卸市場価格の高騰時または系統信頼性の低下時において、電気料金価格の設定またはインセンティブの支払に応じて、需要家側が電力の使用を抑制するよう電力消費パターンを変化させる、いわゆるデマンドレスポンス（ＤＲ：Ｄｅｍａｎｄ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の実証実験が進んでいる。
【０００３】
そこで、こうしたデマンドレスポンスに関する従来技術として、以下の技術が提案されている。
【０００４】
すなわち、節電要請に応えられるピークシフト送水計画の提供を目的として、浄水池から配水池への送水における電力消費を、電力料金および前記配水池の水位に基づき、節電要請のある時間帯からシフトさせるピークシフト工程を含むピークシフト送水計画方法（特許文献１参照）などが提案されている。この技術においては、１日の送水量を電力料金が最も安い時間帯である夜間時にピークが来るよう電力料金テーブルに基づいて計画する。このとき、最低水位を下回らずデマンドを超えないようにピークシフトの送水量を決定する。その後水位を基準に最安単価終了時刻やその他の送水量を決定する。最大単価時間帯は送水しなければ水位が維持できない場合は送水する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−６７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
浄水場と水需要家とを結ぶ配水システムにおける配水池は、浄水場からポンプ圧送されてくる水を一旦蓄え、これを下流の配水対象に向けポンプを介して供給する、いわゆるバッファ機能を果たすものである。こうした配水池は、大規模災害に伴う一部機能停止など非常時の給水に備えるべく、容量に余裕を持たせた仕様となっているケースが多い。そのため、従来技術の如く送水時間帯の変更を行うとしても水位維持が図りやすく、節電要請に応えやすい施設の一つとされる。
【０００７】
ところが従来においては、予め定められた電力料金テーブルに基づいて計画を決定しているため、ごく短時間しか猶予がない急なもので、かつ、任意の時間帯の節電要請に対し、柔軟に対応することは困難である。
【０００８】
また、電力コストなどを目的関数として計画問題として定式化し、解法するものではないので、上下限水位、送水可能量など様々な制約の下での最適な運用計画値、すなわち、電力コストを最大限削減可能な計画を導出できないという問題がある。
【０００９】
また、時間帯別料金を考慮した運用計画策定は可能であるが、節電要請に対するインセンティブまで考慮してコストを削減する運用計画を策定できないという問題もある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の水運用計画システムは、送水ポンプにより配水池に浄水を送水する水道システムに関して、前記送水ポンプによる前記配水池への送水量または前記送水ポンプの運転台数、の運用計画を生成する複数のアルゴリズムを保持する記憶装置と、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、当該運用計画の策定対象となる時間帯、および前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請に関する情報に基づき、前記デマンドレスポンス要請があった場合、前記デマンドレスポンス要請に関する情報が示す、前記デマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンスの開始予定時までの猶予時間が所定基準時間以上であるか判定し、前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間以上であった場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時よりも前記基準時間だけ遡った所定時刻までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムでの通常時の運用計画策定に利用しているアルゴリズムを使用し、前記所定時刻から前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用し、前記デマンドレスポンスの対象時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成するアルゴリズムを使用し、前記策定対象となる時間帯に関する運用計画を生成する演算装置と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の水運用計画方法は、送水ポンプにより配水池に浄水を送水する水道システムに関して、前記送水ポンプによる前記配水池への送水量または前記送水ポンプの運転台数、の運用計画を生成する複数のアルゴリズムを保持する記憶装置を備えた情報処理システムが、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、当該運用計画の策定対象となる時間帯、および前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請に関する情報に基づき、前記デマンドレスポンス要請があった場合、前記デマンドレスポンス要請に関する情報が示す、前記デマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンスの開始予定時までの猶予時間が所定基準時間以上であるか判定し、前記判定の結果、前記猶予時間が前記基準時間以上であった場合、前記策定対象となる時間帯のうち、当該時間帯の開始時刻から、前記デマンドレスポンスの開始予定時よりも前記基準時間だけ遡った所定時刻までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムでの通常時の運用計画策定に利用しているアルゴリズムを使用し、前記所定時刻から前記デマンドレスポンスの開始予定時までの時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成するアルゴリズムを使用し、前記デマンドレスポンスの対象時間帯について、前記複数のアルゴリズムのうち前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成するアルゴリズムを使用し、前記策定対象となる時間帯に関する運用計画を生成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の水運用計画手法の適用対象である水道システム例を示す図である。
【図２】本実施形態における水運用計画システムの構成例を示す図である。
【図３】本実施形態における需要データベースの構成例を示す図である。
【図４】本実施形態における気象情報データベースの構成例を示す図である。
【図５】本実施形態における設備情報データベースの構成例を示す図である。
【図６】本実施形態における運用計画策定手段の詳細構成例１を示す図である。
【図７】本実施形態における水運用計画方法のフロー例１を示す図である。
【図８】本実施形態における通常運用時の運用計画立案結果の一例を示す図である。
【図９】本実施形態におけるＤＲ要請時の運用計画立案結果の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態における運用計画立案手段の詳細構成例２を示す図である。
【図１１】本実施形態における水運用計画方法のフロー例２を示す図である。
【図１２】本実施形態における水位一定運用時における運用計画立案結果の一例を示す図である。
【図１３】本実施形態における水位一定運用とＤＲ対応運用を組み合わせた運用における運用計画立案結果の一例を示す図である。
【図１４】本実施形態における通常運用と水位一定運用とＤＲ対応運用を組み合わせた運用における第１の運用計画立案結果を示す図である。
【図１５】本実施形態における通常運用と水位一定運用とＤＲ対応運用を組み合わせた運用における第２の運用計画立案結果を示す図である。
【図１６】本実施形態におけるテーブルの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の適用対象である水道システム１０の例を示す系統図である。ここで例示する水道システム１０は、送水ポンプ１により、浄水が、送水管２とバルブ６、７、８を経て３つの配水池３、４、５に送水される構成となっている。
【００１６】
このうち送水ポンプ１は、並列に配置された固定速ポンプ３台で構成される。送水ポン
プ１における固定速ポンプの運転台数と各バルブ６、７、８の開度により、送水管２における送水量が調整できるようになっている。
【００１７】
また、送水管２には、各バルブ６、７、８を通過する浄水の流量を計測する、流量計１７、１８、１９が設置されている。また、バルブ６、７、８の開度は、後述の監視制御システム（図２参照）からの指令値である目標流量が計測流量に一致するよう制御されるようになっている。
【００１８】
各配水池３、４、５に貯留された浄水は、配水管１１、１２、１３を経て需要家に配られる。各配水池３、４、５には、その水位を計測するセンサ１４、１５、１６が設置されている。ここで計測された水位の情報は、広域ネットワーク（図２参照）を通じて、監視制御システム（図２参照）に取り込まれる構成となっている。勿論、この図１で示す系統図はあくまで一例であり、配水池や送水ポンプの設置数は図１の例と異なるとしてもよい。
【００１９】
上述した水道システム１０に関して、送水管流量や送水ポンプの運転計画といった運用計画を生成するのが本実施形態の水運用計画システム２０００である。図２に、本実施形態の水運用計画システム２００の全体構成例を示す。
【００２０】
この水運用計画システム２０００は、水道システム１０の送水ポンプ１の運転やバルブ６〜８の制御、配水池３〜５の水位計測を行う監視制御システム２１１と、ＬＡＮ２１０で接続されている。この監視制御システム２１１は、広域ネットワーク２１２とも接続している。監視制御システム２１１は、この広域ネットワーク２１２を通じて、センサ１４〜１６から水位情報を受信し、また、送水ポンプ１やバルブ６〜８へ制御信号を出力する。
【００２１】
本実施形態の水運用計画システム２０００は、ハードウエアとしては通信機能を備えた一般的なコンピュータとして構成されている。すなわち、ＣＰＵ等の演算装置であるプロセッサ２００、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の記憶デバイスであるメモリ２０１、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスを含むデータ入力手段２０２、表示モニタ、プリンタ等の出力デバイスを含む出力手段２０５、及び、ネットワークインターフェースカード等の通信モジュールなどを含む通信手段２０９を備える。
【００２２】
このうちプロセッサ２００は、メモリ２０１に格納されているデータ及びプログラムを用いて水運用計画システム２０００の機能を実現する。メモリ２０１には、演算処理に利用されるデータを格納している需要量データベース２０６、気象情報データベース２０７、および設備情報データベース２０８と、プロセッサ２００によって実行されるプログラムである需要予測手段２０３、運用計画立案手段２０４が備えられている。
【００２３】
なお、水運用計画の計画立案者は、上述のデータ入力手段２０２を用いて、運用計画（ポンプ運転計画）の策定対象となる時間帯（例えば、翌日の０時から２４時）や、ポンプ運転計画の時間刻み（例えば、３０分ごと、１時間ごとなど）、水需要の予測期間（翌日の０時から２４時までなど）や予測周期（例えば、１５分ごと、１時間ごとなど）、デマンドレスポンス（以下、ＤＲ）の要請有無や、ＤＲ時間帯（例えば、１７時から１９時など）を指定する。
【００２４】
また、上述の需要量データベース２０６は、配水池３、４、５からの過去の配水量を示す履歴データを記憶しているデータベースである。そのデータ構成は、図３にて例示するように、過去の年月日をキーに、当該年月日における各時刻の配水量を対応付けたレコードの集合体となっている。
【００２５】
また、上述の気象情報データベース２０７は、過去の気象データ（例えば、ある日時の天気、最高気温、最低気温、平均気温、湿度など）を示す履歴を記憶しているデータベースである。そのデータ構成は、図４にて例示するように、過去の年月をキーに、当該年月における各日の気象データを対応付けたレコードの集合体となっている。
【００２６】
また、上述の設備情報データベース２０８は、上述の水道システム１０における各配水池３〜５の運用上下限水位、配水池断面積、導水管、送水管２、配水管１１〜１３の流量の上下限、送水ポンプ１の性能情報（定格電力、定格流量、揚程、ポンプ動作時の流量、消費電力など）といった各項目に関する情報が格納されたデータベースである。そのデータ構成の具体例は、図５にて例示するとおりである。
【００２７】
続いて、本実施形態の水運用計画システム２０００が備える需要予測手段２０３および運用計画立案手段２０４について説明する。
【００２８】
このうち需要予測手段２０３は、データ入力手段２０２で得た入力情報、需要量データベース２０６、および、気象情報データベース２０７に格納されている各情報を用いて、指定期間の各配水池３〜５からの配水量時系列を予測する処理を行う。この水需要量予測の処理には、パターンマッチング法、重回帰法、ニューラルネットワーク法など既知の予測手法を用いることができる。
【００２９】
また、運用計画立案手段２０４は、上述の需要予測手段２０３が予測した予測需要量時系列、設備情報データベース２０８に格納されている各配水池３〜５の運用上下限水位情報、送水ポンプ１の消費電力情報、通信手段２１０を経て監視制御システム２１１から得た水道システム１０の配水池３〜５の最新水位、送水ポンプ１の運転台数の情報、データ入力手段２０２から得た運転計画立案対象の時間帯や送水ポンプ１の運転計画の刻みの情報を用いて、将来の運用計画値（送水管流量や送水ポンプの運転台数の計画値）を算出するものである。
【００３０】
ここで運用計画立案手段２０４について更に詳細に説明する。図６に、本実施形態における運用計画立案手段２０４の詳細構成を示す。
【００３１】
図６で例示するように、本実施形態の運用計画立案手段２０４は、運用モード選択手段６１、通常運用計画立案手段６２、およびＤＲ時運用計画策定手段６３を少なくとも備えている。
【００３２】
このうち通常運用計画立案手段６２は、ＤＲ要請がない通常時の運用計画を策定するものである。当該通常運用計画立案手段６２は、次の計画問題を解くことで、送水管２の各部位の目標流量を算出する。
【００３３】
具体的には、以下の数２から数６の制約を満たしつつ、数１の値が最小となるようポンプ運転計画ｘと流量目標ｕ＿ｔｏｔａｌ，ｕ３，ｕ４，ｕ５の計画値を算出する。これは、水位や流量制約を満たしつつ、各送水量の変動が少なくなる（すなわち、ポンプ運転台数やバルブ開度の変動が小さくなる）運用計画を算出するものである。ここでトータル流量ｕ＿ｔｏｔａｌを離散値とするのは、なるべく効率良い流量領域でポンプを運転し、省エネを実現するためである。
【００３４】
−−通常時運用計画問題−−
0006606000.tif 000002
−−制約条件式−−
Ｌｉ（ｔ＋１）＝Ｌｉ（ｔ）＋ｋ・（ｕｉ（ｔ）−Ｄｉ（ｔ））――――――（数２）
（ｉ＝３，４，５）
ｕ＿ｔｏｔａｌ（ｔ）＝ｕ３（ｔ）＋ｕ４（ｔ）＋ｕ５（ｔ）―――――――（数３）
ｕ＿ｔｏｔａｌ（ｔ）＝ｕ０・ｘ（ｔ）  ――――――――――――――――（数４）
Ｌｉ＿ｍｉｎ≦Ｌｉ（ｔ）≦Ｌｉ＿ｍａｘ  ―――――――――――――――（数５）
ｕｉ＿ｍｉｎ≦ｕｉ（ｔ）≦ｕｉ＿ｍａｘ  ―――――――――――――――（数６）
ここに、ｔ：時刻（０時から２４時の１時間おきの時間）、Ｐ：目的関数値、ｕ＿ｔｏｔａｌ（ｔ）：時刻ｔのトータル送水量（離散変数）、ｕｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉ向けの送水量（連続変数）、Ｄｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉの配水量（需要量）、Ｌｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉの水位（Ｌｉ（０）は初期水位）、ｋ、ｋ３、ｋ４、ｋ５、ｕ０：定数、ｘ（ｔ）：時刻ｔのポンプ運転台数（０，１，２，３のいずれかの値をとる）、Ｌｉ＿ｍｉｎ：配水池ｉの運用下限水位、Ｌｉ＿ｍａｘ：配水池ｉの運用上限水位、ｕｉ＿ｍｉｎ：配水池ｉ向け送水流量下限（通常は０）、ｕｉ＿ｍａｘ：配水池ｉ向けの送水流量上限である。
【００３５】
一方、ＤＲ時運用計画立案手段６３は、ＤＲ要請を受けた時、ＤＲ時間帯の運用計画を策定するものである。当該ＤＲ時運用計画立案手段６３が解く計画問題は以下のようになる。
【００３６】
すなわち、当該ＤＲ時運用計画立案手段６３は、数８から数１２の制約を満たしつつ、数７の目的関数を最小にする、流量目標ｕ＿ｔｏｔａｌ，ｕ３，ｕ４，ｕ５の計画値を算出する。ここで、時刻はＤＲ時間帯（時刻ｔ１から時刻ｔ２）とし、その時間帯の各時刻の電力Ｅ（ｔ）の最大値と流量変動項の和で目的関数を与えている。
【００３７】
これにより流量変動を抑えつつＤＲ時間帯の最大電力を最小化する計画値を得えることができる。これによりＤＲによって獲得するインセンティブを最大化できる。ここでは、トータル流量も連続変数として与えて、電力を極力最小化できるようにしている。
【００３８】
−−ＤＲ時運用計画問題−−
0006606000.tif 000003
−−制約条件式−−
Ｅ（ｔ）＝ｋ２・ｕ＿ｔｏｔａｌ（ｔ）  ――――――――――――――――（数８）
Ｌｉ（ｔ＋１）＝Ｌｉ（ｔ）＋ｋ・（ｕｉ（ｔ）−Ｄｉ（ｔ））――――――（数９）（ｉ＝３，４，５）
ｕ＿ｔｏｔａｌ（ｔ）＝ｕ３（ｔ）＋ｕ４（ｔ）＋ｕ５（ｔ）――――――（数１０）
Ｌｉ＿ｍｉｎ≦Ｌｉ（ｔ）≦Ｌｉ＿ｍａｘ  ――――――――――――――（数１１）
ｕｉ＿ｍｉｎ≦ｕｉ（ｔ）≦ｕｉ＿ｍａｘ  ――――――――――――――（数１２）
【００３９】
ここに、ｔ：時刻（ＤＲ開始時刻ｔ１時からＤＲ終了時刻ｔ２時までの１時間おきの時間）、Ｐ：目的関数値、Ｅ（ｔ）：時刻ｔのポンプ消費電力、ｕ＿ｔｏｔａｌ（ｔ）：時刻ｔのトータル送水量（連続変数）、ｕｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉ向けの送水量（連続変数）、Ｄｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉの配水量（需要量）、Ｌｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉの水位（Ｌｉ（０）は初期水位）、ｋ、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４、ｋ５、ｕ０：定数（ｋ１は０でも良い）、Ｌｉ＿ｍｉｎ：配水池ｉの運用下限水位、Ｌｉ＿ｍａｘ：配水池ｉの運用上限水位、ｕｉ＿ｍｉｎ：配水池ｉ向け送水流量下限（通常は０）、ｕｉ＿ｍａｘ：配水池ｉ向けの送水流量上限である。
【００４０】
上述のＤＲ時運用計画問題では、ＤＲ時間帯で流量は一定であるとして、問題を簡素化して高速解法することもできる。この場合の計画問題は以下となる。すなわち、当該ＤＲ時運用計画立案手段６３は、目的関数はＤＲ時間帯の消費電力であり、これを最小にする流量目標ｕ＿ｔｏｔａｌ，ｕ３０，ｕ４０，ｕ５０の計画値を算出する。
【００４１】
この方法では、決定変数の数を大幅に削減できるので解法を高速化できる。但し、近似解になるという欠点はある。
【００４２】
−−ＤＲ時運用計画問題２−−
Ｐ＝Ｅ＝ｋ２・ｕ＿ｔｏｔａｌ０  ―――――――――――――――――（数１３）
−−制約条件式−−
Ｌｉ（ｔ＋１）＝Ｌｉ（ｔ）＋ｋ・（ｕｉ０−Ｄｉ（ｔ）  ―――――――（数１４）（ｉ＝３，４，５）
ｕ＿ｔｏｔａｌ０＝ｕ３０＋ｕ４０＋ｕ５０  ―――――――――――――（数１５）
Ｌｉ＿ｍｉｎ≦Ｌｉ（ｔ）≦Ｌｉ＿ｍａｘ  ――――――――――――――（数１６）
ｕｉ＿ｍｉｎ≦ｕｉ０≦ｕｉ＿ｍａｘ  ――――――――――――――――（数１７）
【００４３】
ここに、ｔ：時刻（ＤＲ開始時刻ｔ１時からＤＲ終了時刻ｔ２時までの１時間おきの時間）、Ｐ：目的関数値、Ｅ：ＤＲ時間帯のポンプ消費電力、ｕ＿ｔｏｔａｌ０：ＤＲ時間帯のトータル送水量（連続変数）、ｕｉ０：ＤＲ時間帯の配水池ｉ向けの送水量（連続変数）、Ｄｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉの配水量（需要量）、Ｌｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉの水位（Ｌｉ（０）は初期水位）、ｋ、ｋ２、ｕ０：定数、Ｌｉ＿ｍｉｎ：配水池ｉの運用下限水位、Ｌｉ＿ｍａｘ：配水池ｉの運用上限水位、ｕｉ＿ｍｉｎ：配水池ｉ向け送水流量下限（通常は０）、ｕｉ＿ｍａｘ：配水池ｉ向けの送水流量上限である。
【００４４】
上述した２つのＤＲ対応の計画問題は、数７を評価関数とする問題の解法が長時間になる場合、その解法時間を計測して、それが所定値を超えた場合、自動的に数１３を評価関数にする計画問題に切り替えるようにしても良い。
【００４５】
また、運転モード選択手段６１は、ＤＲ要請の有無やＤＲ要請ありの場合のＤＲ時間帯などの情報に基づいて、運用計画立案手段６２、６３を適宜に組み合わせて最終的な計画案を導くものである。
【００４６】
例えば、ＤＲ要請がない場合は、通常運用計画立案手段６２を選択使用して通常時運用計画問題だけを解いて求めたポンプ運転台数や流量目標の計画値を最終出力とする。一方、ＤＲ要請があった場合は、まず、現時点からＤＲ開始までは通常運転計画立案手段６２により運用計画を策定し、次にＤＲ時間帯でＤＲ時運用計画立案手段６３により運用計画を策定し、最後にＤＲ終了後の時間帯の運用計画を通常運転計画立案手段６２により策定するようにする。各運用計画立案手段６２、６３による運用計画立案には、初期水位の情報が必要であり、この情報を受け渡しながら計画を順次立案してゆくことになる。これらの動作の詳細を図７から図９、および図１６に基づいて説明する。
【００４７】
図７は、本実施形態の水運用計画方法のフロー例１であり、具体的には、運用計画立案手段２０４をブログラムで動作させた場合のフローチャートである。なお、説明の簡明化のため、当該フローを含め、各フローの実行主体は水運用計画システム２０００として説明する。
【００４８】
当該フローにおいて、水運用計画システム２０００は、ステップ９０１において、初期水位、ポンプ運転台数、計画立案範囲、ＤＲ要請有無、ＤＲ時間帯、需要データ、および設備データ等の入力データを、データ入力手段２０２から得てメモリ２０１に読み込む。
【００４９】
次に、水運用計画システム２０００は、ステップ９０２において、上述した需要予測手段２０３により、配水池３〜５ごとに配水量（需要量）予測を行う。
【００５０】
次に、水運用計画システム２０００は、ステップ９０３において、ステップ９０１で得ている入力データに基づき、ＤＲ要請の有無を判定する。
【００５１】
この判定の結果、ＤＲ要請無しであることが判明した場合（ステップ９０３：Ｎ）、水運用計画システム２０００は、ステップ９０４に処理を遷移させ、通常運用計画立案手段６２による運用計画立案の処理を実行する。またこれに続き、水運用計画システム２０００は、ステップ９０６において、ステップ９０４で立案した運用計画を出力手段２０５に表示し、当該フローを終了する。上述のように立案した、通常時の運用計画策定例を図８に示す。ここには、ポンプ運転計画値を示していないが、この計画値は、トータル送水量７１と相似の波形になる。また、当該運用計画は、各配水池への送水量７２〜７４、各配水池の水位７６〜７８、および、送水ポンプ１の電力消費量７５（図１の場合、３台分）、を含んでいる。
【００５２】
他方、上述のステップ９０３において、ＤＲ要請ありと判定した場合（ステップ９０３：Ｙ）、水運用計画システム２０００は、ステップ９０５の処理に遷移する。
【００５３】
ここでは、前述の通り、水運用計画システム２０００は、通常運転計画立案手段６２およびＤＲ時運用計画立案手段６３を利用し、現時点以降の運用計画を算出する。この運用計画の一例を図９に示す。
【００５４】
図９で例示する運用計画においては、現時点（ＤＲ要請時）が１６時で、ＤＲ要請時間
帯が１７時から１９時となっている。また、１６時以降のＤＲ時間帯以外では通常運用計画立案手段６２により、ＤＲ時間帯ではＤＲ時運用計画立案手段６３により運用計画が立案されている。ＤＲ時間帯の１７時〜１９時でトータル送水量８１、トータル電力消費電力８５が小さくなっており、この時間帯で電力が削減できているのがわかる。
【００５５】
なお、水運用計画システム２０００のＤＲ時運用計画立案手段６３は、トータル送水量を図１６のトータル送水量・ポンプ運転台数換算テーブル１６００に適用することで、ＤＲ時間帯のポンプ運転台数を算出するものとする。
【００５６】
こうして水運用計画システム２０００によって算出された送水管２の目標送水量、ポンプ運転台数の計画値、すなわち水運用計画の情報が、監視制御システム２１１に入力され、この水運用計画の情報に基づいた、送水管２のバルブ６〜８の開度や送水ポンプ１におけるポンプ運転台数が当該監視制御システム２１１により制御される。
【００５７】
本実施形態の水運用計画システム２０００は、上述した運用計画立案手段２０４の形態に加え、図１０のごとく、水位一定運用計画立案手段１０２を備える構成を採用することも出来る。こうした形態に関して、図１０から図１６に基づいて説明する。
【００５８】
この形態における水位一定運用計画立案手段１０２は、配水池３〜５の水位が所定の上限付近にほぼ一定に保たれるよう計画を立案する（あるいは、流量調整のバルブ６〜８を制御する）ものである。具体的には、運用計画立案者が定めた水位目標とセンサ１４〜１６による計測水位の差が０になるよう流量調整用のバルブ６〜８をＰＩＤ制御則などによって制御するものである。
【００５９】
ＰＩＤ制御則としては、以下の一般式を用いることができる。具体的には、水位一定運用計画立案手段１０２は、以下の数１８から数２０を用いて、流量調整バルブの流量目標ｕｉ（ｔ）を算出できる。水位一定運用計画立案手段１０２は、これらの式と数２を用いて流量や水位変化をシミュレーションできる。なお、ポンプ運転台数は、トータル送水量の目標（ｕ３（ｔ）＋ｕ４（ｔ）＋ｕ５（ｔ））と図１６の換算テーブルを用いて算出できる。
【００６０】
ｅ（ｔ）＝Ｌｉ０−Ｌｉ（ｔ）  （ｉ＝３，４，５）  ―――――――――（数１８）
ｕｉ（ｔ）＝ｕｉ（ｔ−１）＋Δｕｉ（ｔ）  ―――――――――――――（数１９）
Δｕｉ（ｔ）＝ｋｃ［（ｅ（ｔ）−ｅ（ｔ−１））＋１／Ｔ・（ｅ（ｔ）＋ｅ（ｔ−１））／２＋Ｔｄ（ｅ（ｔ）−２ｅ（ｔ−１）＋ｅ（ｔ−２）） ―――――（数２０）
【００６１】
ここに、Ｌｉ０：目標水位、Ｌｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉの水位、ｕｉ（ｔ）：時刻ｔの配水池ｉ向けの送水量（流量目標）、ｋｃ、Ｔ、Ｔｄ：定数、Δｕｉ（ｔ）：流量変化を表す変数である。
【００６２】
ここでの運用モード選択手段１０１は、３つの運用計画立案手段、すなわち通常運用計画立案手段６２、水位一定運用計画立案手段１０２、およびＤＲ時運用計画立案手段６３を適宜に組み合わせ、状況に応じた適切な運用計画を策定する。この処理の詳細を図１１のフローチャートに基づいて説明する。
【００６３】
この場合、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０１において、図７のフローにて示したステップ９０１で得る入力情報のほか、電力需給の逼迫判定に必要となる、当
該水道システム１０に電力供給を行っている電気事業者での、前日、１週間前の最大電力（例：当該水道システム１０の所在地域全体での最大消費電力）、当日から１週間前の気象情報（最高気温、最低気温、最小湿度、天気）、週末フラグ（土曜日、日祝日）の各情報を、データ入力手段２０２から得て、これをメモリ２０１に読み込む。
【００６４】
続いて、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０２において、上述した需要予測手段２０３により配水量（需要量）の予測を行う。
【００６５】
また、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０３において、電力の需給逼迫の可能性があるか判定する。ここでは、上述のステップ９０１で得ている、電力需給逼迫判定に必要となる、前日、１週間前の最大電力、当日から１週間前の気象情報（最高気温、最低気温、最小湿度、天気）、および週末フラグ（土曜日、日祝日）の各情報と、重回帰手法やニューラルネット等のアルゴリズムを用い、（例えば、当該水道システム１０の所在地域での）電力の最大需要量を予測し、その値が所定値以上である場合に需給逼迫と予測する。
【００６６】
上述の予測の結果、電力の需給逼迫が予想される場合（ステップ１５０３：Ｙ）、水運用計画システム２０００は、配水池３〜５の水位を上限一定に保ちＤＲに備える（ステップ１５０３１）。
【００６７】
次に、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０４において、上述のステップ１５０３、１５０３１の以降、現時点までにＤＲ要請を受けた否か判定する。ＤＲ要請有無の情報は、データ入力手段２０２から与えられるとしてもよいし、監視制御システム２１１から得るとしてもよい。
【００６８】
上述の判定の結果、ＤＲ要請がないことが判明した場合（ステップ１５０４：Ｎ）、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０５に進む。水運用計画システム２０００は、このステップ１５０５において、水位一定運用計画立案手段１０２による運用計画立案を行う。
【００６９】
図１２に、水位一定運用計画立案手段１０２により生成した運用計画の一例を示す。この運用計画において、各配水池３〜５の配水量（需要量）を満足するような送水が行われ、その水位は上限付近に保たれている。この場合の運用計画は、トータル送水量１１１、各配水池への送水量１１２〜１１４、各配水池の水位１１６〜１１８、および、送水ポンプ１の電力消費量１１５（図１の場合、３台分）、を含んでいる。
【００７０】
他方、上述の判定の結果、ＤＲ要請のあることが判明した場合（ステップ１５０４：Ｙ）、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０６に進む。
【００７１】
水運用計画システム２０００は、当該ステップ１５０６において、ＤＲ時運用計画立案手段６３を用いて、ＤＲ対応の運用計画を生成する。ここで生成したＤＲ対応の運用計画の例を図１３において、破線にて示す。なお、この運用計画において、現時点（ＤＲ要請があった時）を１６時、ＤＲ時間帯を１７時から１９時としている。
【００７２】
このケースでは、既に上述のステップ１５０３で需給逼迫と判定されているため、ベース運用として、各配水池３〜５の水位を上限に向けて維持すべく水位一定運用（図中の（３）の時間帯）が実施されている。その結果、ＤＲ開始時点の１７時の時点で、各配水池３〜５の水位１１６〜１１８が上限付近で十分高くなっている。そのため、ＤＲ時間帯の１７時〜１９時の間で、各配水池３〜５への送水量１４２〜１４４のように０としても、当該配水池３〜５の各水位１４６〜１４８は下限を割っていない。
【００７３】
このように水位一定運用をＤＲ時間帯の前に設定することで、ＤＲ時間帯での電力消費量１４５を０にできる。その結果、当該水道システム１０の運用組織は、ＤＲ要請を行ってきた電気事業者から、相応のインセンティブを受け取ることができる。
【００７４】
なお、こうした図１３の運用計画のケースと異なり、図９の運用計画例では、ＤＲ開始時点の１７時で配水池３〜５の各水位が下限近くまで低下している。そのため、各配水池３〜５への送水量８２〜８４は０にできていない。
【００７５】
他方、上述の予測の結果、電力の需給逼迫が予想されない場合（ステップ１５０３：Ｎ）、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０８に移る。
【００７６】
水運用計画システム２０００は、当該ステップ１５０８において、上述のステップ１５０３以降、現時点までにＤＲ要請を受けた否か判定する。ＤＲ要請有無の情報は、データ入力手段２０２から与えられるとしてもよいし、監視制御システム２１１から得るとしてもよい。
【００７７】
上述の判定の結果、ＤＲ要請がないことが判明した場合（ステップ１５０８：Ｎ）、水運用計画システム２０００は、ステップ１５０９に進む。水運用計画システム２０００は、このステップ１５０９において、通常運用計画立案手段６２による運用計画立案を行う。その結果は、前述の図８にて示した運用計画の通りである。このケースでは、需給逼迫なし、ＤＲ要請なしなのでのモードでの計画立案になる。
【００７８】
他方、上述の判定の結果、ＤＲ要請があることが判定した場合（ステップ１５０８：Ｙ）、水運用計画システム２０００は、ステップ１５１０において、現時点が、ＤＲ開始予定の所定時間以上前（例えば５時間以上前）であるか判定する。なお、この判定の基準となる「所定時間」としては、例えば、配水池３〜５の各水位を上限付近（例：上限の８割など）まで回復させるために必要な時間、を想定出来る。この時間は、例えば、各配水池３〜５の水位を、現水位から水位上限までアップさせる場合の水の体積を、送水ポンプ１および送水管２の仕様に基づく定格流量（時間当たりの送水量）で除算して算定出来る。
【００７９】
上述の判定の結果、現時点がＤＲ開始予定時刻の所定時間以上前であることが判明した場合（ステップ１５１０：Ｙ）、水運用計画システム２０００は、ステップ１５１１において、通常運用計画立案手段６２、水位一定運用計画立案手段１０２、およびＤＲ対応運用計画立案手段６３を組み合わせて運用計画の立案処理を実行する。
【００８０】
この場合、ＤＲ開始予定時刻の到来まで、水位一定運用によって配水池３〜５の各水位を回復する余裕時間が残されているため、通常運用→水位一定運用→ＤＲ対応運用の順に運用計画を立案することとなる。
【００８１】
こうして生成した運用計画の一例を、図１４において破線にて示す。なお、この運用計画において、ＤＲ要請を受けた現時点が現在日の１７時、ＤＲ時間帯は翌日の１７時から１９時としている。つまり１日先の日時に関してＤＲ要請があったことになる。
【００８２】
この場合、水運用計画システム２０００は、現在日の０時から１２時の時間帯について通常運用計画立案手段６２により運用計画を立案し、その後、１２時（ＤＲ開始の５時間前）から翌日の１７時の時間帯について水位一定運用計画立案手段１０２により運用計画を立案し、翌日１７時から１９時の時間帯についてＤＲ対応運用計画立案手段６３により運用計画を立案する。また、水運用計画システム２０００は、その後、速やかに水位回復するためＤＲ時間帯の終わる１９時から水位一定運用計画立案手段１０２により運用計画
を立案し、この運用計画による水位回復後、通常運用計画立案手段６２による運用計画、すなわち通常運用に移行している。
【００８３】
この例でもＤＲ開始時の１７時における配水池３〜５の各水位１２６〜１２８は、上限付近であって十分に高い。そのためＤＲ時間帯の１７時〜１９時において、送水量１２１〜１２４および電力消費量１２５を０にできている。また、ＤＲ終了後の水位一定運用で速やかに水位回復を図れている。
【００８４】
他方、上述の判定の結果、現時点がＤＲ開始予定時刻の所定時間以上前でないことが判明した場合（ステップ１５１０：Ｎ）、水運用計画システム２０００は、ステップ１５１２において、現時点からＤＲ時間帯開始までについて水位一定運用計画立案手段１０２による運用計画の立案を行い、その後のＤＲ時間帯についてはＤＲ時運用計画立案手段６３による運用計画の立案、更にＤＲ時間帯の終了後については水位回復を図るべく水位一定運用計画立案手段１０２による運用計画の立案を行う。
【００８５】
こうして得た運用計画の例を、図１５において破線で示す。このケースでは、現時点（ＤＲ要請を受けた時点）が１６時、ＤＲ時間帯が１７時から１９時である。この運用計画では、ＤＲ要請を受けた１６時からＤＲ時間帯開始の１７時までの間、配水池３〜５の各水位８６〜８８を出来る高めるべく、送水量１３１〜１３４を増大させる水位一定運用を行い、その後に到来するＤＲ時間帯の１７時から１９時までの間はＤＲ対応運用、このＤＲ時間帯の終了後は水位一定運用を行って配水池３〜５の各水位を回復させ、そののち通常運用に移行している。
【００８６】
このように、ＤＲ時間帯開始まで猶予時間が少ないケースでも、直前期の水位一定運用によって配水池３〜５の各水位を相応に回復させたため、ＤＲ時間帯における送水量１３１〜１３４および電力消費量１３５を０に維持できている。
【００８７】
以上、本実施形態においては、状況に応じて適切に運用モードを選択することで、ＤＲ時間帯の電力削減を効果的に実施することができる。そのため、多くのインセンティブを獲得できることとなる。
【００８８】
以上、本発明を実施するための最良の形態などについて具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。こうした本実施形態によれば、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【００８９】
本明細書の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。すなわち、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記記憶装置は、前記アルゴリズムとして、前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成する第１のアルゴリズムを保持するものであり、前記演算装置は、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制に影響を与えうるものである場合に、前記第１のアルゴリズムを用いて前記将来の運用計画を生成するものである、としてもよい。
【００９０】
これによれば、ピーク電力抑制、すなわちデマンドレスポンスの要請を電気事業者から受けた状況に対応し、水道システムにおける消費電力を適宜なものとする運用計画を策定可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【００９１】
また、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記記憶装置は、前記アルゴリズムとして、前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成
する第１のアルゴリズムと、前記水道システムでの前記浄水の流量変動を抑制する運用計画を作成する第２のアルゴリズムとを保持するものであり、前記演算装置は、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制と前記流量変動の抑制の少なくともいずれかに影響を与えうるものである場合に、当該影響の有無に応じて前記第１または前記第２の各アルゴリズムの少なくともいずれかを用いて前記将来の運用計画を生成するものである、としてもよい。
【００９２】
これによれば、ピーク電力抑制すなわちデマンドレスポンスの要請を電気事業者から受けた状況、および、通常運用時の状況の双方に対応し、水道システムにおける消費電力を適宜なものとする運用計画を策定可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【００９３】
また、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記記憶装置は、前記アルゴリズムとして、前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成する第１のアルゴリズムと、前記水道システムでの前記浄水の流量変動を抑制する運用計画を作成する第２のアルゴリズムと、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成する第３のアルゴリズムとを保持するものであり、前記演算装置は、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制と前記流量変動の抑制と前記配水池の水位の少なくともいずれかに影響を与えうるものである場合に、当該影響の有無に応じて前記第１、前記第２、および前記第３の各アルゴリズムの少なくともいずれかを用いて前記将来の運用計画を生成するものである、としてもよい。
【００９４】
これによれば、ピーク電力抑制すなわちデマンドレスポンスの要請を電気事業者から受けた状況、通常運用時の状況、および、デマンドレスポンス開始までの猶予時間が少ない状況などのいずれにも対応し、水道システムにおける消費電力を適宜なものとする運用計画を策定可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【００９５】
また、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記演算装置は、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、前記水道システムに電力を供給する電気事業者における電力需給の逼迫状況の情報に基づき、将来の所定時間帯ごとに前記アルゴリズムを選択して将来の運用計画を生成するものである、としてもよい。
【００９６】
これによれば、電力需要の逼迫有無に応じて、後に予想されるデマンドレスポンスの要請に備え、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を策定可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【００９７】
また、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記演算装置は、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請の有無情報に基づき、将来の所定時間帯ごとに前記アルゴリズムを選択して将来の運用計画を生成するものである、としてもよい。
【００９８】
これによれば、デマンドレスポンスの要請有無に応じ、水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成する第１のアルゴリズムと、水道システムでの前記浄水の流量変動を抑制する運用計画を作成する第２のアルゴリズムと、配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成する第３のアルゴリズムとを、選択的に使用し運用計画を策定可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【００９９】
また、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記演算装置は、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンス開始予定時までの時間に関する情報に基づき、将来の所定時間帯ごとに前記アルゴリズムを選択して将来の運用計画を生成するものである、としてもよい。
【０１００】
これによれば、ピーク電力抑制すなわちデマンドレスポンスの要請を電気事業者から受けた際、そのデマンドレスポンス開始までの猶予時間の多少に応じて、水道システムにおける消費電力を適宜なものとする運用計画を策定可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【０１０１】
また、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記演算装置は、前記アルゴリズムを用いることにより、前記配水池から各配水区に配る浄水の将来需要を予測し、将来の所定の時間帯における所定時間ごとの送水量を決定変数、前記所定の時間帯における所定時間ごとの各送水ポンプの消費電力の総和の最大値を目的関数とし、前記各配水区の将来需要の予測値と前記送水量とから計算される各配水池の水位予測値が所定の運用上下限に入るという制約条件を設けて、数理計画法を用いて前記目的関数を最小化する運用計画問題を解くことで前記所定の時間帯における送水量計画値を決定し、当該送水量計画値に基づき送水ポンプの運転台数を決定するものである、としてもよい。
【０１０２】
これによれば、運用計画生成を、数理計画法を用いて効率的かつ精度良好に行うことが可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【０１０３】
また、本実施形態の水運用計画システムにおいて、前記演算装置は、送水量とポンプ消費電力の対応関係を規定した所定のテーブルに、前記決定した送水量計画値を適用して前記送水ポンプの運転台数を決定するものである、としてもよい。
【０１０４】
これによれば、運用計画生成を、数理計画法を用いて更に効率的かつ精度良好に行うことが可能となる。ひいては、所定の環境変化に応じた運用計画を決定し、デマンドレスポンスに対して効果的に電力需要を調整可能となる。
【０１０５】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、前記記憶装置において、前記アルゴリズムとして、前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成する第１のアルゴリズムを保持し、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制に影響を与えうるものである場合に、前記第１のアルゴリズムを用いて前記将来の運用計画を生成する、としてもよい。
【０１０６】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、前記記憶装置において、前記アルゴリズムとして、前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成する第１のアルゴリズムと、前記水道システムでの前記浄水の流量変動を抑制する運用計画を作成する第２のアルゴリズムとを保持し、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制と前記流量変動の抑制の少なくともいずれかに影響を与えうるものである場合に、当該影響の有無に応じて前記第１または前記第２の各アルゴリズムの少なくともいずれかを用いて前記将来の運用計画を生成する、としてもよい。
【０１０７】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、前記記憶装置において、前記アルゴリズムとして、前記水道システムで消費する所定時間帯のピーク電力を抑制する運用計画を生成する第１のアルゴリズムと、前記水道システムでの前記浄水
の流量変動を抑制する運用計画を作成する第２のアルゴリズムと、前記配水池における水位を所定基準に制御する運用計画を作成する第３のアルゴリズムとを保持し、前記外部環境の情報が、前記ピーク電力の抑制と前記流量変動の抑制と前記配水池の水位の少なくともいずれかに影響を与えうるものである場合に、当該影響の有無に応じて前記第１、前記第２、および前記第３の各アルゴリズムの少なくともいずれかを用いて前記将来の運用計画を生成する、としてもよい。
【０１０８】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、前記水道システムに電力を供給する電気事業者における電力需給の逼迫状況の情報に基づき、将来の所定時間帯ごとに前記アルゴリズムを選択して将来の運用計画を生成する、としてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請の有無情報に基づき、将来の所定時間帯ごとに前記アルゴリズムを選択して将来の運用計画を生成する、としてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、前記運用計画に影響を与えうる外部環境の情報である、前記水道システムに電力を供給する電気事業者からのデマンドレスポンス要請の受付時からデマンドレスポンス開始予定時までの時間に関する情報に基づき、将来の所定時間帯ごとに前記アルゴリズムを選択して将来の運用計画を生成する、としてもよい。
【０１１１】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、前記アルゴリズムを用いることにより、前記配水池から各配水区に配る浄水の将来需要を予測し、将来の所定の時間帯における所定時間ごとの送水量を決定変数、前記所定の時間帯における所定時間ごとの各送水ポンプの消費電力の総和の最大値を目的関数とし、前記各配水区の将来需要の予測値と前記送水量とから計算される各配水池の水位予測値が所定の運用上下限に入るという制約条件を設けて、数理計画法を用いて前記目的関数を最小化する運用計画問題を解くことで前記所定の時間帯における送水量計画値を決定し、当該送水量計画値に基づき送水ポンプの運転台数を決定する、としてもよい。
【０１１２】
また、本実施形態の水運用計画方法において、前記情報処理システムが、送水量とポンプ消費電力の対応関係を規定した所定のテーブルに、前記決定した送水量計画値を適用して前記送水ポンプの運転台数を決定する、としてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１  送水ポンプ
２  送水管
３〜５  配水池
６〜８  バルブ
１０  水道システム
１１〜１３  配水管
１４〜１６  センサ
１７〜１９  流量計
６２  通常運用計画立案手段
６３  ＤＲ時運用計画立案手段
１０１  運用モード選択手段
１０２  水位一定運用計画立案手段
２００  プロセッサ
２０１  メモリ（記憶装置）
２０２  データ入力手段
２０３  需要予測手段
２０４  運用計画立案手段（アルゴリズム）
２０５  出力手段
２０６  需要量データベース
２０７  気象情報データベース
２０８  設備情報データベース
２９０  通信手段
２１０  ＬＡＮ
２１１  監視制御システム
２１２  広域ネットワーク
１６００  トータル送水量・ポンプ運転台数換算テーブル
２０００  水運用計画システム
【図１】
0006606000.tif 000004
【図２】
0006606000.tif 000005
【図３】
0006606000.tif 000006
【図４】
0006606000.tif 000007
【図５】
0006606000.tif 000008
【図６】
0006606000.tif 000009
【図７】
0006606000.tif 000010
【図８】
0006606000.tif 000011
【図９】
0006606000.tif 000012
【図１０】
0006606000.tif 000013
【図１１】
0006606000.tif 000014
【図１２】
0006606000.tif 000015
【図１３】
0006606000.tif 000016
【図１４】
0006606000.tif 000017
【図１５】
0006606000.tif 000018
【図１６】
0006606000.tif 000019