(57)【要約】  上水道の設備運用を適切に行い、設備の消費電力のピークカットを実現する。  上水道設備を対象とする運用計画システムは、需要者の水需要量を予測する需要予測部、上水道設備の消費電力の目標時系列を入力する入力装置、上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出する目標消費電力軌道算出部、算出された消費電力の修正目標時系列を満足するように、予測した水需要量に基づいた上水道設備の運用計画を立案する運用計画立案部を有する。
2014155636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要者の水需要量を予測する需要予測部、上水道設備の消費電力の目標時系列を入力する入力装置、前記上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の前記目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出する目標消費電力軌道算出部、算出された消費電力の前記修正目標時系列を満足するように、予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の運用計画を立案する運用計画立案部を有することを特徴とする水運用計画システム。
【請求項２】
前記目標消費電力軌道算出部は、前記制約条件である前記上水道設備の電力消費の上限値および下限値、並びに、入力された消費電力の前記目標時系列から、前記修正目標時系列を算出することを特徴とする請求項１記載の水運用計画システム。
【請求項３】
前記運用計画立案部は、入力された前記目標時系列の累積値と、算出された前記修正目標時系列の累積値との偏差を小さくし、かつ、入力された前記目標時系列と算出された前記修正目標時系列の偏差を小さくするように前記運用計画を立案することを特徴とする請求項２記載の水運用計画システム。
【請求項４】
前記運用計画立案部は、予測された前記水需要量に基づいて、調整可能な水需要量の範囲を求める需要範囲計算部を設け、水需要量の前記範囲を新たな制約条件にして前記修正目標時系列を満足するように予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の前記運用計画を立案するとともに前記新たな制約条件を満足する水需要量を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水運用計画システム。
【請求項５】
前記需要範囲計算部は、需要者が備える貯留槽をバッファとした水需要シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項４に記載の水運用計画システム。
【請求項６】
前記需要範囲計算部は、需要者による水使用時間の時間シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項４に記載の水運用計画システム。
【請求項７】
入力装置及び表示装置を接続する計算機による水運用計画システムにおける水運用計画方法であって、前記計算機は、
需要者の水需要量を予測し、
上水道設備の消費電力の目標時系列を前記入力装置から入力し、
前記上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の前記目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出し、
算出された消費電力の前記修正目標時系列を満足するように、予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の運用計画を立案することを特徴とする水運用計画方法。
【請求項８】
前記計算機は、前記制約条件である前記上水道設備の電力消費の上限値および下限値、並びに、入力された消費電力の前記目標時系列から、前記修正目標時系列を算出することを特徴とする請求項７記載の水運用計画方法。
【請求項９】
前記計算機は、入力された前記目標時系列の累積値と、算出された前記修正目標時系列の累積値との偏差を小さくし、かつ、入力された前記目標時系列と算出された前記修正目標時系列の偏差を小さくするように前記運用計画を立案することを特徴とする請求項８記載の水運用計画方法。
【請求項１０】
前記計算機は、予測された前記水需要量に基づいて、調整可能な水需要量の範囲を求め、水需要量の前記範囲を新たな制約条件にして前記修正目標時系列を満足するように予測した前記水需要量に基づいた前記上水道設備の前記運用計画を立案するとともに前記新たな制約条件を満足する水需要量を決定することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の水運用計画方法。
【請求項１１】
前記計算機は、需要者が備える貯留槽をバッファとした水需要シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項１０に記載の水運用計画方法。
【請求項１２】
前記計算機は、需要者による水使用時間の時間シフトに基づいて、調整可能な水需要量の前記範囲を求めることを特徴とする請求項１０に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、水道の送配水システム、特に、送配水ポンプの消費電力のピークカットを実現するのに好適な水運用計画システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要者の水需要に対して、適切に水道施設を運用し、需要者に安定して水を送り届けるため、水運用計画が立案される。水運用計画は、過去の水需要量のデータや気象情報を利用して、数日先までの水需要を予測し、それに基づいて送配水ポンプの運転スケジュールを策定するものである。【０００３】
特許文献１では、運用計画問題の目的関数に、ポンプの電力消費量やポンプによる送水量変動の項を設けてこれを最小化するような運用計画を立案している。これにより、送水量の変動を抑制したうえで、例えば1日の消費電力量を最小化してようとしている。また、電力消費のピーク時間帯に運転可能やポンプの台数の制約を設けて計画問題を解き、運用計画を立案することで、電力ピークカットへ対応している。【０００４】
特許文献２では、運用計画問題の目的関数に、供給（処理）流量変更回数、消費電力、目標水位との偏差の項を設け、それを最小にする運用計画を立案することで、安定な運用を実現しつつ電力消費を最小化する運用計画を立案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５０９６１号公報
【特許文献２】特開２００４−１８５０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、ピーク時間帯にポンプ運転台数の制約条件を設けてピークカットに対応しようとしているが、解が得られない場合、制約条件を調整して（緩めて）問題を解き直す必要があり、最終的に満足する解を得るのに工数を要する問題がある。また、ポンプ運転台数の制約で対応しているため、ピーク時間帯の消費電力を一定に保つなどの望ましい消費電力の時間軌道（時系列）を実現できないという問題がある。さらに、送配水ポンプのスケジューリングによるピークカット対応だけでは、電力ピークカットの量に限界があるという問題もある。【０００７】
特許文献２では、消費電力と安定運用の両立を図る運用計画を立案できるが、電力ピークカットへの具体的対応が考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示する上水道設備を対象とする運用計画システムは、需要者の水需要量を予測する需要予測部、上水道設備の消費電力の目標時系列を入力する入力装置、上水道設備による制約条件を参照して、入力された消費電力の目標時系列を修正し、消費電力の修正目標時系列を算出する目標消費電力軌道算出部、算出された消費電力の修正目標時系列を満足するように、予測した水需要量に基づいた上水道設備の運用計画を立案する運用計画立案部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、適切な電力ピークカットを実現する水運用計画を立案できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】上水道の送配水系統を示すシステム系統図である。
【図２】実施例１の水運用計画システムの構成図である。
【図３】消費電力の目標時系列の表示例である。
【図４】実施例１の水運用計画システムの処理フローチャートである。
【図５】実施例１の運用計画の表示例である。
【図６】実施例２の水運用計画システムの構成図である。
【図７】高置水槽を利用した給水システムを示す図である。
【図８】給水量平滑化結果を示す図である。
【図９】給水量平滑化の有無に応じた給水量およびトータル水需要の比較を示す図である。
【図１０】実施例２の水運用計画システムの処理フローチャートである。
【図１１】実施例２の運用計画立案結果を示す図である。
【図１２】実施例３における需要量の制約範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
実施例１を図１から図５を用いて説明する。図１は、実施例１の水運用計画方法を適用する上水道の送水系統を示すシステム系統図である。図１のシステム系統には、ダム１０１及び河川１０２の水源がある。これらの水源は、湖や貯留池などでも良い。浄水場１１１は、ダム１０１から送水された水のろ過処理や消毒処理を行う。ダム１０１から浄水場１１１への送水は、重力による自然流下で行われ、その送水量は、バルブ１５２により制御される。浄水場１１２は、河川１０２から送水された水のろ過処理や消毒処理を行う。河川１０２から浄水場１１２への送水は送水ポンプ１３１により行われる。送水ポンプ１３１として、固定速の送水ポンプを利用し、その運転台数によって送水量を変更する。【００１３】
浄水場１１１、１１２で浄化（ろ過、消毒）された浄水は、それぞれ配水池１２１、１２２に貯留される。浄水池１２１の浄水は送水ポンプ１３３によって配水池１２３へ、または、自然流下によって配水池１２４へ送られる。送水ポンプ１３３として固定速ポンプを用いる。送水量は、送水ポンプの運転台数により制御する。配水池１２３、１２４の浄水は、重力を利用した自然流下により、それぞれ、配水区１４１、１４２に供給される。配水池１２２の浄水は、配水ポンプ１３２により配水区１４３に供給される。配水ポンプには可変速ポンプを用いる。配水区１４１、１４２の配水圧を制御するためバルブ１５４、１５５が設けられている。また、配水区１４２から配水区１４３への水の融通が可能であり、融通量は、流量調整バルブ１５１により制御される。【００１４】
ポンプやバルブによる流量は、浄水場での浄水処理が安定的に行われ、かつ、ポンプによる消費エネルギーや運用コストが最小となるよう計画されなければならない。また、ポンプの運転のために消費する電力ピークカットにも対応できることが望ましい。このような運用計画を策定するのが水運用計画システム１００であり、配水池の貯留量などの情報を活用してポンプや流量調整バルブによる運転スケジュールを策定し、それを運用計画者に提示する。なお、図１の上水道の水系統は一例であり、水源、浄水場、配水地、送水ポンプ、配水区の数や種類は多彩である。【００１５】
図２は、水運用計画システム１００の構成図である。入力装置２１を利用して、運用計画者は、需要予測に必要な、需要の予測期間（たとえば、明日の0時から24時の間の24時間）と予測周期（例えば1時間周期）を入力する。入力装置２１は、例えば、キーボードやマウスなどのマンマシンインターフェースのほか、外部のネットワークからデータを取り込むネットワークインターフェースから構成されている。需要量DB２６は、配水区１４１、１４２、１４３の過去の水需要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。また、気象情報DB２７は、過去の気象データを示す履歴データ（例えば、天気、最高気温、最低気温、平均気温、湿度など）を記憶しているデータベースである。需要予測部２０１は、入力装置２１からの入力情報、データベース２６、２７の情報を用いて、指定入力された需要の予測期間における各配水区の水需要量を予測する。予測には、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を用いる。【００１６】
入力装置２２を利用して、運用計画者は、ポンプ設備の消費電力の目標時系列（ここでは、運用計画者が目標とする消費電力の２４時間推移）を入力する。入力装置２２は、入力内容の説明を分りやすくするために入力装置２１と異なるように図示しているが、入力装置２１と同様の装置又は同一の装置である。後述する入力装置２３も、入力装置２１と同様の装置又は同一の装置である。入力装置２２から、需要の予測期間に対応した消費電力の目標時系列が入力される。この目標時系列は、運用計画者が目標とする消費電力軌道である。本実施例では、電力調整の自由度が比較的大きい送水ポンプ１３３と配水ポンプ１３２のトータル消費電力（１日あたりの累積の消費電力）を対象にして説明する。【００１７】
目標消費電力軌道算出部２０２では、運用計画者が入力装置２２から入力した消費電力の目標時系列、需要予測部２０１による需要量予測値、各種設備の制約情報（物理的な制約条件であり、送水ポンプ１３３と配水ポンプ１３２をフル稼働させたときの最大消費電力や、各配水路に常に最小限の流量を確保するための最小消費電力）を格納している制約条件DB２８の情報を用いて、実現可能な（前述の最小消費電力である上限と最大消費電力である下限の間の）消費電力の修正目標時系列を算出して、表示装置２４（例えば、ディスプレイにより構成される）にて運用計画者に提示する。図３は、表示装置２４による消費電力の目標時系列の表示例であり、運用計画者が入力した消費電力の目標値３３、消費電力軌道算出部が算出した消費電力の修正目標時系列３４、消費電力の上限値３１、および、下限値３２を表示している。上限値３１（E_max）は、これ以上の電力消費はないという消費電力の上限値（前述の送水ポンプ１３３及び配水ポンプ１３２などの上水道設備による電力消費の上限値）を示すものである。送水ポンプ１３３による送水量の最大値U133_maxと配水区１４３の水需要量D143（ｔ）（ここでｔは時刻）を用いて、（１）式で算出する。【００１８】
【数１】
2014155636.tif 000003
ここに、k1, k2：流量を消費電力に変換する定数である。
下限値３２（E_min）は、これ以下の電力消費はないという消費電力の下限値（前述の各配水路に常に最小限の流量を確保するための、上水道設備による電力消費の下限値）を示すものである。送水ポンプ１３３による送水量の最小値U133_minと配水区１４３の水需要量D143（ｔ）（ここでｔは時刻）、配水区１４２から配水区１４３への水融通量の最大値U151_max、配水ポンプ１３２による配水量の下限値U132_minを用いて、（２）式で算出できる。【００１９】
【数２】
2014155636.tif 000004
ここに、max(a,b)：変数a,bの大きい数値を選択する関数である。
E_minは、配水区１４２からの水融通を最大化し、配水ポンプ１３２の消費電力を抑制した場合の電力消費である。【００２０】
図３では、運用計画者が設定した消費電力の目標値は、時間軸に平行な直線（時間的に一定な消費電力）で与えられている。この目標値は、上下限値３１、３２からはみ出す（上限３１を超える又は下限３２を下回る）ので、この目標値近傍で上下限の間に入るように消費電力の目標時系列（修正目標時系列）３４を算出する。具体的には、以下の計画問題を解き、修正目標時系列３４を算出する。
計画問題：以下の評価関数Jを最小にするＥ１（t）を求める。【００２１】
【数３】
2014155636.tif 000005
【００２２】
【数４】
2014155636.tif 000006
【００２３】
【数５】
2014155636.tif 000007
ここに、E0(t)：運用計画者が入力する消費電力の目標時系列３３、E1（ｔ）：目標消費電力軌道算出部２０２が算出する消費電力の目標時系列、E_min：消費電力の下限値３２、E_max：消費電力の上限値３１、ｔ：時刻、である。
（５）式の制約は、消費電力が送配水流量に比例するという仮定のもとでは、1日の需要量や自然流下による供給量がかわらない場合は、運用による消費電力の1日トータル値も変わらないことから設定されたものである。【００２４】
図２の入力装置２３から、運用計画立案に必要な情報（例えば、計画期間、計画周期、評価関数の重み、制約条件など）が入力される。運用計画立案部２０３では、需要予測部２０１により予測された配水区ごとの予測需要量の時系列、目標消費電力軌道算出部２０２により算出された消費電力の目標時系列、制約条件DB２８に格納された設備制約情報（各管路の流量の上下限、配水池貯留量の上下限、ポンプの種別、台数、能力など）、及び、入力装置２３から入力される運用計画立案に必要な情報に基づいて、ポンプやバルブの運転スケジュールを算出し、運用計画者に提示する。【００２５】
図１の水系統図に対して、８つの送配路（ダム１０１から浄水場１１１へ、浄水場１１１から配水池１２３へなどの送配路）の流量Ui(t)(i=1〜8)、３つの配水区１４１，１４２，１４３の需要量Vi(i=1〜３)、４つの配水池１２１，１２２，１２３，１２４の貯留量Xi(t)（i=１〜４）の変数を設けて運用計画問題を定式化する。【００２６】
1日のトータル消費電力ET、及び、ポンプ１３２、ポンプ１３３の消費電力の和E2(t)（tは時刻)を、次の（６）式、（７）式により計算する。【００２７】
【数６】
2014155636.tif 000008
【００２８】
【数７】
2014155636.tif 000009
ここに、U：流量を成分にもつベクトル（８×１）、K4：定数ベクトル（１×８）である。【００２９】
流量の変動の大きさを表す変数として、次の（８）式を設定する。【００３０】
【数８】
2014155636.tif 000010
ここに、ΔU：各流量の偏差（時刻ｔと時刻ｔ＋１の流量の差の絶対値、ΔU(t)=｜ U(t+1)−U(t)｜を成分にもつベクトル（６×１）、K5：定数ベクトル（１×６）である。ここでは、前述したように、電力調整の自由度が比較的大きいポンプ１３２、１３３による流量により消費電力の和はほぼ一定に保つことができるので、ポンプ１３２、１３３による流量を変動抑制の対象から除いて6成分になっている。【００３１】
運用計画の評価関数Ｊを次の（９）式で設定する。【００３２】
【数９】
2014155636.tif 000011
ここに、E1：目標消費電力算出部により算出された消費電力の目標時系列である。
（９）式の右辺の第1項は1日の消費電力（累積値）、第２項はポンプ１３２，１３３の消費電力の和とその目標値の絶対偏差の和（偏差の累積値）、第3項は流量変動の大きさを表す。（９）式の評価関数Ｊを、以下の（10）式から（13）式に示す制約条件の下で最小にするような運用計画（各流量の計画値）を求める。すなわち、運用計画立案部は、入力された目標時系列の1日の消費電力（累積値）が、修正目標時系列の1日の消費電力（累積値）に一致するように、かつ、入力された目標時系列と算出された修正目標時系列の偏差を小さくするように運用計画（各流量の計画値）を求める。【００３３】
本計画問題は、離散（送水ポンプによる流量）、連続変数（配水ポンプによる流量など）を含む混合整数計画問題になる。【００３４】
【数１０】
2014155636.tif 000012
【００３５】
【数１１】
2014155636.tif 000013
【００３６】
【数１２】
2014155636.tif 000014
【００３７】
【数１３】
2014155636.tif 000015
（１０）式から（１３）式においてｔ＝０、１・・・・・２３である。
ここに、X：配水池貯留量を成分にもつベクトル（４×１）、B：定数ベクトル（水系統から一意に決定されるもの）（４×８）、C：定数ベクトル（水系統から一意に決定されるもの）（３×８）、V：各配水区の水需要量を成分にもつベクトル（３×１）、U：水系統の各管路の流量を成分にもつベクトル（８×１）、Umin、Umax：各流量の最小値、最大値を成分に持つベクトル、Xmin、Xmax：各配水池の貯留量の最小値、最大値を成分に持つベクトル（４×１）である。
（１０）式は、配水池における流量収支を表現する等号制約、（１１）式は需要量と供給量のバランスを表す等号制約、（１２）（１３）式は、それぞれ、流量、配水地貯留量の上下限制約を与えるものである。【００３８】
（９）式の評価関数を最小化することは、1日の消費電力を最小にしつつ、ポンプ１３２と１３３のトータル消費電力（累積値）を目標値に維持し電力ピークカットを実現し、さらに、希望する管路の流量変動を抑制するような計画値を算出するものである。消費電力を最小化、ピークカット、流量変動抑制の３つの目的を同時に満足する運用計画解を得ることができる。運用計画立案部２０３は、この結果を表示装置２５に表示する。【００３９】
図５は運用計画の表示例を示すものである。図５の左側（a）が従来技術による運用計画例、図５の右側（ｂ）が本実施例による運用計画例である。本実施例では、表示部２５には、図５の右側（ｂ）を表示する。図５の一番上のグラフ（１）が予測された水需要であり、2番目（２）が送水ポンプ１３３による送水量の計画値、3番目（３）が配水ポンプ１３２による配水量の計画値である。一番下のグラフ（４）がトータル消費電力（ポンプの消費電力の総和）を表す。実施例１では、図５の流量２（５６）が平滑化され、それと逆位相になるよう流量１（５４）が計画されるので消費電力５８が平滑化され従来技術と比べてピークカットが実現できているのがわかる。なお、その他の計画流量を表示させることもできるが、図５では省略している。【００４０】
図４は、図２の水運用計画システム（計算機）１００の処理をフローチャートで表現したものである。入力装置２１、２３で設定される気象情報、運用計画周期、運用計画の期間などを読み込む（ステップ４０１）。入力部２２から消費電力の目標軌道（目標時系列）が設定されているかどうかを判定し（ステップ４０２）、設定されるまで待機する。運用計画者により消費電力の目標時系列が設定されると、設定されたデータを読み込む（ステップ４０３）。【００４１】
入力目標値を参考に実現可能な消費電力の目標値（修正目標時系列）を計算し、図３のように表示装置２４に表示出力し（ステップ４０４）、入力装置２２を介して運用計画者からの確認を入力する。運用計画システムが表示した目標軌道に対する確認入力がOK（満足）であれば、ステップ４０６に進み、OKでなければ、確認入力がOK（満足）になるまで、ステップ４０２に戻り、消費電力の目標値を設定し直す。前述のように、３つの配水区の水需要量を予測する（ステップ４０６）。前述の計画問題を解き、各管路の流量計画値（ポンプやバルブの運転スケジュールに相当）を求め（ステップ４０７）、運用計画者に表示、提示する（ステップ４０８）。以上で水運用計画システム１００の処理を終了する。【００４２】
本実施例では、水運用計画システムが、実現可能が消費電力の目標軌道を表示するので、運用計画者は計画問題を解きなおす手間が省け、最終的な運用計画値を導出する工数を削減できる。また、目標消費電力設定によりピークカット（幅広い時間帯の消費電力平滑化）を実現できる。
【実施例２】
【００４３】
実施例２を、図６から図１１を用いて説明する。送水系統を示すシステム系統図の例は、図１と同じである。実施例２では、運用計画立案に需要家による需要調整を導入することで、より効果的なピークカットを実現するものである。実施例１の構成（図２）と異なるのは、図６に示す水運用計画システムにおいて、需要範囲計算部６０１を新たに設けた点、運用計画立案部２０３の処理の内容を変更し運用計画立案部６０２とした点である。需要範囲計算部６０１では、予測された需要量をベースに、需要範囲を計算し設定する。ここでは、ビル、マンション、工場などの大口需要家に需要量の時間シフトを依頼することで、予測需要量を固定値ではなく、ある範囲をもった量をして扱えるようにしたものである。【００４４】
図７は、大口需要家（例えばビル７１４）の給水システムを示す。水道事業者からの供給水は、受水槽７１２、高置水槽７１３に一旦蓄えられて需要家に供給されるようになっている。従来は、高置水槽７１３の水位がある範囲（上限水位７０６と下限水位７０６との間）にはいるように給水制御装置７００により給水ポンプ（揚水ポンプ）７１１がオンオフ制御されるようになっている。また、受水槽７１２の水位が一定になるよう給水バルブ７０４が制御されるようになっている。【００４５】
図８は、給水量平滑化結果を示す図であり、図８の左図（a）は、従来技術による水需要８１に対応した給水量８３、および高置水槽７１３の水位８５を示すものである。水需要８１が多いとき、ポンプ７１１がオンになり高置水槽７１３に給水が行われる。この給水量８３が水道事業者からみた水需要量になる。一方、図８の右図（ｂ）は、給水ポンプ７１１に変速ポンプを用いた場合の水需要８２に対応した給水量８４、および高置水槽７１３の水位８６を示すものである。給水ポンプ７１１に変速ポンプを用い、給水量８４をほぼ一定に保つよう制御した結果である。高置水槽７１３の水位８６は、従来以上に変動するが、高置水槽７１３の貯留能力を生かし、給水量８４を平滑化することが可能である。すなわち、高置水槽（貯留槽）７１３をバッファとして利用し、高置水槽７１３の水位８６の変動を吸収し、給水量８４を平滑化する。【００４６】
本実施例では、このように、給水ポンプ７１１に可変速ポンプを用い、図８（ａ）（ｂ）の２つの運転モードで、大口需要家の給水システムを運転できるようにしている。電力需給逼迫時に、需要家に（ｂ）の運転モードでの運転を依頼することで、水道事業者からみた需要量を平滑化できる、すなわちトータル需要も平滑化されるので、送配水ポンプの消費電力のピークカットの実現が容易になるというメリットがある。【００４７】
図９は、給水量平滑化の有無に応じた給水量およびトータル水需要の比較を示す図であり、（ｂ）のモード運転を給水対象全体の何割かの需要家に依頼した場合のトータル需要量９１を、従来需要量８１と比較して示したものである。図９の上図に示すように（ｂ）のモード運転時に給水量８４が平滑化され、ある配水区のトータル水需要も下図に示すように従来の８１から、給水量平滑化実施した場合の９１に平滑化できる。【００４８】
図９に示す従来の給水量は、需要家ごとに異なるが、ここでは、平均的な給水量をD1（ｔ）（これは、オリジナルの需要量８１にほぼ等しいものである）と表現する。一方、ある配水区のトータル水量をV0（ｔ）とする。ｘ％（水需要でみた割合）の需要家が平滑化に協力した場合のトータル水需要の応答VN0(ｔ)は、（１４）式で計算できる。【００４９】
【数１４】
2014155636.tif 000016
ここで、ｔ：時刻（例えばｔ＝１は1時をあらわす）
V0(t)、VN0(ｔ)は、例えば、ｘ（設定する定数）がある値に設定されたとき、図９の８１、９１のようになる。ｘが大きいほど平滑化の度合いが大きくなる。図６の需要範囲計算部６０１では、（１４）式に示すような需要範囲を設定する。【００５０】
運用計画立案部６０２では、（１５）式の評価関数Ｊを最小にするよう、（１０）から（１３）式の制約条件の下、および、変数ｘがある１００以下の定数以下という制約下で計画問題を解く。ｘに制約を設けるのは、平滑化の依頼に対応可能な需要家の数に限界があるためである。【００５１】
【数１５】
2014155636.tif 000017
ここに、ｌ(エル)：定数である。【００５２】
運用計画立案部６０２では、実施例１と同様に、各流量の計画値を算出するとともに、平滑化を依頼する需要家の割合ｘも導出する。算出されたｘに相当する割合の需要家に給水量平滑化を事前に依頼することになる。【００５３】
図１１は、実施例２により導出された運用計画の一例である。実施例１の水需要１１０１に比べ、実施例２では水需要１１０２は平滑化されており、これにより、消費電力量１１０８も実施例１の消費電力量１１０７に比べ、平滑化でき、より電力コスト削減に寄与できることがわかる。また、本実施例２では、変数ｘ加え需要調整まで含めた形で運用計画策定を行うのでより柔軟な計画立案が可能であり、より広幅い範囲の目標電力を実現できる。したがって、電力軌道の目標値は、図３のユーザ設定目標値３３のままで計画問題を解いても良い。【００５４】
図１０は、図６の処理を、運用計画システム（計算機）で実現する処理フローチャートを示す。実施例１と異なるのは、ステップ１００７、ステップ１００８の処理である。ステップ１００７では、（１４）式を用いて需要調整可能範囲を設定する。ステップ１００８では、（１５）式の評価関数を最小にする各流量の計画値を求めるとともに、給水量平滑化を要請する需要家の割合を算出する。以上で、実施例２の説明を終了する。
【実施例３】
【００５５】
図１２に基づいて実施例３を説明する。実施例３は、実施例２とほとんど同じ構成であり、異なるのは、需要範囲を設定するところである。実施例２では、需要範囲を（１４）式とｘの範囲で限定したが、実施例３では、図１２に示すように、水需要量が所定の範囲に入るよう直接指定する。ピーク時刻ｔ１からｔ２の需要を、需要家の協力を得て、より早い時間（時刻ｔ１以前の時間）に移す。また、ピーク時刻ｔ３からｔ４の需要をより深夜（時刻ｔ4以後の時間）に移す。需要家の水使用時間を時間シフトする。例えば、洗濯時間などをシフトする協力を依頼するなどして実現可能なものである。水需要の制約として、図１２の斜線部分の不等号制約を設けて、前述の最適化問題を解くことで、流量の計画値とともに、需要量の計画値を得ることができる。流量計画値になるよう、ポンプやバルブの運転をスケジューリングし、かつ、水需要の計画値を実現するよう需要家に協力を依頼する。実施例３の方法でも、需要シフトにより、より効果的に電力ピークカットを実現できるというメリットがある。【００５６】
以上説明した実施形態によれば、計画立案者が入力した消費電力の目標軌道を、入力した目標軌道の近傍（偏差が小さい）にあり、かつ、実現可能な軌道に修正し運用計画を立案できるので、計画立案者が満足する運用計画案を速やかに立案できるというメリットがある。特に、
消費電力のピーク時間帯の消費電力を運用計画者の望む軌道に一致させるような運用計画を工数なく立案できる。
また説明した実施形態によれば、予測需要量をある調整幅をもった量として与えその需要量範囲の制約下で、水設備の運用計画とともに需要量を決定するので、より自由度の高い運用計画の立案が可能になり、消費電力の軌道を柔軟に制御できるようになる。これにより、電力ピークカットのみならず、電力平滑化を実現することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００…水運用計画システム、２０１…需要予測部、２０２…目標消費電力軌道算出部、２０３…運用計画立案部。
【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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【図１２】
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【国際調査報告】
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