(57)【要約】【課題】多数の製造ラインを備えた工場群のトータル電力需要を、契約電力条件を外れないように精度よく予測制御できる電力需要の予測制御システムを提供する。【解決手段】多数の製造ラインを電力使用量と電力使用量変動とによって複数のパターンに分類する。具体的には、製造ラインを電力使用量及び電力使用量変動がともに大きい第１パターンと、電力使用量が大きが電力使用量変動は小さい第２パターンと、電力使用量が小さい第３パターンとに分類する。各パターン毎の特性に合わせて電力需要を予測し、それら合計トータル電力需要の予測値を求める。予測値が契約電力条件を外れるおそれのあるときに、エネルギー集中管理センター２０から電力使用制限指令を出す。【選択図】　図１
2004129322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の製造ラインを備えた工場群のトータル電力需要を、契約電力から外れないように予測制御するシステムであって、多数の製造ラインを電力使用量と電力使用量変動とによって複数のパターンに分類しておき、各パターン毎に電力需要を予測してそれら合計からトータル電力需要を予測し、予測値が契約電力条件を外れるおそれのあるときに電力使用制限を行うことを特徴とする電力需要の予測制御システム。
【請求項２】
契約電力条件が、電力量の上限規制である請求項１記載の電力需要予測システム。
【請求項３】
契約電力条件が、電力量の下限規制である請求項１記載の電力需要予測システム。
【請求項４】
契約電力条件が、電力量の上限規制と下限規制の双方である請求項１記載の電力需要予測システム。
【請求項５】
製造ラインを電力使用量及び電力使用量変動がともに大きい第１パターンと、電力使用量が大きが電力使用量変動が小さい第２パターンと、電力使用量が小さい第３パターンとに分類する請求項１〜４の何れかに記載の電力需要予測システム。
【請求項６】
電力使用制限が可能な製造ラインと、その製造ラインに電力使用制限の指示を出してから実行までの無効時間を予め設定しておき、契約電力条件を外れるおそれのあるときに、どの製造ラインを選択して電力使用制限をすればよいかをシミュレーションする機能を付与した請求項１〜５の何れかに記載の電力需要予測システム。
【請求項７】
自家発電設備の停止時に、どの製造ラインを選択して電力使用制限をすればよいかをシミュレーションする機能を付加した請求項１〜６の何れかに記載の電力需要予測システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の製造ラインを備えた工場群において、そのトータル電力需要の予測制御システムであって、電力会社から買電している場合、およびまたは、電力会社に余剰電力を逆送して売電している場合、電力会社との契約電力条件を外れないように、精度良く予測制御する電力需要の予測制御システムである。この買電している場合の契約電力条件は、一般的に電力量の上限規制であり、この売電している場合の契約電力条件は、一般的に電力量の下限規制である。ここで云う契約電力とは一部または全部を電力会社から購入する契約を行った場合の契約電力である。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特公平５−２２１５７号公報（２頁３欄２６〜２９行）
例えば製鉄所のように多数の製造ラインを備えた工場群には、そのトータル電力需要を管理するエネルギー集中管理センターが設置されている。このエネルギー集中管理センターでは、トータル電力需要が電力会社との契約電力条件を外れないように常に監視を行っている（特許文献１参照）。もし、短時間でも（例えば３０分間の電力累積値が）契約電力条件を外れると高額の違約金の支払いが必要になるが、安全をみて契約電力条件に許容度を含んで設定すると、例えば、電力会社から買電している場合には、契約電力量の上限値を高めに設定すると契約料金が高くなる。また、電力会社へ売電している場合には、契約電力量の下限値を低めに設定すると売電の契約料金は安くなる。このため企業としてはトータル電力需要の最大値、平均値、標準偏差が契約電力条件内の制限規制値付近で、しかも契約電力条件を外れないように日々電力制御を行っている。
【０００３】
このため、従来から各製造ラインの電力需要をリアルタイムで監視するとともに、そのままトータル電力需要が電力会社との契約電力条件を外れそうな場合には、エネルギー集中管理センターから製造ラインに電力使用制限の指示を出している。また、各製造ラインの生産計画に基づく長期的な、及び又は短期的な電力需要を工程管理用の計算機システムにより算出し、これエネルギー集中管理センターのエネルギー管理用計算機システムで集約したうえ、必要に応じて生産計画を調整することによりトータル電力需要が契約電力条件を外れないように調整している。
【０００４】
ところがこの従来の電力需要の予測制御システムでは、予測値と実績値とが最大で１０％程度も乖離することがあった。その理由は、生産計画と実操業とが必ずしも一致しないこと、頻繁に変更された稼動・休止のスケジュールを即座に電力需要の予測制御システムに反映されることができないことである。また、トータル電力需要が電力会社との契約電力条件を外れそうな場合に、そのタイミングでどの製造ラインに対して電力使用制限の指示を出すかは、エネルギー集中管理センターのオペレーター操業者の経験に左右され、また製造ラインの経験に左右される。しかも製造ラインに電力使用制限の指示を出してから実行されるまでの無効時間がライン毎に様様であるから、電力使用制限の実行が遅れてしまうこともあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、電力需要の予測精度を向上させ、電力需要が契約電力条件を外れる事態（買電の場合の契約電力条件を超過する、売電の場合の契約電力条件の未満となる）の発生を事前に防止することができる電力需要の予測制御システムを提供することを主な目的とするものである。また本発明の他の目的は、トータル電力需要が契約電力条件を外れそうな場合や自家発電設備が突発的に停止したような場合に、どのタイミングでどの製造ラインに対して電力使用制御の指示を出すかをエネルギー集中管理センターのオペレーターにガイダンスすることができる電力需要の予測需要システムを提供することである。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の電力需要の予測制御システムは、多数の製造ラインを備えた工場群のトータル電力需要を、契約電力から外れないように予測制御するシステムであって、多数の製造ラインを電力使用量と電力使用量変動とによって複数のパターンに分類しておき、各パターン毎に電力需要を予測してそれら合計からトータル電力需要を予測し、予測値が契約電力条件を外れるおそれのあるときに電力使用制限を行うことを特徴とするものである。また、この発明において、契約電力条件が、電力量の上限規制であるか、契約電力条件が、電力量の下限規制であるか、契約電力条件が、電力量の上限規制と下限規制の双方である場合がある。この発明において、製造ラインを電力使用量及び電力使用量変動がともに大きい第１パターンと、電力使用量が大きが電力使用量変動が小さい第２パターンと、電力使用量が小さい第３パターンとに分類し、各パターン毎に電力需要を予測することが好ましい。
【０００７】
また、電力使用制限が可能な製造ラインと、その製造ラインに電力使用制限の指示を出してから実行までの無効時間を予め設定しておき、契約電力条件を外れるおそれのあるときに、どの製造ラインを選択して電力使用制限をすればよいかをシミュレーションする機能を付与しすることにより、エネルギー集中管理センターのオペレーターに適切な判断基準を与えることができる。更に、自家発電設備の停止時（特に突発的な停止時）に、どの製造ラインを選択して電力使用制限すればよいかをシミュレーションする機能を付加しておくことが好ましい。例えば、多数の製造ラインを備えた工場群としては、前記の３パターンを有している、製鉄所などのように塑性加工工程とメッキ工程とを有する事業所に適用することが有効である。
【０００８】
上記の本発明によれば、電力需要の予測精度を従来よりも大きく向上させることができ、またトータル電力需要が契約電力条件を外れそうな場合や自家発電設備が停止したような場合（特に、突発的に停止したような場合）には、どの製造ラインに対して電力使用制御の指示を出すべきかをエネルギー集中管理センターのオペレーターに知らせることが出来る。
【０００９】
以下に本発明の実施形態を示す。契約電力条件が電力量の上限規制である場合、契約電力条件が下限規制である場合、契約電力条件が電力量の上限規制と下限規制の双方である場合の３通りがあるが、以下、契約電力条件が電力量の上限規制を例にとって説明する。この説明より、当業者であれば、契約電力条件が電力量の下限規制である場合、契約電力条件が電力量の上限規制と下限規制の双方である場合で本発明の電力需要の予測システムを実施することは可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１の多数の製造ラインを備えた工場群の概念図であり、その代表例として製鉄工場における熱間圧延工場１、冷間圧延工場２、メッキ工場３、その他の工場群４、事務所５を図示した。熱間圧延工場１、冷間圧延工場２、メッキ工場３等には多数の製造ラインが含まれている。熱間圧延工場１の製造ラインは当然熱間圧延ラインであり、冷間圧延工場２の製造ラインは冷間圧延ラインであり、メッキ工場３の製造ラインは電気メッキライン８である。尚、図１には各工場に複数製造ラインが記載されているが、単一製造ラインからなる工場が工場群に存在していても、工場群として多数の製造ラインであればかまわない。
【００１１】
各工場にはそれぞれ操業制御用の計算機システム１０が配置されており、実操業にはこれらの計算機システム１０の制御下に行われる。各計算機システム１０には毎日の操業スケジュールがインプットされており、頻繁に変更される稼動・休止のスケジュールも全て計算機システム１０の持つ操業スケジュールも全て計算機システム１０にインプットされるので、各計算機システム１０の持つ操業スケジュールは実操業とよく一致している。そこで各工場の計算機システム１０とエネルギー集中管理センター２０の電力管理用計算機システム２１とを通信回線で結び、以下のように電力需要を予測する。
【００１２】
本発明では、多数の製造ラインを電力使用量と電力使用量変動との複数のパターンに分類し、各パターン毎に電力需要予測することが好ましい。具体的には、電力使用量及び電力使用量変動がともに大きい第１パターンと、電力使用量が大きが電力使用量変動が小さい第２パターンと、電力使用量が小さい第３パターンとに分類する。もちろんこれ以上のパターンに分類しても差し支えない。
【００１３】
第１パターンに分類されるのは熱間圧延ライン６及び冷間圧延ライン７であり、その電力需要は図２のグラフのようになる。これらの熱間圧延ライン６及び冷間圧延ライン７の稼動状況がトータル電力需要に及ぼす影響は極めて大きい。そこで熱間圧延工場１と冷間圧延工場２の計算機システム１０はインプットされた圧延スケジュール中の圧下率、板圧等から求められた回帰式を用いて、電力需要を予測する。この回帰式は過去のデータを重回帰分析して得られるたもので、例えば図５に示す通りである。
【００１４】
電力使用量が大きいが稼動中の電力使用量変動が小さい第２パターンに分類されるのは、電気メッキライン８である。その電力需要は図３のグラフのようになり、電力使用量は大きいが稼動中の電力使用量の変動はほとんどない。このために操業スケジュールさえ把握できれば、正確な電力需要の予測が可能である。
【００１５】
使用電力量が小さい第３パターンに分類されるのは、例えば事務所５の電力のような変動の小さいものと、その他の工場群４に設置されている様様な製造ライン等である。それぞれの変動はあるが合計すれば、電力需要は図４のグラフのようになる。そこで比較的短時間であれば現状のまま進行すると仮定することができ、過去の一定期間内の平気電力使用量を予測値とする。ただし一定周期でこの予測値を見直して行く必要があり、例えば１分毎に過去１５分の移動平均を算出して１時間先までの電力需要の予測値とする。
【００１６】
上記のようにパターン毎に分類して予測された電力需要を合計し、工場群全体のトータル電力需要を予測する。その予測値と実績値とともに、図１に示すようにエネルギー集中管理センター２０の電力需要管理画面２２に表示する。この例では直近の実績値が実線で、予測値が破線で表示されている。電力需要管理画面２２には、例えば１時間先までの電力需要の予測値が表示されており、予測値が契約電力条件の上限規制を超過するおそれのあるときには、エネルギー集中管理センター２０のオペレーターは電力使用制限を行う。
【００１７】
上記した本発明による電力需要の予測制御システムは、従来の予測制御システムよりも予測精度に優れる。出願人会社の実績によれば、前記したように従来は最大１０％程度の予測誤差があったのに対して、本発明によれば予測誤差を１％にまで大幅に低下させることができた。
【００１８】
オペレーターによる電力使用制限は、各工場に電話で電力使用制限の指示を出す方法で行われる。しかし各工場の製造ラインは直ちに停止できるものは少なく、多くの場合はライン上のワークを完全に排除したうえでないと停止することができない等の事情により、停止までの時間（無効時間）を要する。従って、オペレーターは電力需要管理画面２２上に刻々と変化する予測値の動きを見ながら、このままでは契約電力条件の上限規制を超過しそうな場合には、この無効時間を見込んで前もって電力使用制限の指示を出さねばならない。
【００１９】
しかし、どの製造ラインを選択して電力使用制限すればよいかをオペレーターが短時間のうちに的確に判断することは容易ではない。また安全上の理由などによって電力使用制限が不可能な製造ラインもある。そこで請求項３の発明では、電力使用制限が可能な製造ラインと優先順位、その製造ラインに電力使用制限の指示を出してから電力使用制限の実行までの無効時間とを電力管理用計算機システム２１に予め設定しておく。そして電力使用制限すればよいかシミュレーションし、その結果を画面上に表示することができるようにしておく。
【００２０】
このシミュレーション機能を利用すれば、オペレーターはどの製造ラインを選択して電力使用制限すれば契約電力条件の上限規制の超過を回避できるかをごく短時間のうちに知ることができ、緊急時にもあわてることなく電力使用制限の指示を出すことができる。
【００２１】
また、電力需要の一部を自家用発電設備が負担している工場群においては、事故等によって自家用発電設備が停止したとき（特に、突発的に停止したとき）には電力会社から購入する電力需要が瞬時に上昇するため、できるだけ短時間のうちに各製造ラインに対して電力使用制限を行う必要がある。この場合にも、どの製造ラインを選択すればよいかをシミュレーションする機能を電力管理用計算機システム２１に持たせておけば、オペレーターは緊急時にもあわてることなく的確にかつ迅速に電力使用制限の指示を出すことができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１〜５の発明の電力需要の予測制御システムによれば、多数の製造ラインを備えた工場群のトータル電力需要の予測精度を従来よりも大幅に向上させることができ、トータル電力需要が契約電力条件を外れる事態の発生を事前に防止することができる。また請求項６、７の発明によれば、トータル電力需要が契約電力条件を外れそうな場合や自家用発電設備が停止したような場合（特に、突発的に停止したような場合）に、どのタイミングでどの製造ラインに対して電力使用制限の指示を出すべきかをエネルギー集中管理センターのオペレーターに知らせることができ、オペレーターは緊急時にもあわてることなく的確かつ迅速に電力使用制限の指示を出すことができる。
【００２３】
なお、本発明の適応範囲は製鉄会社に限定されるものではなく、電力使用量と電力使用量変動とが異なる多数の製造ラインを備えた工場群に広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】多数の製造ラインを備えた工場群の概念図
【図２】第１パターンに分類される製造ラインの電力需要を示すグラフである。
【図３】第２パターンに分類される製造ラインの電力需要を示すグラフである。
【図４】第３パターンに分類される製造ラインの電力需要を示すグラフである。
【図５】圧下率、板厚等から求められた電力の回帰式である。
【符号の説明】
１　　　熱間圧延工場
２　　　冷間圧延工場
３　　　メッキ工場
４　　　その他の工場群
５　　　事務所
６　　　熱間圧延ライン
７　　　冷間圧延ライン
８　　　電気メッキライン
１０　　操業制御用の計算機システム
２０　　エネルギー集中管理センター
２１　　電力管理用の計算機システム
２２　　電力需要管理画面
【図１】
2004129322.tif 000003
【図２】
2004129322.tif 000004
【図３】
2004129322.tif 000005
【図４】
2004129322.tif 000006
【図５】
2004129322.tif 000007