(57)【要約】  【課題】線形計画問題の定式化に伴う負担を軽減し、制約条件式を減らして処理時間を短縮する。  【解決手段】ダム貯水量上下限値等の静的制約条件を満たし、各時間帯の発電機出力を状態変数として所定の目的関数を最大化する発電使用水量を線形計画法により求める立案システムに関する。連接水系モデルデータが記憶された記憶手段１０と、目的関数及び制約条件を設定する運用データ設定手段２０と、線形計画法を実行して仮発電計画を作成する仮発電計画作成手段３１と、仮発電計画による発電分布に対し、各発電機の運転・停止条件等を考慮して発電使用水量に関する運用上の制約条件を生成する制約条件生成手段４０と、静的制約条件に運用上の制約条件を追加する制約条件追加手段３２と、新たな制約条件と目的関数とを用いて線形計画法により最終計画を作成する最終発電計画作成手段３３と、マン・マシン・インターフェース５０及び入出力手段６０とを備える。【選択図】図３
2005285032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水力発電所が同一の河川水系を介して接続された連接水系における各発電所の時間帯ごとの発電使用水量を計算機により決定して日間発電計画を作成する日間発電計画立案システムであって、
ダム貯水量の上下限値、発電使用水量の上下限値、流下時間を考慮したダム貯水量関係式、ダム貯水量の初期値及び最終値等の制約条件を満たし、かつ、時間帯ごとの発電機出力を状態変数とする目的関数を最大化するような各発電機の発電使用水量を線形計画法により求める日間発電計画立案システムにおいて、
前記連接水系のモデルが記憶された連接水系モデルデータ記憶手段と、
この記憶手段に記憶された連接水系モデルを対象として、前記目的関数及び前記制約条件を計算機に設定する運用データ設定手段と、
前記目的関数及び前記制約条件を用いて線形計画法を実行し、暫定的な仮発電計画を作成する仮発電計画作成手段と、
前記仮発電計画により立案された発電使用水量の発電分布に対し、各発電機の運転・停止条件及び段階的起動パターンを考慮して発電使用水量に関する運用上の制約条件を生成する制約条件生成手段と、
前記仮発電計画作成手段が用いた制約条件に上記運用上の制約条件を追加して新たな制約条件を生成する制約条件追加手段と、
この制約条件追加手段により生成された新たな制約条件と前記目的関数とを用いて線形計画法を実行し、最終的な発電計画を作成する最終発電計画作成手段と、
最終発電計画が出力される入出力手段と、
を備えたことを特徴とする水力発電所群の日間発電計画立案システム。
【請求項２】
請求項１に記載した水力発電所群の日間発電計画立案システムにおいて、
前記制約条件生成手段は、
仮発電計画により立案された前記発電分布のうち、時間帯ごとの発電使用水量を閾値と比較してその結果により発電機の運転・停止を決定し、これらの運転・停止状態を新たな制約条件として生成すると共に、発電機の起動時間より前の時間帯において、発電機の段階的起動パターンに応じた当該時間帯の発電使用水量を新たな制約条件として生成することを特徴とする水力発電所群の日間発電計画立案システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の水力発電所が同一の河川水系を介して接続された水系（以下では、連接水系という）における各発電所の日間発電計画を、計算機により線形計画法を用いて立案する立案システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電所群の日間発電計画（例えば翌日の発電計画）の立案は、各発電機の時間帯ごとの出力、言い換えれば発電使用水量を決定する問題である。
この種の発電計画の立案を組合せ最適化問題として扱う場合、発電機数をＮ、各発電機のとりうる出力を離散値としてＫ段階、一日の時間分割数をＴとすると、その組合せ総数はＫＮＴとなって通常は天文学的な数値になり、計算機による処理時間が膨大になるため、現実的な解法としては、各種の探索法によって準最適解を求めるアプローチがなされている。
【０００３】
ここで、主として処理時間の短縮を目的とした水力発電所群の日間発電計画立案方式が、後述する特許文献１により公知となっている。
この立案方式は、使用水量当たりの発電価値と発電価値補正係数との積が最も大きい放流ルート・時間帯・単位時間使用水量の順に水を配分して、配分された水の総量が所定の日間使用水量に達するように水配分計画を立案する立案手段と、この立案計画に従って水系のシミュレーションを行い、立案計画の評価（制約条件違反の有無や発電価値の評価）及び最良解の保存を行う評価手段と、上記シミュレーション結果に基づいて、計画案をより良いものに誘導するべく、前記放流ルート・時間帯・単位時間使用水量のそれぞれにおける発電価値補正係数を見直して変更する立案条件見直し手段とを備え、これらの各手段による処理を所定回数繰り返すことによって日間発電計画を生成するものである。
【０００４】
一方、連続量の変数が扱える最適化手法として、周知の線形計画法がある。この線形計画法を日間発電計画の立案に適用する場合、通常、一日の時間をＮ個に区分し（区分された一つの時間の区間をここでは「時間帯」という）、一つの時間帯内では発電使用水量（発電機出力と対応関係にあるものとする）等の諸量は一定とみなし、各発電所の各時間帯における発電使用水量と各ダムの各時刻における貯水量とを状態変数とし、制約条件として各ダムの貯水量上下限値、各発電所の発電使用水量の上下限値、流量関係式や貯水量関係式などを与え、状態変数に関する一次式として与えられた目的関数が最小または最大になる（つまり最適な）各発電所の各時間帯における発電使用水量を一括して求める方法が考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−９１７９９号公報（［００１０］〜［００１８］、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
線形計画法を用いて連接水系における日間発電計画を実際に立案する場面では、制約条件として、各ダムの貯水量上下限等の静的な制約条件の他に、運用上の制約条件（動的な制約条件）が存在する。
この運用上の制約条件とは、例えば、ある時刻で発電機出力（発電使用水量）を０から１００％に立ち上げる計画が立案されたとしても、実際の運用上は発電機出力を経時的に徐々に増加させる（発電使用水量を段階的に増加させる）ような運転しかできなかったり、発電機の出力下限値を下回るような運転計画が作成されてもそのような運転はできないといった制約条件であり、主として発電機の運転・停止条件に伴うものである。
これらの運用上の制約条件を静的制約条件と同時に扱って線形計画法を実行するためには、想定されるあらゆる時間帯にわたって各種の制約条件を定義しなければならず、その結果、制約条件式の数が非常に多くなると共に、それ以前に制約条件の定式化自体が非常に煩雑かつ困難になる。
【０００７】
また、前述した特許文献１に記載された日間発電計画立案方式は、発電計画の立案、シミュレーションによる発電価値の評価、放流ルート・時間帯・単位時間使用水量ごとの発電価値補正係数の見直しという一連の処理を複数回繰り返すことで最適な発電計画を立案する方式であるため、処理時間の長期化が予想されると共に、上述したような運用上の制約条件まで考慮したものではなかった。
【０００８】
本発明は、上述した種々の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、線形計画法を二段階で実行することとし、ます仮発電計画を作成した後に運用上の制約条件を作成し、その後、すべての制約条件を考慮して最終的な発電計画を作成することにより、水力発電所群の日間発電計画を現実的な処理時間で負担なく立案可能とした立案システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、複数の水力発電所が同一の河川水系を介して接続された連接水系における各発電所の時間帯ごとの発電使用水量を計算機により決定して日間発電計画を作成する日間発電計画立案システムであって、
ダム貯水量の上下限値、発電使用水量の上下限値、流下時間を考慮したダム貯水量関係式、ダム貯水量の初期値及び最終値等の制約条件を満たし、かつ、時間帯ごとの発電機出力を状態変数とする目的関数を最大化するような各発電機の発電使用水量を線形計画法により求める日間発電計画立案システムにおいて、
前記連接水系のモデルが記憶された連接水系モデルデータ記憶手段と、
この記憶手段に記憶された連接水系モデルを対象として、前記目的関数及び前記制約条件を計算機に設定する運用データ設定手段と、
前記目的関数及び前記制約条件を用いて線形計画法を実行し、暫定的な仮発電計画を作成する仮発電計画作成手段と、
前記仮発電計画により立案された発電使用水量の発電分布に対し、各発電機の運転・停止条件及び段階的起動パターンを考慮して発電使用水量に関する運用上の制約条件を生成する制約条件生成手段と、
前記仮発電計画作成手段が用いた制約条件に上記運用上の制約条件を追加して新たな制約条件を生成する制約条件追加手段と、
この制約条件追加手段により生成された新たな制約条件と前記目的関数とを用いて線形計画法を実行し、最終的な発電計画を作成する最終発電計画作成手段と、
最終発電計画が出力される入出力手段と、を備えたものである。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した水力発電所群の日間発電計画立案システムにおいて、
前記制約条件生成手段が、仮発電計画により立案された前記発電分布のうち、時間帯ごとの発電使用水量を閾値と比較してその結果により発電機の運転・停止を決定し、これらの運転・停止状態を新たな制約条件として生成すると共に、発電機の起動時間より前の時間帯において、発電機の段階的起動パターンに応じた当該時間帯の発電使用水量を新たな制約条件として生成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、まず、ダム貯水量及び発電使用水量の上下限値等の静的な制約条件を用いて線形計画問題を定式化して暫定的な仮発電計画を作成したうえで、この仮発電計画に基づき各発電機の運転・停止条件及び段階的起動パターンを考慮した運用上の制約条件を作成し、その後に、これら全ての制約条件を用いた線形計画法の実行により最終発電計画を作成するため、運用上の制約条件をも考慮して当初の定式化を行う場合に比べて制約条件式を減らすことができ、線形計画問題の定式化に伴う負担を軽減することができる。また、立案の自動化により計画立案者の負担を軽減することができると共に、処理時間の短縮も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１はこの実施形態が適用される連接水系モデルを示す図である。図１において、Ｄ１〜Ｄ６，Ｄ５１はダム、Ｖ１〜Ｖ６はダムＤ１〜Ｄ６の貯水量［ton/s・H］、Ｇ１〜Ｇ４，Ｇ６はダムＤ１〜Ｄ４，Ｄ６の下流にそれぞれ設けられたダム式発電所の発電機、Ｇ５はダムＤ５１の下流に設けられた流込式発電所の発電機、Ｐ１〜Ｐ６は発電機Ｇ１〜Ｇ６の出力［MW］、Ｒ１〜Ｒ６，Ｒ５１はダムＤ１〜Ｄ６，Ｄ５１にそれぞれ流入する河川水の流入量［ton/s］、Ｒ５１outはダムＤ５１の溢水量［ton/s］、Ｑ１〜Ｑ６はダムＤ１〜Ｄ６からの流出量［ton/s］、Ｔ１２，Ｔ２３，Ｔ３６，Ｔ４５，Ｔ５５，Ｔ５６はそれぞれ上流ダムから下流ダムまでの流下時間［min］である。
なお、発電機Ｇ５は水調運転（ダムＤ５１への流入量Ｑ５＝発電使用水量Ｑ５１となるように調整されている運転）を行っているものと仮定し、ダムＤ５１は流込式発電所の水槽であるので単に水の通過点と考え、水槽の貯水量は考慮していない。
【００１３】
ここで、流出量Ｑ１〜Ｑ４，Ｑ５１，Ｑ６は発電機Ｇ１〜Ｇ６の発電使用水量Ｑ１〜Ｑ４，Ｑ５１，Ｑ６に等しく、流出量Ｑ５は発電機Ｇ５の発電のための取水量に等しい。更に、発電機出力Ｐ１〜Ｐ６は発電使用水量Ｑ１〜Ｑ４，Ｑ５１，Ｑ６と対応関係にあり、貯水量Ｖ１〜Ｖ６は水位と対応関係にある。
【００１４】
次に、上記連接水系モデルを対象として、線形計画法により各発電機Ｇ１〜Ｇ６の日間発電計画を立案するための定式化について説明する。
（１）目的関数
発電機出力１［MW］当たりの価値を、時間帯ごとの水力への発電要求度合いを表す係数としての発電価値ＫＴにより表し、以下の数式１に示すように、時間帯ごとの発電価値ＫＴと発電機出力ＰｊＴとの積をすべての時間帯について総計した値を目的関数Ｚとし、この目的関数Ｚを最大化するものとする。
なお、上記発電価値ＫＴは、例えば（発電電力量／単位時間使用水量）×単位電力量価値で表され、単位電力量価値は、発電所別、時間帯別に火力増分燃料費（同量の電力を火力発電により発生させた場合の燃料費）等を考慮して決定される。従って、単位時間使用水量に対する発電電力量が大きく、同量の電力を火力発電によりまかなう場合の燃料費が高いほど発電価値ＫＴは大きくなり、それだけ水力発電による発電要求が高いと考えることができる。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
ここで、ＰｊＴ＝ａｊＱｊＴ＋ｂｊであり、変数、係数に関しては、
ＰｊＴ：発電機出力［MW］
ＱｊＴ：発電使用水量［ton/s］
ＫＴ：発電価値［円／MW］
ａｊ ，ｂｊ：線形近似した発電使用水量Ｑと発電機出力Ｐとの特性式の係数
である。
また、添字に関しては、
ｊ：発電機台数（ｊ＝１〜６）
Ｔ：時間帯（１時間の幅を持つ時間帯であり、１日についてＴ＝１〜２４）
である。
【００１７】
（２）状態変数・制約条件
発電機出力Ｐは発電使用水量Ｑの関数として、また、ダム水位Ｈは貯水量Ｖの関数として表現でき、更に、各ダムの流入量Ｒ・流出量Ｑと貯水量Ｖとの関係は線形式で表現することができる。そこで、本実施形態では、発電使用水量Ｑ、貯水量Ｖ、及び一部のダムＤ５１の取水量Ｑ５及び溢水量Ｒ５１outを線形計画法で扱う状態変数とする。
また、第１回目の線形計画法の実行時に用いる制約条件は、状態変数である貯水量Ｖの上下限値、同じく発電使用水量Ｑの上下限値、一部の発電機（流込式発電所）Ｇ５の流量関係式、ダムＤ１〜Ｄ６の貯水量関係式、及び、貯水量Ｖの初期値並びに最終値とする。
ここで、流込式発電所のダムＤ５１に設けられた発電機Ｇ５は、ダムＤ５１よりも更に上流のダムＤ５からの取水量Ｑ５が流下時間Ｔ５５を経て発電機Ｇ５の発電使用水量Ｑ５１となり、他の発電機Ｇ１〜Ｇ４，Ｇ６とは異なる発電使用水量Ｑの考察が必要であるため、流量関係式として上記発電使用水量Ｑ５１を制約条件に組み込んだものである。
【００１８】
図１に示した連接水系モデルにおける制約条件を、以下に示す。
まず、各ダムの貯水量Ｖの上下限値に関する制約条件（不等式制約条件）は、数式２の通りである。
［数２］
Ｖｊｍｉｎ≦Ｖｊｔ≦Ｖｊｍａｘ
Ｖｊｍｉｎ：各ダムの貯水量の下限値
Ｖｊｍａｘ：各ダムの貯水量の上限値
【００１９】
各発電機の発電使用水量Ｑの上下限値に関する制約条件（不等式制約条件）は、数式３の通りである。
［数３］
Ｑｊｍｉｎ≦Ｑｊｔ≦Ｑｊｍａｘ
Ｑｊｍｉｎ：各発電機の発電使用水量の下限値
Ｑｊｍａｘ：各発電機の発電使用水量の上限値
【００２０】
流量関係式として、発電機Ｇ５の発電使用水量に関する制約条件（等式制約条件）は、数式４の通りである。
［数４］
Ｑ５１Ｔ＝Ｑ５Ｔ×｛（６０−Ｔ５５）／６０｝＋Ｑ５Ｔ−１×（Ｔ５５／６０）＋Ｒ５１Ｔ−Ｒ５１ｏｕｔＴ
【００２１】
数式４における右辺の第１項、第２項は、ダムＤ５からの取水量Ｑ５が、流下時間Ｔ５５を経て発電機Ｇ５の発電使用水量Ｑ５１となる影響分を近似的に表したものである。この例では、流下時間Ｔ５５は０分〜６０分の範囲であることを想定した式の形となっており、右辺の第１項は、現在の時間帯の取水量Ｑ５Ｔのうち、現在の時間帯の発電使用水量Ｑ５１Ｔに含まれる分、右辺の第２項は、一つ前の時間帯の取水量Ｑ５Ｔ−１のうち、現在の時間帯の発電使用水量Ｑ５１Ｔに含まれる分、右辺の第３項、第４項は、現在の時間帯におけるダムＤ５１への流入量及び溢水量を示している。
仮に、流下時間Ｔ５５が６０分〜１２０分の範囲である場合には、上記流量関係式は数式５のようになる。
［数５］
Ｑ５１Ｔ＝Ｑ５Ｔ−１×｛（１２０−Ｔ５５）／６０｝＋Ｑ５Ｔ−２×｛（Ｔ５５−６０）／６０｝＋Ｒ５１Ｔ−Ｒ５１ｏｕｔＴ
【００２２】
貯水量関係式として、各ダムＤ１〜Ｄ６の貯水量に関する制約条件（等式制約条件）は、数式６の通りである。
［数６］
・Ｖ１ｔ＝Ｖ１ｔ−１＋（Ｒ１Ｔ−Ｑ１Ｔ）×ΔＴ
・Ｖ２ｔ＝Ｖ２ｔ−１＋［Ｒ２Ｔ＋Ｑ１Ｔ×｛（６０−Ｔ１２）／６０｝＋Ｑ１Ｔ−１×（Ｔ１２／６０）−Ｑ２Ｔ］×ΔＴ
・Ｖ３ｔ＝Ｖ３ｔ−１＋［Ｒ３Ｔ＋Ｑ２Ｔ×｛（６０−Ｔ２３）／６０｝＋Ｑ２Ｔ−１×（Ｔ２３／６０）−Ｑ３Ｔ］×ΔＴ
・Ｖ４ｔ＝Ｖ４ｔ−１＋（Ｒ４Ｔ−Ｑ４Ｔ）×ΔＴ
・Ｖ５ｔ＝Ｖ５ｔ−１＋［Ｒ５Ｔ＋Ｑ４Ｔ×｛（６０−Ｔ４５）／６０｝＋Ｑ４Ｔ−１×（Ｔ４５／６０）−Ｑ５Ｔ］×ΔＴ
・Ｖ６ｔ＝Ｖ６ｔ−１＋［Ｒ６Ｔ＋Ｑ３Ｔ×｛（６０−Ｔ３６）／６０｝＋Ｑ３Ｔ−１×（Ｔ３６／６０）＋Ｑ５１Ｔ×｛（６０−Ｔ５６）／６０｝＋Ｑ５１Ｔ−１×（Ｔ５６／６０）−Ｑ６Ｔ］×ΔＴ
【００２３】
数式６の制約条件のうち、例えば２番目の等式制約条件（Ｖ２ｔ＝……）は、ある時刻ｔにおけるダムＤ２の貯水量Ｖ２ｔが、一つ前の時刻（ｔ−１）における貯水量Ｖ２ｔ−１と、時刻（ｔ−１）から時刻ｔまでの貯水量変化分である［Ｒ２Ｔ＋Ｑ１Ｔ×｛（６０−Ｔ１２）／６０｝＋Ｑ１Ｔ−１×（Ｔ１２／６０）−Ｑ２Ｔ］×ΔＴとの和に等しくなければならないという制約条件であり、上記貯水量変化分は、時刻ｔの直前の時間帯Ｔにおける流入量Ｒ２Ｔ及び流出量（発電使用水量）Ｑ２Ｔと、ダムＤ１からＤ２までの流下時間Ｔ１２を考慮した流出量であるＱ１Ｔ×｛（６０−Ｔ１２）／６０｝＋Ｑ１Ｔ−１×（Ｔ１２／６０）との和に、時間帯の幅であるΔＴ（＝１時間）を乗じたものである。
数式６におけるその他の制約条件についても、それぞれの意味は同様に類推解釈できる。
なお、上述した各制約条件における添字のＴは、前述したように１時間の幅を持つ時間帯（Ｔ＝１〜２４）を示し、添字のｔは１日のうちの時刻（ｔ＝０〜２３）を示す。
【００２４】
ここで、数式４〜数式６における発電使用水量の計算において、流下時間を考慮した計算方法を概念的に示すと、図４及び図５のようになる。これらの図は、地点Ａ（上流）から地点Ｂ（下流）まで水が流れる場合の流下時間ＴＡＢを考慮して、地点Ｂにおける時間帯Ｔの到達水量ＱＢＴを求める方法を表している。
【００２５】
図４はＴＡＢ≦６０分の場合であり、前述した数式４と同じケースである。なお、図４では、数式４におけるダムＤ５１への流入量Ｒ５１Ｔ及び溢水量Ｒ５１ｏｕｔＴを考慮していない。
図４に示すように、上流の地点Ａにおける隣接時間帯（Ｔ−１）及びＴにおける水量ＱＡＴ−１，ＱＡＴと流下時間ＴＡＢとを用いて、太線内の面積に相当する地点Ｂの時間帯Ｔの水量ＱＢＴを求めることができる。
なお、図５は６０分≦ＴＡＢ≦１２０分の場合であり、前述した数式５と同じケースである。この場合には、地点Ａにおける隣接時間帯（Ｔ−２）及び（Ｔ−１）における水量ＱＡＴ−２，ＱＡＴ−１と流下時間ＴＡＢとを用いて、太線内の面積に相当する地点Ｂの時間帯Ｔの水量ＱＢＴを求めることができる。
よって、図４または図５に示した考え方を用いて数式４〜数式６の制約条件式を作成することができる。
【００２６】
なお、貯水量Ｖの初期値及び最終値に関する制約条件は、各ダムごとに、水位の値を貯水量に換算し、０時の貯水量を初期値とし、２４時（翌日の０時）の貯水量を最終値として与えるものとする。
【００２７】
次に、図２はこの実施形態による日間発電計画の立案手順を示すフローチャートである。以下に、その内容を説明する。
（１）初期設定及び運用データ設定ステップ（Ｓ１）
日間発電計画を作成するべき連接水系モデルを対象として、計算機に、線形計画法に関する基本的なデータを設定するステップであり、上記基本的なデータとしては、目的関数として前述した数式１を設定し、制約条件として、状態変数である発電使用水量Ｑの上下限値、同じく貯水量Ｖの上下限値、前述した発電機Ｇ５の流量関係式、同じくダムＤ１〜Ｄ６の貯水量関係式、及び、貯水量Ｖの初期値並びに最終値を設定する。なお、これらの制約条件を便宜的に静的制約条件というものとする。また、このステップでは、日々の運用で変動する発電価値や各ダムへの流入量Ｒなども運用データとして入力される。
状態変数である発電使用水量Ｑ、貯水量Ｖ、及び一部のダムＤ５１の取水量Ｑ５並びに溢水量Ｒ５１outについては、各発電機及びダム等について、それぞれ所定の時間帯または時刻における値を示す記号として与えるものとする（例えば、Ｑ１１〜Ｑ１２４，Ｖ１１〜Ｖ１２４等）。
【００２８】
（２）線形計画法の実行ステップ（Ｓ２）
ステップＳ１により設定したデータを用いて、線形計画法を実行する。具体的には、周知のシンプレックス法や内点法を用いて、上述した静的制約条件に違反することなく数式１の目的関数を最大化するような発電使用水量Ｑを求める。
これにより暫定的な仮発電計画として、各発電機の各時間帯における発電使用水量を求めた大枠の発電計画（発電分布）を求めることができる。
図８は、図１の水系モデルを対象とした仮発電計画を例示したものであり、各発電機Ｇ１〜Ｇ６について、時間帯ごとの発電使用水量（発電機出力）Ｑを縦軸にとって示してある。
【００２９】
（３）動的制約条件の生成ステップ（Ｓ３）
このステップでは、上述した仮発電計画による発電分布を基に、２回目の線形計画法の実行（Ｓ５）へ与える運用上の制約条件を生成する。
この運用上の制約条件には、発電機の運転・停止条件を考慮して生成される等式制約条件（Ｓ３１）と、発電機の段階的起動パターンを考慮して生成される等式制約条件（Ｓ３２）とがある。
【００３０】
発電機の運転・停止条件を考慮して生成される等式制約条件（Ｓ３１）とは、例えば、仮発電計画によって立案されたある時間帯の発電機出力が発電機の特性により決まる所定の閾値を下回る場合には、発電機の運転が不可能であると判断して発電機を停止させ、前記閾値を上回る場合にのみ発電機を運転させるために、停止と判断した場合には当該時間帯の発電使用水量＝０とおくような制約条件である。
すなわち、図６の上段におけるハッチング部分の発電を停止して図６の下段に示すような発電分布を得るために、時間帯０９については当該発電機の発電使用水量を０とするべく生成される制約条件である。
【００３１】
また、発電機の段階的起動パターンを考慮して生成される等式制約条件（Ｓ３２）とは、発電機出力（発電使用水量）を急激に１００％まで立ち上げられない等の理由により、新たに追加される制約条件である。
例えば、図７の上段に示す如く発電機ごとに定められている段階的な起動パターンを考慮して、上述したステップＳ３１の処理で決定された発電機の起動時刻（図６，図７の例では０９時）よりも手前の時間帯（同じく時間帯０８，０９）に対して、図７の下段に示すように当該発電機の段階的な起動パターンを１時間平均値に変換してそれぞれ追加することにより、時間帯０８，０９の発電使用水量を新たに等式制約条件として生成する。
【００３２】
（４）制約条件の追加ステップ（Ｓ４）
このステップでは、ステップＳ２の仮発電計画の作成に用いた静的制約条件に上記ステップＳ３により生成した運用上の制約条件を追加する処理である。
【００３３】
（５）線形計画法の実行ステップ（Ｓ５）
ステップＳ４により得られたすべての制約条件と目的関数（仮発電計画の作成時のものと同一）とを用いて線形計画法を実行し、最終的な発電計画を作成する。
すなわち、静的制約条件及び運用上の制約条件の何れにも違反することなく、数式１の目的関数を最大化するような発電使用水量Ｑをシンプレックス法等を用いて求めることにより、最終的な発電計画として図９に示すような発電分布が求められる。
図９に示す最終発電計画は、図８の仮発電計画において停止扱いとされた時間帯の発電使用水量を０とし、また、発電機の段階的な起動パターンを考慮してこの段階的起動パターンを図８に付加した計画であり、各ダムの貯水量上下限値等の静的制約条件や、発電機の運転・停止に伴う運用上の制約条件の何れも満足して目的関数を最大化する各発電機の各時間帯ごとの発電使用水量を決定することが可能になる。
【００３４】
図３は、上記の各ステップを実行するためのシステム構成を示す図であり、その全体は入出力装置を備えた計算機のハードウェア及びソフトウェアによって構成されている。
図３において、連接水系モデルデータ記憶手段１０には、日発電計画を作成する対象となる図１のような連接水系モデルがデータベースとして記憶されている。
運用データ設定手段２０は、例えば図１の連接水系モデルを対象として、線形計画問題を定式化した数式１の目的関数と、貯水量及び発電使用水量の上下限値、ダムの貯水量関係式、貯水量の初期値及び最終値等の静的制約条件とを設定するものであり、後述する入出力手段６０にマン・マシン・インターフェース５０を介して接続されていると共に、設定データをテーブルとして記憶する記憶装置を含んでいる。
この運用データ設定手段２０により設定された目的関数及び静的制約条件は、発電計画作成手段３０に入力される。
【００３５】
発電計画作成手段３０は、仮発電計画作成手段３１、制約条件追加手段３２及び最終発電計画作成手段３３から構成されており、線形計画問題を解くプログラムを実行するＣＰＵや仮発電計画、最終発電計画、目的関数、制約条件等を記憶する記憶装置を備えている。
仮発電計画作成手段３１は、上記目的関数及び静的制約条件を用いて線形計画問題を解き、図８に示したような仮発電計画を作成して出力すると共に、この仮発電計画を一時的に記憶する。また、目的関数を最終発電計画作成手段３３に送ると共に、静的制約条件を制約条件追加手段３２に送ってそれぞれ記憶させる。
【００３６】
制約条件生成手段４０は、仮発電計画を基にして、各時間帯の発電使用水量と予め設定された閾値とを比較し、その結果に応じて発電機の運転・停止状態を決定することにより新たな制約条件を生成し、また、予め記憶されている発電機の段階的起動起動パターンを考慮して仮発電計画上の各時間帯の発電使用水量を平均化し、得られた発電分布を新たな運用上の制約条件として生成する手段であり、比較・演算処理を行うプログラム及び記憶装置を備えている。
【００３７】
制約条件追加手段３２は、先に記憶している静的制約条件に、制約条件生成手段４０から出力された運用上の制約条件を追加して保持する手段である。
【００３８】
最終発電計画作成手段３３は、先に記憶している仮発電計画作成時の目的関数と制約条件追加手段３２から出力された新たな制約条件とを用いて線形計画問題を解き、運用上の制約条件をも考慮して図９に示すような最終的な発電計画を作成する。この発電計画は、マン・マシン・インターフェース５０を介して入出力手段６０のディスプレイ表示装置に表示したり、印字出力される。
入出力手段６０は、初期設定データや運用データの設定入力、最終発電計画の表示出力等を行うものであり、周知のキーボード入力装置やディスプレイ表示装置により構成されている。
【００３９】
なお、仮発電計画作成手段３１及び最終発電計画作成手段３３は機能的に共通する部分が多いため、両者の機能を一体化しても良い。
また、図３は本実施形態のシステムを機能的に分離して表したものであり、各手段が有する機能を一体化しても良いのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態が適用される連接水系モデルを示す図である。
【図２】本発明の実施形態による日間発電計画の立案手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態を示すシステム構成図である。
【図４】本発明の実施形態において、流下時間を考慮した発電使用水量の計算方法を概念的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態において、流下時間を考慮した発電使用水量の計算方法を概念的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態において、発電機の運転・停止条件を考慮した制約条件の生成方法の説明図である。
【図７】本発明の実施形態において、発電機の段階的起動パターンを考慮した制約条件の生成方法の説明図である。
【図８】本発明の実施形態により作成される仮発電計画の説明図である。
【図９】本発明の実施形態により作成される最終発電計画の説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：連接水系モデルデータ記憶手段
２０：運用データ設定手段
３０：発電計画作成手段
３１：仮発電計画作成手段
３２：制約条件追加手段
３３：最終発電計画作成手段
４０：制約条件生成手段
５０：マン・マシン・インターフェース
６０：入出力手段
Ｄ１〜Ｄ６：ダム
Ｄ５１：ダム（水槽）
Ｇ１〜Ｇ４，Ｇ６：ダム式発電所の発電機
Ｇ５：流込式発電所の発電機
【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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