(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力発電のための貯水施設の運用を支援するシステムであって、
所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとを記憶するモデル記憶部と、
前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を記憶する諸元記憶部と、
過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得する無効放流量取得部と、
前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の出現頻度を算出し、前記出現頻度に応じた値を前記丸め値の小さい順に累積した累積値を算出する累積値算出部と、
前記累積値に応じて前記上限貯水量を調整するための、前記単位期間ごとの設定値の入力を受け付ける設定値入力部と、
前記単位期間ごとに、前記累積値が前記設定値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算し、前記単位期間ごとの前記上限貯水量を前記貯水量モデルに適用して、前記単位期間ごとの上限水位を算出する上限水位調整部と、
前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、
前記各単位期間について前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を前記単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定する最適水位決定部と、
前記最適水位計画を出力する最適水位出力部と、
を備えることを特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記上限水位調整部は、所定の複数の候補値を出力するとともに、前記候補値のそれぞれについて、全ての前記単位期間について前記累積値が前記候補値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算して前記上限水位を算出し、前記算出した上限水位を出力すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記累積値は、前記丸め値の累積発生確率であること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項４】
請求項１に記載の貯水施設運用支援システムであって、
過去の前記単位期間における前記流入量及び前記貯水量の実績値を記憶する実績データベースを備え、
前記無効放流量取得部は、前記単位期間ごとに、前記流入量の実績値及び前記貯水量の実績値を前記実績データベースから取得し、前記貯水量の増加量を算出し、前記取得した流入量の実績値から前記単位期間に水力発電機に与えられる最大の水量と前記貯水量の増加量とを減じた値を前記無効放流量として算出すること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記最適水位決定部は、前記単位期間の開始時点における水位を、所定の最低水位から所定の最高水位まで所定のステップごとに変化させること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項６】
請求項５に記載の貯水施設運用支援システムであって、
前記最適水位決定部は、前記単位期間における前記流入量を、所定の最小量から所定の最大量まで所定の単位量ごとに変化させること、
を特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項７】
水力発電のための貯水施設の運用を支援するシステムであって、
所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとを記憶するモデル記憶部と、
前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を記憶する諸元記憶部と、
過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得する無効放流量取得部と、
前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の発生確率を算出し、前記発生確率を前記丸め値の小さい順に累積した累積発生確率を算出する累積発生確率算出部と、
ある単位期間である指定単位期間についての前記上限貯水量の指定値である指定上限貯水量の入力を受け付ける指定上限貯水量入力部と、
前記指定単位期間に対応する前記上限貯水量及び前記指定上限貯水量の差を算出し、当該差を前記所定単位に丸めた値に対応する前記累積発生確率を出力する累積発生確率出力部と、
前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、
前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を、前記指定単位期間については前記指定上限水位以下の範囲で、前記指定単位期間以外の前記単位期間については当該単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で、変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定する最適水位決定部と、
前記最適水位計画を出力する最適水位出力部と、
を備えることを特徴とする貯水施設運用支援システム。
【請求項８】
水力発電のための貯水施設の運用を支援する方法であって、
コンピュータが、
所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとをメモリに記憶し、
前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を前記メモリに記憶し、
過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得し、
前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の出現頻度を算出し、前記出現頻度に応じた値を前記丸め値の小さい順に累積した累積値を算出し、
前記累積値に応じて前記上限貯水量を調整するための、前記単位期間ごとの設定値の入力を受け付け、
前記単位期間ごとに、前記累積値が前記設定値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算し、前記単位期間ごとの前記上限貯水量を前記貯水量モデルに適用して、前記単位期間ごとの上限水位を算出し、
前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得し、
前記各単位期間について前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を前記単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定し、
前記最適水位計画を出力すること、
を特徴とする貯水施設運用支援方法。
【請求項９】
水力発電のための貯水施設の運用を支援するためのプログラムであって、
コンピュータに、
所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとをメモリに記憶するステップと、
前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を前記メモリに記憶するステップと、
過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得するステップと、
前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の出現頻度を算出し、前記出現頻度に応じた値を前記丸め値の小さい順に累積した累積値を算出するステップと、
前記累積値に応じて前記上限貯水量を調整するための、前記単位期間ごとの設定値の入力を受け付するステップと、
前記単位期間ごとに、前記累積値が前記設定値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算し、前記単位期間ごとの前記上限貯水量を前記貯水量モデルに適用して、前記単位期間ごとの上限水位を算出するステップと、
前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得するステップと、
前記各単位期間について前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を前記単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定するステップと、
前記最適水位計画を出力するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯水施設運用支援システム、貯水施設運用支援方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電を効率的に行うために、コンピュータによる運用支援システムが用いられている。例えば、特許文献１では、１日の放水水量に基づいて自動計算した発電機運転計画及び水位計画や、過去の発電機運転計画及び水位計画の実績データなどを表示し、必要に応じて修正を受け付けて発電運用計画を作成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３９８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、貯水池における１日の放水水量や実績に応じて水位を計画しているものの、無効放流量については何ら着目していない。  
本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、無効放流量を減らしつつ最適な水位を計画することができる、貯水施設の運用を支援するシステム、方法及びプログラム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】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、水力発電のための貯水施設の運用を支援するシステムであって、所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとを記憶するモデル記憶部と、前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を記憶する諸元記憶部と、過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得する無効放流量取得部と、前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の出現頻度を算出し、前記出現頻度に応じた値を前記丸め値の小さい順に累積した累積値を算出する累積値算出部と、前記累積値に応じて前記上限貯水量を調整するための、前記単位期間ごとの設定値の入力を受け付ける設定値入力部と、前記単位期間ごとに、前記累積値が前記設定値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算し、前記単位期間ごとの前記上限貯水量を前記貯水量モデルに適用して、前記単位期間ごとの上限水位を算出する上限水位調整部と、前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、前記各単位期間について前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を前記単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定する最適水位決定部と、前記最適水位計画を出力する最適水位出力部と、を備えることを特徴とする貯水施設運用支援システム。
【０００６】
また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記上限水位調整部は、所定の複数の候補値を出力するとともに、前記候補値のそれぞれについて、全ての前記単位期間について前記累積値が前記候補値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算して前記上限水位を算出し、前記算出した上限水位を出力するようにしてもよい。
【０００７】
また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記累積値は、前記丸め値の累積発生確率であることとしてもよい。
【０００８】
また、本発明の貯水施設運用支援システムは、過去の前記単位期間における前記流入量及び前記貯水量の実績値を記憶する実績データベースを備え、前記無効放流量取得部は、前記単位期間ごとに、前記流入量の実績値及び前記貯水量の実績値を前記実績データベースから取得し、前記貯水量の増加量を算出し、前記取得した流入量の実績値から前記単位期間に水力発電機に与えられる最大の水量と前記貯水量の増加量とを減じた値を前記無効放流量として算出するようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記最適水位決定部は、前記単位期間の開始時点における水位を、所定の最低水位から所定の最高水位まで所定のステップごとに変化させるようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の貯水施設運用支援システムでは、前記最適水位決定部は、前記単位期間における前記流入量を、所定の最小量から所定の最大量まで所定の単位量ごとに変化させるようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、水力発電のための貯水施設の運用を支援するシステムであって、所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとを記憶するモデル記憶部と、前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を記憶する諸元記憶部と、過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得する無効放流量取得部と、前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の発生確率を算出し、前記発生確率を前記丸め値の小さい順に累積した累積発生確率を算出する累積発生確率算出部と、ある単位期間である指定単位期間についての前記上限貯水量の指定値である指定上限貯水量の入力を受け付ける指定上限貯水量入力部と、前記指定単位期間に対応する前記上限貯水量及び前記指定上限貯水量の差を算出し、当該差を前記所定単位に丸めた値に対応する前記累積発生確率を出力する累積発生確率出力部と、前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得する予測流入量取得部と、前記各単位期間について、前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を、前記指定単位期間については前記指定上限水位以下の範囲で、前記指定単位期間以外の前記単位期間については当該単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で、変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定する最適水位決定部と、前記最適水位計画を出力する最適水位出力部と、を備えることとする。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、貯水施設の運用を支援する方法であって、コンピュータが、所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとをメモリに記憶し、前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を前記メモリに記憶し、過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得し、前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の出現頻度を算出し、前記出現頻度に応じた値を前記丸め値の小さい順に累積した累積値を算出し、前記累積値に応じて前記上限貯水量を調整するための、前記単位期間ごとの設定値の入力を受け付け、前記単位期間ごとに、前記累積値が前記設定値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算し、前記単位期間ごとの前記上限貯水量を前記貯水量モデルに適用して、前記単位期間ごとの上限水位を算出し、前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得し、前記各単位期間について前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を前記単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定し、前記最適水位計画を出力することとする。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、水力発電のための貯水施設の運用を支援するためのプログラムであって、コンピュータに、所定の運用期間を構成する単位期間の開始時点における前記貯水施設の水位、前記単位期間の次の単位期間の開始時点における水位、及び前記単位期間における前記流入量に基づいて、前記水力発電により前記単位期間に発電される電力量を算出するための電力量モデルと、前記貯水施設の貯水量に基づいて前記水位を算出するための貯水量モデルとをメモリに記憶するステップと、前記単位期間ごとの前記貯水施設の上限貯水量を算出するための情報である上限貯水量決定情報を前記メモリに記憶するステップと、過去の前記単位期間において前記水力発電のために用いられずに放流された無効放流量を取得するステップと、前記単位期間ごとに前記無効放流量を所定単位に丸めた丸め値を算出し、前記丸め値の出現頻度を算出し、前記出現頻度に応じた値を前記丸め値の小さい順に累積した累積値を算出するステップと、前記累積値に応じて前記上限貯水量を調整するための、前記単位期間ごとの設定値の入力を受け付するステップと、前記単位期間ごとに、前記累積値が前記設定値以上となる前記丸め値を前記上限貯水量から減算し、前記単位期間ごとの前記上限貯水量を前記貯水量モデルに適用して、前記単位期間ごとの上限水位を算出するステップと、前記運用期間に含まれる各前記単位期間について、前記流入量の予測値を取得するステップと、前記各単位期間について前記単位期間の開始時点における水位及び前記単位期間の終了時点における水位を前記単位期間に対応する前記上限水位以下の範囲で変化させるとともに、前記単位期間における前記流入量を所定の範囲で変化させていき、前記変化させた水位及び前記変化させた流入量を前記電力量モデルに適用して前記電力量を算出し、前記算出した電力量に応じた評価値を算出していき、前記評価値の合計が最大となる前記水位の組合せである最適水位計画を決定するステップと、前記最適水位計画を出力するステップと、を実行させることとする。
【００１４】
その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、無効放流量を減らしつつ最適な水位を計画することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】運用支援システム３０のハードウェア構成を示す図である。
【図２】運用計画システム３０のソフトウェア構成を示す図である。
【図３】諸元記憶部３３１に記憶されている諸元情報の一例を示す図である。
【図４】最適水位データベース３３３の構成例を示す図である。
【図５】計画水位データベース３３４の構成例を示す図である。
【図６】実績データベース３３５の構成例を示す図である。
【図７】最適水位の計画処理の流れを示す図である。
【図８】諸元情報の調整処理の流れを示す図である。
【図９】各年度に対応する旬ごとの無効放流量を記憶する集計表４１の一例を示す図である。
【図１０】発生確率の分布を記録する分布表４２の一例を示す図である。
【図１１】累積分布表４３の一例を示す図である。
【図１２】管理基準の入力処理の流れを示す図である。
【図１３】上限貯水量候補を出力する画面５４の一例を示す図である。
【図１４】上記処理により算出される無効放流ポケット量及び上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔの一例を示すグラフである。
【図１５】最適水位計算の流れを示す図である。
【図１６】計画水位の登録処理の流れを説明する図である。
【図１７】運用に合わせた調整処理の流れを示す図である。
【図１８】流入量が極大の場合における、ポケット量を考慮した場合としない場合との無効放流量の差を説明する図である。
【図１９】流入量が大の場合における、ポケット量を考慮した場合としない場合との無効放流量の差を説明する図である。
【図２０】流入量が中の場合における、ポケット量を考慮した場合としない場合との無効放流量の差を説明する図である。
【図２１】流入量が小の場合における、ポケット量を考慮した場合としない場合との無効放流量の差を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＝＝システム構成＝＝
以下、本発明の一実施形態に係る貯水施設の運用支援システム３０について説明する。本実施形態の運用支援システム３０は、ダムなどの貯水施設における水位を適切に運用するための支援を行う。
【００１８】
本実施形態の運用支援システム３０では、発電電力量の期待値を最大化する水位を最適な水位としてデータベースに記憶しておき、運用時に、発電に使用されない放流（無効放流）を最小化するように水位計画の調整を行うようにしている。具体的には、運用支援システム３０は、長期の運用計画の対象となる期間（以下、「長期運用期間」という。本実施形態では１年とする。）における発電電力量が最大となるように、中期の運用計画の対象となる期間（以下、「中期運用期間」という。本実施形態では、旬とする。）ごとの最適な水位についてのシミュレーションを行うが、その際に、中期運用期間ごとに、過去の無効放流量の実績値に応じて水位の取り得る最大値（後述する最高運用水位）を変化させる。なお、以下の説明において、貯水施設における水位は、所定の単位量（例えば、１メートルや５メートルなどである。以下、「単位水位」という。）ごとの離散値であるものとする。長期運用期間における発電電力量が最大となるような中期運用期間での水位は、確率論的動的計画法（Stochastic Dynamic Programming; SDP）により求めるものとする。
【００１９】
図１は、運用支援システム３０のハードウェア構成を示す図である。運用計画システム３０は、ＣＰＵ３０１、メモリ３０２、記憶装置３０３、通信インタフェース３０４、入力装置３０５、及び出力装置３０６を備えている。記憶装置３０３は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭドライブなどである。ＣＰＵ３０１は、記憶装置３０３に記憶されているプログラムをメモリ３０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース３０４は、通信ネットワークに接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタや、公衆電話回線網に接続するためのモデム、無線通信を行うための通信器などである。入力装置３０５は、データの入力を受け付ける、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル、マイクロフォンなどである。出力装置３０６は、データを出力する、例えば、ディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。
【００２０】
図２は、運用計画システム３０のソフトウェア構成を示す図である。運用計画システム３０は、諸元入力部３１１、予測流入量取得部３１２、中期計画部３１３、無効放流調整部３１４、諸元記憶部３３１、モデル記憶部３３２、最適水位データベース３３３、計画水位データベース３３４、実績データベース３３５を備えている。なお、諸元入力部３１１、流入量取得部３１２、中期計画部３１３、無効放流調整部３１４は、運用計画システム３０が備えるＣＰＵ２０１が、記憶装置３０３に記憶されているプログラムをメモリ３０２に読み出して実行することにより実現される。また、諸元記憶部３３１、最適水位データベース３３３、計画水位データベース３３４、実績データベース３３５は、運用計画システム３０が備えるメモリ３０２や記憶装置３０３が提供する記憶領域として実現される。なお、諸元記憶部３３１、モデル記憶部３３２、最適水位データベース３３３、計画水位データベース３３４及び実績データベース３３５は、運用計画システム３０とは異なるデータベースサーバが管理し、運用計画システム３０がそのデータベースサーバにアクセスするようにしてもよい。
【００２１】
諸元記憶部３３１は、貯水施設、河川、発電設備などの各種の諸元の設定値を含む情報（以下、「諸元情報」という。）を記憶し、諸元入力部３１１は、諸元情報の入力を受け付け、受け付けた諸元情報を諸元記憶部３３１に登録する。諸元入力部３１１は、例えば、キーボードやマウスなどの入力装置３０５から諸元情報の各項目の入力を受け付けるようにしてもよいし、例えば、電力会社のホストコンピュータにアクセスして諸元情報を取得するようにしてもよい。
【００２２】
図３は、諸元記憶部３３１に記憶されている諸元情報の一例を示す図である。図３に示すように、諸元入力部３１１は予め、貯水施設に係る諸元として、水位の最高値（以下、「最高運用水位」といい、「Ｈｍａｘ」と表記する。単位は「ｍ」である。）、及び水位の最低値（以下、「最低運用水位」といい、「Ｈｍｉｎ」と表記する。単位は「ｍ」である。）の入力を受け付け、受け付けた最高運用水位を含む諸元情報と、最低運用水位を含む諸元情報とを作成して諸元記憶部３３１に登録し、河川に係る諸元として、維持流量（以下、「Ｓ０」と表記する。単位は「ｍ３／ｓ」である。）の入力を受け付け、受け付けた維持流量を含む諸元情報を作成して諸元記憶部３３１に登録し、発電設備に係る諸元として、発電に利用する可能な最大の水量（以下、「最大取水量」といい、「Ｑｍａｘ」と表記する。単位は「ｍ３／ｓ」である。）、発電に利用可能な最低の水量（以下、「最小取水量」といい、「Ｑｍｉｎ」と表記する。単位は「ｍ３／ｓ」である。）、発電した後に放水する高さ（以下、「放水位」といい、「Ｈｏｕｔ」と表記する。単位は「ｍ」である。）、及び損失落差（以下、「Ｈｌｏｓ」と表記する。単位は「ｍ」である。）、発電機を動作させるための最低の水量（以下、「最低運転出力」といい、「Ｑ０ｍｉｎ」と表記する。単位は「ｍ３／ｓ」である。）、後述する無効放流の分布を算出する際に、無効放流量を集計する単位（以下、「無効放流単位」という。単位は「ｍ３／ｓ」である。）、後述する無効放流の分布を累計する際に用いる基準となる、無効放流の累積発生確率の最大値（以下、「管理基準」という。単位は「％」である。）の入力を受け付けて、受け付けた最大取水量を含む諸元情報、最小取水量を含む諸元情報、放水位を含む諸元情報、及び損失落差を含む諸元情報を作成して諸元記憶部３３１に登録しているものとする。なお、最大運用水位（Ｈｍａｘ）、最低運用水位（Ｈｍｉｎ）、維持流量（Ｓ０）、最大取水量（Ｑｍａｘ）、最小取水量（Ｑｍｉｎ）、管理基準（Ｔ）は、中期運用期間（旬）ごとの値が登録されるものとする。
【００２３】
モデル記憶部３３２には、以下のモデルＢ１〜Ｂ１０が記憶されている。  
モデルＢ１は、貯水量Ｖに基づいて運用水位Ｈを算出するためのもの（水位算出モデル）であり、次式により表される。なお、ａは貯水施設に固有の定数である。  
0005279867.tif 000002
モデルＢ２は、最高運用水位Ｈｍａｘに基づいて貯水量の上限（以下、「上限貯水量」といい、「Ｖｍａｘ」と表記する。）を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005279867.tif 000003
モデルＢ３は、最低運用水位Ｈｍｉｎに基づいて貯水量の下限（以下、「下限貯水量」といい、「Ｖｍｉｎ」と表記する。）を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005279867.tif 000004
モデルＢ４は、１日の０時から２４時（すなわち次の日の０時）の貯水量に基づいて、単位期間の開始時点から終了時点までの貯水量の差（以下、「貯水量差」といい、「ΔＶ」と表記する。）を算出するものであり、ある日付ｔの０時における貯水量をＶｔとして、次式により表される。  
0005279867.tif 000005
モデルＢ５は、流入量Ｒから維持流量Ｓ０及び貯水量差ΔＶを引いた水量（Ｒ０）を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005279867.tif 000006
モデルＢ６は、最小取水量Ｑｍｉｎ、最大取水量Ｑｍａｘ、最低運転出力Ｑ０ｍｉｎ及びＲ０に基づいて、取水量Ｑを決定するためのもの（取水量算出モデル）であり、次式により表される。  
0005279867.tif 000007
すなわち、Ｒ０が、最小取水量Ｑｍｉｎ以上であり、かつ、最大取水量Ｑｍａｘ以下である場合には、Ｒ０が取水量Ｑとなり、Ｒ０が最小取水量Ｑｍｉｎよりも小さい場合には最小取水量Ｑｍｉｎが取水量Ｑとなり、Ｒ０が最大取水量よりも大きい場合には最大取水量Ｑｍａｘが取水量Ｑとなる。ただし、Ｒ０が最低運転出力Ｑ０ｍｉｎよりも小さい場合は、取水量Ｑは０となる。
【００２４】
モデルＢ７は、Ｒ０及び取水量Ｑに基づいて、１日に貯水施設において放流される水量（以下、「無効放流量」といい、Ｓと表記する。なお、「普通放流量」ともいう。）を算出するためのものであり、次式により表される。  
0005279867.tif 000008
モデルＢ８は、１日の終了時点における運用水位、放水位Ｈｏｕｔ及び損失落差Ｈｌｏｓに基づいて、有効落差ｈｎを算出するためのものであり、期間ｔの当初における運用水位をＨｔとし、水位を海抜高さに変換するための所定の定数をｂとして、次式により表される。  
0005279867.tif 000009
モデルＢ９は、取水量Ｑ及び有効落差ｈｎに基づいて１日に発電される発電電力Ｐｎを算出するためのものであり、発電の変換効率に係る係数をｃ、重力加速度をｇとして、次式により表される。  
0005279867.tif 000010
モデルＢ１０は、発電電力Ｐｎに基づいて１日に発電される発電電力量Ｅｎを算出するためのもの（電力量算出モデル）であり、次式により表される。  
0005279867.tif 000011
【００２５】
最適水位データベース３３３は、旬と、当該旬の開始時点における水位と、当該旬における流入量とに対応する、最適な中期運用期間後の水位を記憶する。図４は、最適水位データベース３３３の構成例を示す図である。本実施形態では、最適水位データベースは、長期運用期間（１年）に含まれる各旬（１月上旬から１２月下旬まで）について、旬ｔの当初の水位Ｈｔと、旬ｔにおける流入量Ｒｔとに対応付けて、次の旬ｔ＋１の当初の水位Ｈｔ＋１を記憶する。
【００２６】
計画水位データベース３３４は、所定の計画期間における、各旬の最適な水位（以下、「計画水位」という。）を記憶する。計画水位データベース３３４に記憶される水位は、最適水位データベース３３３から読み出されたものであり、実際の貯水施設の運用前に登録されることを想定する。図５は、計画水位データベース３３４の構成例を示す図である。同図に示すように、開始旬、終了旬及び開始水位に対応付けて、各旬の水位が登録される。開始旬は、ある計画期間における最初の旬であり、終了旬は、計画期間の最後の旬である。開始水位は、開始旬の当初における水位である。
【００２７】
実績データベース３３５は、過去の流入量の実績値を記憶する。図６は、実績データベース３３５の構成例を示す図である。実績データベース３３５は、旬ごとの流入量の実績値を記憶する。なお、実績データベース３３５は、流入量以外の諸元についての実績値を管理するようにしてもよい。
【００２８】
予測流入量取得部３１２は、各旬についての流入量Ｒの予測値（予測流入量）を取得する。予測流入量取得部３１２は、例えば、キーボードやマウスなどのから、予測流入量の入力を受け付けるようにすることができる。また、予測流入量取得部３１２は、例えば、流入量の予測を行う他のコンピュータにアクセスして予測流入量を取得するようにしてもよいし、実績流入量をメモリ３０２や記憶装置３０３に記憶しておいて、例えば、前年同旬同曜日などの実績流入量を予測流入量としてもよい。また、実績流入量を用いたシミュレーションにより予測流入量を算出するようにしてもよい。
【００２９】
中期計画部３１３（本発明の「設定値入力部」、「上限水位調整部」及び「最適水位決定部」に該当する）は、中期運用期間ごとの最適な水位の計画を作成する。中期計画部３１３は、流入量分布と、後述するモデル記憶部３３２に記憶されている統計モデルとを用いて、確率論的動的計画法により最適な水位の計画を作成して、最適水位データベース３３３に登録する。さらに中期計画部３１３は、無効放流量の分布を求め、無効放流量の多い旬について最大運用水位を低めに設定した上で、最適水位を再計算する。また、中期計画部３１３は、最適水位データベース３３３に登録されている水位に基づいて、計画水位を計画水位データベース３３４に登録する。なお、中期計画部３１３による処理の詳細については後述する。
【００３０】
無効放流調整部３１４（本発明の「無効放流量取得部」、「指定上限貯水量入力部」及び「累積発生確率出力部」に該当する。）は、過去の無効放流量に応じて各旬の制約条件を変更する。本実施形態では、無効放流調整部３１４は、過去の無効放流量から予測される無効放流量を、貯水量の上限値（以下、「上限貯水量」といい「Ｖｍａｘ」と表記する。）から減算する。旬ｔにおける上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔと無効放流量Ｓとの差はポケット量と呼ばれる。ポケット量を設けることにより、後述するシミュレーションにおいて上限貯水量よりも多くの貯水量とならないように水位が計画されるので、無効放流の発生を予防することができる。
【００３１】
＝＝最適水位計画処理＝＝
以下、本実施形態の運用支援システム３０による、最適水位の計画処理について説明する。図７は、最適水位の計画処理の流れを示す図である。  
中期計画部３１３は、諸元記憶部３３１から各諸元情報を読み出す（Ｓ４０１）。無効放流調整部３１４は、無効放流量に応じた諸元情報（本実施形態では最高運用水位のみ）の調整処理を行う（Ｓ４０２）。中期計画部３１３は、諸元情報を用いて、シミュレーションにより最適水位計算を行う（Ｓ４０３）。
【００３２】
図８は、諸元情報の調整処理の流れを示す図である。無効放流調整部３１４は、実績データベース３３５から流入量の実績値を読み出し、各年度別の旬単位での無効放流量を算出する（Ｓ５０１）。なお、無効放流量の算出には上記の式（Ｂ７）ではなく、次式（Ｃ１）を用いるものとする。  
無効放流量Ｓ＝（流入量Ｒ−取水量Ｑ−増加貯水量ΔＶ）÷日数    ・・・（Ｃ１）
ここで、日数とは旬の日数（例えば５月上旬であれば１０日、５月下旬であれば１１日）である。流入量Ｒは実績データベース３３５から読み出した値である。取水量Ｑは最大取水量Ｑｍａｘに旬の日数を乗じた値である。増加貯水量は期末の貯水量から期初の貯水量を減じた値であり、Ｖｔ＋１−Ｖｔにより算出される。無効放流調整部３１４は、実績データベース３３５から貯水量を読み出して、各旬について増加貯水量を算出する。図９は、各年度に対応する旬ごとの無効放流量を記憶する集計表４１の一例を示す図である。無効放流調整部３１４は、算出した無効放流量を集計表４１に記録する。
【００３３】
無効放流調整部３１４は、上記のようにして算出した無効放流量の発生確率を算出する（Ｓ５０２）。無効放流調整部３１４は、諸元情報の無効放流単位ごとの値に丸めた値を無効放流量として算出し、丸めた無効放流量ごとに旬に対応する出現回数をカウントして、発生確率を算出する。無効放流調整部３１４は、例えば集計表４１に記録されている無効放流量を、四捨五入などにより無効放流単位ごとの値に丸め、各旬について、丸めた無効放流量ごとに出現回数を集計表４１からカウントし、列数（年度の数）で割った商を発生確率として算出することができる。図１０は、発生確率の分布を記録する分布表４２の一例を示す図である。無効放流調整部３１４は、旬に対応付けて、無効放流単位ごとの無効放流量に対応する発生確率を分布表４２に記録する。分布表４２の列は無効放流量であり、無効放流量の小さい順に左から並ぶ。
【００３４】
無効放流調整部３１４は、無効放流量の小さい順に、発生確率の累積分布を算出する（Ｓ５０３）。図１０の分布表４２の例の場合、無効放流調整部３１４は、分布表４２の各行について、列の左から順に発生確率を累計していき、図１１に示す累積分布表４３を作成する。累積分布表４３は分布表４２と同様に、列は左から無効放流量の小さい順になっている。
【００３５】
無効放流調整部３１４は、管理基準の入力を受け付ける（Ｓ５０４）。図１２は管理基準の入力処理の流れを示す図である。無効放流調整部３１４は、最高運用水位Ｈｍａｘ，ｔを上記式Ｂ２に適用して上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔを算出し、算出した上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔを出力する（Ｓ５２１）。無効放流調整部３１４は、所定の候補値ｃ（本実施形態では、「５０％」、「９０％」、「９９％」の３つの候補値ｃを想定する。）のそれぞれについて以下の処理を行う。
【００３６】
すなわち、無効放流調整部３１４は、各旬ｔについて、累積分布表４３の列左から順に、累積発生確率ｔと候補値ｃとを比較していき、累積発生確率ｔが候補値ｃ以上となった場合に、当該累積発生確率ｔに対応する無効放流量ｔを閾値ｔとする（Ｓ５２２）。無効放流調整部３１４は、閾値ｔに旬の日数を乗じて、当該旬ｔにおいて予め見込まれる無効放流量であるポケット量ｔを算出する（Ｓ５２３）。無効放流調整部３１４は、各旬ｔについて、上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔからポケット量を減算して、候補値ｃに対応する上限貯水量（以下、「上限貯水量候補」という。）Ｖｃｍａｘ，ｔを算出し（Ｓ５２４）、算出した上限貯水量候補Ｖｃｍａｘ，ｔを出力する（Ｓ５２５）。図１３は、上限貯水量候補を出力する画面５４の一例を示す図である。画面５４は表示欄５４１を備えており、上限貯水量及び上限貯水量候補は表示欄５４１に表示される。図１３の例では、上限貯水量が実線５４１１で表示され、３つの候補値（５０％、９０％、９９％）に対応する上限貯水量候補が点線５４１２−５４１４で表示されている。
【００３７】
無効放流調整部３１４は、例えば図５４の各入力欄５４２に管理基準Ｔｔが入力され、ボタン５４３が押下されると、入力欄５４２に入力された管理基準Ｔｔの入力を受け付けて（Ｓ５２６）、受け付けた管理基準Ｔｔを諸元記憶部３３１に登録する（Ｓ５２７）。
【００３８】
以上のようにして、入力された管理基準Ｔｔが諸元記憶部３３１に登録される。なお、最初の旬に対応する入力欄５４２１に管理基準Ｔｔが入力され、ボタン５４４が押下された場合、無効放流調整部３１４は、他の入力欄５４２の全てに、入力欄５４２１に入力された値をコピーする。これによりユーザが全ての入力欄５４２に手入力する手間を軽減することができる。
【００３９】
図８に戻り、無効放流調整部３１４は、各旬ｔについて、累積分布表４３の列左から順に、累積発生確率ｔと管理基準Ｔｔとを比較していき、累積発生確率ｔが管理基準Ｔｔ以上となった場合に、当該累積発生確率ｔに対応する無効放流量を閾値ｔとする（Ｓ５０５）。無効放流調整部３１４は、各旬ｔについて、閾値ｔに旬ｔの日数を乗じてポケット量ｔを算出する（Ｓ５０６）。図１１に示す表４４には、旬ごとの閾値、期間日数、ポケット量が対応付けて登録されている。
【００４０】
無効放流調整部３１４は、各旬ｔについて、最高運用水位Ｈｍａｘ，ｔを上記式Ｂ２に適用して上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔを算出し、算出した上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔからポケット量ｔを減算する（Ｓ５０７）。無効放流調整部３１４は、算出した上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔと式Ｂ２とに基づいて、最高運用水位Ｈｍａｘ，ｔを算出する（Ｓ５０８）。
【００４１】
以上の処理により、ポケット量ｔ分だけ上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔが少なくなり、また最高運用水位Ｈｍａｘ，ｔも低く設定することができる。図１４は、上記処理により算出される無効放流ポケット量及び上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔの一例をグラフ表示したものである。図４１の例では、６月の下旬から７月の上旬にかけて最もポケット量が多くなっており、これに伴い、６月の下旬から７月の上旬にかけて上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔも少なくなっている。また、図１３では、表示欄５４１に太線５４１５として、上記のようにして算出される上限貯水量が表示される。
【００４２】
以上のように、本実施形態の運用計画システム３０では、無効放流量を考慮する度合いを変えた複数の管理基準の候補値について上限貯水量候補５４１２−５４１４が画面５４の表示欄５４１に表示されるので、ユーザはこれを参考にして管理基準を設定することができる。また、本実施形態の運用計画システム３０では、管理基準を旬ごとに設定することができるので、無効放流を考慮した水位計画をきめ細やかに計画することが可能となる。また、本実施形態の運用計画システム３０では、旬ごとに設定した管理基準を用いて計算された上限貯水量５４１５が上限貯水量候補５４１２−５４１４と同時に表示欄５４１に表示されるので、ユーザはこれを参考にしながら管理基準をさらに微調整することもできる。
【００４３】
なお、図１３の画面５４は、上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔをユーザが設定するためのスライダ５４５を備えており、ユーザはスライダ５４５をスライドさせて、各旬における上限貯水量（以下、スライダ５４５により指定された上限貯水量を「指定上限貯水量」という。）を指定することができる。なお、スライダ５４５は、下限貯水量Ｖｍｉｎ以上かつ上限貯水量Ｖｍａｘ以下の指定上限貯水量が指定可能であるものとする。無効放流調整部３１４は、スライダ５４５から指定上限貯水量が設定された場合には、ステップＳ５０４〜Ｓ５０７を実行せず、スライダ５４５により指定上限貯水量が設定された旬（以下、「指定旬」という。）に対応する、諸元記憶部３３１に記憶されている最大運用水位Ｈｍａｘを読み出し、読み出した最大運用水位ＨｍａｘをモデルＢ２に適用して上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔを算出し、算出した上限貯水量Ｖｍａｘ，ｔと指定上限貯水量との差（以下、「指定ポケット量」という。）を算出する。無効放流調整部３１４は、指定ポケット量に対応する累積発生確率ｔを累積分布表４３から読み出し、読み出した累積発生確率ｔを無効放流の抑制確率として画面５４の入力欄５４２に出力する。図５４の例では、７月上旬についてのスライダ５４５１が操作されることにより、入力欄５４５２に累積発生確率（無効放流の抑制確率）が表示されている。このように、無効放流調整部３１４は、ユーザからの上限貯水量Ｖｍａｘの指定に応じて、その上限貯水量Ｖｍａｘで貯水施設を運用した場合の無効放流の抑制確率を容易に把握することができる。
【００４４】
＝＝最適水位計算＝＝
図１５は、最適水位計算の流れを示す図である。中期計画部３１３は、発電電力量の期待値が最大になるような水位を最適水位として算出する。また、中期計画部３１３は、算出した最適水位を最適水位データベース３３３に登録する。なお、長期運用期間（本実施形態では１年）はｎ個の中期運用期間（本実施形態では旬）により構成されているものとしている。つまり、本実施形態では、ｎ＝３６である。
【００４５】
中期計画部３１３は、計算処理のステージを示すＳＴに０を設定する（Ｓ６０１）。中期計画部３１３は、ＳＴをインクリメントし（Ｓ６０２）、第ｎ旬から第ｍ旬までの発電電力量の累計値（以下、「累計発電電力量」という。）をＦｍとして、水位Ｈが取りうる全ての値、すなわちＨｍｉｎ，ｍからＨｍａｘ，ｍまでの単位水位ごとの値と、流入量Ｒｍが取りうる全ての値、すなわち流入量が取りうる最小値（以下、「最小流入量」といい、「Ｒｍｉｎ」と表記する。）から流入量が取りうる最大値（以下、「最大流入量」といい、「Ｒｍａｘ」と表記する。）までの所定の単位量（以下、「単位流入量」という。）ごとの値とについて、当該ステージ、水位Ｈｍ、及び流入量Ｒｍに対応する、第ｎ＋１旬の累計発電電力量Ｆｎ＋１（ＳＴ，Ｈｍ，Ｒｍ）を０に設定する（Ｓ６０３）。中期計画部３１３は、ｍにｎを設定する（Ｓ６０４）。
【００４６】
中期計画部３１３は、第ｍ旬の水位Ｈｍに最低水位Ｈｍｉｎ，ｍを設定し（Ｓ６０５）、第ｍ旬の流入量Ｒｍに最低流入量Ｒｍｉｎを設定する（Ｓ６０６）。流入量分布取得部３１２は、翌旬ｍ＋１の流入量Ｒｍ＋１が取り得る全ての値について、第ｍ旬の流入量がＲｍであった場合の条件付き確率Ｐ（Ｒｍ＋１｜Ｒｍ）を取得する（Ｓ６０７）。中期計画部３１３は、流入量Ｒｍ＋１を変化させて合計した、第ｍ＋１旬までの累計発電電力量Ｆｍ＋１の期待値の合計ΣＰ（Ｒｍ＋１｜Ｒｍ）Ｆｍ＋１（ＳＴ，Ｈｍ＋１，Ｒｍ＋１）と、第ｍ旬の水位Ｈｍ、その翌旬の水位Ｈｍ＋１、及び第ｍ旬の流入量Ｒｍに基づいて算出される第ｍ旬における発電電力量Ｂ（Ｈｍ，Ｒｍ，Ｈｍ＋１）とを足した値（以下、「算出累積値」という。）、すなわちＢ（Ｈｍ，Ｒｍ，Ｈｍ＋１）＋ΣＰ（Ｒｍ＋１｜Ｒｍ）Ｆｍ＋１（ＳＴ，Ｈｍ＋１，Ｒｍ＋１）が最大となるＨｍ＋１を決定し、最大の算出累積値をＦｍ（ＳＴ，Ｈｍ，Ｒｍ）とする（Ｓ６０８）。
【００４７】
中期計画部３１３は、流入量Ｒｍに単位流入量を加算し（Ｓ６０９）、Ｒｍが最大流入量Ｒｍａｘを越えていなければ（Ｓ６１０：ＮＯ）、ステップＳ６０７からの処理を繰り返し、越えていれば（Ｓ６１０：ＹＥＳ）、Ｈｍに単位水位を加算する（Ｓ６１１）。中期計画部３１３は、Ｈｍが最高運用水位Ｈｍａｘ，ｍを越えていなければ（Ｓ６１２：ＮＯ）、ステップＳ６０６からの処理を繰り返し、越えていれば（Ｓ６１２：ＹＥＳ）、ｍをデクリメントする（Ｓ６１３）。
【００４８】
中期計画部３１３は、ｍが１より大きければ（Ｓ６１４：ＮＯ）、ステップＳ６０５からの処理を繰り返す。中期計画部３１３は、ｍが１になれば（Ｓ６１４：ＹＥＳ）、当該ステージにおける年間の累計発電電力量、すなわち、第ｎ旬（１２月下旬）から第１旬（１月上旬）までの累計発電電力量Ｆ1（ＳＴ，Ｈｍ，Ｒｍ）を合計した値Ｆ１（ＳＴ）と、直前のステージにおける年間の累計発電電力量Ｆ１（ＳＴ−１，Ｈｍ，Ｒｍ）を合計した値Ｆ１（ＳＴ−１）とを算出し、Ｆ１（ＳＴ）からＦ１（ＳＴ−１）を減じた値をＦ１（ＳＴ−１）で割った値の絶対値が所定の閾値を下回っているか否かにより、上記処理による累計発電電力量が定常化したか否かを判定する（Ｓ６１５）。累計発電電力量が定常化した場合（Ｓ６１５：ＹＥＳ）、中期計画部３１３は、全てのｍ、Ｈｍ、Ｒｍの組み合わせについて、ｍ、Ｈｍ、Ｒｍに対応付けて、当該ステージのステップＳ６０８で決定したＨｍ＋１を最適化データベース３３３に登録する（Ｓ６１６）。
【００４９】
以上のようにして、最適な水位の組み合わせが最適水位データベース３３３に登録される。
【００５０】
本実施形態の運用支援システム３０によれば、ポケット量分だけ上限貯水量が少なく、また最高運用水位も低いものとして、最適水位の計算を行うことができる。つまり、無効放流の発生が見込まれる旬について水位（貯水量）の上限を予め低くしておくことにより、それ以前の旬における取水量を増加させることができるので、無効放流の発生が見込まれる旬における無効放流の発生を予防することが可能となり、その制約の下で発電電力量を最大化することができる。
【００５１】
＝＝計画水位の登録処理＝＝
図１６は中期計画部３１３による計画水位の登録処理の流れを説明する図である。  
中期計画部３１３は、計画期間の最初の旬（開始旬）の入力を受け付けてｔｓとし（Ｓ７０１）、計画期間の最後の旬（終了旬）の入力を受け付けてｔｅとする（Ｓ７０２）。また、中期計画部３１３は、開始旬の当初における水位の入力を受け付けてＨｔｓとする（Ｓ７０３）。  
次に、予測流入量取得部３１２は、開始旬ｔｓから終了旬ｔｅまでの各旬の流入量Ｒの予測値を取得する（Ｓ７０４）。中期計画部３１３は、ｔｓをｍとして（Ｓ７０５）、最適水位データベース３３３に記憶されている、翌旬ｍ＋１の水位を読み出して、読みだした水位をＨｍ＋１とする（Ｓ７０６）。そして、ｍをインクリントする（Ｓ７０７）。ｍがｔｅよりも後になった場合には（Ｓ７０８：ＹＥＳ）、ＨｔｓからＨｔｅ＋１までを計画水位記憶部２３５に登録する（Ｓ７０９）。  
以上のようにして、計画水位が登録される。
【００５２】
＝＝貯水池の運用処理＝＝
図１７は、実際の貯水施設の運用時における水位を算出する流れを示す図である。実際の貯水施設の運用時には、最適水位計画を外れても無効放流量を０にするように運用される。つまり、ｔｓからｔｅまでの各旬ｍについて以下のように計算する。水位ＨｍをモデルＢ１に基づいて貯水量Ｖｍに換算し（Ｓ７２１）、同様に水位Ｈｍ＋１をモデルＢ１に基づいて貯水量Ｖｍ＋１に換算し（Ｓ７２２）、Ｖｍ＋１からＶｍを減じて増加貯水量ΔＶｍを算出し（Ｓ７２３）、流入量Ｒｍから最大取水量Ｑｍａｘ，ｍと増加貯水量ΔＶｍとを減算して無効放流量Ｓｍを算出する（Ｓ７２４）。ここで、流入量Ｒｍは運用時の実績値とする。無効放流量Ｓｍが０より大きくなる場合には（Ｓ７２５：ＹＥＳ）、流入量Ｒｍから最大取水量Ｑｍａｘ，ｍを減算した値を増加貯水量ΔＶｍとし（Ｓ７２６）、貯水量Ｖｍと増加貯水量ΔＶｍとの和を次の旬の貯水量Ｖｍ＋１とする（Ｓ７２７）。次旬の貯水量Ｖｍ＋１をモデルＢ１に基づいて水位Ｈｍ＋１に換算し（Ｓ７２８）、水位Ｈｍ＋１が最高運用水位Ｈｍａｘ，ｍを超える場合には（Ｓ７２９：ＹＥＳ）、水位Ｈｍ＋１はＨｍａｘ，ｍとする（Ｓ７３０）。
【００５３】
以上のように、実際の運用時には、無効放流量Ｓｍが０でない場合は、無効放流量Ｓｍがなるべく０に近づくように、最高運用水位Ｈｍａｘ，ｍを超えない範囲で貯水量が増加される。なお、運用計画システム３０が、図１７の処理を行う運用水位出力部を備えるようにし、運用水位出力部が、運用時に図１７の処理において、ステップＳ７３０の後、ループ前に、次旬ｍ＋１の水位Ｈｍ＋１を出力するようにしてもよい。
【００５４】
本実施形態の運用計画システム３０によれば、将来の流入量の予測値を用いて、長期運用期間における発電電力量の期待値を大きくする、中期運用期間の開始時点及び終了時点の水位の組合せを求めることができる。したがって、貯水施設の運用者は、中期運用期間の開始時点に、最適水位データベース３３３を参考にして、その時点での水位に対応する次旬の水位を目標の水位として貯水施設を運用することにより、１年間の発電電力量を大きくすることが可能となる。よって、貯水施設の運用者の経験が浅い場合であっても容易に最適な水位に調整することができる。
【００５５】
また、本実施形態の運用計画システム３０によれば、貯水施設の運用者の勘と経験によって水位を計画する場合に比べ、客観的なデータに基づいて、水位の計画を策定することができる。また、本実施形態の運用計画システム３０では、確率論的動的計画法を用いることにより、将来の流入量の予測値を確率分布として求めた場合でも、貯水施設における発電電力量の期待値を大きくする最適な水位の計画を容易に導出することができる。
【００５６】
また、本実施形態の運用計画システム３０によれば、最適化された貯水施設の計画水位を、ポケット量を考慮して、無効放流が少なくなるように調整することができる。図１８−２１は、ポケット量を考慮した場合としない場合との無効放流量の差を説明する図である。図１８−２１は、ある年度の５月上・中・下旬についての最適水位の計算結果を示している。上段８１、８３、８５、８７は、上述した図８の調整処理を省略した最適水位の計算結果であり、下段８２、８４、８６、８８は、図８の調整処理を行った上での最適水位の計算結果である。また、上段８１、８３、８５、８７および下段８２、８４，８６、８に含まれる「運用表どおり」の表８１１、８２１、８３１、８４１、８５１、８６１、８７１、８８１は、図１５に示す最適水位の計算結果であり、「実際の運用」の表８１２、８２２、８３２、８４２、８５２、８６２、８７２、８８２は、図１７に示す処理を行った場合を示すものである。
【００５７】
図１８は、流入量がとても多かった５月の例を示しており、上・中・下旬の全てにおいて流入量８１３が「６ｍ３／ｓ」である。最適計算後の無効放流量８１４は「３．６」であるが、運用時には、図１７に示す処理が行われて、無効放流量８１５は「０．０」になる。無効放流量８１４から減った「３．６」は、期末貯水量８１６に加算され、その後の中・下旬の期初貯水量及び期末貯水量のそれぞれにも加算される。図１８に示す例の場合、上段の無効放流量８１７と下段の無効放流量８２３とはともに「４１．８（ｔ・日）」で変化がなかった。
【００５８】
図１９は、流入量が図１８の場合よりは少ないものの、通常よりも多かった５月の例を示しており、上旬の流入量８３３が「４ｍ３／ｓ」であり、中・下旬が「６ｍ３／ｓ」である。図１９の例では、上段の無効放流量８３４が「２４．０（ｔ・日）」であり、下段の無効放流量８４３が「２１．８（ｔ・日）」であって。したがって、図１９の例の場合、図８の調整処理を行ったときの方が、無効放流量は２．２（ｔ・日）少なくなった。
【００５９】
図２０は、流入量が通常量であった５月の例を示しており、上・中旬の流入量８５３がそれぞれ「４ｍ３／ｓ」であり、下旬が「６ｍ３／ｓ」である。図２０の例では、上段の無効放流量８５４が「６．１（ｔ・日）」であり、下段の無効放流量８６３が「１．８（ｔ・日）」であり、図８の調整処理を行ったときの方が、無効放流量は４．３（ｔ・日）少なくなった。
【００６０】
図２１は、流入量が少なかった５月の例を示しており、上・中・下旬の全てにおいて流入量８７３が「４ｍ３／ｓ」である。図２１の例では、上段の無効放流量８７４と下段の無効放流量８８３とはともに「０．０」で変化がなかった。
【００６１】
このように、図８の調整処理を行った上で最適計算を行うことにより、流入量がとても多かった場合（図１８）あるいは少なかった場合（図２１）では無効放流量は変換しなかったものの、流入量が通常量よりも多い場合（図１９）には無効放流量は若干減少し、流入量が通常量程度である場合（図２０）には、無効放流量は大幅に減少した。したがって、年間を通じて図８に示す調整処理を行った上で最適処理を行うことにより、全体として無効放流量が減少することが期待される。一方、無効放流量を減少させつつも、発電電力量を大きくするように最適計算を行うことができる。
【００６２】
また、無効放流が多くなると貯水施設の下流地域に増水等が発生するおそれがあるが、上述のように、本実施形態の運用計画システム３０によれば、無効放流量が少なくなるように計画水位を調整することができるため、下流地域における安全を確保することができるとともに、保安業務等の増加を抑制することができる。
【００６３】
また、流入量などの予測値は予測日が近いほど予測精度が高くなることが知られており、本実施形態のように運用時に調整を行うことによって、より精度よく無効放流量を減らし、確実に下流地域の安全を確保することができる。一方で、水位の最適化を事前に行っておくことにより、運用時にはその最適化された水位を読み出すのみで水位の計画を立てることができるので、運用時点における手間が軽減される。
【００６４】
なお、本実施形態では、運用計画システム３０は、１台のコンピュータにより実現されるものとしたが、複数台のコンピュータにより実現するようにすることもできる。
【００６５】
また、本実施形態の運用計画システム３０では、長期運用期間は年であり、中期運用期間は旬であるものとしたが、これに限らず、任意の長さを設定することができる。例えば、長期運用期間を半年や３ヶ月などとしてもよいし、中期運用期間を１ヶ月や３ヶ月、半月、１週間などとしてもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、図８に示す調整処理を行った上で図１５に示す最適計算を行い、その結果に基づいて最適水位データベース３３３や計画水位データベース３３４に水位を登録するものとしたが、まずは図８に示す調整処理を行わずに最適計算を行い、最適水位データベース３３３や計画水位データベース３３４に水位を登録しておいた上で、図８に示す調整処理を行い、再度最適計算を行うようにしてもよい。この場合、調整処理を行う前と後の両方の水位計画を出力することができるので、貯水施設の運用者はどちらも参考にすることが可能となる。最適水位データベース３３３及び計画水位データベース３３４には、図８の調整処理を行う前の水位計画と、調整処理を行った後の再計算後の水位計画との両方を記憶するようにしてもよい。
【００６７】
また、本実施形態では、実績データベース３３５に貯水量の実績値を記憶しておき、貯水量の実績値から増加貯水量を算出するものとしたが、これに限らず、最適水位データベース３３３を用いて増加貯水量を算出するようにしてもよい。この場合、中期計画部３１３は、まず諸元記憶部３３１に記憶されている最大運用水位（Ｈｍａｘ）を用いて図１５の処理を行って、最適水位データベース３３３に水位を登録する。次に無効放流調整部３１４は、各水位Ｈｔについて、水位Ｈｔと流入量Ｒｔに対応する次旬の水位Ｈｔ＋１を最適データベース３３３から読み出し、水位Ｈｔ，Ｈｔ＋１をモデルＢ１に基づいて貯水量Ｖｔ，Ｖｔ＋１に変換し、Ｖｔ＋１−Ｖｔにより増加貯水量ΔＶｔを算出するようにしてもよい。これにより、過去の貯水量の実績値が記録されていないような場合にも対応することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、式Ｃ１において取水量Ｑは、最大取水量Ｑｍａｘであるものとしたが、実績データベース３３５に取水量の実績値を記録しておいて、取水量の実績値を使うようにしてもよい。
【００６９】
以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
３０    運用計画システム
３０１  ＣＰＵ
３０２  メモリ
３０３  記憶装置
３０４  通信インタフェース
３０５  入力装置
３０６  出力装置
３１１  諸元入力部
３１２  予測流入量取得部
３１３  中期計画部
３１４  無効放流調整部
３３１  諸元記憶部
３３２  モデル記憶部
３３３  最適水位データベース
３３４  計画水位データベース
３３５  実績データベース
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１３】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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