(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の同一時刻における需要予測と、前記需要予測発生確率に相当する重み係数を受付け記憶装置に記憶させる手段と、
前記記憶装置に記憶された前記２つ以上の同一時刻における需要予測と、前記需要予測発生確率に相当する重み係数により目的関数を設定する手段を有する発電所運計画の作成装置において、
各需要に対して、０から１の実数変数として緩和された所定発電機を含んで供給バランスの制約を満たすような発電機起動の組合せ問題に係る演算を介して定まる起動停止計画および負荷配分したときの発電コストの重み係数を受付け記憶装置に記憶する手段と、
前記需要毎の発電コストに需要に対する発電コストの重み係数をかけたものを前記目的関数に設定し、前記目的関数に基づいて発電所運用計画を行う手段とを有することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記目的関数を数理計画法を用いて起動停止計画および負荷配分計画を最適化する手段を有することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項３】
請求項１において、
需要増加時間帯または需要減少時間帯を受付け記憶装置に記憶する手段とを有することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項４】
請求項１において
需要増加時間帯と需要減少時間帯の起動停止変数の時間制約を受付け記憶装置に記憶する手段を有することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項５】
請求項１において、
起動停止変数の値あるいは各発電機の発電機出力をもとに、目的関数あるいは起動停止変数の上下限制約値を修正する手段を有することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項６】
請求項１において、
予備力，同一中央同時起動禁止制約または燃料消費制約の少なくとも１つの制約を受付け記憶装置に記憶することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項７】
請求項１において、
目的関数の係数，目的関数修正関数，起動停止変数の値，発電機出力の値，起動停止確定率，目的関数の係数の繰返回数に対する推移，起動停止変数の繰返回数に対する推移，発電機出力の繰返回数に対する推移，起動停止確定率の繰返回数に対する推移，燃料消費量の繰返回数に対する推移，ダム水位の繰返回数に対する推移のうち少なくとも１つを出力し表示する手段を有することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項８】
請求項１において、
予想気温の確率分布を受付け記憶装置に記憶する手段と、
気温と発電機の燃料特性の関係を受付け記憶装置に記憶する手段と、
前記予想気温に対する燃料費特性を作成し記憶装置に記憶する手段と、
前記予想気温に対する燃料費特性を反映させて目的関数を作成する手段を有することを特徴とする発電所運用計画の作成装置。
【請求項９】
２つ以上の同一時刻における需要予測と、前記需要予測発生確率に相当する重み係数を受付け記憶装置に記憶させるステップと、
前記記憶装置に記憶された前記２つ以上の同一時刻における需要予測と、前記需要予測発生確率に相当する重み係数により目的関数を設定するステップを有する発電所運計画の作成方法において、
各需要に対して、０から１の実数変数として緩和された所定発電機を含んで供給バランスの制約を満たすような発電機起動の組合せ問題に係る演算を介して定まる起動停止計画および負荷配分したときの発電コストの重み係数を受付け記憶するステップと、
前記需要毎の発電コストに需要に対する発電コストの重み係数をかけたものを前記目的関数に設定し、前記目的関数に基づいて発電所運用計画を行うステップとを有することを特徴とする発電所運用計画の作成方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記目的関数を数理計画法を用いて起動停止計画および負荷配分計画を最適化するステップを有することを特徴とする発電所運用計画の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は火力発電所，揚水発電所等の発電所運用計画を作成する上で、組合せ問題となる火力発電所の起動停止計画を作成することにより、需給バランス，予備力，燃料消費量制約，ダム水位制約，潮流制約等の制約条件を満たし、発電コストを最小化する発電所の運用計画を作成する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の信頼度を維持するためには、電力需要と発電機による供給力を一致させながら、予備力を確保した発電機の起動停止計画を作成する必要がある。しかしながら、計画段階では予測した電力需要を使用するため、予測誤差を伴う。信頼性と同時に経済的な運用を行うためには、この予測誤差を考慮して、発電コストが最小となるように、発電機の起動停止計画を作成する必要がある。発電所運用計画問題は、火力発電所の起動停止計画は組合せ問題となっており、また発電機出力は非線形計画問題となっている。このように、非線形混合整数計画問題であると同時に、発電機台数および計画時点数を考慮すると問題の規模が非常に大きいため、事実上最適化することは難しい問題となっている。このため、特開２００４−２７４９５６号公報のようにいろいろな需要パターンシナリオのそれぞれに対応する計画を作成して、シナリオ毎のコストの分布を計算している。また、特開２００５−１２９１２号公報では同一特性の発電機に対して、需要誤差を考慮して運転台数を決定している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４９５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
火力発電所の起動停止計画は組合せ最適化問題であるため、例えば、火力発電機１０台で２４時間の起動停止の全組合せ数は１０の７２乗にもなる。１つの計画を１マイクロ秒で評価できたとしても全ての計画を評価するためには１０の５９乗の年数を要することとなり、事実上全組合せをチェックして、最適解を求めることは不可能である。このため、この火力発電所の起動停止計画を作成すると同時に、火力発電所，揚水発電所の最適な発電機出力を決定することも事実上不可能である。そこで、火力発電機の起動停止計画問題を組合せ問題から実数変数の問題へと緩和して、二次計画法，線形計画法を用いて解くことにより、組合せ爆発の問題を回避できる。このように実数問題に緩和することにより、燃料消費制約，電力潮流制約、あるいはダム水位制約等の線形制約で表現できる制約を同時に考慮して、最適解を求めることができる。但し、火力発電機の起動停止変数が起動
（１）または停止（０）に確定できない未確定の状態（例えば、０.３ ）のものも発生するという課題が発生する。このため、繰り返し収束計算の途中で得られる起動停止変数の値や発電機出力が大きいものほど起動しやすく、小さいものほど停止しやすくなるように、目的関数，制約条件を修正することにより、起動停止変数の値を起動、または停止に確定していくことができる。更に、使用する電力需要は予測値を用いるため、実際の需要とは誤差が存在する。この誤差は過去の需要予測結果と需要実績からがどれくらいの誤差分布かを推定することができる。この需要誤差は必ず発生するものであるから、これを考慮して、発電所の運用計画を作成することが必要となる。複数の需要に対する問題に定式化して、二次計画法あるいは線形計画法を用いることにより、火力発電所の起動停止変数の値を確定すると同時に最適な火力発電機，揚水発電機に出力が決定できる。
【０００５】
特開２００４−２７４９５６号公報では、需要ごとに計画を作成しているため、平均的な需要に対する平均的なコストを求めていることになる。しかし、需要予測誤差を考慮すると、需要が大きいほうが発電コストも大きくなり、平均的な発電コストよりも発電コストの期待値は大きい方にずれるため、需要予測誤差を適切に評価して計画を作成していない。また、特開２００５−１２９１２号公報では同一特性の発電機を対象としているが、電力系統で運用されている火力発電機の特性は需要変動に適切に対応できるように、例えばベース火力，ミドル火力，ピーク火力のように異なると特性の発電機が導入されているため、同一特性の発電機を台数制御する方法では発電コストを最小化することはできない。
【０００６】
本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的とするところは発電機の運用制約，発電機の特性，燃料消費制約，揚水ダム水位制約のみならず、電力需要予測誤差を考慮して発電費用を最小化できる発電所運用計画作成方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主な特徴によれば、予測誤差に基づいた複数の需要カーブを入力して、火力発電機の起動停止変数を実数変数に緩和することにより、１つの起動停止計画問題と需要毎の負荷配分計画問題を実数変数問題として二次計画法あるいは線形計画法を適用し、燃料消費制約，揚水ダム水位制約等を考慮して最適な発電所運用計画作成方法および装置により発電コスト最小となる起動停止計画と負荷配分計画を作成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力需要誤差が発生しても、燃料消費制約，揚水ダム水位制約および発電機の運用制約等を考慮して、発電費用を少なくすることができる起動停止計画と負荷配分計画を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の第一の実施例の適用対象である発電所運用計画方法の計算処理フロー、図２は発電所需給運用計画作成装置１の概略全体構成図、図３は運用計画装置の詳細構成図を示す。
【００１１】
発電所需給運用計画作成装置１は中央演算処理装置（ＣＰＵ）２，主記憶装置３，入出力装置４および外部記憶装置５とから構成される。
【００１２】
図３は本発明における発電所需給運用計画作成装置の詳細な機能構成図である。発電所需給運用計画作成装置１は、上述の入力装置６，表示装置７，データベース９および読取装置１０と、運用計画作成処理部２０とを備える。なお、運用計画作成処理部２０は、予め外部記憶装置５の記憶媒体に保持され、読取装置１０を介して主記憶装置３に読み込まれたプログラムを、ＣＰＵ２が実行することにより実現されるが、本発明はこのようなプログラムされた汎用プロセッサによるものに限られるわけではない。例えば、本発明の各処理を実行するワイヤードロジックを含む特定のハードウェア装置との組合せによって運用計画作成処理部２０を構成することもできる。
【００１３】
入出力装置４は、図３に示すキーボードやマウスを備えた入力装置６と、出力装置としての表示装置７を有する。なお、入出力装置４としては、これらの代わりに、あるいは、これらと併用して、ポインティングデバイス，タッチセンサ等の入力装置や、液晶表示装置，プリンタ，スピーカ等の出力装置を設けることもできる。外部記憶装置５としては、ハードディスク装置，ＦＤ装置，ＣＤ−ＲＯＭ（compact disc-read onlymemory）装置，ＤＡＴ（digital videotape）装置，ＲＡＭ(randam access memory) 装置，ＤＶＤ
（digital video disc）装置，不揮発性メモリ等を用いることができる。外部記憶装置５は、図３に示すデータベース９を保持するための大容量記憶装置と、処理プログラムなどを保持する記憶媒体と、該記憶媒体に保持された情報を読み取るための読取装置１０とを用いているが、一つの外部記憶装置にデータベースと処理プログラムとが両方保持されているようにすることもできる。また、記憶媒体としては、ＦＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，磁気テープ，光ディスク，光磁気ディスク，ＤＡＴ，ＲＡＭ，ＤＶＤ，不揮発性メモリ等を用いることができる。
【００１４】
入力装置６は表示装置７に表示された選択肢の選択，データの入力などを受付け、運用計画作成処理部２０に伝送する。表示装置７は、入力装置６から送られたデータを表示する。運用計画作成処理部２０は、入力装置６から伝送されるデータと、データベース９から読み込んだデータと、読取装置１０から読み込んだ処理プログラムと、電力システム
１１から伝送されるデータとに基づいて発電所需給運転計画を作成する。電力システム
１１は図示していないデータベースを備えている。電力システム１１は電力系統１２の監視，制御を行うものである。
【００１５】
運用計画作成処理部２０の処理結果は、表示装置７に送られて表示されると共にデータベース９に格納される。また、電力システム１１の運用・計画システム，制御システムが設定した条件での運用計画作成が要求された場合には、運用計画作成処理部２０の作成した計画および評価結果は電力システム１１へも通知される。この通知を受けた電力システム１１は、通知された計画をもとに電力系統１２に供給力のひとつである発電機の出力制御信号を出して発電機を制御するとともに、電力系統から発電機出力データを取り込み、その取り込んだデータと図示していない計画システムにおいて作成したデータとを内部データベース（図示せず）に格納する。
【００１６】
運用計画作成処理部２０は、コントロール部２１，計画作成条件設定部２２，データ読込部２３，定式化部２４，計画計算部２５，起動停止変数上下限修正部２６，目的関数修正部２７および計算結果処理部２８を備える。また、運用計画作成処理部２０は、通信線３１を介して外部の電力システム１１に接続されており、電力システム１１は、実際の送発変電設備である電力系統１２に接続されている。電力システム１１は電力系統１２の計画・運用及び制御のためのシステム、電力系統１２および電力系統１２の状態などを示す情報を保持するための図示していないデータベースを備えている。電力系統１２の状態はリレーやセンサなどにより検出され、通信線３２を介して電力システム１１に通知され、電力システム１１のデータベース（図示せず）に格納される。
【００１７】
コントロール部２１は、電力システム１１、および、各処理部２２〜２８の間のデータや処理プログラムなどの授受を円滑に行うためのデータの加工・処理を行い、その授受をコントロールして、全体の処理を正常に動作させる。
【００１８】
計画作成条件設定部２２はコントロール部２１を介してデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている、運用計画を作成するためのデフォルトの条件等を読み込んで表示するとともに、これらの条件を表示装置７に表示して、条件を変更する。また、この変更した新規の条件をコントロール部２１を介してデータベース９に格納する。
【００１９】
データ読込部２３は、コントロール部２１を介してデータベース９に保持されているデータを読み込み、これらのデータをコントロール部２１を介して各処理部２４〜２８に伝送する。なお、本実施例では、特に説明しない限り、データベース９からのデータの読み込みはデータ読込部２３を介して行われる。
【００２０】
定式化部２４は、コントロール部２１を介して計画作成条件設定部２２で作成された条件やデータ読込部２３からのデータをもとに計画計算部２５で計算するための前処理および定式化を実施する。
【００２１】
計画計算部２５はコントロール部２１を介して計画作成条件設定部２２で作成された条件あるいは起動停止変数上下限修正部２６，目的関数修正部２７で修正された制約条件，目的関数やデータ読込部２３からのデータあるいは定式化部２４で作成された前処理および定式化により発電所運用計画の計算処理を実施する。
【００２２】
起動停止変数上下限修正部２６はコントロール部２１を介して計画計算部２５で作成した運用計画をもとに繰り返し計算して、新たな計画を作成させるときの起動停止変数の上下限制約値を修正する。
【００２３】
目的関数修正部２７はコントロール部２１を介して計画計算部２５で作成した運用計画をもとに繰り返し計算して、新たな計画を作成させるときの目的関数を修正，設定する。
【００２４】
計算結果処理部２８は、各処理部２２〜２７で設定，計算した計画作成条件，データ，作成した運用計画や目的関数の推移等や入力装置６からのデータ入力の支援のための情報等を、表示装置７に表示する。
【００２５】
次に、動作について図１に示す処理フロー図を参照して説明する。
【００２６】
処理Ｓ１０１の計画作成条件の設定では、計画作成条件設定部２２によりデフォルトの計画再生条件をデータベース９から読み込んで、表示装置７に表示するとともに、入力装置６を介して条件を変更する。ここで設定する条件には、複数の電力需要予測カーブとそのカーブの重み係数，需要増加時間帯，需要減少時間帯，繰り返し計算回数がある。図４にはこれらの値を設定する画面の例を示している。また、設定した値をグラフで表示するものである。他に設定するものとして、予備力，ＬＮＧなど消費制約，揚水ダムの水位制約，系統構成，送電線の潮流制約値等がある。計画作成期間はここでは１時間毎２４時間の電力需要予想のデータを設定している。需要予測データは、通常の方法で予想したものをカーブ０とし、過去の予測誤差の分布をもとにカーブ１から４を設定し、その確率を重み係数として設定している。予備力は需要のカーブ０をもとに設定する。燃料消費制約については、計画期間の最終時刻までに消費する量や必要に応じて各時刻における燃料消費量の上下限を設定する。揚水ダム水位についても、初期水位と最終時刻の水位や各時刻の水位上下限を設定する。系統構成についても各時刻の送電線と発電設備，負荷との接続状態を設定し、各時刻の送電線，予備力を設定する。
【００２７】
処理Ｓ１０２は発電機等の供給力の特性や運用制約をデータベース９から読み込む。供給力のなかで火力発電機の特性として出力の上下限値，燃料費特性（出力に対する二次関数，線形関数），起動費や同時起動ができない発電機の組みがある。各発電機の使用する燃料種別もデータベースから読み出す。また、揚水発電所については、発電時とポンプ負荷の上下限値および揚水効率がある。
【００２８】
処理Ｓ１０３では目的関数，制約条件を用いて定式化を行う。ここでは、まず一般的な定式化、次に複数の需要を考慮したときの定式化、最後に本発明で使用する定式化の順で説明する。
【００２９】
一般的な定式化における目的関数ＴＣは式（１）である。この式は、需要カーブが１つのときのものである。起動停止変数はｕitで発電機ｉ，時刻ｔの状態を示しており、０のとき停止、１のとき運転であることを示す。また、燃料費関数Ｆi(Ｐit) は発電機出力
Ｐitの二次関数となっている。起動費ＳＵＣi は最小需要時刻ｎで停止、最大需要時刻ｐで運転しているときに発生する。このため、最小需要時刻ｎと最大需要時刻ｐの起動停止変数のｕinとｕipを使用している。燃料費関数のうち定数項を除いた関数をｆi(Ｐit) としている。
【００３０】
【数１】
0004577232.tif 000002
【００３１】
式（２）は火力発電機の出力上下限，揚水発電所の揚水発電，揚水ポンプの出力上下限を示している。火力発電機の起動停止変数ｕitは０または１であるため、０のときは火力発電機の出力上下限はともに０となり、１のときはＰi,minからＰi,maxとなる。
【００３２】
【数２】
0004577232.tif 000003
【００３３】
式（３）は需給バランスの式である。時刻ｔの需要がＤtである。
【００３４】
【数３】
0004577232.tif 000004
【００３５】
式（４）は予備力制約である。時刻ｔで必要な予備力はＲt である。ここでは、揚水発電所の予備力を考慮しているが、火力のみとすることもある。
【００３６】
【数４】
0004577232.tif 000005
【００３７】
式（５）は同一中央の同時起動禁止制約を示している。古い型の制御装置は、２台の発電機を起動するときに、１日に１台しか起動できないことを考慮するものである。式(５)では火力発電機ｉと火力発電機（ｉ＋１）が同一中央の制約があるときの例を示している。
【００３８】
【数５】
0004577232.tif 000006
【００３９】
式（６）は火力発電機でも燃料がＬＮＧの発電機の発電量合計ＬＮＧが上下限範囲内となるようにする制約である。
【００４０】
【数６】
0004577232.tif 000007
【００４１】
式（７）は揚水ダムの水位制約を示している。ηは揚水効率を示している。発電量に換算したダム水位ＷＬtはダム水位の上下限範囲内となるようにする制約である。
【００４２】
【数７】
0004577232.tif 000008
【００４３】
以上の目的関数および制約条件をもとに発電所の起動停止計画を作成し、次にこの起動停止計画をもとに負荷配分計画を作成するのが一般的である。
【００４４】
次に、複数の需要予想カーブＤtkがあるときについて説明する。式（８）が目的関数である。各需要カーブでの発電コスト期待値を加算したものである。式（１）にその需要発生確率に相当する重み係数αk をかけたものである。このとき、重み係数αk の合計は式（９）に示すように１となる。式（８）で火力の発電機出力はＰitk となっており、同一発電機、同一時刻でも需要カーブｋごと出力が異なることがわかる。一方、起動停止変数はｕitと需要カーブｋに依存しないことがわかる。すなわち、１つの起動停止計画に対して、需要予測誤差を考慮したカーブを使用すると発電機の出力がそれぞれの需要カーブで異なり、発電コストが変化する。このため、需要カーブの発生確率を重み係数として、期待値を計算し、これが最小となる計画を作成している。
【００４５】
【数８】
0004577232.tif 000009
【００４６】
【数９】
0004577232.tif 000010
【００４７】
式（１０）に示すように、各需要カーブＤtkごとに需給バランス制約が成り立つ必要がある。
【００４８】
【数１０】
0004577232.tif 000011
【００４９】
式（１１）は予備力制約を示している。ここで、Ｄ0tは基準需要カーブのときのみでの予備力を考えている。ここでは、需要カーブ０を基準需要カーブとしている。
【００５０】
【数１１】
0004577232.tif 000012
【００５１】
式（５），式（６）および式（７）の制約は基準カーブのときの発電機出力を用いるものとする。
【００５２】
最後に、本発明の定式化を説明する。本発明では、式（１２）の目的関数を採用している。元の式（８）に対して、起動停止変数を収束させるために、一例としてβおよびｑ，ｒを導入している。起動停止変数を収束させるためには、起動停止変数が０に近いものは０へ、１に近いものは１へ近づくように、目的関数あるいは制約条件を修正すればよい。ここで、燃料費関数のなかで、定数項の部分のみを修正する理由は、起動停止変数に直接影響を与えていることおよび発電機出力の線形、二次の項は最適な負荷配分を維持するために等λ配分となる条件を維持させるためである。また、後者のｑ，ｒはそれぞれ、１に近づけるあるいは０に近づけるためのものもである。ここで、使用されている定数は図５の画面で設定する。表形式の項目は直接数値を設定する。また、「目的関数の係数修正」あるいは「制約条件の修正」はどちらか一方を選択するものとする。この選択は処理S101のときに実施されているものとする。前者の「目的関数の係数修正」を選択すると、繰り返し計算の途中で得られている起動停止変数ｕitの値により、式（１２）の目的関数の係数を修正するものとする。また、後者の「制約条件の修正」を選択すると、後で出てくる式（１４）の制約条件を修正するとともに、式（１２）の目的関数の係数も修正する。
【００５３】
【数１２】
0004577232.tif 000013
【００５４】
図５に出てくる係数βは式（１３）で使用する。図５のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの値は、起動停止変数を収束させるために設定するものであり、起動停止変数が０に近いものは０へ、１に近いものは１へ近づくように、設定するものとする。
【００５５】
【数１３】
0004577232.tif 000014
【００５６】
式（１４）は起動停止変数は０または１であるが、二次計画法で解ける定式化とするために、０から１の実数変数に緩和している。
【００５７】
【数１４】
0004577232.tif 000015
【００５８】
最後に、式（１５）は図４の需要増加時間帯，需要減少時間帯を利用して実数変数に緩和したｕitの時間的な連続性を維持するために設定している。つまり、１時間おきに起動停止を繰り返したりしないようにするためである。例えば、図４のように設定すると、１日の間で起動，停止はそれぞれ高々１回となり、実際の運用と同じくすることができる。但し、稀ではあるが小規模のガスタービン等では、１日に２回起動，停止することもある。
【００５９】
【数１５】
0004577232.tif 000016
【００６０】
例えば、図４の需要のカーブ０に対して、式（１５）の制約条件を設定すると、需要増加時間帯では起動停止変数は減少せず、需要減少時間帯では起動停止変数は増加しない。また、発電機には一旦停止すると、最小連続停止時間は連続して停止する必要がある。同様に、一旦起動すると、最小連続運転時間は連続して運転する必要がある。通常は、最大需要の時刻を中心として、需要が大きい時刻から最小連続運転時間の間は起動停止変数の変化をゼロにし、最小需要の時刻を中心として、需要が小さい時刻から最小連続停止時間の間は起動停止変数の変化をゼロにすることになる。この結果、最終的な起動停止変数は０または１になるが、この起動停止変数を実数変数に緩和していることから、発電機によっては、起動停止変数は図５−１に示すようになっている。
【００６１】
これら図４，図５の設定は入力装置６により運用者等が個々に設定することができる。
【００６２】
以上の制約条件を追加して、定式化する。第１回目の繰り返し計算が処理Ｓ１０３としている。
【００６３】
処理Ｓ１０４では、計画計算部２５により二次計画法，線形計画法を用いて、処理S103あるいは処理Ｓ１０７，処理Ｓ１０８で設定した目的関数，制約条件のもので、火力発電機の起動停止変数と火力，揚水発電機出力の最適解を同時に求める。ただし、火力発電機の起動停止変数は０または１に収束しているとは限らない。このため、処理Ｓ１０７，処理Ｓ１０８を繰り返していくことにより、全ての起動停止変数を停止０または運転１に確定させる。また、制約条件を満たす計画が作成できないときには、エラーメッセージを表示するものとする。
【００６４】
処理Ｓ１０５では計算結果処理部２８により、処理Ｓ１０４での計算結果を表示装置７に表示する。また、計算結果をデータベース９に格納する。格納するものには、火力発電機の起動停止変数，火力および揚水発電機の出力，発電コスト，燃料費，起動費および使用した制約条件，目的関数等である。画面表示例を図６，図７に示す。図６は起動停止変数の値を示す。横軸方向が時間軸である。縦軸方向が火力発電機のユニット番号である。表の中の数値が対象時刻の火力発電機の起動停止変数を示している。停止０または運転１の他に０.６ などの起動停止が確定していないものがある。また、同一ユニットに対して、起動停止確定している確定率を表示している。例えば、１時の確定率は８０％となっているが、ユニット１０台のうち、８台の起動停止変数が０または１になっていることを示している。同様に各時間での起動停止の確定率も表示している。表の上部には全体の起動停止の確定率７８.４％ を表示している。起動停止が確定してくると、確定率が１００％に近くなる。通常は同一時間においては、１つのユニットの起動停止が確定できないことが多い。また、図７は起動停止変数が図６のときの図火力発電機の出力を示している。図６と同様に横軸が時間で、縦軸が火力ユニットの番号である。この出力も本来の火力ユニットの出力下限制約より小さい値になっていることもある。
【００６５】
処理Ｓ１０６では計画計算部２５にてすべての火力発電機の起動停止変数が停止０または起動１に収束しているかどうかをチェックする。すべての起動停止変数が０または１に収束していれば、すべての制約条件を満たす起動停止計画を作成できたことになり、処理Ｓ１０９に進む。そうでなければ、処理Ｓ１１３に進む。まず処理Ｓ１１３に進んだときについて説明する。
【００６６】
処理Ｓ１１３では、数理計画法での繰り返し計算をカウントアップしている。繰り返し回数が図４で設定した回数を超過しているときには、処理Ｓ１０７，処理Ｓ１０８では図５で設定した条件を利用して、強制的に起動停止を確定させる。すなわち、図５の（４）の条件を満たすｕitはすべて停止（０）、それ以外のｕitは運転（１）にする。これにより、次に判定処理Ｓ１０６に来たときには、終了方向の処理Ｓ１０９へ進むことになる。繰り返し回数に達していないときには、図５で設定した条件と式（１２）の目的関数、式（１４），式（１５）および式（２）から式（７）の制約条件を用いて、制約条件，目的関数を修正する。すなわち、処理Ｓ１０７では、起動停止変数上下限修正部２６により図５の設定にしたがって、起動停止変数の上下限制約を修正する。次に、処理Ｓ１０８では目的関数修正部２７により、図５の設定にしたがって、目的関数を修正する。
【００６７】
以上の処理Ｓ１０７，処理Ｓ１０８により制約条件，目的関数を修正することになる。この修正した結果をもとに、処理Ｓ１０４により再度計画を作成する。このループに沿って、繰り返し計画を作成することにより、起動停止変数を停止０または起動１に収束させていく。
【００６８】
以上の繰り返し計算により、処理Ｓ１０６ですべての起動停止変数０または１に確定した場合は処理Ｓ１０９に進む。
【００６９】
以上により起動停止変数は０または１に確定できたことになる。そこで、起動停止変数を０または１に収束させるために目的関数の式（１２）でβ，ｑ，ｒを導入したが、本来の目的を達成できたので元の目的関数にするために、処理Ｓ１０９では目的関数式(１２)でβ＝１，ｑ＝０，ｒ＝０に設定する。また制約条件の式（１４）は上下限が０または１に変更となる。あるいは、変数としての扱いをやめて、定数として扱うこともできる。
【００７０】
処理Ｓ１０９で設定した目的関数，制約条件をもとに、計画計算部２５を用いて、処理Ｓ１１０により二次計画法等の数理計画法により制約条件を満たし、最適化は発電機出力を決定する。
【００７１】
最後に計算結果処理部２８を用いて処理Ｓ１１１の計算結果を表示装置７に表示する、あるいは電力システム１１に出力する。図８から図１４に計算結果の画面表示の例を示す。図８，図９は図６，図７と同じ形式のもので、起動停止変数が収束したときの値を表示している。図８では、０，１確定率は１００％になっており、すべての火力発電機の起動停止が０または１に確定していることを確認できる。図９では、発電機を運転しているときには、最低出力から最大出力の範囲内になっている。図１０は繰り返し計算の経過を確認するための画面である。時刻のボタンをクリックして増加あるいは減少あるいは直接見たい時刻を入力して、「表示」をクリックすると、その下に選択した時刻の全火力ユニットの起動停止変数の繰り返し計算によりどう変化したかを棒グラフで表示する。黒くなっているユニットは最終的に運転（１）になったもので、棒グラフの高さが、起動停止変数の値を示している。白い棒グラフがあるものは、最終的に停止（０）になったことを示している。図１１は各繰り返し計算での各需要カーブの発電コストの推移を示している。太い線が基準需要カーブのときの発電コストを示している。図１２は各繰り返し計算での全火力ユニット、全時刻を対象としたときの起動停止変数が０または１に確定した確定率の推移を示している。この例では５回目で０，１に確定していることがわかる。図１３は最終結果の時間毎の発電コストを示している。図１０と同様に、時刻を設定して、「表示」をクリックすることで、設定した時刻の発電コストを表示させることができる。発電コストは需要カーブ毎の発電コストの棒グラフと表を表示している。また、需要カーブの確率を考慮したときの重み付きコスト分布の棒グラフを示す。表は各需要カーブの重み付き発電コストを示しており、合計がその時刻のコスト期待値になる。図１４は図１３の時間毎の発電コストを計画対象期間の全時刻分を加算したものである。右下の表の発電コストが全体のコスト期待値で、その内訳として燃料費および起動費を表示している。
【００７２】
最後に、処理Ｓ１１０ではこれらの計算結果をデータベース９に格納する。格納するものは、起動停止変数，発電機出力，発電コスト，燃料費，起動費等である。
【００７３】
上記本発明の実施例によれば、需要予測誤差がある場合においても、各需要に対する発電コストにその需要の発生確率を重み係数として、両者の積の総和を最小化する目的関数に設定し、また、０，１変数である火力発電機の起動停止変数を実数変数に緩和して、基準となる電力需要予測の需要変化を考慮した起動停止変数の時間変化制約を導入し、LNG消費制約および揚水ダム水位制約を考慮した発電費用最小となる全時刻の発電所計画を作成することができる。
【００７４】
第二の実施例は、発電機の燃料費関数が気温等により効率が変化することを考慮するための方法である。例えば、火力発電機がガスタービンの場合、気温が高くなると効率が低下し、気温が低いと効率が向上する特性がある。また、夏期に気温が高くなると冷房需要の増加により電力需要は増加し、逆に冬期は気温が高くなると暖房需要が減少して、電力需要が減少する。このように、気温により、火力発電機の燃料消費特性および電力需要が変化する。このため、予想気温の確率分布をもとに、各予想気温に対する火力発電機の燃料消費特性および予想需要が変化することを考慮して、発電費用を最小化することが必要になる。第一の実施例では、需要が複数あって、発電機特性は固定であったが、第二の実施例は、需要および発電機特性がともに気温により確率的に変化する例である。この場合も、第一の実施例と同様の方法で、処理することにより、最適な起動停止計画および負荷配分計画を作成することができる。目的関数，制約条件を設定すればよい。但し、目的関数の燃料費関数の係数が異なることおよび各燃料費関数に対して重み係数を設定して、同様の処理で最適な起動停止計画および負荷配分計画を作成することができる。第一の実施例と異なる点について以下に述べる。処理Ｓ１０１では、新たに次の計画作成条件の設定を追加する。予想気温の確率分布情報を追加して入力する。次に処理Ｓ１０２では、気温と発電機の燃料費特性の関係を読み込む。更に、予想気温に対する燃料費特性を決定する。更に処理Ｓ１０３では、予想気温の確率分布を用いて、予想気温の燃料費特性を用いる確率を予想気温の確率分布を用いて、目的関数を設定することになる。第一の実施例の目的関数は式（８）になるのに対して、第二の実施例での目的関数は式（１６）のようになる。第二の実施例の目的関数では予想気温の違いを変数，関数の上付きのｋで表しており、この上付きのｋが燃料費関数ｆik（Ｐ）に含まれていることが第一の実施例と異なる点である。
【００７５】
【数１６】
0004577232.tif 000017
【００７６】
よって、燃料費関数が含まれない数式である、式（９），式（１０），式（１１），式（１３），式（１４）および式（１５）は第二の実施例でも第一の実施例と同じでよいことになる。また、収束させるために使用する目的関数式（１２）は燃料費関数が含まれるので、第二の実施例では、式（１７）のようになる。
【００７７】
【数１７】
0004577232.tif 000018
【００７８】
上記のように目的関数を修正して、第一の実施例と同様に繰り返し計算により、設定した制約条件を満たし、各発電機の起動停止変数ｕitを０または１に収束させることができる。
【００７９】
以上の方法により、予想気温の確率分布等を考慮して、発電機の燃料費関数の変化確率を考慮して発電費用を最小化できる発電所運用計画を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】発電所運用計画作成の処理フロー。
【図２】発電所運用計画作成装置の全体構成。
【図３】発電所運用計画作成装置の詳細構成。
【図４】電力需要カーブ等の設定画面の例。
【図５】目的関数，制約条件を修正する画面の例。
【図５−１】起動停止変数の時間変化のグラフの例。
【図６】起動停止変数を表示する画面の例。
【図７】発電機出力を表示する画面の例。
【図８】起動停止変数を表示する画面の例。
【図９】発電機出力を表示する画面の例。
【図１０】起動停止変数の推移を表示する画面の例。
【図１１】各需要カーブの発電コストの推移を表示する画面の例。
【図１２】起動停止変数の確定率の推移を表示する画面の例。
【図１３】作成した計画の時間毎の発電コストを表示する画面の例。
【図１４】作成した計画の全時間の発電コストを表示する画面の例。
【符号の説明】
【００８１】
１…発電所需給運用計画作成装置、２…中央演算処理装置ＣＰＵ、３…主記憶装置、４…入出力装置、５…外部記憶装置、６…入力装置、７…表示装置、８…印字装置、９…データベース、１０…読取装置、１１…電力システム、１２…電力系統、２０…運用計画作成処理部、２１…コントロール部、２２…計画作成条件設定部、２３…データ読込部、
２４…定式化部、２５…計画計算部、２６…起動停止変数上下限修正部、２７…目的関数修正部、２８…計算結果処理部。
【図１】
0004577232.tif 000019
【図２】
0004577232.tif 000020
【図３】
0004577232.tif 000021
【図４】
0004577232.tif 000022
【図５】
0004577232.tif 000023
【図５−１】
0004577232.tif 000024
【図６】
0004577232.tif 000025
【図７】
0004577232.tif 000026
【図８】
0004577232.tif 000027
【図９】
0004577232.tif 000028
【図１０】
0004577232.tif 000029
【図１１】
0004577232.tif 000030
【図１２】
0004577232.tif 000031
【図１３】
0004577232.tif 000032
【図１４】
0004577232.tif 000033