(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄所を構成する工場毎の現時刻のエネルギー用役の発生量及び消費量の実績値と、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量及び消費量の予測値を取得する実績値・予測値取得部と、
前記製鉄所のエネルギー運用にかかる総コストの計算に必要となる単価情報を取得する単価情報取得部と、
前記製鉄所のエネルギー設備の稼働情報を取得する稼働情報取得部と、
前記実績値・予測値取得部、前記単価情報取得部及び前記稼働情報取得部から得られた情報に基づき、前記エネルギー設備の運用条件を決定変数とし、前記エネルギー用役の収支条件を構成し、前記エネルギー用役の不足量決定変数を前記収支条件の発生変数側に付加して制約条件とし、前記製鉄所のエネルギー運用に係る総コストと前記不足量決定変数を含む目的関数を定め、前記制約条件を満たすように前記目的関数が最適値に漸近するように決定変数を演算する最適化計算部と、
前記最適化計算部で演算した前記不足量に基づいて運用者に運用指針を伝達する運用指針伝達部と、を備えていることを特徴とするエネルギー運用支援装置。
【請求項２】
前記運用指針伝達部は、前記不足量に応じて複数の運用指針から一つの運用指針を選択して運用者に伝達することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー運用支援装置。
【請求項３】
製鉄所を構成する工場毎の現時刻のエネルギー用役の発生量及び消費量の実績値と、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量及び消費量の予測値を取得する実績値・予測値取得ステップと、
前記製鉄所のエネルギー運用にかかる総コストの計算に必要となる単価情報を取得する単価情報取得ステップと、
前記製鉄所のエネルギー設備の稼働情報を取得する稼働情報取得ステップと、
前記実績値・予測値取得ステップ、前記単価情報取得ステップ及び前記稼働情報取得ステップから得られた情報に基づき、前記エネルギー設備の運用条件を決定変数とし、前記エネルギー用役の収支条件を構成し、前記エネルギー用役の不足量決定変数を前記収支条件の発生変数側に付加して制約条件とし、前記製鉄所のエネルギー運用に係る総コストと前記不足量決定変数を含む目的関数を定め、前記制約条件を満たすように前記目的関数が最適値に漸近するように決定変数を演算する最適化計算ステップと、
前記最適化計算ステップで演算した前記不足量に基づいて運用者に運用指針を伝達する運用指針伝達ステップと、を備えていることを特徴とするエネルギー運用支援方法。
【請求項４】
前記運用指針伝達ステップは、前記不足量に応じて複数の運用指針から一つの運用指針を選択して運用者に伝達することを特徴とする請求項３に記載のエネルギー運用支援方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のエネルギー運用支援方法において、外部エネルギーの購入に関する前記運用指針、及び／または、1以上の製鉄所の設備の使用量ダウンに関し前記不足量の大きさによって定めた運用指針を参照し、前記不足量に応じて、前記運用指針を選択し、選択された運用指針に基づきエネルギー設備の運用条件を変更し、または、製鉄所内の製造設備の操業条件を変更することを特徴とする製鉄所の操業方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所におけるエネルギー用役の運用において、エネルギー用役のコストを最適化するように支援するエネルギー運用支援装置、エネルギー運用支援方法及び製鉄所の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所は上工程（高炉、コークス炉、製鋼工程）から下工程（圧延、表面処理工程）にかけて多数の工場を有する。上工程では、発熱成分を含有する副生ガスであるＢガス（Ｂlast Furnaceガス）、Ｃガス(Ｃokesガス)、ＬＤガス(ＬＤconverterガス)が発生する。
これらのガスを直接的に、又は混合して熱量調整したＭガス(Ｍixedガス)として、圧延工場の加熱炉や発電設備の燃料として使用する運用が行われている。【０００３】
ここで、ガスの発生量と使用量の乖離の調整には、ガスを貯蔵するタンクの役割を持つガスホルダという設備が用いられる。例えば、副生ガスの発生量が使用量よりも多くなる局面では、ガスホルダに副生ガスが蓄えられることで、その貯蔵量（ガスホルダレベル）が上昇する。反対に、副生ガスの使用量が発生量よりも多くなる局面では、ガスホルダからガスを払い出すことで使用量を充足させる。
副生ガスの発生量が使用量に対して過大となり、ガスホルダレベルの上限まで達した場合は、余剰となるガスは大気中に燃焼放散される。一方、反対の場合はガス不足となるため、発電設備の出力を下げることで使用量を抑制し、それで対処できない場合は、工場の操業レベルを低下させる。【０００４】
副生ガスの運用以外には、例えば電力や蒸気の運用がある。電力の運用では、電力単価の高い時間帯(一般的に昼間)からの電力購入量を低下させるように発電設備の出力を上げて運用する。電力単価の安い時間帯(一般的に夜間)では、発電量を低下させている。このような発電設備の運用方針は、単価に依存する。蒸気の運用では、転炉、焼結炉などの排熱を利用したボイラで発生し、冷延工場などの酸洗槽の保温やＲＨ（真空脱ガス設備）で使用される。そして、不足する場合には、発電設備からの抽気（タービン中段から蒸気を得る操作，発電量は低下）と製鉄所外から購入する。【０００５】
このような製鉄所もしくは工場におけるエネルギー用役を、コストの観点で最小となるように運用する技術が複数公表されている（例えば、特許文献１〜３）。
特許文献１の技術は、プラントの運用を適正化する装置において、プラントの操作量を含む状態変数のバラツキを考慮した評価指数が加味された再評価関数に基づいて、最適化手法で求めた最適解を再評価する。これにより、状態変数のバラツキが最適解に与える影響を把握し、より最適解の評価関数値が安定する。つまり、評価関数値の変動が少ないような解を見出すことがなされている。【０００６】
また、特許文献２の技術は、運用費用・ガス排出量等の最小化を実現可能とした最適設計方法を提案している。この特許文献２では、プラントの負荷パターン（各機器の起動・停止計画値）が与えられた時の機器の最適容量を決定している。
さらに、特許文献３の技術は、発電設備の要求予備力を確保できない場合であっても運転計画を作成する手法を提案している。この特許文献３は、確保可能な発電量の調整量が要求調整量よりも小さい場合に、要求調整量に対する不足分に応じた値を算出するペナルティ関数を、本来の目的関数に加えて得られる拡張目的関数の値が最小になるように、運転計画を生成するものである。【０００７】
特許文献１の技術は、操業条件のバラツキがある状況でもコスト関数の値として安定した解が求まる。また、特許文献２の技術は、プラントの運転計画が与えられたときに、コストが最小となるような機器の最適容量を決定している。これら特許文献１、２の技術は、与えられた運転計画や操業条件の下で最適化計算を行うものであるが、その操業条件の一つであるエネルギーバランスを表す収支条件がいかなる操作量でも満たされないときには、最適計算としては最適解がない状態となる。
また、特許文献３の技術は、発電量の調整量が規定値よりも小さい場合は、それをペナルティとして目的関数に加味した目的関数を考えることで、最適解がない状態を回避しているが、発電量の調整量すらなくなるような条件になると、最適解がない状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−７０２００号公報
【特許文献２】特開２００６−４８４７５号公報
【特許文献３】特開２０１６−９３０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
製鉄所の操業では，突発的な要因（トラブル）で工場が停止することや工場の稼働計画が悪い場合に、発生するガス量、電力量及び蒸気が不足することでエネルギーバランスを表す収支式が成り立たなくなり、最適計算で解が求まらない。このような場合には、運用者は各工場の運転計画自体を変更し、消費量を低下させることで収支式が成り立つようにしている。このとき、運転計画の変更は、不足量に応じて行われるべきであり、過剰に工場を停止させるような運転計画を立案すると、生産量の低下により製鉄所全体としてのコストが増大してしまう。したがって、必要最小限の運転計画に留めるべきである。【００１０】
しかし、前述した特許文献１〜３の技術は、トラブルなく操業している場合には有効に動作するが、最適解がなくなる程度の操業条件となると有効な解決策とはならない。
最適解がない状態を回避するような特許文献３の計算を行ったとしても、各工場の運転計画を変更するような運用支援策を運用者に提示できないという課題がある。【００１１】
本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、製鉄所におけるエネルギー用役（副生ガス、蒸気、電力の少なくとも一つ）が不足する局面において、各工場の運用者にエネルギー設備の運転計画の必要最小限の変更案を提示することができるエネルギー運用支援装置、エネルギー運用支援方法及び製鉄所の操業方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るエネルギー運用支援装置は、製鉄所を構成する工場毎の現時刻のエネルギー用役の発生量及び消費量の実績値と、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量及び消費量の予測値を取得する実績値・予測値取得部と、製鉄所のエネルギー運用にかかる総コストの計算に必要となる単価情報を取得する単価情報取得部と、製鉄所のエネルギー設備の稼働情報を取得する稼働情報取得部と、実績値・予測値取得部、単価情報取得部及び稼働情報取得部から得られた情報に基づき、エネルギー設備の運用条件を決定変数とし、エネルギー用役の収支条件を構成し、エネルギー用役の不足量決定変数を収支条件の発生変数側に付加して制約条件とし、製鉄所のエネルギー運用に係る総コストと不足量決定変数を含む目的関数を定め、制約条件を満たすように目的関数が最適値に漸近するように決定変数を演算する最適化計算部と、最適化計算部で演算した不足量に基づいて運用者に運用指針を伝達する運用指針伝達部と、を備えている。【００１３】
また、本発明の一態様に係るエネルギー運用支援方法は、製鉄所を構成する工場毎の現時刻のエネルギー用役の発生量及び消費量の実績値と、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量及び消費量の予測値を取得する実績値・予測値取得ステップと、製鉄所のエネルギー運用にかかる総コストの計算に必要となる単価情報を取得する単価情報取得ステップと、製鉄所のエネルギー設備の稼働情報を取得する稼働情報取得ステップと、実績値・予測値取得ステップ、単価情報取得ステップ及び稼働情報取得ステップから得られた情報に基づき、エネルギー設備の運用条件を決定変数とし、エネルギー用役の収支条件を構成し、エネルギー用役の不足量決定変数を収支条件の発生変数側に付加して制約条件とし、製鉄所のエネルギー運用に係る総コストと不足量決定変数を含む目的関数を定め、制約条件を満たすように目的関数が最適値に漸近するように決定変数を演算する最適化計算ステップと、最適化計算ステップで演算した不足量に基づいて運用者に運用指針を伝達する運用指針伝達ステップと、を備えている。【００１４】
さらに、本発明の一態様に係る製鉄所の操業方法は、上述したエネルギー運用支援方法に基づきエネルギー設備の運用条件を変更し、または、製鉄所内の製造設備の操業条件を変更する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るエネルギー運用支援装置、エネルギー運用支援方法及び製鉄所の操業方法によると、製鉄所におけるエネルギー用役が不足する局面において、各工場の運用者にエネルギー設備の運転計画の必要最小限の変更案を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るエネルギー運用支援装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るエネルギー運用支援装置のエネルギー用役実績・予測データベースに格納されている所定の工場のエネルギー用役のデータである。
【図３】本発明に係るエネルギー運用支援装置の最適化計算部が行う最適化計算処理を説明するフローチャートである。
【図４】製鉄所のコークス炉でトラブルが発生したときのＣガス発生量及びＣガス不足量の経時的変化を示すグラフである。
【図５】製鉄所においてＢガス、Ｃガス、転炉ガスＡ、転炉ガスＢを貯蔵しているガスホルダの経時的レベル変化を示すグラフである。
【図６】製鉄所のコークス炉でトラブルが発生したときの発電設備の発電量の経時的変化を示すグラフである。
【図７】製鉄所のコークス炉でトラブルが発生したときの副生ガス量の経時的変化を示すグラフである。
【図８】製鉄所のコークス炉でトラブルが発生したときの外部購入燃料である重油量の経時的変化を示すグラフである。
【図９】本発明に係るエネルギー運用支援装置の運用指針作成部に記憶されている運用指針データである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
本発明に係る一実施形態であるエネルギー運用支援装置は、製鉄所におけるエネルギー用役の運用において、エネルギー用役のコストを最適化するように支援する装置である。
エネルギー用役には、製鉄所内で発生した副生ガス、蒸気、及び電力のうちの少なくとも一つが含まれる。
図１に示すように、本実施形態のエネルギー運用支援装置１は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成され、エネルギー用役実績・予測データベースＤＢ１と、単価情報データベースＤＢ２と、稼働情報データベースＤＢ３と、最適化計算部４と、運用指針作成部５と、ガイダンス部６と、を備えている。最適化計算部４及び運用指針作成部５は、情報処理装置内のＣＰＵ等の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって実現される。
【００１９】
エネルギー用役実績・予測データベースＤＢ１は、不揮発性の記憶装置によって構成されており、製鉄所を構成する複数の工場のエネルギー用役（副生ガス、蒸気、電力）の発生量及び消費量の実績値と、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量及び消費量の予測値が格納されている。
Ｂガス発生量の場合、現時刻の発生量と高炉稼働情報を用いて予測する。高炉が稼働しているときは、現時刻の発生量が将来まで続くと仮定して予測値を作成するが、高炉が休風状態のときは発生量が０となるように予測する。
Ｃガス発生量の場合、現時刻の発生量とコークス炉窯毎の装炭量を用いて予測する。
ＬＤガス発生量の場合、吹錬計画を用いて予測する。
工場でのＭガス消費量は、加熱炉におけるスラブ装入計画や現時刻のＭガス消費量を用いて予測される。
【００２０】
図２は、エネルギー用役実績・予測データベースＤＢ１に記憶されている製鉄所を構成するＡ工場のエネルギー用役のデータである。このエネルギー用役のデータの副生ガスは、Ｂガス（Ｂlast Furnaceガス）、Ｃガス(Ｃokesガス)、ＬＤガス(ＬＤconverterガス)、これらのガスを直接的に、又は混合して熱量調整したＭガス(Ｍixedガス)である。また、電力は、ＴＲＴ（炉頂圧回収タービン発電設備）、ＣＤＱ（Ｃokes Ｄry Ｑuenching Ｓystem)から発生する電力である。また、蒸気は、転炉や焼結炉の操業にしたがって発生する蒸気である。そして、図２のＡ工場のエネルギー用役のデータは、現時刻の発生量実績値ＳＪ及び消費量実績値ＤＪと、現時刻から指定時刻（例えば１８０分後）までのエネルギー用役の発生量予測値ＳＹ及び消費量予測値ＤＹが格納されている。
【００２１】
また、エネルギー用役実績・予測データベースＤＢ１には、図２で示したＡ工場のエネルギー用役のデータとともに、他の工場（Ｂ工場、Ｃ工場…）のエネルギー用役の現時刻の発生量実績値ＳＪ及び消費量実績値ＤＪと、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量予測値ＳＹ及び消費量予測値ＤＹが格納されている。
単価情報データベースＤＢ２は、電力単価、蒸気単価、重油単価、ボイラ供給用の純水単価などの情報が格納されている。
稼働情報データベースＤＢ３は、エネルギー設備（発電設備、ＴＲＴ、ＣＤＱ、ガスホルダ、混合ガス製造設備）が定期点検やトラブル等の要因で停止する計画がある場合に、それらエネルギー設備の停止時刻、再稼働の時刻などの稼働情報が格納されている。
【００２２】
最適化計算部４は、製鉄所のエネルギー運用にかかる総コストを、最小、或いは最小の近傍の値になるようなエネルギー設備の運用条件を決定変数として出力する最適化計算を行う。この最適化計算部４は、具体的には、エネルギー運用支援に関する制約条件や総コストを数理計算問題の一つである混合整数計画問題として予め定式化した数式に、エネルギー用役実績・予測データベースＤＢ１の情報、単価情報データベースＤＢ２の情報及び稼働情報データベースＤＢ３の情報が入力されることで、後述する不足量決定変数、消費変数を演算するとともに、最適化すべき総コストＦを演算する。なお、混合整数計画問題の解法については、分枝限定法等を用いることができ、例えば先行技術文献である「ハイブリッドシステムの予測制御とそのプロセス制御への適用”、システム／制御／情報、Vol.46、No.3、pp.110-119、2002」に記載されている。
【００２３】
運用指針作成部５は、最適化計算部４で演算した所定のエネルギー用役の不足量Ｘに基づいて運用指針を作成する。具体的には、運用指針作成部５には、所定のエネルギー用役に対して、外部エネルギーを購入する運用指針、外部エネルギーを購入するとともに所定のエネルギー設備の使用量をダウンさせる運用指針、或いは、所定のエネルギー設備の使用量をダウンさせる運用指針などの複数の運用指針データがテーブル化されて格納されている（例えば、図９参照）。そして、運用指針作成部５は、最適化計算部４で演算したエネルギー用役の不足量Ｘに対応した運用指針データを選択する。
ガイダンス部６は、運用指針作成部５で選択した不足量Ｘに対応した運用指針データを、ガイダンス画面に表示する。そして、運用者は、ガイダンス画面に出力された運用指針データ情報を参考にしてエネルギー設備の運用条件を変更する。
【００２４】
次に、最適化計算部４が行う最適化計算処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳＴ１では、エネルギー用役実績・予測データベースＤＢ１に記憶されているＡ工場、Ｂ工場、Ｃ工場…の全てのエネルギー用役の現時刻の発生量実績値ＳＪ及び消費量実績値ＤＪと、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量予測値ＳＹ及び消費量予測値ＤＹを読み込む。
次いで、ステップＳＴ２では、単価情報データベースＤＢ２に記憶されている電力、蒸気、自家発ボイラ供給用の純水などの購入単価を読み込む。
次いで、ステップＳＴ３では、稼働情報データベースＤＢ３に記憶されているエネルギー設備（発電設備、ＴＲＴ、ＣＤＱ、ガスホルダ、混合ガス製造設備）の稼働情報を読み込む。
【００２５】
次いで、ステップＳＴ４では、制約条件を立てるために、ステップＳＴ１で読み込んだ情報に基づいて、発生変数Ｓｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）を設定する。ここで、ｉ＝１，２，…Ｎは、工場やエネルギー設備を表す添字である。なお、工場の場合は、実績値または予測値となるが、エネルギー設備の場合は決定変数となる。
次いで、ステップＳＴ５では、制約条件を立てるために、ステップＳＴ１で読み込んだ情報に基づいて、消費変数Ｄｉ（ｉ＝１，２，…Ｍ）を設定する。ここで、ｉ＝１，２，…Ｍも、工場やエネルギー設備を表す添字である。なお、工場の場合は、実績値または予測値となるが、エネルギー設備の場合は決定変数となる。
【００２６】
次いで、ステップＳＴ６では、ステップＳＴ１、２、３で読み込んだ情報に基づいて、左辺の発生変数Ｓｉと右辺の消費変数Ｄｉとが等しいエネルギー用役の収支条件を表す式の左辺に不足量決定変数Ｘ（Ｘ≧０）を加えることで、以下の（１）式に示す制約条件を立てる。この制約条件は、各時刻で成り立つべき条件である。
Ｘ＋Ｓ１＋Ｓ２＋…＋ＳＮ＝Ｄ１＋Ｄ２＋…＋ＤＭ    …（１）
次いで、ステップＳＴ７では、最小、或いは最小の近傍の値となるべき目的関数を設定する。これは、単価情報や使用量を使った総コストＦに、不足量決定変数Ｘに重み定数Ｃを掛けた値を足したものである。
（目的関数）＝  Ｆ  ＋  ＣＸ
【００２７】
次いで、ステップＳＴ８では、（１）式の制約条件下で、目的関数を最小、或いは最小の近傍の値とする総コストＦと、不足量決定変数Ｘを演算する。
ここで、不足量決定変数Ｘが微小な値であったとして、このときのＣＸが総コストＦより、十分に大きくなるように重み定数Ｃを設定しておけば、ガスが不足しない局面での最適計算では、不足量決定変数Ｘは実質的に０となる。一方、ガスが不足する局面では不足量決定変数Ｘは０より大きな値となる不足量とすることができる。
次いで、ステップＳＴ９では、ステップＳＴ８で演算したエネルギー設備（発電設備、ＴＲＴ、ＣＤＱ、ガスホルダ、混合ガス製造設備）の運用条件を設定し、その後に、最適化計算処理を終了する。
【００２８】
ここで、本発明に記載されている実績値・予測値取得部及び実績値・予測値取得ステップが、エネルギー用役実績・予測データベースＤＢ１に対応し、本発明に記載されている単価情報取得部及び単価情報取得ステップが単価情報データベースＤＢ２に対応する。また、本発明に記載されている稼働情報取得部及び稼働情報取得ステップが稼働情報データベースＤＢ３に対応し、本発明に記載されている運用指針伝達部及び運用指針伝達ステップが、運用指針作成部５及びガイダンス部６に対応している。
【００２９】
次に、製鉄所の操業でトラブルが発生したときの状況を、図４から図８を参照して説明する。
図４は、製鉄所のコークス炉でトラブルが発生し、Ｃガス発生量を計画的に低下させた状況を示しており、３０分から５０分間、Ｃガスの発生量が低下して不足量が増大している。
図５は、コークス炉でトラブルが発生したときのＢガス、Ｃガス、転炉ガスＡ、転炉ガスＢを貯蔵しているガスホルダの経時的レベル変化を示すグラフである。運用者は、Ｃガス発生量の低下を予期することで、事前にＣガスのガスホルダのガスレベルを高く保つとともに、運用開始後３０分からＣガスのガスホルダ内のＣガスを徐々に使用するようにしている。
【００３０】
図６は、コークス炉でトラブルが発生したときの発電設備の発電量の経時的変化を示し、図７はコークス炉でトラブルが発生したときの使用燃料である副生ガス量を示し、図８は、コークス炉でトラブルが発生したときの外部購入燃料である重油量を示している。これら図６から図８から明らかなように、Ｃガス発生量が低下しても発電量の急激な変化は望ましくないので、徐々に発電量の出力を低下させ、重油の購入量を多くしている。ここで、図４で示すように、運用開始後３０分から５０分間のＣガス不足量の期間平均は、約５００［GJ/h］である。
【００３１】
次に、上記のような状況のコークス炉のトラブル発生時におけるエネルギー運用支援装置１の動作について説明する。
エネルギー運用支援装置１の最適化計算部４では、Ａ工場、Ｂ工場、Ｃ工場…の全てのエネルギー用役の現時刻の発生量実績値ＳＪ及び消費量実績値ＤＪと、現時刻から指定時刻までのエネルギー用役の発生量予測値ＳＹ及び消費量予測値ＤＹを読み込む（図３のステップＳＴ１）。次いで、電力、蒸気、ボイラ供給用の純水などの購入単価を読み込み（図３のステップＳＴ２）、エネルギー設備（発電設備、ＴＲＴ、ＣＤＱ、ガスホルダ、混合ガス製造設備）の稼働情報を読み込む（図３のステップＳＴ３）。そして、発生変数Ｓｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）を設定し（図３のステップＳＴ４）、消費変数Ｄｉ（ｉ＝１，２，…Ｍ）を設定し、（図３のステップＳＴ５）、不足量決定変数Ｘを使用して前述した（１）式の制約条件を立てる（図３のステップＳＴ６）。
【００３２】
そして、目的関数（総コストＦ＋不足量決定変数Ｘに重み定数Ｃを掛けた値）を（１）式の制約条件下で最小、或いは最小の近傍の値とする。そして、得られたエネルギー設備（発電設備、ＴＲＴ、ＣＤＱ、ガスホルダ、混合ガス製造設備）の運用条件を設定する（図３のステップＳＴ９）。
また、エネルギー運用支援装置１の運用指針作成部５は、最適化計算部４で演算した不足量Ｘ（５００［GJ/h］）を、図９に示す複数の運用指針データに対応させ、「２」の都市ガス購入と熱風炉使用量ダウンの運用指針を選択する。
【００３３】
そして、エネルギー運用支援装置１のガイダンス部６は、「都市ガス購入と熱風炉使用量ダウン」のガイダンス画面に表示する。
これにより、各工場の運用者は、ガイダンス画面に出力された「都市ガス購入と熱風炉使用量ダウン」という運用指針を参考にして、エネルギー設備の運用条件を迅速に変更することができる。
なお、製鉄所の操業においてＣガスが不足する状況について説明したが、他の副生ガス、蒸気、電力などのエネルギー用役が不足する状況であっても、同様に、エネルギー運用支援装置１は運用支援を行う。
【００３４】
したがって、本実施形態のエネルギー運用支援装置１は、発生変数Ｓｉ、消費変数Ｄｉ、不足量決定変数Ｘを使用した制約条件に基づいて、最適化計算で不足量を算出し、エネルギー設備（発電設備、ＴＲＴ、ＣＤＱ、ガスホルダ、混合ガス製造設備）の運用条件を設定している。このため、製鉄所におけるエネルギー用役（副生ガス、蒸気、電力の少なくとも一つ）が不足する局面において、各工場の運用者にエネルギー設備の運転計画の必要最小限の変更案を提示することができる。
また、提示された運用条件の変更案に基づいて、エネルギー設備の運用条件を変更し、または、製鉄所内の製造設備の操業条件を変更することによって、エネルギー設備の最適運用を実現する製鉄所の操業ができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  エネルギー運用支援装置
４  最適化計算部
５  運用指針作成部
６  ガイダンス部
Ｃ  重み定数
Ｆ  最適化すべき総コスト
Ｘ  不足量決定変数
ＤＢ１  エネルギー用役実績・予測データベース
ＤＢ２  単価情報データベース
ＤＢ３  稼働情報データベース
Ｓｉ（ｉ＝１，２，…Ｎ）  発生変数
Ｄｉ（ｉ＝１，２，…Ｍ）  消費変数
【要約】
最適化計算部（４）と、運用指針伝達部（５）、（６）とを備えている。最適化計算部は、実績値・予測値取得部（ＤＢ１）、単価情報取得部（ＤＢ２）及び稼働情報取得部（ＤＢ３）から得られた情報に基づき、エネルギー設備の運用条件を決定変数とし、エネルギー用役の収支条件を構成し、エネルギー用役の不足量決定変数を収支条件の発生変数側に付加して制約条件としている。そして、最適化計算部は、製鉄所のエネルギー運用に係る総コストと不足量決定変数を含む目的関数を定め、制約条件を満たすように目的関数が最適値に漸近するように決定変数を演算する。また、運用指針伝達部は、最適化計算部で演算した不足量に基づいて運用者に運用指針を伝達する。【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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