(57)【要約】【課題】環境変化や装置の経年劣化に伴う予測精度の悪化を防止すること。【解決手段】前記エネルギーシステムの稼働開始時の前から稼働終了時の後までに設定される各時間の、前記需要量または生産量を複数の予測手法で予測する第１予測部１１，第２予測部１２と、それぞれの予測部で予測された各時間の需要量または生産量と、予測された需要量または生産量の実績量との予測精度をそれぞれ演算する予測精度演算部１３と、設定された時間毎に演算された予測精度を前記予測手法毎に格納される予測精度蓄積部１４と、前記設定された時間毎の予測量として、前記記憶装置に格納されている前記予測手法毎の予測精度の中から前記予測精度が最も高い予測手法で予測された需要量または生産量を予測値として出力する予測値出力部１５とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種のガス、電力、蒸気を供給、消費するエネルギーシステムにおける前記ガス、電力、蒸気の少なくとも一つの需要量または消費量を予測するエネルギーシステムの予測装置であって、
前記エネルギーシステムの稼働開始時の前から稼働終了時の後までに設定される各時間の、前記需要量または生産量を複数の予測手法で予測する手段と、
それぞれの予測手法で予測された各時間の需要量または生産量と、予測された需要量または生産量の実績量との予測精度をそれぞれ演算する手段と、
前記設定された時間毎に演算された予測精度を前記予測手法毎に格納される記憶装置と、
前記設定された時間毎の予測量として、前記記憶装置に格納されている前記予測手法毎の予測精度の中から前記予測精度が最も高い予測手法で予測された需要量または生産量を予測値として出力する手段とを具備することを特徴とするエネルギーシステムの予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種のガス、電力、蒸気を供給、消費するエネルギーシステムで用いられレ、各ガスの発生量およびガス、電力、蒸気の需要量に変動がある場合に、それら変動量をリアルタイムで精度良く予測するエネルギーシステムの予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数種のガス、電力、蒸気を供給、消費するエネルギーシステムにおいて、現在から将来に渡るエネルギー変換設備（ボイラ、タービン、発電機）の操業計画を最適化するためには、現在以降将来（数時間後）に渡る各ガスの供給量およびガス、電力、蒸気の需要量をリアルタイムで精度良く予測する必要がある。従来は、設備稼動計画を元に、ガス、電力、蒸気の実績を用いた移動平均やニューラルネットワークによる学習などを用いて予測されていた（特許文献１）。
【特許文献１】特開平２−２５４１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のような手法では、それぞれの予測手法を用いてチューニングを行った直後では予測精度が向上するが、環境変化や経年劣化により、長年使用するにつれて予測精度が悪化するという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、環境変化や装置の経年劣化に伴う予測精度の悪化を防止することが可能なエネルギーシステムの予測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一例に係わるエネルギーシステムの予測装置は、複数種のガス、電力、蒸気を供給、消費するエネルギーシステムにおける前記ガス、電力、蒸気の少なくとも一つの需要量または消費量を予測するエネルギーシステムの予測装置であって、前記エネルギーシステムの稼働開始時の前から稼働終了時の後までに設定される各時間の、前記需要量または生産量を複数の予測手法で予測する手段と、それぞれの予測手法で予測された各時間の需要量または生産量と、予測された需要量または生産量の実績量との予測精度をそれぞれ演算する手段と、前記設定された時間毎に演算された予測精度を前記予測手法毎に格納される記憶装置と、前記設定された時間毎の予測量として、前記記憶装置に格納されている前記予測手法毎の予測精度の中から前記予測精度が最も高い予測手法で予測された需要量または生産量を予測値として出力する手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、前記課題を解決するために、予め用意した複数の予測手法の中から、その時点において最も精度良く予測できる手法に自動的に切り替えることにより、環境変化や経年劣化に強い予測手法を実現することができる。また、手法の切り替えは、予測精度が良好な場合にのみ自動的に行われるため、導入前後の確認に要していた労力を大幅に削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係わるエネルギーシステムの予測装置の概略を示すブロック図である。
【０００９】
図１に示す予測装置は、設備１０ＡのガスＧａの発生量および設備１０Ｂの電力Ｅｂの使用量を予測する。
【００１０】
図１（Ａ）に示すように、予測装置には、設備１０Ａの操業計画ＯＤ１、および設備１０Ａの操業実績蓄積ＯＲ１が入力される。予測装置は、第１予測部１１、第２予測部１２、予測精度演算部１３、予測精度蓄積部１４、および予測値出力部１５を有する。操業実績蓄積ＯＲ１には、稼動開始前の時間経過（５分単位）に、過去３ヶ月分の操業実績が格納される。
【００１１】
第１予測部１１は、稼働開始時から稼働終了時までに設定される各時間における設備１０ＡからのガスＧａの発生量を直前５分間の移動平均を用いて予測する。第２予測部１２は、稼働開始時から稼働終了時までに設定される各時間における設備１０ＡからのガスＧａの発生量を前回操業時の平均値を用いて予測する。
【００１２】
予測精度演算部１３は、第１予測部１１および第２予測部１２の予測値と、実際の発生量との予測精度をそれぞれ演算し、各時間毎の予測精度を各予測部毎にまとめて予測精度蓄積部１４に格納する。なお、予測精度演算部１３は、予測精度として誤差分散を演算する。
【００１３】
予測値出力部１５は、第１予測部１１および第２予測部１２の予測量のうち、予測精度蓄積部１４に格納されている各設定されている時間に対して予測精度が高い予測部で予測された値を予測値として出力する。
【００１４】
図１（Ｂ）に示すように、予測装置には、設備１０Ｂの操業計画ＯＤ２、および設備１０Ｂの操業実績ＯＲ２が入力される。予測装置は、第１予測部２１、第２予測部２２、予測精度演算部２３、予測精度蓄積部２４、および予測値出力部２５を有する。操業実績蓄積ＯＲ２には、稼動開始前の時間経過（５分単位）に、過去３ヶ月分の操業実績が格納される。また、設備Ｂのように稼動開始前にエネルギーを発生または消費する設備に関しては、稼動開始前からの操業実績が格納される。
【００１５】
第１予測部２１は、稼働開始時から稼働終了時までに設定される各時間における設備１０Ｂの電力Ｅｂの発生量を直前５分間の移動平均を用いて予測する。第２予測部１２は、稼働開始時から稼働終了時までに設定される各時間における設備１０Ｂの電力Ｅｂの使用量を前回操業時の平均値を用いて予測する。
【００１６】
予測精度演算部２３は、第１予測部２１および第２予測部２２の予測値と、実際の発生量との予測精度をそれぞれ演算し、各時間毎の予測精度を各予測部毎にまとめて予測精度蓄積部２４に格納する。なお、予測精度演算部２３は、予測精度として誤差分散を演算する。
【００１７】
予測値出力部２５は、第１予測部２１および第２予測部２２の予測量のうち、予測精度蓄積部２４に格納されている各設定されている時間に対して予測精度が高い予測部で予測された値を予測値として出力する。
【００１８】
図２は、横軸に時間、縦軸に第１予測部１１によるガス発生量Ｇａの予測値、第２予測部１２によるガス発生量Ｇａの予測値、実績値、および予測の出力値を示すグラフである。また、図３には、時間に対するガス発生量Ｇａの実績値、第１予測部１１によるガスＧａの発生量の予測値、第２予測部１２によるガスＧａの発生量の予測値、および予測の出力値の表を示す。
【００１９】
この図２で分かるように、設備Ａにおけるガス発生予測は、稼動後最初の５分間と停止後５〜１０分の間は第２予測部１２による予測精度が高く、稼動後５分後〜停止後５分までの間は第１予測部１１による予測精度が高い。
【００２０】
本装置では、図２および図３に示すように、稼動後最初の５分間は予測精度が高い第２予測部１２の予測値を予測値として出力する。そして、稼働後５分後〜停止後５分までは、予測精度が高い第１予測部１１の予測値を予測値として出力する。そして、停止後５分〜１０分の間は、予測精度が高い第２予測部１２の予測値を予測値として出力する。
【００２１】
本装置では、過去の操業実績データから、それぞれの時間帯で最も予測精度の高い手法が選択されるので、第１予測部１１による予測値と第２予測部１２による予測値とが自動的に切り替えられ、最終的に最も精度の高い予測が得られる。
【００２２】
また、図４は、横軸に時間、縦軸に第１予測部２１による電力Ｅｂの予測値、第２予測部１２による電力Ｅｂの予測値、実績値、および予測の出力値を示すグラフである。また、図５には、時間に対する電力Ｅｂの実績値、第１予測部２１による電力Ｅｂの予測値、第２予測部２２による電力Ｅｂの予測値、および予測の出力値の表を示す。
【００２３】
この図４および図５から分かるように、設備Ｂにおける電力Ｅｂの使用量予測は、稼動２５分前〜稼働直前が第１予測部２１による予測精度が高く、稼働後〜稼働終了までの間は第２予測部２２による予測精度が高い。
【００２４】
本装置では、図４および図５に示すように、稼動２５分前〜稼働直前までの間は予測精度が高い第１予測部２１の予測値を予測値として出力する。そして、稼働後〜稼働終了までの間は、予測精度が高い第２予測部２２の予測値を予測値として出力する。
【００２５】
本装置では、過去の操業実績データから、それぞれの時間帯で最も予測精度の高い手法が選択されるので、第１予測部２１による予測値と第２予測部２２による予測値とが自動的に切り替えられ、最終的に最も精度の高い予測が得られる。
【００２６】
なお、上述した例では、二つの予測手法でガスＧａの発生量または電力Ｅｂの使用量を予測していたが、三つ以上の予測手法で予測を行っても良い。  
図６に、稼働後から５分ごとの設備ＡのガスＧａの発生量、設備Ｂの電力Ｅｂの需要量、設備ＣのガスＧｃの発生量、設備Ｄの蒸気Ｓｄの需要量、設備ＥのガスＧｅの需要量、設備ＦのガスＧｆの需要量、設備ＧのガスＧｇの発生量の予測に用いた予測手法を示す。
【００２７】
なお、図６において、Ｘｙ＿Ｚ（Ｘ＝Ｇ，Ｅ，Ｓ、ｙ＝ａ，ｂ，ｃ，…、Ｚ＝１〜８）は、それぞれ設備と予測種と予測手法を示す。ＸがＧであればガス、Ｅであれば電力、Ｓであれば蒸気を示す。また、ｙが設備を示し、ａ，ｂ，ｃ，…は設備Ａ，設備Ｂ，設備Ｃ，…に対応する。また、Ｚは予測手法を示す。以下に８種類の予測手法を示す。
【００２８】
手法１：直前５分間の移動平均を用いて予測
手法２：前回操業時の平均値を用いて予測
手法３：操業条件を入力とし最小二乗法を用いて予測
手法４：操業条件を入力としニューラルネットワークも用いて予測
手法５：今回の操業条件と過去の操業条件を比較し最も近い（操業条件の距離の二乗和が最も小さい）操業を抽出しそのとき実績を用いて予測
手法６：直前１０分の移動平均を用いて予測
手法７：直前２０分の移動平均を用いて予測
手法８：固定値
図６に示すように、設備ＡのガスＧａの発生量の予測値は、稼働開始から５分までは、手法２で予測された値が出力され、稼働開始５分後からは予測手法１で予測された値が出力される。
【００２９】
設備Ｂの電力Ｅｂの使用量の予測値は、稼働開始から３５分までは予測手法４で予測された値が出力され、稼働開始後３５分〜４０分迄では予測手法５で予測された値が出力され、稼働開始後４０分〜７０分までは予測手法４で予測された値が出力され、稼働開始後７０分〜７５分迄は予測手法５で予測された値が出力され、稼働開始後７５分からは予測手法４で予測された値が出力される。
【００３０】
設備ＣのガスＧｃの発生量の予測値は、稼働開始から５分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始５分後から１０分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始１０分後から１５分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始１５分後から２０分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始２０分後から３０分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始３０分後から４５分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始４５分後から８０分迄は予測手法４で予測された値が出力され、稼働開始８０分後から９５分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始９５分後からは予測手法３で予測された値が出力される。
【００３１】
設備Ｄの蒸気Ｓｄの需要量は、稼働開始から２５分迄は予測手法１で予測された値が出力され、稼働開始２５分後から３０分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始３０分後から８５分迄は予測手法１で予測された値が出力され、稼働開始８５分後から９０分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始９０分後からは予測手法１で予測された値が出力される。
【００３２】
設備ＥのガスＧｅの需要量の予測値は、稼働開始から１５分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始１５分後から２０分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始２０分後から３０分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始３０分後から３５分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始３５分後から８０分迄は予測手法１で予測された値が出力され、稼働開始８０分後から９５分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始９５分後からは予測手法２で予測された値が出力される。
【００３３】
設備ＦのガスＧｆの需要量の予測値は、稼働開始から１５分迄は予測手法５で予測された値が出力され、稼働開始１５分後から２０分迄は予測手法６で予測された値が出力され、稼働開始２０分後から３０分迄は予測手法７で予測された値が出力され、稼働開始３０分後から４０分迄は予測手法６で予測された値が出力され、稼働開始４０分後から４５分迄は予測手法５で予測された値が出力され、稼働開始４５分後から６０分迄は予測手法７で予測された値が出力され、稼働開始６０分後から７０分迄は予測手法８で予測された値が出力され、稼働開始７０分後から８０分迄は予測手法７で予測された値が出力され、稼働開始８０分後から８５分迄は予測手法８で予測された値が出力され、稼働開始８５分後からは予測手法５で予測された値が出力される。
【００３４】
設備ＧのガスＧｇの需要量の予測値は、稼働開始から１５分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始１５分後から２０分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始２０分後から３０分迄は予測手法２で予測された値が出力され、稼働開始３０分後から３５分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始３５分後から８０分迄は予測手法１で予測された値が出力され、稼働開始８０分後から９５分迄は予測手法３で予測された値が出力され、稼働開始９５分後からは予測手法２で予測された値が出力される。
【００３５】
なお、予測手法は８種類を用意したが、予測に用いる手法の種類やその数、予測する設備やエネルギーの種類に制限を受けるものではない。
【００３６】
なお、図６は稼動開始後のものであるが、稼動停止前後に関しても同様である。また、稼動開始前にエネルギーを発生または消費する設備に関しては、稼動開始前からのデータを用いて予測することもできる。なお、今回の実施例では、予測精度の比較には誤差分散を用いているが、他の指標を用いることもできる。
【００３７】
本装置では稼動停止の前後など、過渡期のガスの発生やエネルギーの需要が精度良く予測できるだけでなく、変化が緩やかな設備が、操業変化により変動が大きくなったときなども、自動的に検知して予測手法切り替わるため、精度の維持が容易となる。また新しく予測ロジックを開発した場合にも、新規に手法を登録するだけで、精度が良い場合に限って使用されるため、実装リスクを下げられ、それにかかる工数も削減できるというメリットもある。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係わるエネルギーシステムの予測装置を構成を示すブロック図。
【図２】横軸に時間、縦軸に第１予測部によるガス発生量Ｇａの予測値、第２予測部によるガス発生量Ｇａの予測値、実績値、および予測の出力値を示すグラフ。
【図３】時間に対するガス発生量Ｇａの実績値、第１予測部によるガスＧａの発生量の予測値、第２予測部によるガスＧａの発生量の予測値、および予測の出力値を示す表。
【図４】横軸に時間、縦軸に第１予測部による電力Ｅｂの予測値、第２予測部による電力Ｅｂの予測値、実績値、および予測の出力値を示すグラフ。
【図５】時間に対する電力Ｅｂの実績値、第１予測部による電力Ｅｂの予測値、第２予測部による電力Ｅｂの予測値、および予測の出力値を示す表。
【図６】稼働後から５分ごとの設備ＡのガスＧａの発生量、設備Ｂの電力Ｅｂの需要量、設備ＣのガスＧｃの発生量、設備Ｄの蒸気Ｓｄの需要量、設備ＥのガスＧｅの需要量、設備ＦのガスＧｆの需要量、設備ＧのガスＧｇの発生量の予測に用いた予測手法の一覧を表に示した図。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ａ…設備，１０Ｂ…設備，１１…第１予測部，１２…第２予測部，１３…予測精度演算部，１４…予測精度蓄積部，１５…予測値出力部，２１…第１予測部，２２…第２予測部，２３…予測精度演算部，２４…予測精度蓄積部，２５…予測値出力部。
【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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