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公開番号2024022914
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-21
出願番号2022126363
出願日2022-08-08
発明の名称運転計画最適化支援装置および方法
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類G06Q 50/06 20240101AFI20240214BHJP(計算;計数)
要約【課題】電力設備の運転計画のロバスト性評価を支援する。
【解決手段】運転計画最適化支援装置1は、電力設備の運転計画問題と電力設備の初期設定のパラメータを記憶する記憶部10と、予め設定された運転計画問題である原問題を分割し、運転計画を実施する時間帯毎の下位問題と、複数の下位問題にわたって適用される制約が設定された上位問題を作成する計画作成部11と、初期設定のパラメータの条件下で問題を求解装置2が解いた後に、初期設定のパラメータのうち少なくとも一部を変更したパラメータを評価用パラメータとして設定する条件変更部12と、評価用パラメータの条件下で求解装置2が問題の解を求めた結果から、求解装置2が初期設定のパラメータの条件下で求めた解についてのロバスト性評価情報を得るロバスト性評価部13とを備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
予め設定された電力設備の運転計画問題と前記電力設備の初期設定のパラメータとを記憶するように構成された記憶部と、
前記初期設定のパラメータの条件下で前記運転計画問題を求解装置が解いた後に、前記初期設定のパラメータのうち少なくとも一部を変更したパラメータを評価用パラメータとして設定するように構成された条件変更部と、
前記評価用パラメータの条件下で前記求解装置が前記運転計画問題の解を求めた結果から、前記求解装置が前記初期設定のパラメータの条件下で求めた解についてのロバスト性評価情報を得るように構成されたロバスト性評価部とを備えることを特徴とする運転計画最適化支援装置。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
請求項１記載の運転計画最適化支援装置において、
予め設定された運転計画問題である原問題を所定の特性に基づいて複数に分割し、前記特性毎の下位問題と、複数の前記下位問題にわたって適用される制約が設定された上位問題とを作成するように構成された計画作成部をさらに備え、
前記計画作成部は、前記原問題を解く代わりに、前記初期設定のパラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示し、
前記ロバスト性評価部は、前記原問題を解く代わりに、前記評価用パラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示することを特徴とする運転計画最適化支援装置。
【請求項３】
請求項２記載の運転計画最適化支援装置において、
前記所定の特性は、所定の時間帯であることを特徴とする運転計画最適化支援装置。
【請求項４】
請求項２記載の運転計画最適化支援装置において、
前記計画作成部は、前記原問題を前記下位問題と前記上位問題に等価に変換できたかどうかを確認し、等価変換ができた場合には、前記原問題を解く代わりに、前記初期設定のパラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示し、前記等価変換ができなかった場合には、前記初期設定のパラメータの条件下で前記原問題を解くように前記求解装置に指示し、
前記ロバスト性評価部は、前記等価変換ができた場合には、前記原問題を解く代わりに、前記評価用パラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示し、前記等価変換ができなかった場合には、前記評価用パラメータの条件下で前記原問題を解くように前記求解装置に指示することを特徴とする運転計画最適化支援装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の運転計画最適化支援装置において、
予め設定された運転計画問題は、複数の電力設備を統合制御するアグリゲーターの評価指標を目的関数とし、電力設備個々の発動状態を示す状態変数を決定変数として定式化されていることを特徴とする運転計画最適化支援装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の運転計画最適化支援装置において、
前記ロバスト性評価部は、前記評価用パラメータの条件下で前記求解装置が求めた解が実行可能解であるかどうかを示す実行可否情報を含む前記ロバスト性評価情報を生成し、前記求解装置が求めた解が実行可能解である場合には、前記実行可否情報に加えて、前記評価用パラメータの条件下で前記求解装置が求めた解と、前記評価用パラメータの条件下で前記求解装置が求めた解から前記ロバスト性評価部が算出した目的関数評価値とを含む前記ロバスト性評価情報を生成することを特徴とする運転計画最適化支援装置。
【請求項７】
電力設備の初期設定のパラメータに基づいて前記電力設備の運転計画問題を求解装置が解いた後に、前記初期設定のパラメータのうち少なくとも一部を変更したパラメータを評価用パラメータとして設定する第１のステップと、
前記評価用パラメータの条件下で前記求解装置が前記運転計画問題の解を求めた結果から、前記求解装置が前記初期設定のパラメータの条件下で求めた解についてのロバスト性評価情報を得る第２のステップとを含むことを特徴とする運転計画最適化支援方法。
【請求項８】
請求項７記載の運転計画最適化支援方法において、
前記第１のステップの前に、予め設定された運転計画問題である原問題を所定の特性に基づいて複数に分割し、前記特性毎の下位問題と、複数の前記下位問題にわたって適用される制約が設定された上位問題とを作成する第３のステップをさらに含み、
前記第３のステップは、前記原問題を解く代わりに、前記初期設定のパラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示するステップを含み、
前記第２のステップは、前記原問題を解く代わりに、前記評価用パラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示するステップを含むことを特徴とする運転計画最適化支援方法。
【請求項９】
請求項８記載の運転計画最適化支援方法において、
前記所定の特性は、所定の時間帯であることを特徴とする運転計画最適化支援方法。
【請求項１０】
請求項８記載の運転計画最適化支援方法において、
前記第３のステップは、前記原問題を前記下位問題と前記上位問題に等価に変換できたかどうかを確認し、等価変換ができた場合には、前記原問題を解く代わりに、前記初期設定のパラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示し、前記等価変換ができなかった場合には、前記初期設定のパラメータの条件下で前記原問題を解くように前記求解装置に指示するステップを含み、
前記第２のステップは、前記等価変換ができた場合には、前記原問題を解く代わりに、前記評価用パラメータの条件下で前記下位問題と前記上位問題とを解くように前記求解装置に指示し、前記等価変換ができなかった場合には、前記評価用パラメータの条件下で前記原問題を解くように前記求解装置に指示するステップを含むことを特徴とする運転計画最適化支援方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力設備の運転計画を策定する技術に掛かり、特に運転計画のロバスト性評価を支援する運転計画最適化支援装置および方法に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、日本政府は自然エネルギーの活用や電力の完全自由化に向けて電力システム改革に取り組んでおり、自然変動電源による発電や、節電による電力需要の抑制等の様々な電力取引の機会が拡大している。また、自然変動電源による発電や、節電による電力需要の抑制等、それ単体では発電電力・節電電力を制御することができない設備が電力システムに組み込まれつつあり、このような設備の増加傾向は今後も継続することが想定される。
【０００３】
電力は重要な社会インフラの一つであり、停電せず安定して電力が供給されるということは消費者にとって重要である。また、電力を受け取る側の設備には受け取ることができる電力量・電圧の範囲などの特性が決まっており、それらの特性を逸脱した電力が入力されてしまうと設備の故障や機能不全・火災等の危険があることから、通常は何らかの指標を用いた「守るべき条件」を定めた電力取引が行われる。電力取引の定めとしては、例えば供給される電圧や交流周波数の範囲、消費電力の範囲などがある。
【０００４】
電力取引の定めに違反した場合、違約金や損害の補償などの支払い義務が発生したり、電力取引の相手からの信用を失ったりといった不利益が発生し得るため、違反の発生は避けることが好ましい。
【０００５】
従来から活用されていた発電設備（長時間にわたって一定の発電電力を維持する原子力発電所や、その時必要な量を発電する火力発電所など）は、発電電力が制御可能であるため、設備能力やメンテナンス計画等をもとに合理的に計画された発電計画に対し、実際の発電電力が一定の精度で制御されている。しかし、単体では発電電力・節電電力を制御することができない設備は、この制御が行われないのであるから、発電計画と実際の出力に乖離が生じ得る。
【０００６】
単体では発電電力・節電電力を制御することができない設備であっても、複数の設備を組み合わせたり発電電力・節電電力を制御することができる設備と組み合わせたりした上で適切に統合制御することにより、発電計画と実際の出力の乖離を一定以下に抑えること、つまり一定の精度で制御することが可能である。このような統合制御を行う事業者をアグリゲーターと呼ぶ。
【０００７】
電力取引においては、契約量を定め、この契約量が料金や報酬額に影響するという形態が一般的である。契約量の算定方法として運転計画法を用いた方法が知られている。アグリゲーターが運転計画法を採用する場合、アグリゲーターにとっては、計画された出力（発電量や節電量）と実際の出力の乖離が「守るべき条件」を満たす範囲内であるか否かを評価することは、前述の不利益の発生可能性や頻度・確率を予め見積もり、最終的に得られる利益を想定するために、商業上重要である。また、アグリゲーターが契約量の決定方法として運転計画法を用いる場合には、運転計画法の解がある種のロバスト性を持つことが重要である。
【０００８】
運転計画問題の解法としても用いられる最適化は、評価値が最良となるような解を求めるが、その解は一部が少し変化しただけで評価値が極端に悪化したり実行可能解が存在しなくなったりすることがあり得る。運転計画問題の解として得られる運転計画と現実の運転実績とがある範囲で異なるということが予め想定される場合は、その変化があったとしても解が実行可能であり、かつ評価値があまり悪化しないような解が実用上有用である。この「ある範囲の変動が起こったとしても解が実行可能であり、かつ評価値があまり悪化しない」という性質を「ロバスト性」と呼ぶこととする。
【０００９】
最適な契約量を求める従来技術として、特許文献１に開示された電力取引リスク管理システムがある。この電力取引リスク管理システムでは、発電所や市場から調達した電力を満期および配当期間が定められた金融資産とみなし、種々の契約形態の電力需要を契約電力量、契約期間、契約条件等に基づく満期および配当期間が定められた金融負債とし、これらを満期および配当期間を考慮した電力ポートフォリオとして総合的に管理する。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、変動が起こると想定した変数が現実に変動が起こる変数と異なる場合や、想定した変動の範囲が現実と異なる場合などのロバスト性を、得られた解（運転計画）について評価する方法については考慮されていない。
【００１０】
典型的な事象として、設備の故障によってその設備の発電が行えなくなることがある。ある設備Ａが発電できないと仮定し、電力取引の守るべき条件を満たした発電・節電を設備Ａ以外の設備だけで行うことが可能かを評価することは、現実に設備Ａが発電できなくなった場合に電力取引の条件違反に伴う不利益が発生するか否かを見積もるために重要である。しかし、このような評価を行う方法について特許文献１に開示された技術では考慮されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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