知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 株式会社東芝の特許一覧 ▶ 東芝エネルギーシステムズ株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024159280
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】計画装置
(51)【国際特許分類】
G06Q 50/06 20240101AFI20241031BHJP
【ＦＩ】
G06Q50/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023075156
(22)【出願日】2023-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】秋葉 剛史
(72)【発明者】
【氏名】山根 史之
【テーマコード（参考）】
5L049
5L050
【Ｆターム（参考）】
5L049CC06
5L050CC06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】資源のサプライチェーン全体の計画を最適化可能とする計画装置を提供する。
【解決手段】エネルギーシステムにおいて、計画装置は、電力調達源たる電力系統４０、卸電力取引市場５２及び相対電力５４からの電力情報、水素製造装置における製造情報、貯蔵装置における貯蔵情報、供給装置からの供給情報及び輸送装置から配送情報を受信する取得受信部と、前記各情報に基づいて全体計画の最適化の演算条件を設定する設定部と、全体計画をなす問題について所定の条件に基づいて二以上の問題群に分割する問題分割部と、異なる特性をもつ二以上の計算機資源を分割した問題群それぞれに対してその特性に応じて割り当て、受信した問題群毎の演算結果を結合して全体計画を生成するリソース割当部と、計算機資源を割り当てた問題群及び演算条件を計算機資源に対して送信し該計算機資源から演算結果を受信する問題送受信部と、を具備する。
【選択図】図１
【解決手段】エネルギーシステムにおいて、計画装置は、電力調達源たる電力系統４０、卸電力取引市場５２及び相対電力５４からの電力情報、水素製造装置における製造情報、貯蔵装置における貯蔵情報、供給装置からの供給情報及び輸送装置から配送情報を受信する取得受信部と、前記各情報に基づいて全体計画の最適化の演算条件を設定する設定部と、全体計画をなす問題について所定の条件に基づいて二以上の問題群に分割する問題分割部と、異なる特性をもつ二以上の計算機資源を分割した問題群それぞれに対してその特性に応じて割り当て、受信した問題群毎の演算結果を結合して全体計画を生成するリソース割当部と、計算機資源を割り当てた問題群及び演算条件を計算機資源に対して送信し該計算機資源から演算結果を受信する問題送受信部と、を具備する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力調達源、燃料物質製造装置、燃料物質貯蔵装置、燃料物質供給装置及び燃料物質配送装置と接続され、
前記電力調達源から電力供給を受けて前記燃料物質製造装置が燃料物質を製造する製造計画、前記燃料物質貯蔵装置が前記燃料物質を貯蔵する貯蔵計画、前記燃料物質供給装置が前記燃料物質を供給する供給計画、及び前記燃料物質配送装置が前記燃料物質を配送する配送計画を含む全体計画を最適化する計画装置であって、
前記電力調達源からの電力供給量を含む電力情報、前記燃料物質製造装置における製造量を含む製造情報、前記燃料物質貯蔵装置における貯蔵量を含む貯蔵情報、前記燃料物質供給装置からの供給量を含む供給情報、及び前記燃料物質配送装置から配送量を含む配送情報を受信する情報受信部と、
前記電力情報、前記製造情報、前記貯蔵情報、前記供給情報及び前記配送情報に基づいて、前記全体計画の最適化の演算条件を設定する設定部と、
前記全体計画をなす前記製造計画、前記貯蔵計画、前記供給計画及び前記配送計画に関する問題について、所定の条件に基づいて二以上の問題群に分割する問題分割部と、
異なる特性をもつ二以上の計算機資源を、前記分割した問題群それぞれに対してその特性に応じて割り当てるリソース割当部と、
前記計算機資源を割り当てた問題群及び前記演算条件を前記計算機資源に対して送信し、該計算機資源から演算結果を受信する問題送受信部と、
前記受信した問題群ごとの演算結果を結合して前記全体計画を生成する結合部と、
を具備する計画装置。
前記電力調達源から電力供給を受けて前記燃料物質製造装置が燃料物質を製造する製造計画、前記燃料物質貯蔵装置が前記燃料物質を貯蔵する貯蔵計画、前記燃料物質供給装置が前記燃料物質を供給する供給計画、及び前記燃料物質配送装置が前記燃料物質を配送する配送計画を含む全体計画を最適化する計画装置であって、
前記電力調達源からの電力供給量を含む電力情報、前記燃料物質製造装置における製造量を含む製造情報、前記燃料物質貯蔵装置における貯蔵量を含む貯蔵情報、前記燃料物質供給装置からの供給量を含む供給情報、及び前記燃料物質配送装置から配送量を含む配送情報を受信する情報受信部と、
前記電力情報、前記製造情報、前記貯蔵情報、前記供給情報及び前記配送情報に基づいて、前記全体計画の最適化の演算条件を設定する設定部と、
前記全体計画をなす前記製造計画、前記貯蔵計画、前記供給計画及び前記配送計画に関する問題について、所定の条件に基づいて二以上の問題群に分割する問題分割部と、
異なる特性をもつ二以上の計算機資源を、前記分割した問題群それぞれに対してその特性に応じて割り当てるリソース割当部と、
前記計算機資源を割り当てた問題群及び前記演算条件を前記計算機資源に対して送信し、該計算機資源から演算結果を受信する問題送受信部と、
前記受信した問題群ごとの演算結果を結合して前記全体計画を生成する結合部と、
を具備する計画装置。
【請求項2】
前記問題分割部が分割する問題は、前記燃料物質の製造コスト、前記燃料物質の供給コスト、前記燃料物質の製造時における環境負荷度、及び前記燃料物質の供給時における環境負荷度の少なくとも二以上の問題を分割することを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項3】
前記全体計画について、前記電力調達源からデマンドレスポンスによる電力調達の余地を探索するデマンドレスポンス供出可能量探索部をさらに備えた請求項１記載の計画装置。
【請求項4】
過去に生成した前記全体計画を記憶する記憶部と、
生成した前記全体計画と前記過去に生成した前記全体計画とに基づいて次回の前記全体計画の立案の要否を判定する計画演算部とをさらに備えた請求項１記載の計画装置。
生成した前記全体計画と前記過去に生成した前記全体計画とに基づいて次回の前記全体計画の立案の要否を判定する計画演算部とをさらに備えた請求項１記載の計画装置。
【請求項5】
過去に生成した前記全体計画及びその実績に基づく学習結果を記憶する記憶部をさらに備え、
前記設定部は、前記学習結果に基づいて、計画長、貯蔵装置の時刻毎の仮定残量上限値、貯蔵装置の時刻毎の仮定残量下限値、補機装置の時刻毎の仮定固定値のいずれか一以上を含む演算条件を設定することを特徴とする請求項１記載の計画装置。
前記設定部は、前記学習結果に基づいて、計画長、貯蔵装置の時刻毎の仮定残量上限値、貯蔵装置の時刻毎の仮定残量下限値、補機装置の時刻毎の仮定固定値のいずれか一以上を含む演算条件を設定することを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項6】
前記リソース割当部は、前記計算機資源を前記分割した問題群それぞれに割り当てた後、割り当てた前記計算機資源に適合した形式に前記問題群を修正することを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項7】
前記問題送信部が送信する前記計算機資源を割り当てた問題群及び前記演算条件を暗号化する暗号化部をさらに具備する請求項１記載の計画装置。
【請求項8】
前記問題分割部は、前記全体計画のうち、前記燃料物質製造装置が製造した燃料物質を前記燃料物質貯蔵装置及び前記燃料物質供給装置により供給する計画、及び前記燃料物質配送装置により燃料物質を配送する計画について、問題分割、問題縮小、問題の一部省略、計画長短縮及び計画長分割のいずれか一以上を行うことを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項9】
前記問題分割部が分割する問題は、卸電力取引市場からの最大買電可能電力予測、卸電力取引市場への最大売電可能電力予測、卸電力取引市場からの平均買電単価予測、卸電力取引市場への平均売電単価予測、燃料物質需要家の燃料物質需要予測値の少なくとも一つを確率分布または信頼区間に係る問題を含むことを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項10】
前記問題分割部が分割する問題は、さらに、再エネ発電予測、燃料物質需要家への輸送装置が供給装置に戻り充填待ち状態になるまでの予測時間の少なくとも一つを確率分布または信頼区間に係る問題を含むことを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項11】
前記問題分割部が分割する問題は、さらに、蓄電池残量の時刻毎の下限の仮定値と上限の仮定値に係る問題を含むことを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項12】
前記電力情報、前記製造情報、前記貯蔵情報に関する問題について、前記電力調達源からデマンドレスポンスによる電力調達の余地を探索するデマンドレスポンス供出可能量探索部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項13】
前記燃料物質の需要者たる需要装置における所要電力または熱、前記燃料物質の消費量、前記輸送装置が拠点の供給装置に到着する時刻、輸送装置が拠点の供給装置から受ける水素供給量の少なくとも一つを含む予測情報を生成する予測部をさらに備え、
前記設定部は、さらに前記予測情報に基づいて前記全体計画を立案する演算条件を設定することを特徴とする請求項１記載の計画装置。
前記設定部は、さらに前記予測情報に基づいて前記全体計画を立案する演算条件を設定することを特徴とする請求項１記載の計画装置。
【請求項14】
前記全体計画、前記電力情報、前記製造情報、前記貯蔵情報、前記供給情報、前記配送情報、前記予測情報、前記問題分割部による分割結果、前記リソース割当部による割り当て結果のうち少なくとも一以上を表示装置に表示可能な画面表示情報を生成する表示情報生成部をさらに備えたことを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の計画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、資源サプライチェーン全体の計画立案を行う計画装置に関する。
【背景技術】
【0002】
新たなクリーンエネルギーとして、水素エネルギーが注目されつつある。電力と水を入力として、水素製造装置によって燃料物質としての水素が生成される。水素を入力として、水素発電装置によって電力と熱が生成される。すなわち、水素製造装置、水素貯蔵装置、水素発電装置（これらを以下、水素システムと呼ぶ）によって、電力を水素に変換し再び電力に変換することができる。これらの装置群を電力網に接続することで、他の発電設備からの供給過多の場合は電力網から電力を吸い取り（この場合電力需要となる）、需要過多の場合は電力網に電力を与える（この場合電力供給となる）ことが可能となり、電力網の安定化に寄与することができる。
【0003】
また、自然エネルギー由来の再生エネルギー発電設備（以下、再エネ発電設備と称する。）にも注目が集まっている。世界各国で国内電源の再エネ発電設備の割合を大幅に高める動きが出てきており、気象条件に応じて大きく変動する再エネ発電を安定化させる手段として、水素システムへの期待が高まっている。
【0004】
一方、水素の利活用による脱炭素化のためには、利用時のみでなく製造時や貯蔵・輸送時なども含め、一貫した取り組みが必要となる。そのため、水素サプライチェーン全体を一気通貫した計画を策定することが好ましいが、予測、最適化、学習など計算すべき問題規模が莫大となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０２０／１９６８８９号
【特許文献2】特表２０１５－５１７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このように、資源としての水素の利活用による脱炭素化を進めるために資源のサプライチェーン全体の計画を策定するには、必要とする計算量が膨大となる問題がある。実施形態の計画装置は、かかる課題を解決するためになされたもので、資源のサプライチェーン全体の計画を最適化可能とする計画装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の計画装置は、電力調達源、燃料物質製造装置、燃料物質貯蔵装置、燃料物質供給装置及び燃料物質配送装置と接続され、電力調達源から電力供給を受けて燃料物質製造装置が燃料物質を製造する製造計画、燃料物質貯蔵装置が燃料物質を貯蔵する貯蔵計画、燃料物質供給装置が燃料物質を供給する供給計画、及び燃料物質配送装置が燃料物質を配送する配送計画を含む全体計画を最適化する計画装置である。電力調達源からの電力供給量を含む電力情報、燃料物質製造装置における製造量を含む製造情報、燃料物質貯蔵装置における貯蔵量を含む貯蔵情報、燃料物質供給装置からの供給量を含む供給情報、及び燃料物質配送装置から配送量を含む配送情報を受信する情報受信部と、電力情報、製造情報、貯蔵情報、供給情報及び配送情報に基づいて、全体計画の最適化の演算条件を設定する設定部と、全体計画をなす製造計画、貯蔵計画、供給計画及び配送計画に関する問題について、所定の条件に基づいて二以上の問題群に分割する問題分割部と、異なる特性をもつ二以上の計算機資源を、分割した問題群それぞれに対してその特性に応じて割り当てるリソース割当部と、計算機資源を割り当てた問題群及び演算条件を計算機資源に対して送信し、該計算機資源から演算結果を受信する問題送受信部と、受信した問題群ごとの演算結果を結合して全体計画を生成する結合部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態の計画装置が計画を立案するエネルギーシステムの構成例を示すブロック図である。
【図2】第１実施形態の計画装置の構成を示すブロック図である。
【図3】第１実施形態の計画装置の計画立案における変数を示すブロック図である。
【図4】第１実施形態の計画装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図5】第１実施形態の計画装置の分割動作を示すフローチャートである。
【図6A】第１実施形態の計画装置の分割動作の例を示す概念図である。
【図6B】第１実施形態の計画装置の分割動作の例を示す概念図である。
【図7】第１実施形態の計画装置の分割動作の例を示す概念図である。
【図8】第１実施形態の計画装置の割当動作の例を示す概念図である。
【図9】第２実施形態の計画装置の動作例を示すフローチャートである。
【図10】第３実施形態の計画装置の動作例を示すフローチャートである。
【図11】第４実施形態の計画装置の動作例を示すフローチャートである。
【図12】第５実施形態の計画装置の動作例を示すフローチャートである。
【図13】第６実施形態の計画装置の動作例を示すフローチャートである。
【図14】第７実施形態の計画装置の動作例を示す概念図である。
【図15】第８実施形態の計画装置の構成を示すブロック図である。
【図16】第８実施形態の計画装置の動作例を示すフローチャートである。
【図17】第９実施形態の計画装置の画面表示情報の例を示す図である。
【図18】第９実施形態の計画装置の画面表示情報の例を示す図である。
【図19】第９実施形態の計画装置の画面表示情報の例を示す図である。
【図20】第９実施形態の計画装置の画面表示情報の例を示す図である。
【図21】第９実施形態の計画装置の画面表示情報の例を示す図である。
【図22】第９実施形態の計画装置の画面表示情報の例を示す図である。
【図23】第９実施形態の計画装置の画面表示情報の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
（第１実施形態）
燃料物質としての水素の利活用による脱炭素化のためには、利用時のみでなく製造時や貯蔵・輸送時なども含め、一貫した取り組みが必要となる。水素など資源のサプライチェーン全体を一気通貫した計画を策定することが好ましいが、計算すべき問題の規模が莫大となってしまう。そこで、実施形態の計画装置では、計画立案の演算に最適な分散処理を実現する。
燃料物質としての水素の利活用による脱炭素化のためには、利用時のみでなく製造時や貯蔵・輸送時なども含め、一貫した取り組みが必要となる。水素など資源のサプライチェーン全体を一気通貫した計画を策定することが好ましいが、計算すべき問題の規模が莫大となってしまう。そこで、実施形態の計画装置では、計画立案の演算に最適な分散処理を実現する。
【0010】
（エネルギーシステムの構成）
図１に示すように、実施形態のエネルギーシステム１は、水素製造装置２０、貯蔵装置２２、圧縮装置２４、供給装置２６、再生エネルギー発電装置（再エネ発電装置）４４、蓄団地装置４６を具備する水素製造システム５０と、これらと相互接続された計画装置１０を有する。エネルギーシステム１は、供給装置２６から供給される水素を輸送する輸送装置２８、輸送装置２８から水素の供給を受ける需要装置３０を配下に有してもよく、計画装置１０とさらに相互接続されてもよい。計画装置１０は、さらに卸電力取引市場５２、相対電力５４、予測サービス６０と接続されてもよい。この実施形態では、管理対象たる燃料物質（資源）が水素である例に説明するが、これには限定されない。
図１に示すように、実施形態のエネルギーシステム１は、水素製造装置２０、貯蔵装置２２、圧縮装置２４、供給装置２６、再生エネルギー発電装置（再エネ発電装置）４４、蓄団地装置４６を具備する水素製造システム５０と、これらと相互接続された計画装置１０を有する。エネルギーシステム１は、供給装置２６から供給される水素を輸送する輸送装置２８、輸送装置２８から水素の供給を受ける需要装置３０を配下に有してもよく、計画装置１０とさらに相互接続されてもよい。計画装置１０は、さらに卸電力取引市場５２、相対電力５４、予測サービス６０と接続されてもよい。この実施形態では、管理対象たる燃料物質（資源）が水素である例に説明するが、これには限定されない。
【0011】
また、計画装置１０は、１以上の計算機資源７０が接続されている。水素などの資源のサプライチェーン全体についての計画立案は、計算すべき問題が多岐多様にわたり膨大な数となる。そのため、単一の計算機資源で賄うことは現実的ではなく、問題の最適化演算を複数の計算機資源に分散することが好ましい。実施形態の計画装置１０は、演算すべき問題を分割し、複数の計算機資源７０に演算させることができる。
【0012】
計算機資源７０は、ノイマン型コンピュータや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array：現場で書き換え可能な回路アレイ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：画像処理特化演算装置）またはこれらの組み合わせなどによる従来型計算機、量子計算機（光量子などを含むゲート型、アニーリング型など）などにより実現することができる。ここで、従来型計算機において、量子現象を考慮した手法（シミュレーテッド分岐アルゴリズム）などを採用してもよい。演算を分散する計算機資源７０は、ハードウェア資源としてのコンピュータに限定されず、ソフトウェア資源としての演算ツールなどを含んでもよい。計算機資源７０は、計画装置１０から物理的に異なる場所に配置されてもよいし、コンピュータシステムとして計画装置１０と一体をなしてもよい。
【0013】
計算機資源７０は、計画装置１０が送信した問題について最適化演算し、演算結果を返す機能を有している。計算機資源７０は、計画装置１０に返す演算結果を暗号化する機能を有してもよい。
【0014】
計画装置１０は、水素製造装置２０、貯蔵装置２２、圧縮装置２４、供給装置２６、電力系統４０、再エネ発電装置４４及び蓄電池装置４６から取得したパラメータなどに基づいて、水素製造装置２０への電力供給量や、電力の供給元及び供給量などの最適化を図る水素供給計画などを作成する。計画装置１０は、さらに、輸送装置２８、需要装置３０、卸電力取引市場５２、相対電力５４からパラメータを取得して水素供給計画などを作成してもよい。計画装置１０による計画策定は、計算機資源７０と協働して行われる。
【0015】
水素製造装置２０（製造装置）は、電力を用いて燃料物質としての水素を製造する要素である。水素製造装置２０は、電力系統４０、再エネ発電装置４４及び蓄電池装置４６のいずれか一以上から供給された電力を利用して水素を製造する。水素製造装置２０は、供給を受けた単位時間平均電力や製造した単位時間水素量などの情報を計画装置１０に提供する。水素製造装置２０は、計画装置１０が作成した計画に基づいて水素を製造する。
【0016】
なお、燃料物質は水素に限定されない。例えば、アンモニア、メタン、メタノール、ナフサ、ガソリン、灯油、ジェット燃料(SAF)、軽油、重油、エタノール、エチレン、LPG、一酸化炭素などでも構わない。これらの燃料物質は、水素製造後や水素貯蔵後や水素輸送後に水素から変換したものでも良いし、水素製造装置の代わりに電力から直接これらの燃料物質を製造する装置を用いて製造した燃料物質でもよい。また、輸入された燃料物質や他の手段で製造された燃料物質との混合も対象とする。
【0017】
貯蔵装置２２は、水素を貯蔵する要素である。貯蔵装置２２は、水素製造装置２０が製造した水素を貯蔵する。貯蔵装置２２は、貯蔵水素量や圧縮装置２４への供給量などの情報を計画装置１０に提供する。
【0018】
圧縮装置２４は、電力を用いて貯蔵装置２２に貯蔵された水素を圧縮する要素である。圧縮装置２４は、水素を圧縮して気体水素から圧縮水素へ変換することができる。
【0019】
供給装置２６は、圧縮装置２４が圧縮した水素を輸送装置２８に供給（充填）する要素である。供給装置２６は、例えば、輸送装置２８を介して水素ユーザたる需要装置３０へ水素を供給する水素ステーションなどが例示される。また、燃料物質の供給とは、バッファタンクへの供給、トレーラーやカードルへの供給、燃料需要家（例えば燃料供給ステーション）や燃料電池自動車や燃料電池や混焼タービン（例えば水素混焼タービン）や専焼タービン（例えば水素専焼タービン）への供給を含んでもよい。
【0020】
輸送装置２８は、供給装置２６から供給される水素を需要装置３０まで輸送して供給する要素である。輸送装置２８は、例えば、タンクローリーなどの輸送用車両や貨物船舶、鉄道、パイプラインなどである。輸送装置２８は、輸送装置２８における貯蔵水素量や輸送量などの情報を計画装置１０に提供する。
【0021】
需要装置３０は、水素を利用する要素である。需要装置３０は、例えば水素を一定期間貯蔵する貯蔵装置、輸送装置２８から受け取った水素を他の要素に供給する供給装置、同じく受け取った水素を用いて発電する発電装置、同じく受け取った水素を用いて温水や蒸気を製造する温水・蒸気製造装置などを含んでいる。需要装置３０としての供給装置は、ＦＣＶやＦＣフォークリフトなどに充填する水素ステーションなどが例示される。需要装置３０としての発電装置は、ＦＣや水素ガスタービンなどが例示される。需要装置３０としての温水・蒸気製造装置は、水素ボイラなどが例示される。
【0022】
電力系統４０は、卸電力市場や電力相対契約先などの卸電力取引市場５２や相対電力５４などから電力を調達する要素である。電力系統４０は、エネルギーシステム１の各要素に電力を供給する。
【0023】
また、電力系統４０は、電力事業者による複数の装置を有する電力系統であっても構わない。電力系統４０は、一般に電力を販売するが、他の電力事業者などから電力を購入する立場を持っていてもよい。電力系統４０は、供給する電力の単位時間平均電力などの情報を計画装置１０に提供する。
【0024】
再生エネルギー発電装置（再エネ発電装置）４４は、例えば風力発電や太陽光発電などのように電力系統４０よりも環境負荷を低く抑えて水素製造装置２０や圧縮装置２４などに電力を供給する要素である。再エネ発電装置４０は、水素製造装置２０や圧縮装置２４などに対して販売する電力を供給するが、電力系統４０に対して販売する電力を供給可能に構成してもよい。しかし、再エネ発電装置４４は、一般に購入電力を受け入れることはない。再エネ発電装置４４は、供給した単位時間平均電力などの情報を計画装置１０に提供する。
【0025】
蓄電池装置４６は、水素製造装置２０や圧縮装置２４に供給される電力を補助する要素である。蓄電池装置４６は、電力系統４０や再エネ発電装置７０から電力の供給を受けて充電することができる。蓄電池装置４６は、電力系統４０に対して電力を販売する立場を持ってもよい。蓄電池装置４６は、単位時間平均電力などの情報を計画装置１０に提供する。蓄電池装置４６は、補助装置であるから必須ではなく、省略してもよい。
【0026】
（計画装置の構成）
図２を参照して、実施形態の計画装置１０の構成を説明する。計画装置１０は、ＣＰＵやメモリなどからなるコンピュータにより実現することができる。図２に示すように、実施形態の計画装置１０は、取得受信部１１０、設定部１２０、ＤＲ供出可能量探索部１３０、問題送受信部１４０、計画演算部１５０、問題分離部１６０、リソース割当部１７０、ユーザインタフェース１８０、表示情報生成部１８５及び記憶部１９０を備えている。
図２を参照して、実施形態の計画装置１０の構成を説明する。計画装置１０は、ＣＰＵやメモリなどからなるコンピュータにより実現することができる。図２に示すように、実施形態の計画装置１０は、取得受信部１１０、設定部１２０、ＤＲ供出可能量探索部１３０、問題送受信部１４０、計画演算部１５０、問題分離部１６０、リソース割当部１７０、ユーザインタフェース１８０、表示情報生成部１８５及び記憶部１９０を備えている。
【0027】
取得受信部１１０は、水素製造装置２０、貯蔵装置２２、圧縮装置２４、供給装置２６、輸送装置２８、及び需要装置３０から情報を受信可能なインタフェースである。取得受信部１１０は、例えば、水素製造装置２０から貯蔵装置２２へ送られる単位時間水素量（製造情報）、貯蔵装置２２の貯蔵水素量（貯蔵情報）、貯蔵装置２２から圧縮装置２４へ送られる単位時間水素量、圧縮装置２４から供給装置２６へ送られる単位時間水素量、供給装置２６から輸送装置２８へ送られる単位時間水素量などの情報（供給情報）、配送装置としての輸送装置２８から需要装置３０へ送られる単位時間水素量などの情報（配送情報）などを取得する。
【0028】
取得受信部１１０は、電力系統４０、再エネ発電装置４４及び蓄電池装置４６から情報を受信してもよい。取得受信部１１０は、例えば、電力系統４０との間の単位時間平均電力、再エネ発電装置４４から供給される単位時間平均電力、蓄電池装置４６との間の単位時間平均電力、水素製造装置２０やその補機への単位時間平均電力、圧縮装置２４への単位時間平均電力などの情報（電力情報）を取得することができる。
【0029】
取得受信部１１０は、さらに、卸電力取引市場５２や相対電力５４から約定情報などの情報を受信してもよい。また、取得受信部１１０は、予測サービス６０から情報を取得するように構成してもよい。
【0030】
設定部１２０は、電力情報、製造情報、貯蔵情報、供給情報及び配送情報などに基づいて、資源のサプライチェーン全体の計画の最適化に用いるパラメータや演算条件を設定する演算ブロックである。設定部１２０は、例えばユーザインタフェース１８０や取得受信部１１０を介して受信した情報を計画演算のパラメータとして設定することができる。設定されたパラメータは、記憶部１９０に記憶される。
【0031】
ＤＲ供出可能量探索部１３０は、電力調達源たる電力系統４０、卸電力取引市場５２及び相対電力５４からの電力調達についてデマンドレスポンスによる調達の余地を探索する演算ブロックである。ＤＲ供出可能量探索部１３０は無くても良い。
【0032】
問題送受信部１４０は、計画立案の結果得られたパラメータをエネルギーシステム１の各要素に送信可能なインタフェースである。また、問題送受信部１４０は、計画立案に際して分割した処理などを計算機資源７０などに処理させるため、所定の演算式やパラメータなどを当該他の計算機資源に送信することができる。
【0033】
計画演算部１５０は、水素供給（利用）に係る計画を作成する演算装置である。計画演算部１５０は、水素製造装置２０、貯蔵装置２２、圧縮装置２４、供給装置２６，輸送装置２８、需要装置３０、電力系統４０、再エネ発電装置４４、蓄電池装置４６などから送られる情報を利用して、数理最適化などの手法により水素利用に関する計画を作成する。最適化の方法としては、非線形計画法やメタヒューリスティックな方法（遺伝的アルゴリズムなど）が例示される。計画演算部１５０は、電力調達元それぞれの調達実績値及び電力需要先それぞれの消費又は貯蔵実績値に基づいて、電力調達元と電力需要先との相互の電力流通量を推定してもよい。また、計画演算部１５０は、電力流通量の推定結果に基づいて、環境負荷度の初期値を設定してもよい。
【0034】
計画演算部１５０が生成し最適化する資源サプライチェーン全体の計画は、例えば、電力調達源から電力供給を受けて水素製造装置２０が水素を製造する製造計画、水素製造装置２０が製造した水素を貯蔵装置２２が貯蔵する貯蔵計画、圧縮装置２４や供給装置２６により水素を供給する供給計画、及び輸送装置２８により水素を配送する配送計画を含む全体計画が例示される。すなわち、資源サプライチェーン全体の計画（問題）は、燃料物質たる水素の製造コスト、燃料物質たる水素の供給コスト、燃料物質たる水素の製造時における環境負荷度、及び燃料物質たる水素の供給時における環境負荷度の少なくとも二以上の問題を含み得る。
【0035】
問題分割部１６０は、計画演算部１５０が演算すべき問題を所定の条件に従って分割処理する演算ブロックである。すなわち、問題分割部１６０は、例えば全体計画をなす製造計画、貯蔵計画、供給計画及び配送計画などの計画単位や時系列単位などに例示される条件に従い、全体の計画を二以上の問題群に分割する。問題分割部１６０が分割した問題は、問題送受信部１４０を通じて計算機資源７０に送信して最適化演算させ、問題送受信部１４０を通じて当該計算機資源７０から演算結果を受信することにより、計画演算部１５０の演算の一部を分散処理させる。
【0036】
リソース割当部１７０は、問題分割部１６０が分割した問題それぞれに対し、その特性に応じた計算機資源を割り当てる演算ブロックである。リソース割当部１７０は、例えば、（１）計算のスループット、（２）通信可能なデータ量、（３）計算可能な問題の難易度、（４）データ通信スループット、（５）計算機の従量料金、（６）計算に向いている問題の形式、の観点から分割した問題に適した計算機資源を割り当てる。リソース割当部１７０は、計画装置１０に接続された計算機資源７０の中から割り当てを行ってもよいし、計画演算部１５０及び計算機資源７０の中から割り当てを行ってもよい。
【0037】
ユーザインタフェース１８０は、計画装置１０に対し情報を入力し、又は計画装置１０が作成した情報を図示しないディスプレイ装置などによりユーザに提供するインタフェースである。ユーザインタフェース１８０は、例えばキーボード、ディスプレイ装置、マウス、タッチパネルなどが例示される。ユーザインタフェース１８０は、計画演算部１５０の演算結果についてディスプレイ装置などを通じてユーザに提供することができる。
【0038】
表示情報生成部１８５は、計画演算部１５０の演算結果についてディスプレイ装置としてのユーザインタフェース１８０に表示させるための画像データ（画面表示情報）を生成する演算ブロックである。表示情報生成部１８５は、例えば記憶部１９０に記憶されたテンプレートに計画演算部１５０の演算結果を適用して画像データを生成することができる。表示情報生成部１８５が生成する画面表示情報としては、全体計画、電力情報、製造情報、貯蔵情報、供給情報、配送情報、予測情報、問題分割部１６０による分割結果、リソース割当部１７０による割り当て結果などが例示される。
【0039】
記憶部１９０は、取得受信部１１０が取得した情報を記憶し、計画演算部１５０の演算結果を記憶する。記憶部１９０は、一般的な記憶媒体の形態でもよいし、データベースの構造を有してもよい。記憶部１９０は、例えば不揮発性メモリやハードディスク、メモリディスクなどにより実現される。
【0040】
（計画立案の問題とパラメータ）
図３を参照して、実施形態の計画装置１０が計画立案する際に演算する問題について説明する。図３は、エネルギーシステム１の各要素の問題における独立変数などの例を示している。計画装置１０の設定部１２０は、各要素の入出力の組み合わせ毎に個別の独立変数を設定する。設定部１２０がこれらの独立変数を使って各装置の入出力変数を定義し、この変数を使って数理最適化を行うことで、発電個所と電力消費個所の電力経路履歴を取得したり、水素利用に係る電力供給の最適化などを実現したりすることが可能になる。すなわち、計画の立案が可能になる。以下、図３に例示される独立変数などについて説明する。
図３を参照して、実施形態の計画装置１０が計画立案する際に演算する問題について説明する。図３は、エネルギーシステム１の各要素の問題における独立変数などの例を示している。計画装置１０の設定部１２０は、各要素の入出力の組み合わせ毎に個別の独立変数を設定する。設定部１２０がこれらの独立変数を使って各装置の入出力変数を定義し、この変数を使って数理最適化を行うことで、発電個所と電力消費個所の電力経路履歴を取得したり、水素利用に係る電力供給の最適化などを実現したりすることが可能になる。すなわち、計画の立案が可能になる。以下、図３に例示される独立変数などについて説明する。
【0041】
系統電力や再エネや蓄電池に関する独立変数や従属変数を以下に示す。
ｘmarket_SELL（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場５２へ売る電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘmarket_PCHS（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場５２から受ける電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘ020_SELL（ｔ）：時刻ｔでの、相対電力５４へ売る電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘ020_PCHS（ｔ）：時刻ｔでの、相対電力５４から受ける電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＧＲ＿ＰＣＨＳ（ｔ）：時刻ｔでの、電力系統４０から受ける電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＧＲ＿ＳＥＬＬ（ｔ）：時刻ｔでの、電力系統４０へ売る電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＰＶ（ｔ）：時刻ｔでの、再エネ発電装置４４から供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＢＡＴ＿ＤＧ（ｔ）：時刻ｔでの、蓄電池装置４６から供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＢＡＴ＿ＣＧ（ｔ）：時刻ｔでの、蓄電池装置４６へ充電する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＢＡＴ＿ＳＯＣ（ｔ）：時刻ｔでの、蓄電池装置４６のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：残容量）[ｋＷｈ］（ＳＯＣは一般的には％の単位だがここではｋＷｈとする）
ｘmarket_SELL（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場５２へ売る電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘmarket_PCHS（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場５２から受ける電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘ020_SELL（ｔ）：時刻ｔでの、相対電力５４へ売る電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘ020_PCHS（ｔ）：時刻ｔでの、相対電力５４から受ける電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＧＲ＿ＰＣＨＳ（ｔ）：時刻ｔでの、電力系統４０から受ける電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＧＲ＿ＳＥＬＬ（ｔ）：時刻ｔでの、電力系統４０へ売る電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＰＶ（ｔ）：時刻ｔでの、再エネ発電装置４４から供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＢＡＴ＿ＤＧ（ｔ）：時刻ｔでの、蓄電池装置４６から供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＢＡＴ＿ＣＧ（ｔ）：時刻ｔでの、蓄電池装置４６へ充電する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＢＡＴ＿ＳＯＣ（ｔ）：時刻ｔでの、蓄電池装置４６のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：残容量）[ｋＷｈ］（ＳＯＣは一般的には％の単位だがここではｋＷｈとする）
【0042】
水素製造装置２０に関する独立変数や従属変数を以下に示す。
ｘＥＣ（ｔ）：時刻ｔでの、水素製造装置２０へ供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＥＣ＿ＡＵＸ（ｔ）：時刻ｔでの、水素製造装置２０の補機へ供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＥＣ＿ＯＵＴ（ｔ）：時刻ｔでの、水素製造装置２０から貯蔵装置２２へ送られる水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
ｘＥＣ（ｔ）：時刻ｔでの、水素製造装置２０へ供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＥＣ＿ＡＵＸ（ｔ）：時刻ｔでの、水素製造装置２０の補機へ供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＥＣ＿ＯＵＴ（ｔ）：時刻ｔでの、水素製造装置２０から貯蔵装置２２へ送られる水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
【0043】
貯蔵装置２２に関する独立変数や従属変数を以下に示す。
ｘＢＵＦ＿ＴＮＫ（ｔ）：時刻ｔでの、貯蔵装置２２での水素の貯蔵水素量［Ｎｍ３］
ｘＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＯＵＴ（ｔ）：時刻ｔでの、貯蔵装置２２から排出される水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
ｘＢＵＦ＿ＴＮＫ（ｔ）：時刻ｔでの、貯蔵装置２２での水素の貯蔵水素量［Ｎｍ３］
ｘＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＯＵＴ（ｔ）：時刻ｔでの、貯蔵装置２２から排出される水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
【0044】
圧縮装置２４に関する独立変数や従属変数を以下に示す。
ｘＣＭＰ＿ＡＵＸ（ｔ）：時刻ｔでの、圧縮装置２４に供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＣＭＰ＿ＯＵＴ（ｔ）：時刻ｔでの、圧縮装置２４から排出される水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
ｘＣＭＰ＿ＡＵＸ（ｔ）：時刻ｔでの、圧縮装置２４に供給する電力の単位時間平均電力［ｋＷ］
ｘＣＭＰ＿ＯＵＴ（ｔ）：時刻ｔでの、圧縮装置２４から排出される水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
【0045】
輸送装置２８に関する独立変数や従属変数を以下に示す。
ｘＳＨＩＰ（ｍ，ｔ）：時刻ｔでの、輸送装置２４ｍへ供給（充填）される水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
ｙＳＨＩＰ＿ＴＯ＿ＤＥＰ（ｄ，ｍ，ｔ）：時刻ｔで、輸送装置２４ｍによって需要装置３０ｄへ輸送をする場合に１、そうでない場合に０となる変数
ｘＳＨＩＰ（ｍ，ｔ）：時刻ｔでの、輸送装置２４ｍへ供給（充填）される水素の単位時間水素量［Ｎｍ３］
ｙＳＨＩＰ＿ＴＯ＿ＤＥＰ（ｄ，ｍ，ｔ）：時刻ｔで、輸送装置２４ｍによって需要装置３０ｄへ輸送をする場合に１、そうでない場合に０となる変数
【0046】
取得受信部１１０は、需要装置３０から以下の情報を取得する。なお、予測値は、予測サービス６０から取得してもよい。これらの情報の確率分布または信頼区間は、資源サプライチェーン全体の計画をなす問題となる。
ＤDEM（ｄ，ｔ）：時刻ｔでの、需要装置ｄの需要予測値［Ｎｍ３］
ηRET_TIME（ｄ，ｔ）：時刻ｔで輸送装置ｍが需要装置ｄへの供給又は充填終了してから供給装置へ帰着し、供給装置からの充填待ち状態になるまでの予測時間［分］
ηＨ２（ｄ，ｔ）：時刻ｔでの、需要装置ｄへの水素の販売単価予測値［円／Ｎｍ３］
ＤDEM（ｄ，ｔ）：時刻ｔでの、需要装置ｄの需要予測値［Ｎｍ３］
ηRET_TIME（ｄ，ｔ）：時刻ｔで輸送装置ｍが需要装置ｄへの供給又は充填終了してから供給装置へ帰着し、供給装置からの充填待ち状態になるまでの予測時間［分］
ηＨ２（ｄ，ｔ）：時刻ｔでの、需要装置ｄへの水素の販売単価予測値［円／Ｎｍ３］
【0047】
取得受信部１１０は、卸電力取引市場５２および相対電力５４から以下の情報を取得する。なお、予測値は、予測サービス６０から取得してもよい。
ηMAX_MARKET_PCHS（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場からの単位時間平均電力あたりの最大買電可能電力予測値［ｋＷ］
ηMAX_MARKET_SELL（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場への単位時間平均電力あたりの最大売電可能電力予測値［ｋＷ］
ηMARKET_PCHS_UNIT_PRICE（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場からの単位時間平均電力あたりの買電単価予測値［円／ｋＷ］
ηMARKET_SELL_UNIT_PRICE（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場への単位時間平均電力あたりの売電単価予測値［円／ｋＷ］
ηMAX_MARKET_PCHS（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場からの単位時間平均電力あたりの最大買電可能電力予測値［ｋＷ］
ηMAX_MARKET_SELL（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場への単位時間平均電力あたりの最大売電可能電力予測値［ｋＷ］
ηMARKET_PCHS_UNIT_PRICE（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場からの単位時間平均電力あたりの買電単価予測値［円／ｋＷ］
ηMARKET_SELL_UNIT_PRICE（ｔ）：時刻ｔでの、卸電力取引市場への単位時間平均電力あたりの売電単価予測値［円／ｋＷ］
【0048】
（あらかじめ設定する情報）
設定部１２０は、記憶部１９に以下のパラメータの設定を行う。これらのパラメータは、ユーザインタフェース１８０を介して記憶部１９に記憶させてもよい。
Ｔ：計画する最大時刻（計画単位時間の最大数）
ＴＵＮＩＴ：計画単位時間［分］ （６０分以下を想定）
Ｉ：計画対象とするＤＲ商品の最大数
ＳＰＶ（ｔ）：時刻ｔでの、発電可能な単位時間あたりの平均電力予測値［ｋＷ］
Ｔｍａｘ＿ｐａｓｔ：ベースラインを計算する過去最大の時刻数
Ｍ：輸送装置の最大数
ｘＢＡＴ＿ＳＯＣ＿ＵＰＰＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、蓄電池装置４６のＳＯＣ許容上限［ｋＷｈ］
ｘＢＡＴ＿ＳＯＣ＿ＬＯＷＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、蓄電池装置４６のＳＯＣ許容下限［ｋＷｈ］
ｘBUF_TNK_UPPER_ASMP（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、貯蔵装置２２での水素の貯蔵水素量許容上限［Ｎｍ３］
ｘBUF_TNK_LOWER_ASMP（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、貯蔵装置２２での水素の貯蔵水素量許容下限［Ｎｍ３］
設定部１２０は、記憶部１９に以下のパラメータの設定を行う。これらのパラメータは、ユーザインタフェース１８０を介して記憶部１９に記憶させてもよい。
Ｔ：計画する最大時刻（計画単位時間の最大数）
ＴＵＮＩＴ：計画単位時間［分］ （６０分以下を想定）
Ｉ：計画対象とするＤＲ商品の最大数
ＳＰＶ（ｔ）：時刻ｔでの、発電可能な単位時間あたりの平均電力予測値［ｋＷ］
Ｔｍａｘ＿ｐａｓｔ：ベースラインを計算する過去最大の時刻数
Ｍ：輸送装置の最大数
ｘＢＡＴ＿ＳＯＣ＿ＵＰＰＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、蓄電池装置４６のＳＯＣ許容上限［ｋＷｈ］
ｘＢＡＴ＿ＳＯＣ＿ＬＯＷＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、蓄電池装置４６のＳＯＣ許容下限［ｋＷｈ］
ｘBUF_TNK_UPPER_ASMP（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、貯蔵装置２２での水素の貯蔵水素量許容上限［Ｎｍ３］
ｘBUF_TNK_LOWER_ASMP（ｔ）：時刻ｔで問題分割をする場合の、貯蔵装置２２での水素の貯蔵水素量許容下限［Ｎｍ３］
【0049】
（電力に関する制約式の例）
計画演算部１５０が評価関数に対する最適化を実施するにあたって、設定部１２０は、取得受信部１１０が再エネ発電装置４４、蓄電池装置４６、水素製造装置２０それぞれから取得した情報に基づき、以下に例示される制約式を設定する。設定式は記憶部１９に記憶される。
計画演算部１５０が評価関数に対する最適化を実施するにあたって、設定部１２０は、取得受信部１１０が再エネ発電装置４４、蓄電池装置４６、水素製造装置２０それぞれから取得した情報に基づき、以下に例示される制約式を設定する。設定式は記憶部１９に記憶される。
【0050】
【数1】
【0051】
【数2】
【0052】
【数3】
ｆｅｃ＿ａｕｘ：水電解装置の補機電力を計算する関数
として定義される。
【0053】
【数4】
ｆｃｍｐ＿ａｕｘ：圧縮装置の補機電力を計算する関数
として定義される。
【0054】
（水素に関する制約式の例）
計画演算部１５が評価関数に対する最適化を実施するにあたって、計画演算部１５は、水素情報取得部１４が取得した情報に基づき、以下の制約式を設定する。設定式は記憶部１９に記憶される。以下の数式において、ｔ＝１，…，Ｔ、ｍ＝１，…，Ｍである。
計画演算部１５が評価関数に対する最適化を実施するにあたって、計画演算部１５は、水素情報取得部１４が取得した情報に基づき、以下の制約式を設定する。設定式は記憶部１９に記憶される。以下の数式において、ｔ＝１，…，Ｔ、ｍ＝１，…，Ｍである。
【0055】
【数5】
【0056】
【数6】
【0057】
【数7】
【0058】
【数8】
【0059】
【数9】
【0060】
（計画演算部による計画立案の評価関数）
計画演算部１５０は、上記例示した制約式を利用して評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する。評価関数は、コストや温室効果ガス排出量やこれらの重み付き和などでも構わない。この場合、最適化により、評価関数を最小化することになる。最適化の方法としては、混合整数線形計画法やメタヒューリスティックな方法（遺伝的アルゴリズムなど）などが例示される。
計画演算部１５０は、上記例示した制約式を利用して評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する。評価関数は、コストや温室効果ガス排出量やこれらの重み付き和などでも構わない。この場合、最適化により、評価関数を最小化することになる。最適化の方法としては、混合整数線形計画法やメタヒューリスティックな方法（遺伝的アルゴリズムなど）などが例示される。
【0061】
（計画装置の全体動作）
図４を参照して、計画装置１０の全体動作を説明する。取得受信部１１０は、エネルギーシステム１の各要素、予測サービス６０から取得した各種予測値、記憶部１９０に記憶された過去における各要素のパラメータを取得し、計画立案の準備として記憶部１９０に記憶する（Ｓ２００）。
図４を参照して、計画装置１０の全体動作を説明する。取得受信部１１０は、エネルギーシステム１の各要素、予測サービス６０から取得した各種予測値、記憶部１９０に記憶された過去における各要素のパラメータを取得し、計画立案の準備として記憶部１９０に記憶する（Ｓ２００）。
【0062】
設定部１２０は、記憶部１９０に記憶された各要素のパラメータ、各種予測値、過去における各要素のパラメータを用いて、計画立案時の条件を設定する（Ｓ２１０）。計画立案時の条件は、初期条件、終了条件、目標などを含むことができる。
【0063】
計画演算部１５０及び計算機資源７０は、設定部１２０が設定した条件に基づいた制約式を用いて所定の評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する。算出結果は記憶部１９０に記憶される（Ｓ２２０）。このとき、表示情報生成部１８５が記憶部１９０に記憶された算出結果を用いて画像データを生成し、ユーザインタフェース１８０を通じてユーザに提供してもよい。なお、ＤＲ供出可能量探索部１３０が、デマンドレスポンスに供出可能であるか否か探索処理を実行してもよい（Ｓ２３０）。
【0064】
この段階で、所定の終了時刻を経過している場合（Ｓ２４０のＹｅｓ）、処理を終了する。所定の終了時刻を経過していない場合（Ｓ２４０のＮｏ）、所定の計画立案時刻に達していなければ（Ｓ２５０のＮｏ）、そのまま待機する（Ｓ２４０，Ｓ２５０）。所定の計画立案時刻に達した場合（Ｓ２５０のＹｅｓ）、取得受信部１１０による情報取得処理から処理を繰り返す（Ｓ２００～Ｓ２３０）。
【0065】
【0066】
資源のサプライチェーン全体の計画を分散（分割）して最適化する場合、資源のサプライチェーンを構成する要素を分割する方法と、計画対象の時間範囲を時系列で分割する方法が考えられる。要素を分割する方法は、資源サプライチェーン全体のうち特定の要素を境に問題を分割する。時系列で分割する方法は、資源サプライチェーン全体の要素の全問題について特定の時刻を境にそれより前半と後半とに分割する。分割数は任意である。
【0067】
分割する方法の選択は、例えば輸送装置２８の需要予測値ＤＳＨＩＰを基準とする方法が例示される。予測値ＤＳＨＩＰが存在する場合、予測誤差が大きいと効率的な計画を計算できなくなる。そこで、予測値ＤＳＨＩＰの予測誤差が所定の閾値未満であるか否かを基準として、予測誤差が閾値未満であれば要素を分割し、予測誤差が閾値以上であれば時系列で分割することが好ましい。
【0068】
分割方法の選択は、予測誤差の大小には限定されない。過去の分割・演算結果・問題内容を機械学習によって学習しておき、その学習結果を利用し、どちらの分割方法を選択した方がよいかを求めてもよい。
【0069】
問題分割部１６０は、記憶部１９０にあらかじめ記憶された輸送装置２８の需要予測値ＤＳＨＩＰを取得し、予測誤差と所定の閾値とを比較する（Ｓ３００）。需要予測値ＤＳＨＩＰの予測誤差が所定の閾値未満である場合（Ｓ３０１のＹｅｓ）、問題分割部１６０は、資源サプライチェーン全体の要素のうち分割する要素（分割する境界線）を決定する（Ｓ３０２）。すなわち、問題分割部１６０は、要素分割を選択する。
【0070】
資源のサプライチェーン全体の計画を分散（分割）して最適化する場合、分割された問題群の境界部分の取り扱いが問題となる。すなわち、分割後のそれぞれの問題を独立に最適化する必要がある。また、分割した問題群それぞれにおいて最適化した場合に、その境界線がつながる必要がある。
【0071】
問題分割の境界線は、値が急激に大きく変化し得る設備は好ましくない。すなわち、時間軸に対して連続的に値が変化する設備が好ましく、例えば貯蔵装置２２や蓄電池装置４６が例示される。以下の説明では、貯蔵装置２２を問題分割の境界線として定義する。
【0072】
次に、問題分割部１６０は、分割要素の入力側の要素からさかのぼり、接続される要素の変数を抽出し、問題１とする。すなわち、貯蔵装置２２から水素製造装置２０、再エネ発電装置４４、蓄電池装置４６、のように要素を遡って各要素の変数を抽出し、これらの変数を含む問題を問題１と決定する（Ｓ３０３）。
【0073】
続いて、問題分割部１６０は、分割要素の出力側の要素からくだり、接続される要素の変数を抽出し、問題２とする。すなわち、貯蔵装置２２から圧縮装置２４、供給装置２６、のように要素を下って各要素の変数を抽出し、これらの変数を含む問題を問題２と決定する（Ｓ３０４）。
【0074】
次に、問題分割部１６０は、問題１および問題２それぞれに対して、分割要素の変数を追加する（Ｓ３０５）。すなわち、問題１および問題２それぞれをなす変数に、貯蔵装置２２に対応する変数（ｘＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＯＵＴ（ｔ））を追加する。これにより、問題１および問題２それぞれに、貯蔵装置２２の共通する変数が組み込まれる。
【0075】
さらに、問題分割部１６０は、問題１に対して、分割要素から予測値ＤＳＨＩＰまでの変数（ＸＢＵＦ_ＴＮＫ_ＯＵＴ、ＸＣＭＰ＿ＯＵＴ、ＸＳＨＩＰ）と固定値ＤＳＨＩＰを追加する（Ｓ３０６）。
【0076】
問題分割部１６０は、問題１と問題２を交差する変数について、値を仮定して固定化する（Ｓ３０７）。すなわち、問題１と問題２の境界にあたる貯蔵装置２２の変数の値を所定の値に固定する。
【0077】
ところで、分割した問題において境界線をある値に完全に一致させようとすると、最適化計算の際に矛盾が生じて解を得られない場合がある。これを避けるためには、問題を分割する境界線において許容される幅を設けることが効果的である。
【0078】
例えば、予測値ＤＳＨＩＰに基づいて、貯蔵装置２２の目標上下限を設けてもよい。予測値ＤＳＨＩＰが大きい時は、貯蔵装置２２の貯蔵量を使い切っていることが多いと予想されるから、貯蔵量の上下限を低い値に設定することができる。なお、予測値ＤＳＨＩＰが存在しない場合は、貯蔵装置２２からの出力ＸＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＯＵＴを予測値の仮定値として仮定してもよい。
【0079】
境界線として好適な水素貯蔵装置２２や蓄電池装置４６に対するパラメータの許容幅として、水素貯蔵装置２２における貯蔵量の時刻毎の上限ＸＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＵＰＰＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）及び下限ＸＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＬＯＷＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）、蓄電池装置４６における残量の時刻毎の上限ＸＢＡＴ＿ＳＯＣ＿ＵＰＰＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）及び下限ＸＢＡＴ＿ＳＯＣ＿ＬＯＷＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）などを定義した問題を設定し得る。問題分割部１６０は、問題１および問題２にこれらの許容幅を盛り込んでもよい。
【0080】
需要予測値ＤＳＨＩＰの予測誤差が所定の閾値以上である場合（Ｓ３０１のＮｏ）、問題分割部１６０は、資源サプライチェーンの全体動作のうち分割する時刻を決定する（Ｓ３０８）。すなわち、問題分割部１６０は時刻分割を選択する。分割時刻の決定は、人間が設定してもよいし、過去の分割時刻・演算結果・問題内容を機械学習によって学習しておき、その学習結果に基づいて分割時刻を選択してもよい。
【0081】
次に、分割時刻より前の時刻における資源サプライチェーン全体の変数を抽出し、問題１と決定する（Ｓ３０９）。
【0082】
続いて、分割時刻より後の時刻における資源サプライチェーン全体の変数を抽出し、問題２とする（Ｓ３１０）。
【0083】
次いで、リソース割当部１７０は、問題分割部１６０が分割した問題１および問題２それぞれについて、演算する計算機資源を割り当てる（Ｓ３１１）。割り当てられる計算機資源は、計画演算部１５０および計算機資源７０から選択される。
【0084】
分割した問題それぞれに対する割り当てを行うと、問題送受信部１４０は、割り当てた計画演算部１５０および計算機資源７０に対して演算すべき問題を送信する（Ｓ３２０）。問題送受信部１４０は、演算すべき問題を送信する際、必要なパラメータを併せて送信してもよい。
【0085】
演算すべき問題を受信した計画演算部１５０および計算機資源７０は、所定の制約式を利用して評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する（ステップＳ３２５）。計画演算部１５０および計算機資源７０は、算出結果をリソース割当部１７０に送信する。
【0086】
問題送受信部１４０は、計画演算部１５０および計算機資源７０から算出結果を受信する（ステップＳ３３０）。
【0087】
リソース割当部１７０は、計画演算部１５０および計算機資源７０それぞれから受信した問題１および問題２の算出結果をマージ（結合）して計画立案全体の最適解を算出し、記憶部１９０に出力する（ステップＳ３４０）。
【0088】
算出した最適解にエラーがある場合（ステップＳ３５０のＮｏ）、問題分割から処理を繰り返す（ステップＳ３００～ステップＳ３４０）。算出結果に問題がない場合、表示情報生成部１８５は記憶部１９０に記憶された最適解をユーザインタフェース１８０に出力する。
【0089】
このように、実施形態の計画装置１０は、計画立案の演算を分割して、複数の計算機資源に分配した上で並列的に最適解を算出し、得られた最適解をマージして計画立案全体の最適解を算出する。したがって、資源サプライチェーン全体の問題の最適解を効率的に得ることができる。
【0090】
【0091】
図６Ａは、資源サプライチェーン全体の要素を複数の問題に分割する概念図、図６Ｂは、資源サプライチェーン全体の要素を複数の問題に分割する場合の各変数時系列変化を示している。図６Ａおよび図６Ｂは、図５のステップＳ３０２～Ｓ３０６による問題分割に対応する。図６Ａに示すように、問題分割部１６０は、エネルギーシステム１のうち貯蔵装置２２をバッファとして、水素製造に関係する水素製造装置２０、貯蔵装置２２、電力系統４０、再エネ発電装置４４、蓄電池装置４６、卸電力取引市場５２および相対電力５４における独立変数などを含む問題１と、製造した水素の配送に関係する貯蔵装置２２、圧縮装置２４、供給装置２６、輸送装置２８ａ～２８ｍおよび需要装置３０ａ～３０ｄにおける独立変数などの問題２とに分割する。このとき、圧縮装置２４に供給する電力の単位時間平均電力（ｘＣＭＰ＿ＡＵＸ（ｔ））を仮に所定の値に固定したうえで、問題１と問題２とをそれぞれ分割して最適化演算する。また、図６Ｂに示すように、問題分割部１６０は、予測値ＤＳＨＩＰに基づいて、貯蔵装置２２の上下限値（ＸＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＵＰＰＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ）、ＸＢＵＦ＿ＴＮＫ＿ＬＯＷＥＲ＿ＡＳＭＰ（ｔ））を設定することができる。
【0092】
図７に示す例は、資源サプライチェーンの流れを時系列的に複数の問題に分割するものであり、図５のステップＳ３０７～Ｓ３０９による問題分割に対応する。問題分割部１６０は、図３に示す資源サプライチェーンの計画対象について、ある時刻ｔ１より前の問題１と、時刻ｔ１より後の問題２とに分割する。このとき全ての要素（変数）を省略せずまとめて計算対象とする。
【0093】
問題分割を行う具体的な方法は、最適化（整数計画問題、混合整数計画問題、非線形計画問題、メタヒューリスティックなど）、学習（教師あり学習、強化学習のような教師無し学習、ディープラーニングなど）などを用いてもよい。または、パラメータのみ学習を利用し、実際の問題分割は最適化を利用するように、学習と最適化とを組み合わせてもよい。
【0094】
【0095】
図８に示す例では、（１）計算のスループット、（２）通信可能なデータ量、（３）計算可能な問題の難易度、（４）データ通信スループット、（５）計算機の従量料金、（６）計算に向いている問題の形式、をリソース割り当ての基準としている。すなわち、リソースを割り当てる問題について、計算のスループットが高速・中速・低速のいずれであるか、通信可能なデータ量が高速・中速・低速のいずれであるか、さらに計算可能な問題の難易度が完全・困難のいずれであるかを指標として、割り当てるリソースの種類が絞り込まれる（図中「Ａ」）。
【0096】
さらに、図中Ａの指標においても、データ通信スループットが高速・中速・低速のいずれであるか、計算機の従量料金が高額・中額・低額のいずれであるか、さらに問題の形式が「２次混合整数線形計画」、「２次混合整数非線形計画」、「１次混合整数線形計画」、「１次混合整数非線形計画」、「非線形最小二乗問題」のいずれであるかを指標として、割り当てるリソースの種類がさらに絞り込まれる（図中「Ｂ」）。さらに絞り込むための指標を設けてもよい（図中「Ｃ」）。
【0097】
実施形態のリソース割当部１７０は、図８に示すような６つの指標がなすマトリクスのどこに該当するかを判定し、指標の組み合わせに最適なリソースを割り当てる。割り当てるリソースは、計画演算部１５０や計算機資源７０などから選択できる。
【0098】
リソース割当を行う具体的な方法は、最適化（整数計画問題、混合整数計画問題、非線形計画問題、メタヒューリスティックなど）でも、学習（教師あり学習、強化学習のような教師無し学習、ディープラーニングなど）を使ってもよい。すなわち、最適化の手法によりリソースの適否を判定してもよいし、学習により得られた最適なリソースを採用するように構成してもよい。同様に、パラメータのみ学習を利用し、実際のリソース割当は最適化を利用するように組み合わせてもよい。
【0099】
リソース割り当てに用いる指標は、図８に例示するものには限定されない。例えば、監視制御の場所から実際の計算機資源の場所までの通信遅延を評価に入れてもよい。また、ツールを用いたシミュレーションを行う場合において、ツールのリソースに与える計算負荷を考慮してリソースの適否を判定し、割り当ててもよい。例えば、３Ｄ－ＣＡＥのように高負荷な処理は、量子コンピュータのように処理能力の高いリソースを割り当てるなどが考えられる。
【0100】
また、リソースの割り当てにおいて、古典コンピュータにて識別器の訓練を行い、その結果を量子コンピュータに送るようなリソース割当を行ってもよい。ここで、リソースが量子コンピュータの場合、準備状態だけでなく、実処理であるユニタリ変換はもちろん、測定時間を考慮してもよい。また、量子コンピュータへデータを転送する場合に状態準備の処理時間も考慮してよい。
【0101】
配送計画に関しては、結果が０か１の２値のいずれかである変数のみの問題に帰着することから、量子コンピュータへのリソース割当の重みを強くしてもよい。また、計算機資源としての分散コンピュータ間でデータのやり取りを行ってもよい。例えば、古典コンピュータから量子コンピュータへデータを転送する場合において、状態準備の方法を指定可能としてもよい。
【0102】
リソースが量子コンピュータの場合、量子コンピュータから確率的な結果が返されることがある。その場合、図５におけるステップＳ３２０の問題送信、ステップＳ３２５の計画演算処理、ステップＳ３３０の結果受信の手順を、複数回を繰り返すことがあり得る。そこで、当該手順の繰り返し回数の上限を設定したり、予め繰り返し回数を見積っておき、その見積もり値を考慮してもリソース割り当てを行ってもよい。
【0103】
なお、分散対象とするリソースへのユーザ認証を設定可能としてもよい。
【0104】
この実施形態の計画装置によれば、資源のサプライチェーン全体の最適化を図る計画立案の要素を加味した処理の分割を行うので、規模の大きい計画立案を実現することができる。特に、資源の製造と配送とを分割した問題として分割するので、最適化の演算を円滑に実行することができる。
【0105】
また、実施形態の計画装置によれば、分割した問題の処理に要する速度、帯域、演算の性質などに応じてリソースの割り当てを行うので、全体の計画立案に関する演算を最適化することができる。
【0106】
（第２実施形態）
図９を参照して、第２実施形態の計画装置について説明する。図９は、第２実施形態に係る動作例を示している。この実施形態は、第１実施形態の計画装置に学習結果を加味したものである。以下の説明において、共通する要素や動作について共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
図９を参照して、第２実施形態の計画装置について説明する。図９は、第２実施形態に係る動作例を示している。この実施形態は、第１実施形態の計画装置に学習結果を加味したものである。以下の説明において、共通する要素や動作について共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【0107】
取得受信部１１０は、エネルギーシステム１の各要素、予測サービス６０から取得した各種予測値、記憶部１９０に記憶された過去における各要素のパラメータを取得し、計画立案の準備として記憶部１９０に記憶する（Ｓ２００）。
【0108】
ここで、計画装置１０の計画立案処理が初回ではない場合（ステップＳ２０２のＮｏ）、リソース割当部１７０は、記憶部１９０に記憶された前回の立案計画の算出結果と取得受信部１１０が新たに取得した各要素、各種予測値、各要素のパラメータとを用いて学習演算を実行する（ステップＳ２０４）。学習結果は記憶部１９０に記憶される。
【0109】
計画装置１０の計画立案処理が初回の場合（ステップＳ２０２のＹｅｓ）や初回ではなく計画演算部１５０が学習演算を実行した場合（ステップＳ２０４）、設定部１２０は、記憶部１９０に記憶された各要素のパラメータ、各種予測値、過去における各要素のパラメータを用いて、計画立案時の条件を設定する（Ｓ２１０）。計画立案時の条件は、初期条件、終了条件、目標などを含むことができる。
【0110】
計画演算部１５０及び計算機資源７０は、設定部１２０が設定した条件に基づいた制約式を用いて所定の評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する。算出結果は記憶部１９０に記憶される（Ｓ２２０）。このとき、表示情報生成部１８５が記憶部１９０に記憶された算出結果を用いて画像データを生成し、ユーザインタフェース１８０を通じてユーザに提供してもよい。なお、ＤＲ供出可能量探索部１３０が、デマンドレスポンスに供出可能であるか否か探索処理を実行してもよい（Ｓ２３０）。
【0111】
この段階で、所定の終了時刻を経過している場合（Ｓ２４０のＹｅｓ）、処理を終了する。所定の終了時刻を経過していない場合（Ｓ２４０のＮｏ）、問題分割部１４０は、算出結果と記憶部１９０に記憶された学習結果とに基づいて、新たな計画立案の要否を判定する（ステップＳ２４５）。例えば、学習した前回以前（過去）の計画立案結果と今回の計画立案結果との差異がない場合は、所定の計画立案時刻であっても計画立案を省略することができる。
【0112】
判定の結果、計画立案を省略する場合（Ｓ２５５のＮｏ）、そのまま待機する（Ｓ２４０，Ｓ２５５）。計画立案を実行する場合（Ｓ２５５のＹｅｓ）、取得受信部１１０による情報取得処理から処理を繰り返す（Ｓ２００～Ｓ２３０）。
【0113】
この実施形態によれば、計画立案結果を学習するので、独立変数などに変化が少ないような場合に演算処理を省略し、計算機資源を節約することができる。
【0114】
（第３実施形態）
図１０を参照して、第３実施形態の計画装置について説明する。図１０は、第３実施形態に係る動作例を示している。この実施形態は、第１実施形態の計画装置に学習結果を加味して学習結果を計画演算に用いるものである。以下の説明において、共通する要素や動作について共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
図１０を参照して、第３実施形態の計画装置について説明する。図１０は、第３実施形態に係る動作例を示している。この実施形態は、第１実施形態の計画装置に学習結果を加味して学習結果を計画演算に用いるものである。以下の説明において、共通する要素や動作について共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【0115】
取得受信部１１０は、エネルギーシステム１の各要素、予測サービス６０から取得した各種予測値、記憶部１９０に記憶された過去における各要素のパラメータを取得し、計画立案の準備として記憶部１９０に記憶する（Ｓ２００）。
【0116】
ここで、計画装置１０の計画立案処理が初回ではない場合（ステップＳ２０２のＮｏ）、リソース割当部１７０は、記憶部１９０に記憶された前回の立案計画の算出結果と取得受信部１１０が新たに取得した各要素、各種予測値、各要素のパラメータとを用いて学習演算を実行する（ステップＳ２０４）。学習結果は記憶部１９０に記憶される。
【0117】
計画装置１０の計画立案処理が初回の場合（ステップＳ２０２のＹｅｓ）や初回ではなく計画演算部１５０が学習演算を実行した場合（ステップＳ２０４）、設定部１２０は、記憶部１９０に記憶された各要素のパラメータ、各種予測値、過去における各要素のパラメータ、及びこれらの学習結果を用いて、計画立案時の条件を設定する（Ｓ２１２）。計画立案時の条件は、初期条件、終了条件、目標などを含むことができる。
【0118】
計画演算部１５０及び計算機資源７０は、設定部１２０が設定した条件に基づいた制約式を用いて所定の評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する。算出結果は記憶部１９０に記憶される（Ｓ２２０）。このとき、表示情報生成部１８５が記憶部１９０に記憶された算出結果を用いて画像データを生成し、ユーザインタフェース１８０を通じてユーザに提供してもよい。なお、ＤＲ供出可能量探索部１３０が、デマンドレスポンスに供出可能であるか否か探索処理を実行してもよい（Ｓ２３０）。
【0119】
この段階で、所定の終了時刻を経過している場合（Ｓ２４０のＹｅｓ）、処理を終了する。所定の終了時刻を経過していない場合（Ｓ２４０のＮｏ）、所定の計画立案時刻に達していなければ（Ｓ２５０のＮｏ）、そのまま待機する（Ｓ２４０，Ｓ２５０）。所定の計画立案時刻に達した場合（Ｓ２５０のＹｅｓ）、取得受信部１１０による情報取得処理から処理を繰り返す（Ｓ２００～Ｓ２３０）。
【0120】
この実施形態によれば、計画立案結果を学習し、取得した予測値、実績値、過去データに加えて学習結果を用いて計画立案するので、独立変数などに変化が少ないような場合に演算処理を高速化することができる。また、学習結果を用いるので、より精度の高い計画立案を実現することができる。
【0121】
（第４実施形態）
続いて、図１１を参照して、第４実施形態の計画立案動作について説明する。この実施形態の計画立案動作は、リソース割当を実施後、割り当てたリソースに適した問題形式に問題を修正する動作を追加したものである。以下の説明において、第１～第３の実施形態と共通する動作については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
続いて、図１１を参照して、第４実施形態の計画立案動作について説明する。この実施形態の計画立案動作は、リソース割当を実施後、割り当てたリソースに適した問題形式に問題を修正する動作を追加したものである。以下の説明において、第１～第３の実施形態と共通する動作については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【0122】
設定部１２０が計画立案時の条件を設定すると、問題分割部１６０は、図３に示す独立変数などの各問題を分割する。問題分割部１６０は、予測値ＤＳＨＩＰの有無や予測誤差の閾値との差などに基づいて分割方法を選択し、要素または時系列で複数の問題に分割する（Ｓ３００～Ｓ３１０）。
【0123】
次いで、リソース割当部１７０は、問題分割部１６０が分割した問題１および問題２それぞれについて、演算する計算機資源を割り当てる（Ｓ３１１）。割り当てられる計算機資源は、計画演算部１５０および計算機資源７０から選択される。
【0124】
分割された問題それぞれにリソースが割り当てられると、リソース割当部１７０は、割り当てたリソースの特性に応じて割り当てた問題の形式を修正する（ステップＳ３１２）。例えば、リソース割当結果として計算機資源として量子コンピュータが選択された場合、量子コンピュータの演算特性に適した問題形式に修正することが望ましい。リソース割当部１７０は、予め記憶部１９０に記憶した問題修正アルゴリズムに基づいて、割り当てたリソースに応じて分割した問題を修正する。
【0125】
分割した問題それぞれに対する割り当てを行い、問題の修正を実行されると、問題送受信部１４０は、割り当てた計画演算部１５０および計算機資源７０に対して演算すべき問題を送信する（Ｓ３２０）。問題送受信部１４０は、演算すべき問題を送信する際、必要なパラメータを併せて送信してもよい。
【0126】
演算すべき問題を受信した計画演算部１５０および計算機資源７０は、所定の制約式を利用して評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する（ステップＳ３２５）。計画演算部１５０および計算機資源７０は、算出結果をリソース割当部１７０に送信する。
【0127】
問題送受信部１４０は、計画演算部１５０および計算機資源７０から算出結果を受信する（ステップＳ３３０）。
【0128】
リソース割当部１７０は、計画演算部１５０および計算機資源７０それぞれから受信した算出結果をマージして計画立案全体の最適解を算出し、記憶部１９０に出力する（ステップＳ３４０）。
【0129】
算出した最適解にエラーがある場合（ステップＳ３５０のＮｏ）、問題分割から処理を繰り返す（ステップＳ３００～ステップＳ３４０）。算出結果に問題がない場合、表示情報生成部１８５は記憶部１９０に記憶された最適解をユーザインタフェース１８０に出力する。
【0130】
このように、実施形態の計画装置１０は、計画立案の演算を分割して、複数の計算機資源に分配した上で並列的に最適解を算出し、得られた最適解をマージして計画立案全体の最適解を算出する。したがって、資源サプライチェーン全体の問題の最適解を効率的に得ることができる。
【0131】
また、この実施形態では、割り当てたリソースに応じて問題を修正するので、より効率的な計画立案を実現することができる。
【0132】
（第５実施形態）
続いて、図１２を参照して、第５実施形態の計画立案動作について説明する。この実施形態の計画立案動作は、リソース割当を実施した問題を計算機資源に送信する前段に暗号化処理動作を追加したものである。以下の説明において、第１～第４の実施形態と共通する動作については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
設定部１２０が計画立案時の条件を設定すると、問題分割部１６０は、図３に示す独立変数などの各問題を分割する。問題分割部１６０は、予測値ＤＳＨＩＰの有無や予測誤差の閾値との差などに基づいて分割方法を選択し、要素または時系列で複数の問題に分割する（Ｓ３００～Ｓ３１０）。
続いて、図１２を参照して、第５実施形態の計画立案動作について説明する。この実施形態の計画立案動作は、リソース割当を実施した問題を計算機資源に送信する前段に暗号化処理動作を追加したものである。以下の説明において、第１～第４の実施形態と共通する動作については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
設定部１２０が計画立案時の条件を設定すると、問題分割部１６０は、図３に示す独立変数などの各問題を分割する。問題分割部１６０は、予測値ＤＳＨＩＰの有無や予測誤差の閾値との差などに基づいて分割方法を選択し、要素または時系列で複数の問題に分割する（Ｓ３００～Ｓ３１０）。
【0133】
次いで、リソース割当部１７０は、問題分割部１６０が分割した問題それぞれについて、演算する計算機資源を割り当てる（Ｓ３１１）。割り当てられる計算機資源は、計画演算部１５０および計算機資源７０から選択される。
【0134】
分割した問題それぞれに対する割り当てを行うと、リソース割当部１７０は、分割した問題を所定のアルゴリズムにより暗号化する（ステップＳ３１４）。暗号化の方式は、割り当てた計算機資源７０それぞれが復号可能なものとする。分割した問題に加えて、必要なパラメータや演算条件をも暗号化してもよい。
【0135】
問題送受信部１４０は、計画演算部１５０および計算機資源７０に対して暗号化された演算すべき問題を送信する（Ｓ３２０）。問題送受信部１４０は、演算すべき問題を送信する際、暗号化された必要なパラメータや演算条件を併せて送信してもよい。
【0136】
演算すべき問題を受信した計画演算部１５０および計算機資源７０は、所定の制約式を利用して評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する（ステップＳ３２５）。計画演算部１５０および計算機資源７０は、算出結果を問題送受信部１４０に送信する。このとき、計画演算部１５０および計算機資源７０は、算出した最適解に所定の暗号化を施してもよい。
【0137】
問題送受信部１４０は、計画演算部１５０および計算機資源７０から算出結果を受信する（ステップＳ３３０）。リソース割当部１７０は、受信した算出結果が暗号化されていたら、併せて復号化する。
【0138】
リソース割当部１７０は、計画演算部１５０および計算機資源７０それぞれから受信した算出結果をマージして計画立案全体の最適解を算出し、記憶部１９０に出力する（ステップＳ３４０）。
【0139】
算出した最適解にエラーがある場合（ステップＳ３５０のＮｏ）、問題分割から処理を繰り返す（ステップＳ３００～ステップＳ３４０）。算出結果に問題がない場合、表示情報生成部１８５は記憶部１９０に記憶された最適解をユーザインタフェース１８０に出力する。
【0140】
このように、実施形態の計画装置１０は、計画立案の演算を分割して、複数の計算機資源に分配した上で並列的に最適解を算出し、得られた最適解をマージして計画立案全体の最適解を算出する。したがって、資源サプライチェーン全体の問題の最適解を効率的に得ることができる。また、この実施形態の計画装置１０は、計算機資源に送信する問題を暗号化するので、計算機資源７０への問題の送信が例えばインターネットなどを介して行われる場合に、セキュリティを確保することができる。
【0141】
（第６実施形態）
続いて、図１３を参照して、第６実施形態の計画装置の全体動作を説明する。図１３に示す計画装置の動作例は、基本計画立案において、ＤＲ供出可能量の探索を併せて実行するものである。以下の説明において、第１実施形態における全体動作と共通するステップについては共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
続いて、図１３を参照して、第６実施形態の計画装置の全体動作を説明する。図１３に示す計画装置の動作例は、基本計画立案において、ＤＲ供出可能量の探索を併せて実行するものである。以下の説明において、第１実施形態における全体動作と共通するステップについては共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【0142】
取得受信部１１０は、エネルギーシステム１の各要素、予測サービス６０から取得した各種予測値、記憶部１９０に記憶された過去における各要素のパラメータを取得し、計画立案の準備として記憶部１９０に記憶する（Ｓ２００）。
【0143】
設定部１２０は、記憶部１９０に記憶された各要素のパラメータ、各種予測値、過去における各要素のパラメータを用いて、計画立案時の条件を設定する（Ｓ２１０）。計画立案時の条件は、初期条件、終了条件、目標などを含むことができる。
【0144】
計画演算部１５０及び計算機資源７０は、デマンドレスポンスに供出可能であるか否かの探索処理を実行すると共に、設定部１２０が設定した条件に基づいた制約式を用いて所定の評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する。算出結果は記憶部１９０に記憶される（Ｓ２２２）。このとき、表示情報生成部１８５が記憶部１９０に記憶された算出結果を用いて画像データを生成し、ユーザインタフェース１８０を通じてユーザに提供してもよい。
【0145】
この段階で、所定の終了時刻を経過している場合（Ｓ２４０のＹｅｓ）、処理を終了する。所定の終了時刻を経過していない場合（Ｓ２４０のＮｏ）、所定の計画立案時刻に達していなければ（Ｓ２５０のＮｏ）、そのまま待機する（Ｓ２４０，Ｓ２５０）。所定の計画立案時刻に達した場合（Ｓ２５０のＹｅｓ）、取得受信部１１０による情報取得処理から処理を繰り返す（Ｓ２００～Ｓ２３０）。
【0146】
この実施形態の計画装置によれば、デマンドレスポンスに供出可能であるか否かの探索処理を、最適解の算出と併せ行うので、デマンドレスポンスによる電力供給を受ける場合に適切な最適解を得ることができる。
【0147】
（第７実施形態）
続いて、図１４を参照して、計画立案における問題の分割の適用例を説明する。図１４は、第７実施形態の計画装置が計画立案対象とする輸送装置及び需要装置を示す図であり、複数の輸送装置及び複数の需要装置に対して複数の輸送装置営業所が存在する例である。
続いて、図１４を参照して、計画立案における問題の分割の適用例を説明する。図１４は、第７実施形態の計画装置が計画立案対象とする輸送装置及び需要装置を示す図であり、複数の輸送装置及び複数の需要装置に対して複数の輸送装置営業所が存在する例である。
【0148】
図１４に示すように、大規模で複雑な供給・配送問題の最適解を演算する場合、その計算量が膨大となる。ここで、輸送装置営業所とは、例えば、乗務員の事務所（勤務開始、終了場所）であったり、トレーラーヘッド（トラック）の置き場所であったりをイメージしている。
【0149】
このような大規模で複雑な問題における最適解を演算するため、問題分割部１６０は、問題分割、問題縮小、問題の一部省略、計画長短縮、計画長分割のいずれか一以上を行う。すなわち、計算量を分割したり省略したりすることで、大規模で複雑な問題の準最適解を、最適な組み合わせ結果とみなすことが可能になり、資源のサプライチェーン全体の計算負荷を抑えることが可能になる。
【0150】
（第８実施形態）
次に、図１５及び図１６を参照して、第８実施形態の計画装置について説明する。第８実施形態の計画装置は、予測部１７５をさらに備えたものである。以下の説明において、第１実施形態と共通する要素及び動作については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
次に、図１５及び図１６を参照して、第８実施形態の計画装置について説明する。第８実施形態の計画装置は、予測部１７５をさらに備えたものである。以下の説明において、第１実施形態と共通する要素及び動作については共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【0151】
図１５に示すように、この実施形態の計画装置１１は、予測部１７５を備えている。予測部１７５は、計画演算部１５０の計画立案に必要な独立変数などのうち、取得受信部１１０が取得できないものを予測する演算ブロックである。予測部１７５が予測するデータ（予測情報）としては、燃料物質たる水素の需要者たる需要装置における所要電力または熱、燃料物質たる水素の消費量、輸送装置が拠点の供給装置に到着する時刻、輸送装置が拠点の供給装置から受ける水素供給量、の少なくとも一つが例示される。
【0152】
続いて、図１６を参照して、計画装置１１の全体動作を説明する。取得受信部１１０は、エネルギーシステム１の各要素、予測サービス６０から取得した各種予測値、記憶部１９０に記憶された過去における各要素のパラメータを取得し、計画立案の準備として記憶部１９０に記憶する（Ｓ２００）。
【0153】
予測部１７５は、取得受信部１１０が取得したパラメータなどを用いて、計画演算部１５０や計算機資源７０が計画立案するために必要なデータを予測演算する（Ｓ２０６）。
【0154】
設定部１２０は、記憶部１９０に記憶された各要素のパラメータ、各種予測値、過去における各要素のパラメータ、予測部１７５が予測したデータを用いて、計画立案時の条件を設定する（Ｓ２１０）。計画立案時の条件は、初期条件、終了条件、目標などを含むことができる。
【0155】
計画演算部１５０及び計算機資源７０は、設定部１２０が設定した条件に基づいた制約式を用いて所定の評価関数に対する最適化を実施し、最適解を算出する。算出結果は記憶部１９０に記憶される（Ｓ２２０）。このとき、表示情報生成部１８５が記憶部１９０に記憶された算出結果を用いて画像データを生成し、ユーザインタフェース１８０を通じてユーザに提供してもよい。なお、ＤＲ供出可能量探索部１３０が、デマンドレスポンスに供出可能であるか否か探索処理を実行してもよい（Ｓ２３０）。
【0156】
この段階で、所定の終了時刻を経過している場合（Ｓ２４０のＹｅｓ）、処理を終了する。所定の終了時刻を経過していない場合（Ｓ２４０のＮｏ）、所定の計画立案時刻に達していなければ（Ｓ２５０のＮｏ）、そのまま待機する（Ｓ２４０，Ｓ２５０）。所定の計画立案時刻に達した場合（Ｓ２５０のＹｅｓ）、取得受信部１１０による情報取得処理から処理を繰り返す（Ｓ２００～Ｓ２３０）。
【0157】
この実施形態の計画装置によれば、計画立案に必要なデータを予測して不足する情報を補完することができる。
【0158】
（第９実施形態）
図１７～図２３を参照して、第９実施形態の計画装置が生成する画面表示情報について説明する。実施形態の計画装置１０，１１の表示情報生成部１８５は、計画演算部１５０や計算機資源７０が計算した最適解について、ディスプレイ装置としてのユーザインタフェース１８０に表示可能な画面表示情報を生成する。画面表示情報は、例えば記憶部１９０に記憶された雛形としてのテンプレートに最適解を示すデータを当てはめることで生成される。
図１７～図２３を参照して、第９実施形態の計画装置が生成する画面表示情報について説明する。実施形態の計画装置１０，１１の表示情報生成部１８５は、計画演算部１５０や計算機資源７０が計算した最適解について、ディスプレイ装置としてのユーザインタフェース１８０に表示可能な画面表示情報を生成する。画面表示情報は、例えば記憶部１９０に記憶された雛形としてのテンプレートに最適解を示すデータを当てはめることで生成される。
【0159】
表示情報生成部１８５は、問題分割部１６０による問題の分割や、リソース割当部１７０によるリソース割当の状態を示す画面表示情報を生成してもよい。図１７～図１９は、リソース割当部１７０によるリソース割当の状態を示す画面表示情報の一例を示している。
【0160】
図１７に示す画面表示情報は、リソース毎の状態表示画面を表示する情報の例である。情報表示画面は、計算機資源としてのリソースＡ～Ｇと、リソース毎の平均スループット実績、信頼性、不具合発生の有無、割り当てられた問題の種類、割り当てる根拠のパラメータなどとが対応付けている。状態表示画面において、割り当てられなかったリソースは縦方向の平行線で示されている。平行線による表示は、例えば灰色などの色表示で表されてもよい。
【0161】
状態表示画面の平均スループット実績は、リソース毎にスループットの遅延量を示している。図１７に示す例では、該当リソースに対して、スループットの期待値に対して大きく遅延している場合を反時計方向に傾斜した平行線、遅延し続けている場合を反時計方向及び時計方向に傾斜した互いに交わる平行線、期待通りの場合を時計方向に傾斜した平行線にて示されている。平行線による表示は、例えば赤色、黄色、水色などの色表示で表されてもよい。
【0162】
信頼性は、リソース毎の信頼性を示しており、実績でも予測でもこれらの混合でも良い。図１７に示す例では、期待通りの信頼性の場合に時計方向に傾斜した平行線、信頼性が期待値を下回っている場合に反時計方向に傾斜した平行線にて示されている。平行線による表示は、例えば水色、赤色などの色表示で表されてもよい。
【0163】
不具合発生の有無は、リソース毎の不具合の発生の有無を示している。図１７に示す例では、不具合の発生がない場合に時計方向に傾斜した平行線、不具合が発生している場合に反時計方向に傾斜した平行線にて示されている。平行線による表示は、例えば水色、赤色などの色表示で表されてもよい。
【0164】
割り当て問題は、分割されリソース毎に割り当てられた問題の種類を示している。図１７に示す例では、リソースＡに一次混合整数による製造計画問題、リソースＢに一次混合整数による配送計画問題、リソースＤに一次混合整数による配送計画問題、リソースＦに発電予測問題が割り当てられている。リソースＣ，Ｅ，Ｇには割り当てがない。
【0165】
マウスやタッチパネルなどの入力デバイスとしてのユーザインタフェース１８０を通じて割当問題の表示ボタンが選択されると、当該リソースに割り当てた問題を示す表示画面情報が状態表示画面として表示される。図１８は、リソースに割り当てた問題を示す表示画面情報の一例を示している。
【0166】
図１８に示す例では、評価式ｍｉｎＥ、制約式ｐ（ｔ），ｑ（ｔ）、変数説明ボタン、不具合分析ボタンなどが表示されている。ユーザインタフェース１８０を通じて変数説明ボタンが選択されると、問題の中で使われている変数の説明が表示される。図１９は、変数の説明の一例を示す図である。図１９に示す例では、変数Ｅが製造に要する電力を示し単位が３０分平均ｋＷであること、変数ｐ（ｔ）が卸電力取引市場から購入した電力を示し単位が３０分平均ｋＷであること、変数ｑ（ｔ）がオンサイト再エネ発電装置の発電電力予測値を示し単位が３０分平均ｋＷであることが示されている。
【0167】
ユーザインタフェース１８０を通じて不具合発生している問題の不具合分析ボタンが選択されると、不具合が本発明の計画装置か、もしくは、何かしらのリソースにて分析が実施され、その結果、不具合と推定される箇所が提示される。図２０は、不具合分析結果の一例を示す図である。図２０に示す例では、制約式ｐ（ｔ），ｑ（ｔ）に矛盾が生じていることが示されている。
【0168】
画面表示情報は、リソース毎の状態表示画面を示す表示画面情報は、ユーザインタフェース１８０を通じて平均スループット実績、信頼性、割当根拠パラメータの各項目を選択すると、サブタイトルが表示されるように構成されている。図２１は、平均スループット実績が選択されサブタイトルとして計算のスループットとデータ通信のスループットが表示されている様子を示している。図２２は、信頼性が選択されサブタイトルとして平均復旧時間（ＭＴＴＲ）、平均故障間隔（ＭＴＢＦ）、稼働率、故障率曲線が表示されている様子を示している。図２３は、割当根拠パラメータが選択されサブタイトルとして計算のスループット、通信可能なデータ量、計算可能な問題の難易度、データ通信スループット、計算機の従量料金が表示されている様子を示している。
【0169】
このように、この実施形態の計算装置によれば、リソース割当部１７０によるリソース割当の状態をユーザに提示することができるので、ユーザがユーザインタフェース１８０を通じてリソース割当を手動で適正化することができる。
【0170】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0171】
１…エネルギーシステム、１０，１１…計画装置、１１０…取得受信部、１２０…設定部、１３０…ＤＲ供出可能量探索部、１４０…送信部、１５０…計画演算部、１６０…問題分割部、１７０…リソース割当部、１８０…ユーザインタフェース、１８５…表示情報生成部、１９０…記憶部、２０…水素製造装置、２２…貯蔵装置、２４…圧縮装置、２６…供給装置、２８…輸送装置、３０…需要装置、４０…電力系統、４４…再生エネルギー発電装置（再エネ発電装置）、４６…蓄電池装置、５２…卸電力取引市場、５４…相対電力、６０…予測サービス、７０…計算機資源。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】