(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】P2025042551
(43)【公開日】2025-03-27
(54)【発明の名称】コンテナターミナルエネルギー消費予測システムおよびコンテナターミナルエネルギー消費予測方法
(51)【国際特許分類】
H02J 3/00 20060101AFI20250319BHJP
H02J 3/32 20060101ALI20250319BHJP
H02J 13/00 20060101ALI20250319BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20250319BHJP
G06Q 10/08 20240101ALI20250319BHJP
【FI】
H02J3/00 130
H02J3/32
H02J13/00 301A
H02J13/00 311A
H02J3/38 110
G06Q10/08
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023149649
(22)【出願日】2023-09-14
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.THUNDERBOLT
(71)【出願人】
【識別番号】000005902
【氏名又は名称】株式会社三井E&S
(72)【発明者】
【氏名】牛越 淳太郎
(72)【発明者】
【氏名】中田 京志郎
(72)【発明者】
【氏名】梶谷 哲平
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 由香
【テーマコード(参考)】
5G064
5G066
5L010
5L049
【Fターム(参考)】
5G064AA04
5G064AC09
5G064CB08
5G064CB12
5G064DA05
5G066AA02
5G066AE03
5G066AE09
5G066HB07
5G066HB09
5G066JA05
5G066JB03
5L010AA16
5L049CC51
(57)【要約】
【課題】コンテナターミナルにおいて、現状のコンテナターミナル運用において用いられている情報を基にエネルギー消費量を予測する、エネルギー消費予測システムおよびエネルギー消費予測方法を提供する。
【解決手段】消費エネルギー予測システムであって、第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、算出ステップでは、前記電力消費実績および前記過去実績データを基に1コンテナあたり、または1コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、第2取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測システムであって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記電力消費実績および前記過去実績データを基に1コンテナあたり、または1コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第2取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、
消費エネルギー予測システム。
【請求項2】
前記第2取得ステップにおいて、天候情報をさらに取得し、
前記予測ステップにおいて、前記単位消費エネルギー量、前記プラン情報および前記天候情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、請求項1に記載の消費エネルギー予測システム。
【請求項3】
コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測方法であって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記電力消費実績および前記過去実績データを基に1コンテナあたり、または1コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第2取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、
消費エネルギー予測方法。
【請求項4】
発電装置を有するコンテナターミナルにおける電力供給システムであって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記電力消費実績および前記過去実績データを基に1コンテナあたり、または1コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第2取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を算出し、
発電ステップでは、前記予測ステップで算出されたエネルギー消費予測値が閾値を超過する場合、前記閾値を超過する時間において前記発電装置を稼働させる、
電力供給システム。
【請求項5】
蓄電池を有するコンテナターミナルにおける電力供給システムであって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記電力消費実績および前記過去実績データを基に1コンテナあたり、または1コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第2取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を算出し、
発電ステップでは、前記予測ステップで算出されたエネルギー消費予測値が閾値を超過する場合、閾値を超過する時間において前記蓄電池より電力を供給する、
電力供給システム。
【請求項6】
充電ステップをさらに備え、
前記充電ステップでは、前記エネルギー消費予測値が閾値を超過する時刻よりも前に前記蓄電池を充電する、請求項5に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンテナターミナルエネルギー消費予測システムおよびコンテナターミナルエネルギー消費予測方法に関する。
【背景技術】
【0002】
大型クレーンを用いて重量物であるコンテナを取り扱うコンテナターミナルは、コンテナの荷役に際し多くのエネルギーを消費する事業場のひとつであるが、昨今の世界的な原油価格の高騰と、それに伴う電気代の高騰によりコンテナの荷役に係る用益支出が大幅に増加している。
【0003】
用益のひとつである電気代は基本料金と電力量料金の合算であるが、このうち基本料金においては、年間を通して最大の30分デマンドを基に算出がなされることが一般的であり、基本料金削減に向けて30分デマンドを予測し事前に把握することが必要である。
【0004】
特許文献1には、建造物における消費エネルギ予測方法及び消費エネルギ予測装置が、特許文献2には、デマンド監視装置が、それぞれ開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003―281223
【特許文献2】特開平8―63132
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、コンテナターミナルにおいては、コンテナを、トラックによりコンテナターミナルへ搬入またはコンテナターミナルから搬出、大型クレーンを用いて船舶からの荷揚げ、または船舶への荷積み等、複数の作業が同時進行することがあるため、コンテナ一つ一つに対して詳細な荷役スケジュールを予測することは難しく、また、エネルギー消費量と関連するコンテナの荷役量や、当該コンテナのサイズ及び重量等、あるいは荷役のスケジュールに関し、その組み合わせを予めパターン設定することは困難である。
【0007】
また、例えば契約電力を閾値として30分デマンドを監視していたとしても、契約電力を超過するか否かの判断は30分毎に行われるため、前日あるいは数時間前にあらかじめ契約電力超過への対策を講じることが困難である。
【0008】
さらに、30分デマンドが契約電力を超過する場合、対策としてコンテナターミナル内にある設備の稼働を停止することが考えられるが、コンテナターミナルは物流の基幹となる施設であるため停止するにあたっては相応の事前準備が必要となり、容易に稼働を停止することができない。
【0009】
上記事情に鑑み、本発明は、コンテナターミナルにおいて、現状のコンテナターミナル運用において用いられている情報を基にエネルギー消費量を予測する、エネルギー消費予測システムおよびエネルギー消費予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第1の観点は、コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測システムであって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記電力消費実績および前記過去実績データを基に1コンテナあたり、または1コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第2取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、消費エネルギー予測システムである。
【0011】
また、本発明の第2の観点は、コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測方法であって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記電力消費実績および前記過去実績データを基に1コンテナあたり、または1コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第2取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、消費エネルギー予測方法である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら詳細に説明する。以下に記載する実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【0014】
<第1の実施形態>
図1は、エネルギー消費量予測システム1の全体図を示した図である。エネルギー消費量予測システム1は、主として、サーバ8と、電力監視システム6と、荷役管理システム7と、を備え、これらがネットワークを通じて接続されている。なお、ここでいうネットワークは、プライベートネットワークに限られず、パブリックネットワークや仮想ネットワークであっても良い。
【0015】
サーバ8は、通信部81と、記録部82と、制御部83と、演算部84と、を有し、これらの構成要素がサーバ8の内部において通信バス91を介して電気的に接続されている。なお、サーバ8は、ローカルに存在するサーバ装置を利用することができるが、クラウドサーバであっても良い。また、本実施形態においては1つのサーバに通信部81、記録部82、制御部83、演算部84が含まれる構成となっているが、各部が複数のサーバに存在していても良い。
【0016】
電力監視システム6は、高圧受変電設備に設けられたシステムで、当該受変電設備の機器を監視、制御し、運転や計測結果等の情報を記録している。
【0017】
荷役管理システム7は、コンテナターミナルに設けられたシステムで、コンテナ荷役の計画や実績データの管理、またクレーン等設備の管理を行う。
【0018】
通信部81は、USB、IEEE1394、Thunderbolt、有線LANネットワーク通信等といった有線型の通信手段の他、無線LANネットワーク通信、5G、LTE、3G等のモバイル通信、Bluetooth(登録商標)通信等が採用されるが、これに限られない。サーバ8は、通信部81を介して、電力監視システム6および荷役管理システム7とネットワークを介して電力消費実績に係るデータや、荷役作業実績またはコンテナ荷役作業プランに係るデータの送受信を行う。詳細は後述する。
【0019】
記録部82は、前述の電力監視システム6および荷役管理システム7より受信した情報、並びに後述する演算部84で算出した値を記録するもので、詳細は後述する。これは、例えば、後述する制御部83によって実行されるサーバ8に係る種々のプログラム等を記憶等するソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)等のストレージデバイスとして、あるいは、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報(引数、配列等)を記憶等するランダムアクセスメモリ(Random Access Memory:RAM)等のメモリとして実施され得る。また、これらの組み合わせであっても良い。
【0020】
制御部83は、サーバ8に関連する全体動作の処理、制御を行う。制御部83は、例えば、不図示の中央処理装置(Central Processing Unit:CPU)である。制御部83は、記憶部22に記録された所定のプログラムを読み出すことによって、電力消費実績に係るデータや、荷役作業実績または荷役作業プランに係るデータの送受信や、単位時間あたりの消費エネルギー量の予測を行う。すなわち、記憶部22に記録されているソフトウェアによる情報処理が、ハードウェアの一例である制御部83によって具体的に実現されることで、制御部83に含まれる機能部(不図示)として実行され得る。これらの詳細な説明は後述する。なお、制御部83は単一であることに限定されず、機能ごとに複数の制御部83を有するように実施されても良く、また、それらの組み合わせであっても良い。
【0021】
演算部84は、記録部82に記録された電力消費実績および荷役作業実績に係るデータを基に単位時間における1コンテナあたりの消費電力量(以下、「第1原単位」という。)と1荷役作業あたりの消費電力量(以下、「第2原単位」という。)を算出し、また、当該第1原単位および第2原単位とコンテナ荷役作業プランに係るデータを基に、消費電力量の予測値を算出する。なお、本実施形態において電力消費実績を基に第1原単位および第2原単位を算出しているが、例えば後述する化石燃料等の消費実績を基に算出されても良い。
【0022】
図2は、エネルギー消費予測システム1によって実行される情報処理の流れを示すフローチャート図である。以下、このフローチャート図の各フローに沿って説明する。
【0023】
まず、ネットワークを介して、電力監視システム6が保有する各設備毎の過去の電力消費実績データと、荷役管理システム7が保有する過去の荷役作業実績データを取得する(S101)。なお、ここでいう各設備とは、例えばガントリークレーンや門型クレーン、屋外照明、管理棟、リーファコンテナであるが、これに限られない。このとき、本実施形態では電力監視システム6および荷役管理システム7が他のシステムと互いにネットワークを通じて接続されているが、接続されていない場合は、人手によって記録部82へ当該電力消費実績データおよび荷役作業実績データが入力されても良い。また、荷役作業実績データとは、例えばコンテナターミナルで稼働している各クレーンが積卸したコンテナ数量、ある時刻におけるコンテナターミナル内に蔵置されているコンテナ数量、あるいは当該コンテナの種別などである。さらに、本実施形態においてはエネルギー消費実績データとして、電力監視システム6から得られる電力消費実績データのみを対象としているが、例えばトラクタヘッドやトップリフターといった港湾荷役機器に用いられる、軽油などの化石燃料や水素やアンモニアといったカーボンニュートラル燃料(以下、「化石燃料等」という。)の消費実績も対象になり得る。
【0024】
取得した電力消費実績データと荷役作業実績データより、第1原単位および第2原単位を算出する(S102)。ここで、第1原単位におけるコンテナとは、例えばリーファコンテナといった自らが電力や化石燃料等を消費するコンテナを指し、単位時間は例えば1時間であるが、電力消費実績データおよび荷役作業実績データのデータ収集間隔によって選択される。また、第2原単位における荷役作業は、例えばガントリークレーンや門型クレーンによる1回の荷役作業であり、トラクタヘッドやトップリフター等のその他港湾荷役機器による運搬作業も含まれる。
【0025】
例えば第1原単位は、特定の日時におけるリーファコンテナの消費電力量と同日時におけるコンテナターミナル内のリーファコンテナ蔵置個数より算出され、第2原単位は、特定の日時におけるガントリークレーンの消費電力量と同日時におけるガントリークレーンの取り扱いコンテナ数によって算出される。
【0026】
続いて、荷役管理システム7より、消費電力量を予測する日時における、コンテナ荷役作業プランに係るデータを取得する(S103)。当該データは、例えば船舶が着岸する時刻、荷揚げまたは荷積み(以下、「荷揚げ等」という。)を行うコンテナの数量、作業に供するガントリークレーンやその他荷役機器の数量、荷揚げ等を行う時間帯、構外から搬入または構内から搬出される(以下、「搬入等」という。)コンテナの数量およびその時刻、コンテナターミナル内におけるコンテナ蔵置場所の移動を行う回数やその時刻、等であるが、これに限られない。なお、本実施形態においては荷役管理システム7からコンテナ荷役作業プランに係るデータを取得するが、S101で取得した過去の荷役作業実績データから推測した値を用いても良い。
【0027】
取得したコンテナ荷役作業に係る当該プランデータと、S102で算出した第1原単位および第2原単位を基に、当該プランデータで予定された時刻においての、各設備における単位時間あたりの予測消費電力量を算出する(S104)。すなわち、荷揚げ等または搬入等されるコンテナの数量から算出される、コンテナターミナル内に蔵置されているコンテナ数と第1原単位の積により、および、例えばガントリークレーンの単位時間あたりに荷揚げ等行うコンテナの数量と第2原単位の積により、算出される。
【0028】
これにより、現状のコンテナターミナル運用において用いられている情報を基に、単純な算出式で精度良くエネルギー消費量を予測することができる。
【0029】
<第2の実施形態>
本発明に係る第2の実施形態について、第1の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。本実施形態の電力供給システム2は、発電装置5を有する点と、サーバ8が判定部85を有する点で第1の実施形態と異なる。なお、以後の説明において、第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【0030】
図3は、電力供給システム2の全体図を示した図である。電力供給システム2は、主として、サーバ8と、電力監視システム6と、荷役管理システム7と、発電装置5と、を備え、これらがネットワークを通じて接続されている。
【0031】
発電装置5は、例えばディーゼルエンジン発電機であるが、これに限られず、燃料電池発電システムやガスタービンコジェネシステム、あるいは蓄電池であっても良い。
【0032】
サーバ8は、判定部85を更に有し、あらかじめ設定した閾値を予測消費電力量を超過するか否かを判定する。詳細は後述する。なお、ここで設定する閾値は、例えば契約電力の数値が選択されるが、これに限られず、経済的メリットが享受できる任意の数値で良い。
【0033】
図4は、電力供給システム2によって実行される情報処理の流れを示すフローチャート図である。以下、このフローチャート図の各フローに沿って説明する。
【0034】
まず、ネットワークを介して、電力監視システム6が保有する、各設備毎の過去の電力消費実績データと、荷役管理システム7が保有する、過去の荷役作業実績データを取得し(S201)、取得した電力消費実績データと荷役作業実績データより、第1原単位および第2原単位を算出する(S202)。
【0035】
続いて、荷役管理システム7より、消費電力量を予測する日時における、コンテナ荷役作業プランに係るデータを取得する(S203)。続いて、取得したコンテナ荷役作業に係る当該プランデータと、S202で算出した第1原単位および第2原単位を基に、当該プランデータで予定された時刻においての、各設備における単位時間あたりの予測消費電力量を算出する(S204)。
【0036】
そして、S204で算出した消費電力量が、あらかじめ設定しておいた閾値を超過するか否かを判定し(S205)、超過すると判定された場合、超過する時刻において発電装置5を稼働させ、コンテナターミナルへ電力を供給する(S206)。なお、電力の供給は、一部設備と接続されている系統電力を遮断して、当該発電装置5から供給されるが、系統電力を遮断することなく系統電力と連系されても良く、これに限られない。また、発電装置5の稼働は人手を介して行われるが、当該閾値を超過する時刻において自動で稼働するよう制御されていても良い。
【0037】
これにより、契約電力を超過する系統電力の消費を抑制し、電力料金の抑制が可能となる。
【0038】
<第3の実施形態>
本発明に係る第3の実施形態について、第2の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、以後の説明において、第2の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【0039】
図5は電力供給システム3の全体図を、
図6は、電力供給システム3によって実行される情報処理の流れを示すフローチャート図である。以下、このフローチャート図の各フローに沿って説明する。
【0040】
まず、ネットワークを介して、電力監視システム6が保有する、各設備毎の過去の電力消費実績データと、荷役管理システム7が保有する、過去の荷役作業実績データを取得し(S301)、取得した電力消費実績データと荷役作業実績データより、第1原単位および第2原単位を算出する(S302)。
【0041】
続いて、荷役管理システム7より、消費電力量を予測する日時における、コンテナ荷役作業プランに係るデータを取得する(S303)。続いて、取得したコンテナ荷役作業に係る当該プランデータと、S302で算出した第1原単位および第2原単位を基に、当該プランデータで予定された時刻においての、各設備における単位時間あたりの予測消費電力量を算出する(S304)。
【0042】
そして、S304で算出した消費電力量が、あらかじめ設定しておいた閾値を超過するか否かを判定し(S305)、超過すると判定された場合、当該閾値を超過する時刻に達する前に、電力供給システム3の有する蓄電池9を、少なくとも超過電力量分だけ充電する(S306)。この時、当該蓄電池9への充電により消費電力量が閾値を超過する場合は、当該時間帯において蓄電池9への充電は停止されるとより好ましい。
【0043】
そして、超過する時刻において、蓄電池9からコンテナターミナルへ電力を供給する(S307)。この時、電力の供給は、一部設備と接続されている系統電力を遮断して、当該蓄電池9から供給されるが、系統電力を遮断することなく系統電力と連系されても良く、これに限られない。また、蓄電池9の稼働は人手を介して行われるが、当該閾値を超過する時刻において自動で稼働するよう制御されていても良い。
【0044】
これにより、契約電力を超過する系統電力の消費抑制と併せて、コンテナターミナル内における消費エネルギーのCO2排出量削減に資することができる。
【0045】
<その他の態様>
本発明の他の実施形態として、サーバ8が、予測する日時における天候情報をさらに取得しても良い。天候情報とは、外気温、天気、降水量や湿度であるが、これに限られない。
【0046】
リーファコンテナは荷を一定の温度で保持するように制御されており、例えば気温が高い日時においては消費電力が増大する。そこで、例えばリーファコンテナの保持温度と外気温との差分から算出される補正係数を基に消費電力を補正することで予測をさらに高度化することができる。
【符号の説明】
【0047】
1 エネルギー消費予測システム1
2 電力供給システム2
3 電力供給システム3
5 発電装置
6 電力監視システム
7 荷役管理システム
8 サーバ
9 蓄電池
81 通信部
82 記録部
83 制御部
84 演算部
85 判定部
91 通信バス