特許 7034632 運転計画装置、運転計画システム及び運転計画方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-04

(45)【発行日】2022-03-14

(54)【発明の名称】運転計画装置、運転計画システム及び運転計画方法

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/06 20120101AFI20220307BHJP

   G06Q 10/06 20120101ALI20220307BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20220307BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/06

G06Q10/06 302

H02J3/00 130

H02J3/00 170

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2017163726

(22)【出願日】2017-08-28

(65)【公開番号】P2019040532

(43)【公開日】2019-03-14

【審査請求日】2020-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山原 裕之

(72)【発明者】

【氏名】横川 勝也

(72)【発明者】

【氏名】黒川 太

(72)【発明者】

【氏名】穂刈 啓志

(72)【発明者】

【氏名】宮尾 圭一

【審査官】田上 隆一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０７３０１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０３２２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９１３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｑ １０／００－９９／００

Ｈ０２Ｊ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラント内で消費される電力のうち、前記プラント内の特定設備によって消費される電力を除く電力の予測値を算出する電力予測部と、
電力供給者が電力を調達する際のコストに係る前記電力の単価の予測値を算出する単価予測部と、
前記特定設備のうち、稼働する前記特定設備の集合を示す第１候補集合と前記電力の予測値と前記単価の予測値とに基づいて前記電力供給者による前記電力の第１調達コストを算出し、前記第１候補集合が前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ前記第１調達コストが最小となる場合、前記第１候補集合を、稼働させる前記特定設備の集合を示す第１運転集合として決定する第１運転計画部と、
を備える運転計画装置。

【請求項2】

前記プラントが電力供給者による電力消費の抑制要請に応じて、前記特定設備のうち、稼働する前記特定設備の集合を示す第２候補集合と前記電力の予測値と前記単価の予測値とに基づいて電力供給者による前記電力の第２調達コストを算出し、
前記抑制要請に応じることで得られた節電量と前記抑制要請により発生したネガワットの単価を表すネガワット単価とを乗算した結果を示すネガワット収支を算出し、前記第２調達コストから前記ネガワット収支を減じた結果が、前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ最小となる場合、前記第２候補集合を、稼働させる前記特定設備の集合を示す第２運転集合として決定する第２運転計画部を、
さらに備える請求項１に記載の運転計画装置。

【請求項3】

前記第１候補集合毎に前記第１候補集合と前記電力供給者による電力の提供条件とに基づいて前記電力供給者に支払われる電気料金を算出する電気料金計算部を、
さらに備え、
前記第１運転計画部は、前記第１候補集合が前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ前記電気料金と前記第１調達コストとが最小となる場合、前記第１候補集合を前記第１運転集合として決定する請求項１に記載の運転計画装置。

【請求項4】

前記第１候補集合毎に前記第１候補集合と前記電力供給者による電力の提供条件とに基づいて前記電力供給者に支払われる電気料金と、前記第２候補集合毎に前記第２候補集合と前記電力供給者による電力の提供条件とに基づいて前記電力供給者に支払われる電気料金と、を算出する電気料金計算部を、
さらに備え、
前記第１運転計画部は、前記第１候補集合が前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ前記電気料金と前記第１調達コストとが最小となる場合、前記第１候補集合を前記第１運転集合として決定し、
前記第２運転計画部は、前記第１運転集合に基づいて前記第２運転集合の候補集合を決定し、さらに前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ前記第１運転集合及び前記第２運転集合の候補集合の差分に基づいて、前記ネガワット収支を算出し、前記第２調達コストと前記ネガワット収支とから算出される前記電気料金が最小となる場合、前記第２運転集合の候補集合を前記第２運転集合として決定する請求項２に記載の運転計画装置。

【請求項5】

前記節電量に基づいて前記ネガワット単価を算出するネガワット単価計算部をさらに備える請求項２または４に記載の運転計画装置。

【請求項6】

前記プラントを運用できる条件は、前記プラント内の第１貯水池の水位と、前記プラント内の第２貯水池の水位と、前記プラント内の消費電力と、前記特定設備の運転台数と、のうち少なくとも１つの条件を満たす場合である、
請求項１から５のいずれか一項に記載の運転計画装置。

【請求項7】

ネットワークに接続された入出力装置と運転計画装置とを備える運転計画システムであって、
前記入出力装置は、
電力消費の抑制要請の入力を受け付ける入力部と、
前記電力消費の抑制要請を前記運転計画装置に送信する通信部と、
を備え、
前記運転計画装置は、
請求項１から６のいずれか一項に記載の運転計画装置である、
運転計画システム。

【請求項8】

運転計画装置が、プラント内で消費される電力のうち、前記プラント内の特定設備によって消費される電力を除く電力の予測値を算出する電力予測ステップと、
運転計画装置が、電力供給者が電力を調達する際のコストに係る前記電力の単価の予測値を算出する単価予測ステップと、
運転計画装置が、前記特定設備のうち、稼働する前記特定設備の集合を示す第１候補集合と前記電力の予測値と前記単価の予測値とに基づいて前記電力供給者による前記電力の第１調達コストを算出し、前記第１候補集合が前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ前記第１調達コストが最小となる場合、前記第１候補集合を、稼働させる前記特定設備の集合を示す第１運転集合として決定する第１運転計画ステップと、
を有する、運転計画方法。

【請求項9】

運転計画装置が、前記プラントが電力供給者による電力消費の抑制要請に応じて、前記特定設備のうち、稼働する前記特定設備の集合を示す第２候補集合と前記電力の予測値と前記単価の予測値とに基づいて電力供給者による前記電力の第２調達コストを算出し、 前記抑制要請に応じることで得られた節電量と前記抑制要請により発生したネガワットの単価を表すネガワット単価とを乗算した結果を示すネガワット収支を算出し、前記第２調達コストから前記ネガワット収支を減じた結果が、前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ最小となる場合、前記第２候補集合を、稼働させる前記特定設備の集合を示す第２運転集合として決定する第２運転計画ステップを、
をさらに有する請求項８に記載の運転計画方法。

【請求項10】

運転計画装置が、前記第１候補集合毎に前記第１候補集合と前記電力供給者による電力の提供条件とに基づいて前記電力供給者に支払われる電気料金を算出する電気料金計算ステップを、
さらに有し、
前記第１運転計画ステップは、前記第１候補集合が前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ前記電気料金と前記第１調達コストとが最小となる場合、前記第１候補集合を前記第１運転集合として決定する請求項８に記載の運転計画方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、運転計画装置、運転計画システム及び運転計画方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電力小売自由化に伴い、新電力又はＰＰＳ（Power Producer and Supplier）と呼ばれる小売電気事業者（電力供給者）が増加している。新電力は、電力卸売取引市場で電力を調達し、需要家に供給する。新電力が電力をより安く調達するには、電力の市場価格が安い時間帯に需要家の消費電力が多く、電力の市場価格が高い時間帯に需要家の消費電力が少ないことが望ましい。

【0003】

近年、新しい電力取引の種類として、デマンドレスポンス及びネガワット取引がある。新電力は、小売電気事業者の立場でネガワット取引を行う場合がある。新電力は、利益を得るために消費電力量及び消費時間帯等の電力需要を調整できる需要家を有することが望ましい。浄水場は、電力需要を調整できる需要家となる可能性を有する。配水池の水位と送水ポンプの運転台数とを調整することで、消費電力量を調整できる場合があるためである。

【0004】

浄水場は、新電力にとって望ましい送水ポンプ運転計画を立てることができれば、より安い電気料金で電力供給を受ける契約を結べる可能性がある。しかし、従来は電力供給者の電力調達コストが十分に考慮されずに送水ポンプ運転計画が作成されていた。したがって、送水ポンプ運転計画によっては、電力調達コストが安価にならない可能性があった。このような問題は、特定の設備に対して電力を供給する電力供給者にとって共通の問題である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－１３９２４３号公報

【文献】特開２０１２－２４６６８４号公報

【文献】特開２０１４－６９１０５号公報

【文献】特開２０１６－１１９７７１号公報

【文献】特開２０１４－０６７４０５号公報

【文献】特開２０１４－１７８８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、電力供給者がより安価に電力を調達することができる運転計画装置、運転計画システム及び運転計画方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の運転計画装置は、電力予測部と、単価予測部と、第１運転計画部とを持つ。電力予測部は、プラント内で消費される電力のうち、前記プラント内の特定設備によって消費される電力を除く電力の予測値を算出する。単価予測部は、前記電力の単価の予測値を算出する。第１運転計画部は、前記特定設備のうち、稼働する前記特定設備の集合を示す第１候補集合と前記電力の予測値と前記単価の予測値とに基づいて電力供給者による前記電力の第１調達コストを算出し、前記第１候補集合が前記プラントを運用できる条件を満たし、かつ前記第１調達コストが最小となる場合、前記第１候補集合を、稼働させる前記特定設備の集合を示す第１運転集合として決定する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態のポンプ運転計画システム１のシステム構成図。

【図2】実施形態の浄水池から配水管路網までの送水の流れを表す図。

【図3】実施形態の各時刻及び時間長を表す変数の時間関係の一具体例を示す図。

【図4】第１の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図5】第１の実施形態のポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャート。

【図6】第２の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図7】第２の実施形態のポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャート。

【図8】第２の実施形態のＤＲ対応運転計画部１１９がポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャート。

【図9】第３の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図10】第３の実施形態のポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャート。

【図11】第３の実施形態の運転計画部１１８がポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャート。

【図12】第３の実施形態のＤＲ対応運転計画部１１９がポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャート。

【図13】第４の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図14】第５の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図15】第６の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図16】第７の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図17】第８の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図18】第９の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図19】第１０の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図。

【図20】実施形態の当日ＤＲ要請が行われた場合の一具体例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態の運転計画装置、運転計画システム及び運転計画方法を、図面を参照して説明する。

【0010】

図１は、実施形態のポンプ運転計画システム１のシステム構成図である。ポンプ運転計画システム１は、ポンプ運転計画装置１００、第１入出力装置２００及び第２入出力装置３００を備える。ポンプ運転計画装置１００、第１入出力装置２００及び第２入出力装置３００は、ネットワーク４００によって相互に通信可能に接続される。ポンプ運転計画システム１は、運転計画システムの一態様である。運転計画システムは、電力供給者が安価に電力を調達する運転計画を生成するシステムである。

【0011】

ポンプ運転計画装置１００は、浄水場のポンプ運転計画を生成する。第１入出力装置２００は、ポンプ運転計画装置１００に対して節電時間帯等のデマンドレスポンス情報を送信する。第２入出力装置３００は、ポンプ運転計画装置１００からポンプ運転計画を受信する。第２入出力装置３００は、ポンプ運転計画を出力部３０３に表示させる。ネットワーク４００は、どのようなネットワークで構築されてもよい。例えば、ネットワーク４００は、インターネットで構成されてもよい。浄水場はプラントの一態様である。プラントは、電力供給者にとって需要家となりうる者である。ポンプ運転計画装置１００は、運転計画装置の一態様である。運転計画装置は、電力供給者が安価に電力を調達する運転計画を生成する装置である。

【0012】

ポンプ運転計画装置１００は、ポンプ運転計画を生成する。ポンプ運転計画は、指定された期間における、浄水池から配水池まで水を移動させる送水ポンプ台数の運転計画である。指定された期間は、例えば、計画の生成を指示された当日の残り時間であってもよいし、翌日２４時間であってもよいし、翌日以降の期間であってもよい。ポンプ運転計画装置１００は、通信部１０１、データ記憶部１０２及び制御部１１４を備える。配水池は第１貯水池の一態様である。浄水池は第２貯水池の一態様である。送水ポンプは特定設備の一態様である。特定設備は、運転計画に応じて、稼働させる台数が決定される設備である。

【0013】

通信部１０１は、ネットワークインタフェースである。通信部１０１はネットワーク４００を介して、第１入出力装置２００及び第２入出力装置３００と通信する。通信部１０１は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等の通信方式で通信してもよい。

【0014】

データ記憶部１０２は、ポンプ運転計画を生成するために用いられる各種のデータを記憶する。データ記憶部１０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。データ記憶部１０２は、水需要実績データ１０３、気象データ１０４、浄水場仕様データ１０５、浄水場電力需要実績データ１０６、浄水場ポンプ運転実績データ１０７、電気料金契約情報１０８、契約電力情報１０９、運転計画パラメータ設定１１０、ＤＲ情報１１１、オンサイト発電情報１１２及びスポット市場単価実績データ１１３を記憶する。

【0015】

制御部１１４は、ポンプ運転計画装置１００の各部の動作を制御する。制御部１１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えた装置により実行される。制御部１１４は、ポンプ運転計画プログラムを実行することによって、水需要予測部１１５、浄水場電力需要予測部１１６、浄水場電気料金計算部１１７、運転計画部１１８、ＤＲ（Demand Response）対応運転計画部１１９、ネガワット単価計算部１２０及びスポット市場単価予測部１２１として機能する。

【0016】

水需要実績データ１０３は、配水管路網を経由して配水された過去の水の需要量である。気象データ１０４は、気温、天候及び湿度等の気象に関する情報である。

【0017】

浄水場仕様データ１０５は、ポンプ運転計画を生成するための制約に関する情報である。具体的には、浄水場仕様データ１０５は、送水ポンプ１台あたりの消費電力[ｋＷ]であるＷ_pump、配水池の上限水位Ｌ_max［ｍ］、送水ポンプの最大運転台数Ｎ_max、送水ポンプの最小運転台数Ｎ_min、配水池の面積Ａ_dist[ｍ^２]、浄水池の上限水位Ｋ_max［ｍ］、浄水池の下限水位Ｋ_min［ｍ］及び浄水池の面積Ａ_treat［ｍ^２］の値である。

【0018】

浄水場電力需要実績データ１０６は、過去に浄水場に消費された電力量である。浄水場ポンプ運転実績データ１０７は、過去の単位時間毎の送水ポンプの運転台数である。

【0019】

電気料金契約情報１０８は、浄水場と電力供給者とが締結している電気料金契約に関する情報である。具体的には、電気料金契約情報１０８は、浄水場が電力供給者に支払う電気料金の基本料金[円]Ｂ_basic、時刻ｔ－１からｔの期間の消費電力量に対して、浄水場が電力供給者に支払う電気料金の電力量単価[円／ｋＷｈ]Ｂ_tの値である。電力供給者は、浄水場に対して、電力を提供する事業者である。

【0020】

契約電力情報１０９は、浄水場が契約している電力量に関する情報である。契約電力情報１０９は、浄水場と電力供給者間との契約電力（部分供給）[ｋＷ]であるＷ_pps、浄水場と他の電力供給者間との契約電力（ベース供給）[ｋＷ]であるＷ_baseの値である。

【0021】

運転計画パラメータ設定１１０は、ポンプ運転計画を生成するために利用される情報である。具体的には、運転計画パラメータ設定１１０は、計画対象となる期間の長さ[ｈ]Ｈ_len、配水池の下限水位を計算するための期間[ｈ]Ｈ_stock、計画対象の基準時刻[ｈ]Ｔ₀、単位時間の係数τ、水需要予測の誤差計数γ、浄水場の電力需要予測の誤差計数εの値である。単位時間の係数τは、１時間を１とする係数である。単位時間の係数τは、例えば、３０分なら０．５で示される。誤差計数γによって、水需要量は多めに見積もられる。誤差計数εによって、消費電力は多めに見積もられる。

【0022】

ＤＲ情報１１１は、デマンドレスポンス（以下、「ＤＲ」という。）に応じる運転計画を生成するために使用される情報である。具体的には、ＤＲ情報１１１は、電力供給者がＤＲに応じない場合の罰金額[円]Ｇ、電力供給者がネガワットを売る場合のネガワット単価[円／ｋＷｈ]Ｐ_nega、ＤＲの開始時刻ｔ_s、ＤＲの終了時刻ｔ_eの値である。ネガワットは、浄水場がＤＲに応じて余剰する電力である。

【0023】

オンサイト発電情報１１２は、電力供給者のオンサイト発電による電力量に関する情報である。オンサイト発電は、浄水場に対して、浄水場が消費する一部の電力を供給する。具体的には、オンサイト発電情報１１２は、時刻ｔ－１からｔまでの期間における電力供給者のオンサイト発電による供給電力量[円／ｋＷｈ]Ｆ_tの値である。スポット市場単価実績データ１１３は、過去にスポット市場が定めた電力単価の実績値である。

【0024】

水需要予測部１１５は、水需要実績データ１０３と気象データ１０４とに基づいて、時刻ｔ－１からｔまでの期間の水需要量[ｍ^３]の予測値Ｄ_tを算出する。ｔは、１以上、（Ｈ_len＋Ｈ_stock）/τ以下の整数である。すなわち、水需要予測部１１５は、ポンプ運転計画の基準時刻Ｔ₀から所定の時間後までの水需要量の予測値を算出する。所定の時間とは、Ｔ_len＋Ｔ_stock単位時間である。Ｔ_lenとは、送水ポンプ運転計画の計画対象となる期間の長さＨ_lenを、単位時間計数τで割ることで求められるタイムステップ数である。Ｔ_stockは、配水池に貯水される水の最低水位を計算するための時間Ｈ_stockを、τで割ることで求められるタイムステップ数である。

【0025】

浄水場電力需要予測部１１６は、気象データ１０４と浄水場仕様データ１０５と浄水場電力需要実績データ１０６と浄水場ポンプ運転実績データ１０７とに基づいて、時刻ｔ－１からｔの期間の送水ポンプ以外の浄水場の消費電力[ｋＷ]の予測値Ｗ_ｔを算出する。ｔは、１以上、Ｈ_len/τ以下の整数である。すなわち、浄水場電力需要予測部１１６は、時刻Ｔ₀からＴ_len単位時間後までの送水ポンプ以外の浄水場の消費電力の予測値を算出する。浄水場電力需要予測部１１６は、電力量予測部の一態様である。

【0026】

浄水場電気料金計算部１１７は、電気料金契約情報１０８と送水ポンプ運転台数Ｎとに応じて浄水場が電力供給者に支払う電気料金を算出する。送水ポンプ運転台数Ｎは、運転計画部１１８又はＤＲ対応運転計画部１１９によって決定される。

【0027】

運転計画部１１８は、時刻Ｔ0からＴlen単位時間後までのＤＲ未対応時のポンプ運転計画を生成する。運転計画部１１８は、所定の目的関数に基づいて、電力供給者が送水ポンプのために供給すべき電力を調達するコストが最小化されるように送水ポンプ台数Ｎを算出する。送水ポンプ運転台数Ｎは、式（Ｄ－１）で表される。Ｎｔは、時刻ｔ－１から時刻ｔまでの期間の送水ポンプ運転台数を表す。所定の目的関数は、実施形態ごとに異なってもよい。運転計画部１１８は、第１運転計画部の一態様である。

【0028】

【数1】

【0029】

ＤＲ対応運転計画部１１９は、時刻Ｔ₀からＴ_len単位時間後までのＤＲ対応時のポンプ運転計画を生成する。ＤＲ対応運転計画部１１９は、所定の目的関数に基づいて、電力供給者が送水ポンプのために供給すべき電力量を調達するコストが最小化されるように送水ポンプ台数Ｎを算出する。所定の目的関数は、実施形態ごとに異なってもよい。ＤＲ対応運転計画部１１９は、第２運転計画部の一態様である。

【0030】

ネガワット単価計算部１２０は、ＤＲ情報１１１に基づいて、ネガワット単価Ｐ_nega及び罰金Ｇを算出する。ネガワット単価計算部１２０は、ポンプ運転計画に応じてＤＲ情報１１１に含まれるＰ_nega及びＧが変動する場合に、Ｐ_nega及びＧを算出する。

【0031】

スポット市場単価予測部１２１は、スポット市場単価実績データ１１３に基づいて、スポット市場単価[円／ｋＷｈ]の予測値Ｐ_tの値を算出する。ｔは、１以上、Ｈ_len/τ以下の整数である。スポット市場単価予測部１２１は、単価予測部の一態様である。

【0032】

第１入出力装置２００は、電力供給者側のユーザからの指示（例えば、節電等を要請するデマンドレスポンス情報）を受け付ける。第１入出力装置２００は、受け付けた指示をポンプ運転計画装置１００へ送信する。第１入出力装置２００は、パーソナルコンピュータ又はサーバ等の情報処理装置である。第１入出力装置２００は、通信部２０１、入力部２０２及び出力部２０３を備える。

【0033】

通信部２０１は、ネットワークインタフェースである。通信部２０１はネットワーク４００を介して、ポンプ運転計画装置１００及び第２入出力装置３００と通信する。通信部２０１は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

【0034】

入力部２０２は、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置を用いて構成される。入力部２０２は、入力装置を第１入出力装置２００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部２０２は、入力装置において入力された入力信号から入力データ（例えば、第１入出力装置２００に対する指示を示す指示情報）を生成し、第１入出力装置２００に入力する。

【0035】

出力部２０３は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の出力装置である。出力部２０３は、出力装置を第１入出力装置２００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、出力部２０３は、映像データから映像信号を生成し自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。

【0036】

第２入出力装置３００は、浄水場側のユーザからの指示（例えば、ポンプ運転計画の生成）を受け付ける。第２入出力装置３００は、受け付けた指示をポンプ運転計画装置１００へ送信する。第２入出力装置３００は、パーソナルコンピュータ又はサーバ等の情報処理装置である。第２入出力装置３００は、通信部３０１、入力部３０２及び出力部３０３を備える。

【0037】

通信部３０１は、ネットワークインタフェースである。通信部３０１はネットワーク４００を介して、ポンプ運転計画装置１００及び第１入出力装置２００と通信する。通信部３０１は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

【0038】

入力部３０２は、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置を用いて構成される。入力部３０２は、入力装置を第２入出力装置３００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部３０２は、入力装置において入力された入力信号から入力データ（例えば、第２入出力装置３００に対する指示を示す指示情報）を生成し、第２入出力装置３００に入力する。

【0039】

出力部３０３は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の出力装置である。出力部３０３は、出力装置を第２入出力装置３００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、出力部３０３は、映像データから映像信号を生成し自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。

【0040】

図２は、実施形態の浄水池から配水管路網までの送水の流れを表す図である。本実施形態では、浄水池１つ、配水池１つの送水プロセスを対象として説明する。領域５０１は配水池である。領域５０２は浄水池である。領域５０３は送水ポンプである。送水ポンプは浄水池の水を配水池に移動させる。領域５０４は、配水管路網（水需要）である。配水管路網（水需要）は、配水池に貯水される水を需要家に移動させる経路である。配水管路網（水需要）は、例えばパイプで構成される。なお、配水池は複数配置されてもよい。本実施形態は、配水池の水位、浄水池の水位、送水ポンプ運転台数及び消費電力について制約を有する。各制約は、運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９が、目的関数を計算するための制約条件として用いられる。以下、各制約について詳述する。

【0041】

配水池の各時刻ｔにおける水位Ｌ_tは、下限水位Ｌ_min［ｍ]以上、上限水位Ｌ_max［ｍ]以下であるという制約を有する。式（Ｌ－１）は、配水池の水位Ｌ_tとして許容される範囲を表す。

【0042】

【数2】

【0043】

各時刻ｔにおける配水池の水位Ｌ_tは、式（Ｌ－２）によって算出される。

【0044】

【数3】

【0045】

Ｑ_tは、時刻ｔにおける、送水ポンプ運転台数Ｎ_ｔに基づいて送水ポンプの送水量を求める関数である。Ｑ_tは、式（Ｌ－３）によって算出される。

【0046】

【数4】

【0047】

Ｖ_ｔは、需要家の水需要量の予測値である。Ｖ_ｔは、式（Ｌ－４）によって算出される。

【0048】

【数5】

【0049】

下限水位Ｌ_minは、時刻毎に、式（Ｌ－５）によって算出される。

【0050】

【数6】

【0051】

Ｔ_stockは、式（Ｌ－６）によって算出される。

【0052】

【数7】

【0053】

浄水池の各時刻ｔにおける水位Ｋ_tは、下限水位Ｋ_min［ｍ]以上、上限水位Ｋ_max［ｍ]以下であるという制約を有する。式（Ｋ－１）は、浄水池の水位Ｋ_tとして許容される範囲を表す。

【0054】

【数8】

【0055】

各時刻ｔにおける浄水池の水位Ｋ_tは以下の式（Ｋ－２）によって算出される。

【0056】

【数9】

【0057】

各時刻ｔにおける送水ポンプ運転台数Ｎ_ｔは、最小運転台数Ｎ_min以上、最大運転台数Ｎ_max以下であるという制約を有する。式（Ｎ－１）は、許容される送水ポンプ運転台数の範囲を表す。

【0058】

【数10】

【0059】

消費電力は、電力供給者との契約電力を超えないという制約を有する。式（Ｗ－１）は、許容される消費電力の範囲を表す。

【0060】

【数11】

【0061】

図３は、実施形態の各時刻及び時間長を表す変数の時間関係の一具体例を示す図である。ポンプ運転計画の対象期間は、運転計画部１１８又はＤＲ対応運転計画部１１９によって生成されるポンプ運転計画の計画期間である。図３に示される場合、ポンプ運転計画の対象期間は、２４時（０時）から２４時までの２４時間である。ポンプ運転計画は、スポット市場計画締切時刻及びネガワット取引市場計画締切時刻より前の時間に生成される。

【0062】

ＤＲ対象期間は、ポンプ運転計画の対象期間に含まれる。ポンプ運転計画の対象期間の終期からＨ_stockの間は配水池水位保証期間である。配水池水位保証期間は、配水池が浄水池からの送水を受けられない場合でも、需要家への配水が維持される時間である。図３の場合、Ｈ_stockは１２時間である。各時刻の下限水位は、Ｈ_stock時間の配水が維持されるように計算される。

【0063】

（第１の実施形態）
図４は、第１の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図である。第１の実施形態のポンプ運転計画装置１００は、電力供給者による電力調達コストを最小化するポンプ運転計画を生成する。第１の実施形態のポンプ運転計画装置１００は、水需要予測部１１５、浄水場電力需要予測部１１６、運転計画部１１８、ＤＲ対応運転計画部１１９及びスポット市場単価予測部１２１を備える。

【0064】

水需要予測部１１５は、算出した水需要量の予測値Ｄ_tを、運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９に送信する。浄水場電力需要予測部１１６は、算出した送水ポンプを除いた浄水場の消費電力の予測値Ｗ_tを、運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９に送信する。スポット市場単価予測部１２１は、算出したスポット市場単価の予測値Ｐ_tを、運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９に送信する。

【0065】

運転計画部１１８は、所定の目的関数に基づいてポンプ運転計画を生成する。運転計画部１１８の目的関数は式（Ｏ－１）で表される。式（Ｏ－１）は、電力供給者による電力調達コストを最小化する式である。運転計画部１１８は、式（Ｌ－１）、式（Ｋ－１）、式（Ｎ－１）及び式（Ｗ－１）で表される制約条件を満たすように、送水ポンプ運転台数Ｎを決定する。運転計画部１１８は、運転計画パラメータ設定１１０及び契約電力情報１０９から各制約条件を示す値を取得する。運転計画部１１８は、送水ポンプ運転台数Ｎを決定するために、候補となるポンプ台数を複数決定してもよい。

【0066】

【数12】

【0067】

式（Ｏ－１）に含まれるＣ（Ｎ）は、式（Ｏ－２）で算出される。式（Ｏ－２）は、浄水場の消費電力量の予測値Ｅ_t(Ｎ_t)にスポット市場単価Ｐ_tを乗じることで、電力供給者が電力を調達するためのコストを算出する式である。運転計画部１１８は、オンサイト発電情報１１２からオンサイト発電による供給電力量Ｆ_tを取得する。

【0068】

【数13】

【0069】

式（Ｏ－２）に含まれるＥ_t(Ｎ_t)は、式（Ｏ－３）で算出される。式（Ｏ－３）は、浄水場の消費電力量の予測値である。運転計画部１１８は、浄水場仕様データ１０５から取得送水ポンプ１台当たりの消費電力Ｗ_pumpを取得する。運転計画部１１８は、時刻ｔにおけるポンプ運転台数Ｎ_tとＷ_pumpとを乗算する。運転計画部１１８は、乗算結果とその他の消費電力Ｗ_tとを加算し、単位時間係数τを乗ずることで、浄水場の消費電力量を算出する。

【0070】

【数14】

【0071】

ＤＲ対応運転計画部１１９は、所定の目的関数に基づいてＤＲ対応したポンプ運転計画を生成する。ＤＲ対応運転計画部１１９の目的関数は式（Ｒ－１）で表される。式（Ｒ－１）は、電力供給者による電力調達コスト及び節電電力量に応じて得られるネガワット取引の収支に基づいて電力供給者が電力を調達するためのコストを最小化させる式である。ＤＲ対応運転計画部１１９は、式（Ｌ－１）、式（Ｋ－１）、式（Ｎ－１）及び式（Ｗ－１）で表される制約条件を満たすように、送水ポンプ運転台数Ｎを決定する。ＤＲ対応運転計画部１１９は、運転計画パラメータ設定１１０及び契約電力情報１０９から各制約条件を示す値を取得する。ＤＲ対応運転計画部１１９は、送水ポンプ運転台数Ｎを決定するために、候補となるポンプ台数を複数決定してもよい。

【0072】

【数15】

【0073】

式（Ｒ－１）に含まれるＲ（Ｎ）は、式（Ｒ－２）で算出される。式（Ｒ－２）は、浄水場の総節電量Ｓ（Ｎ）に、ネガワット単価Ｐ_negaを乗じて算出したネガワット収入と罰金Ｇを考慮して、ネガワット取引の収支を求める式である。

【0074】

【数16】

【0075】

ＤＲ対応運転計画部１１９は、ＤＲ情報１１１から、ネガワット単価Ｐ_negaと罰金Ｇとを取得する。罰金Ｇは、式（Ｒ－３）で算出される。

【0076】

【数17】

【0077】

浄水場の総節電量Ｓ（Ｎ）は、式（Ｒ－４）で算出される。ＤＲ対応運転計画部１１９は、ＤＲ対応しない場合の消費電力量の予測値Ｅ_t（Ｍ_t）とＤＲ対応した場合の消費電力量の予測値Ｅ_t（Ｎ_t）との差分電力量に基づいて算出される。Ｍ_tは、運転計画部１１８によって算出された時刻ｔ－１から時刻ｔまでの期間におけるポンプ運転台数である。

【0078】

【数18】

【0079】

式（Ｒ－２）及び（Ｒ－３）は、ネガワット取引の収支の算定方法に応じて、変更されてもよい。

【0080】

図５は、第１の実施形態のポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャートである。水需要予測部１１５は、水需要実績データ１０３及び気象データ１０４に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_len＋Ｔ_stockまでの単位時間毎の水需要量の予測値Ｄ_tを算出する（ステップＳ１０１）。浄水場電力需要予測部１１６は、気象データ１０４、浄水場仕様データ１０５、浄水場電力需要実績データ１０６及び浄水場ポンプ運転実績データ１０７に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎の送水ポンプ分を除いた消費電力の予測値Ｗ_tを算出する（ステップＳ１０２）。スポット市場単価予測部１２１がスポット市場単価実績データ１１３に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎のスポット市場単価の予測値Ｐ_tを算出する（ステップＳ１０３）。

【0081】

運転計画部１１８は、時刻Ｔ₀ からＴ_lenまでの単位時間毎のＤＲに対応しない場合の送水ポンプ運転台数を算出する（ステップＳ１０４）。具体的には、運転計画部１１８は、Ｄ_tとＷ_tとＰ_tと式（Ｏ－１）で表される目的関数とに基づいて、電力供給者による電力調達コストを最小化するポンプ運転計画を生成する。

【0082】

ＤＲ対応運転計画部１１９は、時刻Ｔ₀ からＴ_lenまでの単位時間毎のＤＲに対応する場合の送水ポンプ運転台数を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＤＲ対応運転計画部１１９は、Ｄ_tとＷ_tとＰ_tとＤＲ情報１１１と式（Ｒ－１）で表される目的関数とに基づいて、ネガワット取引の収支を含む電力供給者による電力調達コストを最小化するポンプ運転計画を生成する。

【0083】

このように構成されたポンプ運転計画装置１００の運転計画部１１８は、水需要量、消費電力及びスポット市場単価の予測値に基づいて、電力供給者による電力調達コストを最小化するポンプ運転計画を生成する。さらに、ＤＲ対応運転計画部１１９は、水需要量、消費電力及びスポット市場単価の予測値とＤＲ情報１１１とに基づいて、ネガワット取引の収支を考慮した電力供給者による電力調達コストを最小化するポンプ運転計画を生成する。また、浄水場側のユーザは、ポンプ運転計画に基づいてＤＲに対応できるか否かを電力供給者に示すことができる。電力供給者側のユーザは、ポンプ運転計画に基づいて浄水場を活用したネガワットが生成されるか否かを検討できる。したがって、運転計画部１１８又はＤＲ対応運転計画部１１９に基づいて生成されたポンプ運転計画に従って浄水場を運転することで、電力供給者はより安価に電力を調達できる。

【0084】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態におけるポンプ運転計画装置１００について説明する。図６は、第２の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図である。第２の実施形態のポンプ運転計画装置１００は、ＤＲに対応する場合ネガワット単価Ｐ_negaを考慮したポンプ運転計画を生成する。第２の実施形態におけるポンプ運転計画装置１００は、ネガワット単価計算部１２０をさらに備える点で第１の実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。

【0085】

ネガワット単価計算部１２０は、ネガワット単価Ｐ_nega及び罰金Ｇを算出する。Ｐ_negaは式（Ｐ－１）に基づいて算出される。Ｐ_negaの値は、浄水場の総節電量Ｓ（Ｎ）に応じて算出される。Ｐ_negaの値は、式（Ｒ－２）で使用される。

【0086】

【数19】

【0087】

図７は、第２の実施形態のポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャートである。水需要予測部１１５は、水需要実績データ１０３及び気象データ１０４に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_len＋Ｔ_stockまでの単位時間毎の水需要量の予測値Ｄ_tを算出する（ステップＳ２０１）。浄水場電力需要予測部１１６は、気象データ１０４、浄水場仕様データ１０５、浄水場電力需要実績データ１０６及び浄水場ポンプ運転実績データ１０７に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎の送水ポンプ分を除いた消費電力の予測値Ｗ_tを算出する（ステップＳ２０２）。スポット市場単価予測部１２１がスポット市場単価実績データ１１３に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎のスポット市場単価の予測値Ｐ_tを算出する（ステップＳ２０３）。

【0088】

運転計画部１１８は、時刻Ｔ₀ からＴ_lenまでの単位時間毎のＤＲに対応しない場合の送水ポンプ運転台数を算出する（ステップＳ２０４）。具体的には、運転計画部１１８は、Ｄ_tとＷ_tとＰ_tと式（Ｏ－１）で表される目的関数とに基づいて、電力供給者による電力調達コストを最小化するポンプ運転計画を生成する。

【0089】

ＤＲ対応運転計画部１１９は、時刻Ｔ₀ からＴ_lenまでの単位時間毎のＤＲに対応する場合の送水ポンプ運転台数を算出する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５の具体的な処理は、図８にて説明する。

【0090】

図８は、第２の実施形態のＤＲ対応運転計画部１１９がポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャートである。ＤＲ対応運転計画部１１９は、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎の送水ポンプ運転台数の候補台数を決定する（ステップＳ３０１）。ＤＲ対応運転計画部１１９は、候補台数及び式（Ｒ－４）に基づいて節電量Ｓ（Ｎ）を算出する（ステップＳ３０２）。ネガワット単価計算部１２０は、算出されたＳ（Ｎ）と式（Ｐ－１）とに基づいてネガワット単価Ｐ_negaを算出する（ステップＳ３０３）。ＤＲ対応運転計画部１１９は、式（Ｒ－２）に基づいて、Ｒ（Ｎ）を算出する。ＤＲ対応運転計画部１１９は、Ｒ（Ｎ）と式（Ｒ－１）に基づいて、電力調達コストとネガワット取引との収支Ｙを算出する（ステップＳ３０４）。ＤＲ対応運転計画部１１９は、送水ポンプ運転台数Ｎの最適解が決定したか否か判定する（ステップＳ３０５）。具体的には、ＤＲ対応運転計画部１１９は、式（Ｒ－１）が制約条件を満たしているか否かを判定する。さらにＤＲ対応運転計画部１１９は、電力供給者による電力調達コストＹが最小化されているか否かを判定する。最適解が決定した場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ＤＲ対応運転計画部１１９は、候補台数を送水ポンプ運転台数Ｎと決定する。最適解が決定していない場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、ステップＳ３０１に遷移する。

【0091】

このように構成された第２の実施形態のポンプ運転計画装置１００では、ネガワット単価計算部１２０が、ネガワット単価の予測値Ｐ_negaを算出する。ＤＲ対応運転計画部１１９は、ＤＲ情報１１１とＰ_negaとに基づいて、ポンプ運転計画を生成する。これにより、ＤＲ対応運転計画部１１９は、第１の実施形態よりも望ましいポンプ運転計画を生成できる。したがって、運転計画部１１８又はＤＲ対応運転計画部１１９に基づいて生成されたポンプ運転計画に従って浄水場を運転することで、電力供給者はより安価に電力を調達できる。

【0092】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態におけるポンプ運転計画装置１００について説明する。図９は、第３の実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図である。第３の実施形態におけるポンプ運転計画装置１００は、浄水場電気料金計算部１１７をさらに備える点で第１の実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。

【0093】

浄水場電気料金計算部１１７は、運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９からポンプ運転台数の候補台数を受け付ける。浄水場電気料金計算部１１７は、電気料金契約情報１０８に含まれるＢ_basic及びＢ_tを取得する。浄水場電気料金計算部１１７は、式（Ｍ－２）に基づいて浄水場の電気料金を算出する。具体的には、浄水場電気料金計算部１１７は、浄水場の消費電力量の予測値Ｅ_t(Ｎ_t)とＢ_tとをｔ毎に乗算し、乗算した結果の和を算出する。ｔは１以上Ｔ_len以下の整数である。次に浄水場電気料金計算部１１７は、算出した結果とＢ_basicとを加算することで浄水場の電気料金を算出する。浄水場電気料金計算部１１７は、電気料金を運転計画部１１８又はＤＲ対応運転計画部１１９に送信する。

【0094】

運転計画部１１８は、所定の目的関数に基づいてＤＲに対応しない場合のポンプ運転計画を生成する。運転計画部１１８の目的関数は式（Ｍ－１）及び式（Ｍ－２）で表される。式（Ｍ－１）は、電力供給者による電力調達コストＹを最小化する式である。すなわち式（Ｍ－１）は、式（Ｏ－１）に相当する。式（Ｍ－２）は、浄水場が支払う電気料金Ｘを最小化する式である。運転計画部１１８は、式（Ｌ－１）、式（Ｋ－１）、式（Ｎ－１）及び式（Ｗ－１）で表される制約条件を満たすように、送水ポンプ運転台数Ｎを決定する。運転計画部１１８は、運転計画パラメータ設定１１０及び契約電力情報１０９から各制約条件を取得する。

【0095】

【数20】

【0096】

ＤＲ対応運転計画部１１９は、所定の目的関数に基づいてＤＲに対応しない場合のポンプ運転計画を生成する。ＤＲ対応運転計画部１１９の目的関数は式（Ｍ－１）及び式（Ｍ－２）で表される。式（Ｍ－１）は、式（Ｒ－１）に相当する。ＤＲ対応運転計画部１１９は、運転計画部１１８が生成したポンプ運転計画に基づいてＤＲに対応しない場合のポンプ運転計画を生成する。

【0097】

図１０は、第３の実施形態のポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャートである。水需要予測部１１５は、水需要実績データ１０３及び気象データ１０４に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_len＋Ｔ_stockまでの単位時間毎の水需要量の予測値Ｄ_tを算出する（ステップＳ４０１）。浄水場電力需要予測部１１６は、気象データ１０４、浄水場仕様データ１０５、浄水場電力需要実績データ１０６及び浄水場ポンプ運転実績データ１０７に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎の送水ポンプ分を除いた消費電力の予測値Ｗ_tを算出する（ステップＳ４０２）。スポット市場単価予測部１２１がスポット市場単価実績データ１１３に基づいて、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎のスポット市場単価の予測値Ｐ_tを算出する（ステップＳ４０３）。

【0098】

運転計画部１１８は、時刻Ｔ₀ からＴ_lenまでの単位時間毎のＤＲに対応しない場合の送水ポンプ運転台数を算出する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４の具体的な処理は、図１１にて説明する。ＤＲ対応運転計画部１１９は、時刻Ｔ₀ からＴ_lenまでの単位時間毎のＤＲ未対応時の送水ポンプ運転台数を算出する（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０５の具体的な処理は、図１２にて説明する。

【0099】

図１１は、第３の実施形態の運転計画部１１８がポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャートである。運転計画部１１８は、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎の送水ポンプ運転台数の候補台数を決定する（ステップＳ５０１）。浄水場電気料金計算部１１７は、候補台数に基づいて浄水場の電気料金Ｘを算出する（ステップＳ５０２）。運転計画部１１８は、収支Ｙを算出する（ステップＳ５０３）。運転計画部１１８は、送水ポンプ運転台数Ｎの最適解が決定したか否か判定する（ステップＳ５０４）。具体的には、運転計画部１１８は、式（Ｍ－１）及び式（Ｍ－２）によって算出されたＸ及びＹが制約条件を満たしつつ、最小化されているか否かを判定する。最適解が決定した場合（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）、運転計画部１１８は、候補台数を送水ポンプ運転台数Ｎと決定する。最適解が決定していない場合（ステップＳ５０４：ＮＯ）、ステップＳ５０１に遷移する。

【0100】

図１２は、第３の実施形態のＤＲ対応運転計画部１１９がポンプ運転台数を算出する処理の流れを示すフローチャートである。ＤＲ対応運転計画部１１９は、時刻Ｔ₀からＴ_lenまでの単位時間毎の送水ポンプ運転台数の候補台数を決定する（ステップＳ６０１）。浄水場電気料金計算部１１７は、候補台数に基づいて浄水場の電気料金Ｘを算出する（ステップＳ６０２）。ＤＲ対応運転計画部１１９は、ＤＲ情報１１１を取得する（ステップＳ６０３）。ＤＲ対応運転計画部１１９は、収支Ｙを算出する（ステップＳ６０４）。ＤＲ対応運転計画部１１９は、送水ポンプ運転台数Ｎの最適解が決定したか否か判定する（ステップＳ６０５）。具体的には、ＤＲ対応運転計画部１１９は、式（Ｍ－１）及び式（Ｍ－２）によって算出されたＸ及びＹが制約条件を満たしつつ、最小化されているか否かを判定する。最適解が決定した場合（ステップＳ６０５：ＹＥＳ）、ＤＲ対応運転計画部１１９は、候補台数を送水ポンプ運転台数Ｎと決定する。最適解が決定していない場合（ステップＳ６０５：ＮＯ）、ステップＳ６０１に遷移する。

【0101】

このように構成された第３の実施形態のポンプ運転計画装置１００では、浄水場電気料金計算部１１７が、浄水場の電気料金を算出する。運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９は、電気料金と式（Ｍ－１）と式（Ｍ－２）とに基づいて、電力供給者による電力調達コストと浄水場の電気料金とが最小化されるように、ポンプ運転計画を生成できる。したがって、運転計画部１１８又はＤＲ対応運転計画部１１９に基づいて生成されたポンプ運転計画に従って浄水場を運転することで、電力供給者はより安価に電力を調達できる。また、浄水場はより安価な料金で電力供給を受けることができる。

【0102】

図１３から図１９は、第４から第１０までの実施形態のポンプ運転計画装置１００の機能ブロック図である。各実施形態のポンプ運転計画装置１００では、互いに異なる情報に基づいて、ポンプ運転計画が生成される。

【0103】

ネガワット単価Ｐ_negaの計算方法は、他の計算式で計算されてもよい。例えば、Ｐ_negaの値は、単位時間ごとに設定されてもよい。このように構成されることで、ＤＲ対応運転計画部１１９は、Ｐ_negaが単位時間ごとに異なる場合でも、ポンプ運転台数を算出できる。

【0104】

ポンプ運転計画の対象期間は、複数のＤＲ対象期間を有してもよい。この場合、運転計画部１１８は、式（Ｒ－４）において、複数のＤＲ対象期間の差分電力量を加算する。

【0105】

実施形態における候補台数の最適解は、総当たりで決定されてもよいし、予め定められた期間内で算出された電力調達コストの中で、最小の電力調達コストが算出された場合の候補台数としてもよいし、予め定められた回数内で算出された電力調達コストの中で、最小の電力調達コストが算出された場合の候補台数としてもよい。

【0106】

実施形態のポンプ運転計画装置１００は、単位時間を異なる値に換算する機能をさらに備えてもよい。このように構成されることで、ポンプ運転計画装置１００は、ポンプ運転計画及び電力料金の単位時間が異なる場合であっても、ポンプ運転計画を生成できる。

【0107】

本実施形態における送水ポンプの消費電力及びポンプ吐出量は、送水ポンプ毎に異なっていてもよい。具体的には、浄水場仕様データ１０５は、送水ポンプ一台毎の消費電力及びポンプ吐出量を記憶する。運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９は、浄水場仕様データ１０５から送水ポンプの消費電力及びポンプ吐出量を取得する。運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９は、取得した送水ポンプの消費電力とポンプ吐出量とに基づいて、どの送水ポンプを稼働させるかを示すポンプ運転集合を各単位時間毎に決定することで運転計画を生成する。

【0108】

ポンプ運転計画の対象期間は２４時間以外の時間であってもよい。このように構成されることで、ＤＲ対応運転計画部１１９は、当日のＤＲ要請に対応できる。図２０は、実施形態の当日ＤＲ要請が行われた場合の一具体例を示す図である。スポット市場調達計画締切は、平時の場合、前日１０時である。図２０によると、ポンプ運転計画システム１は、当日１４：５０に電力供給者側のユーザからＤＲ要請を受け付ける。ＤＲ対象期間は、１５時から１７時までである。この場合、ＤＲ対応運転計画部１１９は、ポンプ運転計画の対象期間を、ＤＲ開始時刻に設定することで、ポンプ運転台数を再計算する。なお、水位保証期間は、水道施設設計指針によると１２時間と指定される。

【0109】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、運転計画部１１８及びＤＲ対応運転計画部１１９を持つことにより、浄水場はより安価に電力供給を受けることができる。

【0110】

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同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0111】

１…ポンプ運転計画システム、１００…ポンプ運転計画装置、１０１…通信部、１０２…データ記憶部、１０３…水需要実績データ、１０４…気象データ、１０５…浄水場仕様データ、１０６…浄水場電力需要実績データ、１０７…浄水場ポンプ運転実績データ、１０８…電気料金契約情報、１０９…契約電力情報、１１０…運転計画パラメータ設定、１１１…ＤＲ情報、１１２…オンサイト発電情報、１１３…スポット市場単価実績データ、１１４…制御部、１１５…水需要予測部、１１６…浄水場電力需要予測部、１１７…浄水場電気料金計算部、１１８…運転計画部、１１９…ＤＲ対応運転計画部、１２０…ネガワット単価計算部、１２１…スポット市場単価予測部、２００…第１入出力装置、２０１…通信部、２０２…入力部、２０３…出力部、３００…第２入出力装置、３０１…通信部、３０２…入力部、３０３…出力部、４００…ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【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】