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(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】2024-02-27
(45)【発行日】2024-03-06
(54)【発明の名称】運転支援装置、運転支援方法、及び運転支援プログラム
(51)【国際特許分類】
H02J 3/46 20060101AFI20240228BHJP
H02J 3/00 20060101ALI20240228BHJP
H02J 3/32 20060101ALI20240228BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20240228BHJP
【ＦＩ】
H02J3/46
H02J3/00 170
H02J3/32
H02J3/38 110
H02J3/38 170
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020118422
(22)【出願日】2020-07-09
(65)【公開番号】P2022015519
(43)【公開日】2022-01-21
【審査請求日】2023-03-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100170818
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 秀輝
(72)【発明者】
【氏名】小熊 祐司
(72)【発明者】
【氏名】▲濱▼口 謙一
【審査官】麻生 哲朗
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０２２３２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０８２６１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１５８８９９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ３／４６
Ｈ０２Ｊ ３／００
Ｈ０２Ｊ ３／３２
Ｈ０２Ｊ ３／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エネルギー需要設備にエネルギーをそれぞれ出力する複数のエネルギー供給設備の運転を支援する運転支援装置であって、前記複数のエネルギー供給設備のうち、出力制御の対象としない非対象エネルギー供給設備を除く、出力制御の対象とする対象エネルギー供給設備の出力値を制御することにより、前記複数のエネルギー供給設備の前記出力値を最適化する最適化部を備え、
前記最適化部は、最適化の指標となる目的関数の最適化問題を所定の制約条件の下で解くことにより、前記対象エネルギー供給設備及び前記非対象エネルギー供給設備を含む全ての前記エネルギー供給設備の前記出力値がそれぞれ最適となるように、前記対象エネルギー供給設備の目標出力値を算出する最適化計算部と、
前記最適化計算部によって算出された前記目標出力値を出力する最適化結果出力部と、を有する、運転支援装置。
【請求項2】
前記制約条件は、前記対象エネルギー供給設備の数が、全ての前記エネルギー供給設備の総数から前記非対象エネルギー供給設備の総数を差し引いた数以下である、との条件を含む、請求項１に記載の運転支援装置。
【請求項3】
前記複数のエネルギー供給設備は、第１エネルギー供給設備と、前記第１エネルギー供給設備とは異なる第２エネルギー供給設備と、を含み、前記制約条件は、
前記第１エネルギー供給設備を前記最適化部による出力制御の対象とするとする場合は、前記第２エネルギー供給設備を前記出力制御の対象としないか或いは前記出力制御の対象とし、前記第１エネルギー供給設備を前記出力制御の対象としない場合は、前記第２エネルギー供給設備を前記出力制御の対象としない、との条件を含む、請求項１又は２に記載の運転支援装置。
【請求項4】
前記複数のエネルギー供給設備は、互いに異なる種類の前記エネルギーをそれぞれ出力する一対の出力部を有する複合エネルギー供給設備を含み、前記最適化計算部は、前記複合エネルギー供給設備を前記最適化部による出力制御の対象とする場合、前記一対の出力部のそれぞれについて前記目標出力値を算出する、請求項１～３のいずれか一項に記載の運転支援装置。
【請求項5】
前記最適化計算部は、前記複合エネルギー供給設備を前記最適化部による出力制御の対象とする場合、前記一対の出力部の出力比を調整するための信号を生成する、請求項４に記載の運転支援装置。
【請求項6】
前記最適化結果出力部は、前記目標出力値に応じた出力指令を前記対象エネルギー供給設備に出力する、請求項１～５のいずれか一項に記載の運転支援装置。
【請求項7】
エネルギー需要設備にエネルギーをそれぞれ出力する複数のエネルギー供給設備の運転を支援する運転支援方法であって、前記複数のエネルギー供給設備のうち、出力制御の対象としない非対象エネルギー供給設備を除く、出力制御の対象とする対象エネルギー供給設備の出力値を制御することにより、前記複数のエネルギー供給設備の前記出力値を最適化する最適化ステップを備え、
前記最適化ステップは、
最適化の指標となる目的関数の最適化問題を所定の制約条件の下で解くことにより、前記対象エネルギー供給設備及び前記非対象エネルギー供給設備を含む全ての前記エネルギー供給設備の前記出力値がそれぞれ最適となるように、前記対象エネルギー供給設備の目標出力値を算出する最適化計算ステップと、
前記最適化計算ステップにおいて算出された前記目標出力値を出力する最適化結果出力ステップと、を有する、運転支援方法。
【請求項8】
エネルギー需要設備にエネルギーをそれぞれ出力する複数のエネルギー供給設備の運転を支援する運転支援プログラムであって、前記複数のエネルギー供給設備のうち、出力制御の対象としない非対象エネルギー供給設備を除く、出力制御の対象とする対象エネルギー供給設備の出力値を制御することにより、前記複数のエネルギー供給設備の前記出力値を最適化する最適化ステップをコンピュータに実行させ、
前記最適化ステップは、
最適化の指標となる目的関数の最適化問題を所定の制約条件の下で解くことにより、前記対象エネルギー供給設備及び前記非対象エネルギー供給設備を含む全ての前記エネルギー供給設備の前記出力値がそれぞれ最適となるように、前記対象エネルギー供給設備の目標出力値を算出する最適化計算ステップと、
前記最適化計算ステップにおいて算出された前記目標出力値を出力する最適化結果出力ステップと、を有する、運転支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、運転支援装置、運転支援方法、及び運転支援プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、いわゆるマイクログリッドに関する技術が検討されている。マイクログリッドでは、所定の地域内に複数のエネルギー供給設備が配置され、当該地域内のエネルギー需要が各エネルギー供給設備によって賄われる。マイクログリッドに関する技術として、例えば、特許文献１に記載されたエネルギーシステムが知られている。このエネルギーシステムでは、最適化の指標となる目的関数の最適化問題を所定の制約条件の下で解くことにより、それぞれのエネルギー供給設備について最適な目標出力値が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－１２８１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述したエネルギーシステムにおいて、必ずしも、算出された最適な目標出力値を全てのエネルギー供給設備の実際の出力値に反映できる状況になっていないことがある。例えば、複数のエネルギー供給設備が独立して運転され、これらエネルギー供給設備が、限られた人数のオペレータによって操作される場合、人手不足などの理由により、一部のエネルギー供給設備の出力値が制御できない状況になることがある。この場合、当該一部のエネルギー供給設備の実際の出力値に最適な目標出力値を反映することができず、全体としてエネルギー供給設備の出力配分が最適化されたものではなくなってしまうおそれがある。
【0005】
本開示は、複数のエネルギー供給設備の出力配分の最適化を確実に行うことができる運転支援装置、運転支援方法、及び運転支援プログラムを説明する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一形態に係る運転支援装置は、エネルギー需要設備にエネルギーをそれぞれ出力する複数のエネルギー供給設備の運転を支援する運転支援装置であって、複数のエネルギー供給設備のうち、出力制御の対象としない非対象エネルギー供給設備を除く、出力制御の対象とする対象エネルギー供給設備の出力値を制御することにより、複数のエネルギー供給設備の出力値を最適化する最適化部を備え、最適化部は、最適化の指標となる目的関数の最適化問題を所定の制約条件の下で解くことにより、対象エネルギー供給設備及び非対象エネルギー供給設備を含む全てのエネルギー供給設備の出力値がそれぞれ最適となるように、対象エネルギー供給設備の目標出力値を算出する最適化計算部と、最適化計算部によって算出された目標出力値を出力する最適化結果出力部と、を有する。
【0007】
本開示の一形態に係る運転支援方法は、エネルギー需要設備にエネルギーをそれぞれ出力する複数のエネルギー供給設備の運転を支援する運転支援方法であって、複数のエネルギー供給設備のうち、出力制御の対象としない非対象エネルギー供給設備を除く、出力制御の対象とする対象エネルギー供給設備の出力値を制御することにより、複数のエネルギー供給設備の出力値を最適化する最適化ステップを備え、最適化ステップは、最適化の指標となる目的関数の最適化問題を所定の制約条件の下で解くことにより、対象エネルギー供給設備及び非対象エネルギー供給設備を含む全てのエネルギー供給設備の出力値がそれぞれ最適となるように、対象エネルギー供給設備の目標出力値を算出する最適化計算ステップと、最適化計算ステップにおいて算出された目標出力値を出力する最適化結果出力ステップと、を有する。
【0008】
本開示の一形態に係る運転支援プログラムは、エネルギー需要設備にエネルギーをそれぞれ出力する複数のエネルギー供給設備の運転を支援する運転支援プログラムであって、複数のエネルギー供給設備のうち、出力制御の対象としない非対象エネルギー供給設備を除く、出力制御の対象とする対象エネルギー供給設備の出力値を制御することにより、複数のエネルギー供給設備の出力値を最適化する最適化ステップをコンピュータに実行させ、最適化ステップは、最適化の指標となる目的関数の最適化問題を所定の制約条件の下で解くことにより、対象エネルギー供給設備及び非対象エネルギー供給設備を含む全てのエネルギー供給設備の出力値がそれぞれ最適となるように、対象エネルギー供給設備の目標出力値を算出する最適化計算ステップと、最適化計算ステップにおいて算出された目標出力値を出力する最適化結果出力ステップと、を有する。
【0009】
上記の運転支援装置、運転支援方法、及び運転支援プログラムでは、対象エネルギー供給設備及び非対象エネルギー供給設備を含む全てのエネルギー供給設備の出力値がそれぞれ最適となるように、対象エネルギー供給設備の目標出力値が算出される。この場合、例えばオペレータの人手不足などの理由により一部のエネルギー供給設備を出力制御できない状況であっても、操作できないエネルギー供給設備が存在することを前提として、操作できるエネルギー供給設備のみを対象エネルギー供給設備として出力制御することによって、対象エネルギー供給設備及び非対象エネルギー供給設備を含む全てのエネルギー供給設備の出力値を最適な状態にすることができる。従って、上記の運転支援装置、運転支援方法、及び運転支援プログラムによれば、操作できないエネルギー供給設備が存在する状況においても、全てのエネルギー供給設備の出力配分の最適化を確実に行うことができる。
【0010】
いくつかの態様において、制約条件は、対象エネルギー供給設備の数が全てのエネルギー供給設備の総数から非対象エネルギー供給設備の総数を差し引いた数以下である、との条件を含んでもよい。この場合、非対象エネルギー供給設備が対象エネルギー供給設備として出力制御される事態を回避できる。つまり、全てのエネルギー供給設備の出力値がそれぞれ最適となるように、対象エネルギー供給設備の目標出力値が算出される構成、を確実に実現できる。
【0011】
いくつかの態様において、複数のエネルギー供給設備は、第１エネルギー供給設備と、第１エネルギー供給設備とは異なる第２エネルギー供給設備と、を含み、制約条件は、第１エネルギー供給設備を最適化部による出力制御の対象とする場合は、第２エネルギー供給設備を出力制御の対象としないか或いは出力制御の対象とし、第１エネルギー供給設備を出力制御の対象としない場合は、第２エネルギー供給設備を出力制御の対象としない、との条件を含んでもよい。この場合、第１エネルギー供給設備が出力制御されずに、第２エネルギー供給設備が出力制御される状況が回避されるので、第１エネルギー供給設備を第２エネルギー供給設備よりも優先的に出力制御させることが可能となる。これにより、第２エネルギー供給設備の制御負担が過度に大きくならないようにすることができる。
【0012】
いくつかの態様において、複数のエネルギー供給設備は、互いに異なる種類のエネルギーをそれぞれ出力する一対の出力部を有する複合エネルギー供給設備を含み、最適化計算部は、複合エネルギー供給設備を最適化部による出力制御の対象とする場合、一対の出力部のそれぞれについて目標出力値を算出してもよい。この場合、複合エネルギー供給設備の各出力部から出力される各エネルギー（出力）を同時に出力制御することにより、２種類のエネルギー需要に対する出力配分の最適化を同時に行うことが可能となる。
【0013】
いくつかの態様において、最適化計算部は、複合エネルギー供給設備を最適化部による出力制御の対象とする場合、一対の出力部の出力比を調整するための信号を生成してもよい。この場合、複合エネルギー供給設備の一対の出力部の出力比を調整することにより、２種類のエネルギー需要に対する出力配分の最適化を容易に行うことが可能となる。
【0014】
いくつかの態様において、最適化結果出力部は、目標出力値に応じた出力指令を対象エネルギー供給設備に出力してもよい。この場合、対象エネルギー供給設備の出力値を目標出力値へと自動制御することが可能となる。
【発明の効果】
【0015】
本開示のいくつかの態様によれば、複数のエネルギー供給設備の出力配分の最適化を確実に行うことができる運転支援装置、運転支援方法、及び運転支援プログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して一実施形態について説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【0018】
＜エネルギーシステム＞
図１は、本実施形態に係る運転支援装置５０を備えるエネルギーシステム１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、エネルギーシステム１は、複数のエネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂ、並びに複数のエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃを有するマイクログリッド１０と、マイクログリッド１０におけるエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの運転を支援する運転支援装置５０と、を備える。
図１は、本実施形態に係る運転支援装置５０を備えるエネルギーシステム１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、エネルギーシステム１は、複数のエネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂ、並びに複数のエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃを有するマイクログリッド１０と、マイクログリッド１０におけるエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの運転を支援する運転支援装置５０と、を備える。
【0019】
マイクログリッド１０では、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃからそれぞれエネルギーが出力され、出力されたエネルギーは各エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂによって消費される。マイクログリッド１０において、例えば、エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂによって要求されるエネルギーの全てが、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃによって賄われてもよい。図１に示すように、マイクログリッド１０は、必要に応じて、外部エネルギー系統８０に接続されてもよい。この場合、マイクログリッド１０において、エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂによって要求されるエネルギーの一部が、外部エネルギー系統８０によって賄われてもよい。
【0020】
マイクログリッド１０において、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃによって出力されたエネルギーの全てが、エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂによって消費されてもよいし、出力されたエネルギーの一部が、外部エネルギー系統８０に流出（いわゆる逆潮流）されてもよい。なお、マイクログリッド１０から外部エネルギー系統８０へのエネルギーの逆潮流は、外部エネルギー系統８０におけるエネルギーの需要と供給とのバランスに影響を与え得る。このため、マイクログリッド１０においては、このような逆潮流が発生しないように管理されることが望ましい。
【0021】
以下、エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂを区別して説明する必要が無い場合には、エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂをまとめて「エネルギー需要設備１１」と称する。同様に、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃを区別して説明する必要が無い場合には、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃをまとめて「エネルギー供給設備１２」と称する。
【0022】
エネルギー供給設備１２から出力されるエネルギーは、例えば、電気エネルギー（すなわち電力）であってもよいし、熱エネルギー（すなわち蒸気）であってもよいし、水素エネルギーであってもよいし、他の種類のエネルギーであってもよい。このようなエネルギーを出力するエネルギー供給設備１２としては、例えば、燃料を用いて電力を供給可能な原動機（例えばガスタービン又はガスエンジン等）、燃料を用いて蒸気を供給可能な蒸気ボイラ、及び電力を充放電可能な蓄電池など、が挙げられる。また、エネルギー供給設備１２は、いずれか１種類のエネルギーを出力する１つの出力部を有するエネルギー供給設備であってもよいし、互いに異なる２種類のエネルギーをそれぞれ出力する一対の出力部を有する複合エネルギー供給設備であってもよい。
【0023】
２種類のエネルギーを出力する複合エネルギー供給設備としては、例えば、電力と蒸気とを並行して供給可能なコージェネレーションシステムが挙げられる。コージェネレーションシステムは、例えば、電力を生成可能なガスタービンと、ガスタービンにおける燃焼排ガスの熱量を利用して蒸気を生成可能な蒸気発生器と、を含んで構成される。コージェネレーションシステムは、電力と蒸気との出力比を可変に調整可能な熱電比可変型のコージェネレーションシステムであってもよいし、電力と蒸気との出力比が一定となる熱電比一定型のコージェネレーションシステムであってもよい。
【0024】
本実施形態では、エネルギー供給設備１２Ａが熱電比可変型のコージェネレーションシステムであり、エネルギー供給設備１２Ｂが熱電比一定型のコージェネレーションシステムであり、エネルギー供給設備１２Ｃが蒸気ボイラである場合を例示する。図１に示すように、エネルギー供給設備１２Ａは、電力Ｅ１を出力する出力部Ｐ１と、蒸気Ｅ２を出力する出力部Ｐ２と、を有する。エネルギー供給設備１２Ｂは、電力Ｅ３を出力する出力部Ｐ３と、蒸気Ｅ４を出力する出力部Ｐ４と、を有する。エネルギー供給設備１２Ｃは、蒸気Ｅ５を出力する出力部Ｐ５を有する。エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃは、燃料供給源２０に接続されており、燃料供給源２０から供給される燃料を用いてエネルギー（電力及び／又は電力）を出力可能となっている。図１において、実線の矢印は電力の流れを示しており、破線の矢印は蒸気の流れを示しており、二点鎖線の矢印は、燃料の流れを示している。
【0025】
マイクログリッド１０における電力需要は、エネルギー供給設備１２Ａからの電力Ｅ１と、エネルギー供給設備１２Ｂからの電力Ｅ３と、外部エネルギー系統８０からの電力Ｅ６と、によって賄われる。マイクログリッド１０における蒸気需要は、エネルギー供給設備１２Ａからの蒸気Ｅ２と、エネルギー供給設備１２Ｂからの蒸気Ｅ４と、エネルギー供給設備１２Ｃからの蒸気Ｅ５と、によって賄われる。
【0026】
エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃは、オペレータによる手動操作によって出力制御可能な状態となっている。図１に示すように、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃに対して、２人のオペレータＭ１及びＭ２が配備されている。オペレータＭ１及びＭ２のそれぞれは、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃのうちのいずれか１個のエネルギー供給設備１２を手動操作可能である。つまり、２人のオペレータＭ１及びＭ２は、いずれか２個のエネルギー供給設備１２の出力制御することができ、その他の１個のエネルギー供給設備１２の出力制御することができない。オペレータＭ１及びＭ２には、運転支援装置５０から、後述する計算結果データＤＲが提示される。オペレータＭ１及びＭ２は、手動操作により、いずれか２個のエネルギー供給設備１２の出力値を、計算結果データＤＲに応じた出力値に制御する。
【0027】
エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂは、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃから出力されたエネルギーを消費する。エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂは、例えば、工場などのプラントである。本実施形態では、エネルギー需要設備１１Ａが電力を消費するプラントであり、エネルギー需要設備１１Ｂが蒸気を消費するプラントである場合を例示する。エネルギー需要設備１１Ａは、エネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ１、及びエネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ３に接続されており、これらの出力部Ｐ１及びＰ３からそれぞれ出力される電力Ｅ１及びＥ３と、外部エネルギー系統８０から出力される電力Ｅ６と、を消費する。一方、エネルギー需要設備１１Ｂは、エネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ２、エネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ４、及びエネルギー供給設備１２Ｃの出力部Ｐ５に接続されており、これらの出力部Ｐ２、Ｐ４、及びＰ５からそれぞれ出力された蒸気Ｅ２、Ｅ４、及びＥ５を消費する。
【0028】
マイクログリッド１０には、エネルギーを計測可能な複数の計測器３１、３２、３３、３４、３５、及び３６が設置されている。計測器３１は、エネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ１から出力される電力Ｅ１を計測する。計測器３１は、計測した電力Ｅ１を示す計測データＤ１を運転支援装置５０に送信する。計測器３２は、エネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ２から出力される蒸気Ｅ２を計測する。計測器３２は、計測した蒸気Ｅ２を示す計測データＤ２を運転支援装置５０に送信する。
【0029】
計測器３３は、エネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ３から出力される電力Ｅ３を計測する。計測器３３は、計測した電力Ｅ３を示す計測データＤ３を運転支援装置５０に送信する。計測器３４は、エネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ４から出力される蒸気Ｅ４を計測する。計測器３４は、計測した蒸気Ｅ４を示す計測データＤ４を運転支援装置５０に送信する。計測器３５は、エネルギー供給設備１２Ｃの出力部Ｐ５から出力される蒸気Ｅ５を計測する。計測器３５は、計測した蒸気Ｅ５を示す計測データＤ５を運転支援装置５０に送信する。計測器３６は、外部エネルギー系統８０から出力される電力Ｅ６を計測する。計測器３６は、計測した電力Ｅ６を示す計測データＤ６を運転支援装置５０に送信する。
【0030】
計測器３７は、エネルギー需要設備１１Ａへ供給される電力Ｅ１、Ｅ３、及びＥ６の合計値を計測する。計測器３７は、計測した電力Ｅ１、Ｅ３、及びＥ６の合計値を示す計測データＤ７を運転支援装置５０に送信する。電力Ｅ１、Ｅ３、及びＥ６の合計値は、エネルギー需要設備１１Ａにおける電力需要を示す。計測器３８は、エネルギー需要設備１１Ｂへ供給される蒸気Ｅ２、Ｅ４、及びＥ５の合計値を計測する。計測器３８は、計測した蒸気Ｅ２、Ｅ４、及びＥ５の合計値を示す計測データＤ８を運転支援装置５０に送信する。蒸気Ｅ２、Ｅ４、及びＥ５の合計値は、エネルギー需要設備１１Ｂにおける蒸気需要を示す。
【0031】
なお、計測器３７及び３８は、マイクログリッド１０に設置されていなくてもよい。この場合、計測器３１によって計測された電力Ｅ１と、計測器３３によって計測された電力Ｅ３と、計測器３６によって計測された電力Ｅ６と、の合計値を計算することによって、エネルギー需要設備１１Ａにおける電力需要を求めることができる。同様に、計測器３２によって計測された蒸気Ｅ２と、計測器３４によって計測された蒸気Ｅ４と、計測器３５によって計測された蒸気Ｅ５と、の合計値を計算することによって、エネルギー需要設備１１Ｂにおける電力需要を求めることができる。
【0032】
＜運転支援装置＞
運転支援装置５０は、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの運転を支援するために用いられる。図２は、運転支援装置５０のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示すように、運転支援装置５０は、物理的には、１又は複数のプロセッサ１０１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory)等の記憶装置１０２と、キーボード等の入力装置１０３と、ディスプレイ等の表示装置１０４と、データを送受信するための通信インターフェースである通信装置１０５と、を備えるコンピュータとして構成される。運転支援装置５０は、プロセッサ１０１等のハードウェアに所定のコンピュータプログラムを読み込ませることにより、プロセッサ１０１の制御の下で各ハードウェアを動作させると共に、記憶装置１０２におけるデータの読み出し及び書き込みを行う。これにより、次の図３に示す運転支援装置５０の各機能が実現される。
運転支援装置５０は、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの運転を支援するために用いられる。図２は、運転支援装置５０のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示すように、運転支援装置５０は、物理的には、１又は複数のプロセッサ１０１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory)等の記憶装置１０２と、キーボード等の入力装置１０３と、ディスプレイ等の表示装置１０４と、データを送受信するための通信インターフェースである通信装置１０５と、を備えるコンピュータとして構成される。運転支援装置５０は、プロセッサ１０１等のハードウェアに所定のコンピュータプログラムを読み込ませることにより、プロセッサ１０１の制御の下で各ハードウェアを動作させると共に、記憶装置１０２におけるデータの読み出し及び書き込みを行う。これにより、次の図３に示す運転支援装置５０の各機能が実現される。
【0033】
図３は、運転支援装置５０の機能構成を示すブロック図である。図３に示すように、運転支援装置５０は、機能構成として最適化部５１を有し、最適化部５１は、目的関数設定部５２と、制約条件設定部５３と、データ記憶部５４と、最適化計算部５５と、最適化結果出力部５６と、を含む。最適化部５１は、或る一定の指標を目的関数として、マイクログリッド１０における将来一定期間のエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力配分を最適化する。具体的には、最適化部５１は、所定の制約条件の下で目的関数の最適化問題を解くことにより、各エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値を最適な状態にする。
【0034】
ここで、上述したように、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃのうち２個のエネルギー供給設備１２については、オペレータＭ１及びＭ２による出力制御が可能な状態となっているが、残りの１個のエネルギー供給設備１２については、オペレータＭ１及びＭ２による出力制御が可能な状態となっていない。そこで、最適化部５１は、オペレータＭ１及びＭ２による出力制御が可能な２個のエネルギー供給設備１２を、出力制御の対象とする制御対象のエネルギー供給設備（対象エネルギー供給設備）とし、他の１個のエネルギー供給設備１２を、出力制御の対象としない非制御対象のエネルギー供給設備（非対象エネルギー供給設備）とする。そして、最適化部５１は、出力制御の対象とする２個のエネルギー供給設備１２の出力値を制御することによって、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値を最適化する。なお、出力制御の対象とする対象エネルギー供給設備は、オペレータＭ１及びＭ２による出力制御が可能な全ての（本実施形態では２個の）エネルギー供給設備１２である必要は無く、その全てのエネルギー供給設備１２のうちの一部の（本実施形態では１個の）エネルギー供給設備１２であってもよい。
【0035】
目的関数設定部５２は、最適化の指標となる目的関数を設定する。最適化の指標すなわち目的関数としては、例えば、電気料金単価の最小化、燃料単価の最小化、及び燃料使用量の最小化などが挙げられる。目的関数は、これら指標以外の指標であってもよい。目的関数は、記憶装置１０２におけるデータを読み出すことによって提供されてもよいし、入力装置１０３における入力によって提供されてもよい。
【0036】
目的関数は、以下の式（１）のように定式化される。式（１）において、Δｆは、最適化の指標を最小化する目的関数であり、エネルギー供給設備１２の出力値が制御される際の指標の変化を示している。Δｘは、エネルギー供給設備１２の目標出力変化量（目標出力値）を示す決定変数であり、式（２）に示す行列式で表される。式（２）において、Ｎは、マイクログリッド１０におけるエネルギー供給設備１２の総数（２以上の整数）を示している。
【数1】
【数2】
【数3】
【0037】
目標出力変化量Δｘの成分Δｘｎは、式（３）に示すベクトルで表される。式（３）において、目標出力変化量Δｘｎは、Ｎ個のエネルギー供給設備１２のうちのｎ番目のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量を示している。従って、ｎは、１以上Ｎ以下の整数で表される。また、式（３）において、Ｑｎは、ｎ番目のエネルギー供給設備１２の出力数（１以上の整数）を示している。
【0038】
本実施形態では、マイクログリッド１０に３個のエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃが設置されているので、Ｎは３と表される。また、エネルギー供給設備１２Ａは、２つの出力部Ｐ１及びＰ２を有するので、Ｑｎは２と表される。このため、エネルギー供給設備１２Ａを１番目（ｎ＝１）のエネルギー供給設備１２とすると、エネルギー供給設備１２Ａについては、２つの目標出力変化量ｘ１１及びｘ１２が決定変数として設定される。同様に、エネルギー供給設備１２Ｂも、２つの出力部Ｐ３及びＰ４を有するので、Ｑｎは２と表される。このため、エネルギー供給設備１２Ｂを２番目（ｎ＝２）のエネルギー供給設備１２とすると、エネルギー供給設備１２Ｂについては、２つの目標出力変化量ｘ２１及びｘ２２が決定変数として設定される。
【0039】
一方、エネルギー供給設備１２Ｃは、１つの出力部Ｐ５を有するので、Ｑｎは１と表される。このため、エネルギー供給設備１２Ｃを３番目（ｎ＝３）のエネルギー供給設備１２とすると、エネルギー供給設備１２Ｃについては、１つの目標出力変化量ｘ３１が決定変数として設定される。目的関数設定部５２は、以上の式（１）～式（３）で表される目的関数を示す目的関数データＤ１１を、最適化計算部５５に送信する。
【0040】
制約条件設定部５３は、最適化問題の制約条件を設定する。制約条件は、記憶装置１０２におけるデータを読み出すことによって提供されてもよいし、入力装置１０３における入力によって提供されてもよい。制約条件は、例えば、以下の式（４）～式（８）のように表される。式（４）及び式（５）において、ｈ及びｇはそれぞれ、最適化問題を解くための等式制約条件及び不等式制約条件を示している。等式条件は、例えば、エネルギー供給設備１２から供給される電力の上下限を制約する条件としてよい。不等式制約条件は、例えば、マイクログリッド１０における電力の受給バランスを制約する条件としてよい。
【数4】
【数5】
【数6】
【数7】
【数8】
【0041】
式（６）、式（７）、及び式（８）は、最適化部５１が出力制御する制御対象のエネルギー供給設備１２の数を制約する制約条件を示している。具体的には、式（６）、式（７）、及び式（８）に示す制約条件は、制御対象のエネルギー供給設備１２の数が、全てのエネルギー供給設備１２の総数から非制御対象のエネルギー供給設備１２の総数を差し引いた数以下である、との条件を示している。式（６）、式（７）、及び式（８）において、ｚｎは、Ｎ個のエネルギー供給設備１２のうちのｎ番目のエネルギー供給設備１２を出力制御するためのバイナリ決定変数である。式（８）に示すように、ｚｎは、０又は１で表され、エネルギー供給設備１２ごとに決定される。式（６）に示すように、ｚｎが０に設定される場合、ｎ番目のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑは０になる。この場合、ｎ番目のエネルギー供給設備１２は、最適化部５１の制御対象ではなくなり、最適化計算前後においてｎ番目のエネルギー供給設備１２の出力値が変化しない。
【0042】
一方、ｚｎが１に設定される場合、ｎ番目のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑは－Ｍ以上且つ＋Ｍ以下の範囲で決定される。この場合、ｎ番目のエネルギー供給設備１２は、最適化部５１の制御対象となり、最適化計算後におけるｎ番目のエネルギー供給設備１２の出力値が変化する。ｚｎが１に設定されるエネルギー供給設備１２は、オペレータが任意に選んでもよい。この場合、オペレータが選んだエネルギー供給設備１２に対応するｚｎを１に設定する制約条件を付加すればよい。なお、Ｍは、十分に大きな正の整数であり、任意に定められる。また、式（６）において、Ｑｎは、ｎ番目のエネルギー供給設備１２の出力の総数（１以上の整数）を示している。
【0043】
式（７）に示すように、１に設定されるｚｎの数は、最大でＫ個に制限される。Ｋは、Ｎ個のエネルギー供給設備１２から非制御対象のエネルギー供給設備１２の総数を差し引いた数（２以上の整数）を示している。つまり、式（７）に示す制約条件は、制御対象のエネルギー供給設備１２の数が、Ｎ個のエネルギー供給設備１２から非制御対象のエネルギー供給設備１２の総数を差し引いた数、を超えないように制限する。本実施形態では、３個のエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃのうち１個のエネルギー供給設備１２が非制御対象とされるため、Ｋは、３から１を差し引いた２と表される。この場合、制御対象のエネルギー供給設備１２の数が、２個を超えないように制限される。この場合、３個のエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃのうちの１個のみが制御対象とされてもよいし、３個のエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃのうちの２個が制御対象とされてもよい。本実施形態では、最適化計算の結果、２個のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃが制御対象とされ、１個のエネルギー供給設備１２Ｂが非制御対象とされる。その結果、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑが算出され、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの目標出力変化量Δｘｎｑは算出されない。制約条件設定部５３は、以上の式（４）～式（８）で表される制約条件を示す制約条件データＤ１２を、最適化計算部５５に送信する。
【0044】
データ記憶部５４は、最適化問題の求解に必要な機器特性データＤ１３を記憶する。機器特性データＤ１３は、エネルギー供給設備１２に関する情報を示すデータである。機器特性データＤ１３は、エネルギー供給設備１２の出力効率に関する数式、及びその数式のパラメータなどを含む。データ記憶部５４は、機器特性データＤ１３を最適化計算部５５に送信する。なお、データ記憶部５４は、目的関数設定部５２によって設定される目的関数と、制約条件設定部５３によって設定される制約条件と、を記憶してもよい。
【0045】
最適化計算部５５は、目的関数設定部５２から送信された目的関数データＤ１１と、制約条件設定部５３から送信された制約条件データＤ１２と、データ記憶部５４から送信された機器特性データＤ１３と、各計測器３１～３８から送信された各計測データＤ１～Ｄ８と、を受信する。最適化計算部５５は、制約条件データＤ１２が示す制約条件の下で、目的関数データＤ１１が示す目的関数の最適化問題を求解する。本実施形態では、最適化計算部５５は、式（４）～式（８）に示す制約条件の下で、式（１）～式（３）に示す目的関数を最小化するような制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。
【0046】
機器特性データＤ１３及び計測データＤ１～Ｄ８は、最適化問題におけるパラメータとして用いられる。計測データＤ１、Ｄ３、及びＤ６に示す電力Ｅ１、Ｅ３、及びＥ６は、現在の電力供給（又は電力需要）を示す現況値として用いられる。計測データＤ２、Ｄ４、及びＤ５に示す蒸気Ｅ２、Ｅ４、及びＥ５は、現在の蒸気供給（又は蒸気需要）を示す現況値として用いられる。最適化問題の求解手法としては、例えば、線形計画法又は２次計画法などの公知の最適化問題の求解手法を用いることができる。最適化計算部５５は、最適化問題の求解処理を行うために、専用のプログラムを用いてもよいし、公知のソルバを用いてもよい。
【0047】
要するに、最適化計算部５５は、次のように最適化計算を行う。最適化計算部５５は、式（２）及び（３）に示すΔｘｎｑと、式（８）に示すｚｎとを決定変数として、式（１）に示す目的関数データＤ１１の最適化問題を、式（４）～（８）に示す制約条件データＤ１２の下で求解する。最適化計算部５５は、最適化問題を解くにあたり、計測データＤ１～Ｄ８（現況値）と、機器特性データＤ１３と、式（２）及び（３）に示すＮ及びＱｎと、を定数としてΔｘｎｑに代入する。また、最適化計算部５５は、定数Ｍを式（６）に代入し、定数Ｋを式（７）に代入する。そして、最適化計算部５５は、式（４）～（８）に示す制約条件を満たすように最適化問題を解くことにより、決定変数であるΔｘｎｑ及びｚｎを求める。詳細には、最適化計算部５５は、式（６）～（８）の下で採り得るｚｎのパターン（各エネルギー供給設備１２に対応する０及び１の組み合わせパターン）の中から、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値が最適な状態となるｚｎのパターンを決定する。より詳細には、最適化計算部５５は、まず、最適解として採り得るｚｎのパターン毎にΔｘｎｑを算出する。そして、最適化計算部５５は、それぞれのｚｎのパターンに応じたΔｘｎｑの中から、最適なΔｘｎｑを決定する。つまり、最適化計算部５５は、或るｚｎのパターンの下で算出されるΔｘｎｑ、及び別のｚｎのパターンの下で決定される最適なΔｘｎｑ等を含む全てパターンのΔｘｎｑの中から、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値を最適な状態にする最適なΔｘｎｑを決定する。同時に、最適化計算部５５は、その最適なΔｘｎｑに対応するｚｎのパターンを決定する。このようにして、最適化計算部５５は、最適化計算の中で、最適なΔｘｎ及びそのΔｘｎに対応するｚｎを同時に決定する。
【0048】
最適化計算部５５は、上述したように、非制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑを算出しない（すなわち、Δｘｎｑ＝０とする）。つまり、最適化計算部５５は、非制御対象のエネルギー供給設備１２の出力値を変化させないことを前提として、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値が最適な状態となるように、制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。制御対象のエネルギー供給設備１２は、最適化計算結果に応じて、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの中から設定される。本実施形態では、最適化計算の結果、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃが制御対象とされ、エネルギー供給設備１２Ｂが非制御対象とされる。しかし、最適化計算の結果によっては、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃが制御対象とされることもあるし、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｂが制御対象とされることもあるし、エネルギー供給設備１２Ｂ及び１２Ｃが制御対象とされることもあるし、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃのいずれか１個のみが制御対象とされることもある。
【0049】
本実施形態では、エネルギー供給設備１２Ａは、２つの出力部Ｐ１及びＰ２を有する。このため、エネルギー供給設備１２Ａを制御対象とした場合には、最適化計算部５５は、出力部Ｐ１及びＰ２のそれぞれについて目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。同様に、エネルギー供給設備１２Ｂは、２つの出力部Ｐ３及びＰ４を有する。このため、エネルギー供給設備１２Ｂを制御対象とした場合には、最適化計算部５５は、出力部Ｐ３及びＰ４のそれぞれについて目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。一方、エネルギー供給設備１２Ｃは、１つの出力部Ｐ５を有する。このため、エネルギー供給設備１２Ｃを制御対象とした場合には、最適化計算部５５は、出力部Ｐ５の目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。最適化計算部５５は、制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑを示す計算結果データＤＲを最適化結果出力部５６に送信する。また、最適化計算部５５は、エネルギー供給設備１２Ａを制御対象とする場合、エネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ１及びＰ２の出力比を調整するための情報（信号）を生成し、当該情報を計算結果データＤＲに反映させる。
【0050】
最適化結果出力部５６は、最適化計算部５５から送信された計算結果データＤＲを各オペレータＭ１及びＭ２に出力（提示）する。各オペレータＭ１及びＭ２に提示する際の計算結果データＤＲの出力形式は、特に限定されない。例えば、最適化結果出力部５６は、計算結果データＤＲを表示装置１０４又は外部の表示装置に表示するための画像情報として出力してもよいし、記憶装置１０２又は外部の記憶装置に保存するためのファイル情報として出力してもよい。各オペレータＭ１及びＭ２への計算結果データＤＲの提示は、モニタ等の画面表示によって行ってもよいし、計算結果データＤＲをグラフ化した結果をプリンタで印刷した用紙の提供によって行ってもよいし、各オペレータＭ１及びＭ２へのメール配信によって行ってもよいし、各オペレータＭ１及びＭ２のスマートフォンのアプリへの通知配信によって行ってもよい。
【0051】
本実施形態では、上述したように、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃが制御対象とされ、エネルギー供給設備１２Ｂが非制御対象とされる。この場合、オペレータＭ１は、最適化結果出力部５６から計算結果データＤＲが提示されると、計算結果データＤＲに応じた出力制御をエネルギー供給設備１２Ａに行う。これにより、エネルギー供給設備１２Ａの出力値は、計算結果データＤＲに応じた出力値に制御される。同様に、オペレータＭ２は、最適化結果出力部５６から計算結果データＤＲが提示されると、計算結果データＤＲに応じた出力制御をエネルギー供給設備１２Ｃに行う。これにより、エネルギー供給設備１２Ｃの出力値は、計算結果データＤＲに応じた出力値に制御される。非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂは出力制御されないため、最適化計算前後においてエネルギー供給設備１２Ｂの出力値は変化しない。なお、最適化結果出力部５６は、計算結果データＤＲを、オペレータＭ１及びＭ２を介さずに、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃに直接出力してもよい。
【0052】
上述したように、最適化計算部５５は、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの出力値を変化させないことを前提として、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値が最適化されるように、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃのそれぞれの目標出力変化量Δｘｎｑを算出している。従って、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの出力値を、最適化計算により算出された目標出力変化量Δｘｎｑに応じた出力値に制御すれば、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力配分（出力配分割合）が最適化されたものとなる。
【0053】
図４は、最適化部５１による最適化計算結果を示すグラフである。図４（ａ）は、電力需要に対する出力配分割合［％］を示すグラフであり、図４（ｂ）は、蒸気需要に対する出力配分割合［％］を示すグラフである。図４（ａ）において、出力配分割合Ｐ１１、Ｐ１３、及びＰ１６は、最適化計算前における、電力需要に対する出力配分割合を示しており、出力配分割合Ｐ２１、Ｐ２３、及びＰ２６は、最適化計算後における、電力需要に対する出力配分割合を示している。出力配分割合Ｐ１１及びＰ２１は、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ１の出力配分割合を示している。出力配分割合Ｐ１３及びＰ２３は、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ３の出力配分割合を示している。出力配分割合Ｐ１６及びＰ２６は、外部エネルギー系統８０の出力配分割合、すなわち買電電力の割合を示している。
【0054】
制御対象のエネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ１の出力値は、最適化部５１によって出力制御される。その結果、最適化計算後における出力配分割合Ｐ２１は、最適化計算前における出力配分割合Ｐ１１よりも大きくなっている。これに応じて、最適化計算後における出力配分割合Ｐ２６が、最適化計算前における出力配分割合Ｐ１６よりも小さくなっている。一方、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ３の出力値は、最適化部５１によって出力制御されないので、最適化計算前後において変化しない。すなわち、最適化計算後における出力配分割合Ｐ２３は、最適化計算前における出力配分割合Ｐ１３と同一である。
【0055】
図４（ｂ）において、出力配分割合Ｐ１２、Ｐ１４、及びＰ１５は、最適化計算前における、蒸気需要に対する出力配分割合を示しており、出力配分割合Ｐ２２、Ｐ２４、及びＰ２５は、最適化計算後における、蒸気需要に対する出力配分割合を示している。出力配分割合Ｐ１２及びＰ２２は、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ２の出力配分割合を示している。出力配分割合Ｐ１４及びＰ２４は、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ４の出力配分割合を示している。出力配分割合Ｐ１５及びＰ２５は、制御対象のエネルギー供給設備１２Ｃの出力部Ｐ５の出力配分割合を示している。
【0056】
制御対象のエネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ２の出力値は、最適化部５１によって出力制御される。その結果、最適化計算後における出力配分割合Ｐ２２は、最適化計算前における出力配分割合Ｐ１２よりも小さくなっている。同様に、制御対象のエネルギー供給設備１２Ｃの出力部Ｐ５の出力値は、最適化部５１によって出力制御される。その結果、最適化計算後における出力配分割合Ｐ２５は、最適化計算前における出力配分割合Ｐ１５よりも大きくなっている。一方、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ４の出力値は、最適化部５１によって出力制御されないので、最適化計算前後において変化しない。すなわち、最適化計算後における出力配分割合Ｐ２４は、最適化計算前における出力配分割合Ｐ１４と同一である。
【0057】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、最適化計算後においては、最適化計算前と比べ、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａの蒸気出力に対応する出力配分割合Ｐ２２が小さくなる一方、エネルギー供給設備１２Ａの電力出力に対応する出力配分割合Ｐ２１が大きくなっている。エネルギー供給設備１２Ａでは、蒸気出力と電力出力との出力比が調整され、これにより、電力出力に対応する出力配分割合Ｐ２１が大きくなるように制御されている。出力配分割合Ｐ２１が大きくなることで、外部エネルギー系統８０における電力の出力配分割合Ｐ２６、すなわち買電電力の割合が低減されている。
【0058】
エネルギー供給設備１２Ａにおける蒸気出力と電力出力との出力比の調整の結果、図４（ｂ）に示すように、最適化計算後においては、エネルギー供給設備１２Ａにおける蒸気の出力配分割合Ｐ２２が小さくなっている。その一方で、制御対象のエネルギー供給設備１２Ｃにおける蒸気の出力配分割合Ｐ２５は大きくなっている。つまり、エネルギー供給設備１２Ａにおける蒸気の出力配分割合Ｐ２２の減少分が、エネルギー供給設備１２Ｃにおける蒸気の出力配分割合Ｐ２５の増加分によって賄われている。
【0059】
このように、最適化計算後においては、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａにおける電力出力及び蒸気出力の制御、並びに、制御対象のエネルギー供給設備１２Ｃにおける蒸気出力の制御がそれぞれ行われることにより、電力需要及び蒸気需要の２種類のエネルギー需要の最適化が同時に行われる。その結果、電力需要及び蒸気需要をそれぞれ満たしつつ、電力需要における買電電力の割合が過剰に大きくならないように、電力需要に対する出力配分割合Ｐ２１、Ｐ２３、及びＰ２６、並びに蒸気需要に対する出力配分割合Ｐ２２、Ｐ２４、及びＰ２５が最適化されている。
【0060】
なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、電力需要及び蒸気需要それぞれに対する出力配分割合［％］が示されているが、出力配分割合［％］以外の形式で示されてもよい。例えば、図４（ａ）では、電力需要に対する出力配分量［ｋＷ］が示されてもよいし、電力需要に対する出力配分量［ｋＷ］と電力需要に対する出力配分割合［％］とが併せて示されてもよい。同様に、図４（ｂ）では、蒸気需要に対する出力配分量［ｔ／ｈ］が示されてもよいし、蒸気需要に対する出力配分量［ｔ／ｈ］と蒸気需要に対する出力配分割合［％］とが併せて示されてもよい。
【0061】
＜運転支援方法及び運転支援プログラム＞
続いて、図５を参照して、運転支援装置５０の最適化部５１において実行される最適化処理、すなわち本実施形態に係る運転支援方法の一例について説明する。最適化部５１における最適化処理は、記憶装置１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が読み出し実行することによって実行される。図５は、最適化部５１における最適化処理（最適化ステップ）の一例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、オペレータによる手動操作を受けて各ステップＳ１１～Ｓ１７が開始される場合を例示する。
続いて、図５を参照して、運転支援装置５０の最適化部５１において実行される最適化処理、すなわち本実施形態に係る運転支援方法の一例について説明する。最適化部５１における最適化処理は、記憶装置１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が読み出し実行することによって実行される。図５は、最適化部５１における最適化処理（最適化ステップ）の一例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、オペレータによる手動操作を受けて各ステップＳ１１～Ｓ１７が開始される場合を例示する。
【0062】
図５に示す例では、まず、目的関数設定部５２が、最適化の指標となる目的関数を設定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、目的関数は、前述した式（１）～式（３）で表される。目的関数設定部５２は、式（１）～式（３）で表される目的関数を示す目的関数データＤ１１を、最適化計算部５５に送信する。
【0063】
次に、制約条件設定部５３は、制約条件を設定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、制約条件は、前述した式（４）～式（８）で表される。式（６）～式（８）は、上述したように、制御対象となるエネルギー供給設備１２の数を制約する制約条件を示している。制約条件設定部５３は、式（４）～式（８）で表される制約条件を示す制約条件データＤ１２を、最適化計算部５５に送信する。
【0064】
次に、最適化部５１は、最適化計算の実行を最適化計算部５５に指令する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、最適化部５１は、入力装置１０３におけるオペレータの入力操作を受けて、最適化計算の実行指令を最適化計算部５５に送信する。
【0065】
次に、最適化計算部５５は、最適化計算を実行するために、各計測器３１～３８から提供される現況値を入力する（ステップＳ１４）。現況値は、各計測器３１～３８からの各計測データＤ１～Ｄ８に含まれる。現況値は、電力Ｅ１、Ｅ３、及びＥ６によって示される現在の電力供給（又は電力需要）と、蒸気Ｅ２、Ｅ４、及びＥ５によって示される現在の蒸気供給（又は蒸気需要）と、を意味する。
【0066】
次に、最適化計算部５５は、最適化計算を実行するために、データ記憶部５４から提供される機器特性データＤ１３を読み込む（ステップＳ１５）。
【0067】
次に、最適化計算部５５は、最適化計算を実行する（ステップＳ１６：最適化計算ステップ）。すなわち、最適化計算部５５は、ステップＳ１２において設定された制約条件の下で、ステップＳ１１において設定された目的関数の最適化問題を求解する。機器特性データＤ１３及び計測データＤ１～Ｄ８は、最適化問題におけるパラメータとして用いられる。
【0068】
ステップＳ１６では、最適化計算部５５は、式（４）～式（８）に示す制約条件の下で、式（１）～式（３）に示す目的関数を最小化するような制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。つまり、最適化計算部５５は、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値が最適となるように、制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。最適化計算部５５は、制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑを示す計算結果データＤＲを最適化結果出力部５６に送信する。本実施形態では、最適計算の結果、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃが制御対象とされる。
【0069】
次に、最適化結果出力部５６は、ステップＳ１６において計算された最適化計算結果（すなわち、計算結果データＤＲ）を出力する（ステップＳ１７：最適化結果出力ステップ）。ステップＳ１７では、最適化結果出力部５６は、最適化計算部５５からの計算結果データＤＲをオペレータＭ１及びＭ２にそれぞれ提示する。その結果、各オペレータＭ１及びＭ２による手動操作によって、制御対象のエネルギー供給設備１２（本実施形態では、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃ）の出力値が、最適化計算により算出された目標出力変化量Δｘｎｑに応じた出力値に制御される。これにより、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値が最適化された状態となる。
【0070】
続いて、図６を参照して、最適化部５１における最適化処理の別の例について説明する。図６は、最適化部５１における最適化処理（最適化ステップ）の別の例を示すフローチャートである。図６に示す最適化部５１における最適化処理についても、記憶装置１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が読み出し実行することによって実行される。図６に示すフローチャートは、最適化部５１による制御指令を受けて各ステップＳ２１、Ｓ１１～Ｓ１７、及びＳ２２が自動的に開始される場合を例示する。
【0071】
図６に示す例では、まず、最適化部５１は、最適化計算を行う計算タイミングであるか否かを逐次判断する（ステップＳ２１）。最適化部５１が最適化計算を行う頻度は、例えば、一定間隔（例えば３０分ごと）としてもよい。最適化部５１は、最適化計算を行う計算タイミングであると判断した場合（ステップＳ２１においてＹｅｓ）、上述したステップＳ１１～ステップＳ１７と同様の処理を実行する。但し、ステップＳ１３においては、最適化部５１は、オペレータの入力操作を受けずに、最適化計算の実行指令を最適化計算部５５に自動的に送信する。一方、最適化部５１は、最適化計算を行う計算タイミングでないと判断した場合（ステップＳ２１においてＮｏ）、ステップＳ２１の判断を繰り返す。
【0072】
最適化部５１は、ステップＳ１１～ステップＳ１７を実行した後、最適化処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ２２）。最適化部５１は、最適化処理を終了すると判断した場合（ステップＳ２２においてＹｅｓ）、最適化処理を終了する。一方、最適化部５１は、最適化処理を終了しないと判断した場合（ステップＳ２２においてＮｏ）、最適化処理を継続する。すなわち、最適化部５１は、再度、ステップＳ２１、及びステップＳ１１～Ｓ１７を実行する。
【0073】
このように、最適化部５１における最適化処理は、図５に示す手動操作によって実行されてもよいし、図６に示す自動操作によって実行されてもよい。また、全てのエネルギー供給設備１２の最適化処理が、手動操作又は自動操作のいずれか一方のみによって実行されなくてもよい。例えば、エネルギー供給設備１２Ａに対する最適化処理が自動操作によって行われ、エネルギー供給設備１２Ｃに対する最適化処理が手動操作によって行われてもよい。
【0074】
最適化部５１は、一連の最適化処理のうちの一部のステップを手動操作によって実行し、他のステップを自動操作によって実行してもよい。この場合、最適化部５１は、最適化処理の途中で手動操作から自動操作に切り替えてもよい。例えば、最適化部５１は、目標出力変化量Δｘｎｑの変化、又は計測データＤ１～Ｄ８の変化に基づいて、オペレータの手動操作がなされたことを自動で検知し、手動操作を検知した以降の処理を手動操作から自動操作に変更してもよい。最適化部５１は、オペレータによって手動操作の完了がスマートフォンを介して送信されたときに、手動操作の完了を検知してもよい。このような場合、最適化処理の操作の順番は、特に限られず、自動操作の後に手動操作が実行されてもよいし、安全面を考慮して手動操作の後に自動操作が実行されてもよい。
【0075】
＜作用効果＞
続いて、本実施形態に係る運転支援装置５０、運転支援方法、及び運転支援プログラムによって奏される作用効果について説明する。本実施形態では、例えば人手不足により出力制御することができないエネルギー供給設備１２が存在する状況であっても、そのエネルギー供給設備１２が非制御対象として扱われ、その他のエネルギー供給設備１２が制御対象として扱われる。例えば、最適化計算の結果、エネルギー供給設備１２Ｂが非制御対象とされ、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃのみが制御対象として出力制御される。この場合、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値がそれぞれ最適となるように、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑが算出される。そして、算出された目標出力変化量Δｘｎｑをエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの出力値に反映することにより、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値を最適な状態にすることができる。つまり、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値を、エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂにおけるエネルギー需要を満たしつつ最適化の指標を最小化（又は最大化）する最適な状態にすることができる。
続いて、本実施形態に係る運転支援装置５０、運転支援方法、及び運転支援プログラムによって奏される作用効果について説明する。本実施形態では、例えば人手不足により出力制御することができないエネルギー供給設備１２が存在する状況であっても、そのエネルギー供給設備１２が非制御対象として扱われ、その他のエネルギー供給設備１２が制御対象として扱われる。例えば、最適化計算の結果、エネルギー供給設備１２Ｂが非制御対象とされ、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃのみが制御対象として出力制御される。この場合、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値がそれぞれ最適となるように、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑが算出される。そして、算出された目標出力変化量Δｘｎｑをエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの出力値に反映することにより、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値を最適な状態にすることができる。つまり、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値を、エネルギー需要設備１１Ａ及び１１Ｂにおけるエネルギー需要を満たしつつ最適化の指標を最小化（又は最大化）する最適な状態にすることができる。
【0076】
本実施形態においては、図１に示すように、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ１からの電力Ｅ１を制御することによって、この電力Ｅ１と、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ３からの電力Ｅ３とを、エネルギー需要設備１１Ａにおける電力需要を満たしつつ式（１）の指標を最小するための最適な状態にすることができる。同様に、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ２からの蒸気Ｅ２と、制御対象のエネルギー供給設備１２Ｃの出力部Ｐ５からの蒸気Ｅ５とを制御することによって、これら蒸気Ｅ２及びＥ５と、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの出力部Ｐ４からの蒸気Ｅ４とを、エネルギー需要設備１１Ｂにおける蒸気需要を満たしつつ式（１）の指標を最小化するための最適な状態にすることができる。その結果、本実施形態によれば、出力制御を行うことができないエネルギー供給設備１２Ｂが存在する状況においても、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力配分の最適化を確実に行うことができる。
【0077】
本実施形態では、制約条件は、制御対象のエネルギー供給設備１２の数が、エネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの総数（３個）から非制御対象のエネルギー供給設備１２の総数（１個）を差し引いた数（２個）以下である、との制約条件（式（６）～式（８））を含んでいる。これにより、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂの目標出力変化量Δｘｎｑが算出される事態を回避できる。つまり、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値がそれぞれ最適となるように、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑが算出される構成、を確実に実現できる。
【0078】
本実施形態では、エネルギー供給設備１２Ａは、互いに異なる種類のエネルギーを出力する出力部Ｐ１及びＰ２を有する複合エネルギー供給設備であり、最適化計算部５５は、出力部Ｐ１及びＰ２のそれぞれについて目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。この構成によれば、エネルギー供給設備１２Ａの出力部Ｐ１及びＰ２から出力される各エネルギー（電力及び蒸気）を同時に制御することにより、２種類のエネルギー需要に対する出力配分の最適化を同時に行うことが可能となる。
【0079】
本実施形態では、最適化計算部５５は、エネルギー供給設備１２Ａの一対の出力部Ｐ１及びＰ２の出力比を調整するための信号を生成する。この構成によれば、エネルギー供給設備１２Ａの出力比を調整することにより、２種類のエネルギー需要に対する出力配分の最適化を容易に行うことが可能となる。
【0080】
＜変形例＞
本開示は、上述した実施形態に限られず、他に様々な変形が可能である。
本開示は、上述した実施形態に限られず、他に様々な変形が可能である。
【0081】
マイクログリッド１０の構成は、図１に示す構成に限られない。図７は、第１変形例に係るマイクログリッド１０Ａを備えるエネルギーシステム１Ａの概略構成を示すブロック図である。上述した実施形態では、運転支援装置５０が、オペレータＭ１及びＭ２による手動操作を介して制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃを出力制御する場合を例示した。図７に示す例では、運転支援装置５０が、オペレータによる手動操作を介さずに、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃを自動制御する場合を例示する。
【0082】
図７に示す例では、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃが、運転支援装置５０と通信可能に接続されており、運転支援装置５０から出力される出力指令に従ってエネルギーを自動的に出力する構成となっている。一方、エネルギー供給設備１２Ｂが、運転支援装置５０と通信可能に接続されておらず、エネルギーを自動的に出力する構成となっていない。従って、各エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃは、運転支援装置５０による出力制御が可能な状態となっており、エネルギー供給設備１２Ｂは、運転支援装置５０による出力制御が不能な状態となっている。そこで、運転支援装置５０は、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃを、出力制御の対象とする制御対象のエネルギー供給設備（対象エネルギー供給設備）とし、エネルギー供給設備１２Ｂを、出力制御の対象としない非制御対象のエネルギー供給設備（非対象エネルギー供給設備）とする。この場合、運転支援装置５０は、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃに対応するｚｎ（式（６）～式（８）参照）を予め１に設定し、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂに対応するｚｎを予め０に設定する。運転支援装置５０は、この条件の下で、上述した最適化計算と同様の計算を行うことによって、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力値が最適な状態となるように、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑを算出する。
【0083】
運転支援装置５０の最適化計算部５５（図３参照）は、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑを示す計算結果データＤＲを運転支援装置５０の最適化結果出力部５６（図３参照）に送信する。その後、運転支援装置５０の最適化結果出力部５６（図３参照）が、最適化計算部５５からの計算結果データＤＲに応じた出力指令を、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃにそれぞれ直接出力する。その結果、エネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの出力値は、その出力指令に応じた出力値に自動制御される。このような構成であっても、非制御対象のエネルギー供給設備１２Ｂを除く、制御対象のエネルギー供給設備１２Ａ及び１２Ｃの出力値を制御することによって、全てのエネルギー供給設備１２Ａ、１２Ｂ、及び１２Ｃの出力配分を最適化することができる。すなわち、図７に示す例においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【0084】
図８は、第２変形例に係るマイクログリッド１０Ｂを備えるエネルギーシステム１Ｂの概略構成を示すブロック図である。図８に示すように、マイクログリッド１０は、単一の出力部を有する複数のエネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、及び２２Ｅと、単一のエネルギー需要設備１１Ａと、を有してもよい。図８に示す例では、各エネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、及び２２Ｅから各電力Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４、及びＥ２５が出力され、外部エネルギー系統８０から電力Ｅ２６が出力される。これら電力Ｅ２１～Ｅ２６は、エネルギー需要設備１１Ａにおいて消費される。
【0085】
各電力Ｅ２１～Ｅ２６は、各計測器４１～４６によって計測され、電力Ｅ２１～Ｅ２６の合計値は、計測器４７によって計測される。各計測器４１～４７から出力される各計測データＤ２１～Ｄ２７は、運転支援装置５０に送信される。運転支援装置５０は、各計測データＤ２１～Ｄ２７などに基づいて、上述した実施形態と同様に、エネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑをそれぞれ算出する。
【0086】
図８に示す例では、エネルギー供給設備２２Ａ～２２Ｅには、３人のオペレータＭ１、Ｍ２、及びＭ３が配備されている。オペレータＭ１、Ｍ２、及びＭ３のそれぞれは、エネルギー供給設備２２Ａ～２２Ｅのいすれか１個のエネルギー供給設備２２を手動操作可能である。つまり、３人のオペレータＭ１、Ｍ２、及びＭ２は、いずれか３個のエネルギー供給設備２２の出力制御することができ、その他の２個のエネルギー供給設備２２の出力制御することができない。そこで、運転支援装置５０は、オペレータＭ１及びＭ２による出力制御が可能な３個のエネルギー供給設備２２を、出力制御の対象とする制御対象のエネルギー供給設備（対象エネルギー供給設備）とし、他の３個のエネルギー供給設備２２を、出力制御の対象としない非制御対象のエネルギー供給設備（非対象エネルギー供給設備）とする。そして、運転支援装置５０は、出力制御の対象とする３個のエネルギー供給設備２２の出力値を制御することによって、全てのエネルギー供給設備２２Ａ～２２Ｅの出力値を最適化する。出力制御の対象とする３個のエネルギー供給設備２２は、最適化計算結果に応じて、エネルギー供給設備２２Ａ～２２Ｅの中から設定される。
【0087】
図８に示す例では、最適化計算の結果、エネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃが制御対象とされる場合を例示する。この場合、運転支援装置５０は、各エネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑを算出し、各エネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの目標出力変化量Δｘｎｑを示す計算結果データＤＲ１を各オペレータＭ１、Ｍ２、及びＭ３に提示する。各エネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの出力値は、各オペレータＭ１、Ｍ２、及びＭ３による手動操作によって、計算結果データＤＲ１に応じた出力値に制御される。このような構成であっても、非制御対象のエネルギー供給設備２２Ｄ及び２２Ｅを除く、制御対象のエネルギー供給設備２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの出力値を制御することによって、全てのエネルギー供給設備２２Ａ～２２Ｅの出力配分を最適化することができる。すなわち、図８に示す例においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【0088】
最適化部５１における最適化処理は、上述した実施形態に限られず、適宜変更可能である。例えば、制約条件設定部５３は、制御対象のエネルギー供給設備１２の数を制約する制約条件として、式（４）～式（８）に加えて、以下の式（９）を設定してもよい。式（９）に示す制約条件は、ｎ番目のエネルギー供給設備１２（第２エネルギー供給設備）よりもｍ番目のエネルギー供給設備１２（第１エネルギー供給設備）を優先して制御させるための条件である。
【数9】
【0089】
式（９）において、ｍは、１以上Ｎ以下の整数である。式（９）に示す制約条件の下では、以下に示す第１のパターン～第４のパターンを採り得る。
【0090】
［第１のパターン］
ｍ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが０であるとき、ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは０となる。この場合、ｍ番目のエネルギー供給設備１２及びｎ番目のエネルギー供給設備１２がいずれも出力制御されない。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが０であるとき、ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは０となる。この場合、ｍ番目のエネルギー供給設備１２及びｎ番目のエネルギー供給設備１２がいずれも出力制御されない。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）。
【0091】
［第２のパターン］
ｍ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが１であるとき、ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは０又は１となる。この場合、少なくともｍ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御される。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝１（出力制御される）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）又はｚｎ＝１（出力制御される）。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが１であるとき、ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは０又は１となる。この場合、少なくともｍ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御される。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝１（出力制御される）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）又はｚｎ＝１（出力制御される）。
【0092】
［第３のパターン］
ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが１であるとき、ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは１となる。この場合、ｍ番目のエネルギー供給設備１２及びｎ番目のエネルギー供給設備１２がいずれも出力制御される。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝１（出力制御される）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝１（出力制御される）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが１であるとき、ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは１となる。この場合、ｍ番目のエネルギー供給設備１２及びｎ番目のエネルギー供給設備１２がいずれも出力制御される。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝１（出力制御される）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝１（出力制御される）。
【0093】
［第４のパターン］
ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが０であるとき、ｍ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは０又は１となる。この場合、少なくともｎ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御されない。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）又はｚｎ＝１（出力制御される）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎが０であるとき、ｍ番目のエネルギー供給設備１２に対応するｚｎは０又は１となる。この場合、少なくともｎ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御されない。つまり、以下の通りとなる。
ｍ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）又はｚｎ＝１（出力制御される）。
ｎ番目のエネルギー供給設備１２：ｚｎ＝０（出力制御されない）。
【0094】
このように、式（９）に示す制約条件の下では、ｍ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御される場合は、ｎ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御されるか、或いはｎ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御されない。一方、ｍ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御されない場合は、ｎ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御されない。従って、ｎ番目のエネルギー供給設備１２及びｍ番目のエネルギー供給設備１２のうちｎ番目のエネルギー供給設備１２のみが出力制御されることはない。つまり、ｍ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御されずに、ｎ番目のエネルギー供給設備１２が出力制御される状況が回避される。これにより、ｍ番目のエネルギー供給設備１２をｎ番目のエネルギー供給設備１２よりも優先的に出力制御させることができる。その結果、一部のエネルギー供給設備１２に制御負担が過度に大きくならないよう、全体のエネルギー供給設備１２の稼働率又は利用率の平準化を図ることができる。
【0095】
上述した実施形態において、制約条件設定部５３が、制御対象のエネルギー供給設備１２の数を制約する制約条件として、式（４）～式（８）を設定する場合について説明した。しかし、制御対象のエネルギー供給設備１２の数を制約する制約条件は、上述した式（６）～式（８）に示す条件に限られず、以下の式（１１）～式（１３）に示す条件であってもよい。この場合、目的関数として式（１０）が設定される。
【数10】
【数11】
【数12】
【数13】
【0096】
式（１１）～式（１３）において、ｐは、Ｎ個のエネルギー供給設備１２のうちの制御対象のエネルギー供給設備１２を示す選択パターンを示しており、Ｐは、選択パターンｐの選択パターンｐの総数（１以上の整数）を示している。従って、選択パターンｐは、１以上Ｐ以下の整数で表される。例えば、選択パターンｐが１（選択パターン１）であるとき、１番目のエネルギー供給設備１２と２番目のエネルギー供給設備１２と３番目のエネルギー供給設備１２とを制御対象のエネルギー供給設備１２としてよい。選択パターンｐが２（選択パターン２）である場合、４番目のエネルギー供給設備１２と５番目のエネルギー供給設備１２とを制御対象のエネルギー供給設備１２としてよい。このように、制御対象のエネルギー供給設備１２の数は、選択パターンｐごとに異なっていてもよい。
【0097】
ｗｐは、選択パターンｐを決定するためのバイナリ決定変数である。式（１３）に示すように、ｗｐは、０又は１で表され、選択パターンｐごとに決定される。例えば、ｗ１が０に設定され且つｗ２が１に設定される場合、選択パターン１は選択されず、選択パターン２が選択されることを意味する。式（１２）は、いずれか一つの選択パターンｐが選択されることを示している。式（１１）において、δｐｎは、選択パターンｐが選択されたときにｎ番目のエネルギー供給設備１２が制御対象であるか否かを示す定数である。δｐｎは、０又は１で表され、選択パターンｐに応じて事前に定められる。
【0098】
例えば、非制御対象のエネルギー供給設備１２に対応するδｐｎは、全て０に設定され、制御対象のエネルギー供給設備１２に対応するδｐｎは、全て１に設定される。その結果、δｐｎが１に設定されるエネルギー供給設備１２の数（すなわち、制御対象のエネルギー供給設備１２の数）は、全てのエネルギー供給設備１２の総数から、δｐｎが０に設定されるエネルギー供給設備１２の総数（すなわち、非制御対象のエネルギー供給設備１２の総数）を差し引いた数となる。δｐｎが１に設定されるエネルギー供給設備１２は、エネルギー供給設備１２の運用状況に応じて決定される。
【0099】
式（１１）に示すように、選択パターンｐが選択された（ｗｐ＝１）ときに、δｐｎが０である場合、すなわち、選択パターンｐにおいてｎ番目のエネルギー供給設備１２が制御対象でない場合、ｎ番目のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑは０になる。この場合、最適化計算前後においてｎ番目のエネルギー供給設備１２の出力値は変化しない。一方、選択パターンｐが選択された（ｗｐ＝１）ときに、δｐｎが１である場合、すなわち、選択パターンｐにおいてｎ番目のエネルギー供給設備１２が制御対象である場合、ｎ番目のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑは－Ｍ以上且つ＋Ｍ以下の範囲で決定される。この場合、ｎ番目のエネルギー供給設備１２の出力値は、算出された目標出力変化量Δｘｎｑに応じた出力値に変化する。
【0100】
従って、式（１１）では、選択パターンｐが選択されたときに、δｐｎが１に設定されたｎ番目のエネルギー供給設備１２のみが制御対象となる。従って、式（１１）の下では、制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑのみが算出される。その結果、制御対象のエネルギー供給設備１２の出力値が、算出された目標出力変化量Δｘｎｑに応じた出力値に制御されることにより、全てのエネルギー供給設備１２の出力配分が最適化される。
【0101】
このように、制約条件として式（１１）～式（１３）を用いた場合であっても、制御対象のエネルギー供給設備１２の数が制約され、制御対象のエネルギー供給設備１２の目標出力変化量Δｘｎｑのみが算出される。すなわち、制御対象のエネルギー供給設備１２の数を制約する制約条件として、式（１１）～式（１３）に示す条件を用いた場合であっても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。更に、式（１１）～式（１３）に示す制約条件では、制御対象のエネルギー供給設備１２を示す選択パターンｐを選択可能とすることにより、エネルギー供給設備１２の運用状況に応じてオペレータを適切に配備することができる。例えば、一人での出力制御が可能なエネルギー供給設備１２であるのか、或いは複数人での出力制御が必要なエネルギー供給設備１２であるのかに応じて選択パターンｐを選択することで、エネルギー供給設備１２に対するオペレータに割り振りを適切に行うことができる。
【0102】
上述した実施形態において、マイクログリッド１０におけるエネルギー需要を示す情報は、運転支援装置５０の外部の計測器３１～３８によって運転支援装置５０に提供されている。しかし、エネルギー供給設備１２の構成によっては、一部のエネルギー需要が、最適化部５１における最適計算によって決定されることがある。例えば、エネルギー供給設備１２として、水素需要に対する水電解装置が存在する場合、水電解装置を動かすための消費電力は、電力需要として制約条件に加味される。同様に、エネルギー供給設備１２として、熱需要に対する電気ボイラが存在する場合、電気ボイラを動かすための消費電力は、電力需要として制約条件に加味される。
【0103】
上述した実施形態において、オペレータは、最適化計算によって算出された目標出力変化量Δｘｎｑを、必ずしもエネルギー供給設備１２の出力値に毎回反映する必要は無い。例えば、目標出力変化量Δｘｎｑをエネルギー供給設備１２の出力値に反映しても、コストなどの指標が僅かに下がるのみで、最適化計算による大きな改善効果が見込めない場合がある。このような場合、オペレータの操作負担を考慮すると、費用対効果の面で望ましくないことがある。そこで、最適化結果出力部５６は、最適化計算による大きな改善効果が見込める場合にのみオペレータへの提示を行う処理（フィルタ処理）を行ってもよい。
【0104】
例えば、最適化の指標がコストである場合、最適化結果出力部５６は、現在のエネルギー供給設備１２の運転状況に応じたコストと、最適化計算によって求められるコスト（すなわち、目的関数の値）との差分が、或る閾値以下であるときは、オペレータへの最適化計算結果の提示を行わず、当該差分が当該閾値を超えたときに、オペレータへの最適化計算結果の提示を行ってもよい。
【0105】
最適化結果出力部５６は、このようなフィルタ処理を行わない場合であっても、最適化計算によって算出された目標出力変化量Δｘｎｑに加えて、最適化計算による改善効果（例えば、コストの低減効果）を、オペレータに提示してもよい。最適化計算による改善効果は、目的関数で示す最適化の指標と必ずしも一致しなくてもよい。例えば、最適化の指標が燃料使用量の最小化を示す一方、改善効果は、燃料使用量に燃料単価を乗算した燃料使用額の最適化前後における差額を示してもよい。
【0106】
上述した実施形態において、最適化計算によって算出される「目標出力値」が、目標出力変化量Δｘｎｑである場合を例示した。しかし、「目標出力値」は、エネルギー供給設備１２の出力値を制御可能な情報であればよく、例えば、最適化計算後のエネルギー供給設備１２の出力値（すなわち、現在の出力値に目標出力変化量Δｘｎｑを加算した値）であってもよい。
【符号の説明】
【0107】
１１Ａ，１１Ｂ エネルギー需要設備
１２，２２ エネルギー供給設備
１２Ａ，１２Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ エネルギー供給設備（対象エネルギー供給設備）
１２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ エネルギー供給設備（非対象エネルギー供給設備）
５０ 運転支援装置
５１ 最適化部
５５ 最適化計算部
５６ 最適化結果出力部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 出力部
Δｘｎｑ 目標出力変化量（目標出力値）
１２，２２ エネルギー供給設備
１２Ａ，１２Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ エネルギー供給設備（対象エネルギー供給設備）
１２Ｂ，２２Ｄ，２２Ｅ エネルギー供給設備（非対象エネルギー供給設備）
５０ 運転支援装置
５１ 最適化部
５５ 最適化計算部
５６ 最適化結果出力部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 出力部
Δｘｎｑ 目標出力変化量（目標出力値）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】