JP7109917B2 - 運用計画装置、運用計画方法、運用計画システム及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、運用計画装置、運用計画方法、運用計画システム及びコンピュータプログラムに関する。

従来、ビルや工場等に設置される空調機等の熱源システムを運用する場合、運用コスト、電力量使用量又はＣｏ２排出量等の指標値が最小又は最大となるように運用計画を立てることが望ましい。そこで、熱源システムを構成する機器の負荷配分、冷却水の温度等を変数として最適化問題を解くことで、指標値が最小又は最大となる変数の値を決定し、熱源システムの運用計画を立てる方法が提案されている。しかし、熱源システムを構成する機器が多数に及ぶ場合、指標値が最小又は最大となるように運用計画を立てることが困難となる場合があった。

特許第４１６６０５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、より簡単に熱源システムの運用計画を立てることができる運用計画装置、運用計画方法、運用計画システム及びコンピュータプログラムを提供することである。

実施形態の運用計画装置は、冷却水温度決定部と、熱供給効率算出部と、運用計画部とを持つ。冷却水温度決定部は、熱需要設備から送出された液体と冷媒とを熱交換する冷凍機の第１電力量と、熱交換された前記液体と、外気と、に基づいて前記冷媒を冷却するために用いられる冷却水の温度を決定する。熱供給効率算出部は、前記第１電力量と、決定された冷却水の温度に前記冷却水を冷却する冷却塔の電力量と、前記冷却水の温度に基づいて算出される前記冷凍機の総使用電力を示す第２電力量と、に基づいて、前記熱需要設備に対する熱供給効率を算出する。運用計画部は、前記熱供給効率に基づいて、対象期間中に予測される前記熱需要設備の熱需要を満たす運用計画を生成する。

第１の実施形態の運用計画システム１の構成例を示すシステム構成図。 第１の実施形態の熱源システム２００の構成例を示すブロック図。 第１実施形態の第１冷凍機２０１及び第１冷却塔２０３の構成を示すブロック図。 第１の実施形態の運用計画装置１００の構成を表す機能ブロック図。 第１の実施形態の冷凍機及び冷却塔の使用電力量を示すグラフ。 第１の実施形態のシステムＣＯＰを時刻で示した場合の一具体例を示す図。 第１の実施形態のシステムＣＯＰを外気湿球温度で示した場合の一具体例を示す図。 第１の実施形態のシステムＣＯＰの算出の処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態の運用計画装置１００ａの構成を表す機能ブロック図。 第２の実施形態のシステムＣＯＰの取得の処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャート。 第３の実施形態の熱源システム２００ａの構成例を示すブロック図。 第３の実施形態の運用計画装置１００ｂの構成を表す機能ブロック図。 第３の実施形態の複合システムＣＯＰを温度で示した場合の一具体例を示す図。 第３の実施形態の複合システムＣＯＰを外気湿球温度で示した場合の一具体例を示す図。 第３の実施形態の複合システムＣＯＰの算出の処理の流れを示すフローチャート。 第３の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャート。 第４の実施形態の運用計画装置１００ｃの構成を表す機能ブロック図。 第４の実施形態の複合システムＣＯＰの取得の処理の流れを示すフローチャート。 第４の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャート。

以下、実施形態の運用計画装置、運用計画方法、運用計画システム及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の運用計画システム１の構成例を示すシステム構成図である。運用計画システム１は、対象施設に設置される空調設備等の熱源システムの運転計画を決定するシステムである。運用計画システム１は、対象施設１０、上位サーバ２０及びネットワーク３０で構成される。対象施設１０は、例えば、建物や工場等である。対象施設１０は、運用計画装置１００、熱源システム２００、制御装置３００及び監視制御システム４００を備える。上位サーバ２０は、温度、湿度、湿球温度又は降水確率等の気象予報値を配信する。ネットワーク３０は、例えば、インターネットである。

運用計画装置１００は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバ又は産業用コンピュータ等の情報処理装置を用いて構成される。運用計画装置１００は、バスで接続されたプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備える。運用計画装置１００は、ネットワーク３０を介して、上位サーバ２０から運用計画の対象期間の気象予報値を取得する。運用計画装置１００は、運用計画を生成する。運用計画は、対象期間中に予測される熱需要を満たすように熱源システム２００を運用する計画である。運用計画は、所望の評価指標が最小化又は最大化されるように、熱源システム２００の運用状態を最適化する計画である。所望の評価指標は、運用コスト、電力量使用量、Ｃｏ２排出量等の値である。運用計画装置１００は、最適化された運用計画に基づいて、制御装置３００及び監視制御システム４００を介して熱源システム２００を運用・制御する事で、所望の評価指標を最小化又は最大化する熱源システム２００の運用を実現する。

熱源システム２００は、対象施設１０に設置される制御対象となる複数の機器である。熱源システム２００の詳細な構成については、図２にて詳述する。制御装置３００は、運用計画装置１００によって決定された運用計画に基づいて、熱源システム２００を構成する各機器を制御する。監視制御システム４００は、制御装置３００に対して、運用計画に基づいて、熱源システム２００を構成する各機器を制御する指示を送信する。なお、図１の構成は一具体例であり、運用計画装置１００の導入形態は図１に限定されない。例えば、運用計画装置１００は、対象施設１０の外部に設置されるクラウドサーバとして構成されてもよいし、運用計画装置１００は、複数の対象施設１０の運用計画を決定してもよい。

図２は、第１の実施形態の熱源システム２００の構成例を示すブロック図である。熱源システム２００は、例えば、第１冷凍機２０１、第２冷凍機２０２、第１冷却塔２０３、第２冷却塔２０４、熱需要設備２０５及び蓄熱槽２０６を備える。熱源システム２００は、第１冷凍機２０１及び第１冷却塔２０３を含むサブシステム２１０を有する。サブシステム２１０については図３にて詳述する。なお、図２では、熱源システム２００を構成するその他の機器である１次冷水ポンプ、２次冷水ポンプ及び冷却水ポンプ等は省略されている。

第１冷凍機２０１は、熱需要設備２０５又は蓄熱槽２０６から送水された水（以下「戻り冷水」という。）を冷却して、冷水を生成する。第１冷凍機２０１は、冷水を熱需要設備２０５又は蓄熱槽２０６に送水する。冷水は、第１冷凍機２０１又は第２冷凍機２０２によって戻り冷水が冷却された水である。冷水は、戻り冷水よりも水温が低い。第１冷凍機２０１は、戻り冷水と冷媒とを熱交換することで、戻り冷水を冷却する。第１冷凍機２０１が、戻り冷水を冷却するための冷媒は、第１冷却塔２０３から送水される冷却水によって冷却される。第１冷凍機２０１は、冷媒を冷却した後の冷却水を、第１冷却塔２０３に送水する。

第２冷凍機２０２は、戻り冷水を冷却して、冷水を生成する。第２冷凍機２０２は、冷水を熱需要設備２０５又は蓄熱槽２０６に送水する。第２冷凍機２０２は、冷水を熱需要設備２０５又は蓄熱槽２０６に送水する。第２冷凍機２０２は、戻り冷水と冷媒とを熱交換することで、戻り冷水を冷却する。第２冷凍機２０２が、戻り冷水を冷却するための冷媒は、第２冷却塔２０４から送水される冷却水によって冷却される。第２冷凍機２０２は、冷媒を冷却した後の冷却水を、第２冷却塔２０４に送水する。

第１冷却塔２０３は、冷却水を外気との顕熱又は潜熱交換によって、所望の温度まで低下させる機器である。第１冷却塔２０３は、冷却水を第１冷凍機２０１に送水する。第１冷却塔２０３は、第１冷凍機２０１によって冷媒が冷却された後の冷却水を第１冷凍機２０１から受け付ける。

第２冷却塔２０４は、冷却水を外気との顕熱又は潜熱交換によって、所望の温度まで低下させる機器である。第２冷却塔２０４は、冷却水を第２冷凍機２０２に送水する。第２冷却塔２０４は、第２冷凍機２０２によって冷媒が冷却された後の冷却水を第２冷凍機２０２から受け付ける。

熱需要設備２０５は、空調機等の需要側の設備である。熱需要設備２０５は、第１冷凍機２０１、第２冷凍機２０２又は蓄熱槽２０６から送水された冷水を用いて、冷却対象を冷却する。冷却対象は、設備によって異なる。冷却対象は、例えば空調機の場合は空気である。熱需要設備２０５によって用いられた冷水は、戻り冷水として第１冷凍機２０１、第２冷凍機２０２又は蓄熱槽２０６に送水される。

蓄熱槽２０６は、タンク等の液体容器である。蓄熱槽２０６は、冷水又は戻り冷水を貯蔵する。蓄熱槽２０６は、第１冷凍機２０１、第２冷凍機２０２又は熱需要設備２０５から、送水された冷水又は戻り冷水を貯蔵する。蓄熱槽２０６は、第１冷凍機２０１、第２冷凍機２０２又は熱需要設備２０５に対して、貯蔵した冷水又は戻り冷水を送水する。熱源システム２００は、蓄熱槽２０６を有することで、熱需要設備２０５に対して、時間を隔てて熱資源を供給できる。

運用計画装置１００は、熱需要設備２０５の熱需要Ｈ_ＬＯＡＤ ^Ｔを満たすように、所望の評価指標を最小化又は最大化するように最適化された各変数の値を決定する。各変数の値には、第１冷凍機２０１及び第２冷凍機２０２の発停を示すＵ_１ ^Ｔ及びＵ_２ ^Ｔが含まれる。各変数の値には、第１冷凍機２０１及び第２冷凍機が、熱需要設備２０５から送出された戻り冷水の温度と、熱交換するための負荷（例えば、電力量）を示すＨ_１ ^Ｔ及びＨ_２ ^Ｔが含まれる。各変数の値には、第１冷却塔２０３から第１冷凍機２０１に送水される冷却水の入口温度を示すＴ_ＣＷ１ ^Ｔと、第２冷却塔２０４から第２冷凍機２０２に送水される冷却水の入口温度を示すＴ_ＣＷ２ ^Ｔと、が含まれる。各変数の値には、蓄熱槽２０６が蓄熱するＨ_ＩＮ ^Ｔと、蓄熱槽２０６が放熱するＨ_ＯＵＴ ^Ｔと、が含まれる。各変数に付記される添字Ｔは、時刻を示す。したがって、各変数は、計画対象となる期間に含まれる時間区分の数の独立した変数群として示される。例えば、第１冷凍機２０１の発停を示す変数は、Ｕ_１ ^１、Ｕ_１ ^２、・・・、Ｕ_１ ^ｍ（Ｔ＝１、２、・・・、ｍ）の変数群として示される。

図３は、第１実施形態の第１冷凍機２０１及び第１冷却塔２０３の構成を示すブロック図である。第１冷凍機２０１は、圧縮機２１１、凝縮器２１２、膨張弁２１３及び蒸発器２１４を備える。第１冷凍機２０１の内部は、冷媒２１５が循環する。第１冷却塔２０３は、内部を冷却水２３１が循環する。

圧縮機２１１は、蒸発器２１４によって気化された冷媒２１５に対して所定の圧力をかけて圧縮する。冷媒２１５は、圧縮されることで、液化する温度が下降する。圧縮機２１１は、圧縮された冷媒２１５を凝縮器２１２に流出させる。所定の圧力とは、凝縮器２１２に流入する冷却水２３１の水温によって、冷媒２１５が液化する程度の圧力である。所定の圧力は、蒸発器２１４から流出する戻り冷水２１６の出口温度Ｔ_Ｃと、冷却水２３１の温度Ｔ_ＣＷ１と、に依存する。圧縮機２１１へ流入する冷媒２１５の圧力（低圧側圧力）は、冷媒２１５と戻り冷水２１６とが熱交換された場合に、冷媒２１５が蒸発し、蒸発器２１４から流出する冷水の温度がＴ_Ｃとなるように調整される。圧縮機２１１から流出する圧力（高圧側圧力）は、凝縮器２１２に流入する冷却水２３１の温度Ｔ_ＣＷ１に応じて、冷却水２３１と冷媒２１５とが熱交換された場合に、冷媒２１５が液化するように調整される。

凝縮器２１２は、圧縮された冷媒２１５を、第１冷却塔２０３から送水された冷却水２３１と接触又は近接させ、冷却する。冷却された冷媒２１５は、液化する。凝縮器２１２は、液化された冷媒２１５を膨張弁２１３へ流出させる。

膨張弁２１３は、液化された冷媒２１５を所定の圧力まで膨張させる。冷媒２１５は、膨張することで、気化する温度が下降する。膨張弁２１３は、膨張した冷媒２１５を蒸発器２１４へ流出させる。所定の圧力とは、戻り冷水２１６の水温によって冷媒２１５が気化する程度の圧力である。戻り冷水２１６は、液体の一態様である。

蒸発器２１４は、膨張された冷媒２１５を、戻り冷水２１６と接触又は近接させる。冷媒２１５は、戻り冷水２１６と熱交換することで気化する。蒸発器２１４は、気化された冷媒２１５を圧縮機２１１へ流出させる。

第１冷凍機２０１の主なエネルギー（例えば、電力量）の使用源は、圧縮機２１１である。圧縮機２１１の使用電力量Ｐ_Ｒ１は、冷媒２１５の流量と、蒸発器２１４における低圧側圧力及び凝縮器２１２における高圧側圧力の差圧と、に依存する。第１冷凍機２０１を循環する冷媒の流量は、蒸発器２１４における戻り冷水２１６と冷媒２１５との熱交換に伴う負荷ｈ_１に応じて調整される。

第１冷却塔２０３の使用電力量Ｐ_ｃｔ１は、外気状態と、第１冷凍機２０１の冷却負荷ｈ_１と、圧縮機２１１の使用電力量Ｐ_Ｒ１と、冷却水の温度Ｔ_ＣＷ１と、に依存する。外気状態とは、対象施設１０の近隣の外気の状態である。外気状態は、湿球温度Ｔ_ＷＢが主な状態量である。外気状態は、例えば、気温、湿度、気圧、天気又は季節を示す情報であってもよい。

したがって、運用計画装置１００は、蒸発器２１４から流出する冷水温度Ｔ_Ｃと、第１冷凍機２０１の負荷ｈ_１と、外気状態Ｔ_ＷＢと、をある条件に決定した場合、第１冷凍機２０１及び第１冷却塔２０３によって使用される電力量の合計値Ｐ_Ｒ１＋Ｐ_ｃｔ１を最小とするために、冷却水の温度Ｔ_ＣＷ１を変数として一意に決定できる。なお、その他の機器である１次冷水ポンプ又は冷却水ポンプ等は省略して説明したが、上記の使用電力量にこれらの使用電力量を含めても良い。

図４は、第１の実施形態の運用計画装置１００の構成を表す機能ブロック図である。運用計画装置１００は、運用計画生成プログラムを実行することによって、通信部１０１、入力部１０２、表示部１０３、システムＣＯＰ（Coefficient Of Performance）記憶部１０４及び制御部１０５を備える装置として機能する。

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３０を介して、上位サーバ２０と通信する。通信部１０１は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、有線ＬＡＮ、又はＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等の通信方式で通信してもよい。

入力部１０２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１０２は、入力装置を運用計画装置１００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１０２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、運用計画装置１００に対する指示を示す指示情報）を生成し、運用計画装置１００に入力する。

表示部１０３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。表示部１０３は、出力装置を運用計画装置１００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、表示部１０３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。

システムＣＯＰ記憶部１０４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。システムＣＯＰ記憶部１０４は、システムＣＯＰを記憶する。システムＣＯＰは、熱源システム２００の熱需要２０５に対する熱エネルギーの供給効率を示す値である。システムＣＯＰは、熱供給効率の一態様である。

制御部１０５は、運用計画装置１００の各部の動作を制御する。制御部１０５は、例えばプロセッサ及びメモリを備えた装置により実行される。制御部１０５は、運用計画生成プログラムを実行することによって、データ取得部１０６、冷却水温度決定部１０７、システムＣＯＰ算出部１０８、熱需要量予測部１０９及び運用計画部１１０として機能する。

データ取得部１０６は、運用計画の計画期間を所定の時間間隔に区分する。データ取得部１０６は、時間間隔毎に気象予報値を取得する。所定の時間間隔とは、運用計画の対象期間を予め設定された時間間隔に区分された間隔である。

冷却水温度決定部１０７は、所定の数式に基づいて、サブシステム２１０の使用電力量を最小化する冷却水の温度を決定する。具体的には、冷却水温度決定部１０７は、以下の数式（１）が最小となるように、冷却水の温度を決定する。ｐは、着目した冷凍機及び冷却塔の合計使用電力量（ｋＷ）である。Ｐ_Ｒｉは、冷凍機の使用電力量である。冷凍機の使用電力量は、第２電力量の一態様である。Ｐ_ＣＴｉは、冷却塔の使用電力量である。ｉは、決定された冷凍機の識別子を示す。例えば、ｉ＝１の場合、第１冷凍機２０１を示す。ｈ_ｉは、冷凍機の負荷（ｋＷ）を示す。Ｔ_ＣＷｉは、冷却水の入口温度を示す。Ｔ_ＷＢは、外気湿球温度（℃ＷＢ）を示す。冷凍機の負荷は、第１電力量の一態様である。

数式（１）で用いられる変数のうち、冷凍機の負荷ｈ_ｉ（ｋＷ）は、以下の数式（２）で表される。ｈ_ｉＳＥＴは、最適化対象として予め指定された冷凍機の負荷（ｋＷ）を示す。

数式（１）で用いられる変数のうち、冷水の出口温度（℃）は、以下の数式（３）で表される。Ｔ_{ｃ－ＳＥＴ}は、最適化対象として予め指定された冷水の出口温度（℃）を示す。

数式（１）で用いられる変数のうち、外気湿球温度（℃ＷＢ）は、以下の数式（４）で表される。Ｔ_ＷＢ ^Ｔは、Ｔ時の外気湿球温度（℃ＷＢ）を示す。添字Ｔは、時刻を示す。

数式（１）で用いられる変数のうち、冷凍機の負荷（ｋＷ）は、以下の数式（５）の範囲で表される。Ｈ_ｉＭＩＮは、冷凍機の下限負荷（ｋＷ）を示す。Ｈ_ｉＭＡＸは、冷凍機の上限負荷（ｋＷ）を示す。なお、冷凍機の上限負荷は、定格冷凍能力である。

冷却水温度決定部１０７は、上述の数式（１）～（５）に基づいて、冷凍機及び冷却塔の合計使用電力量が最小となるように、冷却水の入口温度Ｔ_ＣＷｉを決定する。冷却水温度決定部１０７は、細かい冷却水温度の間隔を設けて、間隔毎に総当たりで探索してもよいし、他の既知の最適化手法を用いて決定してもよい。

システムＣＯＰ算出部１０８は、決定された冷却水の入口温度Ｔ_ｃｗｉ ^*と以下の数式（６）とに基づいて、システムＣＯＰを算出する。システムＣＯＰ算出部１０８は、算出したシステムＣＯＰをシステムＣＯＰ記憶部１０４に記録する。システムＣＯＰ算出部１０８は、熱供給効率算出部の一態様である。

熱需要量予測部１０９は、運用計画の対象期間における熱需要設備２０５の熱需要量の予測値を算出する。熱需要量予測部１０９は、気象予報値に基づいて、予め定められた類似度指標が最も近くなる過去の類似日の熱需要実績値を用いて熱需要量の予測値を算出してもよいし、過去の気象実績値と熱需要実績値とに基づいて、ニューラルネットなどで重みづけ学習したモデルを用いて熱需要量の予測値を算出してもよい。熱需要量予測部１０９は、既知の手法であればどのような手法を用いて、熱需要量の予測値を算出してもよい。類似度指標は、例えば、ユークリッド距離等の公知の類似度指標が用いられてもよい。

運用計画部１１０は、蓄熱槽２０６に蓄積される熱エネルギーと、システムＣＯＰ記憶部１０４に記録された各システムＣＯＰと熱需要量の予測値とに基づいて、冷凍機の発停を含む運用計画を生成する。運用計画部１１０は、例えば、以下の数式（７）～（１１）に基づいて、運用計画を生成する。

数式（７）は、熱源システム２００の使用電力量（ｋＷ）を算出する式である。運用計画部１１０は、数式（７）を最小化するように、運用計画を生成する。Ｐ_ＡＬＬは、熱源システム２００全体の使用電力量（ｋＷ）を示す。Ｕ_Ｒｉ ^Ｔは、時刻Ｔにおける、第ｉ冷凍機の発停を示す。Ｐ_ｉ ^Ｔは、時刻Ｔにおける第ｉ冷凍機及び第ｉ冷却塔の使用電力量（ｋＷ）を示す。添字Ｔは、時刻を示す。添字ｉは、決定された冷凍機番号を示す。

数式（８）は、時刻Ｔにおける熱需要Ｈ_ＬＯＡＤ ^Ｔ（ｋＷ）を表す式である。熱需要（ｋＷ）は、熱需要量予測部１０９によって算出される。運用計画部１１０は、熱需要の値を満たすように、数式（８）の各変数の値を決定する。Ｈ_ｉ ^Ｔは、時刻Ｔにおける第ｉ冷凍機の負荷（ｋＷ）を示す。Ｈ_ＯＵＴ ^Ｔは、時刻Ｔにおける蓄熱槽２０６から放出された熱エネルギー量を示す（ｋＷ）。Ｈ_ＩＮ ^Ｔは、時刻Ｔにおける蓄熱槽２０６に蓄積された熱エネルギー量を示す（ｋＷ）。

数式（９）は、時刻Ｔにおける第ｉ冷凍機の負荷の範囲を表す。

数式（１０）は、時刻Ｔにおける第ｉ冷凍機の発停を示す。数式（１０）が０である場合、第ｉ冷凍機は停止していることを示す。数式（１０）が１である場合、第ｉ冷凍機は稼働していることを示す。

数式（１１）は、時刻Ｔにおける第ｉ冷凍機の使用電力量（ｋＷ）を示す。ＣＯＰ^＊は、最適化された冷却水の温度におけるシステムＣＯＰを示す。

図５は、第１の実施形態の冷凍機及び冷却塔の使用電力量を示すグラフである。図５に示されるグラフは、冷却水温度、冷凍機の負荷及び使用電力量を３次元空間上に図示したグラフである。平面６０１は、冷凍機の使用電力量を示す３次元空間上のグラフである。平面６０２は、冷却塔の使用電力量を示す３次元空間上のグラフである。平面６０１又は平面６０２によると、冷凍機又は冷却塔の使用電力量は、冷却水温度、冷凍機の負荷を予め決定した場合であっても、外気湿球温度に応じて変動することがわかる。しかし、気象予報値に基づいて得られた所定の時刻の外気状態に決定された場合、より高い精度で求められる。

数式（２）に示される予め決定された冷凍機の負荷とは、図５のグラフの負荷の値を決定した場合に描写される曲線である。例えば、図５において、負荷を最も手前に決定した場合、冷凍機と冷却塔の使用電力量は、平面６０１及び平面６０２の縁である太線が描く軌跡である。数式（１）に示される目的関数は、上述の太線上において、冷凍機及び冷却塔の使用電力量の合計値が最小となる冷却水の温度を決定する関数である。

冷却水温度決定部１０７は、予め決定された冷凍機の負荷において、冷凍機及び冷却塔の使用電力量の合計値が最小となる冷却水の温度を決定した場合、予め設定された変化幅に応じて冷凍機の負荷を増加させる。冷却水温度決定部１０７は、増加した冷凍機の負荷に基づいて、冷凍機及び冷却塔の使用電力量の合計値が最小となる冷却水の温度を決定する。冷却水温度決定部１０７は、数式（５）を満たす範囲で、冷凍機の負荷を増加させる。冷却水温度決定部１０７は、冷凍機の負荷を増加させる都度、冷凍機及び冷却塔の使用電力量の合計値が最小となる冷却水の温度を決定する。冷却水温度決定部１０７は、他の冷凍機又は他の時刻においても、逐次、冷却水の温度を決定する。システムＣＯＰ算出部１０８は、最適な冷却水の温度と数式（６）とに基づいて、システムＣＯＰを算出する。

図６は、第１の実施形態のシステムＣＯＰを温度で示した場合の一具体例を示す図である。図６のグラフは、第１冷凍機に関する最適なシステムＣＯＰを表すグラフである。図６のグラフは、例えば、翌日の時刻毎の外気状態に応じて、最適に設定された冷却水の温度における第１冷凍機の負荷別のシステムＣＯＰを表す。冷却水温度決定部１０７が最適に設定された冷却水の温度を決定することで、システムＣＯＰは、冷凍機の負荷に依存する特性曲線にて表現される。ユーザは、入力部１０２を介してグラフ上部の時刻が表示されるタブを選択できる。システムＣＯＰ算出部１０８は、選択されたタブに示される時刻に対応する特性曲線を示す画像を生成する。図６に示されるグラフは、例えば、表示部１０３に表示されてもよいし、監視制御システム４００に表示されてもよいし、制御装置３００に表示されてもよい。

図７は、第１の実施形態のシステムＣＯＰを外気湿球温度で示した場合の一具体例を示す図である。システムＣＯＰは、図７のように、外気湿球温度毎の外気状態に応じて、最適に設定された冷却水の温度における第１冷凍機の負荷別のシステムＣＯＰを表すグラフとして表現されても良い。ユーザは、入力部１０２を介してグラフ上部の外気湿球温度が表示されるタブを選択できる。制御部１０５は、選択されたタブに示される外気湿球温度に対応する特性曲線を示す画像を生成する。図７に示されるグラフは、例えば、表示部１０３に表示されてもよいし、監視制御システム４００に表示されてもよいし、制御装置３００に表示されてもよい。

図８は、第１の実施形態のシステムＣＯＰの算出の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００の制御部１０５は、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０１）。演算開始条件とは、運用計画装置１００が取得する気象予報値の更新のタイミング、各機器の特性を定義する設定情報の変更のタイミング、ユーザによる実行指示を受け付けたタイミング又は定期的な実行のタイミングなど、どのような条件であってもよい。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、データ取得部１０６は、運用計画の計画期間を所定の時間間隔に区分する。データ取得部１０６は、区分された計画期間から、システムＣＯＰを算出する対象となる時刻を決定する（ステップＳ１０２）。時間間隔は、３０分間隔であってもよいし、１時間間隔であってもよい。時間間隔は、契約電力の電力管理時間に基づいて定められてもよいし、どのような時間間隔で定められてもよい。データ取得部１０６は、決定された時刻における気象予報値を取得する（ステップＳ１０３）。

冷却水温度決定部１０７は、熱源システム２００が備える冷凍機のうち、システムＣＯＰを算出する対象となる冷凍機を決定する冷凍機を決定する（ステップＳ１０４）。冷却水温度決定部１０７は、数式（５）を満たす範囲で、決定された冷凍機の負荷を決定する（ステップＳ１０５）。冷却水温度決定部１０７は、数式（１）～（５）に基づいて、最適な冷却水の温度を決定する（ステップＳ１０６）。システムＣＯＰ算出部１０８は、算出された最適な冷却水の温度と、数式（６）と、に基づいて、最適なシステムＣＯＰを算出する（ステップＳ１０７）。システムＣＯＰ算出部１０８は、算出された最適なシステムＣＯＰを、システムＣＯＰ記憶部１０４に記録する（ステップＳ１０８）。

冷却水温度決定部１０７は、数式（５）を満たす範囲における全ての負荷で最適な冷却水の温度を決定したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。最適な冷却水の温度を決定していない場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、処理はステップＳ１０５に遷移する。

最適な冷却水の温度を決定している場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、冷却水温度決定部１０７は、熱源システム２００が備える全ての冷凍機に対して最適な冷却水の温度を決定したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。最適な冷却水の温度を決定していない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、処理はステップＳ１０４に遷移する。

最適な冷却水の温度を決定している場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、冷却水温度決定部１０７は、予め定められた時間間隔に区分された各時刻の全てで、最適な冷却水の温度を決定したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。最適な冷却水の温度を決定していない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、処理はステップＳ１０２に遷移する。最適な冷却水の温度を決定している場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、処理は終了する。

図９は、第１の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００の制御部１０５は、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０１）。演算開始条件とは、運用計画装置１００が取得する気象予報値の更新のタイミング、各機器の特性を定義する設定情報の変更のタイミング、ユーザによる実行指示を受け付けたタイミング又は定期的な実行のタイミングなど、どのような条件であってもよい。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、熱需要量予測部１０９は、熱需要設備２０５の熱需要量の予測値を算出する（ステップＳ２０２）。運用計画部１１０は、システムＣＯＰ記憶部１０４からシステムＣＯＰを取得する（ステップＳ２０３）。運用計画部１１０は、取得したシステムＣＯＰと、数式（７）～（１１）と、に基づいて、運用計画を生成する（ステップＳ２０４）。

このように構成された運用計画装置１００では、冷却水温度決定部１０７は、熱源システム２００における冷却水の温度の最適な値を、各時刻の外気状態に基づいて決定する。最適な値とは、所定の評価指標を最小化又は最大化する温度である。次に、システムＣＯＰ算出部１０８は、決定された冷却水の温度に基づいて、最適なシステムＣＯＰを算出する。その後、運用計画部１１０は、システムＣＯＰを使用することで、運用計画を生成する。したがって、運用計画装置１００は、より簡単に熱源システム２００の最適な運用計画を生成することができる。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態の運用計画装置１００ａの構成を表す機能ブロック図である。運用計画装置１００ａは、運用計画生成プログラムを実行することによって、通信部１０１、入力部１０２、表示部１０３、システムＣＯＰ記憶部１０４ａ、制御部１０５ａ及び検索結果記憶部１１２を備える装置として機能する。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。

システムＣＯＰ記憶部１０４ａ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。システムＣＯＰ記憶部１０４ａは、最適化された冷却水の温度と最適なシステムＣＯＰとを記憶する。最適化された冷却水の温度と最適なシステムＣＯＰとは、予め、オフラインで算出された値が記憶される。システムＣＯＰ記憶部１０４ａには、冷凍機毎及び冷凍機の負荷毎、想定される外気状態毎に、最適化された冷却水の温度におけるシステムＣＯＰが記憶される。

制御部１０５ａは、運用計画装置１００ａの各部の動作を制御する。制御部１０５ａは、例えばプロセッサ及びメモリを備えた装置により実行される。制御部１０５ａは、運用計画生成プログラムを実行することによって、データ取得部１０６、熱需要量予測部１０９、システムＣＯＰ取得部１１３及び運用計画部１１０ａとして機能する。

システムＣＯＰ取得部１１３は、システムＣＯＰ記憶部１０４ａから所定の条件を満たすシステムＣＯＰを取得する。所定の条件とは、データ取得部１０６によって取得された気象予報値に該当又は最も近い外気状態におけるシステムＣＯＰであってもよい。システムＣＯＰ取得部１１３は、取得したシステムＣＯＰを、検索結果記憶部１１２に記録する。

運用計画部１１０ａは、各時刻の気象予報値に該当する条件で最適化されたシステムＣＯＰを取得する。運用計画部１１０ａは、システムＣＯＰと数式（７）～（１１）とに基づいて、運用計画を生成する。

検索結果記憶部１１２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。検索結果記憶部１１２は、システムＣＯＰ取得部１１３によって取得されたシステムＣＯＰを記憶する。

図１１は、第２の実施形態のシステムＣＯＰの取得の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００ａの制御部１０５ａは、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０１）。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、データ取得部１０６は、運用計画の計画期間を所定の時間間隔に区分する。データ取得部１０６は、区分された計画期間から、システムＣＯＰを取得する対象となる時刻を決定する（ステップＳ３０２）。データ取得部１０６は、決定された時刻における気象予報値を取得する（ステップＳ３０３）。

システムＣＯＰ取得部１１３は、熱源システム２００が備える冷凍機のうち、システムＣＯＰを算出する対象となる冷凍機を決定する（ステップＳ３０４）。システムＣＯＰ取得部１１３は、数式（５）を満たす範囲で、決定された冷凍機の負荷を決定する（ステップＳ３０５）。システムＣＯＰ取得部１１３は、システムＣＯＰ記憶部１０４ａから気象予報値又は外気状態が最も近い場合に対応付けられた最適なシステムＣＯＰを取得する（ステップＳ３０６）。システムＣＯＰ取得部１１３は、取得した最適なシステムＣＯＰを、検索結果記憶部１１２に記録する（ステップＳ３０７）。

システムＣＯＰ取得部１１３は、数式（５）を満たす範囲における全ての負荷で最適なシステムＣＯＰを取得したか否かを判定する（ステップＳ３０８）。最適なシステムＣＯＰを取得していない場合（ステップＳ３０８：ＮＯ）、処理はステップＳ３０５に遷移する。

最適なシステムＣＯＰを取得している場合（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）、システムＣＯＰ取得部１１３は、熱源システム２００が備える全ての冷凍機に対して最適なシステムＣＯＰを取得したか否かを判定する（ステップＳ３０９）。最適なシステムＣＯＰを取得していない場合（ステップＳ３０９：ＮＯ）、処理はステップＳ３０４に遷移する。

最適なシステムＣＯＰを取得している場合（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、システムＣＯＰ取得部１１３は、予め定められた時間間隔に区分された各時刻の全てで、最適なシステムＣＯＰを取得したか否かを判定する（ステップＳ３１０）。最適なシステムＣＯＰを取得していない場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）、処理はステップＳ３０２に遷移する。最適なシステムＣＯＰを取得している場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、処理は終了する。

図１２は、第２の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００ａの制御部１０５ａは、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４０１）。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、熱需要量予測部１０９は、熱需要設備２０５の熱需要量の予測値を算出する（ステップＳ４０２）。運用計画部１１０ａは、検索結果記憶部１１２からシステムＣＯＰを取得する（ステップＳ４０３）。運用計画部１１０ａは、取得したシステムＣＯＰと、数式（７）～（１１）と、に基づいて、運用計画を生成する（ステップＳ４０４）。

このように構成された運用計画装置１００ａでは、システムＣＯＰ記憶部１０４ａは、予めシステムＣＯＰと最適化された冷却水の温度とを記憶する。システムＣＯＰ取得部１１３は、システムＣＯＰ記憶部１０４ａから気象予報値に該当又は最も近い外気状態における最適なシステムＣＯＰを取得する。運用計画部１１０ａは、システムＣＯＰを使用することで、運用計画を生成する。したがって、運用計画装置１００ａは、最適な冷却水の温度をオンラインによって決定する必要がなくなり、演算がより簡易になる。したがって、より簡単に熱源システム２００の最適な運用計画を生成することができる。

（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態の熱源システム２００ａの構成例を示すブロック図である。熱源システム２００ａは、例えば、第１冷凍機２０１、第２冷凍機２０２、第１冷却塔２０３ａ、熱需要設備２０５及び蓄熱槽２０６を備える。熱源システム２００ａは、第１冷却塔２０３ａが、第１冷凍機２０１及び第２冷凍機２０２に接続されている点が第１の実施形態及び第２の実施形態の熱源システム２００と異なる。このように構成された熱源システム２００ａでは、運用計画装置１００ｂは、サブシステム２１０ａを１つのサブシステムとして、最適化された冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を事前に決定する。なお、図１３においてはその他の機器である、１次冷水ポンプ、２次冷水ポンプ及び冷却水ポンプ等は省略されている。なお、図１３の第１冷却塔２０３ａは、２台の冷凍機と接続されているが、２台に限定されない。すなわち、冷却塔は３台以上の冷凍機と接続されていてもよい。

図１４は、第３の実施形態の運用計画装置１００ｂの構成を表す機能ブロック図である。運用計画装置１００ｂは、運用計画生成プログラムを実行することによって、通信部１０１、入力部１０２、表示部１０３、複合システムＣＯＰ記憶部１１４及び制御部１０５ｂを備える装置として機能する。以下、第１の実施形態又は第２の実施形態と異なる点について説明する。

複合システムＣＯＰ記憶部１１４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。複合システムＣＯＰ記憶部１１４は、最適な複合システムＣＯＰを記憶する。複合システムＣＯＰは、冷却塔を共有又は冷却水の配管が接続された範囲におけるサブシステム２１０ａの電力量の消費効率を示す値である。複合システムＣＯＰは熱供給効率の一態様である。

制御部１０５ｂは、運用計画装置１００ｂの各部の動作を制御する。制御部１０５ｂは、例えばプロセッサ及びメモリを備えた装置により実行される。制御部１０５ｂは、運用計画生成プログラムを実行することによって、データ取得部１０６、熱需要量予測部１０９、サブシステム最適化部１１５、システムＣＯＰ算出部１０８ｂ、運用計画部１１０ｂ及び判定部１１６として機能する。

サブシステム最適化部１１５は、所定の数式に基づいて、複数の冷凍機の合成負荷をある値に決定した場合のサブシステム２１０ａの使用電力量を最小化する冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定する。具体的には、サブシステム最適化部１１５は、以下の数式（１２）が最小となるように、冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定する。ｐは、着目したサブシステム２１０ａの合計使用電力量（ｋＷ）である。Ｐ_{Ｒ－ＳＵＢ}は、着目したサブシステム２１０ａ内の冷凍機の使用電力量（ｋＷ）である。Ｐ_ＣＴｊは、冷却塔の使用電力量（ｋＷ）である。ｈ_ＳＵＢは、冷凍機の合成負荷（ｋＷ）を示す。Ｔ_ＷＢは、外気湿球温度（℃ＷＢ）を示す。Ｔ_ＣＷｊは、冷却水の入口温度（℃）を示す。ｊは、決定された冷却塔の識別子を示す。

数式（１２）で用いられる変数のうち、冷凍機の合成負荷ｈ_ＳＵＢ（ｋＷ）は、以下の数式（１３）で表される。ｈ_{ＳＵＢ－ＳＥＴ}は、最適化対象として決定された冷凍機の合成負荷（ｋＷ）を示す。

冷凍機の合成負荷ｈ_ＳＵＢ（ｋＷ）は、以下の数式（１４）で求められる。Ｕ_Ｒｉは、第ｉ冷凍機の発停を示す。ｈ_ｉは、第ｉ冷凍機の負荷（ｋＷ）を示す。

数式（１２）で用いられる変数のうち、着目したサブシステム２１０ａ内の冷凍機の使用電力量Ｐ_{Ｒ－ＳＵＢ}は、以下の数式（１５）で表される。

数式（１５）で用いられる変数のうち、冷水の出口温度Ｔ_ｃ（℃）は、以下の数式（１６）で表される。Ｔ_{ｃ－ＳＥＴ}は、最適化対象として決定された冷水の出口温度（℃）を示す。

数式（１２）で用いられる変数のうち、外気湿球温度Ｔ_ＷＢ（℃ＷＢ）は、以下の数式（１７）で表される。

数式（１３）で用いられるｈ_{ＳＵＢ－ＳＥＴ}は、以下の数式（１８）の範囲で表される。Ｈ_{ｉ-ＭＩＮ}は、冷凍機の下限負荷（ｋＷ）を示す。Ｈ_{ｉ-ＭＡＸ}は、冷凍機の上限負荷（ｋＷ）を示す。なお、冷凍機の上限負荷は、定格冷凍能力である。

システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、決定された冷却水の入口温度Ｔ_ｃｗｉ ^*と冷凍機の負荷ｈ_ｉと、冷凍機の発停Ｕ_Ｒｉと、以下の数式（１９）とに基づいて、複合システムＣＯＰを算出する。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、算出した複合システムＣＯＰを複合システムＣＯＰ記憶部１１４に記録する。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、熱供給効率算出部の一態様である。

運用計画部１１０ｂは、複合システムＣＯＰ記憶部１１４に記録された各複合システムＣＯＰと熱需要量の予測値とに基づいて、サブシステム２１０ａの使用電力量が最小となる運用計画を生成する。運用計画部１１０ｂは、例えば、以下の数式（２０）～（２２）に基づいて、運用計画を生成する。

数式（２０）は、熱源システム全体の使用電力量（ｋＷ）を算出する式である。運用計画部１１０bは、数式（２０）を最小化するように、運用計画を生成する。Ｐ_ＡＬＬは、熱源システム２００全体の使用電力量（ｋＷ）を示す。Ｕ_Ｒｉ ^Ｔは、時刻Ｔにおける、第ｉ冷凍機の発停を示す。Ｐ_ＳＵＢｋ ^Ｔは、時刻Ｔにおけるサブシステム２１０ａの使用電力量（ｋＷ）を示す。ｋはサブシステムを識別する識別番号を示す。

数式（２１）は、時刻Ｔにおける熱需要Ｈ_ＬＯＡＤ ^Ｔ（ｋＷ）を表す式である。熱需要（ｋＷ）は、熱需要量予測部１０９によって算出される。運用計画部１１０ｂは、熱需要の値を満たすように、数式（２１）の各変数の値を決定する。Ｈ_ＳＵＢｋ ^Ｔは、時刻Ｔにおけるサブシステム２１０ａが有する冷凍機の合成負荷（ｋＷ）を示す。

数式（２２）は、時刻Ｔにおけるサブシステム２１０ａの使用電力量（kＷ）を表す式である。ＣＯＰ^＊ _ＳＵＢｋ ^Ｔは、時刻Ｔにおける最適化された冷却水の温度における複合システムＣＯＰを示す。

判定部１１６は、各機器の運用状態が制約条件を満たしているか否かを判定する。制約条件とは、例えば、機器の連続運転時間又は停止時間である。判定部１１６は、運用計画が制約条件を満たしていない場合、制約条件を満たすように、各機器の運用状態を決定する。サブシステム最適化部１１５は、決定された各機器の運用状態に応じて、サブシステム２１０ａの最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定する。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷、冷凍機の発停及び数式（１９）に基づいて、複合システムＣＯＰを算出する。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、制約条件が満たされていない、サブシステム２１０ａの運用状態に該当する箇所に関して複合システムＣＯＰと各機器の最適運用解とを更新する。その後、運用計画装置１００ｂは、再度運用計画を生成する事で、制約条件は満たされる。

図１５は、第３の実施形態の複合システムＣＯＰを温度で示した場合の一具体例を示す図である。図１５のグラフは、あるサブシステム２１０ａに関する最適な複合システムＣＯＰを表すグラフである。図１５のグラフは、例えば、翌日の時刻別の外気状態に応じて、冷却水の温度とサブシステム２１０ａが有する冷凍機毎の負荷及び発停とが最適に設定された冷凍機の合成負荷毎の複合システムＣＯＰを表す。サブシステム最適化部１１５が予め指定された冷凍機の合成負荷に基づいて、サブシステム２１０ａの合計使用電力量を最小化する冷却水の温度を決定することで、複合システムＣＯＰは、冷凍機の合成負荷に依存する特性曲線にて表現される。ユーザは、入力部１０２を介してグラフ上部の時刻が表示されるタブを選択できる。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、選択されたタブに示される時刻に対応する特性曲線を示す画像を生成する。表現させる。図１５に示されるグラフは、例えば、表示部１０３に表示されてもよいし、監視制御システム４００に表示されてもよいし、制御装置３００に表示されてもよい。

図１６は、第３の実施形態の複合システムＣＯＰを外気湿球温度で示した場合の一具体例を示す図である。複合システムＣＯＰは、図１６のように、外気湿球温度毎の外気状態に応じて、最適に設定された冷却水の温度におけるサブシステム２１０ａの合成負荷別の複合システムＣＯＰを表すグラフとして表現されても良い。ユーザは、入力部１０２を介してグラフ上部の時刻が表示されるタブを選択できる。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、選択されたタブに示される外気湿球温度に関する特性曲線を示す画像を生成する。図１６に示されるグラフは、例えば、表示部１０３に表示されてもよいし、監視制御システム４００に表示されてもよいし、制御装置３００に表示されてもよい。

図１７は、第３の実施形態の複合システムＣＯＰの算出の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００の制御部１０５ｂは、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ５０１）。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ５０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、データ取得部１０６は、運用計画の計画期間を所定の時間間隔に区分する。データ取得部１０６は、区分された計画期間から、複合システムＣＯＰを算出する対象となる時刻を決定する（ステップＳ５０２）。データ取得部１０６は、決定された時刻における気象予報値を取得する（ステップＳ５０３）。

サブシステム最適化部１１５は、熱源システム２００ａが備えるサブシステム２１０ａが含む冷却塔のうち、複合システムＣＯＰを算出する対象となる冷却塔を決定する（ステップＳ５０４）。サブシステム最適化部１１５は、数式（１８）を満たす範囲で、冷凍機の合成負荷を決定する（ステップＳ５０５）。サブシステム最適化部１１５は、数式（１２）～（１８）に基づいて、サブシステム２１０ａの使用電力量を最小化する冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定する（ステップＳ５０６）。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、決定された冷却水の温度と、冷凍機の負荷と、冷凍機の発停と、数式（１９）と、に基づいて、最適な複合システムＣＯＰを算出する（ステップＳ５０７）。システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、最適な複合システムＣＯＰを、複合システムＣＯＰ記憶部１１４に記録する（ステップＳ５０８）。

サブシステム最適化部１１５は、数式（１８）を満たす範囲における全ての合成負荷で最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定したか否かを判定する（ステップＳ５０９）。最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定していない場合（ステップＳ５０９：ＮＯ）、処理はステップＳ５０５に遷移する。

最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定している場合（ステップＳ５０９：ＹＥＳ）、サブシステム最適化部１１５は、熱源システム２００ａが備える全ての冷却塔に対して最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定したか否かを判定する（ステップＳ５１０）。最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定していない場合（ステップＳ５１０：ＮＯ）、処理はステップＳ５０４に遷移する。

最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定している場合（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）、サブシステム最適化部１１５は、予め定められた時間間隔に区分された各時刻の全てで、最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定したか否かを判定する（ステップＳ５１１）。最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定していない場合（ステップＳ５１１：ＮＯ）、処理はステップＳ５０２に遷移する。最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定している場合（ステップＳ５１１：ＹＥＳ）、処理は終了する。

図１８は、第３の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００ｂの制御部１０５ｂは、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０１）。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ６０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ６０１：ＹＥＳ）、熱需要量予測部１０９は、熱需要設備２０５の熱需要量の予測値を算出する（ステップＳ６０２）。運用計画部１１０ｂは、複合システムＣＯＰ記憶部１１４から複合システムＣＯＰを取得する（ステップＳ６０３）。運用計画部１１０ｂは、取得した複合システムＣＯＰと、数式（２０）～（２２）と、に基づいて、運用計画を生成する（ステップＳ６０４）。判定部１１６は、各機器の運用状態が制約条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ６０５）。各機器の運用状態が制約条件を満たしている場合（ステップＳ６０５：ＹＥＳ）、処理は終了する。各機器の運用状態が制約条件を満たしていない場合（ステップＳ６０５：ＮＯ）、サブシステム最適化部１１５は、各機器の運用状態が制約条件を満たした状態として、最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停を決定する。処理はステップＳ６０３に遷移する（ステップＳ６０６）。

このように構成された運用計画装置１００ｂでは、サブシステム最適化部１１５は、熱源システム２００ａにおける冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停に関する最適な値を、各時刻の外気状態に基づいて決定する。最適な値とは、所定の評価指標を最小化又は最大化する温度である。次に、システムＣＯＰ算出部１０８ｂは、決定された冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停に基づいて、最適な複合システムＣＯＰを算出する。その後、運用計画部１１０ｂは、複合システムＣＯＰを使用することで、運用計画を生成する。したがって、運用計画装置１００ｂは、より簡単に熱源システム２００ａの最適な運用計画を生成することができる。

（第４の実施形態）
図１９は、第４の実施形態の運用計画装置１００ｃの構成を表す機能ブロック図である。運用計画装置１００ｃは、運用計画生成プログラムを実行することによって、通信部１０１、入力部１０２、表示部１０３、検索結果記憶部１１２、複合システムＣＯＰ記憶部１１４及び制御部１０５ｃを備える装置として機能する。以下、第１から第３の実施形態と異なる点について説明する。

制御部１０５ｃは、運用計画装置１００ｃの各部の動作を制御する。制御部１０５ｃは、例えばプロセッサ及びメモリを備えた装置により実行される。制御部１０５ｃは、運用計画生成プログラムを実行することによって、データ取得部１０６、熱需要量予測部１０９、複合システムＣＯＰ取得部１１７及び運用計画部１１０ｃとして機能する。

複合システムＣＯＰ取得部１１７は、複合システムＣＯＰ記憶部１１４から所定の条件を満たす複合システムＣＯＰを取得する。所定の条件とは、データ取得部１０６によって取得された気象予報値に該当又は最も近い外気状態における複合システムＣＯＰであってもよい。複合システムＣＯＰ取得部１１７は、取得した複合システムＣＯＰを、検索結果記憶部１１２に記録する。

運用計画部１１０ｃは、各時刻の気象予報値に該当する条件で最適化された複合システムＣＯＰを取得する。運用計画部１１０ｃは、複合システムＣＯＰと数式（２０）～（２２）とに基づいて、運用計画を生成する。

図２０は、第４の実施形態の複合システムＣＯＰの取得の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００ｃの制御部１０５ｃは、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ７０１）。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ７０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ７０１：ＹＥＳ）、データ取得部１０６は、運用計画の計画期間を所定の時間間隔に区分する。データ取得部１０６は、区分された計画期間から、複合システムＣＯＰを取得する対象となる時刻を決定する（ステップＳ７０２）。データ取得部１０６は、決定された時刻における気象予報値を取得する（ステップＳ７０３）。

複合システムＣＯＰ取得部１１７は、熱源システム２００ａが備えるサブシステム２１０ａが含む冷却塔のうち、複合システムＣＯＰを取得する対象となる冷却塔を決定する（ステップＳ７０４）。複合システムＣＯＰ取得部１１７は、数式（１８）を満たす範囲で、冷凍機の合成負荷を決定する（ステップＳ７０５）。複合システムＣＯＰ取得部１１７は、複合システムＣＯＰ記憶部１１４から気象予報値又は外気状態に最も近い最適な複合システムＣＯＰを取得する（ステップＳ７０６）。複合システムＣＯＰ取得部１１７は、取得した複合システムＣＯＰを、検索結果記憶部１１２に記録する（ステップＳ７０７）。

複合システムＣＯＰ取得部１１７は、数式（１８）を満たす範囲における全ての合成負荷で最適な複合システムＣＯＰを取得したか否かを判定する（ステップＳ７０８）。全ての合成負荷で最適な複合システムＣＯＰを取得していない場合（ステップＳ７０８：ＮＯ）、処理はステップＳ７０５に遷移する。

全ての合成負荷で複合システムＣＯＰを取得している場合（ステップＳ７０８：ＹＥＳ）、複合システムＣＯＰ取得部１１７は、熱源システム２００ａが備える全ての冷却塔に対して最適な複合システムＣＯＰを取得したか否かを判定する（ステップＳ７０９）。全ての冷却塔に対して最適な複合システムＣＯＰを取得していない場合（ステップＳ７０９：ＮＯ）、処理はステップＳ７０４に遷移する。

全ての冷却塔に対して複合システムＣＯＰを取得している場合（ステップＳ７０９：ＹＥＳ）、複合システムＣＯＰ取得部１１７は、全ての時刻に対して最適な複合システムＣＯＰを取得したか否かを判定する（ステップＳ７１０）。全ての時刻に対して最適な複合システムＣＯＰを取得していない場合（ステップＳ７１０：ＮＯ）、処理はステップＳ７０２に遷移する。全ての時刻に対して複合システムＣＯＰを取得している場合（ステップＳ７１０：ＹＥＳ）、処理は終了する。

図２１は、第４の実施形態の運用計画の生成の処理の流れを示すフローチャートである。運用計画装置１００ｃの制御部１０５ｃは、演算開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ８０１）。演算開始条件を満たさない場合（ステップＳ８０１：ＮＯ）、処理は終了する。演算開始条件を満たす場合（ステップＳ８０１：ＹＥＳ）、熱需要量予測部１０９は、熱需要設備２０５の熱需要量の予測値を算出する（ステップＳ８０２）。運用計画部１１０ｃは、検索結果記憶部１１２から複合システムＣＯＰを取得する（ステップＳ８０３）。運用計画部１１０ｃは、取得した複合システムＣＯＰと、数式（２０）～（２２）と、に基づいて、運用計画を生成する（ステップＳ８０４）。

このように構成された運用計画装置１００ｃでは、複合システムＣＯＰ記憶部１１４は、予め複合システムＣＯＰを記憶する。複合システムＣＯＰ取得部１１７は、複合システムＣＯＰ記憶部１１４から気象予報値に該当又は最も近い外気状態における複合システムＣＯＰを取得する。運用計画部１１０ｃは、複合システムＣＯＰを使用することで、運用計画を生成する。したがって、運用計画装置１００ｃは、最適な冷却水の温度、冷凍機の負荷及び冷凍機の発停をオンラインによって決定する必要がなくなり、演算がより簡易になる。したがって、より簡単に熱源システム２００ａの最適な運用計画を生成することができる。

第１から第４の実施形態において、熱源システムは全て冷房空調機として説明したが、熱源システムは暖房空調機であってもよい。熱源システムが暖房空調機である場合、サブシステム２１０における、冷媒２１５は、戻り冷水２１６よりも高い温度となる。蒸発器２１４は、冷媒２１５と戻り冷水２１６とを熱交換することで戻り冷水２１６を加熱し、暖房空調機を実現する。

上記各実施形態では、冷却水温度決定部１０７、システムＣＯＰ算出部１０８、熱需要量予測部１０９及び運用計画部１１０及びシステムＣＯＰ取得部１１３はソフトウェア機能部であるものとしたが、ＬＳＩ等のハードウェア機能部であってもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、冷却水温度決定部１０７、システムＣＯＰ算出部及び運用計画部１１０を持つことにより、より簡単に熱源システムの運用計画を立てることができる。

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。

１…運用計画システム、１０…対象施設、２０…上位サーバ、３０…ネットワーク、１００…運用計画装置、１０１…通信部、１０２…入力部、１０３…表示部、１０４…システムＣＯＰ記憶部、１０５…制御部、１０６…データ取得部、１０７…冷却水温度決定部、１０８…システムＣＯＰ算出部、１０９…熱需要量予測部、１１０…運用計画部、２００…熱源システム、２０１…第１冷凍機、２０２…第２冷凍機、２０３…第１冷却塔、２０４…第２冷却塔、２０５…熱需要設備、２０６…蓄熱槽、３００…制御装置、４００…監視制御システム、１００ａ…運用計画装置、１０４ａ…システムＣＯＰ記憶部、１１２…検索結果記憶部、１０５ａ…制御部、１１３…システムＣＯＰ取得部、１１０ａ…運用計画部、１００ｂ…運用計画装置、１１４…複合システムＣＯＰ記憶部、１０５ｂ…制御部、１０８ｂ…システムＣＯＰ算出部、１１０ｂ…運用計画部、１１６…判定部、１００ｃ…運用計画装置、１０５ｃ…制御部、１１７…複合システムＣＯＰ取得部、１１０ｃ…運用計画部

Claims (12)

1. 熱需要設備から送出された液体と冷媒とを熱交換する冷凍機の第１電力量と、熱交換された前記液体の温度と、対象期間を予め定められた時間間隔に区分した各時刻における外気の温度と、に基づいて前記冷媒を冷却するために用いられる冷却水の温度を前記各時刻について決定する冷却水温度決定部と、
   前記第１電力量と、決定された冷却水の温度に前記冷却水を冷却する冷却塔の電力量と、前記冷却水の温度に基づいて算出される前記冷凍機の総使用電力を示す第２電力量と、に基づいて、前記熱需要設備に対する熱供給効率を前記各時刻について算出し、算出された前記各時刻における熱供給効率を記憶部に記録する熱供給効率算出部と、
   前記記憶部に記録された前記各時刻における熱供給効率に基づいて、前記対象期間中に予測される前記熱需要設備の熱需要を満たす運用計画を生成する運用計画部と、
   を備える運用計画装置。
2. 前記運用計画部は、前記熱需要設備に対して供給可能な熱資源が蓄積される蓄熱槽と、前記熱供給効率と、に基づいて、前記運用計画を生成する請求項１に記載の運用計画装置。
3. 前記熱供給効率算出部は、前記冷凍機の負荷を、前記冷却塔の電力量と前記第２電力量との和で除算することで前記熱供給効率を算出する請求項１又は２に記載の運用計画装置。
4. 前記冷却水温度決定部は、予め指定された閾値の範囲内で決定された前記第１電力量と、予め指定された前記液体の温度と、に基づいて、前記冷却水の温度を決定する請求項１から３のいずれか一項に記載の運用計画装置。
5. 熱需要設備から送出された液体と冷媒と熱交換する複数の冷凍機のそれぞれの第１電力量を合わせた合成第１電力量と、熱交換された前記液体の温度と、対象期間を予め定められた時間間隔に区分した各時刻における外気の温度と、に基づいて前記冷媒を冷却するために用いられる冷却水の温度と、前記冷凍機の総使用電力を示す第２電力量と、前記冷凍機の発停とを、前記各時刻について決定する冷却水温度決定部と、
   前記合成第１電力量と、決定された冷却水の温度に前記冷却水を冷却する冷却塔の電力量と、前記冷却水の温度に基づいて算出される複数の前記冷凍機の総使用電力を示す第２電力量と、に基づいて前記熱需要設備の熱供給効率を前記各時刻について算出し、算出された前記各時刻における熱供給効率を記憶部に記録する熱供給効率算出部と、
   前記記憶部に記録された前記各時刻における熱供給効率に基づいて、前記対象期間における前記冷凍機の発停を含む運用計画を生成する運用計画部と、
   を備える運用計画装置。
6. 前記運用計画部は、前記熱需要設備に対して供給可能な熱資源が蓄積される蓄熱槽と、前記熱供給効率と、に基づいて、前記運用計画を生成する請求項５に記載の運用計画装置。
7. 前記熱供給効率算出部は、前記複数の冷凍機の負荷の和を、前記冷却塔の電力量と前記第２電力量との和で除算することで前記熱供給効率を算出する請求項６に記載の運用計画装置。
8. 前記熱供給効率算出部は、前記熱供給効率を、所定の期間毎に前記冷凍機の電力量に依存する特性曲線で示す画像を生成する請求項１から７のいずれか１項に記載の運用計画装置。
9. 前記熱供給効率算出部は、前記熱供給効率を、所定の温度毎に前記冷凍機の電力量に依存する特性曲線で示す画像を生成する請求項１から７のいずれか１項に記載の運用計画装置。
10. 運用計画装置と熱源システムとを備える運用計画システムであって、
    前記熱源システムは、
    熱需要設備から送出された液体と冷媒とを熱交換する冷凍機と、
    前記冷媒を冷却するために用いられる冷却水を冷却する冷却塔と、
    前記熱需要設備に対して供給可能な熱資源が蓄積される蓄熱槽と、
    を有し、
    前記運用計画装置は、
    前記冷凍機の第１電力量と、熱交換された前記液体の温度と、対象期間を予め定められた時間間隔に区分した各時刻における外気の温度と、に基づいて前記冷媒を冷却するために用いられる冷却水の温度を前記各時刻について決定する冷却水温度決定部と、
    前記第１電力量と、決定された冷却水の温度に前記冷却水を冷却する前記冷却塔の電力量と、前記冷却水の温度に基づいて算出される前記冷凍機の総使用電力を示す第２電力量と、に基づいて、前記熱需要設備の熱供給効率を前記各時刻について算出し、算出された前記各時刻における熱供給効率を記憶部に記録する熱供給効率算出部と、
    前記記憶部に記録された前記各時刻における熱供給効率に基づいて、前記対象期間中に予測される前記熱需要設備の熱需要を満たす運用計画を生成する運用計画部と、
    を備える運用計画システム。
11. 運用計画装置が、熱需要設備から送出された液体と冷媒と熱交換する冷凍機の第１電力量と、熱交換された前記液体の温度と、対象期間を予め定められた時間間隔に区分した各時刻における外気の温度と、に基づいて前記冷媒を冷却するために用いられる冷却水の温度を前記各時刻について決定する冷却水温度決定ステップと、
    運用計画装置が、前記第１電力量と、決定された冷却水の温度に前記冷却水を冷却する冷却塔の電力量と、前記冷却水の温度に基づいて算出される前記冷凍機の総使用電力を示す第２電力量と、に基づいて、前記熱需要設備に対する熱供給効率を前記各時刻について算出し、算出された前記各時刻における熱供給効率を記憶部に記録する熱供給効率算出ステップと、
    運用計画装置が、前記記憶部に記録された前記各時刻における熱供給効率に基づいて、前記対象期間中に予測される前記熱需要設備の熱需要を満たす運用計画を生成する運用計画ステップと、
    を有する運用計画方法。
12. 請求項１から９のいずれか一項に記載の運用計画装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。

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