JP7183754B2 - Production allocation determination device, production allocation determination system, and production allocation determination method - Google Patents
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Description
本発明は、生産配分決定装置、生産配分決定システム及び生産配分決定方法に関する。 The present invention relates to a production allocation determination device, a production allocation determination system, and a production allocation determination method.
複数の生産者(例えば、発電設備、ガス生産設備、ボイラー等の各種設備又は機器)が生産する生産物(例えば、電力、ガス、蒸気等の各種資源)を配分する場合に最適なコストを決定する手法や生産ラインで生産される製品の生産量を配分する場合に最適なコストを決定する手法が知られている。 Determining the optimal cost when allocating products (for example, various resources such as electricity, gas, and steam) produced by multiple producers (for example, various facilities or equipment such as power generation facilities, gas production facilities, boilers, etc.) and a method of determining the optimum cost when allocating the production amount of the products produced on the production line.
例えば、並列計算によって2次計画問題を解くことで最適制御を行う手法(特許文献1)や計算の履歴を活用して2次計画問題を解く手法(非特許文献2)等が知られている。 For example, a method of performing optimal control by solving a quadratic programming problem by parallel computing (Patent Document 1), a method of solving a quadratic programming problem by utilizing a calculation history (Non-Patent Document 2), etc. are known. .
また、オンラインでの最適化計算を容易にするため、オフラインで最適化問題を解析する手法が知られている。 Also, in order to facilitate online optimization calculations, a method of analyzing optimization problems off-line is known.
例えば、オフラインで最適制御則を生成し、オンラインでは数値の代入を行うことで最適制御を実現する手法が知られている(特許文献3、非特許文献1)。また、オフラインで数式処理技術を適用することで、オンラインでの最適化計算を容易に実現する手法も知られている(特許文献4、特許文献5、非特許文献2、非特許文献3)。
For example, there is known a method of generating an optimal control rule offline and substituting numerical values online to achieve optimal control (
例えば、特許文献4に記載されている手法では、最適解となる際に満たすべき条件式を利用して、最適制御を行うためにオンラインで解くべき連立方程式の規模を削減している。また、特許文献5や非特許文献2及び3に記載されている手法では、最適解となる際に満たすべき条件式から、需給系統全体での総供給量と最適な限界コスト(最適価格)との満たすべき関係式をオフラインで数式処理計算しておき、オンラインでは2分探索により最適価格と最適解との計算を行う手法が記載されている。
For example, in the method described in
なお、特許文献5や非特許文献2及び3に記載されている手法では、一階述語論理式により問題を定式化して、限定記号消去により最適化を図る手法(非特許文献4)が使用されている。具体的には、全称記号(∀)や存在記号(∃)で表される限定記号と、多変数の多項式の等式や不等式を積(∧)や和(∨)で表される論理記号とを用いて結合した論理式を組み合わせ、一階述語論理式を得る。論理式に現れる変数のうち、限定記号で束縛される変数を束縛変数と呼び、限定記号で束縛されない変数を自由変数と呼ぶ。一階述語論理式のうち、束縛変数を消去して、自由変数が満たすべき論理式を導くことで、最適化を図る。
In addition, in the methods described in
また、2次計画問題を解く手法の1つとして、非特許文献6に記載されている内点法が知られている。
In addition, the interior point method described in Non-Patent
一般的に、生産物の需要量は、様々な状況により時々刻々変化する。したがって、全体での調達コストを抑制しつつ、必要十分な生産物を調達するためには、各生産者の供給量を需要量に応じて適切に配分しなければならない。特に、例えば、制御周期が短い対象に適用する場合には高速に最適解(つまり、各生産者が需要家に供給する供給量の最適な配分)を得る必要がある。 In general, the amount of demand for a product changes from moment to moment due to various circumstances. Therefore, in order to procure necessary and sufficient products while suppressing the overall procurement cost, it is necessary to appropriately distribute the supply of each producer according to the demand. In particular, for example, when applying to targets with a short control cycle, it is necessary to quickly obtain an optimum solution (that is, optimum distribution of the amount of supply supplied by each producer to the consumer).
しかしながら、例えば特許文献1や特許文献2に記載されている従来手法では、2次計画問題を解くことによって最適解を求めていた。このため、最適解を求めるために繰り返し計算が必要であると共に、時には解なしとなる場合もあり、高速な最適制御を実現することが困難なことがあった。
However, in the conventional methods described in
また、例えば特許文献3に記載されている従来手法では、オフラインで最適制御則を生成するため、オフラインでの計算負荷が大きくなる。このため、最適化問題の規模が大きな対象では適用が困難な場合があった。
Further, in the conventional method described in
また、例えば特許文献4に記載されている従来手法では、オンラインで最適化を行う際に連立方程式を解く必要があり、PLC(Programmable Logic Controller)等の計算資源が限られた環境では高速性が損なわれることがあった。また、この従来手法では、制約条件の近似も行うため、厳密な最適解を得ることはできなかった。
In addition, for example, in the conventional method described in
更に、特許文献5、非特許文献2及び3に記載されている従来手法では、最適解の計算過程で2分探索を用いるため、計算資源の限られた環境では高速性が損なわれることがあった。
Furthermore, the conventional methods described in
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、計算資源が限られた環境であっても、最適制御における厳密な最適解を高速に得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to quickly obtain a precise optimal solution in optimal control even in an environment where computational resources are limited.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態の生産配分決定装置は、複数の生産者が生産及び供給する供給量の最適な配分を決定する生産配分決定装置であって、各生産者の供給量と限界コストとの関係を表す供給曲線モデルから、前記複数の生産者の総供給量と限界コストとの関係を表す総供給曲線モデルを計算する総供給曲線計算手段と、前記総供給曲線モデルに基づいて、需要量に応じた最適な限界コストを示す最適価格を計算するための最適価格テーブルを作成する最適価格テーブル作成手段と、与えられた需要量と、前記最適価格テーブルとに基づいて、前記与えられた需要量に応じた最適価格を計算する最適価格計算手段と、前記各生産者の供給曲線モデルと、前記最適価格とに基づいて、前記各生産者それぞれの供給量の最適な配分を示す最適供給量を計算する供給量計算手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a production allocation determination device according to one embodiment of the present invention is a production allocation determination device that determines the optimum allocation of supply volumes produced and supplied by a plurality of producers, a total supply curve calculating means for calculating a total supply curve model representing the relationship between the total supply volume of the plurality of producers and the marginal cost from the supply curve model representing the relationship between the supply volume and the marginal cost; and the total supply curve. Optimal price table creation means for creating an optimal price table for calculating an optimal price showing the optimal marginal cost according to the demand amount based on the model; Based on the given demand amount and the optimal price table an optimum price calculation means for calculating an optimum price according to the given amount of demand; and an optimum supply amount of each of the producers based on the supply curve model of each of the producers and the optimum price. and a supply amount calculation means for calculating an optimum supply amount that indicates an appropriate distribution.
計算資源が限られた環境であっても、最適制御における厳密な最適解を高速に得ることができる。 Even in an environment with limited computational resources, it is possible to quickly obtain a precise optimal solution for optimal control.
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。以降の各実施形態では、例えばPLCやDCS(Distributed Control System)等の計算資源が限られた機器、装置又はシステム(以降、「エッジデバイス」とも表す。)であっても、最適制御における厳密な最適解(つまり、各生産者が需要家に供給する供給量の最適な配分)を高速に得る場合について説明する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, even for devices, devices, or systems (hereinafter also referred to as “edge devices”) with limited computational resources such as PLCs and DCSs (Distributed Control Systems), strict control in optimal control will be described. A case will be described where the optimum solution (that is, the optimum distribution of the supply amount supplied by each producer to the consumer) is obtained at high speed.
なお、生産者とは、生産物を生産及び供給する各種設備又は機器等である。具体的には、例えば、生産物として電力を生産及び供給する発電設備、ガスを生産及び供給するガス生産設備、蒸気を生産及び供給するボイラー等が挙げられる。また、需要家とは、生産者が生産する生産物を需要する各種設備又は機器等である。具体的には、例えば、電力を需要する各種電気設備、ガスを需要する発電設備、蒸気を需要するタービン等が挙げられる。ただし、生産物は、電気やガス、蒸気等の資源に限られない。生産物は、例えば、原材料を生産者が加工すること等によって生産される仕掛品や半製品、製品等であってもよい。 Note that the producers are various facilities or devices that produce and supply products. Specific examples include power generation facilities that produce and supply electric power as products, gas production facilities that produce and supply gas, boilers that produce and supply steam, and the like. Further, consumers are various facilities or devices that demand products produced by producers. Specifically, for example, there are various electric facilities that require electric power, power generation facilities that require gas, and turbines that require steam. However, products are not limited to resources such as electricity, gas, and steam. The product may be, for example, a work-in-progress product, a semi-finished product, or a finished product produced by processing raw materials by a producer.
以降の各実施形態では、複数の生産者がそれぞれ生産した生産物の全てを需要家に対して供給するものとする。また、生産者を表すインデックスをkとして、複数の生産者のそれぞれを「生産者k」と表し、生産者kの総数をN(ただし、Nは2以上の整数)とする。 In each of the following embodiments, it is assumed that all products produced by a plurality of producers are supplied to consumers. Let k be an index representing a producer, let each of a plurality of producers be denoted as "producer k", and let the total number of producers k be N (where N is an integer equal to or greater than 2).
ここで、生産者kは、生産物を生産する際に、その供給量に応じた限界コスト(marginal cost)を必要とする。限界コストとは、生産物の1単位を追加生産する際に必要となるコストのことである。また、生産者kの供給量をP[k]とする。 Here, producer k needs a marginal cost corresponding to the amount of supply when producing a product. Marginal cost is the cost required to produce one additional unit of product. Let P[k] be the supply amount of producer k.
生産者kの供給量P[k]と限界コストとの関係は、供給曲線モデルC´[k]によって表される。すなわち、或る供給量P[k]における限界コストは、C´[k](P[k])で表される。 The relationship between the supply amount P[k] of producer k and the marginal cost is represented by a supply curve model C'[k]. That is, the marginal cost at a given supply P[k] is represented by C'[k](P[k]).
以降の各実施形態では、各生産者kの供給曲線モデルC´[k]が予め与えられているものとする。また、各供給曲線モデルC´[k]が表す曲線は、線形又は区分線形(以降、線形である場合も含めて「区分線形」と表す。)で表されるものとする。 In the following embodiments, it is assumed that the supply curve model C'[k] of each producer k is given in advance. Also, the curve represented by each supply curve model C′[k] is assumed to be linear or piecewise linear (hereinafter referred to as “piecewise linear” including the case where it is linear).
[第一の実施形態]
第一の実施形態では、複数の生産者kのそれぞれが生産した生産物を需要家に対して供給する場合に、各生産者kの供給量の最適な配分を決定する生産配分決定装置10について説明する。なお、本実施形態に係る生産配分決定装置10は、例えばPC(パーソナルコンピュータ)等で実現される情報処理装置であるものとする。
[First embodiment]
In the first embodiment, a production
<全体構成>
まず、本実施形態に係る生産配分決定装置10の全体構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、第一の実施形態に係る生産配分決定装置10の全体構成の一例を示す図である。
<Overall composition>
First, the overall configuration of the production
図1に示すように、本実施形態に係る生産配分決定装置10は、オフライン処理部110と、オンライン処理部120とを有する。
As shown in FIG. 1 , the production
オフライン処理部110は、オフラインの処理(以降、「オフライン処理」とも表す。)として、全ての生産者k(k=1,・・・,N)の供給量の合計を示す総供給量(つまり、総生産量)と限界コストとの関係を示す総供給曲線モデルφを計算した上で、この総供給曲線モデルφを用いて、需要家の需要量Lに対する限界コスト(最適価格)λを計算するための最適価格テーブルを作成する。なお、総供給曲線モデルφは総供給量(これは、需要家の需要量に等しい。)Lと限界コストλとの関係式として表されるため、φ(λ,L)とも表す。
As offline processing (hereinafter also referred to as “offline processing”), the
オンライン処理部120は、オンラインの処理(以降、「オンライン処理」とも表す。)として、与えられた需要量Lを供給する場合の限界コストである最適価格λを最適価格テーブルから計算した上で、この最適価格λを用いて、各生産者kの供給量(つまり、生産量)P[k]を計算する。この供給量P[k]が、生産者kが供給すべき供給量の最適な配分(つまり、最適供給量)である。これにより、各生産者kの最適供給量(つまり、最適制御における最適解)が決定される。
As online processing (hereinafter also referred to as “online processing”), the
ここで、オンライン処理とは、例えば、制御対象(つまり、最適制御の対象となる需給系統)の制御中に実行される処理のことである。一方で、オフラインの処理とは、例えば、制御対象の制御とは無関係に実行される処理(例えば、制御対象の制御中でない時に実行される処理等)のことである。したがって、本実施形態に係る生産配分決定装置10は、オフラインで総供給曲線モデルφの計算と最適価格テーブルの作成とを行っておき、オンラインで最適価格テーブルを用いた最適価格λの計算と最適配分P[k]の計算とを行うことができる。このとき、最適価格テーブルを用いた最適価格λの計算と最適配分P[k]の計算とは、計算負荷が比較的小さい処理として実現することができるため、高速に計算することができる。特に、例えば、オンライン処理のみを計算資源が限られたエッジデバイス上で実行する場合であっても、高速に計算することができる。
Here, online processing is, for example, processing executed during control of a control target (that is, a supply and demand system to be optimally controlled). On the other hand, offline processing is, for example, processing that is executed irrespective of control of the controlled object (for example, processing that is executed when the controlled object is not being controlled). Therefore, the production
なお、上記のオフライン処理部110は、例えば、生産配分決定装置10にインストールされた1以上のプログラムがCPU(Central Processing Unit)等に実行させる処理により実現される。同様に、上記のオンライン処理部120は、例えば、生産配分決定装置10にインストールされた1以上のプログラムがCPU等に実行させる処理により実現される。
The off-
<ハードウェア構成>
次に、本実施形態に係る生産配分決定装置10のハードウェア構成について、図2を参照しながら説明する。図2は、第一の実施形態に係る生産配分決定装置10のハードウェア構成の一例を示す図である。
<Hardware configuration>
Next, the hardware configuration of the production
図2に示すように、本実施形態に係る生産配分決定装置10は、入力装置11と、表示装置12と、外部I/F13と、通信I/F14と、ROM(Read Only Memory)15と、RAM(Random Access Memory)16と、CPU17と、補助記憶装置18とを有する。これら各ハードウェアは、バス19により相互に通信可能に接続されている。
As shown in FIG. 2, the production
入力装置11は、例えば各種ボタンやタッチパネル、キーボード、マウス等であり、生産配分決定装置10に各種の操作を入力するのに用いられる。表示装置12は、例えばディスプレイ等であり、生産配分決定装置10による各種の処理結果を表示する。なお、生産配分決定装置10は、入力装置11及び表示装置12の少なくとも一方を有していなくてもよい。
The
外部I/F13は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、記録媒体13a等がある。生産配分決定装置10は、外部I/F13を介して、記録媒体13aの読み取りや書き込み等を行うことができる。記録媒体13aには、例えば、SDメモリカード(SD memory card)やUSBメモリ、CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)等がある。なお、オフライン処理部110を実現する1以上のプログラムやオンライン処理部120を実現する1以上のプログラム等が、記録媒体13aに記録されていてもよい。
The external I/
通信I/F14は、生産配分決定装置10が他の装置や機器、設備等とデータ通信を行うためのインタフェースである。なお、オフライン処理部110を実現する1以上のプログラムやオンライン処理部120を実現する1以上のプログラム等は、通信I/F14を介して、所定のサーバ等から取得(ダウンロード)されてもよい。
The communication I/
ROM15は、電源を切ってもデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリである。RAM16は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリである。CPU17は、例えば補助記憶装置18やROM15からプログラムやデータをRAM16上に読み出して、各種処理を実行する演算装置である。
The
補助記憶装置18は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等であり、プログラムやデータを格納している不揮発性のメモリである。補助記憶装置18に格納されているプログラムやデータには、例えば、オフライン処理部110を実現する1以上のプログラムやオンライン処理部120を実現する1以上のプログラム、基本ソフトウェアであるOS(Operating System)、OS上で動作する各種アプリケーションプログラム等がある。
The
本実施形態に係る生産配分決定装置10は、図2に示すハードウェア構成を有することにより、後述する各種処理を実現することができる。なお、図2では、生産配分決定装置10が1台のコンピュータで実現される場合のハードウェア構成例を示したが、これに限られない。生産配分決定装置10は、例えば、複数台のコンピュータで実現されていてもよい。
The production
<機能構成>
次に、本実施形態に係る生産配分決定装置10の機能構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、第一の実施形態に係る生産配分決定装置10の機能構成の一例を示す図である。
<Functional configuration>
Next, the functional configuration of the production
図3に示すように、本実施形態に係る生産配分決定装置10のオフライン処理部110には、総供給曲線計算部111と、最適価格テーブル作成部112とが含まれる。また、オンライン処理部120には、最適価格計算部121と、配分計算部122とが含まれる。
As shown in FIG. 3, the off-
総供給曲線計算部111は、各生産者k(k=1,・・・,N)の供給曲線モデルC´[k]から総供給曲線モデルφ(λ,L)を計算する。総供給曲線モデルφ(λ,L)は、各生産者k(k=1,・・・,N)の供給曲線モデルC´[k]を合成することにより得ることができる。
The total
最適価格テーブル作成部112は、総供給曲線モデルφ(λ,L)を用いて、最適価格テーブルを作成する。最適価格テーブルは、上述したように、需要量Lに対する最適価格λを計算するためのテーブルである。
The optimum price
最適価格計算部121は、最適価格テーブルを用いて、与えられた需要量Lに対する最適価格λを計算する。
The
配分計算部122は、最適価格λを用いて、各生産者kの最適供給量P[k]を計算する。
The
<オフライン処理>
次に、本実施形態に係る生産配分決定装置10のオフライン処理について、図4を参照しながら説明する。図4は、第一の実施形態に係るオフライン処理の一例を示すフローチャートである。上述したように、オフライン処理では、総供給曲線モデルφ(λ,L)の計算と、最適価格テーブルの作成とが行われる。なお、図4のステップS101が総供給曲線モデルφ(λ,L)を計算するための処理であり、ステップS102~ステップS114が最適価格テーブルを作成するための処理である。
<Offline processing>
Next, offline processing of the production
まず、総供給曲線計算部111は、各生産者k(k=1,・・・,N)の供給曲線モデルC´[k]から総供給曲線モデルφ(λ,L)を計算する(ステップS101)。
First, the total
すなわち、総供給曲線計算部111は、限界コストλと、各生産者kの総供給量(つまり、需要量)Lとを以下の式により求める。
That is, the total supply
次に、最適価格テーブル作成部112は、総供給曲線モデルφ(λ,L)をλについて整理した数式(論理式)を作成する(ステップS102)。ここで、論理式の整理は、「論理式の簡単化」又は「論理式の簡略化」とも称され、論理式を、論理的に等価で、かつ、簡易な表現にすることをいう。したがって、整理後の数式(論理式)も「総供給曲線モデルφ(λ,L)」と表す。このような論理式の整理は、例えば、Mathematica等の数式処理ソフトウェアにより実現することができる。
Next, the optimum price
なお、上述したように各生産者kの供給曲線モデルC´[k]は区分線形であるため、総供給曲線モデルφ(λ,L)も区分線形となる。 Since the supply curve model C′[k] of each producer k is piecewise linear as described above, the total supply curve model φ(λ,L) is also piecewise linear.
次に、最適価格テーブル作成部112は、区分線形である総供給曲線モデルφ(λ,L)を論理和(∨)で分割する(ステップS103)。このことは、総供給曲線モデルφ(λ,L)が表すグラフ(1つ以上の直線で構成されるグラフ)を折れ点で分割することを意味する。以降では、総供給曲線モデルφ(λ,L)が表すグラフを構成する直線の総数をQとして、当該グラフを折れ点で分割することで、Q本の直線が得られたものとする。すなわち、総供給曲線モデルφ(λ,L)は、Q本の直線をそれぞれ表すQ個の数式(論理式)に分割されたものとする。以降では、これらQ個の数式を「直線数式」と表す。
Next, the optimum price
ここで、一例として、Q=6である場合に、総供給曲線モデルφ(λ,L)を折れ点で分割する場合について、図5を参照しながら説明する。図5は、総供給曲線モデルφ(λ,L)を折れ点で分割する場合の一例を説明するための図である。 Here, as an example, the case where the total supply curve model φ(λ, L) is divided at the break points when Q=6 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of dividing the total supply curve model φ(λ, L) at breakpoints.
図5に示すように、総供給曲線モデルφ(λ,L)が表すグラフが直線1~直線6の6本の直線で構成されている場合、当該グラフの折れ点は5つである。そして、総供給曲線モデルφ(λ,L)を論理和(∨)で分割することは、これらの各折れ点でグラフを分割することを意味する。したがって、これら5つの折れ点で当該グラフを分割することで、当該グラフは、直線1~直線6の6本の直線に分割される。このとき、各直線数式は、直線1~直線6のそれぞれを表す数式である。
As shown in FIG. 5, when the graph represented by the total supply curve model φ(λ, L) is composed of six
なお、ステップS102とステップS103については、例えば、ステップS103を先に実行し、分割された各式に対して、ステップS102が実行されてもよい。 As for steps S102 and S103, for example, step S103 may be executed first, and then step S102 may be executed for each divided formula.
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS103で分割された直線数式(つまり、直線を表す数式)のインデックスを表す変数をq、最適価格テーブルに格納されるレコードのインデックスを表す変数をmとして、q及びmをそれぞれ1に初期化する(ステップS104)。
Next, the optimal price
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS103で分割された直線数式の中から1つの直線数式を選択(つまり、1本の直線を選択)する(ステップS105)。本ステップで選択された直線数式を「q番目の直線数式」と表す。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、q番目の直線数式にλに関する等式が含まれるか否かを判定する(ステップS106)。ここで、λに関する等式が含まれない場合(言い換えれば、λに関する不等式が含まれる場合)、当該直線数式が表す直線は、λ軸に平行であることを意味する。図5に示す例では、直線1や直線4、直線6が、λに関する等式が含まれない数式で表される直線である。一方で、λに関する等式が含まれる場合、当該直線数式が表す直線は、λ軸に平行でないことを意味する。図5に示す例では、直線2や直線3、直線5が、λに関する等式が含まれる直線数式で表される直線である。以降では、q番目の直線数式に含まれるλに関する等式を「λ=θ[q](L)」と表す。
Next, the optimum price
ステップS106でq番目の直線数式にλに関する等式が含まれると判定された場合、最適価格テーブル作成部112は、当該直線数式を論理積(∧)で分割する(ステップS107)。これにより、当該直線数式は、Lに関する数式と、λに関する等式λ=θ[q](L)とに分割される。ここで、Lに関する数式は、需要量Lの範囲を表す数式であるため、「α[q]≦L≦β[q]」と表される。したがって、q番目の直線数式は、α[q]≦L≦β[q]と、λ=θ[q](L)とに分割される。α[q]及びβ[q]は、それぞれq番目の直線数式における需要量Lの下限及び上限である。
If it is determined in step S106 that the q-th linear formula includes an equation regarding λ, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、q番目の直線数式からλに関する等式λ=θ[q](L)を抽出する(ステップS108)。次に、最適価格テーブル作成部112は、q番目の直線数式からLに関する数式α[q]≦L≦β[q]を抽出する(ステップS109)。なお、ステップS108及びステップS109は順不同である。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、Lに関する数式α[q]≦L≦β[q]から下限α[q]及び上限β[q]を抽出する(ステップS110)。なお、ステップS110は、ステップS109により後に実行されればよく、例えば、ステップS108よりも前に実行されてもよい。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、下限α[q]と、上限β[q]と、λに関する等式λ=θ[q](L)とを対応付けたレコードを、m番目のレコードとして最適価格テーブルに追加する(ステップS111)。
Next, the optimum price
続いて、最適価格テーブル作成部112は、mをm+1に更新する(ステップS112)。次に、最適価格テーブル作成部112は、Q個の直線数式のうち、上記のステップS105で未選択の直線数式があるか否かを判定する(ステップS113)。
Subsequently, the optimum price
そして、ステップS113で未選択の直線数式があると判定された場合又はステップS106でq番目の直線数式にλに関する等式が含まれないと判定された場合、最適価格テーブル作成部112は、qをq+1に更新(ステップS114)して、ステップS105に戻る。
Then, if it is determined in step S113 that there is an unselected linear formula or if it is determined in step S106 that the equation regarding λ is not included in the q-th linear formula, the optimum price
一方で、ステップS113で未選択の直線数式があると判定されなかった場合、オフライン処理部110は、オフライン処理を終了する。これにより、λ軸と平行でない直線を表す直線数式から、最適価格テーブルのレコードが作成される。
On the other hand, if it is determined in step S113 that there is no unselected linear formula, the
ここで、Q個の直線数式のうち、λ軸と平行でない直線を表す直線数式の数をMとして、上記のオフライン処理で作成された最適価格テーブルの一例を図6に示す。図6は、第一の実施形態に係る最適価格テーブルの一例を示す図である。なお、図6に示す例では、各mに対して、q=mとなるようにqを適宜リナンバリングした場合を示している。 FIG. 6 shows an example of the optimum price table created by the off-line processing described above, where M is the number of linear equations representing straight lines that are not parallel to the λ-axis among the Q linear equations. FIG. 6 is a diagram showing an example of an optimum price table according to the first embodiment. Note that the example shown in FIG. 6 shows a case where q is appropriately renumbered so that q=m for each m.
図6に示すように、最適価格テーブルに格納されている各レコードには、項目として、L下限と、L上限と、λ関係式とが含まれる。m番目のレコードについて、項目「L下限」にはα[m]、項目「L上限」にはβ[m]、項目「λ関係式」にはλ=θ[m](L)がそれぞれ設定される。このように、本実施形態に係る最適価格テーブルには、需要量Lの下限α[m]と、需要量Lの上限β[m]と、λに関する等式λ=θ[m](L)とが対応付けられたレコードが格納されている。 As shown in FIG. 6, each record stored in the optimum price table includes the items L lower limit, L upper limit, and λ relational expression. For the m-th record, α [m] is set in the item “L lower limit”, β [m] is set in the item “L upper limit”, and λ=θ [m] (L) is set in the item “λ relational expression”. be done. Thus, the optimum price table according to the present embodiment contains the lower limit α[m] of the demand L, the upper limit β[m] of the demand L, and the equation λ=θ[m](L) regarding λ. A record associated with is stored.
なお、最適価格テーブルは、L下限と、L上限と、λ関係式とが対応付けられていればよく、必ずしもテーブル形式でなくてもよい。 Note that the optimum price table does not necessarily have to be in a table format as long as the L lower limit, the L upper limit, and the λ relational expression are associated with each other.
<オンライン処理>
次に、本実施形態に係る生産配分決定装置10のオンライン処理について、図7を参照しながら説明する。図7は、第一の実施形態に係るオンライン処理の一例を示すフローチャートである。上述したように、オンライン処理では、与えられた需要量Lに対して、最適価格λの計算と、最適供給量P[k]の計算とが行われる。なお、図7のステップS201~ステップS204が最適価格λを計算するための処理であり、ステップS205~ステップS207が最適供給量P[k]を計算するための処理である。
<Online processing>
Next, online processing of the production
まず、最適価格計算部121は、最適価格テーブルに格納されているレコードのインデックスを表す変数をmとして、mを1に初期化する(ステップS201)。
First, the optimum
次に、最適価格計算部121は、与えられた需要量Lが、m番目のレコードに含まれるL下限α[m]以上かつL上限β[m]以下であるか否かを判定する(ステップS202)。すなわち、最適価格計算部121は、α[m]≦L≦β[m]を満たすか否かを判定する
ステップS202でα[m]≦L≦β[m]を満たさないと判定された場合、最適価格計算部121は、mをm+1に更新(ステップS203)して、ステップS202に戻る。これにより、α[m]≦L≦β[m]を満たすレコードが見つかるまで、上記のステップS202が繰り返し実行される。このように、最適価格計算部121は、与えられた需要量Lに対して、α[m]≦L≦β[m]を満たすレコードを探索する。
Next, the optimum
ステップS202でα[m]≦L≦β[m]を満たすと判定された場合、最適価格計算部121は、当該α[m]及びβ[m]に対応するλ関係式λ=θ[m](L)により最適価格λを計算する(ステップS204)。すなわち、最適価格計算部121は、当該α[m]及びβ[m]に対応するλ関係式λ=θ[m](L)に対して、与えられた需要量Lを代入することで、最適価格λを計算する。これにより、最適価格λが得られる。
If it is determined in step S202 that α[m]≦L≦β[m] is satisfied, the optimum
このように、本実施形態に係る生産配分決定装置10は、与えられた需要量Lを用いて最適価格テーブルを探索(又は検索)した上で、探索されたレコードに含まれるλ関係式に当該需要量Lを代入するだけで、容易かつ高速に最適価格λを計算することができる。
In this way, the production
次に、配分計算部122は、生産者のインデックスを表す変数kを1に初期化する(ステップS205)。
Next, the
次に、配分計算部122は、生産者kの最適供給量P[k]を計算する(ステップS206)。本ステップの処理の詳細については後述する。
Next, the
次に、配分計算部122は、k=Nであるか否かを判定する(ステップS207)。ステップS207でk=Nであると判定されなかった場合、配分計算部122は、kをk+1に更新(ステップS208)して、ステップS206に戻る。これにより、生産者1の最適供給量P[1]から生産者Nの最適供給量P[N]までが繰り返し計算される。
Next, the
そして、ステップS207でk=Nであると判定された場合、オンライン処理部120は、オンライン処理を終了する。これにより、各生産者kの最適供給量P[k],k=1,・・・,Nが決定される。したがって、これらの最適供給量P[1]~最適供給量P[N]を用いて、制御対象の最適制御を実現される。
Then, when it is determined that k=N in step S207, the
ここで、上記のステップS206で或る生産者kの最適供給量P[k]を計算する処理について、図8を参照しながら説明する。図8は、第一の実施形態に係る最適供給量P[k]の計算処理の一例を示すフローチャートである。 Here, the process of calculating the optimum supply amount P[k] for a certain producer k in step S206 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of calculation processing for the optimum supply amount P[k] according to the first embodiment.
まず、配分計算部122は、最適価格λと、生産者kの限界コストとを比較する(ステップS301)。生産者kの限界コストは、供給曲線モデルC´[k]によって表される。
First, the
ステップS301の比較結果が「生産者kの限界コストの下限>λ」である場合、配分計算部122は、生産者kの最適供給量を、P[k]=min[k]とする(ステップS302)。ここで、min[k]は、生産者kの限界コストの下限を表す。この場合は、生産者kは、最適価格λに見合う生産及び供給を行うことができない場合に相当する。
If the comparison result in step S301 is "the lower limit of the marginal cost of producer k>λ", the
ステップS301の比較結果が「生産者kの限界コストの上限≧λ≧生産者kの限界コストの下限」である場合、配分計算部122は、生産者kの最適供給量を、限界コストがλとなるP[k](すなわち、λ=C´[k](P[k])となるP[k])とする(ステップS303)。この場合は、生産者kは、最適価格λに見合った生産及び供給を行うことができる場合に相当する。
If the comparison result in step S301 is "the upper limit of the marginal cost of producer k≧λ≧the lower limit of the marginal cost of producer k", the
ステップS301の比較結果が「生産者kの限界コストの上限<λ」である場合、配分計算部122は、生産者kの最適供給量を、P[k]=max[k]とする(ステップS304)。ここで、max[k]は、生産者kの限界コストの上限を表す。この場合は、生産者kは、最適価格λに応じた量の生産物を生産及び供給を行うことができない場合に相当する。
If the comparison result in step S301 is "the upper limit of the marginal cost of producer k < λ", the
<実施例1>
以降では、実施例1として、本実施形態に係る生産配分決定装置10の実施例について説明する。実施例1では、図9に示す需給系統における供給量の最適化について説明する。図9に示す需給系統は、3台の発電機(発電機No.1、発電機No.2、発電機No.3)が燃料を使用して、それぞれP[1]、P[2]、P[3](MW)の電力を発電し、電気設備に対して電力L(MW)を供給する。発電機No.1、発電機No.2及び発電機No.3が生産者、電気設備が需要家である。
<Example 1>
Hereinafter, as Example 1, an example of the production
また、発電機No.1、発電機No.2及び発電機No.3の供給曲線モデルC´[k]を図10に示す。図10において、C´[1]は発電機No.1の供給曲線モデル、C´[2]は発電機No.2の供給曲線モデル、C´[3]は発電機No.3の供給曲線モデルを示している。なお、限界コストの単位は千円/MW・hであるものとする。 Also, generator No. 1, generator no. 2 and generator no. 3 supply curve model C′[k] is shown in FIG. In FIG. 10, C'[1] is generator number. 1 supply curve model, C'[2] for generator No. 2 supply curve model, C'[3] for generator No. 3 shows a supply curve model. Note that the unit of the marginal cost is 1,000 yen/MW·h.
このとき、図4のステップS101で計算された総供給曲線モデルφ(λ,L)を図11に示す。図11に示す総供給曲線モデルφ(λ,L)は、以下により計算することができる。 FIG. 11 shows the total supply curve model φ(λ, L) calculated in step S101 of FIG. 4 at this time. The aggregate supply curve model φ(λ,L) shown in FIG. 11 can be calculated as follows.
まず、
f1:=L=P[1]+P[2]+P[3]
f2:=f21∧f22∧f23
f21:=(50≦P[1]≦300∧λ=2×0,0015×P[1]+2.5)
∨(50=P[1]∧λ=2×0.0015×50+2.5)
∨(300=P[1]∧λ≧2×0.0015×300+2.5)
f22:=(100≦P[2]≦400∧λ=2×0.0005×P[2]+3.2)
∨(100=P[2]∧λ≦2×0.0005×100+3.2)
∨(400=P[2]∧λ≧2×0.0005×400+3.2)
f23:=(200≦P[3]≦500∧λ=2×0.0010×P[3]+3.5)
∨(200=P[3]∧λ≦2×0.0010×200+3.5)
∨(500=P[3]∧λ≧2×0.0010×500+3.5)
とする。ここで、f1は電気設備の需要量Lが各発電機の発電量の合計(P[1]、P[2]、P[3])に等しいことを示す。また、f2は全ての発電機の限界コストに関する数式f21,f22,f23を論理積で結合した数式である。各f2k(k=1,2,3)は、供給量がその上限と下限との間にある場合の限界コストを示す数式と、供給量がその上限である場合の限界コストを示す数式と、供給量がその下限である場合の限界コストを示す数式とを論理和で結合した数式である。
first,
f 1 :=L=P[1]+P[2]+P[3]
f 2 := f 21 ∧ f 22 ∧ f 23
f 21 :=(50≦P[1]≦300λ=2×0,0015×P[1]+2.5)
∨(50=P[1]∧λ=2×0.0015×50+2.5)
∨(300=P[1]∧λ≧2×0.0015×300+2.5)
f 22 := (100≦P[2]≦400λ=2×0.0005×P[2]+3.2)
∨(100=P[2]∧λ≦2×0.0005×100+3.2)
∨(400=P[2]∧λ≧2×0.0005×400+3.2)
f23 :=(200≦P[3]≦500λ=2×0.0010×P[3]+3.5)
∨(200=P[3]∧λ≦2×0.0010×200+3.5)
∨(500=P[3]∧λ≧2×0.0010×500+3.5)
and Here, f1 indicates that the demand L of the electrical equipment is equal to the sum of the power generation of each generator (P[1], P[2], P[3]). In addition, f2 is a formula obtained by connecting the formulas f21 , f22 , and f23 relating to the marginal costs of all generators by AND. Each f 2k (k = 1, 2, 3) is a formula that describes the marginal cost if the supply is between its upper and lower bounds, and a formula that describes the marginal cost if the supply is above its upper bound. , and a formula that indicates the marginal cost when the supply is at its lower bound.
次に、f1及びf2の論理積に対して、各発電機の発電量P[1]、P[2]及びP[3]に存在記号(∃)を付与し、一階述語論理式ψ:=∃P[1]∃P[2]∃P[3](f1∧f2)を生成する。そして、この一階述語論理式ψに対して限定記号消去法を適用することで、総供給曲線モデルφを生成する。すなわち、例えば、限定記号消去法を実行する関数をQE(・)とすれば、φ:=QE(ψ)である。 Next, for the logical product of f 1 and f 2 , the power generation amounts P[1], P[2] and P[3] of each generator are given an existence symbol (∃), and the first-order predicate logical expression Generate ψ:=∃P[1]∃P[2]∃P[3](f 1 ∧f 2 ). Then, the total supply curve model φ is generated by applying the quantifier elimination method to the first-order predicate formula ψ. That is, for example, if the function for performing quantifier elimination is QE(·), then φ:=QE(ψ).
図4のステップS102で総供給曲線モデルφ(λ,L)をλについて整理すると、本実施例では、以下のようになる。 When the total supply curve model φ(λ, L) is arranged with respect to λ in step S102 of FIG. 4, the present embodiment is as follows.
φ(λ,L)=(L=350∧λ≦53/20)
∨(350<L≦1700/3∧λ=(1600+3L)/1000)
∨(1700/3<L≦700∧λ=(11500+3L)/4000)
∨(700<L<900∧λ=(2700+L)/1000)
∨(L=900∧18/5≦λ≦39/10)
∨(900<L<1200∧λ=(1050+L)/500)
∨(L=1200∧λ≧9/2)
したがって、上記のステップS103でφ(λ,L)を論理和で分割した場合、λに関する等式が含まれる分割数式は、「(350<L≦1700/3∧λ=(1600+3L)/1000)」と、「(1700/3<L≦700∧λ=(11500+3L)/4000)」と、「(700<L<900∧λ=(2700+L)/1000)」と、「(900<L<1200∧λ=(1050+L)/500)」との4つである。このため、本実施例では、オフライン処理で作成される最適価格テーブルは、図12のようになる。図12に示す最適価格テーブルは、上記の4つの分割数式から得られたL下限、L上限及びλ関係式が含まれるレコードで構成される。
φ (λ, L) = (L = 350 λ ≤ 53/20)
∨(350<L≦1700/3∧λ=(1600+3L)/1000)
∨(1700/3<L≦700∧λ=(11500+3L)/4000)
∨(700<L<900∧λ=(2700+L)/1000)
∨ (L = 900 ∧ 18/5 ≤ λ ≤ 39/10)
∨(900<L<1200∧λ=(1050+L)/500)
∨(L=1200∧λ≧9/2)
Therefore, when φ(λ, L) is divided by the logical sum in step S103 above, the division formula including the equation regarding λ is "(350<L≦1700/3∧λ=(1600+3L)/1000) ”, “(1700/3<L≦700λ=(11500+3L)/4000)”, “(700<L<900λ=(2700+L)/1000)”, and “(900<L<1200 ∧λ=(1050+L)/500)”. Therefore, in this embodiment, the optimum price table created by offline processing is as shown in FIG. The optimum price table shown in FIG. 12 is composed of records containing the L lower limit, the L upper limit, and the λ relational expression obtained from the above four division formulas.
ここで、本実施例では、オンライン処理において、需要量L=820(MW)が与えられたものとする。この場合、図7のステップS202で、700≦820≦900であるため、図12に示す最適価格テーブルのNo3のレコードが探索される。したがって、図7のステップS204で最適価格λは、λ=(2700+820)/1000=3.52と計算される。 Here, in this embodiment, it is assumed that demand L=820 (MW) is given in online processing. In this case, since 700≦820≦900 in step S202 of FIG. 7, the No. 3 record of the optimum price table shown in FIG. 12 is searched. Therefore, the optimum price λ is calculated as λ=(2700+820)/1000=3.52 in step S204 of FIG.
これにより、図7のステップS206で、各発電機の最適供給量P[k]は、P[1]=300、P[2]=320、P[3]=200と計算される。これは、図13に示すように、発電機No.1では限界コストの上限(=3.4)よりも最適価格λの方が大きく、発電機No.2では限界コストの下限≦最適価格λ≦限界コストの上限であり、発電機No.3では限界コストの下限(=3.9)よりも最適価格λの方が小さいためである。 Accordingly, in step S206 of FIG. 7, the optimum supply amount P[k] of each generator is calculated as P[1]=300, P[2]=320, and P[3]=200. As shown in FIG. 1, the optimum price λ is larger than the upper limit of the marginal cost (=3.4), and the generator No. 2, lower limit of marginal cost≦optimal price λ≦upper limit of marginal cost. 3, the optimal price λ is smaller than the lower limit of the marginal cost (=3.9).
<従来技術との比較結果>
ここで、従来技術である内点法及び2分探索と、上記の実施例1とで最適解の計算時間を比較した結果を図14に示す。図14に示すように、本実施形態に係る生産配分決定装置10では、従来技術(内点法)と比較して740.6倍、従来技術(2分探索)と比較して38.7倍高速に最適解を得ることができた。なお、2分探索には、上記の特許文献5に記載の数式処理も利用した。
<Comparison result with conventional technology>
Here, FIG. 14 shows the result of comparing the calculation time of the optimum solution between the interior point method and binary search, which are conventional techniques, and the above-described first embodiment. As shown in FIG. 14, in the production
このように、本実施形態に係る生産配分決定装置10では、従来技術と比較して、最適解を得るための処理を大幅に高速化させることができる。このとき、この最適解の計算にあたっては、事前にオフラインで作成しておいた最適価格テーブルの探索を行えばよく、例えば、繰り返しアルゴリズムによる収束性の判定等が必要ない。しかも、近似解ではなく、最適解として厳密解を得ることができる。このため、本実施形態に係る生産配分決定装置10によれば、例えば、解の有無も即時に判断できると共に、最大計算時間の見積もりを容易に行うことも可能となる。
As described above, the production
なお、オフライン処理(つまり、総供給曲線モデルφの計算と最適価格テーブルの作成)は、各生産者kの供給曲線モデルC´[k]が変更されない間は再度行われる必要はない。すなわち、各生産者kの供給曲線モデルC´[k]が変更されない間は、オフライン処理は一度だけ行われればよい。 Note that the off-line processing (that is, calculation of the total supply curve model φ and creation of the optimum price table) does not need to be performed again as long as the supply curve model C'[k] of each producer k is not changed. That is, while the supply curve model C'[k] for each producer k is not changed, the off-line processing needs to be performed only once.
[第二の実施形態]
次に、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、予測ホライズンの各断面s(s=1,・・・,T)で複数の生産者kのそれぞれが生産した生産物を需要家に対して供給する場合に、各断面sにおける各生産者kの供給量の最適な配分を決定する生産配分決定装置10について説明する。ここで、Tは、1以上の整数である。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, when products produced by each of a plurality of producers k on each cross section s (s=1, . . . , T) of the prediction horizon are supplied to consumers, each cross section The production
以降では、便宜上、断面s=0を現在時刻する。なお、各断面s間の時間幅Δs(すなわち、断面s+1と断面sとの間の時間幅Δs)は、任意に決定される。時間幅Δsは、一定であってもよいが、一定でなくてもよく、例えば、各sに対して時間幅Δsが異なっていてもよい。 In the following, for convenience, cross section s=0 is assumed to be the current time. Note that the time width Δ s between the cross sections s (that is, the time width Δ s between the cross section s+1 and the cross section s) is arbitrarily determined. The time width Δ s may be constant, but may not be constant, for example, the time width Δ s may be different for each s.
また、各断面s(s=1,・・・,T)において、複数の生産者kがそれぞれ生産した生産物の全てを需要家に対して供給するものとする。 In each cross section s (s=1, . . . , T), all the products produced by a plurality of producers k are supplied to consumers.
なお、第二の実施形態に係る生産配分決定装置10の全体構成及びハードウェア構成は、第一の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Note that the overall configuration and hardware configuration of the production
<機能構成>
次に、本実施形態に係る生産配分決定装置10の機能構成について、図15を参照しながら説明する。図15は、第二の実施形態に係る生産配分決定装置10の機能構成の一例を示す図である。
<Functional configuration>
Next, the functional configuration of the production
図15に示すように、本実施形態に係る生産配分決定装置10のオフライン処理部110には、総供給曲線計算部111と、最適価格テーブル作成部112とが含まれる。また、オンライン処理部120には、最適価格計算部121と、配分計算部122と、初期上下限計算部123と、上下限計算部124とが含まれる。
As shown in FIG. 15, the off-
総供給曲線計算部111は、各生産者k(k=1,・・・,N)の供給曲線モデルC´[k]から総供給曲線モデルφを計算する。本実施形態に係る総供給曲線モデルφは、限界コストλと、総供給量Lと、各生産者kの供給量の上限を示す供給上限max[k]と、各生産者kの供給量の下限を示す供給下限min[k]との関係を示す関係式で表される。したがって、本実施形態に係る総供給曲線モデルφは、φ(λ,L,min[1],・・・,min[N],max[1],・・・,max[N])と表される。
The total
最適価格テーブル作成部112は、総供給曲線モデルφ(λ,L,min[1],・・・,min[N],max[1],・・・,max[N])を用いて、最適価格テーブルを作成する。本実施形態に係る最適価格テーブルは、断面sにおける最適価格λ[s]を計算するためのテーブルである。なお、最適価格λ[s]は、未来の各断面sにおける最適価格であるため、「最適価格予測値」とも称される。
The optimum price
初期上下限計算部123は、断面s=Tにおける各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する。このとき、初期上下限計算部123は、各生産者kの変化率制約δ[k]と、各生産者kの能力上限ul[k]及び能力下限ll[k]と、供給量現在値P[k][0]とに基づいて、断面s=Tにおける各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する。ここで、供給量現在値P[k][0]は現在時刻(つまり、s=0)における各生産者kの供給量P[k]のことである。
The initial upper/
なお、変化率制約δ[k]とは、例えば、生産者kが単位時間あたりに生産物の生産量を変化させることが可能な量や割合を示す制約条件である。変化率制約δ[k]は、例えば、生産量を減少させる場合と、生産量を増加させる場合とで異なる値であってもよい。 Note that the change rate constraint δ[k] is, for example, a constraint condition indicating the amount or rate at which the producer k can change the production amount of the product per unit time. The rate-of-change constraint δ[k] may have different values, for example, when the production volume is decreased and when the production volume is increased.
また、能力上限ul[k]とは、生産者kが生産可能な生産物の上限量である。同様に、能力上限ll[k]とは、生産者kが生産可能な生産物の下限量である。例えば、生産者kが発電設備である場合、能力上限ul[k]は最大発電量に該当し、能力下限ll[k]は最低発電量に該当する。能力上限ul[k]及び能力下限ll[k]は、生産者kの供給曲線モデルC´[k]における供給量P[k]の上限及び下限として得られる。 Also, the capacity upper limit ul[k] is the upper limit of the amount of products that the producer k can produce. Similarly, the capacity upper limit ll[k] is the lower limit of the amount of product that producer k can produce. For example, when the producer k is a power generation facility, the upper capacity limit ul[k] corresponds to the maximum power generation amount, and the lower capacity limit ll[k] corresponds to the minimum power generation amount. The upper capacity ul[k] and the lower capacity ll[k] are obtained as the upper and lower limits of the supply amount P[k] in the supply curve model C'[k] of producer k.
最適価格計算部121は、最適価格テーブルを用いて、需要量L[s]と、供給上限max[k][s]と、供給下限min[k][s]とに対して、最適価格λ[s]を計算する。ここで、需要量L[s]は、未来の各断面sにおける需要量であるため、「需要量予測値」とも称される。
Using the optimum price table, the optimum
配分計算部122は、最適価格λ[s]を用いて、断面sにおける各生産者kの最適供給量P[k][s]を計算する。なお、最適供給量P[k][s]は、未来の各断面sにおける最適供給量であるため、「最適供給量予測値」とも称される。
The
上下限計算部124は、断面s+1における各生産者の最適供給量P[k][s+1]に基づいて、断面s(<T)における各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する。このとき、上下限計算部124は、各生産者kの変化率制約δ[k]と、各生産者kの能力上限ul[k]及び能力下限ll[k]と、供給量現在値P[k][0]とに基づいて、供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する。
The upper/lower
ここで、本実施形態に係るオンライン処理部120は、断面s=Tからs=1まで順に、供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]の計算と、最適価格λ[s]の計算と、最適供給量P[k][s]の計算とを繰り返すことで、各断面s(s=1,・・・,T)における各生産者kの最適供給量P[k][s]を決定する。
Here, the
<オフライン処理>
次に、本実施形態に係る生産配分決定装置10のオフライン処理について、図16A及び図16Bを参照しながら説明する。図16A及び図16Bは、第二の実施形態に係るオフライン処理の一例を示すフローチャートである。なお、図16A及び図16BのステップS401が総供給曲線モデルφ(λ,L,min[1],・・・,min[N],max[1],・・・,max[N])を計算するための処理であり、図16A及び図16BのステップS402~ステップS420が最適価格テーブルを作成するための処理である。
<Offline processing>
Next, offline processing of the production
まず、総供給曲線計算部111は、各生産者k(k=1,・・・,N)の供給曲線モデルC´[k]から総供給曲線モデルφ(λ,L,min[1],・・・,min[N],max[1],・・・,max[N])を計算する(ステップS401)。
First, the total
すなわち、総供給曲線計算部111は、限界コストλと、各生産者kの総供給量(つまり、需要量)Lとを以下の式により求める。
That is, the total supply
なお、以降では、表記を簡単にするため、総供給曲線モデルφ(λ,L,min[1],・・・,min[N],max[1],・・・,max[N])を「総供給曲線モデルφ(λ,L,min[k],max[k])」とも表す。 In the following, to simplify the notation, the aggregate supply curve model φ(λ, L, min[1], . . . , min[N], max[1], . is also expressed as "aggregate supply curve model φ(λ, L, min[k], max[k])".
次に、最適価格テーブル作成部112は、総供給曲線モデルφ(λ,L,min[k],max[k])をλについて整理した数式(論理式)を作成する(ステップS402)。なお、上述したように各生産者kの供給曲線モデルC´[k]は区分線形であるため、総供給曲線モデルφ(λ,L,min[k],max[k])も区分線形となる。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、区分線形である総供給曲線モデルφ(λ,L,min[k],max[k])を論理和で分割する(ステップS403)。第一の実施形態と同様に、以降では、Q個の数式(論理式)に分割されたものとして、これらQ個の数式を「直線数式」と表す。
Next, the optimum price
なお、ステップS402とステップS403については、例えば、ステップS403を先に実行し、分割された各式に対して、ステップS402が実行されてもよい。 As for steps S402 and S403, for example, step S403 may be executed first, and then step S402 may be executed for each divided formula.
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS403で分割された直線数式のインデックスを表す変数qと、最適価格テーブルに格納されるレコードのインデックスを表す変数mとをそれぞれ1に初期化する(ステップS404)。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS403で分割された直線数式の中から1つの直線数式を選択する(ステップS405)。本ステップで選択された直線数式を「q番目の直線数式」と表す。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、q番目の直線数式にλに関する等式が含まれるか否かを判定する(ステップS406)。
Next, the optimum price
ステップS406でq番目の直線数式にλに関する等式が含まれないと判定された場合、最適価格テーブル作成部112は、qをq+1に更新(ステップS407)して、ステップS405に戻る。
If it is determined in step S406 that the equation regarding λ is not included in the q-th linear formula, the optimum price
ステップS406でq番目の直線数式にλに関する等式が含まれると判定された場合、最適価格テーブル作成部112は、当該直線数式を論理積で分割する(ステップS408)。これにより、当該直線数式は、λに関する等式λ=θ[q](L,min[1],・・・,min[N],max[1],・・・,max[N])と、λに関する等式以外の条件式Fとに分割される。なお、条件式Fは、λに関する等式λ=θ[q]以外の数式(論理式)によって表される条件式である。
If it is determined in step S406 that the q-th linear formula includes an equation regarding λ, the optimum price
なお、以降では、表記を簡単にするため、λに関する等式λ=θ[q](L,min[1],・・・,min[N],max[1],・・・,max[N])を「λに関する等式λ=θ[q](L,min[k],max[k])」とも表す。 In the following, for simplicity of notation, the equation λ=θ[q](L, min[1], . . . , min[N], max[1], . N]) is also denoted as “the equation for λ=θ[q](L, min[k], max[k])”.
次に、最適価格テーブル作成部112は、q番目の直線数式から、λに関する等式以外の条件式Fを抽出する(ステップS409)。次に、最適価格テーブル作成部112は、q番目の直線数式からλに関する等式λ=θ[q](L,min[k],max[k])を抽出する(ステップS410)。なお、ステップS409及びステップS410は順不同である。また、ステップS410は、例えば、後述するステップS421の判定が行われる前であれば任意の箇所で実行されてもよい。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、λに関する等式以外の条件式FをLについて整理した数式を作成する(ステップS411)。次に、最適価格テーブル作成部112は、整理後の数式(つまり、条件式FをLについて整理した数式)を論理和で分割する(ステップS412)。ここで、以降では、この分割により得られた条件式(数式)をH[i],i=1,・・・,Iとする。なお、このIは1以上の整数であるが、具体的な値はq番目の直線数式によって決定されるため、I=I[q]である。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、条件式H[i]のインデックスを表す変数iを1に初期化する(ステップS413)。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS412で分割された条件式H[i]の中から1つの条件式H[i]を選択する(ステップS414)。本実施形態では、一例として、本ステップでi=1からIまでに順に条件式H[i]が選択されるものとする。ただし、条件式H[i]は任意に選択されてもよい。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS414で選択した条件式H[i]から、Lの下限に関する数式群α[q][j1],j1=1,・・・,Ji1を抽出する(ステップS415)。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS414で選択した条件式H[i]から、Lの上限に関する数式群β[q][j2],j2=1,・・・,Ji2を抽出する(ステップS416)。
Next, the optimum price
次に、最適価格テーブル作成部112は、上記のステップS414で選択した条件式H[i]から、Lと無関係の数式群γ[q][j3],j3=1,・・・,Ji3を抽出する(ステップS417)。
Next, the optimum price
なお、上記のステップS415~ステップS417は順不同である。 Note that the above steps S415 to S417 are in no particular order.
そして、最適価格テーブル作成部112は、Lの下限に関する数式群α[j1]と、Lの上限に関する数式群β[j2]と、Lと無関係の数式群γ[j3]と、λに関する等式λ=θ[q](L,min[k],max[k])とを対応付けたレコードを、m番目のレコードとして最適価格テーブルに追加する(ステップS418)。
Then, the optimum price
続いて、最適価格テーブル作成部112は、mをm+1に更新する(ステップS419)。次に、最適価格テーブル作成部112は、I個の条件式H[i]のうち、上記のステップS414で未選択の条件式H[i]があるか否かを判定する(ステップS420)。
Subsequently, the optimum price
ステップS420で未選択の条件式H[i]があると判定された場合、最適価格テーブル作成部112は、iをi+1に更新(ステップS421)して、ステップS414に戻る。
If it is determined in step S420 that there is an unselected conditional expression H[i], the optimum price
ステップS420で未選択の条件式H[i]がないと判定された場合、最適価格テーブル作成部112は、未選択の直線数式があるか否かを判定する(ステップS422)。
If it is determined in step S420 that there is no unselected conditional expression H[i], the optimum price
そして、ステップS420で未選択の直線数式があると判定された場合、最適価格テーブル作成部112は、qをq+1に更新(ステップS407)して、ステップS405に戻る。一方で、ステップS420で未選択の直線数式があると判定されなかった場合、最適価格テーブル作成部112は、オフライン処理を終了する。これにより、λに関する等式λ=θ[q](L,min[k],max[k])が含まれる直線数式から、最適価格テーブルのレコードが作成される。
Then, if it is determined in step S420 that there is an unselected linear formula, the optimum price
ここで、Q個の直線数式のうち、λに関する等式が含まれる直線数式のインデックスをq1,・・・,qQ´、M=I[q1]+・・・+I[qQ´]として、上記のオフライン処理で作成された最適価格テーブルの一例を図17に示す。図17は、第二の実施形態に係る最適価格テーブルの一例を示す図である。なお、図17に示す例では、各mに対して、q=mとなるようにqを適宜リナンバリングした場合を示している。 Here, among the Q linear equations , the index of the linear equation containing the equation for λ is q 1 , . ], an example of the optimum price table created by the offline processing is shown in FIG. FIG. 17 is a diagram showing an example of an optimum price table according to the second embodiment. Note that the example shown in FIG. 17 shows a case where q is appropriately renumbered so that q=m for each m.
図17に示すように、最適価格テーブルに格納されている各レコードには、項目として、L下限と、L上限と、Lとλ以外の条件と、λ関係式とが含まれる。m番目のレコードについて、項目「L下限」には{α[m][j1],j1=1,・・・,Ji1}、項目「L上限には{β[m][j2],j2=1,・・・,Ji2}、項目「Lとλ以外の条件」には{γ[m][j3],j3=1,・・・,Ji3}、項目「λ関係式」にはλ=θ[m](L,min[k],max[k])がそれぞれ設定される。このように、本実施形態に係る最適価格テーブルには、需要量Lの下限に関する数式群と、需要量Lの上限に関する数式群と、L及びλと無関係な条件式と、λに関する等式λ=θ[m](L,min[k],max[k])とが対応付けられたレコードが格納されている。 As shown in FIG. 17, each record stored in the optimum price table includes, as items, L lower limit, L upper limit, conditions other than L and λ, and λ relational expression. For the m-th record, {α[m][ j 1 ], j 1 = 1 , . ] , j 2 = 1, . λ=θ[m] (L, min[k], max[k]) is set in the “λ relational expression”. As described above, the optimum price table according to the present embodiment includes a group of formulas relating to the lower limit of the demand quantity L, a group of formulas relating to the upper limit of the demand quantity L, a conditional expression unrelated to L and λ, and an equation relating to λ = θ[m] (L, min[k], max[k]) are associated with each other.
なお、最適価格テーブルは、L下限と、L上限と、Lとλ以外の条件と、λ関係式とが対応付けられていればよく、必ずしもテーブル形式でなくてもよい。 The optimum price table does not necessarily have to be in a table format as long as it associates the L lower limit, the L upper limit, the conditions other than L and λ, and the λ relational expression.
<オンライン処理>
次に、本実施形態に係る生産配分決定装置10のオンライン処理について、図18を参照しながら説明する。図18は、第二の実施形態に係るオンライン処理の一例を示すフローチャートである。ここで、本実施形態に係るオンライン処理では、需要量L[s],s=1,・・・,Tと、供給量現在値P[k][0]とが与えられる。
<Online processing>
Next, online processing of the production
まず、オンライン処理部120は、断面sをTに初期化(すなわち、断面sを、予測ホライズンの最終断面であるs=Tに初期化)する(ステップS501)。次に、初期上下限計算部123は、断面s=Tにおける各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する(ステップS502)。本ステップの処理の詳細については後述する。
First, the
次に、最適価格計算部121は、最適価格テーブルを用いて、需要量L[s]と、供給上限max[k][s]と、供給下限min[k][s]とに対して、最適価格λ[s]を計算する(ステップS503)。本ステップの処理の詳細については後述する。
Next, the optimum
次に、配分計算部122は、最適価格λ[s]を用いて、断面sにおける各生産者kの最適供給量P[k][s]を計算する(ステップS504)。本ステップの処理の詳細については後述する。
Next, the
次に、オンライン処理部120は、断面sをs-1に更新する(ステップS505)。次に、オンライン処理部120は、断面sが1以上であるか否かを判定する(ステップS506)。
Next, the
ステップS506で断面sが1以上であると判定された場合、上下限計算部124は、断面s(<T)における各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する(ステップS507)。本ステップの処理の詳細については後述する。そして、オンライン処理部120は、ステップS503に戻る。
If it is determined in step S506 that the cross section s is equal to or greater than 1, the upper/
一方で、ステップS506で断面sが1以上であると判定されなかった場合、オンライン処理部120は、オンライン処理を終了する。これにより、各断面sにおける各生産者kの最適供給量P[k][s]が決定される。したがって、これらの最適供給量P[k][s]を用いて、制御対象の最適制御を実現される。
On the other hand, if it is not determined in step S506 that the cross section s is 1 or more, the
ここで、上記のステップS502で断面s=Tにおける各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する処理について、図19を参照しながら説明する。図19は、断面s=Tにおける供給上限及び供給下限の計算処理の一例を示すフローチャートである。 Here, the process of calculating the supply upper limit max[k][s] and the supply lower limit min[k][s] of each producer k at the cross section s=T in step S502 will be described with reference to FIG. do. FIG. 19 is a flowchart showing an example of calculation processing of the supply upper limit and the supply lower limit at the cross section s=T.
まず、初期上下限計算部123は、生産者のインデックスを表す変数kを1に初期化する(ステップS601)。
First, the initial upper/
次に、初期上下限計算部123は、生産者kの変化率制約δ[k]と、生産者kの能力上限ul[k]と、供給量現在値P[k][0]とに基づいて、断面s=Tにおける供給上限max[k][s]を計算する(ステップS602)。
Next, the initial upper/lower
初期上下限計算部123は、max1[k][s]=P[k][0]+s×δ[k]とした上で、max[k][s]=MIN(ul[k],max1[k][s])により供給上限max[k][s]を計算する。すなわち、初期上下限計算部123は、ul[k]又はmax1[k][s]のいずれか小さい方を供給上限max[k][s]とする。このことは、生産者kが生産可能な上限量(能力上限ul[k])と、変化率制約δ[k]を考慮して供給量現在値P[k][0]から供給量を変化させた場合に断面sで生産者kが生産可能な上限量(max1[k][s])とのいずれか小さい方を供給上限max[k][s]とすることを意味する。
The initial upper/
次に、初期上下限計算部123は、生産者kの変化率制約δ[k]と、生産者kの能力下限ll[k]と、供給量現在値P[k][0]とに基づいて、断面s=Tにおける供給下限min[k][s]を計算する(ステップS603)。
Next, the initial upper/lower
初期上下限計算部123は、min1[k][s]=P[k][0]-s×δ[k]とした上で、min[k][s]=MAX(ll[k],min1[k][s])により供給下限min[k][s]を計算する。すなわち、初期上下限計算部123は、ll[k]又はmin1[k][s]のいずれか大きい方を供給下限min[k][s]とする。このことは、生産者kが生産可能な下限量(能力下限ll[k])と、変化率制約δ[k]を考慮して供給量現在値P[k][0]から供給量を変化させた場合に断面sで生産者kが生産可能な下限量(min1[k][s])とのいずれか大きい方を供給下限min[k][s]とすることを意味する。
The initial upper/
なお、上記のステップS602及びステップS603は順不同である。 Note that the above steps S602 and S603 are in no particular order.
次に、初期上下限計算部123は、生産者のインデックスを表す変数kをk+1に更新する(ステップS604)。
Next, the initial upper/
次に、初期上下限計算部123は、k≦Nであるか否かを判定する(ステップS605)。
Next, the initial upper/
ステップS605でk≦Nであると判定された場合、初期上下限計算部123は、ステップS602に戻る。一方で、ステップS605でk≦Nであると判定されなかった場合、初期上下限計算部123は、処理を終了する。これにより、断面s=Tにおける各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]が得られる。
If it is determined in step S605 that k≦N, the initial upper/
ここで、断面s=Tにおける生産者kの供給可能範囲は、供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]で表される。或る生産者kの供給可能範囲を図20に示す。図20に示す例では、max1[k][s]>ul[k]、かつ、min1[k][s]>ll[k]である。この場合、供給上限max[k][s]=ul[k]、供給下限min[k][s]=min1[k][s]となる。このとき、断面s=Tにおいて、生産者kが供給可能な供給量P[k][s]の範囲(供給可能範囲)は、min[k][s]≦P[k][s]≦max[k][s]となる。 Here, the possible supply range of the producer k at the cross section s=T is represented by the upper limit of supply max[k][s] and the lower limit of supply min[k][s]. FIG. 20 shows the supply range of a certain producer k. In the example shown in FIG. 20, max1[k][s]>ul[k] and min1[k][s]>ll[k]. In this case, the supply upper limit max[k][s]=ul[k] and the supply lower limit min[k][s]=min1[k][s]. At this time, in the cross section s=T, the range of the supply amount P[k][s] that the producer k can supply (supplyable range) is min[k][s]≤P[k][s]≤ max[k][s].
次に、上記のステップS503で或る断面sにおける最適価格λ[s]を計算する処理について、図21を参照しながら説明する。図21は、第二の実施形態に係る最適価格λ[s]の計算処理の一例を示すフローチャートである。 Next, the process of calculating the optimum price λ[s] at a certain cross section s in step S503 will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a flowchart showing an example of calculation processing of the optimum price λ[s] according to the second embodiment.
まず、最適価格計算部121は、最適価格テーブルに格納されているレコードのインデックスを表す変数mを1に初期化する(ステップS701)。
First, the optimum
次に、最適価格計算部121は、与えられた需要L[s]が、m番目のレコードに含まれるL下限の数式群の最大値以上かつL上限の数式群の最小値以下であるかを判定する(ステップS702)。
Next, the optimum
すなわち、まず、m番目のレコードに含まれるL下限の数式群{α[m][j1],j1=1,・・・,Ji1}に対して、断面sにおける各生産者k(k=1,・・・,N)の供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を代入した上で、これら最大値をα[m][s]とする。つまり、α[m][s]=MAX{α[m][j1](min[1][s],・・・,min[N][s],max[1][s],・・・,max[N][s]),j1=1,・・・,Ji1}とする。 That is , first, for each producer k ( After substituting the supply upper limit max[k][s] and the supply lower limit min[k][s] of k=1, . That is, α[m][s]=MAX{α[m][j 1 ](min[1][s], . , max[N][s]), j 1 =1, . . . , J i1 }.
同様に、m番目のレコードに含まれるL上限の数式群{β[m][j2],j2=1,・・・,Ji2}に対して、断面sにおける各生産者k(k=1,・・・,N)の供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を代入した上で、これら最小値をβ[m][s]とする。つまり、β[m][s]=MIN{β[m][j2](min[1][s],・・・,min[N][s],max[1][s],・・・,max[N][s]),j2=1,・・・,Ji2}とする。 Similarly , for each producer k( k = 1, . That is, β[m][s]=MIN{β[m][j 2 ](min[1][s],...,min[N][s],max[1][s],. , max[N][s]), j 2 =1, . . . , J i2 }.
そして、最適価格計算部121は、α[m][s]≦L[s]≦β[m][s]を満たすか否かを判定する。
Then, the optimum
ステップS702でα[m][s]≦L[s]≦β[m][s]を満たすと判定された場合、最適価格計算部121は、Lとλ以外の条件(すなわち、{γ[m][j3],j3=1,・・・,Ji3})を満たすか否かを判定する(ステップS703)。ここで、Lとλ以外の条件を満たすとは、{γ[m][j3],j3=1,・・・,Ji3}に対して、断面sにおける各生産者k(k=1,・・・,N)の供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を代入した結果がTrueになることである。言い換えれば、全てのj3に対して、γ[m][j3](min[1][s],・・・,min[N][s],max[1][s],・・・,max[N][s])がTrueとなることである。
If it is determined in step S702 that α[m][s]≦L[s]≦β[m][s] is satisfied, the optimum
ステップS703でLとλ以外の条件を満たすと判定された場合、最適価格計算部121は、当該{α[m][j1],j1=1,・・・,Ji1}、{β[m][j2],j2=1,・・・,Ji2}及び{γ[m][j3],j3=1,・・・,Ji3}に対応するλ関係式λ=θ[m](L,min[k],max[k])により最適価格λ[s]を計算する(ステップS704)。すなわち、最適価格計算部121は、λ=θ[m](L,min[k],max[k])に対して、断面sにおける需要量L[s]と、断面sにおける各生産者k(k=1,・・・,N)の供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]とを代入して、λ[s]=θ[m](L[s],min[1][s],・・・,min[N][s],max[1][s],・・・,max[k][s])を計算する。これにより、断面sにおける最適価格λ[s]が得られる。
If it is determined in step S703 that the conditions other than L and λ are satisfied, the optimum
ステップS702でα[m][s]≦L[s]≦β[m][s]を満たさないと判定された場合又はステップS703でLとλ以外の条件を満たさないと判定された場合、最適価格計算部121は、mをm+1に更新(ステップS705)して、ステップS702に戻る。
If it is determined in step S702 that α[m][s]≤L[s]≤β[m][s] is not satisfied, or if it is determined in step S703 that conditions other than L and λ are not satisfied, The
このように、本実施形態に係る生産配分決定装置10は、需要量L[s]と、供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]とを用いて最適価格テーブルを探索(又は検索)した上で、探索されたレコードに含まれるλ関係式に当該需要量L[s]並びに供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を代入するだけで、容易かつ高速に断面sにおける最適価格λ[s]を計算することができる。
In this way, the production
次に、上記のステップS504で各生産者kの最適供給量Pを計算する処理について、図22を参照しながら説明する。図22は、第二の実施形態に係る最適供給量P[k][s]の計算処理の一例を示すフローチャートである。 Next, the process of calculating the optimum supply amount P for each producer k in step S504 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a flowchart showing an example of calculation processing of the optimum supply amount P[k][s] according to the second embodiment.
まず、配分計算部122は、生産者のインデックスを表す変数kを1に初期化する(ステップS801)。
First, the
次に、配分計算部122は、断面sにおける最適価格λ[s]と、断面sにおける生産者kの限界コストを比較する(ステップS802)。断面sにおける生産者kの限界コストは、供給曲線モデルC´[k]によって表される。
Next, the
ステップS301の比較結果が「生産者kの限界コストの下限>λ[s]」である場合、配分計算部122は、断面sにおける生産者kの最適供給量を、P[k][s]=min[k][s]とする(ステップS803)。この場合は、生産者kは、断面sで最適価格λ[s]に見合う生産及び供給を行うことができない場合に相当する。
If the result of the comparison in step S301 is “the lower limit of the marginal cost of producer k>λ[s]”, the
ステップS301の比較結果が「生産者kの限界コストの上限≧λ[s]≧生産者kの限界コストの下限」である場合、配分計算部122は、断面sにおける生産者kの最適供給量を、限界コストがλとなるP[k][s](すなわち、λ[s]=C´[k](P[k][s],min[k][s],max[k][s])となるP[k][s])とする(ステップS804)。この場合は、生産者kは、断面sで最適価格λ[s]に見合った生産及び供給を行うことができる場合に相当する。
If the comparison result in step S301 is "upper limit of marginal cost of producer k≧λ[s]≧lower limit of marginal cost of producer k", the
ステップS301の比較結果が「生産者kの限界コストの上限<λ[s]」である場合、配分計算部122は、断面sにおける生産者kの最適供給量を、P[k]=max[k][s]とする(ステップS805)。この場合は、生産者kは、断面sで最適価格λ[s]に応じた量の生産物を生産及び供給を行うことができない場合に相当する。
If the comparison result in step S301 is "the upper limit of the marginal cost of producer k < λ [s]", the
ステップS803、ステップS804又はステップS805に続いて、配分計算部122は、kをk+1に更新する(ステップS806)。次に、配分計算部122は、k≦Nであるか否かを判定する(ステップS807)。
Following step S803, step S804, or step S805, the
そして、ステップS807でk≦Nであると判定されなかった場合、配分計算部122は、ステップS802に戻る。一方で、ステップS807でk≦Nであると判定された場合、配分計算部122は、処理を終了する。これにより、断面sにおける各生産者kの最適供給量P[k][s]が計算される。
Then, if it is not determined in step S807 that k≦N, the
次に、上記のステップS507で断面s(<T)における各生産者kの供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を計算する処理について、図23を参照しながら説明する。図23は、断面s(<T)における供給上限及び供給下限の計算処理の一例を示すフローチャートである。 Next, refer to FIG. 23 for the process of calculating the upper limit of supply max[k][s] and the lower limit of supply min[k][s] for each producer k in cross section s (<T) in step S507 above. while explaining. FIG. 23 is a flowchart showing an example of calculation processing of the supply upper limit and the supply lower limit at the cross section s (<T).
まず、上下限計算部124は、生産者のインデックスを表す変数kを1に初期化する(ステップS901)。
First, the upper/
次に、上下限計算部124は、生産者kの変化率制約δ[k]と、生産者kの能力上限ul[k]と、供給量現在値P[k][0]と、断面s+1における生産者kの最適供給量P[k][s+1]とに基づいて、断面s(<T)における供給上限max[k][s]を計算する(ステップS902)。
Next, upper/
上下限計算部124は、max1[k][s]=P[k][0]+s×δ[k]、max2[k][s]=P[k][s+1]+δ[k]とした上で、max[k][s]=MIN(ul[k],max1[k][s],max2[k][s])により供給上限max[k][s]を計算する。すなわち、上下限計算部124は、ul[k]、max1[k][s]又はmax2[k][s]のうちの最も小さいものを供給上限max[k][s]とする。このことは、上下限計算部124は、生産者kが生産可能な上限量(能力上限ul[k])と、変化率制約δ[k]を考慮して供給量現在値P[k][0]から供給量を変化させた場合に断面sで生産者kが生産可能な上限量(max1[k][s])と、変化率制約δ[k]を考慮して最適供給量P[k][s+1]から供給量を変化させた場合に断面sで生産者kが生産可能な上限量(max2[k][s])とのうちの最も小さいものを供給上限max[k][s]とすることを意味する。
The upper/
次に、上下限計算部124は、生産者kの変化率制約δ[k]と、生産者kの能力下限ll[k]と、供給量現在値P[k][0]と、断面s+1における生産者kの最適供給量P[k][s+1]とに基づいて、断面s(<T)における供給下限min[k][s]を計算する(ステップS903)。
Next, the upper/
上下限計算部124は、min1[k][s]=P[k][0]-s×δ[k]、min2[k][s]=P[k][s+1]-δ[k]とした上で、min[k][s]=MAX(ll[k],min1[k][s],min2[k][s])により供給下限min[k][s]を計算する。すなわち、上下限計算部124は、ll[k]、min1[k][s]又はmin2[k][s]のうちの最も大きいものを供給下限min[k][s]とする。このことは、上下限計算部124は、生産者kが生産可能な下限量(能力下限ll[k])と、変化率制約δ[k]を考慮して供給量現在値P[k][0]から供給量を変化させた場合に断面sで生産者kが生産可能な下限量(min1[k][s])と、変化率制約δ[k]を考慮して最適供給量P[k][s+1]から供給量を変化させた場合に断面sで生産者kが生産可能な下限量(min2[k][s])とのうちの最も大きいものを供給下限min[k][s]とすることを意味する。
Upper/
なお、上記のステップS902及びステップS903は順不同である。 Note that the above steps S902 and S903 are performed in no particular order.
次に、上下限計算部124は、kをk+1に更新する(ステップS904)。次に、上下限計算部124は、k≦Nであるか否かを判定する(ステップS905)。
Next, the upper/
ステップS905でk≦Nであると判定された場合、上下限計算部124は、ステップS902に戻る。一方で、ステップS905でk≦Nであると判定されなかった場合、上下限計算部124は、処理を終了する。
If it is determined in step S905 that k≦N, the upper/
ここで、断面s(<T)における生産者kの供給可能範囲は、供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]で表される。或る生産者kの供給可能範囲を図24に示す。図24に示す例では、max1[k][s]>ul[k]>max2[k][s]、かつ、min1[k][s]>min2[k][s]>ll[k]である。この場合、供給上限max[k][s]=max2[k][s]、供給下限min[k][s]=min1[k][s]となる。このとき、断面s(<t)において、生産者kが供給可能な供給量P[k][s]の範囲(供給可能範囲)は、min[k][s]≦P[k][s]≦max[k][s]となる。 Here, the possible supply range of producer k at cross section s (<T) is represented by upper supply limit max[k][s] and lower supply limit min[k][s]. FIG. 24 shows the supply range of a certain producer k. In the example shown in FIG. 24, max1[k][s]>ul[k]>max2[k][s] and min1[k][s]>min2[k][s]>ll[k] is. In this case, the supply upper limit max[k][s]=max2[k][s] and the supply lower limit min[k][s]=min1[k][s]. At this time, in the section s (<t), the range of the supply amount P [k] [s] that the producer k can supply (supplyable range) is min [k] [s] ≤ P [k] [s ]≦max[k][s].
このように、断面s(<T)では、1つ未来の断面s+1で決定された最適供給量P[k][s+1]も考慮した供給上限max[k][s]及び供給下限min[k][s]を決定する。これにより、各断面s(<T)において、最適な供給上限max[k][s]及び供給下限[k][s]を決定することができる。 In this way, at the cross section s (<T), the upper limit of supply max[k][s] and the lower limit of supply min[k ][s]. This makes it possible to determine the optimum supply upper limit max[k][s] and supply lower limit [k][s] for each cross section s (<T).
<実施例2>
以降では、実施例2として、本実施形態に係る生産配分決定装置10の実施例について説明する。実施例2では、実施例1と同様に、図9に示す需給系統における供給量の最適化について説明する。
<Example 2>
Hereinafter, as Example 2, an example of the production
このとき、T=20として、断面s+1と断面sとの間の時間幅をΔs=5(min)とする。 At this time, T=20, and the time width between cross section s+1 and cross section s is Δ s =5 (min).
また、発電機No.1の能力上限ul[1]、能力下限ll[1]及び変化率制約をδ[1]を以下とする。 Also, generator No. 1's upper capacity ul[1], lower capacity ll[1] and rate-of-change constraint of .delta.[1] are as follows.
・能力上限ul[1]=300(MW)
・能力下限ll[1]=50(MW)
・変化率制約δ[1]=±20(MW/5min)
同様に、発電機No.2の能力上限ul[2]、能力下限ll[2]及び変化率制約をδ[2]を以下とする。
- Capability upper limit ul[1] = 300 (MW)
- Capability lower limit ll [1] = 50 (MW)
・ Change rate constraint δ [1] = ±20 (MW/5 min)
Similarly, generator no. 2's upper capacity ul[2], lower capacity ll[2] and rate-of-change constraint of .delta.[2] are as follows.
・能力上限ul[2]=400(MW)
・能力下限ll[2]=100(MW)
・変化率制約δ[2]=±10(MW/5min)
同様に、発電機No.3の能力上限ul[3]、能力下限ll[3]及び変化率制約をδ[3]を以下とする。
- Capability upper limit ul[2] = 400 (MW)
- Capability lower limit ll [2] = 100 (MW)
・ Change rate constraint δ [2] = ±10 (MW/5 min)
Similarly, generator no. 3's upper capacity ul[3], lower capacity ll[3] and rate-of-change constraint of .delta.[3] are as follows.
・能力上限ul[3]=500(MW)
・能力下限ll[3]=200(MW)
・変化率制約δ[3]=±30(MW/5min)
また、生産配分決定装置10に与えられる需要量L[s],s=1,・・・,20を図25に示す。図25は、現在時刻を9:30として、9:35(断面s=1)から11:10(断面s=20)までの需要量L[s](すなわち、電力需要量予測値)を示している。
- Capability upper limit ul[3] = 500 (MW)
- Capability lower limit ll [3] = 200 (MW)
・ Change rate constraint δ [3] = ±30 (MW/5 min)
FIG. 25 shows demand amounts L[s], s=1, . FIG. 25 shows the demand L[s] (that is, the power demand forecast value) from 9:35 (cross section s=1) to 11:10 (cross section s=20) with the current time being 9:30. ing.
更に、現在時刻9:30における各発電機の供給量(つまり、供給量現在値)P[1][0]、P[2][0]及びP[3][0]は以下とする。 Furthermore, the supply amount (that is, supply amount current value) P[1][0], P[2][0] and P[3][0] of each generator at the current time 9:30 is as follows.
・発電機No.1の供給量現在値P[1][0]=100(MW)
・発電機No.2の供給量現在値P[2][0]=150(MW)
・発電機No.3の供給量現在値P[3][0]=250(MW)
すなわち、図9に示す需給系統は、現在時刻9:30においてP[1][0]+P[2][0]+P[3][0]=500(MW)の電力を電気設備に供給している。
・Generator No. 1 supply current value P[1][0]=100 (MW)
・Generator No. 2 supply current value P[2][0]=150 (MW)
・Generator No. 3 supply current value P[3][0]=250 (MW)
That is, the supply and demand system shown in FIG. 9 supplies power of P[1][0]+P[2][0]+P[3][0]=500 (MW) to the electrical equipment at the current time of 9:30. ing.
このとき、総供給曲線モデルφ(λ,L,min[1],min[2],min[3],max[1],max[2],max[3])は、以下により計算することができる。 At this time, the total supply curve model φ (λ, L, min[1], min[2], min[3], max[1], max[2], max[3]) is calculated as follows. can be done.
まず、
f1:=L=P[1]+P[2]+P[3]
f2:=f21∧f22∧f23
f21:=(min[1]≦P[1]≦max[1]∧λ=2×0,0015×P[1]+2.5)∨(min[1]=P[1]∧λ=2×0.0015×min[1]+2.5)∨(max[1]=P[1]∧λ≧2×0.0015×max[1]+2.5)
f22:=(min[2]≦P[2]≦max[2]∧λ=2×0.0005×P[2]+3.2)∨(min[2]=P[2]∧λ≦2×0.0005×min[2]+3.2)∨(max[2]=P[2]∧λ≧2×0.0005×max[2]+3.2)
f23:=(min[3]≦P[3]≦max[3]∧λ=2×0.0010×P[3]+3.5)∨(min[3]=P[3]∧λ≦2×0.0010×min[3]+3.5)∨(max[3]=P[3]∧λ≧2×0.0010×max[3]+3.5)
とする。ここで、f1は電気設備の需要量Lが各発電機の発電量の合計(P[1]、P[2]、P[3])に等しいことを示す。また、f2は全ての発電機の限界コストに関する数式f21,f22,f23を論理積で結合した数式である。各f2k(k=1,2,3)は、供給量が供給上限と供給下限との間にある場合の限界コストを示す数式と、供給量が供給上限である場合の限界コストを示す数式と、供給量が供給下限である場合の限界コストを示す数式とを論理和で結合した数式である。
first,
f 1 :=L=P[1]+P[2]+P[3]
f 2 := f 21 ∧ f 22 ∧ f 23
f 21 :=(min[1]≤P[1]≤max[1]λ=2×0,0015×P[1]+2.5)∨(min[1]=P[1]λ= 2×0.0015×min[1]+2.5)∨(max[1]=P[1]λ≧2×0.0015×max[1]+2.5)
f 22 :=(min[2]≤P[2]≤max[2]λ=2×0.0005×P[2]+3.2)∨(min[2]=P[2]λ≤ 2×0.0005×min[2]+3.2)∨(max[2]=P[2]λ≧2×0.0005×max[2]+3.2)
f 23 :=(min[3]≤P[3]≤max[3]λ=2×0.0010×P[3]+3.5)∨(min[3]=P[3]λ≤ 2×0.0010×min[3]+3.5)∨(max[3]=P[3]λ≧2×0.0010×max[3]+3.5)
and Here, f1 indicates that the demand L of the electrical equipment is equal to the sum of the power generation of each generator (P[1], P[2], P[3]). In addition, f2 is a formula obtained by connecting the formulas f21 , f22 , and f23 relating to the marginal costs of all generators by AND. Each f 2k (k = 1, 2, 3) is a formula showing the marginal cost when the supply is between the upper supply limit and the lower supply limit, and a formula showing the marginal cost when the supply is at the upper supply limit. and a mathematical expression representing the marginal cost when the supply amount is the lower limit of supply.
次に、f1及びf2の論理積に対して、各発電機の発電量P[1]、P[2]及びP[3]に存在記号(∃)を付与し、一階述語論理式ψ:=∃P[1]∃P[2]∃P[3](f1∧f2)を生成する。そして、この一階述語論理式ψに対して限定記号消去法を適用することで、総供給曲線モデルφを生成する。すなわち、例えば、限定記号消去法を実行する関数をQE(・)とすれば、φ:=QE(ψ)である。これにより、実施例2における総供給曲線モデルφ(λ,L,min[1],min[2],min[3],max[1],max[2],max[3])が得られる。 Next, for the logical product of f 1 and f 2 , the power generation amounts P[1], P[2] and P[3] of each generator are given an existence symbol (∃), and the first-order predicate logical expression Generate ψ:=∃P[1]∃P[2]∃P[3](f 1 ∧f 2 ). Then, the total supply curve model φ is generated by applying the quantifier elimination method to the first-order predicate formula ψ. That is, for example, if the function for performing quantifier elimination is QE(·), then φ:=QE(ψ). As a result, the total supply curve model φ(λ, L, min[1], min[2], min[3], max[1], max[2], max[3]) in Example 2 is obtained. .
したがって、図16A及び図16Bのオフライン処理により、図26に示す最適価格テーブルが作成される。図26に示す最適価格テーブルは、L下限、L上限、Lとλ以外の条件及びλ関係式が含まれるレコードで構成される。 Therefore, the optimal price table shown in FIG. 26 is created by the offline processing of FIGS. 16A and 16B. The optimum price table shown in FIG. 26 is composed of records including L lower limit, L upper limit, conditions other than L and λ, and λ relational expressions.
ここで、本実施例のオンライン処理では、上記のステップS502で以下の供給上限max[k][20]及び供給下限min[k][20]が計算される。 Here, in the online processing of this embodiment, the following supply upper limit max[k][20] and supply lower limit min[k][20] are calculated in step S502.
・max[1][20]=300,min[1][20]=50
・max[2][20]=350,min[2][20]=100
・max[3][20]=500,min[3][20]=200
また、断面s=20において、上記のステップS503では、与えられた需要量L[20]=820(MW)から、最適価格テーブルのNo6のレコードのL下限、L上限及びLとλ以外の条件を満たすことになるため、最適価格λ[20]がλ[20]=88/25=3.52と計算される。
・max[1][20]=300, min[1][20]=50
・max[2][20]=350, min[2][20]=100
・max[3][20]=500, min[3][20]=200
Also, at the cross section s=20, in the above step S503, from the given demand quantity L[20]=820 (MW), conditions other than the L lower limit, the L upper limit, and L and λ of the No. 6 record in the optimum price table is satisfied, the optimal price λ[20] is calculated as λ[20]=88/25=3.52.
次に、断面s=20において、上記のステップS504では、各発電機の最適供給量P[k][20]は、P[1][20]=300、P[2][20]=320、P[3][20]=200と計算される。これは、図27に示すように、発電機No.1では限界コストの上限(=3.4)よりも最適価格λ[20]の方が大きく、発電機No.2では限界コストの下限≦最適価格λ[20]≦限界コストの上限であり、発電機No.3では限界コストの下限(=3.9)よりも最適価格λ[20]の方が小さいためである。 Next, at the cross section s=20, in step S504, the optimum supply amount P[k][20] of each generator is P[1][20]=300, P[2][20]=320 , P[3][20]=200. As shown in FIG. 1, the optimum price λ[20] is larger than the upper limit of the marginal cost (=3.4), and the generator No. 2, lower limit of marginal cost≦optimum price λ[20]≦upper limit of marginal cost. 3, the optimal price λ[20] is smaller than the lower limit of the marginal cost (=3.9).
次に、断面s=19では、上記のステップS507で以下の供給上限max[k][19]及び供給下限min[k][19]が計算される。 Next, at the cross section s=19, the following supply upper limit max[k][19] and supply lower limit min[k][19] are calculated in step S507.
・max[1][19]=300,min[1][19]=280
・max[2][19]=330,min[2][19]=310
・max[3][19]=230,min[3][19]=200
また、断面s=19において、上記のステップS503では、与えられた需要量L[19]=800(MW)から、最適価格テーブルのNo20のレコードのL下限、L上限及びLとλ以外の条件を満たすことになるため、最適価格λ[19]がλ[19]=337/100=3.37と計算される。
・max[1][19]=300, min[1][19]=280
・max[2][19]=330, min[2][19]=310
・max[3][19]=230, min[3][19]=200
Also, in the section s=19, in the above step S503, from the given demand quantity L[19]=800 (MW), conditions other than L lower limit, L upper limit and L and λ of record No. 20 in the optimum price table is satisfied, the optimum price λ[19] is calculated as λ[19]=337/100=3.37.
次に、断面s=19において、上記のステップS504では、各発電機の最適供給量P[k][19]は、P[1][19]=290、P[2][19]=310、P[3][19]=200と計算される。これは、図28に示すように、発電機No.1では限界コストの上限≦最適価格λ[19]≦限界コストの下限であり、発電機No.2では限界コストの下限(=3.51)よりも最適価格λ[19]の方が小さく、発電機No.3では限界コストの下限(=3.9)よりも最適価格λ[19]の方が小さいためである。 Next, at the cross section s=19, in step S504, the optimum supply amount P[k][19] of each generator is P[1][19]=290, P[2][19]=310 , P[3][19]=200. As shown in FIG. 1, the upper limit of the marginal cost ≤ the optimum price λ[19] ≤ the lower limit of the marginal cost, and the generator No. 2, the optimum price λ[19] is smaller than the lower limit of the marginal cost (=3.51). 3, the optimal price λ[19] is smaller than the lower limit of the marginal cost (=3.9).
以降、同様に、断面s=18から断面s=1まで1断面ずつ過去にずらしながら各断面sにおける各発電機の最適供給量P[k][s]を計算する。 Thereafter, similarly, the optimum supply amount P[k][s] of each generator at each cross section s is calculated while shifting backward one cross section from cross section s=18 to cross section s=1.
実施例2における各発電機について、本実施形態に係る生産配分決定装置10によって断面s(s=1,・・・,20)の最適供給量P[k][s]を計算した結果を図29に示す。図29では、各断面sにおける各発電機の最適供給量P[k][s]を示している。 FIG. 10 shows the result of calculating the optimum supply amount P[k][s] of the cross section s (s=1, . 29. FIG. 29 shows the optimum supply amount P[k][s] of each generator at each cross section s.
<従来技術との比較結果>
ここで、従来技術である2分探索と、上記の実施例2とで最適解の計算時間を比較した結果を図30に示す。図30に示すように、本実施形態に係る生産配分決定装置10では、従来技術(2分探索)と比較して16.9倍高速に最適解を得ることができた。なお、2分探索には、上記の特許文献5に記載の数式処理も利用した。
<Comparison result with conventional technology>
FIG. 30 shows the result of comparing the calculation time of the optimum solution between the conventional binary search and the second embodiment. As shown in FIG. 30, the production
なお、本実施形態では、或る時刻tにおいて、各断面s(s=1,・・・,T)の最適供給量P[k][s]を計算する場合について説明したが、例えば、時刻t毎に、各断面s(s=1,・・・,T)の最適供給量P[k][s]を繰り返し計算してもよい。すなわち、或る時間区間(例えば、制御周期等)を表すインデックスをt、時刻tにおける最適供給量をPt[k][s]として、時刻t毎に、最適供給量をPt[k][s](s=1,・・・,T)を計算してもよい。 In this embodiment, the case of calculating the optimum supply amount P[k][s] for each cross section s (s=1, . . . , T) at a certain time t has been described. The optimum supply amount P[k][s] for each cross section s (s=1, . . . , T) may be calculated repeatedly every time t. That is, with t being an index representing a certain time interval (for example, a control cycle) and P t [k] [s] being the optimum supply amount at time t, the optimum supply amount is P t [k] at each time t. [s] (s=1, . . . , T) may be calculated.
[第三の実施形態]
次に、第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、オフライン処理部110とオンライン処理部120とを異なる装置が有する場合について説明する。図31に示すように、本実施形態に係る生産配分決定システムには、オフライン処理部110を有する最適価格テーブル作成装置20と、オンライン処理部120を有する生産配分決定装置30とが含まれる。また、最適価格テーブル作成装置20と生産配分決定装置30とは、ネットワークを介して通信可能に接続されている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, a case will be described in which the
このような構成の場合、オフライン処理では、最適価格テーブル作成装置20が最適価格テーブルを作成し、作成した最適価格テーブルが生産配分決定装置30に送信されればよい。そして、生産配分決定装置30は、受信した最適価格テーブルを補助記憶装置等に保持しておけばよい。これにより、オンライン処理では、生産配分決定装置30は、補助記憶装置等に保持しておいた最適価格テーブルを用いて、プラントを構成する生産者の最適供給量を計算することができる。
In the case of such a configuration, in the off-line processing, the optimal price
これにより、例えば、オフライン処理を実行する最適価格テーブル作成装置20を比較的計算資源が多い情報処理装置(例えば、PC等)で実現する一方で、オンライン処理を実行する生産配分決定装置30を比較的計算資源が少ないエッジデバイス(例えば、PLCやDCS等の制御装置)で実現することができる。
As a result, for example, the optimum price
本発明は、具体的に開示された上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The invention is not limited to the specifically disclosed embodiments above, but various modifications and changes are possible without departing from the scope of the claims.
10 生産配分決定装置
110 オフライン処理部
111 総供給曲線計算部
112 最適価格テーブル作成部
120 オンライン処理部
121 最適価格計算部
122 配分計算部
10 production
Claims (15)
各生産者の供給量と限界コストとの関係を表す供給曲線モデルから、前記複数の生産者の総供給量と限界コストとの関係を表す総供給曲線モデルを計算する総供給曲線計算手段と、
前記総供給曲線モデルに基づいて、需要量に応じた最適な限界コストを示す最適価格を計算するための最適価格テーブルを作成する最適価格テーブル作成手段と、
与えられた需要量と、前記最適価格テーブルとに基づいて、前記与えられた需要量に応じた最適価格を計算する最適価格計算手段と、
前記各生産者の供給曲線モデルと、前記最適価格とに基づいて、前記各生産者それぞれの供給量の最適な配分を示す最適供給量を計算する供給量計算手段と、
を有することを特徴とする生産配分決定装置。 A production allocation determination device that determines the optimal allocation of supply volumes produced and supplied by a plurality of producers,
a total supply curve calculating means for calculating a total supply curve model representing the relationship between the total supply volume and the marginal cost of the plurality of producers from the supply curve model representing the relationship between the supply volume and the marginal cost of each producer;
Optimal price table creation means for creating an optimal price table for calculating an optimal price indicating the optimal marginal cost according to the quantity demanded, based on the aggregate supply curve model;
optimum price calculation means for calculating an optimum price corresponding to the given demand quantity based on the given demand quantity and the optimum price table;
a supply amount calculation means for calculating an optimum supply amount indicating an optimum distribution of the supply amount of each of the producers based on the supply curve model of each producer and the optimum price;
A production allocation determination device characterized by having:
前記総供給曲線モデルを、限界コストを表す変数について整理し、論理和又は論理積で分割することで、前記最適価格テーブルを作成する、ことを特徴とする請求項1に記載の生産配分決定装置。 The optimal price table creation means includes:
2. The production allocation determination device according to claim 1, wherein the optimal price table is created by arranging the variables representing the marginal cost of the total supply curve model and dividing them by a logical sum or a logical product. .
前記レコードには、需要量の上限及び下限と、前記需要量の上限及び下限に対応する計算式とが含まれ、
前記計算式は、需要量に応じた最適価格を計算するための式である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の生産配分決定装置。 The optimal price table includes one or more records,
The record includes an upper limit and a lower limit of the demand amount and a calculation formula corresponding to the upper limit and the lower limit of the demand amount,
3. The production allocation determination device according to claim 1, wherein said calculation formula is a formula for calculating the optimum price according to the quantity demanded.
前記最適価格テーブルに含まれる1以上のレコードのうち、前記与えられた需要量が前記需要量の上限及び下限の範囲内となるレコードを探索し、
探索したレコードに含まれる前記計算式に対して、前記与えられた需要量を代入することで、前記最適価格を計算する、ことを特徴とする請求項3に記載の生産配分決定装置。 The optimal price calculation means is
Searching one or more records included in the optimum price table for a record in which the given quantity of demand is within the range of the upper limit and the lower limit of the quantity of demand;
4. The production allocation determination device according to claim 3, wherein the optimal price is calculated by substituting the given demand quantity into the formula included in the searched record.
前記総供給量を表す変数と、前記限界コストを表す変数と、論理記号とを用いた一階述語論理式に対して限定記号消去法を用いることで、前記総供給量を表す変数と、前記限界コストを表す変数との関係を表す総供給曲線モデルを計算する、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の生産配分決定装置。 The aggregate supply curve calculation means,
By using a quantifier elimination method for a first-order predicate logical expression using a variable representing the total supply, a variable representing the marginal cost, and a logical symbol, the variable representing the total supply and the 5. The production allocation determination device according to any one of claims 1 to 4, wherein an aggregate supply curve model representing a relationship with variables representing marginal costs is calculated.
前記各生産者の現在の供給量と、前記各生産者の供給量の変化率制約と、前記各生産者の供給能力の上限及び下限をそれぞれ示す能力上限及び能力下限とに基づいて、時刻sにおける前記各生産者の供給量の上限及び下限をそれぞれ示す供給上限及び供給下限を計算する上下限計算手段を有し、
前記最適価格計算手段は、
与えられた需要量と、前記最適価格テーブルとに基づいて、前記与えられた需要量に応じた、時刻sにおける最適価格を計算し、
前記供給量計算手段は、
前記時刻sにおける各生産者の供給上限及び供給下限と、前記各生産者の供給曲線モデルと、前記時刻sにおける最適価格とに基づいて、前記最適供給量を計算する、ことを特徴とする請求項1に記載の生産配分決定装置。 The production allocation determination device is a production allocation determination device that determines the optimum allocation of the supply amount produced and supplied by the plurality of producers at each time s (s = 1, ..., T),
At time s having upper and lower limit calculation means for calculating upper and lower supply limits respectively indicating the upper and lower limits of the supply amount of each producer in
The optimal price calculation means is
Calculate the optimum price at time s according to the given demand quantity based on the given demand quantity and the optimum price table,
The supply amount calculation means is
The optimum supply amount is calculated based on the upper and lower supply limits of each producer at the time s, the supply curve model of each producer, and the optimum price at the time s. Item 1. The production allocation determination device according to item 1.
前記総供給曲線モデルを、限界コストを表す変数と前記需要量を表す変数とについて整理し、論理和又は論理積で分割することで、前記最適価格テーブルを作成する、ことを特徴とする請求項6に記載の生産配分決定装置。 The optimal price table creation means includes:
The optimal price table is created by organizing the aggregate supply curve model with respect to variables representing the marginal cost and the variables representing the quantity demanded, and dividing them by a logical sum or a logical product. 7. The production allocation determination device according to 6.
前記レコードには、需要量の上限及び下限をそれぞれ表す第1の数式群及び第2の数式群と、前記需要量を表す変数が含まれない第3の数式群と、前記第1の数式群、前記第2の数式群及び前記第3の数式群に対応する計算式とが含まれ、
前記計算式は、需要量に応じた、時刻sにおける最適価格を計算するための式である、ことを特徴とする請求項6又は7に記載の生産配分決定装置。 The optimal price table includes one or more records,
The record includes a first group of formulas and a second group of formulas respectively representing the upper limit and the lower limit of the demand amount, a third group of formulas not including variables representing the demand amount, and the first group of formulas. , calculation formulas corresponding to the second group of formulas and the third group of formulas,
8. The production allocation determination device according to claim 6, wherein said calculation formula is a formula for calculating the optimum price at time s according to the quantity demanded.
前記最適価格テーブルに含まれる1以上のレコードのうち、前記与えられた需要量が、前記第1の数式群の最小値及び前記第2の数式群の最大値の範囲内となり、かつ、前記第3の数式群が真となるレコードを探索し、
探索したレコードに含まれる前記計算式に対して、前記与えられた需要量と前記供給上限及び供給下限を代入することで、前記最適価格を計算する、ことを特徴とする請求項8に記載の生産配分決定装置。 The optimal price calculation means is
Among the one or more records included in the optimum price table, the given demand quantity falls within the range between the minimum value of the first formula group and the maximum value of the second formula group, and Search for records where the formula group of 3 is true,
9. The optimum price is calculated by substituting the given demand quantity, the upper supply limit and the lower supply limit into the formula included in the searched record. Production allocation decision device.
前記総供給量を表す変数と、前記限界コストを表す変数と、前記各生産者の供給上限及び供給下限をそれぞれ表す変数と、論理記号とを用いた一階述語論理式に対して限定記号消去法を用いることで、前記総供給量を表す変数と、前記限界コストを表す変数と、前記各生産者の供給上限及び供給下限をそれぞれ表す変数との関係を表す総供給曲線モデルを計算する、ことを特徴とする請求項6乃至9の何れか一項に記載の生産配分決定装置。 The aggregate supply curve calculation means,
Eliminate quantifiers from the first-order predicate logic formula using the variable representing the total supply amount, the variable representing the marginal cost, the variables representing the upper supply limit and the lower supply limit of each producer, and logical symbols calculating an aggregate supply curve model representing the relationship between the variables representing the total supply, the variables representing the marginal costs, and the variables representing the upper and lower supply limits of each of the producers, respectively, by using the method of 10. The production allocation determination device according to any one of claims 6 to 9, characterized in that:
前記最適価格計算手段による前記最適価格の計算と、前記供給量計算手段による前記最適供給量の計算とをオンラインで実行する、ことを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の生産配分決定装置。 performing off-line calculation of the aggregate supply curve model by the aggregate supply curve calculation means and creation of the optimum price table by the optimum price table creation means;
12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the calculation of said optimum price by said optimum price calculation means and the calculation of said optimum supply quantity by said supply quantity calculation means are executed online. Production allocation decision device.
前記情報処理装置は、
各生産者の供給量と限界コストとの関係を表す供給曲線モデルから、前記複数の生産者の総供給量と限界コストとの関係を表す総供給曲線モデルを計算する総供給曲線計算手段と、
前記総供給曲線モデルに基づいて、需要量に応じた最適な限界コストを示す最適価格を計算するための最適価格テーブルを作成する最適価格テーブル作成手段と、を有し、
前記制御装置は、
与えられた需要量と、前記最適価格テーブルとに基づいて、前記与えられた需要量に応じた最適価格を計算する最適価格計算手段と、
前記各生産者の供給曲線モデルと、前記最適価格とに基づいて、前記各生産者それぞれの供給量の最適な配分を示す最適供給量を計算する供給量計算手段と、
を有することを特徴とする生産配分決定システム。 A production allocation determination system for determining the optimum allocation of supply volumes produced and supplied by a plurality of producers, the production allocation determination system including an information processing device and a control device,
The information processing device is
a total supply curve calculating means for calculating a total supply curve model representing the relationship between the total supply volume and the marginal cost of the plurality of producers from the supply curve model representing the relationship between the supply volume and the marginal cost of each producer;
an optimal price table creation means for creating an optimal price table for calculating an optimal price indicating the optimal marginal cost according to the quantity demanded, based on the aggregate supply curve model;
The control device is
optimum price calculation means for calculating an optimum price corresponding to the given demand quantity based on the given demand quantity and the optimum price table;
a supply amount calculation means for calculating an optimum supply amount indicating an optimum distribution of the supply amount of each of the producers based on the supply curve model of each producer and the optimum price;
A production allocation determination system characterized by having:
前記制御装置は、前記最適価格計算手段による前記最適価格の計算と、前記供給量計算手段による前記最適供給量の計算とをオンラインで実行する、ことを特徴とする請求項13に記載の生産配分決定システム。 the information processing device performs off-line calculation of the aggregate supply curve model by the aggregate supply curve calculation means and creation of the optimum price table by the optimum price table creation means;
14. The production allocation according to claim 13, wherein said control device executes the calculation of said optimum price by said optimum price calculation means and the calculation of said optimum supply quantity by said supply quantity calculation means on-line. decision system.
各生産者の供給量と限界コストとの関係を表す供給曲線モデルから、前記複数の生産者の総供給量と限界コストとの関係を表す総供給曲線モデルを計算する総供給曲線計算手順と、
前記総供給曲線モデルに基づいて、需要量に応じた最適な限界コストを示す最適価格を計算するための最適価格テーブルを作成する最適価格テーブル作成手順と、
与えられた需要量と、前記最適価格テーブルとに基づいて、前記与えられた需要量に応じた最適価格を計算する最適価格計算手順と、
前記各生産者の供給曲線モデルと、前記最適価格とに基づいて、前記各生産者それぞれの供給量の最適な配分を示す最適供給量を計算する供給量計算手順と、
を有することを特徴とする生産配分決定方法。 A production allocation determination device that determines the optimal allocation of supply volumes produced and supplied by multiple producers,
a total supply curve calculation procedure for calculating a total supply curve model representing the relationship between the total supply volume and the marginal cost of the plurality of producers from the supply curve model representing the relationship between the supply volume and the marginal cost of each producer;
an optimum price table creation procedure for creating an optimum price table for calculating an optimum price indicating the optimum marginal cost according to the quantity demanded, based on the aggregate supply curve model;
an optimum price calculation procedure for calculating an optimum price corresponding to the given demand quantity based on the given demand quantity and the optimum price table;
a supply amount calculation procedure for calculating an optimum supply amount indicating an optimum allocation of the supply amount of each of the producers based on the supply curve model of each producer and the optimum price;
A production allocation determination method characterized by comprising:
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