JP7844381B2 - Energy operation planning device and energy operation planning method - Google Patents
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Description
本発明は、エネルギ運用計画装置及びエネルギ運用計画方法に関する。 This invention relates to an energy utilization planning device and an energy utilization planning method.
電力の運用を実現するために、将来状況の予測値に基づいて機器の将来運用の指針及び制御指令値を示した計画が電力運用計画として作成される。この電力運用計画の一例として、発電機の運用計画がある。発電機の運用計画は、計画期間の各時刻における電力の需要予測値に基づいて、各発電機や電力系統の運用上の制約を充足したうえで、電力需要に合わせた発電機の運転又は停止状態、及び発電機の出力を総発電コストが最小になるように決定するものである。また、電力市場での電力売買まで実施する場合には、電力市場価格の予測値に基づき、総発電コストだけでなく、電力売買も含めた収益を最大化するように運用計画が決定されることもある。 To ensure efficient power operation, a power operation plan is created that outlines guidelines for future equipment operation and control command values based on predicted future conditions. An example of such a plan is a generator operation plan. Based on predicted power demand at each point in the plan period, the generator operation plan determines the operation or shutdown state of each generator and the power grid, as well as the generator output, in order to minimize total power generation costs, while satisfying operational constraints for each generator and power system. Furthermore, if electricity trading is conducted in the power market, the operation plan may be determined based on predicted electricity market prices to maximize not only total power generation costs but also revenue from electricity trading.
このような発電機の運用計画方法が、例えば、非特許文献1に開示されている。非特許文献1には、電力の需要と供給が一致するという需給バランスや、起動時や停止後の発電機はその状態を一定時間保持するという最小連続起動時間や最小連続停止時間など、各発電機や電力系統の運用上の制約を満たしながら、総発電コストが最小となるように運用計画が算出される技術が開示されている。この運用計画の算出においては、発電機がたとえ1台であっても、発電機の起動と停止の2つの状態を運用計画の時間断面数nの全てについて考慮すれば、2n通りの膨大な組合せの運用計画が考えられる。このため、膨大な組み合わせの運用計画の中から総発電コストを最小化し、又は収益を最大化する運用計画を短時間で決定する最適化手法が必須とされていた。 Such a method for planning the operation of a generator is disclosed, for example, in Non-Patent Document 1. Non-Patent Document 1 discloses a technology for calculating an operation plan that minimizes the total power generation cost while satisfying operational constraints of each generator and power system, such as the supply-demand balance where the demand and supply of electricity match, and the minimum continuous start-up time and minimum continuous stop-down time where the generator maintains its state for a certain period of time after starting up and stopping. In calculating this operation plan, even if there is only one generator, if the two states of starting up and stopping the generator are considered for all n time cross-sections of the operation plan, a vast number of 2 ^n combinations of operation plans can be considered. For this reason, an optimization method that can quickly determine an operation plan that minimizes the total power generation cost or maximizes profits from among the vast number of combinations of operation plans has been essential.
一方で、出力が天候に依存する太陽光発電などの再生可能エネルギについて、将来発電量の予測には実運用時刻での実際の発電量との乖離である予測誤差が発生する。将来的に再生可能エネルギの導入量はさらなる増加が予定されている。しかし、再生可能エネルギの導入量が増大するほど予測誤差の影響も拡大する。このため、実際の発電量と予測値の乖離量も大きくなり、電力の需給バランスなどの運用制約を満たすことが難しくなる。また、再生可能エネルギの予測誤差の影響により、電力市場価格の予測値と実際の約定価格の乖離である予測誤差も大きくなる。 On the other hand, for renewable energy sources such as solar power, whose output depends on weather conditions, future power generation forecasts are subject to prediction errors, which represent a discrepancy between the forecast and the actual power generation during actual operating hours. Further increases in the amount of renewable energy introduced are planned for the future. However, as the amount of renewable energy introduced increases, the impact of prediction errors also expands. Therefore, the discrepancy between actual power generation and the forecast value becomes larger, making it difficult to meet operational constraints such as the balance of electricity supply and demand. Furthermore, the prediction errors for renewable energy also increase the prediction error, which represents the discrepancy between the predicted value and the actual contracted price of electricity in the market.
運用計画に基づいて運用が実施された後に、再生可能エネルギの予測誤差に起因して実際の運用を修正すると、総発電コストの増加、及び収益性の悪化が発生する可能性がある。このような、実際の運用状況が精度よく予測できない不確実な状況において、再生可能エネルギの発電量や電力市場価格などの不確実性を膨大な数の予測シナリオで模擬する計画技術が非特許文献2及び3などに提案されている。これらの技術によれば、単一の想定シナリオではなく、予測値が異なるシナリオも想定して運用計画が作成される。このため、いずれかのシナリオで実際の発電量の乖離が小さければ、予測誤差などの不確実性を想定することになり、運用計画に対する不確実性の影響を抑えることが可能となる。 If operations are modified after implementation based on an operational plan due to prediction errors in renewable energy, it could lead to an increase in total power generation costs and a deterioration in profitability. In such uncertain situations where actual operational conditions cannot be accurately predicted, planning techniques that simulate uncertainties such as renewable energy generation and electricity market prices using a vast number of prediction scenarios have been proposed in Non-Patent Documents 2 and 3. According to these techniques, operational plans are created not based on a single assumed scenario, but on scenarios with different predicted values. Therefore, if the deviation of actual power generation is small in any of the scenarios, uncertainties such as prediction errors are assumed, making it possible to mitigate the impact of uncertainty on the operational plan.
上述したように、電力運用計画の作成において、将来状況の予測値の予測誤差など不確実性の影響を最小限に抑えるために、事前に不確実性シナリオを想定して運用計画が作成されていた。不確実性シナリオとは、上述した再生可能エネルギの発電量の変動の他、例えば、梅雨の時期であるにもかからず、わずかな期間だけ猛暑になる短期の天候変化に起因したシナリオが想定される。また、計画の期間が長期になれば、予測と異なり暖冬になったなど長期の要因に起因したシナリオも含むことになる。 As mentioned above, in creating power operation plans, uncertainty scenarios were anticipated in advance to minimize the impact of uncertainties such as prediction errors in future conditions. These uncertainty scenarios include not only fluctuations in renewable energy generation, but also scenarios caused by short-term weather changes, such as a brief period of extreme heat despite it being the rainy season. Furthermore, for longer-term plans, scenarios caused by long-term factors, such as a mild winter contrary to predictions, would also be included.
事前に想定する不確実性シナリオの数が膨大になるほど、運用計画を作成するための演算規模が大規模になる。この場合、運用計画を作成する処理に膨大な演算時間を要し、実際の運用で適用ができないという懸念があった。 The more uncertain scenarios anticipated in advance, the larger the computational scale required to create the operational plan becomes. In this case, there was a concern that the process of creating the operational plan would require an enormous amount of computation time, making it impractical for actual operation.
このため、運用計画を作成する処理の演算時間を削減するためには不確実性シナリオの数を低減する必要がある。ただし、単に不確実性シナリオの数を低減しただけでは、不確実性の模擬精度も低下し、運用計画の作成時点における不確実性の想定が不十分となる。運用計画を作成した後に想定外の不確実性シナリオが発生した場合、運用計画を修正して、発電機を運用しなければならない。この結果、総発電コストの増加や収益性の悪化が懸念される。 Therefore, to reduce the computation time required to create the operational plan, it is necessary to reduce the number of uncertainty scenarios. However, simply reducing the number of uncertainty scenarios will also decrease the accuracy of uncertainty simulation, resulting in insufficient uncertainty assumptions at the time of operational plan creation. If an unexpected uncertainty scenario occurs after the operational plan has been created, the operational plan must be revised and the generators operated accordingly. As a result, there are concerns about an increase in total power generation costs and a deterioration in profitability.
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、不確実性を想定したシナリオを削除しても結果に影響を与えないシナリオを選定して、エネルギ運用計画を作成することを目的とする。 This invention was made in view of these circumstances, and aims to create an energy operation plan by selecting scenarios that do not affect the results even when scenarios that anticipate uncertainty are removed.
本発明に係るエネルギ運用計画装置は、エネルギ運用計画の作成に必要な情報を複数のシナリオとして推定モデルに入力し、エネルギ運用計画を概算した概算計画を作成する概算計画作成部と、概算計画の結果に基づいて、シナリオ間の類似性を評価する評価部と、推定モデルに入力されたシナリオのうち、評価部の類似性の評価に基づきシナリオが類似しないようにシナリオを選定するシナリオ選定部と、選定されたシナリオを用いてエネルギ運用計画を作成する計画作成部と、を備える。 The energy operation planning device according to the present invention comprises: an estimated plan creation unit that inputs information necessary for creating an energy operation plan as multiple scenarios into an estimation model and creates an estimated plan by estimating the energy operation plan; an evaluation unit that evaluates the similarity between scenarios based on the results of the estimated plan; a scenario selection unit that selects scenarios from among the scenarios input into the estimation model so that the scenarios are not similar based on the similarity evaluation by the evaluation unit; and a planning unit that creates an energy operation plan using the selected scenarios.
本発明によれば、不確実性を想定したシナリオを削除しても結果に影響を与えないシナリオを選定することで、例えば、実用的な演算時間で不確実性の影響を抑えながら経済性を向上できるエネルギ運用計画を作成することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, by selecting scenarios in which the results are not affected even if scenarios that assume uncertainty are removed, it becomes possible to create an energy operation plan that can improve economic efficiency while suppressing the effects of uncertainty within a practical computation time.
Other issues, configurations, and effects not mentioned above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施に好適な実施形態について説明する。なお、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、下記具体的内容に発明自体が限定されることを意図するものではない。
また、以下の説明において、同一又は類似の要素及び処理に同一の符号を付し、重複説明を省略する。また、後出の実施形態では、既出の実施形態との差異のみを説明し、重複説明を省略する。また、以下の実施形態の説明及び各図で示す構成及び処理は、本発明の理解及び実施に必要な程度で実施形態の概要を示すものであり、本発明に係る実施の態様を限定することを意図する趣旨ではない。また、各実施形態及び各変形例は、本発明の趣旨を逸脱せず、互いに整合する範囲内で、一部又は全部を組合せることができる。
The following describes embodiments preferred for carrying out the present invention. It should be noted that the following are merely examples of embodiments, and the invention itself is not intended to be limited to the specific details described below.
Furthermore, in the following description, the same or similar elements and processes are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted. Also, in later embodiments, only the differences from previously described embodiments are explained, and redundant explanations are omitted. In addition, the following descriptions of embodiments and the configurations and processes shown in each figure are intended to provide an overview of the embodiments to the extent necessary for understanding and implementing the present invention, and are not intended to limit the manner in which the present invention can be implemented. Furthermore, each embodiment and each modification can be combined in whole or in part within a range that is consistent with each other and does not depart from the spirit of the present invention.
本明細書では、複数のエネルギ設備を有する事業者や、エネルギ設備の運用計画を調整可能な事業者などが行うエネルギ運用計画の立案を支援するエネルギ運用計画装置に関して説明する。以下では、本発明が適用される電力事業を対象とした電力運用計画装置の一例について説明する。 This specification describes an energy operation planning device that assists in the development of energy operation plans by operators with multiple energy facilities or operators capable of coordinating the operation plans of energy facilities. Below, an example of a power operation planning device for a power business to which the present invention applies is described.
[第1の実施形態]
<電力運用計画装置1の機能構成>
始めに、電力運用計画装置1の機能構成例について、図1と図2を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態に係る電力運用計画装置1の機能構成例を示すブロック図である。
電力運用計画装置1(エネルギ運用計画装置の一例)は、発電及び系統情報部2と、演算部3と、画面表示及び結果保存部4と、を備えており、電力運用計画のための処理を行う。
[First Embodiment]
<Functional Configuration of Power Operation Planning System 1>
First, an example of the functional configuration of the power operation planning device 1 will be explained with reference to Figures 1 and 2.
Figure 1 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the power operation planning device 1 according to the first embodiment.
The power operation planning device 1 (an example of an energy operation planning device) comprises a power generation and grid information unit 2, a calculation unit 3, and a screen display and result storage unit 4, and performs processing for power operation planning.
発電及び系統情報部2は、後述する図3に示す系統情報データベースDB1及び電力運用計画データベースDB2として、電力運用計画の作成に要する情報を格納する機能を有する。この発電及び系統情報部2は、例えば、発電機器情報、定期点検情報、系統情報、需給情報、調整力情報、再生可能エネルギ情報、想定事故情報、及びシナリオ情報を格納する。 The power generation and grid information unit 2 has the function of storing information necessary for creating a power operation plan, as shown in Figure 3 below, namely the grid information database DB1 and the power operation plan database DB2. This power generation and grid information unit 2 stores, for example, power generation equipment information, periodic inspection information, grid information, supply and demand information, adjustment capacity information, renewable energy information, assumed accident information, and scenario information.
発電機器情報は、各発電機の特性を示した機器定数などの情報である。
定期点検情報は、保守点検のため、発電機の運転停止又は出力を制限する情報である。
系統情報は、電力系統の連系線の最大送電容量などの情報である。
需給情報は、必要となる発電量である電力需要及び予測誤差を含めた需要が取りうる確率分布範囲などの情報である。
Power generation equipment information includes information such as equipment constants that indicate the characteristics of each generator.
Periodic inspection information refers to information regarding the shutdown or restriction of the generator's output for maintenance and inspection purposes.
System information includes information such as the maximum transmission capacity of interconnection lines in the power grid.
Supply and demand information includes electricity demand, which is the required amount of power generation, and the probability distribution range of demand, including forecast errors.
調整力情報は、電力運用計画など想定状態からの変動を調整するための情報である。
再生可能エネルギ情報は、再生可能エネルギの特性や発電量や予測誤差を含めた発電量が取りうる確率分布範囲などの情報である。
想定事故情報は、故障により運転できないことで停止扱いとなる発電機や設備機器の情報である。
シナリオ情報は、運用者が想定するシナリオの情報、又は需給情報や再生可能エネルギにおける予測誤差を含めて取りうる確率分布範囲から統計的に作成されるシナリオの情報である。
Adjustment capacity information is information used to adjust for deviations from assumed conditions, such as power operation plans.
Renewable energy information includes information such as the characteristics of renewable energy sources, the amount of electricity generated, and the probability distribution range of the amount of electricity that can be generated, including prediction errors.
The anticipated accident information includes details about generators and equipment that will be shut down due to malfunctions preventing them from operating.
Scenario information refers to information about scenarios assumed by the operator, or scenarios statistically created from a range of possible probability distributions, including supply and demand information and prediction errors in renewable energy.
次に、演算部3の機能構成例について説明する。
演算部3は、シナリオに基づく計画概算部31と、概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32と、不確実性計画算出部33と、を備えている。
Next, we will describe an example of the functional configuration of the arithmetic unit 3.
The calculation unit 3 includes a scenario-based plan estimation unit 31, a decision variable evaluation and scenario selection unit 32 for the estimated plan, and an uncertainty plan calculation unit 33.
シナリオに基づく計画概算部31(概算計画作成部の一例)では、発電及び系統情報部2より、発電機機器情報、需給情報及びシナリオ情報などの電力運用計画の作成に必要な情報を複数のシナリオとして、近似的な推定モデルに入力する。この推定モデルは、シナリオと計画結果の関係性を示したモデルである。例えば、推定モデルは、電力運用計画の作成に必要な情報と、後述する式(1)の最適化問題を厳密に解くことで作成される電力運用計画との関係性を模擬したモデルであって、電力運用計画の作成で用いられる手法とは異なる手法で構成される。推定モデルは、この模擬した関係性に基づき、入力から電力運用計画を概算した計画結果(「概算計画」とも呼ぶ)を出力する。推定モデルは、例えば、電力運用計画を作成するための式(1)の最適化問題を緩和した緩和最適化問題である。なお、推定モデルは、電力運用計画の作成に必要な情報と、不確実性を想定した電力運用計画との関係性を学習した機械学習モデルとしてもよい。緩和最適化問題、機械学習モデルの詳細は後述する。
In the scenario-based planning estimation unit 31 (an example of an estimation plan creation unit), information necessary for creating a power operation plan, such as generator equipment information, supply and demand information, and scenario information, is input from the power generation and grid information unit 2 as multiple scenarios into an approximate estimation model. This estimation model is a model that shows the relationship between scenarios and planning results. For example, the estimation model is a model that simulates the relationship between the information necessary for creating a power operation plan and a power operation plan created by strictly solving the optimization problem of equation (1) described later, and is composed of a method different from the method used to create the power operation plan. Based on this simulated relationship, the estimation model outputs a planning result (also called an "estimated plan") that estimates the power operation plan from the input. The estimation model is, for example, a relaxed optimization problem that relaxes the optimization problem of equation (1) for creating a power operation plan. The estimation model may also be a machine learning model that has learned the relationship between the information necessary for creating a power operation plan and a power operation plan that assumes uncertainty. Details of the relaxed optimization problem and machine learning model will be described later.
シナリオに基づく計画概算部31は、推定モデルの出力を、電力運用計画の不確実性を想定して概算される概算計画として出力する。ここで、シナリオに基づく計画概算部31では、発電機機器情報、需給情報及びシナリオ情報などの電力運用計画の作成に必要な情報をシナリオとして入力とした。シナリオとして、例えば、電力需要(人々が必要とする電力)の予測値が外れたことを考慮するため、電力需要の予測値が外れた複数のシナリオがある。これらシナリオに対し、電力運用計画は、例えば、発電機の当日の運用を決めるためにいつどれだけ発電するかを決めた計画となる。この計画の計画結果は、電力運用計画によりいつどれだけ発電するかを示す情報(「計画結果」とも呼ぶ)である。つまり、計画結果とは、計画から導き出されるアウトプットであり、いつ発電機を起動または停止させるかなどを運用者に示すことで、発電機の当日の運用を決めるための運用者の判断材料となるものである。 The scenario-based planning estimation unit 31 outputs the output of the estimation model as an estimated plan that takes into account the uncertainty of the power operation plan. Here, the scenario-based planning estimation unit 31 takes information necessary for creating the power operation plan, such as generator equipment information, supply and demand information, and scenario information, as input as a scenario. As a scenario, for example, there are multiple scenarios where the predicted power demand (the amount of electricity people need) is inaccurate, to account for cases where the predicted power demand is incorrect. For these scenarios, the power operation plan is, for example, a plan that determines when and how much power to generate in order to decide the operation of the generators on a given day. The planning result of this plan is information (also called the "planning result") that shows when and how much power will be generated according to the power operation plan. In other words, the planning result is the output derived from the plan, and by showing the operator when to start or stop the generators, it serves as information for the operator to decide on the operation of the generators on a given day.
なお、計画結果には、運用者が将来の状況に応じて調整可能であるため、運用者が現時点では重要視しない要素も含まれている。ここで、運用者が複数の状況が異なる状況を想定すればシナリオも複数になりうるが、シナリオ同士の差異が小さな場合には、差異が小さなシナリオのうち一方を削除しても前述の電力運用計画の結果において運用者が重要視する要素は変わらない可能性がある。このため、発電及び系統情報部2に格納される全てのシナリオを抽出した場合、冗長な情報が含まれる。後述の電力運用計画作成に要する演算時間を短縮するため、シナリオに基づく計画概算部31が出力する概算計画に基づき、冗長なシナリオを除いて必要なシナリオを抽出する必要がある。 Furthermore, the plan results include elements that the operator does not currently consider important, as these can be adjusted by the operator according to future circumstances. While multiple scenarios may arise if the operator anticipates several different situations, if the differences between scenarios are small, deleting one of the scenarios with small differences may not change the elements the operator considers important in the power operation plan. Therefore, extracting all scenarios stored in the power generation and grid information unit 2 would result in redundant information. To reduce the calculation time required for creating the power operation plan described later, it is necessary to extract the necessary scenarios by excluding redundant ones, based on the estimated plan output by the scenario-based plan estimation unit 31.
ここで、概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32の機能構成例について、図2を参照して説明する。
図2は、概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32の内部構成例を示すブロック図である。
Here, an example of the functional configuration of the decision variable evaluation and scenario selection unit 32 for the preliminary plan will be explained with reference to Figure 2.
Figure 2 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the decision variable evaluation and scenario selection unit 32 for the preliminary plan.
概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32は、計画結果特徴量の類似性評価部321と、シナリオ選定部322を備えている。 The preliminary plan's decision variable evaluation and scenario selection unit 32 comprises a similarity evaluation unit 321 for plan result features and a scenario selection unit 322.
計画結果特徴量の類似性評価部321は、シナリオに基づく計画概算部31で作成された概算計画の結果に基づいて、シナリオ間の類似性を評価する。ここで、計画結果特徴量の類似性評価部321は、概算計画の結果に基づいて、シナリオごとにエネルギ運用計画に対する作用が類似するとした類似性を評価する。例えば、異なるシナリオであっても同じ計画結果が概算されていると、その概算計画結果の基となったシナリオに対する概算では無い計画結果も類似であると評価される。ここで、計画に従って運用を進めるにあたり、運用時に計画の内容を修正しても運用制約違反や追加コストが生じず運用には影響の無い要素が計画結果には含まれている。計画結果を評価するにあたり、計画結果の全ての要素ではなく、運用に変更しても影響の無い要素を除外した、計画時に決定しなければ運用制約違反や追加コストを伴う決定変数のみを類似性評価の対象としてもよい。 The similarity evaluation unit 321 of the planning result features evaluates the similarity between scenarios based on the results of the estimated plans created by the scenario-based planning estimation unit 31. Here, the similarity evaluation unit 321 evaluates the similarity based on the estimated plans, assuming that the effects on the energy operation plan are similar for each scenario. For example, if the same planning result is estimated for different scenarios, then the planning result that is not an estimate for the scenario on which that estimated plan result was based is also evaluated as similar. Here, when proceeding with operations according to the plan, the planning results include elements that, even if the plan content is modified during operation, do not result in violations of operational constraints or additional costs, and therefore do not affect operations. When evaluating the planning results, instead of evaluating all elements of the planning results, it is also possible to exclude elements that do not affect operations even if changed, and only evaluate the decision variables that would result in violations of operational constraints or additional costs if not decided during planning.
シナリオ選定部322は、推定モデルに入力されたシナリオのうち、計画結果特徴量の類似性評価部321の類似性の評価に基づきシナリオが類似しないようにシナリオを選定する。例えば、シナリオ選定部322は、計画結果特徴量の類似性評価部321の類似性の評価に基づき類似したシナリオを削除し、残りのシナリオを選定する。この際、類似と評価された概算計画結果において、その概算計画結果の基となるシナリオを、重複したシナリオと見なす。シナリオ選定部322は、重複したシナリオのうち、一方を不要なシナリオと判定し、重複したシナリオを除いて、残りのシナリオを選定する。シナリオ選定部322が選定したシナリオは、不確実性計画算出部33に出力される。 The scenario selection unit 322 selects scenarios from those input to the estimation model based on the similarity evaluation of the plan result features by the similarity evaluation unit 321, ensuring that the scenarios are not similar. For example, the scenario selection unit 322 deletes similar scenarios based on the similarity evaluation of the plan result features by the similarity evaluation unit 321 and selects the remaining scenarios. In this process, the scenarios that form the basis of the estimated plan results evaluated as similar are considered duplicate scenarios. The scenario selection unit 322 determines one of the duplicate scenarios to be unnecessary, removes the duplicate scenario, and selects the remaining scenarios. The scenarios selected by the scenario selection unit 322 are output to the uncertainty plan calculation unit 33.
ここで、シナリオ選定部322は、シナリオに基づく計画概算部31で入力したシナリオに対して、シナリオの発生確率が小さく、他のシナリオとの類似性評価で類似性が高いほど値が小さくなる確率類似性評価指標に基づき、確率類似性評価指標が小さいシナリオから優先して削除し、残りのシナリオを選定する。このため、シナリオ選定部322がシナリオを削除しても、そのシナリオの発生確率は低いので、残ったシナリオで作成される電力運用計画の結果への影響を最小限にとどめることができる。 Here, the scenario selection unit 322, based on the scenarios input by the scenario-based plan estimation unit 31, selects scenarios based on a probability similarity evaluation index, where the value decreases as the probability of the scenario occurring decreases and the similarity evaluation with other scenarios increases. It prioritizes deleting scenarios with low probability similarity evaluation index values, and then selects the remaining scenarios. Therefore, even if the scenario selection unit 322 deletes a scenario, its probability of occurrence is low, minimizing the impact on the results of the power operation plan created from the remaining scenarios.
図1に戻って説明を続ける。
不確実性計画算出部33(計画作成部の一例)は、概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32で選定されたシナリオを用いて、不確実性を考慮した電力運用計画を算出する。不確実性計画算出部33は、不確実性シナリオ及び電力運用計画を画面表示及び結果保存部4に出力する。
Returning to Figure 1, we continue the explanation.
The uncertainty planning calculation unit 33 (an example of a planning unit) calculates a power operation plan that takes uncertainty into account using the scenarios selected by the preliminary plan determination variable evaluation and scenario selection unit 32. The uncertainty planning calculation unit 33 outputs the uncertainty scenarios and power operation plan to the screen display and result saving unit 4.
画面表示及び結果保存部4は、不確実性計画算出部33から出力される不確実性シナリオ及び電力運用計画を、後述する図3に示す表示部21の画面に表示する。また、画面表示及び結果保存部4は、電力運用計画の結果を、後述する図3に示す電力運用計画データベースDB2に保存する。 The screen display and result storage unit 4 displays the uncertainty scenario and power operation plan output from the uncertainty plan calculation unit 33 on the screen of the display unit 21, as shown in Figure 3, which will be described later. The screen display and result storage unit 4 also saves the results of the power operation plan to the power operation plan database DB2, as shown in Figure 3, which will be described later.
<電力運用計画装置1のハードウェア構成>
図3は、電力系統100の構成例と、第1の実施形態に係る電力運用計画装置1のハードウェア構成例を示す図である。
<Hardware configuration of power operation planning device 1>
Figure 3 shows an example of the configuration of the power system 100 and an example of the hardware configuration of the power operation planning device 1 according to the first embodiment.
図3の上側には、電力系統100の構成例が示される。電力系統100は、複数の発電機130及び負荷150が母線(ノード)110、変圧器120、送電線路140等を介して相互に連系されたシステムである。電力系統100の構成を表す系統情報は、図3の下側に示す系統情報データベースDB1に格納される。 The upper part of Figure 3 shows an example of the configuration of the power system 100. The power system 100 is a system in which multiple generators 130 and loads 150 are interconnected via busbars (nodes) 110, transformers 120, transmission lines 140, etc. The system information representing the configuration of the power system 100 is stored in the system information database DB1 shown in the lower part of Figure 3.
電力運用計画装置1は、図1に示した発電及び系統情報部2に格納される発電機器情報などの各種情報と、負荷150などの複数の計測データとを電力系統100から取得する。電力運用計画装置1が通信ネットワーク300を介して電力系統100から取得した電力運用計の情報は、図3の下側に示す電力運用計画データベースDB2に格納される。 The power operation planning device 1 acquires various information, such as power generation equipment information stored in the power generation and system information unit 2 shown in Figure 1, and multiple measurement data, such as load 150, from the power system 100. The power operation meter information acquired by the power operation planning device 1 from the power system 100 via the communication network 300 is stored in the power operation planning database DB2 shown at the bottom of Figure 3.
図3において、母線110には、電力系統100の保護、制御、監視の目的での各種の計測器が適宜設置されている。計測器が検知した信号は、通信ネットワーク300を介して電力運用計画装置1の通信部23に送信される。図中の破線は、発電機130や負荷150が、計測器が検知した信号を無線で通信ネットワーク300に送信する様子を表す。 In Figure 3, various measuring instruments are appropriately installed on the busbar 110 for the purpose of protecting, controlling, and monitoring the power system 100. Signals detected by the measuring instruments are transmitted to the communication unit 23 of the power operation planning device 1 via the communication network 300. The dashed lines in the figure represent how the generator 130 and load 150 transmit signals detected by the measuring instruments wirelessly to the communication network 300.
図3の下側には、電力系統100に対する電力運用計画装置1のハードウェア構成例が示される。
電力運用計画装置1は、計算機システムで構成されている。この電力運用計画装置1は、表示部21、入力部22、通信部23、CPU24、メモリ25、及び各種データベース(系統情報データベースDB1、電力運用計画データベースDB2)を備え、各部がバス線26に接続されている。
The lower part of Figure 3 shows an example of the hardware configuration of the power operation planning device 1 for the power system 100.
The power operation planning device 1 is composed of a computer system. This power operation planning device 1 includes a display unit 21, an input unit 22, a communication unit 23, a CPU 24, a memory 25, and various databases (system information database DB1, power operation planning database DB2), and each unit is connected to a bus line 26.
表示部21は、例えば、ディスプレイ装置である。なお、表示部21は、例えば、ディスプレイ装置に代えて、又はディスプレイ装置と共に、プリンタ装置又は音声出力装置等を用いる構成としてもよい。 The display unit 21 is, for example, a display device. Alternatively, the display unit 21 may be configured to use, for example, a printer device or an audio output device, either in place of or in conjunction with a display device.
入力部22は、例えば、キーボードやマウス等のポインティング装置、タッチパネル、音声指示装置等の少なくともいずれか一つを備えて構成される。 The input unit 22 is configured to include at least one of the following: a pointing device such as a keyboard or mouse, a touch panel, or a voice instruction device.
通信部23は、通信ネットワーク300に接続するための回路及び通信プロトコルを備える。通信部23は、他にも気象システムや電力市場システム、VPP(Virtual Power Plant)のような複数の分散電源や需要家を監視制御するアグリゲータとも通信を行う。 The communication unit 23 includes circuits and communication protocols for connecting to the communication network 300. The communication unit 23 also communicates with weather systems, power market systems, and aggregators that monitor and control multiple distributed power sources and consumers, such as VPPs (Virtual Power Plants).
CPU24は、メモリ25と協働してプログラムを実行して電力運用計画装置1の各部を実現したり、表示すべき画像データの指示や、各種データベース内のデータの検索等を行ったりする。CPU24は、一つ又は複数の半導体チップとして構成してもよいし、又は、計算サーバのようなコンピュータ装置として構成してもよい。 The CPU 24 works in cooperation with the memory 25 to execute programs and implement each part of the power operation planning device 1, as well as to issue instructions for image data to be displayed and to search for data in various databases. The CPU 24 may be configured as one or more semiconductor chips, or as a computer device such as a computing server.
メモリ25は、例えば、RAM(Random Access Memory)として構成され、コンピュータプログラムを記憶したり、各処理に必要な計算結果データ及び画像データ等を記憶したりする。また、メモリ25は、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、不揮発性のメモリ等が用いられてもよい。この場合、メモリ25は、電力運用計画装置1によって実行されるプログラムを格納したコンピュータが読取可能な非一過性の記憶媒体の一例として用いられる。メモリ25に格納されたデータは、データベースに保存され、表示部21に送られて表示され、又は通信ネットワーク300を介して、発電機などの各機器に運用制御指令として送信される。各機器は運用制御指令値に基づき運用されるため、制御指令値は運用制約を満たせる値とする必要がある。 Memory 25 is configured, for example, as RAM (Random Access Memory) and stores computer programs, calculation result data, image data, etc., necessary for each process. Alternatively, memory 25 may be ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), non-volatile memory, etc. In this case, memory 25 is used as an example of a non-transient storage medium readable by the computer storing the program executed by the power operation planning device 1. The data stored in memory 25 is saved in a database, sent to the display unit 21 for display, or transmitted as operation control commands to each piece of equipment, such as generators, via the communication network 300. Since each piece of equipment is operated based on the operation control command value, the control command value must be a value that satisfies the operation constraints.
<不確実性シナリオの選定と、電力運用計画を作成する処理>
次に、電力運用計画装置1の不確実性シナリオの選定と、電力運用計画を作成する処理について、図4を参照して説明する。
<Selection of uncertainty scenarios and creation of power operation plans>
Next, the process of selecting uncertainty scenarios for the power operation planning device 1 and creating a power operation plan will be explained with reference to Figure 4.
図4は、第1の実施形態に係る電力運用計画装置1が不確実性シナリオの選定と、電力運用計画を作成する処理の例を示すフローチャートである。電力運用計画装置1は、電力運用計画の作成に必要な入力情報を推定モデルに入力し、推定モデルから出力される概算計画に基づきシナリオを選定する機能を有する。その後、電力運用計画装置1は、選定したシナリオに基づいて、不確実性を考慮した電力運用計画を作成する。以下に図4に示すステップS11からの処理を説明する。 Figure 4 is a flowchart illustrating an example of the process by which the power operation planning device 1, according to the first embodiment, selects an uncertainty scenario and creates a power operation plan. The power operation planning device 1 inputs the necessary input information for creating the power operation plan into an estimation model and has a function to select a scenario based on the estimated plan output from the estimation model. Subsequently, the power operation planning device 1 creates a power operation plan that takes uncertainty into account, based on the selected scenario. The process from step S11 shown in Figure 4 is described below.
図4のステップS11では、図1に示したシナリオに基づく計画概算部31は、発電及び系統情報部2から発電機器情報、需給情報、シナリオ情報等の電力運用計画の作成に必要な情報を初期シナリオとして抽出する。なお、初期シナリオとして抽出されるシナリオ情報は、電力需要や再生可能エネルギの発電量が予測誤差により予測時と運用時の想定が異なる場合を示すシナリオ、又は予測誤差を含めた取りうる確率分布範囲を含む。 In step S11 of Figure 4, the planning estimation unit 31, based on the scenario shown in Figure 1, extracts information necessary for creating a power operation plan, such as power generation equipment information, supply and demand information, and scenario information, from the power generation and grid information unit 2 as an initial scenario. The scenario information extracted as an initial scenario includes scenarios showing cases where the assumptions for power demand and renewable energy generation differ between the forecast and the actual operation due to prediction errors, or a range of possible probability distributions including prediction errors.
なお、シナリオに基づく計画概算部31が初期シナリオを抽出する処理は、過去の電力需要など、電力運用計画装置1の運用者が希望するシナリオを初期シナリオとしてもよい。また、電力運用計画装置1の運用者は、同季節、同期間など条件が類似する過去の時系列データを初期シナリオとしてもよい。 Furthermore, the process by which the scenario-based planning and estimation unit 31 extracts the initial scenario may use a scenario desired by the operator of the power operation planning device 1, such as past power demand data. Alternatively, the operator of the power operation planning device 1 may use past time-series data with similar conditions, such as the same season and period, as the initial scenario.
また、シナリオ情報が、予測誤差を含めた取りうる確率分布範囲である場合、シナリオに基づく計画概算部31は、確率分布に基づいて予測誤差を示す不確実性シナリオを作成してもよい。この不確実性シナリオは、各時刻の確率分布範囲に基づきモンテカルロシミュレーションなどの統計的なシナリオ作成手法により作成可能である。このように、シナリオに基づく計画概算部31は、不確実性を考慮した電力運用計画の作成に必要な情報を発電及び系統情報部2から抽出する。 Furthermore, if the scenario information represents a range of possible probability distributions including prediction errors, the scenario-based planning estimation unit 31 may create an uncertainty scenario showing the prediction error based on the probability distribution. This uncertainty scenario can be created using statistical scenario creation methods such as Monte Carlo simulation, based on the probability distribution range for each time point. In this way, the scenario-based planning estimation unit 31 extracts the information necessary for creating a power operation plan that considers uncertainty from the power generation and grid information unit 2.
図4のステップS12では、シナリオに基づく計画概算部31は、ステップS11で抽出した電力運用計画作成に必要な入力情報と、電力運用計画の結果との関係性を示した推定モデルにより、シナリオに基づく電力運用計画の概算を行う。なお、電力運用計画を概算するにあたり、シナリオごとに推定モデルを活用してシナリオに応じた計画結果を概算してもよい。 In step S12 of Figure 4, the scenario-based planning estimation unit 31 estimates the power operation plan based on the scenario using an estimation model that shows the relationship between the input information necessary for creating the power operation plan extracted in step S11 and the results of the power operation plan. Note that when estimating the power operation plan, the estimation model may be used for each scenario to estimate the plan results corresponding to that scenario.
この推定モデルの一例として、二つの方法((1)緩和最適化問題を活用する方法と、(2)学習済みの機械学習モデルを活用する方法)が想定される。これら二つの手法をそれぞれ以下で説明する。なお、以下での計画結果の推定とは、シナリオに基づく計画概算部31がシナリオに基づく電力運用計画を概算することを意味する。 Two methods are envisioned as examples of this estimation model: (1) a method utilizing a relaxation optimization problem, and (2) a method utilizing a pre-trained machine learning model. These two methods are described below. Note that the estimation of planning results below refers to the scenario-based planning calculation unit 31 estimating a power operation plan based on the scenario.
(1)緩和最適化問題を活用する方法
緩和最適化問題を活用して計画結果を推定する方法では、次式(1)に示す不確実性を想定した電力運用計画における最適化問題を近似的に解くことになる。式(1)の最適化問題の目的関数は、計画期間の全発電機の総発電コストの最小化することである。式(1)を構成する変数の定義と、式(1)の制約条件も以下に記載する。
(1) Method utilizing a relaxed optimization problem The method of estimating the planning results by utilizing a relaxed optimization problem involves approximately solving the optimization problem in power operation planning that assumes the uncertainty shown in equation (1) below. The objective function of the optimization problem in equation (1) is to minimize the total power generation cost of all generators during the planning period. The definitions of the variables that make up equation (1) and the constraints of equation (1) are also described below.
Tend:計画の終端時刻
Ngen:発電機台数
ai,bi,ci:発電機iの発電コスト係数
Pits:シナリオs、発電機i、時刻tの発電出力
uits:シナリオs、発電機i、時刻tの起動停止を示す0,1の離散変数
Δuits:シナリオs、発電機i、時刻tの起動開始を示す0,1の離散変数
SUCi:発電機iの起動コスト
S:想定したシナリオ数
Prs:シナリオsの発生確率
PNLts:運用制約違反に伴うペナルティ
Tend: End time of the plan
Ngen: Number of generators
ai, bi, ci: Power generation cost coefficients for generator i
Pits: Scenario s, generator i, power output at time t
uits: Scenario s, generator i, discrete variables Δuits indicating start/stop at time t; Scenario s, generator i, discrete variables Δuits indicating start/stop at time t;
SUCi: Startup cost of generator i
S: Number of expected scenarios
Prs: Probability of scenario s occurring
PNLts: Penalties for violations of operational constraints
<制約条件>
・最大発電機出力及び最小発電機出力(各発電機の出力が、最大出力から最小出力の範囲内)
・需給バランス(分担分の需要が合計発電出力と一致する)
・最小連続起動時間及び最小連続停止時間(再起動又は再停止は最小連続時間後となる)
・運転期間及び停止期間(指定期間で発電機を停止又は運転を継続する)
・運転予備力及び必要調整力(実運用時と需給計画の誤差を補正する余力)
<Restrictions>
- Maximum and minimum generator output (the output of each generator is within the range from the maximum output to the minimum output)
- Supply and demand balance (the demand for each share matches the total power generation output)
- Minimum continuous operating time and minimum continuous shutdown time (restarting or restarting will occur after the minimum continuous time has elapsed).
- Operating period and shutdown period (the generator will be shut down or operation will continue during the specified period)
- Operating reserve capacity and necessary adjustment capacity (the capacity to correct the discrepancy between actual operation and supply and demand plans)
ここで、シナリオに基づく計画概算部31が式(1)を厳密に解こうとすると非常に長い演算時間がかかる。この理由は、全てのシナリオについて、式(1)を解く必要があることである。また、式(1)に含まれている多数の離散変数における膨大な解の組合せから、最適な離散変数の値や組合せを探索するためである。そこで、シナリオに基づく計画概算部31は、式(1)を簡単化した緩和最適化問題を解くことで、計画結果を推定する。式(1)の難しい特性を簡単化するため、元の最適化問題を解くよりも短い時間で緩和最適化問題を解くことができる。 Here, if the scenario-based planning and estimation unit 31 attempts to solve equation (1) exactly, it will take a very long time to compute. This is because it needs to solve equation (1) for all scenarios. Furthermore, it searches for the optimal values and combinations of discrete variables from a vast number of solution combinations for the numerous discrete variables included in equation (1). Therefore, the scenario-based planning and estimation unit 31 estimates the planning results by solving a simplified relaxed optimization problem of equation (1). By simplifying the complex characteristics of equation (1), the relaxed optimization problem can be solved in less time than solving the original optimization problem.
この緩和最適化問題を解く方法とは、式(1)の電力運用計画に関する最適化問題を厳密に解く代わりに、式(1)の複雑な離散特性を全て連続近似した緩和最適化問題を解くものである。 The method for solving this relaxed optimization problem involves solving a relaxed optimization problem by approximating all the complex discrete characteristics of equation (1) as continuous, rather than strictly solving the optimization problem related to power operation planning in equation (1).
どの時刻t、どの発電機iが1又は0となるかで生じる膨大な組合せとなる離散変数uitsを0 < uits_con < 1となる連続変数に近似するため、uitsの離散的な組合せが生じない。このため、シナリオに基づく計画概算部31は、短い時間で緩和最適化問題を解くことができる。この緩和最適化問題を解くことで得られる近似的な電力運用計画を、概算計画として扱う。 The discrete variable uits, which represents a vast number of combinations depending on which generator i is 1 or 0 at which time t, is approximated by a continuous variable where 0 < uits_con < 1. Therefore, discrete combinations of uits do not arise. As a result, the scenario-based planning and estimation unit 31 can solve the relaxed optimization problem in a short time. The approximate power operation plan obtained by solving this relaxed optimization problem is treated as the estimated plan.
(2)学習済みの機械学習モデルを活用する方法
学習済みの機械学習モデルを活用した計画結果を推定する方法では、電力運用計画を作成するための入力情報と、作成した電力運用計画との関係性を、予め機械学習モデルに学習させておく。この学習済みの機械学習モデルに入力情報を入力することで、機械学習モデルが計画結果を推定、すなわち概算した電力運用計画を作成する。
(2) Method using a pre-trained machine learning model In the method of estimating the planning results using a pre-trained machine learning model, the relationship between the input information for creating the power operation plan and the power operation plan that has been created is pre-trained in the machine learning model. By inputting the input information into this pre-trained machine learning model, the machine learning model estimates the planning results, that is, creates an approximate power operation plan.
機械学習に基づいて計画結果を推定する方法として、例えば、非特許文献4に示される式(2)のニューラルネットワークを活用した方法がある。この場合、機械学習モデルは、以下の式(2)のように表される。 One method for estimating planning results based on machine learning is, for example, the method utilizing the neural network shown in equation (2) of Non-Patent Document 4. In this case, the machine learning model is expressed as shown in equation (2) below.
g(1):活性化関数
W (n):n階層の重み係数
b(n):n階層のバイアス係数
x:入力情報
y:出力情報
g (1) : Activation function
W (n) : Weight coefficients for n levels
b (n) : Bias coefficient for n levels
x: Input information
y: Output information
式(2)は、入力情報xと推定対象yの関係性を模擬するものである。式(2)では、シナリオなどの入力情報xに対して、重みづけ和wxにバイアスbを加えた(wx+b)に非線形関数g (n)を適用した出力情報yが、推定対象である電力運用計画になるようにw,bを調整する。 Equation (2) simulates the relationship between input information x and the target of estimation y. In equation (2), w and b are adjusted so that the output information y, obtained by applying a nonlinear function g (n) to (wx+b), which is the weighted sum wx plus bias b, corresponds to the power operation plan, which is the target of estimation, for input information x such as a scenario.
シナリオに基づく計画概算部31が入力情報xから計画結果を推定するにあたり、事前に入力情報xに応じた推定対象(計画結果)の例を用意し、式(2)の学習モデルに学習させてwを調整しておくとする。シナリオに基づく計画概算部31は、学習後の式(2)に対して、入力情報xを入力することで、入力xに応じた計画結果を推定することができる。この推定した計画結果を概算計画として扱う。 When the scenario-based planning and estimation unit 31 estimates the planning result from the input information x, it is assumed that examples of estimation targets (planning results) corresponding to the input information x are prepared in advance, and the learning model of equation (2) is trained with these examples to adjust w. The scenario-based planning and estimation unit 31 can estimate the planning result corresponding to the input x by inputting the input information x to the trained equation (2). This estimated planning result is treated as a rough plan.
上述したように、シナリオに基づく計画概算部31は、緩和最適化問題に基づく方法や機械学習に基づく方法等の近似した手法により電力運用計画を概算した計画結果を推定できる。ここで、これら概算計画を画面表示することで、運用者に不確実性を考慮した電力運用計画の概算結果を通知してもよい。不確実性を想定した電力運用計画の最適化問題である式(1)を厳密に解くのに対し、短い時間で計画結果を得られることで運用者の業務効率化が実現できる。 As described above, the scenario-based planning unit 31 can estimate the plan results by approximating the power operation plan using methods such as methods based on relaxation optimization problems or machine learning. Here, the operator may be notified of the estimated power operation plan results, which take uncertainty into account, by displaying these estimated plans on the screen. Compared to strictly solving equation (1), which is the optimization problem for power operation planning that assumes uncertainty, obtaining the plan results in a shorter time can improve the operator's work efficiency.
概算計画を画面に出力するにあたり、シナリオに基づく計画概算部31は、シナリオに基づいて推定した計画のそれぞれに対して、シナリオの発生確率と、推定した計画の運用コスト指標を算出する。これら発生確率と運用コスト指標に基づいた画面表示例を図5に示す。図5は電力運用計画の不確実性に対する運用コスト分布であり、横軸を運用コスト及び収益とし、縦軸を頻度として示したグラフとなる。また、横軸の右側に収益が示され、左側に損失が示される。図5に示した運用コスト分布は、画面表示及び結果保存部4により、図3に示した表示部21に表示される。 When outputting the estimated plan to the screen, the scenario-based plan estimation unit 31 calculates the probability of each estimated plan occurring and the operating cost index for the estimated plan. An example of the screen display based on these probabilities and operating cost indexes is shown in Figure 5. Figure 5 is a graph showing the operating cost distribution against uncertainty in the power operation plan, with the horizontal axis representing operating costs and revenues, and the vertical axis representing frequency. Revenues are shown on the right side of the horizontal axis, and losses on the left side. The operating cost distribution shown in Figure 5 is displayed on the display unit 21 shown in Figure 3 by the screen display and result saving unit 4.
シナリオに基づく計画概算部31は、画面表示及び結果保存部4を通じて運用コスト分布を運用者に示すことで、不確実性により運用コストがばらつくのか、又は損失の可能性があるのかを運用者に報告することができる。例えば、あるシナリオの頻度が損失の側に寄っていれば、運用者は、電力運用計画の作成に際して、そのシナリオが実際の運用で発生した場合には損失の可能性が高いと判断できる。 The scenario-based planning and estimation unit 31 can report to the operator whether operating costs will fluctuate due to uncertainty or whether there is a possibility of loss, by showing the operating cost distribution to the operator through the screen display and result saving unit 4. For example, if the frequency of a certain scenario is skewed towards losses, the operator can determine, when creating a power operation plan, that there is a high probability of loss if that scenario occurs in actual operation.
図4に示すフローチャートの説明に戻る。
ここで、ステップS12で推定した概算計画結果は概算した計画結果であるため、式(1)の電力運用計画の最適化問題を厳密に解いて作成する計画結果と乖離が生じる。これら概算計画結果では、実際に電力機器を運用できるような計画の精度を得られないため、以降の手順(S13~S15)では、概算した計画結果を、シナリオ選定の判断材料として活用する。特に、ステップS12で推定された概算計画結果に基づき、計画結果が類似して重複するシナリオを除外する。シナリオ選定部322は、精度よく不確実性を模擬するために必要な最小数のシナリオを選定する。これら概算計画に基づくシナリオ選定を以下のステップS13~S15に示す。
Returning to the explanation of the flowchart shown in Figure 4.
Here, the estimated plan result obtained in step S12 is an approximate plan result, and therefore deviates from the plan result created by strictly solving the power operation plan optimization problem in equation (1). Since these approximate plan results do not provide the accuracy of a plan that can actually operate power equipment, in the following steps (S13 to S15), the approximate plan results are used as criteria for selecting scenarios. In particular, based on the approximate plan result estimated in step S12, scenarios with similar and overlapping plan results are excluded. The scenario selection unit 322 selects the minimum number of scenarios necessary to accurately simulate uncertainty. The scenario selection based on these approximate plans is shown in the following steps S13 to S15.
図4のステップS13では、図2に示した計画結果特徴量の類似性評価部321により、ステップS12で推定された概算計画結果に基づき、計画結果が類似して重複するかの類似性評価を実施する。この計画結果特徴量の類似性評価部321が類似性評価の判定に用いる、概算計画結果が類似及び重複する判定基準として、例えば、式(1)の目的関数について各シナリオsの要素を抽出した式(3)の指標がある。式(3)ではシナリオごとの総発電コストが想定される。 In step S13 of Figure 4, the similarity evaluation unit 321 of the planning result features shown in Figure 2 performs a similarity evaluation to determine whether the planning results are similar and overlapping, based on the estimated planning results in step S12. The similarity evaluation unit 321 uses, for example, the index in equation (3), which extracts elements from each scenario s for the objective function in equation (1), as a criterion for determining whether the estimated planning results are similar and overlapping. Equation (3) assumes the total power generation cost for each scenario.
なお、計画結果特徴量の類似性評価部321は、各シナリオsの上記の要素に加えて、特定の要素も評価指標としてよい。例えば、計画結果において、発電機出力のように短い時間で出力調整できることで、いずれかのシナリオが現実に発生しても状況に応じて調整可能な要素がある。これら状況に応じて調整可能な要素に対して、調整が遅いなどの発電機運用の制約や発電運用の方針や制度により、計画作成以後は状況に応じて調整できない要素もある。運用者にとって、状況に応じて調整可能な要素よりも、状況に応じて調整できない要素の方が重要であることから、これら発電機運用の制約や発電運用の制度などにより計画作成以後は状況に応じて調整できない要素も評価指標としてよい。 Furthermore, the similarity evaluation unit 321 of the planning result features may also use specific elements as evaluation indicators in addition to the elements described above for each scenario s. For example, in the planning results, there are elements that can be adjusted according to the situation, such as generator output, which can be adjusted in a short time, even if any of the scenarios actually occur. While these elements can be adjusted according to the situation, there are also elements that cannot be adjusted according to the situation after the plan is created due to constraints on generator operation, such as slow adjustments, or due to policies and systems in power generation operation. Since elements that cannot be adjusted according to the situation are more important to the operator than elements that can be adjusted according to the situation, these elements that cannot be adjusted according to the situation after the plan is created due to constraints on generator operation or systems in power generation operation may also be used as evaluation indicators.
ここで、計画結果特徴量の類似性評価部321は、電力運用計画の作成以後、状況に応じて調整できない要素を評価指標として、電力運用計画で決定する決定変数として扱う。この決定変数は、電力運用計画の運用時において、電力運用計画で決定した値を変更できない要素である。決定変数の具体的な例として、電力運用を実施する日の前日に電力運用計画を作成後、当日の運用直前には予測誤差が変化しても状況に応じて調整できない発電機の起動停止がある。その他、前日には約定が確定して運用当日には調整できない電力市場の売買量なども決定変数となる。また、起動停止uitsの場合は、電力運用計画装置1が実運用日の前日に電力運用計画を立てる場合には、運用直前である数時間分の変数が式(1)における決定変数となる。この理由は、発電機の電力運用計画が作成されたとして、既に計画通りに発電機が運転している状態であって、直近に稼働予定の発電機が運用の目先である場合には、計画とは異なる発電機を起動する等の計画変更を行えないためである。なお、計画結果特徴量の類似性評価部321における「計画結果特徴量」とは、決定変数を指す。 Here, the similarity evaluation unit 321 of the planning result features treats elements that cannot be adjusted according to the situation after the creation of the power operation plan as evaluation indicators and as decision variables determined in the power operation plan. These decision variables are elements whose values determined in the power operation plan cannot be changed during the operation of the power operation plan. A specific example of a decision variable is the starting and stopping of generators, which cannot be adjusted according to the situation even if the prediction error changes immediately before operation on the day after the power operation plan is created the day before the day of operation. In addition, the trading volume of the electricity market, which is finalized the day before and cannot be adjusted on the day of operation, also becomes a decision variable. Furthermore, in the case of starting and stopping generators , if the power operation planning device 1 creates the power operation plan the day before the actual operation day, the variables for the few hours immediately before operation become the decision variables in equation (1). The reason for this is that even if a power operation plan for generators has been created, if the generators are already operating according to the plan and the generators scheduled to operate in the near future are the ones that will be operated soon, it is not possible to change the plan, such as starting a different generator than planned. In the similarity evaluation unit 321 of the planned result features, "planned result features" refers to the decision variables.
また、運用時より前に購入する、発電に必要な燃料の燃料購入量を決定変数とした場合には、各シナリオにおける燃料消費量など、決定変数の代わりに、決定変数を左右する変数を評価指標としてもよい。
ここで、式(1)では、各シナリオに応じた計画結果を評価するために、決定変数も各シナリオで定義した。しかし、電力運用計画の作成以後、決定変数は、各シナリオの発生状況に応じて調整できない要素である。このため、後述するステップS16での不確実性を想定した電力運用計画の作成時には、各シナリオ間で決定変数は等しいものと想定する。
Furthermore, if the amount of fuel purchased before operation begins, which is necessary for power generation, is used as the determining variable, then instead of the determining variable, variables that influence the determining variable, such as fuel consumption in each scenario, may be used as evaluation indicators.
Here, in equation (1), the decision variables were defined for each scenario in order to evaluate the planning results according to each scenario. However, after the creation of the power operation plan, the decision variables are elements that cannot be adjusted according to the occurrence of each scenario. For this reason, when creating the power operation plan that takes uncertainty into account in step S16 described later, it is assumed that the decision variables are the same across all scenarios.
計画結果特徴量の類似性評価部321は、各シナリオに対して推定された計画結果における、目的関数での各シナリオsの評価指標、及び電力運用計画の結果から定められた決定変数に基づき、計画結果の類似性及び重複を評価する。この際、以下の式(4)の評価方法が用いられる。 The similarity evaluation unit 321 of the planning result features evaluates the similarity and overlap of the planning results based on the evaluation index for each scenario s in the objective function and the decision variables determined from the power operation plan results in the planning results estimated for each scenario. In this process, the evaluation method shown in equation (4) below is used.
s:類似性及び評価対象のシナリオ(削除対象のシナリオ)
s’:シナリオsとの比較対象
Prs:シナリオsの発生確率
ys:正規化した評価指標のベクトル(各シナリオsにおいて、目的関数での評価指標、決定変数などそれぞれの指標で正規化し、一つのベクトルとする)
s: Similarity and scenarios to be evaluated (scenarios to be deleted)
s': Comparison target with scenario s
Prs: Probability of scenario s occurring
ys: A vector of normalized evaluation metrics (In each scenario s, the evaluation metrics and decision variables in the objective function are normalized and combined into a single vector).
計画結果特徴量の類似性評価部321は、式(4)を用いて、評価対象のシナリオsについて、シナリオsの発生確率Prsが小さい、又は評価指標yの距離(||・|| ユークリッドノルム)が最も近いシナリオs’との距離の近さで評価する。ここで、(4)式での評価値を確率類似性評価指標とする。 The similarity evaluation unit 321 of the planned result features evaluates the target scenario s using equation (4) based on its proximity to scenario s', which has a small probability of occurrence Prs or the closest distance (||・|| Euclidean norm) of the evaluation index y. Here, the evaluation value in equation (4) is used as the probability similarity evaluation index.
シナリオsの発生確率Prsが小さい場合には、現実に起こる可能性が低いと考えられる。このようなシナリオsを削除しても、計画結果への影響は小さい。また、シナリオsに最も近いシナリオs’との距離が近い場合には、類似の計画結果となるシナリオが存在することを意味する。そこで、計画結果特徴量の類似性評価部321は、シナリオに応じた計画結果の類似性評価として、式(4)の類似性評価指標をシナリオごとに算出する。シナリオごとに算出された類似性評価指標が、類似性評価値として用いられる。 If the probability of scenario s occurring, Pr s, is small, it is considered unlikely to actually occur. Removing such scenarios has little impact on the planning results. Also, if the distance between scenario s and the closest scenario s' is small, it means that there are scenarios that will result in similar planning outcomes. Therefore, the similarity evaluation unit 321 of the planning result features calculates a similarity evaluation index from equation (4) for each scenario as a similarity evaluation of the planning results according to the scenario. The similarity evaluation index calculated for each scenario is used as the similarity evaluation value.
図4のステップS14では、シナリオ選定部322は、ステップS13で算出された類似性評価値に基づき、シナリオを選定する。シナリオ選定部322は、類似性評価値が最も小さいことで重複したと評価されたシナリオを削除し、シナリオs又はシナリオs’から除外する。なお、シナリオ選定部322が削除したシナリオの発生確率については、式(4)で最も類似したシナリオの発生確率に加えるものとする。 In step S14 of Figure 4, the scenario selection unit 322 selects a scenario based on the similarity evaluation value calculated in step S13. The scenario selection unit 322 removes the scenario evaluated as overlapping due to having the smallest similarity evaluation value, and excludes it from scenario s or scenario s'. The probability of occurrence of the scenario removed by the scenario selection unit 322 is added to the probability of occurrence of the most similar scenario in equation (4).
ここで、シナリオ数と、複数のシナリオによって模擬される不確実性の精度について、図6を参照して説明する。図6は、シナリオ数と、不確実性を模擬する複数のシナリオに対する計画結果の精度の関係を示すグラフである。図6に示すグラフの横軸はシナリオ数をとり、縦軸はシナリオ数に応じた計画結果の精度の劣化をとる。ここで、計画結果の劣化は、例えば、全シナリオの概算計画結果に基づき算出した式(1)の総発電コストの期待値で評価し、全シナリオからシナリオ数の低下に応じて変化する期待値の変化量となる。 Here, the relationship between the number of scenarios and the accuracy of the uncertainty simulated by multiple scenarios will be explained with reference to Figure 6. Figure 6 is a graph showing the relationship between the number of scenarios and the accuracy of the planning results for multiple scenarios simulating uncertainty. In the graph shown in Figure 6, the horizontal axis represents the number of scenarios, and the vertical axis represents the deterioration of the accuracy of the planning results according to the number of scenarios. Here, the deterioration of the planning results is evaluated, for example, by the expected value of the total power generation cost calculated using equation (1) based on the approximate planning results of all scenarios, and represents the change in the expected value that changes as the number of scenarios decreases from the total number of scenarios.
初期状態とは、図6に示すグラフのうち、横軸の右端にあるシナリオ数A0が該当する。シナリオ数A0は、最もシナリオ数が多い初期状態なので、計画結果の精度の劣化も少ない。しかし、図4のステップS14の処理により、重複するシナリオが削除されると、図中に白矢印で示すように徐々に計画結果の精度が劣化していく。 The initial state corresponds to scenario number A0, located at the rightmost end of the horizontal axis in the graph shown in Figure 6. Since scenario number A0 represents the initial state with the largest number of scenarios, the degradation of the planning results' accuracy is minimal. However, as duplicate scenarios are removed through the process in step S14 of Figure 4, the accuracy of the planning results gradually deteriorates, as indicated by the white arrows in the figure.
シナリオ選定部322は、式(4)の類似性評価指標に基づき類似性が高いと評価されたシナリオを除外するごとに、図6で示したようにシナリオ除外による計画結果の精度劣化を評価する。精度劣化が閾値a%以内となるうちはシナリオを除外し、残ったシナリオを選定する。なお、上記ではシナリオと概算計画結果に基づいて算出した期待値コストにより計画結果の精度劣化を評価したが、期待値コストの代わりに計画結果特徴量の類似性評価部321により他のシナリオとの類似性評価で示された確率類似性評価指標の期待値を評価値としてもよい。また、(4)式のysのように複数の要素を一つのベクトルとし、各シナリオ間の距離(||・|| ユークリッドノルム)の期待値で評価してもよい。これらにより、計画結果の劣化を閾値以内に収めながら、重複したシナリオを除外することで、不確実性を想定して作成された電力運用計画の結果の精度を保証することができる。 The scenario selection unit 322 evaluates the accuracy degradation of the planning results due to scenario exclusion, as shown in Figure 6, each time it excludes a scenario evaluated as highly similar based on the similarity evaluation index of equation (4). As long as the accuracy degradation remains within the threshold a%, scenarios are excluded, and the remaining scenarios are selected. Note that, above, the accuracy degradation of the planning results was evaluated using the expected cost calculated based on the scenario and the estimated planning results. However, instead of the expected cost, the expected value of the probabilistic similarity evaluation index shown by the similarity evaluation unit 321 of the planning result features may be used as the evaluation value. Alternatively, multiple elements may be treated as a single vector, as in ys in equation (4), and the evaluation may be based on the expected value of the distance between each scenario (||・|| Euclidean norm). By doing so, the accuracy of the power operation plan, which was created assuming uncertainty, can be guaranteed by excluding duplicate scenarios while keeping the degradation of the planning results within the threshold.
図4のステップS15では、シナリオ選定部322が、ステップS14で示した計画結果の精度が閾値a%以内に維持されているか否かを評価する。シナリオ選定部322は、計画結果の精度の劣化を表す誤差が、図6に示した規定誤差のa%以内であれば、閾値以内であると評価する(S15のYES)。この場合、計画結果の精度に問題がないので、シナリオ選定部322は、再度ステップS13に戻り、計画結果が重複するシナリオの削除を繰返す。ステップS13からS15の処理の繰返すと、図6に示したようにシナリオの数が減る度に初期状態から精度が劣化していく。 In step S15 of Figure 4, the scenario selection unit 322 evaluates whether the accuracy of the planning results shown in step S14 is maintained within the threshold of a%. The scenario selection unit 322 evaluates that the accuracy is within the threshold if the error representing the deterioration of the planning result accuracy is within a% of the specified error shown in Figure 6 (YES in S15). In this case, since there is no problem with the accuracy of the planning result, the scenario selection unit 322 returns to step S13 and repeats the deletion of scenarios with overlapping planning results. As the process from step S13 to S15 is repeated, the accuracy deteriorates from the initial state each time the number of scenarios decreases, as shown in Figure 6.
シナリオ選定部322は、計画結果の精度の劣化を表す誤差が、規定誤差のa%を超えれば、閾値以内ではないと評価する(S15のNO)。この場合、計画結果の精度に問題があるので、シナリオ選定部322は、シナリオの削除処理を停止する。その後、シナリオ選定部322は、削除されず残ったシナリオを不確実性計画算出部33に出力する。 The scenario selection unit 322 evaluates that the error representing the deterioration of the accuracy of the plan result is not within the threshold if it exceeds a% of the specified error (NO in S15). In this case, since there is a problem with the accuracy of the plan result, the scenario selection unit 322 stops the scenario deletion process. Subsequently, the scenario selection unit 322 outputs the remaining scenarios that were not deleted to the uncertainty plan calculation unit 33.
図4のステップS16では、不確実性計画算出部33は、不確実性を考慮した電力運用計画を作成する。ここでは、不確実性計画算出部33が、ステップS15で選定された計画結果が重複しないシナリオに対して、式(1)を用いて、不確実性を考慮した最適化問題を解くことで、電力運用計画を作成する。 In step S16 of Figure 4, the uncertainty planning unit 33 creates a power operation plan that takes uncertainty into account. Here, the uncertainty planning unit 33 creates the power operation plan by solving an optimization problem that considers uncertainty using equation (1) for scenarios where the plan results selected in step S15 do not overlap.
なお、ステップS12における近似的な計画結果と異なり、不確実性計画算出部33は、式(1)の特性を近似せずに解く。この際、不確実性計画算出部33は、商用の最適化ソルバを適用して、式(1)の最適化問題を解くことで、厳密解を得られる。その後、不確実性計画算出部33は、作成した電力運用計画を画面表示及び結果保存部4に出力する。 Unlike the approximate planning result in step S12, the uncertainty planning calculation unit 33 solves equation (1) without approximating its characteristics. In this case, the uncertainty planning calculation unit 33 obtains an exact solution by applying a commercial optimization solver to solve the optimization problem in equation (1). Subsequently, the uncertainty planning calculation unit 33 outputs the created power operation plan to the screen display and the result storage unit 4.
図4のステップS17では、画面表示及び結果保存部4は、ステップS13~S15において計画結果が重複するために削除したシナリオ、選定された計画結果が重複しないシナリオ、ステップS16で作成された電力運用計画結果を図3に示した表示部21の画面に表示し、かつ図3に示した電力運用計画データベースDB2に保存する。 In step S17 of Figure 4, the screen display and result saving unit 4 displays the scenarios deleted in steps S13 to S15 due to duplicate planning results, the selected scenarios with no duplicate planning results, and the power operation plan results created in step S16 on the screen of the display unit 21 shown in Figure 3, and saves them to the power operation plan database DB2 shown in Figure 3.
<第1の実施形態の効果>
以上説明した第1の実施形態に係る電力運用計画装置1では、予測誤差などの不確実性を想定した電力運用計画の作成において、不確実性を模擬する膨大な数のシナリオに対して、シナリオと、シナリオを基に作成した計画結果の関係性とを事前に評価する。この評価に基づき、計画結果に対するシナリオの作用が重複するシナリオを削減し、残りのシナリオを選定する。電力運用計画装置1は、選定したシナリオに対して不確実性を考慮した電力運用計画を作成する。このように電力運用計画装置1は、計画結果が重複する、つまりは計画への作用が重複するシナリオだけを削除して、計画結果に影響を与えるシナリオを選定する。また重複するシナリオを削除する際にも、計画結果の精度評価による保証をしているため、シナリオ数を削減しても不確実性の模擬精度を劣化させず、電力運用計画の作成に要する演算時間を短縮する効果を得ることができる。
<Effects of the First Embodiment>
In the power operation planning device 1 according to the first embodiment described above, when creating a power operation plan that takes into account uncertainties such as prediction errors, the relationship between a vast number of scenarios that simulate uncertainty and the plan results created based on those scenarios is evaluated in advance. Based on this evaluation, scenarios whose effects on the plan results overlap are reduced, and the remaining scenarios are selected. The power operation planning device 1 then creates a power operation plan that takes uncertainty into account for the selected scenarios. In this way, the power operation planning device 1 deletes only the scenarios whose effects on the plan overlap, that is, scenarios whose effects on the plan overlap, and selects scenarios that affect the plan results. Furthermore, even when deleting overlapping scenarios, the accuracy of the plan results is guaranteed by the evaluation, so even if the number of scenarios is reduced, the accuracy of the uncertainty simulation does not deteriorate, and the computation time required to create the power operation plan is reduced.
ここで、電力運用計画装置1が、シナリオから計画結果への作用を評価するにあたり、シナリオと計画結果の関係性を示す推定モデルを構築した。この推定モデルとして、発電計画作成に活用する最適化問題の近似的な緩和問題を解く方法や、シナリオと計画結果の関係性を事前に学習した機械学習モデルを活用する方法を用いて、シナリオに応じた計画結果を推定する。このため、電力運用計画装置1が発電計画に関する最適化問題を厳密に解く方法で発電計画を作成するよりも、高速に計画結果を推定し、推定された計画結果に基づいてシナリオの類似性を評価することができる。 Here, in evaluating the effect of scenarios on the planning results, the power operation planning device 1 constructed an estimation model that shows the relationship between scenarios and planning results. This estimation model uses methods such as solving an approximate relaxation problem of the optimization problem used in power generation planning, or utilizing a machine learning model that has been pre-trained on the relationship between scenarios and planning results, to estimate planning results according to the scenario. Therefore, compared to the power operation planning device 1 creating a power generation plan by strictly solving the optimization problem related to power generation planning, it can estimate planning results faster and evaluate the similarity of scenarios based on the estimated planning results.
また、電力運用計画装置1は、推定モデルから出力される近似的な計画結果において、機器や運用規定により計画作成以後の計画運用時の修正が制限される要素を計画での決定変数とする。これら決定変数及び計画の目的関数値を評価し、シナリオの発生確率が低く、重複度合いが高いシナリオを、削除前後の影響を評価しながら削除する。このように、電力運用計画装置1は、計画結果が重複するシナリオのみを削除するため、計画で決定したい要素の最適精度を確保しながら、不確実性を考慮した電力運用計画を作成する演算時間も高速化できる。 Furthermore, the power operation planning device 1 uses elements that are restricted from being modified during planned operation after plan creation due to equipment and operational regulations as decision variables in the approximate planning results output from the estimation model. These decision variables and the objective function value of the plan are evaluated, and scenarios with a low probability of occurrence and a high degree of overlap are deleted while evaluating the impact before and after deletion. In this way, because the power operation planning device 1 deletes only scenarios with overlapping planning results, it can ensure optimal accuracy of the elements to be determined in the plan while also speeding up the computation time required to create a power operation plan that considers uncertainty.
従来技術においては、不確実性を想定した計画を作成するにあたり、シナリオにおける計画結果への影響が考慮されていなかった。このため、計画で想定する不確実性のシナリオ数を削減すると計画結果及び計画での決定変数の最適精度が低くなっていた。一方でシナリオ数を増やすと計画作成の演算時間が膨大となっていた。これに対し、第1の実施形態に係る電力運用計画装置1は、推定モデルで推定した近似的な計画結果と決定変数に基づき、計画結果への影響を評価しながらシナリオを厳選し、電力運用計画を作成する。この結果、従来技術ではできない、最適性向上と演算速度を両立することが可能となる。 In conventional technology, when creating plans that anticipate uncertainty, the impact of scenarios on the plan results was not considered. Therefore, reducing the number of uncertainty scenarios assumed in the plan resulted in lower optimal accuracy of the plan results and the decision variables used in the plan. On the other hand, increasing the number of scenarios resulted in an enormous increase in the computation time required for plan creation. In contrast, the power operation planning device 1 according to the first embodiment carefully selects scenarios while evaluating their impact on the plan results, based on the approximate plan results and decision variables estimated by the estimation model, and creates a power operation plan. As a result, it becomes possible to achieve both improved optimality and computation speed, which was not possible with conventional technology.
なお、上述した実施形態では、エネルギとして電力を例にとって、電力運用計画装置1に本発明を適用した。しかし、電力の代わりにガス、風力、水力、バイオマス等をエネルギの一例とし、これらのエネルギの運用計画に本発明を適用してもよい。 In the above-described embodiment, electricity was used as an example of energy, and the present invention was applied to the power operation planning device 1. However, gas, wind power, hydropower, biomass, etc., may be used as examples of energy sources instead of electricity, and the present invention may be applied to the operation planning of these energies.
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る電力運用計画装置1Aの構成例及び処理の例について、図7乃至図10を参照して説明する。なお、第1の実施形態で説明した内容と重複する説明については省略する。
[Second Embodiment]
Next, an example of the configuration and processing of the power operation planning device 1A according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 7 to 10. Note that explanations that overlap with those described in the first embodiment will be omitted.
<電力運用計画装置1Aの機能構成>
図7は、第2の実施形態に係る電力運用計画装置1Aの機能構成例を示す図である。
<Functional Configuration of Power Operation Planning System 1A>
Figure 7 shows an example of the functional configuration of the power operation planning device 1A according to the second embodiment.
電力運用計画装置1Aの演算部3Aは、第1の実施形態に係る電力運用計画装置1が備えるシナリオに基づく計画概算部31、概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32A、並びに不確実性計画算出部33に加えて、選定外シナリオ影響評価部34を備えている。 The calculation unit 3A of the power operation planning device 1A includes, in addition to the scenario-based plan estimation unit 31, the estimation plan determination variable evaluation and scenario selection unit 32A, and the uncertainty plan calculation unit 33 provided by the power operation planning device 1 according to the first embodiment, a unit 34 for evaluating the impact of unselected scenarios.
選定外シナリオ影響評価部34は、不確実性計画算出部33で算出された計画結果(不確実性を考慮した電力運用計画)を入力とし、シナリオ選定部322がシナリオを選定しなかった状況を評価する。選定外シナリオ影響評価部34は、不確実性計画算出部33での計画作成時に想定しなかったシナリオに対して計画結果を評価した評価値を出力する。計画作成時に想定しなかったシナリオとは、シナリオ選定部322により選定されなかったシナリオである。 The unselected scenario impact evaluation unit 34 takes the planning results (power operation plan considering uncertainty) calculated by the uncertainty planning calculation unit 33 as input and evaluates the situation in which the scenario selection unit 322 did not select a scenario. The unselected scenario impact evaluation unit 34 outputs an evaluation value that assesses the planning results for scenarios not anticipated during planning by the uncertainty planning calculation unit 33. Scenarios not anticipated during planning are those not selected by the scenario selection unit 322.
概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32Aは、選定外シナリオ影響評価部34から入力される評価値に基づいて、シナリオを再び選定する。例えば、概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32Aは、シナリオ選定部322が選定しなかったシナリオを対象として決定変数を固定して電力運用計画を作成した後、選定外シナリオ影響評価部34により、シナリオ選定部322が選定しなかったシナリオによる運用コストへの影響が生じることが評価された場合に、シナリオ選定部322が選定したシナリオに、シナリオ選定部322が選定しなかったシナリオを加える。不確実性計画算出部33は、シナリオ選定部322が選定しなかったシナリオを加えて不確実性の電力運用計画を算出する。 The preliminary plan determination variable evaluation and scenario selection unit 32A re-selects scenarios based on evaluation values input from the unselected scenario impact evaluation unit 34. For example, after creating a power operation plan by fixing the determination variables for scenarios not selected by the scenario selection unit 322, if the unselected scenario impact evaluation unit 34 evaluates that the unselected scenarios will have an impact on operating costs, it adds the unselected scenarios to the scenarios selected by the scenario selection unit 322. The uncertainty plan calculation unit 33 then calculates the uncertainty power operation plan by adding the unselected scenarios.
図8は、概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32Aの機能構成例を示すブロック図である。 Figure 8 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the decision variable evaluation and scenario selection unit 32A for the preliminary plan.
概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部32Aは、第1の実施形態に係る計画結果特徴量の類似性評価部321、及びシナリオ選定部322に加えて、リスクシナリオ選定部323を備えている。また、リスクシナリオ選定部323に対して、選定外シナリオ影響評価部34から評価値が入力される。 The preliminary plan determination variable evaluation and scenario selection unit 32A includes a risk scenario selection unit 323, in addition to the similarity evaluation unit 321 and scenario selection unit 322 of the first embodiment. Furthermore, evaluation values are input to the risk scenario selection unit 323 from the unselected scenario impact evaluation unit 34.
リスクシナリオ選定部323は、シナリオ選定部322により選定されたシナリオと、選定外シナリオ影響評価部34が評価した計画作成時に想定されていなかったシナリオの計画結果の評価値が入力される。リスクシナリオ選定部323では、シナリオ選定部322により選定されたシナリオとシナリオの概算計画に基づいて、運用コスト分布に基づく統計的なリスク評価指標に影響を与えるシナリオだけを選定し、このシナリオをリスクシナリオとして選定する。この際、リスクシナリオ選定部323は、シナリオごとの概算計画に基づき算出される運用コスト分布の特定の分布領域に該当するシナリオをリスクシナリオとして選定する。特定の分布領域とは、例えば、後述する図10に示す損失リスク50に該当する領域である。また、リスクシナリオ選定部323は、運用コスト分布から、統計的な評価指標に該当するシナリオを抽出し、このシナリオをリスクシナリオとして選定してもよい。これらリスクシナリオに対して、選定外シナリオ影響評価部34が評価した、計画作成時に想定されていなかったシナリオの計画結果での評価値において運用コストへの影響が生じると判定されたシナリオを加えて、不確実性計画算出部33に出力する。 The Risk Scenario Selection Unit 323 receives the evaluation values of the planning results for the scenarios selected by the Scenario Selection Unit 322 and the scenarios not anticipated during planning, as evaluated by the Unselected Scenario Impact Evaluation Unit 34. Based on the scenarios selected by the Scenario Selection Unit 322 and the estimated plans for those scenarios, the Risk Scenario Selection Unit 323 selects only those scenarios that affect the statistical risk evaluation indicators based on the operating cost distribution, and selects these scenarios as risk scenarios. In this case, the Risk Scenario Selection Unit 323 selects scenarios that fall within a specific distribution area of the operating cost distribution calculated based on the estimated plan for each scenario as risk scenarios. A specific distribution area is, for example, the area corresponding to the loss risk 50 shown in Figure 10, which will be described later. Alternatively, the Risk Scenario Selection Unit 323 may extract scenarios corresponding to statistical evaluation indicators from the operating cost distribution and select these scenarios as risk scenarios. These risk scenarios are then combined with the unselected scenario impact assessment unit 34, which evaluates scenarios not anticipated during plan creation and determines that they will impact operating costs based on the evaluation values of the plan results. These scenarios are then output to the uncertainty plan calculation unit 33.
図7に示すように、不確実性計画算出部33は、リスクシナリオ選定部323で選定された、統計的なリスク評価指標に影響を与えるシナリオに基づき、不確実性を考慮した電力運用計画を作成する。作成された電力運用計画は、図3に示した電力運用計画データベースDB2に格納され、画面表示及び結果保存部4に出力される。 As shown in Figure 7, the uncertainty planning calculation unit 33 creates a power operation plan that takes uncertainty into account, based on the scenarios selected by the risk scenario selection unit 323 that affect the statistical risk assessment indicators. The created power operation plan is stored in the power operation plan database DB2 shown in Figure 3 and output to the screen display and result storage unit 4.
画面表示及び結果保存部4は、不確実性計画算出部33とリスクシナリオ選定部323から出力される不確実性シナリオ及び電力運用計画を画面表示し、計画結果を電力運用計画データベースDB2に保存する。 The screen display and result saving unit 4 displays the uncertainty scenarios and power operation plans output from the uncertainty plan calculation unit 33 and the risk scenario selection unit 323, and saves the plan results to the power operation plan database DB2.
<電力運用計画装置1Aのハードウェア構成>
第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
<Hardware configuration of power operation planning device 1A>
Since this is the same as the first embodiment, a detailed explanation will be omitted.
<電力運用計画装置1Aの演算部の処理>
図9は、第2の実施形態に係る電力運用計画装置1Aの演算部3Aの処理例を示すフローチャートである。図9のフローチャートを活用して、演算部3Aによって行われる電力運用計画及び選定外シナリオの影響評価の機能を説明する。
<Processing of the calculation unit of the power operation planning device 1A>
Figure 9 is a flowchart showing an example of processing by the calculation unit 3A of the power operation planning device 1A according to the second embodiment. The functions of power operation planning and impact evaluation of unselected scenarios performed by the calculation unit 3A will be explained using the flowchart in Figure 9.
ステップS11~15までの処理は、図4に示した第1の実施形態に係る処理と同一となる。 The processes from steps S11 to S15 are the same as those in the first embodiment shown in Figure 4.
ステップS15でシナリオ選定部322は、計画結果の精度が閾値範囲内に維持されているかを評価した結果、計画結果の精度が閾値以内でなければ(S15のNO)、リスクシナリオ選定部323がリスクシナリオを選定する(S15B-1)。ここでは、リスクシナリオ選定部323が、シナリオ選定部322が選定したシナリオと、その近似的な計画結果(概算計画)を、統計的なリスク評価指標である損失リスクを示すCVaR(Conditional Value at Risk)により評価する。リスクシナリオ選定部323は、損失リスクに該当するシナリオだけをリスクシナリオとして選定する。ここで図10を参照して、リスクに応じたシナリオの選定方法を説明する。 In step S15, the scenario selection unit 322 evaluates whether the accuracy of the planning results is maintained within the threshold range. If the accuracy of the planning results is not within the threshold range (NO in S15), the risk scenario selection unit 323 selects a risk scenario (S15B-1). Here, the risk scenario selection unit 323 evaluates the scenario selected by the scenario selection unit 322 and its approximate planning results (rough plan) using CVaR (Conditional Value at Risk), a statistical risk assessment index indicating loss risk. The risk scenario selection unit 323 selects only scenarios that correspond to loss risk as risk scenarios. Now, referring to Figure 10, the method for selecting scenarios according to risk will be explained.
図10は、損失リスクの概念図である。図10は、図5に示した不確実性に対する運用コスト分布の画面表示例と同様である。ここでは、損失リスクの概念図に基づきリスクに応じたシナリオの選定方法を説明する。 Figure 10 is a conceptual diagram of loss risk. Figure 10 is similar to the example screen display of the operating cost distribution for uncertainty shown in Figure 5. Here, we will explain how to select scenarios according to risk based on this conceptual diagram of loss risk.
電力運用計画の不確実性を複数のシナリオで模擬するにあたり、実施例1に示したそれぞれのシナリオの概算計画に基づき、運用コストや収益が上述した式(3)で表される。また、それぞれのシナリオには、頻度(発生確率Prs)がある。図10の横軸には、あるシナリオが発生した場合の運用コスト又は収益が示され、縦軸には、運用コスト又は収益が生じる頻度が示される。シナリオごとの頻度や運用コストに基づき、ヒストグラムや確率密度関数で表される。 To simulate the uncertainty of power operation planning under multiple scenarios, the operating costs and revenues are expressed by equation (3) above, based on the approximate plans for each scenario shown in Example 1. Each scenario also has a frequency (probability of occurrence Prs). The horizontal axis of Figure 10 shows the operating costs or revenues when a particular scenario occurs, and the vertical axis shows the frequency with which these operating costs or revenues occur. Based on the frequency and operating costs for each scenario, these can be represented by histograms or probability density functions.
運用者によって、運用コストが収益となる状況よりも、損失になる状況を回避したいなどの要求がある。この場合、運用者は、例えば、図10の損失リスク50に該当するリスクシナリオだけを評価したいなどの要望がある。このような損失リスク50を評価する指標として、上述したCVaRが用いられる。 Fund managers may have requirements such as wanting to avoid situations where operating costs result in losses rather than generating profits. In this case, fund managers may want to evaluate only risk scenarios that correspond to loss risk 50 in Figure 10. The aforementioned CVaR is used as an indicator to evaluate such loss risk 50.
リスクシナリオ選定部323は、CVaRを用いて損失リスクを評価し、図10における運用コスト分布におけるCVaRに相当する損失リスク50に該当するシナリオを選定する。リスクシナリオ選定部323が損失リスクに該当するシナリオを評価することで損失リスクに該当しないシナリオを削除できるので、評価に必要なシナリオ数を削減でき、不確実性計画算出部33が計画作成に必要な演算時間を削減できる。 The risk scenario selection unit 323 evaluates the loss risk using CVaR and selects scenarios corresponding to the loss risk 50 in the operating cost distribution shown in Figure 10. By evaluating scenarios that correspond to loss risk, the risk scenario selection unit 323 can eliminate scenarios that do not correspond to loss risk, thereby reducing the number of scenarios required for evaluation and reducing the computation time required for the uncertainty plan calculation unit 33 to create the plan.
また、不確実性計画算出部33は、損失リスクに該当するシナリオだけを対象とすることで、損失リスクを抑え、不確実性を考慮した電力運用計画を作成することができる。不確実性計画算出部33は、式(1)の目的関数で損失リスクに該当するシナリオsを対象にコスト最小化を図ることができる。 Furthermore, the uncertainty planning calculation unit 33 can create a power operation plan that considers uncertainty while minimizing loss risk by focusing only on scenarios that correspond to loss risk. The uncertainty planning calculation unit 33 can minimize costs by targeting scenarios s that correspond to loss risk in the objective function of equation (1).
なお、上述したリスクシナリオ選定部322の処理では、予め運用者が評価したいリスクに該当するシナリオを選定し、選定する一例として、損失リスクに該当するシナリオを選定する例について説明した。ただし、リスクシナリオ選定部323は、運用コスト分布において運用者が指定した領域のシナリオをリスクシナリオとして選定してもよい。例えば、電力運用計画装置1Aは、シナリオと、推定した近似的な計画結果に基づいてヒストグラムを作成しておく。運用者は、このヒストグラムに対して評価したい分布領域を指定する。この指定された分布領域のシナリオがリスクシナリオとして選定される。 In the processing of the risk scenario selection unit 322 described above, the operator pre-selects scenarios corresponding to the risks they wish to evaluate. As an example, the selection of scenarios corresponding to loss risks was explained. However, the risk scenario selection unit 323 may also select scenarios within the area specified by the operator in the operating cost distribution as risk scenarios. For example, the power operation planning device 1A creates a histogram based on the scenarios and the estimated approximate planning results. The operator specifies the distribution area they wish to evaluate for this histogram. Scenarios within this specified distribution area are selected as risk scenarios.
図9のステップS16では、ステップS15B-1で選定されたリスクシナリオに基づき、不確実性計画算出部33が不確実性を考慮した電力運用計画を作成する。 In step S16 of Figure 9, the uncertainty planning unit 33 creates a power operation plan that takes uncertainty into account, based on the risk scenario selected in step S15B-1.
図9のステップS16B-1では、選定外シナリオ影響評価部34は、ステップS16で作成された電力運用計画に従って機器を運用した場合の影響を評価する。特に運用時には選定したシナリオ以外のシナリオが発生する可能性があるため、選定したシナリオ以外のシナリオが発生した場合の影響を評価する。すなわち、選定外シナリオ影響評価部34は、ステップS15B-1でリスクシナリオ選定部323が選定したリスクシナリオ、又はステップS14でシナリオ選定部322が選定したシナリオに対し、それら以外のシナリオが運用時に発生した場合の影響を評価する。 In step S16B-1 of Figure 9, the unselected scenario impact evaluation unit 34 evaluates the impact of operating the equipment according to the power operation plan created in step S16. In particular, since scenarios other than the selected scenario may occur during operation, the unit evaluates the impact of such scenarios occurring. That is, the unselected scenario impact evaluation unit 34 evaluates the impact of scenarios other than those selected by the risk scenario selection unit 323 in step S15B-1, or the scenario selection unit 322 in step S14, occurring during operation.
上述したように、シナリオ選定部322やリスクシナリオ選定部323は、シナリオに基づく計画概算部31が推定した近似的な計画結果に基づいてシナリオを選定している。このため、概算計画の推定精度が低い場合には、リスクシナリオ選定部323によるシナリオ選定で計画結果に影響するシナリオが抽出されない場合がある。そこで、計画結果に影響する重要なシナリオの抽出不足を回避するため、選定外シナリオ影響評価部34は、シナリオ選定部322やリスクシナリオ選定部323が抽出したシナリオ以外のシナリオを計画結果に適用する場合の影響を評価する。さらに、選定外シナリオ影響評価部34は、制約違反などにより、式(3)に示される運用コストが過大にならないかを評価する。 As described above, the scenario selection unit 322 and the risk scenario selection unit 323 select scenarios based on approximate planning results estimated by the scenario-based planning estimation unit 31. Therefore, if the estimation accuracy of the approximate plan is low, the risk scenario selection unit 323 may not extract scenarios that affect the planning results. To avoid insufficient extraction of important scenarios that affect the planning results, the unselected scenario impact evaluation unit 34 evaluates the impact of applying scenarios other than those extracted by the scenario selection unit 322 and the risk scenario selection unit 323 to the planning results. Furthermore, the unselected scenario impact evaluation unit 34 evaluates whether the operating costs shown in equation (3) become excessive due to constraint violations or other reasons.
特に、上記の選定しなかったシナリオが現実に発生することが判明するのは、計画作成後の運用直前となる可能性がある。このため、不確実性計画算出部33は、選定外シナリオの評価時に、計画作成以後の運用時には変更できない変数(第1の実施形態で定義した決定変数)を計画時の値で固定する。その上で、不確実性計画算出部33は、残りの変数により、シナリオ選定部322が選定しなかったシナリオを対象として電力運用計画を再作成する。この再計画の結果により、選定されなかったシナリオが運用中に発生した場合を想定し、影響を評価する。 In particular, it is possible that the scenarios not selected above may only become apparent immediately before operation begins after the plan has been created. Therefore, when evaluating the unselected scenarios, the uncertainty plan calculation unit 33 fixes the variables that cannot be changed during operation after the plan is created (the decision variables defined in the first embodiment) to their planned values. Then, using the remaining variables, the uncertainty plan calculation unit 33 recreates the power operation plan targeting the scenarios not selected by the scenario selection unit 322. Based on the results of this replanning, the impact is evaluated assuming that the unselected scenarios occur during operation.
第1の実施形態に係る電力運用計画の作成時と比較して、計画後の運用時を想定するために決定変数を固定した上で再作成された電力運用計画では、決定変数が変更できないので調整要素が少なくなる。このため、発生したシナリオによっては運用制約を違反して式(3)の運用コストが過大になる可能性がある。選定外シナリオ影響評価部34では、シナリオ選定部322が選定しなかったシナリオが、運用制約の違反により式(3)の運用コストが過大にならないかを評価し、評価値を出力する。 Compared to the power operation plan created according to the first embodiment, the power operation plan recreated with fixed decision variables to anticipate post-planning operation has fewer adjustment elements because the decision variables cannot be changed. Therefore, depending on the scenario that occurs, the operational constraints may be violated, potentially leading to an excessively high operational cost in equation (3). The unselected scenario impact evaluation unit 34 evaluates whether scenarios not selected by the scenario selection unit 322 will result in an excessively high operational cost in equation (3) due to violations of the operational constraints, and outputs an evaluation value.
図9のステップS16B-2では、選定外シナリオ影響評価部34で、選定外シナリオの影響が閾値以内であるか否かを判定する。ここでは、選定シナリオ以外のシナリオが運用時に発生した場合を想定したステップS16B-1での評価値が制約違反により過大にならないかを評価する。 In step S16B-2 of Figure 9, the unselected scenario impact evaluation unit 34 determines whether the impact of the unselected scenario is within the threshold. Here, it evaluates whether the evaluation value in step S16B-1, which assumes a scenario other than the selected scenario occurs during operation, becomes excessive due to a constraint violation.
選定外シナリオの影響が閾値を超えていれば(S16B-2のNO)、選定外シナリオ影響評価部34は、運用コストが事前に設定した閾値以上となるシナリオを抽出する。この場合、閾値以上となるシナリオは、S15B-1で選定されたリスクシナリオ以外のシナリオである。その後、ステップS15B-1に戻って処理が続けられる。 If the impact of the unselected scenarios exceeds the threshold (NO in S16B-2), the unselected scenario impact evaluation unit 34 extracts scenarios where the operating cost exceeds a pre-set threshold. In this case, the scenarios that exceed the threshold are those other than the risk scenarios selected in S15B-1. The process then returns to step S15B-1 and continues.
すなわち、リスクシナリオ選定部323は、ステップS15B-1で選定したシナリオに、選定外シナリオ影響評価部34で運用時を想定した評価によりステップS16B-2で制約違反が発生すると判定したシナリオを加え、不確実性計画算出部33に出力する。不確実性計画算出部33は、再びステップS16にて不確実性を考慮した電力運用計画を作成し、選定外シナリオ影響評価部34が選定外シナリオの影響を評価する。この処理を、ステップS16B-2における制約違反が無くなるまで繰り返す。 In other words, the risk scenario selection unit 323 adds the scenarios determined to cause constraint violations in step S16B-2 based on evaluations conducted by the unselected scenario impact evaluation unit 34, which assumes operational conditions, to the scenario selected in step S15B-1, and outputs this to the uncertainty plan calculation unit 33. The uncertainty plan calculation unit 33 then creates a power operation plan considering uncertainty again in step S16, and the unselected scenario impact evaluation unit 34 evaluates the impact of the unselected scenarios. This process is repeated until there are no more constraint violations in step S16B-2.
ここで、選定外シナリオの影響が閾値以内であれば(S16B-2のYES)、不確実性計画算出部33は、ステップS16にて作成した不確実性を考慮した電力運用計画を画面表示及び結果保存部4に出力する。その他、ステップS14でのシナリオ選定結果、ステップS15B-1でのリスクシナリオの選定結果、ステップS16B-1での選定外シナリオの影響評価で追加されたシナリオも同様に出力する。 If the impact of the unselected scenarios is within the threshold (YES in S16B-2), the uncertainty plan calculation unit 33 outputs the power operation plan considering the uncertainties created in step S16 to the screen display and result storage unit 4. Similarly, the scenario selection results in step S14, the risk scenario selection results in step S15B-1, and the scenarios added during the impact evaluation of the unselected scenarios in step S16B-1 are also output.
図9のステップS17では、画面表示及び結果保存部4は、不確実性を考慮した電力運用計画を電力運用計画データベースDB2に保存し、画面に表示する。この際、電力運用計画データベースDB2には、ステップS14でのシナリオ選定結果、ステップS15B-1でのリスクシナリオの選定結果、ステップS16B-1での選定外シナリオの影響評価で追加されたシナリオが保存され、選定結果が画面に表示される。 In step S17 of Figure 9, the screen display and result saving unit 4 saves the power operation plan, which takes uncertainty into account, to the power operation plan database DB2 and displays it on the screen. At this time, the power operation plan database DB2 stores the scenario selection results from step S14, the risk scenario selection results from step S15B-1, and the scenarios added during the impact assessment of the unselected scenarios in step S16B-1, and the selection results are displayed on the screen.
なお、発電及び系統情報部2は、電力運用計画装置1の外部にある記憶装置又はクラウドサーバに構成されてもよい。この場合、電力運用計画装置1の演算部3は、処理の実行に際して、記憶装置又はクラウドサーバから適宜必要な情報を取得する。演算部3が算出した不確実性計画は、記憶装置又はクラウドサーバに保存されてもよい。 Furthermore, the power generation and grid information unit 2 may be configured as a storage device or cloud server located outside the power operation planning device 1. In this case, the calculation unit 3 of the power operation planning device 1 will acquire necessary information from the storage device or cloud server as appropriate when executing processing. The uncertainty plan calculated by the calculation unit 3 may be stored on the storage device or cloud server.
<第2の実施形態の効果>
以上説明した第2の実施形態に係る電力運用計画装置1Aでは、第1の実施形態に係るシナリオ選定に加えて、シナリオに応じて推定した計画結果に基づき、シナリオの発生頻度とそのシナリオを想定した運用コストで示される運用コスト分布(収益)を作成する。電力運用計画装置1Aは、この運用コスト分布のうち、収益や損失のリスクなど、運用者によって指定された分布内の特定領域に該当するシナリオを選定して不確実性を考慮した電力運用計画を作成する。このため、電力運用計画装置1Aは、特定領域外におけるシナリオ数を低減しながら、運用者が重要視して評価したいリスクを、電力運用計画の作成時に優先的に改善し、計画作成の演算時間を高速化できるという効果がある。
<Effects of the second embodiment>
In the power operation planning device 1A according to the second embodiment described above, in addition to scenario selection according to the first embodiment, an operational cost distribution (revenue) is created based on the estimated planning results according to the scenario, showing the frequency of occurrence of the scenario and the operational cost assumed for that scenario. From this operational cost distribution, the power operation planning device 1A selects scenarios that fall within a specific area of the distribution specified by the operator, such as the risk of revenue and loss, and creates a power operation plan that takes uncertainty into account. As a result, the power operation planning device 1A has the effect of reducing the number of scenarios outside the specific area, prioritizing the improvement of risks that the operator considers important to evaluate when creating the power operation plan, and speeding up the calculation time for plan creation.
ここで、シナリオ選定は、第1の実施形態で示したようにシナリオに応じた計画結果の推定に基づいて行われる。推定した計画結果の推定精度が低い場合には、計画結果の重複が正しく評価できずに、シナリオ選定で計画結果に影響するシナリオが十分に抽出されない場合がある。そこで、重要なシナリオの抽出不足を回避するため、電力運用計画装置1Aは、選定したシナリオに基づいて作成された不確実性を考慮した電力運用計画の実運用時において、選定されなかったシナリオが発生した場合を評価する。 Here, scenario selection is performed based on the estimation of planning results according to the scenario, as shown in the first embodiment. If the estimation accuracy of the estimated planning results is low, the overlap of planning results may not be properly evaluated, and scenarios that affect the planning results may not be sufficiently extracted during scenario selection. Therefore, to avoid insufficient extraction of important scenarios, the power operation planning device 1A evaluates the occurrence of scenarios that were not selected during the actual operation of the power operation plan, which takes uncertainty into account and is created based on the selected scenarios.
この計画作成以後の運用時には運用直前で調整できない要素がある決定変数があるため、運用時を想定した評価ではこれら決定変数を計画時の値とし、調整要素を制限している。運用時を想定した評価で制約違反等によりコストが過大になるシナリオも新たに選定したシナリオに加えることで、前述のシナリオ抽出不足を補正することができ、不確実性の模擬精度を高精度に高める効果がある。 During operation after this plan is created, there are decision variables that cannot be adjusted immediately before operation. Therefore, in evaluations simulating operation, these decision variables are set to their planned values, limiting the adjustment elements. By adding scenarios where costs become excessive due to constraint violations, etc., in the evaluation simulating operation, to newly selected scenarios, the aforementioned lack of scenario extraction can be corrected, and the accuracy of uncertainty simulation can be improved with high precision.
なお、本発明は上述した各実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various other applications and modifications can be taken as long as they do not deviate from the gist of the present invention as described in the claims.
For example, the embodiments described above are detailed and specific explanations of the configuration of the apparatus and system in order to clearly illustrate the present invention, and are not necessarily limited to having all the configurations described. Furthermore, it is possible to replace some of the configurations of the embodiments described here with the configurations of other embodiments, and it is also possible to add the configurations of other embodiments to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to add, delete, or replace some of the configurations of each embodiment with other configurations.
Furthermore, the control lines and information lines shown are those deemed necessary for explanatory purposes, and not all control lines and information lines are necessarily shown in the actual product. In reality, it is safe to assume that almost all components are interconnected.
1,1A…電力運用計画装置、2…発電及び系統情報部、3…演算部、4…画面表示及び結果保存部、31…シナリオに基づく計画概算部、32…概算計画の決定変数評価及びシナリオ選定部、33…不確実性計画算出部、34…選定外シナリオ影響評価部、321…計画結果特徴量の類似性評価部、322…シナリオ選定部、323…リスクシナリオ選定部、DB1…系統情報データベース、DB2…電力運用計画データベース 1, 1A…Power Operation Planning Device, 2…Power Generation and Grid Information Unit, 3…Calculation Unit, 4…Scenario Display and Result Storage Unit, 31…Scenario-Based Plan Estimation Unit, 32…Decision Variable Evaluation and Scenario Selection Unit for Estimation Plan, 33…Uncertainty Plan Calculation Unit, 34…Excluded Scenario Impact Evaluation Unit, 321…Similarity Evaluation Unit for Plan Result Features, 322…Scenario Selection Unit, 323…Risk Scenario Selection Unit, DB1…Grid Information Database, DB2…Power Operation Planning Database
Claims (14)
前記概算計画の結果に基づいて、前記シナリオ間の類似性を評価する評価部と、
前記推定モデルに入力された前記シナリオのうち、前記評価部の類似性の評価に基づき前記シナリオが類似しないように前記シナリオを選定するシナリオ選定部と、
選定された前記シナリオを用いて前記エネルギ運用計画を作成する計画作成部と、を備える
エネルギ運用計画装置。 A preliminary plan creation unit inputs information necessary for creating an energy operation plan as multiple scenarios into an estimation model and creates a preliminary plan that approximates the energy operation plan,
An evaluation unit that evaluates the similarity between the scenarios based on the results of the aforementioned budget plan,
A scenario selection unit selects scenarios from among the scenarios input to the estimation model such that the scenarios are not similar, based on the evaluation of similarity by the evaluation unit.
An energy operation planning device comprising: a planning unit that creates the energy operation plan using the selected scenario;
前記シナリオ選定部は、前記評価部の類似性の評価に基づき類似した前記シナリオを削除し、残りのシナリオを選定する
請求項1に記載のエネルギ運用計画装置。 The evaluation unit evaluates the similarity of the effects on the energy operation plan for each scenario based on the results of the preliminary plan,
The energy operation planning device according to claim 1, wherein the scenario selection unit deletes similar scenarios based on the similarity evaluation of the evaluation unit and selects the remaining scenarios.
請求項2に記載のエネルギ運用計画装置。 The energy operation planning device according to claim 2, wherein the estimated plan creation unit creates an operation cost distribution consisting of the probability of occurrence of the scenario and the operation cost of the estimated plan based on the estimated plan.
請求項3に記載のエネルギ運用計画装置。 The energy operation planning device according to claim 3, further comprising a risk scenario selection unit that selects scenarios that affect the statistical risk assessment index based on the operating cost distribution as risk scenarios, based on the scenario selected by the scenario selection unit and the estimated plan.
請求項1~4のいずれか一項に記載のエネルギ運用計画装置。 The estimation model is a model that simulates the relationship between the information necessary for creating the energy operation plan and the estimated plan which is estimated assuming uncertainty, and is composed of a method different from the method used in creating the energy operation plan, as described in any one of claims 1 to 4.
請求項2に記載のエネルギ運用計画装置。 The energy operation planning device according to claim 2, wherein the evaluation unit evaluates the similarity of overlapping scenarios using decision variables, which are elements whose values determined in the energy operation plan cannot be changed, when the energy operation plan created by the planning unit is put into operation.
前記計画作成部は、前記シナリオ選定部が選定しなかった前記シナリオを対象として前記決定変数を固定して前記エネルギ運用計画を作成した後、前記選定外シナリオ影響評価部により、前記シナリオ選定部が選定しなかった前記シナリオによる運用コストへの影響が生じることが評価された場合に、前記シナリオ選定部が選定した前記シナリオに、前記シナリオ選定部が選定しなかった前記シナリオを加える
請求項6に記載のエネルギ運用計画装置。 The system includes an unselected scenario impact evaluation unit that evaluates situations in which the scenario selection unit did not select a scenario,
The energy operation planning apparatus according to claim 6, wherein the planning unit creates the energy operation plan by fixing the decision variables for the scenarios not selected by the scenario selection unit, and then, if the unselected scenario impact evaluation unit evaluates that the scenarios not selected by the scenario selection unit have an impact on the operation costs, the unselected scenarios are added to the scenarios selected by the scenario selection unit.
請求項2に記載のエネルギ運用計画装置。 The scenario selection unit, with respect to the scenarios input by the estimated plan creation unit, removes the scenarios with the lowest probability of occurrence and the highest similarity in the similarity evaluation with other scenarios, based on a probability similarity evaluation index, prioritizing the removal of scenarios with the lowest probability similarity evaluation index, and extracting the remaining scenarios, as described in claim 2.
請求項8に記載のエネルギ運用計画装置。 The energy operation planning device according to claim 8, wherein, when the scenario selection unit deletes the scenario and extracts the remaining scenarios, it selects a scenario such that, before and after deleting the scenario, the expected value of the operating cost of the energy operation plan based on the scenario and its estimated plan, or the change in the probability similarity evaluation index shown by the evaluation unit in the similarity evaluation with other scenarios, is within a threshold.
請求項3に記載のエネルギ運用計画装置。 The energy operation planning device according to claim 3, further comprising a display unit for displaying the aforementioned operating cost distribution.
請求項5に記載のエネルギ運用計画装置。 The energy operation planning device according to claim 5, wherein the estimation model is a relaxed optimization problem obtained by relaxing the optimization problem for creating the energy operation plan.
請求項5に記載のエネルギ運用計画装置。 The energy operation planning device according to claim 5, wherein the estimation model is a machine learning model that has learned the relationship between the information necessary for creating the energy operation plan and the estimated plan.
請求項2に記載のエネルギ運用計画装置。The energy utilization planning device according to claim 2.
前記概算計画作成部が、エネルギ運用計画の作成に必要な情報を複数のシナリオとして推定モデルに入力し、前記エネルギ運用計画を概算した概算計画を作成するステップと、
前記評価部が、前記概算計画の結果に基づいて、前記シナリオ間の類似性を評価するステップと、
前記シナリオ選定部が、前記推定モデルに入力された前記シナリオのうち、前記類似性の評価に基づき前記シナリオが類似しないように前記シナリオを選定するステップと、
前記計画作成部が、選定された前記シナリオを用いて前記エネルギ運用計画を作成するステップと、を含む
エネルギ運用計画方法。 An energy operation planning method executed by an energy operation planning device comprising a preliminary plan creation unit, an evaluation unit, a scenario selection unit, and a plan creation unit,
The aforementioned preliminary plan creation unit inputs information necessary for creating the energy operation plan as multiple scenarios into an estimation model and creates a preliminary plan that approximates the energy operation plan,
The evaluation unit performs the step of evaluating the similarity between the scenarios based on the results of the estimated plan,
The scenario selection unit performs the step of selecting scenarios from among the scenarios input to the estimation model such that the scenarios are not similar, based on the evaluation of similarity.
An energy operation planning method comprising the step of a planning unit creating the energy operation plan using the selected scenario.
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