JP4115958B2 - プラントの運転スケジュール最適化方法および最適化システム - Google Patents

Description

本発明は、プラントや機器の起動・停止を含めた最適な運転スケジュールを算出するプラントの運転スケジュール最適化方法および最適化システムに関する。

コンバインドサイクル発電プラント、火力発電プラント、原子力発電プラント等の各発電プラントやプラント構成機器には、経済性や運転効率を最適にするために、最適運転スケジューリング方法あるいは最適制御方法を用いた種々の運転管理システムが提案されている。

この運転管理システムの中に、非特許文献１に記載されたモデル予測制御（Ｍｏｄｅｌ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いた手法がある。このモデル予測制御の手法は、制御対象となる制御対象プラントの動特性モデル、未来目標値（運転計画値）、運転制約条件を考慮し、評価関数を最小化する最適な操作信号系列を算出する制御アルゴリズムが記載されている。

従来の運転管理システムにおけるモデル予測制御方式の簡略的な構成図を図９に示す。この運転管理システムでは、制御対象プラントあるいはシステムの操作量および制御量を予測モデルに付与して最適化計算を行ない、その予測応答から制御対象プラントの運転を最適化するものである。

また、特許文献１には、プラント構成機器である発電機の起動・停止に関する起動時間制約、停止時間制約等の制約条件を考慮し、燃料量、起動量からなる発電機の運用コストを最小化する発電機の起動停止計画を、制約条件、燃料コスト、起動コスト、停止コスト等を集約化したパラメータとして物理モデルに納め、最適化計算により求めており、発電機の起動・停止を考慮した最適化の手法が開示されている。

実際に発電プラントおよびプラント構成機器の起動・停止時には、例えば発電プラントの場合、特許文献２に示すように、プラント寿命を考慮し、プラント構成機器に作用する熱応力制御条件から、最短時間の起動・停止運転パターンを物理モデルベースの非線型最適化問題として解く物理モデルベースの最適化手法が提案されている。

これらの運転管理システムにおいては、プラントやプラント構成機器の運転を最適化する最適化演算に、非特許文献２に紹介された各種の最適化手法が用いられ、また、プラントやプラント構成機器の起動・停止を考慮した運転スケジュール最適化問題では、非特許文献３に紹介された整理計画法や混合整数計画法が用いられる。
特開２００２−３００７２０号公報 特開平８−１２８３０５号公報 定期刊行物「システム／制御／情報」第４６巻、第５号、２００２年発行、大島正裕、小河守正氏の「モデル予測制御−１」の論文（第２８６頁〜第２９３頁）参照 並木俊秀、福島雅夫編「最適化の手法」共立出版、２００１年９月２５日発行、第１章（第５頁〜第３４頁）および第４章（第１０５頁〜第１４３頁）参照 今野浩、鈴木久敏編「整数計画法および組合せ最適化」日科技連、１９９９年２月１５日発行第４章（第４９頁〜第８０頁）参照

非特許文献１に開示された従来のモデル予測制御を用いた運転スケジュール最適化方法では、操作変数（独立変数）は、プラントの運用条件を決定する連続量であり、プラントの起動・停止等のイベント的な振舞いを考慮した最適化スケジューリングではなかった。

また、特許文献１に記載の発電機の起動停止計画作成装置は、発電機の起動停止制約条件を考慮した最適化であり、この最適化では、プラント（発電機）の起動時・停止時の運転方法を、起動制約時間内、停止制約時間等の集約されたモデルパラメータで最適化計算を行なっている。実際のプラント起動時の運転方法ではプラント構成機器の保護、安全運転、熱応力、材料強度等の物理的制約条件から最適運転パターンが定められるが、特許文献１には物理的制約条件が考慮されておらず、実際のプラント起動時の運転方法に用いることは不向きであった。

さらに、特許文献２に記載の火力発電プラント起動制御システムおよび起動制御方法では、起動パターンを詳細な物理モデルを用いて常に最適化演算しながら立ち上げているので、膨大な計算量が必要となり、計算時間に時間をとられるので迅速な立上げが困難であった。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、プラントの起動運転時の最適な運転パターンやそのときのコストを考慮しながら、少ない計算量で最適な運転スケジュールを迅速かつ正確に算出することができるプラントの運転スケジュール最適化方法および最適化システムを提供することを目的とする。

本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化方法は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、１つ以上の制御対象プラントの特性モデル、運転制約条件、現在から将来に亘る運転計画値に基づき、コスト評価関数が最小となる最適運転スケジュールを計算するプラントの運転スケジュール最適化方法において、前記制御対象プラントの運転モードの種別を整数の運転モード変数として運転スケジュール最適化計算における独立変数の一部に有し、運転モード変数に応じて予め決められた運転パターンを運転拘束条件として付与し、運転モード毎の運転コストあるいはモード変化時の運転コストを前記コスト評価関数内で最小となるように前記制御対象プラントの運転スケジュール最適化計算を行ない、前記制御対象プラントの運転モードの種別、運転パターン、運転モードに応じた運転コストを最適化演算部とは異なるデータベースに記憶させ、最適化演算部による制御対象プラントの運転スケジュール最適化計算に際し、前記データベースを参照し、前記データベースには、コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別と、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した複数の運転パターンと、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した運転コストとを予め格納する方法である。

また、上述した課題を解決するために、本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化方法は、請求項２に記載したように、特定の運転モードにおける最適な運転パターンおよびそのときの運転コストを、制御対象プラントのモデルを用いた最適化計算により算出し、算出された最適な運転パターンおよび運転コストで、運転モードの種別、運転パターン、運転モードに応じた運転コストを記憶した前記データベースを更新する方法である。

一方、本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムは、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、１つ以上の制御対象プラントの未来の運転計画値を送信するデータ入力手段と、前記制御対象プラントの運転データを送信する運転データ入力手段と、前記データ入力手段および前記運転データ入力手段から運転計画値およびプラント運転データを入力して制御対象プラントの運転スケジュール最適化計算を行なう運転スケジュール演算装置とを有し、前記運転スケジュール演算装置は、運転スケジュールの最適化計算を行なう最適化演算部と、前記制御対象プラントの運転モードの種別、運転パターン、運転モードに応じた運転コストが予め格納され、記憶されたデータベースとを備え、前記最適化演算部の運転スケジュール最適化計算に前記データベースに記憶された記憶データが参照されるように設定され、前記データベースは、コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別と、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した複数の運転パターンと、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した運転コストとを予め格納したものである。

また、上述した課題を解決するために、本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムは、請求項４に記載したように、前記運転スケジュール演算装置には、前記最適化演算部で運転スケジュールの最適化計算により算出された最適化結果を取り扱うデータ処理装置を電気的に接続して設けられ、前記データ処理装置は、前記最適化演算部からの最適化結果を記憶するデータ記憶手段と、このデータ記憶手段に記憶される記憶データから運転スケジュール演算装置の最適化演算を行なうに必要なデータを選択し、最適化入力データとして出力するデータ選択手段とを備えたり、さらに、請求項５に記載したように、前記データ処理装置は、制御対象プラントの運転制御を行なう運転制御システムよりプラント運転データを受信するデータ通信手段を有し、このデータ通信手段は、データ記憶手段から最適化結果データを入力して運転制御システムに運転スケジュール最適化信号を出力するように設定したり、さらにまた、請求項６に記載したように、前記データ入力手段は、制御対象プラントを構成する各ユニットおよびユニット構成機器の未来の運転計画値を入力する運転状態指定手段を備えたり、またさらに、請求項７に記載したように、前記運転データ入力手段は、制御対象プラントのプラント状態量を表わす運転データを収集するデータ収集装置と、収集された運転データをデータ記憶手段に出力するデータ通信手段とを有するものである。

さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムは、請求項８に記載したように、前記運転スケジュール演算装置は、制御対象プラントや運転条件の特性式を設定して出力する特性式設定手段と、制御対象プラントの上下限値や変化率などの制約式を設定して出力する制約式設定手段と、特殊コストを設定して出力する特殊コスト設定手段と、制御対象プラントの運転モードを判定し選択するモード選択式を設定して出力するモード選択式設定手段と、制御対象プラント運転の総コストを計算する総コスト式を設定して出力する総コスト計算式設定手段と、運転スケジュール演算装置の運転最適化計算を行うために必要な各種データの値を設定し最適化補助データとして出力する最適化補助データ入力手段と、この最適化補助データ入力手段からの最適化補助データを受け取り記憶し、所要時に最適化補助データとして出力する最適化補助データ記憶手段と、前記特性式設定手段の特性式、制約式設定手段の制約式、特殊コスト設定手段の特殊コスト、モード選択式設定手段のモード選択式、総コスト計算式設定手段の総コスト式、最適化補助データ記憶手段からの最適化補助データからの入力に基づき、総コスト式で評価されるコストが最小となる最適運転スケジュールを求める最適化演算手段と、を備え、上記最適化演算手段は、最適化演算部を構成して運転スケジュール最適化計算により算出された最適化結果をデータ処理装置に出力するように設定したり、また、請求項９に記載したように、前記運転スケジュール演算装置は、最適化演算部としての最適化演算手段から出力される最適化結果に基づき、起動コスト、停止コスト、待機コスト等の特殊コストを算出する特殊コスト演算手段を外付けで備え、上記特殊コスト演算手段で算出された特殊コストを特殊コスト設定手段に出力する一方、特殊コスト設定手段は受け取った特殊コストを最適化演算手段に出力するように設定したものである。

本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化方法および最適化システムは、プラント起動運転時の最適な運転パターンやそのときのコストを考慮したから、少ない計算量で最適な運転スケジュールを迅速かつ正確に算出することができ、プラントの運転スケジュールの最適化をタイムリーに時間遅れなく実施することができる。

本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化方法およびシステムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムの一実施形態を示す概略的な機能ブロックを示す構成図である。

このプラントの運転スケジュール最適化システム１０は、１つあるいは複数のプラントおよび機器の起動・停止を含め、コストを考慮した最適運転スケジュールをタイムラグなく迅速に算出するものであり、制御対象プラント１１としてコンバインドサイクル発電プラント、火力発電プラント、原子力発電プラント等の発電プラントや蒸気タービン、ボイラ、発電機等のプラント構成機器を対象とする。

この運転スケジュール最適化システム１０は、制御対象プラント１１の運転制御を行なう運転制御システム１２を作動制御するものであり、この最適化システム１０は、運転制御システム１２から制御対象プラント１１の圧力、温度、流量等のプラント状態量をプロセスデータ（運転データ）として入力する運転スケジュール演算手段１３と、この運転スケジュール演算手段１３に制御対象プラント１１の運転計画値を入力させるデータ入力手段１４と、運転スケジュール演算手段あるいは演算装置１３に特定の運転モード毎の最適な運転パターンおよび運転コストを予め最適化計算により算出して入力させる運転パターン調整手段１５とを有する。

運転制御システム１２は、プロセスデータ収集装置としても機能しており、制御対象プラント１１の各測定センサで計測された圧力、温度、流量等のプラント状態量をプロセスデータ（運転データ）として入力し、このプラント状態量を運転スケジュール演算手段１３の最適化演算部１７に出力している。この最適化演算部１７には、データ入力手段１４から制御対象プラント１１の現在から将来に亘る運転計画値が入力される。

また、運転スケジュール演算手段１３は、制御対象プラント１１の運転スケジュールの最適化計算を行なう最適化演算部１７と、制御対象プラント１１の運転モードの種別、運転パターン、運転コスト等の運転関連情報が各運転モード毎に格納され、記憶された運転パターンデータベース１８と、制御対象プラント１１の運転最適化のために、最適化演算用の評価関数が設定された評価関数設定部１９と、制御対象プラント１１のプラント予測モデル２０を含めた各種制約条件が設定された制約条件設定部２１とを備える。

運転スケジュール演算手段１３の運転パターンデータベース１８は、運転パターン調整手段１５に電気的に接続されており、この運転パターン調整手段１５は、特定の運転モード、例えばコールドスタート、ウォームスタート、ホットスタート、緊急停止（ランバック停止、トリップ）での最適運転パターンおよびそのときの運転コストを公知の最適化計算により算出しており、この算出は最適化演算部１７とは別に独立して行なわれる。運転パターン調整手段１５での最適化計算により算出された特定の運転モード毎の最適運転パターンおよびそのときの運転コストを運転パターンデータベース１８に送り、この運転パターンデータベース１８に書込みあるいは更新を行なうようになっている。

運転パターン調整手段１５は、特定運転モード毎の最適な運転パターンおよびそのときの運転コストを、最適化演算部１７とは別に任意に独立したタイミングで、制御対象プラント１１の詳細な公知の物理モデルを用いた最適化計算により、予め算出しておくものである。

運転スケジュール演算手段１３の最適化演算部１７は、運転制御システム１２からのプラント状態量、入力手段１４からのプラントの運転計画値をそれぞれ入力するとともに、運転パターンデータベース１８からの各運転モード毎の運転関連情報（プラントの特性モデル）、評価関数設定部１９からの最適化計算のための評価関数、および制約条件設定部２１からのプラント予測モデル２０を含めた各種制約条件がそれぞれ入力され、最適化演算処理を行ない、制御対象プラント１１の最適運転スケジュールを少ない計算量で正確かつ精度よく計算している。

その際、運転パターンデータベース１８は、図２に運転パターンの一例として示すように、制御対象プラント１１の運転モードの種別（例えばコールドスタート、ホットスタート、緊急停止）、運転パターン、運転モードあるいはモード変化に応じた運転コスト等の運転関連情報（制御対象プラント１１の特性モデル）が各運転モード毎に格納され、記憶されている。

最適化演算部１７は、制御対象プラント１１の特性モデル、運転制約条件、プラント状態量、現在から将来に亘る運転計画値に基づき、逐次運転パターンデータベース１８を参照して、コスト評価関数が最小となる最適化演算を行ない、制御対象プラント１１の最適運転スケジュールを計算するものである。

このプラントの運転スケジュール最適化システム１０は、運転スケジュール演算手段１３、特に、最適化演算部１７により、制御対象プラント１１の起動・停止を含めた最適な運転スケジュールを、少ない計算量で簡単かつ容易にしかも正確に算出することができ、最適化演算部１７で算出された運転スケジュール最適化信号は、運転制御システム１２に送られ、この運転スケジュール最適化信号に基づき、運転制御システム１２は、制御対象プラント１１の制御量（出力）が最適化するように、起動・停止を含めて作動制御している。

次に、プラントの運転スケジュール最適化システムの作用を説明する。

このプラントの運転スケジュール最適化システム１０は、制御対象プラント１１の特性モデル、運転制約条件、現在から将来に亘る運転計画値、プラント状態量に基づき、コスト評価関数が最小となるように、運転スケジュール演算手段１３で最適運転スケジュールをコスト最小に最適化計算している。運転スケジュール演算手段１３では、最適化演算部１７の運転スケジュール最適化計算に、運転パターンデータベース１８に格納された運転パターンを逐次参照して用いる最適化演算を行ない、最適運転スケジュールを少ない計算量で迅速に計算している。

このプラントの運転スケジュール最適化方法では、各制御対象プラント１１の複数の運転モードの種別を意味する整数の運転モード変数を最適化計算においては独立変数の一部に有する。

運転スケジュール演算手段１３らは、運転モード変数に応じて予め決められた運転パターンを拘束して与える拘束条件付与手段と、運転モード毎の運転コストあるいは運転モード変化時の運転コストをコスト評価関数内で考慮する最適化評価手段とを備える。

具体的に、制御対象プラント１１として発電プラントを運転制御対象とした場合の運転スケジュール最適化方法は、次のように表わされる。

制約条件を守りながら、評価関数Ｊが最小となる運転スケジュールとして、プラント制御量Ｙｉ（ｔ）、プラントの連続操作量Ｕｉ（ｔ）およびプラント運転の起動停止計画を意味するδｉ・ｓｔａｒｔ（ｔ），δｉ・ｓｔｏｐ（ｔ）を各時刻ｔ毎に最適化演算により求める。

最適化演算は、例えば公知の混合整数計画法（非特許文献３参照）を用いる。

これらの最適化計算は、多大な計算量を伴うために、問題を単純化しておく必要がある。従来のプラントの物理モデルを制約条件や評価関数に含めると、非線型混合整数計画問題となって、計算量は膨大となり、実時間制御が要求されるクリティカルなプラント運転では実用的ではない。

このプラントの運転スケジュール最適化システムでは、制御対象プラント１１の最適な運転パターンとして、
［数２］
起動運転パターン［Ｙ_{ｓｔａｒｔ}（１），Ｙ_{ｓｔａｒｔ}（２），…，Ｙ_{ｓｔａｒｔ}（ｍ）］
停止運転パターン［Ｙ_ｓｔｏｐ（１），Ｙ_ｓｔｏｐ（２），…，Ｙ_ｓｔｏｐ（ｍ）］
が最適化演算部１７から独立した予め運転パターン調整手段１５で計算され、この起動運転パターンおよび停止運転パターンが運転スケジュール演算手段または装置１３で予め任意のタイミングで計算されており、この計算結果は運転パターンデータベース１８に予め格納され、記憶される。このため、プラントの運転スケジュール最適化計算では、運転パターンデータベース１８に記録された起動運転パターンおよび停止運転パターンを最適化演算部１７で参照し、取り込むだけで最適化演算を行なうことができ、最適化演算部１７は短時間に、ほぼリアルタイムで最適運転スケジュールの解を迅速に求めることができる。

また、制御対象プラント１１の運転パターンやそのときの運転コストＣｏｓｔ・ｉ（Ｓｔａｒｔ），Ｃｏｓｔ・ｉ（Ｓｔｏｐ）等は、別機能である運転パターン調整手段１５により任意のタイミングで独立して実行することができる。

運転パターン調整手段１５では、最適化演算部１７での最適化演算とは別の計算機あるいはオフライン、バックグラウンド処理で実行できるので、最適化演算に最適化演算部１７の影響を受けることがなく、かつ運転パターンを外的環境条件やプラントの経年変化等の諸条件に応じて常に更新させ、運転パターンデータベース１８に格納することができる。

運転パターン調整手段１５での最適化演算を常に更新させ、更新された最適化演算機能を常時運転パターンデータベース１８に格納し、記憶しておくことにより、現実にマッチした最適運転スケジュールの解を、最適化演算部１７で何時でもリアルタイムに求めることができる。運転パターン調整手段１５では、公知の物理モデルを用いた最適化計算、例えば特許文献１に記載の運転スケジュール最適化計算が実行される。

このプラントの運転スケジュール最適化方法およびシステムでは、制御対象プラントの起動・停止等の特別なイベントに対応する応答パターン（挙動）を運転拘束条件として考慮し、そのときのコストを加味した最適化計算で、最適な運転スケジュール計算が可能となる。

プラントの起動運転パターンおよび停止運転パターンの応答パターンやコストパラメータは、運転パターンデータベース１８から参照するだけであり、プラント運転スケジュールの最適化計算において、物理モデルデータベースの非線型最適化問題を解く膨大な計算を最適化演算部１７で行なうことを避けることができる。

また、運転パターンデータベース１８には、物理モデルデータベースの起動・停止パターンの最適化ツールを運転パターン調整手段１５として別途用意し、外部環境条件や運転条件、プラント経年変化等の条件に応じた最適な運転パターンデータを、最適化演算部１７とは独立してオフライン計算で求めることができ、常に更新することができる。このため、運転スケジュール最適化システム１０は、全体として、制御対象プラント１１の最適化運転スケジュールを正確に精度よく、タイムラグなく迅速に算出することができる。

次に、本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化方法および最適化システムの第２実施形態を図３ないし図８を参照して説明する。

図３に示されたプラントの運転スケジュール最適化システム１０Ａは、図１に示された運転スケジュール最適化システム１０の応用例を示すもので、制御対象プラント１１として発電プラントに適用した具体例を示すものである。

プラントの運転スケジュール最適化システム１０Ａの説明に当り、図１に示された最適化システム１０と実質的同一部分には、同じ符号を付し、その説明を省略する。

この運転スケジュール最適化システム１０Ａは、制御対象プラント１１の最適化運転スケジュールを少ない計算量で迅速かつ正確に最適化計算を行なう運転スケジュール演算装置３０と、この運転スケジュール演算装置３０で制御対象プラント１１の運転スケジュールが最適化演算処理された最適化演算データを処理するデータ処理装置３１とを主に備える。

このデータ処理装置３１で処理された制御対象プラント１１の運転スケジュール最適化信号ａを運転制御システム１２に出力している。この運転制御システム１２は、データ処理装置３１からの運転スケジュール最適化信号ａを入力して、作動制御信号ｂを出力し、制御対象プラント１１の運転を作動制御している。具体的には、制御対象プラント１１の図示しないバルブやアクチュエータを動かして発電を行なっている。

運転制御システム１２は、制御対象プラント１１の運転を作動制御する制御装置としての機能と、制御対象プラント１１の各測定センサで計測された圧力、温度、流量等のプロセス量ｃを測定するデータ収集装置としての機能を有し、運転制御システム１２で測定されたプラント状態量はプロセスデータ（運転データ）ｄとしてデータ処理装置３１に入力される。プラント状態量の運転データｄはデータ処理装置３１を介して運転スケジュール演算装置３０の最適化演算手段３２に最適化演算部として入力される。この意味で、運転制御システム１２およびデータ通信手段３６は、運転データｄをデータ記憶手段３７あるいはこのデータ記憶手段３７を介して最適化演算手段３４に入力させる運転データ入力手段を構成している。

データ処理装置３１には、運転制御プラント１１の未来の運転計画値の入力データｅをユーザが入力するデータ入力手段３３を備え、このデータ入力手段３３から入力された運転計画値は、データ処理装置３１を経て運転スケジュール演算装置３０の最適化演算手段３４に送られる。この最適化演算手段３４は、図１に示された最適化演算部１７に対応するものである。

データ処理装置３１は、運転制御プラント１１の運転制御を行なう運転制御システム１２からプラント状態量の運転データｄを入力するデータ通信手段３６と、このデータ通信手段３６からの運転データｆを入力するデータ記憶手段３７と、このデータ記憶手段３７に記憶された記憶データｇを読み出してグラフや表形式として描画するデータ描画手段３８と、このデータ描画手段３８から出力されるデータ描画信号ｈに基づき、グラフや表等を表示する表示装置３９と、データ記憶手段３７に記憶された記憶データｉから運転スケジュール演算手段３０で最適運転スケジュールを行なうに必要なデータを選択するデータ選択手段４０と、このデータ選択手段４０に運転スケジュール演算装置３０の運転最適化演算を行なうのに必要なデータをデータ選択信号ｊとして出力する選択データ指定手段４１とを有する。

データ処理装置３１のデータ記憶手段３７は、データ入力手段３３から運転計画値の入力データ、データ通信手段３６からのプラント状態量の運転データｆ、運転スケジュール演算装置３０で最適化演算された最適化結果のデータｋを記憶しており、記憶された運転スケジュールの最適化演算信号ｌをデータ通信手段３６に出力し、このデータ通信手段３６から運転スケジュール最適化信号ａを運転制御システム１２に出力している。

また、データ記憶手段３７は、運転スケジュールの最適化演算信号ｌをデータ通信手段３６に出力する一方、データ描画手段３８およびデータ選択手段４０に記憶データｇ，ｉをそれぞれ出力している。

さらに、データ処理装置３１は、データ選択手段４０でデータ処理された最適化入力データ信号ｍが運転スケジュール演算装置３０の最適化演算手段３４に入力される。

一方、運転スケジュール演算装置３０は、データ選択手段４０からの最適化入力データ信号ｍおよび運転パターン調整手段である特殊コスト演算手段４５からの特殊コスト信号ｎに基づいて、最適化運転スケジュールの計算を行ない、計算結果を運転スケジュールの最適化結果の信号ｋとしてデータ処理装置３１側、ひいては運転制御システム１２に出力する一方、運転スケジュール演算装置３０からのプラント運転スケジュール最適化結果の信号ｋに基づき、特殊コストを演算により求める特殊コスト演算手段４５を備える。特殊コスト演算手段４５は、演算により算出された特殊コストの信号ｎを運転スケジュール演算装置３０の特殊コスト設定手段４６に出力している。

特殊コスト演算手段４５は、運転スケジュール最適化システム１０Ａの外付けとして設けられ、図１に示された運転パターン調整手段１５と同等の機能を有し、特定モードでの最適運転パターンおよびそのときの運転コストを制御対象プラント１１の物理モデルを用いた最適化計算により算出し、特殊コスト信号ｎとして特殊コスト設定手段４６に出力している。特殊コスト信号ｎを入力する特殊コスト設定手段４６は、図１に示された運転パターンデータベース１８と同等の機能を有し、制御対象プラント１１の種別、運転パターン、運転モードあるいはモード変化に応じた運転コスト、特殊コストの情報が各運転モード毎に記憶されている。

しかして、運転スケジュール演算装置３０は、図１に示された最適化演算部１７と同等の機能を有する最適化演算手段３４と、特殊コスト演算手段４５からの特定の運転モードでの最適な運転パターンおよびそのときの運転コストを特殊コスト信号ｎとして入力し、格納・記憶させる特殊コスト設定手段４６と、制御対象プラント１１やプラント運転条件の特性式ｇを設定し、出力するプラント予測モデルとしての特性式設定手段４７と、制御対象プラント１１の制御量（出力）上下限値制約や運転操作量（入力）の変化率制約等の制約式ｒを設定し、出力する制約条件設定部としての制約式設定手段４８と、制御対象プラント１１の運転モードの種別を判定し、選択するモード選択式を設定し、出力するモード選択式設定手段４９と、制御対象プラント１１運転のための総コストを計算する計算式を設定し、出力する評価関数設定部としての総コスト計算式設定手段５０と、制御対象プラント１１の各種プロセスデータの値を設定し、最適化補助データの信号оとして出力する最適化補助データ入力手段５１と、この入力手段５１からの最適化補助データ信号оを受け取り、所要時に必要な最適化補助データ信号ｐとして最適化演算手段３４に出力する最適化補助データ記憶手段５２とを有する。

運転スケジュール演算装置３０の最適化演算手段３４は、特性式設定手段４７からの特性式の信号ｑ、制約式設定手段４８からの制約式の信号ｒ、特殊コスト設定手段４６からの特殊コストの信号ｓ、モード選択式設定手段４９からのモード選択式の信号ｔおよび最適化補助データ記憶手段５２からの最適化補助データの信号Ｐの入力に基づき、総コスト計算式設定手段５０からの総コスト式信号ｕを入力し、総コストが最小となる運転スケジュールを最適化運転スケジュールとして求め、運転スケジュールの最適化結果としてデータ記憶手段３７や特殊コスト演算手段４５に出力するようになっている。

データ処理装置３１に未来の運転計画値を入力させるデータ入力手段３３は、複数の設定画面を有し、そのうちの一つの設定画面５５は、図４に示すように、日付表示手段５６と、日付選択手段５７と、運転計画値入力手段５８と、補間実施手段５９と、グラフ表示手段６０とパターン選択手段６１とを有する。

プラントユーザは、計画値入力手段５８にて未来の発電機出力デマンドや大気温度などの運転計画値を入力する。入力対象となる時刻は計画値入力手段５８に示されており、入力対象となる日付は日付表示手段５６に示される。日付と時刻をまとめて、計画値入力手段５８上に表示しても良いし、日付表示手段５６に表示してもよい。

日付表示手段５６に表示される日付は、日付選択手段５７を押すことで、日付の入力用画面を表示させ、ユーザに入力してもらう。

計画値入力手段５８に入力された値は、グラフ表示手段６０にグラフとして表示される。

補間実施手段５９では、ユーザにより入力されたデータの補間（内挿）を行なう。例えば図４の計画値入力手段５８では、２時の大気温度がブランクとなっている。この場合、補間実施手段５９を押すことで、バックグラウンドにてブランク値の両隣の値である１４（１時）と１２（３時）の値から、（１４＋１２）÷２＝１３により計算できる。

ブランクの数は２以上の場合でも、両端の値がわかっていれば、内挿の計算により容易に実現できる。

計画値入力手段５８にて全てのデータをユーザに入力させなくても、予めデマンドや大気温度などの典型的な値（運転パターン）を数種類設定しておき、パターン選択手段６１を押すことで、ユーザにそのパターンの内どれかを選択させ、選択されたパターンの値を計画値入力手段５８上に表示させることができる。ここでいうパターンとは、例えば０時から２４時までの各時刻毎のデータ列のことである。

また、計画値入力手段５８の画面表示や操作ボタンは、市販されているグラフィックインタフェイス（ＧＵＩ）等のプログラミング言語により容易に実現できる。このプログラミング言語では、画面表示や操作ボタンなどが予め部品として作成されており、それを利用することで容易にプログラムが作成できる。

さらにデータ入力手段３３の他の設定画面として、図５に示す運転状態指定手段６６の画面がある。

この設定画面６３には、日付表示手段６４と日付選択手段６５も備えられている。

プラントユーザは、運転状態指定手段６６にて、制御対象プラント１１を構成する各発電ユニットや機器の未来の運転状態の計画値を入力する。入力する対象となる日付は日付表示手段６４に示される。日付と時刻をまとめて、運転状態指定手段５６上に表示しても良いし、日付表示手段６４に表示してもよい。

日付表示手段６４に表示される日付は、日付選択手段６５を押すことで、日付の入力用画面に表示させることができる。

図５に示した例では、各記号（◎、○、×）は次の意味である。
◎：発電ユニットを最適計算にて起動するか停止するか決定する。
○：発電ユニットを必ず運転し、その時の負荷は指定された値とする。
×：発電ユニットを必ず停止とする。

プラントユーザにより選択された各時刻毎の記号（◎、○、×）は、最適化演算手段３４にて処理され、最適化演算の計算が行なわれる。

次に、図３に示された運転スケジュール最適化システム１０Ａの作用を説明する。

制御対象プラント１１が発電プラントである場合、起動から定常（定格）運転を経て運転停止に至る運転制御は、運転制御システム１２からの運転制御信号ｂにより、制御対象プラント１１のバルブやアクチュエータの駆動を制御することにより行なわれる。

発電プラントは、ボイラ、蒸気タービン、発電機等の複数のプラント構成機器から構成され、発電プラントの運転スケジュールの最適化は、例えばボイラの燃料流量、蒸気流量、蒸気タービンの発電機出力の制御となって表われる。

運転制御システム１２は、運転スケジュール最適化システム１０Ａからの運転スケジュール最適化信号ａに基づき、運転コスト最小の最適化運転制御を行なうための運転制御信号ｂを制御対象プラント１１に出力している。

運転制御システム１２は、最適化された運転スケジュールを設定値として制御対象プラント１１が運転されるように、予め組み込まれた制御アルゴリズムに基づき、バルブやアクチュエータの作動制御が行なわれ、最適化された運転スケジュール通りに、制御対象プラント１１が運転される。

プラントユーザは、データ入力手段３３を用いてデータ処理手段３１に、未来運転計画値を入力データとして入力させる。運転計画値には、例えば制御対象プラント１１の発電機出力デマンドや大気温度予想値等である。この入力データは、ユーザ入力データｅとしてデータ記憶手段３７に記憶される。

ところで、運転スケジュール最適化システム１０Ａの作用、すなわち、制御対象プラント１１の運転スケジュール最適化方法は、次のようにして行なわれる。

なお、運転スケジュール最適化システム１０Ａは、運転制御システム１２に必ずしも接続されていなくてもよく、運転制御システム１２に接続しない場合には、表示装置３９に表示される最適化運転スケジュールに従って、運転員が手動で制御対象プラント１１を運転してもよい。

また、制御対象プラント１１のプラント状態量であるプロセスデータｄは、運転員が例えば表示装置３９の監視画面を読んだり、メータ指示値などを読み取ってデータ入力手段３３にて入力してもよい。

さらに、制御対象プラント１１の運転制御を行なわず、運転スケジュールのガイダンス表示を行なう場合には、運転制御システム１２の代わりにプラントデータ収集装置やデータ記憶装置等と接続されていればよい。

データ処理装置３１のデータ通信手段３６は、運転制御システム１２から制御対象プラント１１のプラント状態量である運転データｄを受け取り、データ記憶手段３７へ運転データｆとして出力している。

一方、データ記憶手段３７は、データ入力手段３３からのユーザ入力データｅ、データ通信手段３６からの運転データｆおよび運転スケジュール演算装置３０の最適化結果データｋを記憶する。

データ通信手段３６からの運転データｆはプラント状態量のプロセスデータであり、例えば、現在時刻における発電機出力、制御対象プラント１１の各プラント構成機器の運転状態、燃料流量などである。これらの運転データｆがデータ記憶手段３７に蓄積されるので、運転スケジュール演算装置３０は、現在時刻以前の運転データを最適化入力データｉ，ｍとして、データ記憶手段３７から読み出すことができる。

さらに、データ記憶手段３７は、記憶したデータの中から、運転スケジュール演算装置３０での演算に必要な記憶データｉをデータ選択手段４０に出力する。

データ選択手段４０は、データ記憶手段３７に記憶される数多くの運転データおよび未来運転計画値であるユーザ入力データｅの中から、運転スケジュール演算装置３０で最適化演算を行なうのに必要なデータを選択し、最適化入力データｍとして運転スケジュール演算装置３０に出力される。

最適化入力データｍとして必要なデータ項目は、例えば制御対象プラント１１の発電機出力デマンドの現在時刻と未来値、大気温度の現在値と未来値、プラント構成機器の現在運転状態（起動しているか、あるいは、停止しているか）および未来の運転計画（例えば起動停止を任意に制御できるか、あるいは、必ず起動または停止した状態となるのか）、過去の運転状態（起動していたか、あるいは、停止していたか）等である。

一方、運転スケジュール演算装置３０の演算に必要なデータは、データ処理装置３１の選択データ指定手段４１により指定され、指定されたデータの項目は、データ選択データｊとしてデータ選択手段４０に入力される。

しかして、データ選択手段４０から最適化入力データｍが運転スケジュール演算装置３０に送られ、このスケジュール演算装置３０で制御対象プラント１１の運転スケジュール最適化に必要な最適化計算が行なわれる。

運転スケジュール演算装置３０で算出された最適化計算結果ｋは、データ処理装置３１のデータ記憶手段３７に出力され、その結果は記憶データｇとしてデータ描画手段３８に読み出される。データ描画手段３８は、記憶データｇの内容がグラフや表形式等で描画され、描画信号ｈとして表示装置３９に出力される。

表示装置３９は、例えば、ブラウン管や液晶モニタ、プラズマモニタ等のディスプレイ装置であり、データ描画手段３８からの描画信号ｈに基づき、描画された各種画面が表示される。

また、データ処理装置３１のデータ記憶手段３７に記憶された最適化結果ｋは、データ通信手段３６に運転スケジュール最適化演算信号ｌとして出力され、このデータ通信手段３６を介して運転スケジュール最適化信号ａが運転制御システム１２に出力される。

運転制御システム１２は、制御対象プラント１１に運転スケジュール最適化信号ａに基づく運転制御信号ｂが出力され、プラントの運転制御が行なわれる。このようにして、制御対象プラント１１は、運転スケジュール演算装置３０の最適化演算計算により求められた最適化結果通りに運転される。

次に、プラントの運転スケジュール最適化システム１０Ａの特徴的構成である運転スケジュール演算装置３０と特殊コスト演算手段４５について説明する。

制御対象プラント１１の運転スケジュール最適化問題には、次の一般式が目的関数、運転制約条件として用いられ、運転スケジュールの最適化問題設定が行なわれる。
［運転スケジュール最適化問題の一般式］

式（４）の目的関数は、最適化により最小化されるべき値であり、制御対象プラント１１における燃料費等の運転コストが該当する。

式（５）の制約条件は、必ず満足される等式で、制御対象プラント１１の特性式であり、式（６）の制約条件は、必ず満足される不等式で、制御対象プラント１１のプロセス値の上下限制約等である。

式（４）〜式（６）を制御対象プラント１１の運転スケジュール最適化のために、総合的に解き、そのときの最適化変数ｘ（ｋ）を求めると、このｘ（ｋ）が制御対象プラント１１の運転スケジュールとなる。

制御対象プラント１１として、２つの発電ユニットを備えた発電プラントを例に挙げると、具体的な発電プラントでは、発電ユニット１と２の負荷配分と起動停止の運転スケジュールが最適化される。
［運転スケジュール最適化問題の具体例］

式（７）〜式（１５）に用いられる各変数は、次の通りである。

ここで、起動コスト定数ｄ_ｉ、停止コスト定数ｅ_ｉを図６を用いて説明する。

制御対象プラント１１である発電プラントの起動時には、ウォーミングを行なう必要がある。ウォーミングは、プラント構成機器の急激な温度を防止するためである。ウォーミングを行なわないと、蒸気系配管や蒸気タービン等は、金属の塊であり、熱容量が大きく、急激な温度変化により、プラント構成機器の寿命消費や故障の原因となる。

ウォーミング時間は、制御対象プラント１１の前回停止から今回起動に至る迄の停止時間に影響される。停止期間の長さにより制御対象プラント１１の冷え方が違い、まだ温かいうちにはウォーミング時間は少なくて済む。

しかし、ウォーミング時間中は、ボイラやガスタービン等の燃料を燃やさなければならないため、ウォーミング時間が長いと、その分燃料を余計に消費することとなる。制御対象プラント１１の起動停止時に消費する燃料コストをそれぞれ起動コストｄ_ｉ、停止コストｅ_ｉとする。

上述した制御対象プラント１０Ａの最適化問題設定のために、運転スケジュール演算装置３０は、次のように作用する。

運転スケジュール演算装置３０の最適化演算部である最適化演算手段３４には、データ処理装置３１のデータ選択手段４０からの最適化入力信号ｋや特性式設定手段４７、制約式設定手段４８、総コスト計算式設定手段５０、モード選択式設定手段４９により設定された計算式ｇ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ、さらには、特殊コスト設定手段４６および最適化補助データ入力手段５１から入力された定数に基づき、最適化計算が実施される。

特性式設定手段４７は、プラントユーザにより、式（１２）のような等式制約式を設定し、特性式ｑとして最適化演算手段３４に出力する。

また、制約式設定手段４８は、プラントユーザにより、式（１３）のような不等式制約式を設定し、制約式ｒとして最適化演算手段３４に出力する。

さらに、総コスト計算式設定手段５０は、プラントユーザにより式（７）〜式（９）のような運転コストの計算式を設定し、総コスト式ｕとして最適化演算手段３４に出力する。

モード選択式設定手段４９は、プラントユーザにより、式（１０），式（１１），式（１４），式（１５）のような特殊な運転モードを表わす制約式を設定して、モード選択式ｔとして最適化演算手段３４に出力する。

また、特殊コスト設定手段４６は、プラントユーザがモード選択式設定手段４９で是手した式（１０）および式（１１）で用いられる起動コストｄｉ、停止コストｅｉのような特殊コストを設定し、特殊コストｓとして最適化演算手段３４に出力する。

これらの特性式設定手段４７、制約式設定手段４８、総コスト計算式設定手段５０、モード選択式設定手段４９は、それぞれ独立した設定画面を備えているが、必ずしも独立した設定画面を備えなくてもよい。例えば１つの設定画面上にそれぞれ独立して入力できるようになっていればよく、また、設定画面を持たなくても、プログラムのソースコードのような形で実現させてもよい。

一方、運転スケジュール演算装置３０の最適化補助データ入力手段５１は、運転スケジュール最適化処理に使用される定数のようなデータや、スケジュール最適化計算が対象とする開始時刻、終了時刻が入力される。このデータ入力のために、入力用の設定画面を持たなくてもよく、設定ファイル等に入力データを記述し、読み込ませる方式でもよい。

最適化補助データ入力手段５１に読み込まれたデータは、最適化補助データＯとして最適化補助データ記憶手段５２に出力され、さらに、この記憶手段５２を経て最適化補助データＰとして最適化演算手段３４に出力される。

この最適化補助データ入力手段５１とデータ入力手段３３は、１つの設定画面上で共通に入力させるように構成としてもよい。このときには、最適化補助データ記憶手段５２は、データ処理装置３１のデータ記憶手段３７に備えてもよく、最適化補助データがデータ選択手段４０を介して最適化演算手段３４に最適化入力データｍとして入力されればよい。

最適化演算手段３４は、運転スケジュールの最適化問題の種類に応じて、単体法やニュートン法、整数計画問題を解く分限限定法等の各種アルゴリズムが知られており（非特許文献２および３参照）、これらのアルゴリズムが動作する市販のプログラムを用いても、その最適化問題を解くことができる。

最適化演算手段３４は、市販のプログラムの最適化パッケージソフト（最適化計算用ツール）として組み込んでも容易に解くことができ、あるいは、制約式を外部から設定できるようにして、独自に作成した最適化プログラムを動力し、解くようにしてもよい。

また、運転スケジュール演算装置３０の特殊コスト設定手段４６にて設定される特殊コストｓは、外部の特殊コスト演算手段４５にて最適化結果ｋの値に応じて特殊コストｎを算出し直し、その値を設定する方式でもよい。

この特殊コストｓの設定には、図７および図８に示すように２つの方式がある。

図７に示された設定方式は、最適化演算手段３４と連携する特殊コスト設定手段４５でも、運転スケジュール最適化演算計算が行なわれる。特殊コスト演算手段４５での演算は、最適化演算手段３４と連携し、開始〜終了時刻（Ｎｓ〜Ｎｅ）までの最適化計算が終了した後で特殊コストｎの算出を行う方式である。１番外側の最適化演算ループの終了条件となる規定の条件としては、特殊コストの値の変化率や絶対値をしきい値と比較したり、一番外側の最適化演算ループの計算回数があるしきい値を超えた場合などを用いることができる。

図８に示された設定方式は、運転スケジュール最適化計算における最適化の収束計算途中での最適化変数ｘ（ｋ）：最適化される変数の値を最適化結果ｋとして受け取り、その値に基づいて特殊コストｎを算出し直す方式である。この場合には、プラント運転開始から終了時刻（Ｎｓ〜Ｎｅ）までの収束演算途中に、特殊コストｎが数回更新される。

制御対象プラント１１の運転スケジュール最適化計算が、図５に示すデータ入力手段３３の運転状態設定手段６６の画面にどのように表わされるか、説明する。

プラントユーザにより選択された各時刻毎の記号（◎，○，×）は、最適化演算手段３４にて、次のように処理される。

◎：（式７）〜（式１５）の中に現れる起動停止に関する２値変数の値は、通常どおり
最適化にて決定する
○：（式７）〜（式１５）の中に現れる起動停止に関する２値変数の値は１固定とし、
指定された負荷になるように関連する最適化変数をその値に固定とする
×：（式７）〜（式１５）の中に現れる起動停止に関する２値変数の値は０固定とする

図５の例を（式７）〜（式１５）の変数を用いて表現すると次の通りである。

δ₁＝０（２：００時の値）、
δ_２＝１（２：００時の値）、
δ_１＝０（３：００時の値）、
δ_２＝１（３：００時の値）、
ＭＷ_２＝１００（２：００時の値）、
ＭＷ_２＝１００（３：００時の値）、
０：００時と１：００時は、指定なし
これによりプラントユーザが記号（◎、○、×）により指定した運転スケジュールを満足する最適化計算を実現することができる。

図３ないし図８に示されたプラントの運転スケジュール最適化システム１０Ａにおいては、運転スケジュール演算装置３０にモード選択式設定手段４９を備えたことで、最適化演算手段３４では例えば式（１４），式（１５）の２値変数δｏｎ_ｉ、δｏｆｆ_ｉのような、運転モードδ_ｉの変化に対応するフラグを扱うことができる。さらに、特殊コスト設定手段４６を備えたことで、最適化演算手段３４では運転モードの変化に対して例えば式（１０），式（１１）の停止コストｅ_ｉ，起動コストｄ_ｉのような、特殊な運転コストを最適化計算に含めることができる。

これにより、運転モードの変化を考慮した上で運転コストが最小となるような、運転スケジュールの最適化を計算できるようになる。

特殊コスト演算手段４５を備えたことで、式（１０）および式（１１）の停止コストｅ_ｉ，起動コストｄ_ｉのような値を固定定数としてではなく、実際の運転の最適化変数ｘ（ｋ）に応じて変更できるため、より正確に運転コストと運転スケジュールを求めることができる。

実際の制御対象プラント１１の起動時の時間は、プラント構成機器の圧力や温度、あるいは起動方法により変わるため、詳細な計算を行える専用の計算システムを持たせる場合がある。特殊コスト演算手段４５として、最適化演算手段３４は別に専用の計算システムを用いることで、より正確に運転コストと運転スケジュールを短時間で求めることができる。

図４に示すデータ入力手段３３を備えたことで、運転スケジュールを計算するために必要な未来の運転計画値の入力を簡便に行なうことができる。

また、データ入力手段３３に補間実施手段５９を備えれば、プラントユーザが全てのデータを入力する必要がなくなり、入力の手間を減らすことができる。

パターン選択手段６１を備えれば、そのまま当てはまるパターンは入力が不要となり選択するだけで良く、さらに似た運転パターンを選択してから計画値入力手段５８に表示される値を修正することで、全ての値を入力する手間を減らすことができる。

グラフ表示手段６０によれば、計画値入力手段５８に入力した値をグラフとしてチェックすることで、明らかな値の入力ミスを発見しやすくなる。

図５に示すデータ入力手段３３を備えたことで、未来のプラントの運転状態を考慮することで、正確な運転スケジュールを計算することができる。

つまり運転状態指定手段６６によれば、未来のプラントの起動や停止、あるいは起動しているときの負荷などを指定できるため、プラント運転制約条件を考慮した正確な運転スケジュールを計算することができる。

なお、本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化方法およびシステムでは、コンバインドサイクル発電プラント、火力発電プラント、原子力発電プラント等の発電プラントを制御対象プラントとしたが、制御対象プラントは地熱発電プラント等の他の発電プラントや、化学プラント、鉄鋼プラントであってもよく、さらに、プラント構成機器であってもよい。本発明では、制御対象プラントには、制御対象のプラントだけでなく、プラント構成機器も含まれる。

また、本発明の第２実施形態では、データ処理装置を設けた例を説明したが、データ入力手段からの未来の運転計画値のデータや運転制御システムからのプラント状態量の運転データを、運転スケジュール演算装置の最適化演算手段に直接案内するようにしてもよい。

さらに、本発明では、プラントの運転スケジュール最適化システムの発明の精神を逸脱することなく、種々の変形を考えることができる。

本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムの一実施形態を示す概略的な構成図。 図１に示された運転スケジュール最適化システムに備えられる運転パターンの一例を示す図。 本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムの第２実施形態を機能ブロックで表した構成図。 本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムに備えられるデータ入力手段の画面構成図。 上記データ入力手段の他の画面構成図。 制御対象プラントのウォーミング時間と停止期間を示す概念図。 本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムの特殊コスト演算手段と最適化演算手段の演算方式を示すフローチャート。 本発明に係るプラントの運転スケジュール最適化システムの特殊コスト演算手段と最適化演算手段の他の演算方式を示すフローチャート。 従来のプラント運転制御システムに採用されるモデル予測制御方式の構成図。

符号の説明

１０，１０Ａ 運転スケジュール最適化システム
１１ 制御対象プラント
１２ 運転制御システム（運転データ入力手段、データ収集装置）
１３ 運転スケジュール演算装置
１４ データ入力手段
１５ 運転パターン調整手段
１７ 最適化演算部
１８ 運転パターンデータベース
１９ 評価関数設定部
２０ プラント予測モデル
２１ 制約条件設定部
３０ 運転スケジュール演算装置
３１ データ処理装置
３２ 最適化演算手段（最適化演算部）
３３ データ入力手段
３４ 最適化演算手段（最適化演算部）
３６ データ通信手段（運転データ入力手段）
３７ データ記憶手段
３８ データ描画手段
３９ 表示装置
４０ データ選択手段
４１ 選択データ指定手段
４５ 特殊コスト演算手段（運転パターン調整手段）
４６ 特殊コスト設定手段（運転パターンデータベース）
４７ 特性式設定手段（プラント予測モデル）
４８ 制約式設定手段（制約条件設定部）
４９ モード選択式設定手段
５０ 総コスト計算式設定手段（評価関数設定部）
５１ 最適化補助データ入力手段
５２ 最適化補助データ記憶手段
５５，６３ 画面
５６ 日付表示手段
５７ 日付選択手段
５８ 運転計画値入力手段
５９ 補間実施手段
６０ グラフ表示手段
６１ パターン選択手段
６４ 日付表示手段
６５ 日付選択手段
６６ 運転状態指定手段

Claims (9)

1. １つ以上の制御対象プラントの特性モデル、運転制約条件、現在から将来に亘る運転計画値に基づき、コスト評価関数が最小となる最適運転スケジュールを計算するプラントの運転スケジュール最適化方法において、
   前記制御対象プラントの運転モードの種別を整数の運転モード変数として運転スケジュール最適化計算における独立変数の一部に有し、運転モード変数に応じて予め決められた運転パターンを運転拘束条件として付与し、運転モード毎の運転コストあるいはモード変化時の運転コストを前記コスト評価関数内で最小となるように前記制御対象プラントの運転スケジュール最適化計算を行ない、
   前記制御対象プラントの運転モードの種別、運転パターン、運転モードに応じた運転コストを最適化演算部とは異なるデータベースに記憶させ、最適化演算部による制御対象プラントの運転スケジュール最適化計算に際し、前記データベースを参照し、
   前記データベースには、コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別と、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した複数の運転パターンと、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した運転コストとを予め格納することを特徴とする請求項１記載のプラントの運転スケジュール最適化方法。
2. 特定の運転モードにおける最適な運転パターンおよびそのときの運転コストを、制御対象プラントのモデルを用いた最適化計算により算出し、算出された最適な運転パターンおよび運転コストで、運転モードの種別、運転パターン、運転モードに応じた運転コストを記憶した前記データベースを更新することを特徴とする請求項１記載のプラントの運転スケジュール最適化方法。
3. １つ以上の制御対象プラントの未来の運転計画値を送信するデータ入力手段と、
   前記制御対象プラントの運転データを送信する運転データ入力手段と、
   前記データ入力手段および前記運転データ入力手段から運転計画値およびプラント運転データを入力して制御対象プラントの運転スケジュール最適化計算を行なう運転スケジュール演算装置とを有し、
   前記運転スケジュール演算装置は、運転スケジュールの最適化計算を行なう最適化演算部と、前記制御対象プラントの運転モードの種別、運転パターン、運転モードに応じた運転コストが予め格納され、記憶されたデータベースとを備え、前記最適化演算部の運転スケジュール最適化計算に前記データベースに記憶された記憶データが参照されるように設定され、
   前記データベースは、コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別と、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した複数の運転パターンと、前記コールドスタート、ウォームスタート、緊急停止を含む複数の運転モードの種別に各々対応した運転コストとを予め格納したことを特徴とするプラントの運転スケジュール最適化システム。
4. 前記運転スケジュール演算装置には、前記最適化演算部で運転スケジュールの最適化計算により算出された最適化結果を取り扱うデータ処理装置を電気的に接続して設けられ、
   前記データ処理装置は、前記最適化演算部からの最適化結果を記憶するデータ記憶手段と、
   このデータ記憶手段に記憶される記憶データから運転スケジュール演算装置の最適化演算を行なうに必要なデータを選択し、最適化入力データとして出力するデータ選択手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載のプラントの運転スケジュール最適化システム。
5. 前記データ処理装置は、制御対象プラントの運転制御を行なう運転制御システムよりプラント運転データを受信するデータ通信手段を有し、
   このデータ通信手段は、データ記憶手段から最適化結果データを入力して運転制御システムに運転スケジュール最適化信号を出力するように設定したことを特徴とする請求項３または４記載のプラントの運転スケジュール最適化システム。
6. 前記データ入力手段は、制御対象プラントを構成する各ユニットおよびユニット構成機器の未来の運転計画値を入力する運転状態指定手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のプラントの運転スケジュール最適化システム。
7. 前記運転データ入力手段は、制御対象プラントのプラント状態量を表わす運転データを収集するデータ収集装置と、収集された運転データをデータ記憶手段に出力するデータ通信手段とを有することを特徴とする請求項３記載のプラントの運転スケジュール最適化システム。
8. 前記運転スケジュール演算装置は、
   制御対象プラントや運転条件の特性式を設定して出力する特性式設定手段と、
   制御対象プラントの上下限値や変化率などの制約式を設定して出力する制約式設定手段と、
   特殊コストを設定して出力する特殊コスト設定手段と、
   制御対象プラントの運転モードを判定し選択するモード選択式を設定して出力するモード選択式設定手段と、
   制御対象プラント運転の総コストを計算する総コスト式を設定して出力する総コスト計算式設定手段と、
   運転スケジュール演算装置の運転最適化計算を行うために必要な各種データの値を設定し最適化補助データとして出力する最適化補助データ入力手段と、
   この最適化補助データ入力手段からの最適化補助データを受け取り記憶し、所要時に最適化補助データとして出力する最適化補助データ記憶手段と、
   前記特性式設定手段の特性式、制約式設定手段の制約式、特殊コスト設定手段の特殊コスト、モード選択式設定手段のモード選択式、総コスト計算式設定手段の総コスト式、最適化補助データ記憶手段からの最適化補助データからの入力に基づき、総コスト式で評価されるコストが最小となる最適運転スケジュールを求める最適化演算手段と、を備え、
   上記最適化演算手段は、最適化演算部を構成して運転スケジュール最適化計算により算出された最適化結果をデータ処理装置に出力するように設定したことを特徴とする請求項３記載のプラントの運転スケジュール最適化システム。
9. 前記運転スケジュール演算装置は、最適化演算部としての最適化演算手段から出力される最適化結果に基づき、起動コスト、停止コスト、待機コスト等の特殊コストを算出する特殊コスト演算手段を外付けで備え、
   上記特殊コスト演算手段で算出された特殊コストを特殊コスト設定手段に出力する一方、特殊コスト設定手段は受け取った特殊コストを最適化演算手段に出力するように設定したことを特徴とする請求項３または８記載のプラントの運転スケジュール最適化システム。

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