JPH0744207A - パワー要求量を個々のパワー出力装置に割り当て る方法 - Google Patents
パワー要求量を個々のパワー出力装置に割り当て る方法Info
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- JPH0744207A JPH0744207A JP5127733A JP12773393A JPH0744207A JP H0744207 A JPH0744207 A JP H0744207A JP 5127733 A JP5127733 A JP 5127733A JP 12773393 A JP12773393 A JP 12773393A JP H0744207 A JPH0744207 A JP H0744207A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はパワーの要求量を、各々がそれに関
連するコスト曲線を備えている複数のパワー出力装置
に、各パワー出力装置が要求パワーの一部を供給し、複
数のパワー出力装置から出力される全パワーが最適にコ
スト効率的であるように割当てる方法を提供する。 【構成】 この方法は各パワー出力装置に対するデータ
を制御装置に入れる階程を含んでいる。解答は可能なす
べての出力パワー要求に対して各パワー出力装置の出力
パワー限界内で部分による最適化技法を使用して作成さ
れる。解答は各パワー出力装置が最適コスト効率で全パ
ワー要求を満たすために供給すべきパワーの部分を指示
する。解答は制御装置の記憶装置内部の表に格納され
る。パワーの要求を受取ると、解答表の探索を行って各
パワー出力装置が要求を満たすために供給すべきパワー
の量を得る。制御信号は次に各パワー出力装置に出力さ
れるが、制御信号は供給すべきパワーの量を示してい
る。
連するコスト曲線を備えている複数のパワー出力装置
に、各パワー出力装置が要求パワーの一部を供給し、複
数のパワー出力装置から出力される全パワーが最適にコ
スト効率的であるように割当てる方法を提供する。 【構成】 この方法は各パワー出力装置に対するデータ
を制御装置に入れる階程を含んでいる。解答は可能なす
べての出力パワー要求に対して各パワー出力装置の出力
パワー限界内で部分による最適化技法を使用して作成さ
れる。解答は各パワー出力装置が最適コスト効率で全パ
ワー要求を満たすために供給すべきパワーの部分を指示
する。解答は制御装置の記憶装置内部の表に格納され
る。パワーの要求を受取ると、解答表の探索を行って各
パワー出力装置が要求を満たすために供給すべきパワー
の量を得る。制御信号は次に各パワー出力装置に出力さ
れるが、制御信号は供給すべきパワーの量を示してい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、制御の方法に関するも
のであり、更に詳細には、所定のパワー出力を複数のパ
ワー出力装置の組合わせにより最適効率で供給するよう
複数のパワー出力装置をリアルタイムで制御する方法に
関する。
のであり、更に詳細には、所定のパワー出力を複数のパ
ワー出力装置の組合わせにより最適効率で供給するよう
複数のパワー出力装置をリアルタイムで制御する方法に
関する。
【０００２】
【従来技術】出力パワーを供給する複数の装置を備えて
いるシステムでは、各装置間で各装置にどれだけのパワ
ーを供給すべきかに関して割当てを行い、所要総パワー
出力を求めることが屡々必要である。各装置のパワー出
力の選択は必要な総パワー出力を装置の数で割るという
単純な割り算とすることができる。しかし、このような
単純且つ簡単な方法は甚だしい非能率を生ずることが屡
々あり、または他の方法を用いれば、単位出力パワーあ
たりのコストが極小になることはほとんど無いように思
われる。（出力パワーの単位は蒸気のポンド、ワット、
ＢＴＵ、・・・とすることができる。）たとえば、パル
プおよび製紙業における主要な課題の一つはプラントボ
イラの蒸気発生の割合を最適にすることである。プラン
トを手動割当システムからコンピュータ割当システムに
切替えると、かなりのコストの節減になる。現在のシス
テムでは、自動化解決法はミニコンピュータで行われて
おり、実行に経費がかかり過ぎると共に実行するときサ
ービスがのろく不完全である。
いるシステムでは、各装置間で各装置にどれだけのパワ
ーを供給すべきかに関して割当てを行い、所要総パワー
出力を求めることが屡々必要である。各装置のパワー出
力の選択は必要な総パワー出力を装置の数で割るという
単純な割り算とすることができる。しかし、このような
単純且つ簡単な方法は甚だしい非能率を生ずることが屡
々あり、または他の方法を用いれば、単位出力パワーあ
たりのコストが極小になることはほとんど無いように思
われる。（出力パワーの単位は蒸気のポンド、ワット、
ＢＴＵ、・・・とすることができる。）たとえば、パル
プおよび製紙業における主要な課題の一つはプラントボ
イラの蒸気発生の割合を最適にすることである。プラン
トを手動割当システムからコンピュータ割当システムに
切替えると、かなりのコストの節減になる。現在のシス
テムでは、自動化解決法はミニコンピュータで行われて
おり、実行に経費がかかり過ぎると共に実行するときサ
ービスがのろく不完全である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの現在
のシステムの問題に対する解答をあたえるものである。
したがって供給されるパワーの全体コストが最小になる
ように各パワー出力装置により供給されるべきパワー出
力の割当てを、すなわち、パワー出力装置の経済的負荷
割当てを、リアルタイムで行うことが望ましい。したが
って、パワー出力装置のリアルタイム経済的負荷割当て
を行う方法を提供するのが本発明の目的である。本発明
の他の目的はパワー出力装置のリアルタイム経済的負荷
割当てを行い、これにより各パワー出力装置の効率曲線
がどんな代数方程式特性をも備えることができる方法を
提供することである。本発明の更に他の目的はパワー出
力装置のリアルタイム経済的負荷割当てを行い、これに
より完全な解答を与える繰返し数を比較的少なくする方
法を提供することである。本発明のこれらおよび他の目
的は、以下の説明および付図に関連して解釈するとき一
層明らかになるであろう。
のシステムの問題に対する解答をあたえるものである。
したがって供給されるパワーの全体コストが最小になる
ように各パワー出力装置により供給されるべきパワー出
力の割当てを、すなわち、パワー出力装置の経済的負荷
割当てを、リアルタイムで行うことが望ましい。したが
って、パワー出力装置のリアルタイム経済的負荷割当て
を行う方法を提供するのが本発明の目的である。本発明
の他の目的はパワー出力装置のリアルタイム経済的負荷
割当てを行い、これにより各パワー出力装置の効率曲線
がどんな代数方程式特性をも備えることができる方法を
提供することである。本発明の更に他の目的はパワー出
力装置のリアルタイム経済的負荷割当てを行い、これに
より完全な解答を与える繰返し数を比較的少なくする方
法を提供することである。本発明のこれらおよび他の目
的は、以下の説明および付図に関連して解釈するとき一
層明らかになるであろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】それ故、本発明により、
経済的負荷割当てをリアルタイムで行う方法が提供され
る。この方法はパワーの需要量を、各々がそれに関連す
るコスト曲線を備えている複数のパワー出力装置に、各
パワー出力装置が需要パワーの一部を供給するように割
当てる。複数のパワー出力装置から出力されるパワーの
総量は需要パワー量に等しい。更に、複数のパワー出力
装置から出力される総パワーは最適にコスト効率的であ
る。この方法は各パワー出力装置についての情報を表し
ている各パワー出力装置用データを制御装置に入れる階
程を含んでいる。各パワー出力装置の出力パワー限界内
であらゆる可能な出力パワー需要に対して解答が作成さ
れる。この解答は制御装置の記憶装置内部の表に格納さ
れる。パワーの要求を受けると、解答表の探索を行って
各パワー出力装置が供給すべきパワーの量を求めるが、
各パワー出力装置からのパワーの量の総計は最適コスト
効率で要求されるパワーの量に等しい。このとき各パワ
ー出力装置に、供給すべきパワーの量を示す制御信号が
出力される。
経済的負荷割当てをリアルタイムで行う方法が提供され
る。この方法はパワーの需要量を、各々がそれに関連す
るコスト曲線を備えている複数のパワー出力装置に、各
パワー出力装置が需要パワーの一部を供給するように割
当てる。複数のパワー出力装置から出力されるパワーの
総量は需要パワー量に等しい。更に、複数のパワー出力
装置から出力される総パワーは最適にコスト効率的であ
る。この方法は各パワー出力装置についての情報を表し
ている各パワー出力装置用データを制御装置に入れる階
程を含んでいる。各パワー出力装置の出力パワー限界内
であらゆる可能な出力パワー需要に対して解答が作成さ
れる。この解答は制御装置の記憶装置内部の表に格納さ
れる。パワーの要求を受けると、解答表の探索を行って
各パワー出力装置が供給すべきパワーの量を求めるが、
各パワー出力装置からのパワーの量の総計は最適コスト
効率で要求されるパワーの量に等しい。このとき各パワ
ー出力装置に、供給すべきパワーの量を示す制御信号が
出力される。
【０００５】好適実施例では、制御装置は、各ボイラが
プロセスに供給すべき蒸気の量を示すための制御信号を
複数のボイラに供給するプロセス制御システムである。
本発明の解法は部分による最適化により行われる。第１
および第２のボイラ特性は最適コスト曲線を与えるよう
に組合わされる。第１および第２のボイラの組合わせ最
適コスト曲線は第３のボイラと組合わせられて第１、第
２、および第３のボイラに対する最適コスト曲線を生ず
る。組合わせは複数のボイラが最適に組合わせられてそ
の複数に対する最適解答を生ずるまで続く。この解法は
現在の手法より繰返し回数が少ない。
プロセスに供給すべき蒸気の量を示すための制御信号を
複数のボイラに供給するプロセス制御システムである。
本発明の解法は部分による最適化により行われる。第１
および第２のボイラ特性は最適コスト曲線を与えるよう
に組合わされる。第１および第２のボイラの組合わせ最
適コスト曲線は第３のボイラと組合わせられて第１、第
２、および第３のボイラに対する最適コスト曲線を生ず
る。組合わせは複数のボイラが最適に組合わせられてそ
の複数に対する最適解答を生ずるまで続く。この解法は
現在の手法より繰返し回数が少ない。
【０００６】本発明の好適実施例では、複数のボイラの
間で出力負荷を割当てて蒸気を最も経済的に供給する方
法が述べられることになるが、この方法は冷水塔、深冷
器、空気調和装置、タービン、・・・に同等に適用し得
る。現在の或るシステムは一次方程式で特徴づけられる
効率曲線を備えているシステムについて経済的負荷割当
てを行うことができるだけである。本発明の方法はどん
な代数的効率特性方程式にも利用することができ、以前
の手法より実質的に少ない繰返しで完全な解答が得られ
る。
間で出力負荷を割当てて蒸気を最も経済的に供給する方
法が述べられることになるが、この方法は冷水塔、深冷
器、空気調和装置、タービン、・・・に同等に適用し得
る。現在の或るシステムは一次方程式で特徴づけられる
効率曲線を備えているシステムについて経済的負荷割当
てを行うことができるだけである。本発明の方法はどん
な代数的効率特性方程式にも利用することができ、以前
の手法より実質的に少ない繰返しで完全な解答が得られ
る。
【０００７】
【実施例】以下実施例を示すが、付図において類似文字
は類似部品を示しており、図面は本出願の一部を形成し
ている。本発明の方法を説明する前に、プロセス制御シ
ステム全体を、および特に、本発明を利用することがで
きる好適実施例のプロセス制御システムを理解するのが
役立つであろう。図１を参照すると、プロセス制御シス
テム10のブロック図が示されている。プロセス制御シス
テム10はプラント制御ネットワーク11、およびそれに接
続されてデータハイウェイ12を備えており、データハイ
ウェイ12はプロセスコントローラ20' をプラント制御ネ
ットワーク11に接続させている。現在のプロセス制御シ
ステム10では、別のプロセスコントローラ20' を、対応
するハイウェイゲートウェイ 601および対応するデータ
ハイウェイ12を経由してプラント制御ネットワーク11に
接続して動作させることができる。プロセスコントロー
ラ20は、ネットワークインターフェースモジュール（Ｎ
ＩＭ） 602への万能制御ネットワーク（ＵＣＮ）14を経
由してプラント制御ネットワーク11に接続されて動作す
る。プロセス制御システム10の好適実施例では、別のプ
ロセスコントローラ20を対応するＵＣＮ14および対応す
るＮＩＭ 602を経由してプラント制御ネットワーク11に
接続して動作させることができる。プロセスコントロー
ラ20、20' は、アナログの入力信号および出力信号、お
よびディジタルの入力信号および出力信号（それぞれＡ
／Ｉ、Ａ／Ｏ、Ｄ／Ｉ、およびＤ／Ｏ）を、弁、圧力ス
イッチ、圧力ゲージ、熱電対、・・・を含む多様な現場
装置（図示せず）からプロセス制御システム10に接続す
る。
は類似部品を示しており、図面は本出願の一部を形成し
ている。本発明の方法を説明する前に、プロセス制御シ
ステム全体を、および特に、本発明を利用することがで
きる好適実施例のプロセス制御システムを理解するのが
役立つであろう。図１を参照すると、プロセス制御シス
テム10のブロック図が示されている。プロセス制御シス
テム10はプラント制御ネットワーク11、およびそれに接
続されてデータハイウェイ12を備えており、データハイ
ウェイ12はプロセスコントローラ20' をプラント制御ネ
ットワーク11に接続させている。現在のプロセス制御シ
ステム10では、別のプロセスコントローラ20' を、対応
するハイウェイゲートウェイ 601および対応するデータ
ハイウェイ12を経由してプラント制御ネットワーク11に
接続して動作させることができる。プロセスコントロー
ラ20は、ネットワークインターフェースモジュール（Ｎ
ＩＭ） 602への万能制御ネットワーク（ＵＣＮ）14を経
由してプラント制御ネットワーク11に接続されて動作す
る。プロセス制御システム10の好適実施例では、別のプ
ロセスコントローラ20を対応するＵＣＮ14および対応す
るＮＩＭ 602を経由してプラント制御ネットワーク11に
接続して動作させることができる。プロセスコントロー
ラ20、20' は、アナログの入力信号および出力信号、お
よびディジタルの入力信号および出力信号（それぞれＡ
／Ｉ、Ａ／Ｏ、Ｄ／Ｉ、およびＤ／Ｏ）を、弁、圧力ス
イッチ、圧力ゲージ、熱電対、・・・を含む多様な現場
装置（図示せず）からプロセス制御システム10に接続す
る。
【０００８】プラント制御ネットワーク11は、プラント
オペレータと関連して、被制御プロセスの全体的監督を
行い、監督機能を行うのに必要なすべての情報を得、オ
ペレータとのインターフェースを備えている。プラント
制御ネットワーク11は複数の物理的モジュールを備えて
いるが、それらモジュールには一般的なオペレータステ
ーション（ＵＳ） 122、アプリケーションモジュール
（ＡＭ） 124、履歴モジュール（ＨＭ） 126、コンピュ
ータモジュール（ＣＭ） 128、およびこれらモジュール
の複製（および別の形式のモジュール、図示せず）があ
り、必要に応じて制御されているプロセスの必要な制御
／監督機能を行う。これら物理的モジュールの各々はマ
イクロプロセッサを備えており、これらモジュールの各
々を必要に応じて所定のプロトコルに従って各他のモジ
ュールと通信させるローカル制御ネットワーク（ＬＣ
Ｎ） 120に接続されている。ＮＩＭ602およびＨＧ601は
それぞれ、ＬＣＮ 120とＵＣＮ14との間、およびＬＣＮ
120とデータハイウェイ12との間のインターフェースと
なる。プラント制御ネットワーク11および物理的モジュ
ールの一層完全な説明は米国特許第 4,607,256号を参照
することにより得ることができ、プロセスコントローラ
20' の一層完全な説明は米国特許第 4,296,464号を参照
することにより得ることができる。プロセスコントロー
ラ20はプロセスコントローラ20' の機能と同じ機能を行
うが、多数の改良部分および増強部分を備えている。
オペレータと関連して、被制御プロセスの全体的監督を
行い、監督機能を行うのに必要なすべての情報を得、オ
ペレータとのインターフェースを備えている。プラント
制御ネットワーク11は複数の物理的モジュールを備えて
いるが、それらモジュールには一般的なオペレータステ
ーション（ＵＳ） 122、アプリケーションモジュール
（ＡＭ） 124、履歴モジュール（ＨＭ） 126、コンピュ
ータモジュール（ＣＭ） 128、およびこれらモジュール
の複製（および別の形式のモジュール、図示せず）があ
り、必要に応じて制御されているプロセスの必要な制御
／監督機能を行う。これら物理的モジュールの各々はマ
イクロプロセッサを備えており、これらモジュールの各
々を必要に応じて所定のプロトコルに従って各他のモジ
ュールと通信させるローカル制御ネットワーク（ＬＣ
Ｎ） 120に接続されている。ＮＩＭ602およびＨＧ601は
それぞれ、ＬＣＮ 120とＵＣＮ14との間、およびＬＣＮ
120とデータハイウェイ12との間のインターフェースと
なる。プラント制御ネットワーク11および物理的モジュ
ールの一層完全な説明は米国特許第 4,607,256号を参照
することにより得ることができ、プロセスコントローラ
20' の一層完全な説明は米国特許第 4,296,464号を参照
することにより得ることができる。プロセスコントロー
ラ20はプロセスコントローラ20' の機能と同じ機能を行
うが、多数の改良部分および増強部分を備えている。
【０００９】本発明の好適実施例では、制御されている
プロセスに対して蒸気を出力する複数のボイラ（図示せ
ず）を制御するのが望ましく、更に詳細に述べれば、各
ボイラが供給すべき蒸気の量をすべてのボイラからの全
蒸気の総コストが極小になるように割当てるのが望まし
い。本発明の好適実施例の割当て（すなわち、リアルタ
イム経済的負荷割当器）の機能はアプリケーションモジ
ュール（ＡＭ） 124により行われるが、当業者にはこの
機能を、プロセスコントローラ20を含む、プロセス制御
システム10の他のモジュールにより行うことができるこ
とを理解するであろう。
プロセスに対して蒸気を出力する複数のボイラ（図示せ
ず）を制御するのが望ましく、更に詳細に述べれば、各
ボイラが供給すべき蒸気の量をすべてのボイラからの全
蒸気の総コストが極小になるように割当てるのが望まし
い。本発明の好適実施例の割当て（すなわち、リアルタ
イム経済的負荷割当器）の機能はアプリケーションモジ
ュール（ＡＭ） 124により行われるが、当業者にはこの
機能を、プロセスコントローラ20を含む、プロセス制御
システム10の他のモジュールにより行うことができるこ
とを理解するであろう。
【００１０】本発明の方法を次に説明することにする。
例の目的で、プロセスはプロセスに蒸気を供給する際に
設けられることになるボイラを６台備えている。すべて
のボイラは、利用できる燃料が異なるため異なるコスト
曲線、および異なる動作効率曲線を備えている。図２を
参照すると、３台のボイラについて典型的な効率曲線が
示されている。これら曲線は典型的に３次の多項式方程
式として表されるが、本発明の方法はこのような典型的
な表現に限定されるものではない。
例の目的で、プロセスはプロセスに蒸気を供給する際に
設けられることになるボイラを６台備えている。すべて
のボイラは、利用できる燃料が異なるため異なるコスト
曲線、および異なる動作効率曲線を備えている。図２を
参照すると、３台のボイラについて典型的な効率曲線が
示されている。これら曲線は典型的に３次の多項式方程
式として表されるが、本発明の方法はこのような典型的
な表現に限定されるものではない。
【００１１】図３を参照すると、本発明のセットアップ
および全体の構成を概観する流れ図が示されている。本
発明の好適実施例では、ユーザは燃料コスト、ボイラの
範囲、および効率パラメータをアプリケーションモジュ
ール 124に数値点として入れる（ブロック 101）。この
情報は上に引用した効率（またはコスト）曲線を実質上
作り上げる。パラメータを入れてから本発明はセットア
ップ手順を行い、すべての可能な蒸気負荷について、お
よびオフラインボイラのような特別な場合について解く
（ブロック 105）。これらの解は或る蒸気負荷に対する
一時的勧告を行うのに使用される解答表に格納される
（ブロック 110）。動作効率曲線または燃料コストのよ
うなクリティカルパラメータのどれかが変われば、新し
いセットアップを行い、新しい表を作る。典型的にはセ
ットアップ手順は本発明の好適実施例では処理時間の１
分以内に完了する。アプリケーションモジュール、すな
わち、プロセス制御システム10、はプロセス制御機能の
準備が整っている。蒸気負荷の要求を受取ると、本発明
は解答表を探索し、一時的勧告を行って現存の蒸気要求
量に対して各ボイラに負荷を与える（ブロック 115）。
最適負荷の解決法を可能とする（または必要な他の負荷
を示す）オペレータ入力を受取ると、情報は、オペレー
タの命令に応答してプロセス制御システムにより直接出
力されるかまたは所定時間にわたりランプされる。本発
明の出力は伝統的な制御装置に直接接続するので必要な
バイアス負荷が設けられてボイラのコストを極小にする
かまたは当業者に周知のように各ボイラ蒸気要求量設定
点を直接示すようになる（ブロック 120）。蒸気要求が
変化するにつれて（ブロック 125）、新しい制御信号が
出力されるか、またはシステムが非自動モードにあれ
ば、推奨が行われ（ブロック115）、オペレータ入力を
待つ。
および全体の構成を概観する流れ図が示されている。本
発明の好適実施例では、ユーザは燃料コスト、ボイラの
範囲、および効率パラメータをアプリケーションモジュ
ール 124に数値点として入れる（ブロック 101）。この
情報は上に引用した効率（またはコスト）曲線を実質上
作り上げる。パラメータを入れてから本発明はセットア
ップ手順を行い、すべての可能な蒸気負荷について、お
よびオフラインボイラのような特別な場合について解く
（ブロック 105）。これらの解は或る蒸気負荷に対する
一時的勧告を行うのに使用される解答表に格納される
（ブロック 110）。動作効率曲線または燃料コストのよ
うなクリティカルパラメータのどれかが変われば、新し
いセットアップを行い、新しい表を作る。典型的にはセ
ットアップ手順は本発明の好適実施例では処理時間の１
分以内に完了する。アプリケーションモジュール、すな
わち、プロセス制御システム10、はプロセス制御機能の
準備が整っている。蒸気負荷の要求を受取ると、本発明
は解答表を探索し、一時的勧告を行って現存の蒸気要求
量に対して各ボイラに負荷を与える（ブロック 115）。
最適負荷の解決法を可能とする（または必要な他の負荷
を示す）オペレータ入力を受取ると、情報は、オペレー
タの命令に応答してプロセス制御システムにより直接出
力されるかまたは所定時間にわたりランプされる。本発
明の出力は伝統的な制御装置に直接接続するので必要な
バイアス負荷が設けられてボイラのコストを極小にする
かまたは当業者に周知のように各ボイラ蒸気要求量設定
点を直接示すようになる（ブロック 120）。蒸気要求が
変化するにつれて（ブロック 125）、新しい制御信号が
出力されるか、またはシステムが非自動モードにあれ
ば、推奨が行われ（ブロック115）、オペレータ入力を
待つ。
【００１２】図示はしてないが、蒸気要求が変化するに
つれて、本発明の方法は現在の解答をリアルタイムで作
成してボイラの現在の組合わせについて最適の負荷分布
を示すことができ、または、ラインから外すべき、また
はラインに設置すべきボイラを考える第２の「全体的解
答」が示される。本発明の方法は、蒸気要求の変化に対
処するに必要な余分な能力を維持しながら最小要求の期
間中ボイラを遮断する効果を確認する。これによりプラ
ントを部分的に遮断している間莫大なコストが節約され
る。その他に本発明の方法はプラントの遮断時保守に対
する最適の蒸気負荷を確定することができる。ボイラを
遮断すると、部分的セットアップ手順が実行され、ボイ
ラの損失および別のボイラを失う影響を反映するよう解
答表が修正される。蒸気要求が過大能力設定点より上に
上昇すると、本発明の方法はオフラインのボイラを再始
動させて新しい要求に合わせることを自動的に勧告す
る。こうしてからセットアップ手順を実行し、解答表の
新しい組合わせを計算する。ローカル最適化は同数のボ
イラが維持される場合の計算解である。全体的解答は利
用可能なすべてのボイラ（保守のためオフラインにある
ように指定されているものを除く）を横断して蒸気割合
のすべての可能な分布を検討し、蒸気生成に使用するの
に最良のボイラの組合わせを決定する。
つれて、本発明の方法は現在の解答をリアルタイムで作
成してボイラの現在の組合わせについて最適の負荷分布
を示すことができ、または、ラインから外すべき、また
はラインに設置すべきボイラを考える第２の「全体的解
答」が示される。本発明の方法は、蒸気要求の変化に対
処するに必要な余分な能力を維持しながら最小要求の期
間中ボイラを遮断する効果を確認する。これによりプラ
ントを部分的に遮断している間莫大なコストが節約され
る。その他に本発明の方法はプラントの遮断時保守に対
する最適の蒸気負荷を確定することができる。ボイラを
遮断すると、部分的セットアップ手順が実行され、ボイ
ラの損失および別のボイラを失う影響を反映するよう解
答表が修正される。蒸気要求が過大能力設定点より上に
上昇すると、本発明の方法はオフラインのボイラを再始
動させて新しい要求に合わせることを自動的に勧告す
る。こうしてからセットアップ手順を実行し、解答表の
新しい組合わせを計算する。ローカル最適化は同数のボ
イラが維持される場合の計算解である。全体的解答は利
用可能なすべてのボイラ（保守のためオフラインにある
ように指定されているものを除く）を横断して蒸気割合
のすべての可能な分布を検討し、蒸気生成に使用するの
に最良のボイラの組合わせを決定する。
【００１３】本発明の高速最適化技術の方法は最低コス
ト負荷が常に決定されることを保証する部品による最適
化の方法を利用している。ボイラを表す性能曲線は直線
（或る種の最適化の場合のように）に限られないので、
本発明の結果は極めて正確である。性能曲線は高次の多
項式を含むどんな形式の代数方程式のものでも良い。
ト負荷が常に決定されることを保証する部品による最適
化の方法を利用している。ボイラを表す性能曲線は直線
（或る種の最適化の場合のように）に限られないので、
本発明の結果は極めて正確である。性能曲線は高次の多
項式を含むどんな形式の代数方程式のものでも良い。
【００１４】本発明の方法の所定の全蒸気負荷に合うよ
うにするボイラの最適負荷の決定法を次に説明すること
にする。例の目的だけのため、６台のボイラを備えてい
るシステムについて説明する。上述のように、各ボイラ
には独特の効率曲線、またはコスト曲線を生ずるそれ自
身の特性があり、そのコスト曲線は効率曲線に直接関係
している。本発明の方法は各ボイラのコスト曲線を組合
わせてボイラすべての組合わせに対する最適コスト曲線
を得ている。方法はこの例では２台のボイラを組合わ
せ、次いでその組合わせを他のボイラと組合わせ、次に
その組合わせを更に他の組合わせと組合わせる・・・部
品による最適化技法を使用する。全ボイラは全蒸気の関
数すなわちf(T)として表すことができる。ここで
うにするボイラの最適負荷の決定法を次に説明すること
にする。例の目的だけのため、６台のボイラを備えてい
るシステムについて説明する。上述のように、各ボイラ
には独特の効率曲線、またはコスト曲線を生ずるそれ自
身の特性があり、そのコスト曲線は効率曲線に直接関係
している。本発明の方法は各ボイラのコスト曲線を組合
わせてボイラすべての組合わせに対する最適コスト曲線
を得ている。方法はこの例では２台のボイラを組合わ
せ、次いでその組合わせを他のボイラと組合わせ、次に
その組合わせを更に他の組合わせと組合わせる・・・部
品による最適化技法を使用する。全ボイラは全蒸気の関
数すなわちf(T)として表すことができる。ここで
【００１５】f(T)＝G(X1,X2,X3,X4,X5,X6)＝G1(X1)+G2
(X2)+G3(X3)+G4(X4)+G5(X5)+G6(X6) ただしＴ＝全蒸気 Xn＝ボイラｎに対する蒸気、および N1≦X1≦M1 N2≦X2≦M2 N3≦X3≦M3 N4≦X4≦M4 N5≦X5≦M5 N6≦X6≦M6 N1、・・・N6は既知であり、M1、・・・M6は既知であ
り、Ｔ（全蒸気）はX1+X2+X3+X4+X5+X6に等しい。他
に、 Tmin＝N1+N2+N3+N4+N5+N6 Tmax＝M1+M2+M3+M4+M5+M6
(X2)+G3(X3)+G4(X4)+G5(X5)+G6(X6) ただしＴ＝全蒸気 Xn＝ボイラｎに対する蒸気、および N1≦X1≦M1 N2≦X2≦M2 N3≦X3≦M3 N4≦X4≦M4 N5≦X5≦M5 N6≦X6≦M6 N1、・・・N6は既知であり、M1、・・・M6は既知であ
り、Ｔ（全蒸気）はX1+X2+X3+X4+X5+X6に等しい。他
に、 Tmin＝N1+N2+N3+N4+N5+N6 Tmax＝M1+M2+M3+M4+M5+M6
【００１６】関数G1・・・G6は或る代数的次数または形
態のものである。典型的にはボイラは Gn(Xn)＝AnX3n−BnX2n＋CnXn−D Tmin（最小全蒸気） Tmax（最大全蒸気） 部分による最適化の方法で使用する最適化はf(T)を次の
式に従って最適にする。 OPT[f(T)]＝OPT[G1(X1)+OPT[G2(X2)+OPT[G3(X3)+OPT[G4
(X4)+OPT[G5(X5)+G6(X6)]]]]] OPT＝最適化する。
態のものである。典型的にはボイラは Gn(Xn)＝AnX3n−BnX2n＋CnXn−D Tmin（最小全蒸気） Tmax（最大全蒸気） 部分による最適化の方法で使用する最適化はf(T)を次の
式に従って最適にする。 OPT[f(T)]＝OPT[G1(X1)+OPT[G2(X2)+OPT[G3(X3)+OPT[G4
(X4)+OPT[G5(X5)+G6(X6)]]]]] OPT＝最適化する。
【００１７】本発明の技法（またはアルゴリズム）は新
しい変数S56＝X5+X6、S56m＝M5+M6およびS56n＝N5+N6を
定義する。今度はボイラ５および６を下記の式に従って
組合わせたい、すなわち最適化したい。すべての組合わ
せをS56についてS56nからS56mまで繰返して新しい関数f
56(S56)を得る。これにより56の組合わせに対する最適
コスト曲線が得られる。次に、G4(X4)を56の組合わせで
最適化する。
しい変数S56＝X5+X6、S56m＝M5+M6およびS56n＝N5+N6を
定義する。今度はボイラ５および６を下記の式に従って
組合わせたい、すなわち最適化したい。すべての組合わ
せをS56についてS56nからS56mまで繰返して新しい関数f
56(S56)を得る。これにより56の組合わせに対する最適
コスト曲線が得られる。次に、G4(X4)を56の組合わせで
最適化する。
【００１８】S456＝X4＋S56 S456m＝M4＋M56m S456n＝N4＋N56n
【００１９】これはボイラ４を56のボイラの組合わせと
組合わせて新しい最適曲線を得ることになる。これをす
べてのボイラが次のように組合わされてしまうまで続け
る。 f456(S456)＝OPT[G4(X4)+f56(S56)]; f3456(S3456)＝OPT[G3(X3)+f456(S456)]; f23456(S23456)＝OPT[G2(X2)+f3456(S3456)];および f123456(S123456)＝OPT[G1(X1)+f23456(S23456)]、
組合わせて新しい最適曲線を得ることになる。これをす
べてのボイラが次のように組合わされてしまうまで続け
る。 f456(S456)＝OPT[G4(X4)+f56(S56)]; f3456(S3456)＝OPT[G3(X3)+f456(S456)]; f23456(S23456)＝OPT[G2(X2)+f3456(S3456)];および f123456(S123456)＝OPT[G1(X1)+f23456(S23456)]、
【００２０】そして五つの解答表を生ずる。それらは T123456 T23456 T3456 T456 T56 である。
【００２１】次に図４を参照すると、上述のアルゴリズ
ムによるボイラ５のコスト曲線、ボイラ６のコスト曲
線、およびボイラ56の組合わせに対するコスト曲線が図
示されている。曲線の横座標はボイラ５(S5)からの出力
蒸気を蒸気のポンドで表したものである。この例におけ
るボイラ５は２ポンドより少ない蒸気を出力することが
できず、それぞれ40ポンドより多い蒸気、N5およびM5、
を出力することができない。２ポンドの蒸気を出力する
ボイラ５を動作させるコストはＣ５Ａである。同様に、
３ポンドの蒸気を出力するにはボイラ５を動作させるコ
ストがＣ５Ｂである、等々。図４Ｂはボイラ６からの出
力蒸気生成に対するコストを示している。この例ではボ
イラ６は３ポンドより多く、50ポンドより少ない蒸気
（それぞれ、N6およびM6）を出力することができる。ボ
イラ６が３ポンドの蒸気を出力するように動作すると
き、ボイラ６を動作させるのに関連するコストはＣ６Ａ
である。部分による最適化法はボイラ５およびボイラ６
のコスト曲線を組合わせて図４Ｃに示す組合わせコスト
曲線T56に到達する。
ムによるボイラ５のコスト曲線、ボイラ６のコスト曲
線、およびボイラ56の組合わせに対するコスト曲線が図
示されている。曲線の横座標はボイラ５(S5)からの出力
蒸気を蒸気のポンドで表したものである。この例におけ
るボイラ５は２ポンドより少ない蒸気を出力することが
できず、それぞれ40ポンドより多い蒸気、N5およびM5、
を出力することができない。２ポンドの蒸気を出力する
ボイラ５を動作させるコストはＣ５Ａである。同様に、
３ポンドの蒸気を出力するにはボイラ５を動作させるコ
ストがＣ５Ｂである、等々。図４Ｂはボイラ６からの出
力蒸気生成に対するコストを示している。この例ではボ
イラ６は３ポンドより多く、50ポンドより少ない蒸気
（それぞれ、N6およびM6）を出力することができる。ボ
イラ６が３ポンドの蒸気を出力するように動作すると
き、ボイラ６を動作させるのに関連するコストはＣ６Ａ
である。部分による最適化法はボイラ５およびボイラ６
のコスト曲線を組合わせて図４Ｃに示す組合わせコスト
曲線T56に到達する。
【００２２】この曲線は図５に示す組合わせにより得ら
れる。図５を参照すると、組合わせ曲線が示されてい
る。組合わせが出力することができる最小は５ポンドの
蒸気であり、したがって、欄 S56は５ポンドの蒸気を出
力し、利用可能な唯一の組合わせは２ポンドの蒸気を出
力するS5および３ポンドの蒸気を出力するボイラ６であ
る。それぞれのボイラに関連するコストは全コスト、す
なわち、C5a＋C6a＝C56aを得るのに使用される。これに
より T56コスト曲線上に一つの点が生じ、T56表、すな
わち解答表T56に示される。組合わせから６ポンドの蒸
気を出力するには、ボイラ２は２ポンドの蒸気を出力す
ることができ、この場合ボイラ６が４ポンドの蒸気を出
力する。またはボイラ６が３ポンドの蒸気を出力し、且
つボイラ５が３ポンドの蒸気を出力する。両ボイラの最
小出力および所要出力、すなわち６ポンドの蒸気が与え
られれば他の組合わせを実現することはできない。２ポ
ンドの蒸気で運転しているボイラ５に関連するコストは
C5aであり、４ポンドの蒸気で運転しているボイラ６に
関連するコストはC6bであり、和は全コストであってC56
bである。他の代案はボイラ５およびボイラ６が各々３
ポンドを出力して所要の出力、全体で６ポンドの蒸気を
生ずるときである。ボイラ５をこの指定出力で運転する
のに関係するコストは C5bであり、ボイラ６を３ポンド
の蒸気で動作させることに関連するコストは C6aであ
り、C56cの全コストを生ずる。６ポンドの蒸気を出力す
るための全コストを調べる、すなわち、C56bをC56cと比
較し、最低値を選択する。この例では星印をつけた全コ
ストは最低コストであると仮定され、 T56表での次の点
を形成する。したがって第２行にはボイラ５および６が
組合わせから出力される６ポンドの全蒸気、およびC56c
の全コストの点 S56が入っている。S5とS6との間の蒸気
の個々の値も T56表に保存されている。プロセスは次の
点すなわち組合わせからの７ポンドの出力に向かって続
き、この場合C56eは三つの中の最低コストであり、した
がってこの特定の点の制御を T56表に格納し、全部の組
合わせを行うまで続く。組合わせからの全出力はわずか
に90ポンド、すなわち、M5およびM6、すなわち40＋50＝
90である可能性がある。一旦すべての点が決まると、T5
6コスト曲線が完成する。次にT56コスト曲線をボイラ４
のコスト曲線と組合わせ、T456コスト曲線またはT456解
答表を得る。この組合わせを次にボイラ３と組合わせ、
・・・最初的にボイラ１〜６の全部の組合わせを行い、
五つの解答表T123456、T23456、T3456、T456、およびT5
6を得るまで続ける。 一旦全蒸気要求がわかれば高速表
参照を行い、各個別ボイラの出力を解答表から求め（上
述のように、勧告のためオペレータにまたは自動的にボ
イラに）出力する。
れる。図５を参照すると、組合わせ曲線が示されてい
る。組合わせが出力することができる最小は５ポンドの
蒸気であり、したがって、欄 S56は５ポンドの蒸気を出
力し、利用可能な唯一の組合わせは２ポンドの蒸気を出
力するS5および３ポンドの蒸気を出力するボイラ６であ
る。それぞれのボイラに関連するコストは全コスト、す
なわち、C5a＋C6a＝C56aを得るのに使用される。これに
より T56コスト曲線上に一つの点が生じ、T56表、すな
わち解答表T56に示される。組合わせから６ポンドの蒸
気を出力するには、ボイラ２は２ポンドの蒸気を出力す
ることができ、この場合ボイラ６が４ポンドの蒸気を出
力する。またはボイラ６が３ポンドの蒸気を出力し、且
つボイラ５が３ポンドの蒸気を出力する。両ボイラの最
小出力および所要出力、すなわち６ポンドの蒸気が与え
られれば他の組合わせを実現することはできない。２ポ
ンドの蒸気で運転しているボイラ５に関連するコストは
C5aであり、４ポンドの蒸気で運転しているボイラ６に
関連するコストはC6bであり、和は全コストであってC56
bである。他の代案はボイラ５およびボイラ６が各々３
ポンドを出力して所要の出力、全体で６ポンドの蒸気を
生ずるときである。ボイラ５をこの指定出力で運転する
のに関係するコストは C5bであり、ボイラ６を３ポンド
の蒸気で動作させることに関連するコストは C6aであ
り、C56cの全コストを生ずる。６ポンドの蒸気を出力す
るための全コストを調べる、すなわち、C56bをC56cと比
較し、最低値を選択する。この例では星印をつけた全コ
ストは最低コストであると仮定され、 T56表での次の点
を形成する。したがって第２行にはボイラ５および６が
組合わせから出力される６ポンドの全蒸気、およびC56c
の全コストの点 S56が入っている。S5とS6との間の蒸気
の個々の値も T56表に保存されている。プロセスは次の
点すなわち組合わせからの７ポンドの出力に向かって続
き、この場合C56eは三つの中の最低コストであり、した
がってこの特定の点の制御を T56表に格納し、全部の組
合わせを行うまで続く。組合わせからの全出力はわずか
に90ポンド、すなわち、M5およびM6、すなわち40＋50＝
90である可能性がある。一旦すべての点が決まると、T5
6コスト曲線が完成する。次にT56コスト曲線をボイラ４
のコスト曲線と組合わせ、T456コスト曲線またはT456解
答表を得る。この組合わせを次にボイラ３と組合わせ、
・・・最初的にボイラ１〜６の全部の組合わせを行い、
五つの解答表T123456、T23456、T3456、T456、およびT5
6を得るまで続ける。 一旦全蒸気要求がわかれば高速表
参照を行い、各個別ボイラの出力を解答表から求め（上
述のように、勧告のためオペレータにまたは自動的にボ
イラに）出力する。
【００２３】代わりの方法では、ボイラ２および３に対
する最適コスト曲線（または解答表）を作製することが
でき、ボイラ５および６に対する最適解、最適コスト曲
線を作製することができる。次にボイラ23の組合わせを
ボイラ１と組合わせることができ、ボイラ56の組合わせ
をボイラ４と組合わせることができ、それぞれ、T123表
およびT456表を得る。最後にT123表とT456表とを組合わ
せることができるが、これは T123456の全体解を生ず
る。この方法では使用する記憶装置の数は少ないが、必
要な処理時間がわずかに多い。上に引用した全体的表
は、第１のボイラ１、次にボイラ12・・・を排除する種
々の組合わせを含むことになる。本発明の方法での繰返
しの数は解の整列を必要とする古典的方法と比較して約
10,000,000倍速い。
する最適コスト曲線（または解答表）を作製することが
でき、ボイラ５および６に対する最適解、最適コスト曲
線を作製することができる。次にボイラ23の組合わせを
ボイラ１と組合わせることができ、ボイラ56の組合わせ
をボイラ４と組合わせることができ、それぞれ、T123表
およびT456表を得る。最後にT123表とT456表とを組合わ
せることができるが、これは T123456の全体解を生ず
る。この方法では使用する記憶装置の数は少ないが、必
要な処理時間がわずかに多い。上に引用した全体的表
は、第１のボイラ１、次にボイラ12・・・を排除する種
々の組合わせを含むことになる。本発明の方法での繰返
しの数は解の整列を必要とする古典的方法と比較して約
10,000,000倍速い。
【００２４】本発明の最適実施例と考えられるものを示
したが、本発明の本質的精神および範囲から逸脱するこ
となく多数の変更および修正をそれに対して行うことが
できることが明らかであろう。それ故、特許請求の範囲
では本発明の真の範囲に入るこのような変更および修正
をすべて包含するつもりである。
したが、本発明の本質的精神および範囲から逸脱するこ
となく多数の変更および修正をそれに対して行うことが
できることが明らかであろう。それ故、特許請求の範囲
では本発明の真の範囲に入るこのような変更および修正
をすべて包含するつもりである。
【図１】本発明を利用しているプロセス制御システムの
実施例のブロック図を示す。
実施例のブロック図を示す。
【図２】３台のボイラに対する典型的な効率曲線を示
す。
す。
【図３】本発明の方法のセットアップおよび全体構成の
概略を示す流れ図である。
概略を示す流れ図である。
【図４】一例のボイラ５および６に対するコスト曲線の
コスト例、および組合わせに対する最適コスト例を示
す。
コスト例、および組合わせに対する最適コスト例を示
す。
【図５】ボイラ５、６最適コスト組合わせ解答表の作製
の一例を示しており、この表は図4Cの最適コスト曲線で
示されている。
の一例を示しており、この表は図4Cの最適コスト曲線で
示されている。
１〜６ ボイラ １０ プロセス制御システム １１ プラント制御ネットワーク １２ データハイウェイ １４ 万能制御ネットワーク ２０ プロセスコントローラ １２０ ローカル制御ネットワーク １２２ 万能オペレータステーション １２４ アプリケーションモジュール １２６ 履歴モジュール １２８ コンピュータモジュール ６０１ ハイウェイゲートウェイ ６０２ ネットワークインターフェースモジュール
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 パワー要求量を個々のパワー出力
装置に割り当てる方法
装置に割り当てる方法
Claims (1)
- 【請求項１】 それぞれ関連するコスト曲線を備えてい
る複数のパワー出力装置で、それらから出力されるパワ
ーの総計が要求パワー量に等しくなるように各パワー出
力装置が要求パワーの一部を供給し、且つそれらの複数
のパワー出力装置から出力される全パワーが最適効率と
なるように、パワーの要求量を各パワー出力装置に割当
てる方法において、 ａ） 各パワー出力装置についての情報を表している各
パワー出力装置用データを制御装置に入れるステップ
と、 ｂ） 全パワー要求量を最適コスト効率で提供するため
に各パワー出力装置が供給すべきパワーの一部を示す、
それぞれのパワー出力装置の出力パワー限界内でのあら
ゆる可能な解答値を作成するステップと、 ｃ） その解答値を制御装置の記憶装置内部の表に格納
するステップと、 ｄ） パワーの要求を受取ると、各パワー出力装置が供
給すべきパワーの量を得るために解答表の探索を行っ
て、各パワー出力装置からのパワーの量の総計が最適コ
スト効率で要求されるパワーの量に等しいくするステッ
プと、 ｅ） 各パワー出力装置に、供給すべきパワーの量を表
す制御信号を出力するステップと、から成る方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US879645 | 1992-05-06 | ||
| US07/879,645 US5278772A (en) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | Real-time economic load allocation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0744207A true JPH0744207A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3318681B2 JP3318681B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=25374576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12773393A Expired - Fee Related JP3318681B2 (ja) | 1992-05-06 | 1993-05-06 | パワー要求量を個々のパワー出力装置に割り当てる方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5278772A (ja) |
| EP (1) | EP0573140B1 (ja) |
| JP (1) | JP3318681B2 (ja) |
| AU (1) | AU660790B2 (ja) |
| CA (1) | CA2093472A1 (ja) |
| DE (1) | DE69318889T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017142674A (ja) * | 2016-02-10 | 2017-08-17 | 富士電機株式会社 | 制御装置、制御システム、制御プログラム、及び制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5424958A (en) * | 1993-09-22 | 1995-06-13 | Honeywell Inc | Real time resource allocation |
| US5404314A (en) * | 1993-09-22 | 1995-04-04 | Honeywell Inc. | Real time environmental load allocation |
| US5519622A (en) * | 1993-10-18 | 1996-05-21 | Chasek; Norman E. | Real time, economic-impact display system for consumers of commoditized electric power |
| WO1995016296A1 (de) * | 1993-12-09 | 1995-06-15 | B + H Ingenieur-Software Gmbh | Verfahren zur steuerung von im verbund betriebenen elektrische und/oder thermische energie erzeugenden anlagen |
| US5621654A (en) * | 1994-04-15 | 1997-04-15 | Long Island Lighting Company | System and method for economic dispatching of electrical power |
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| EP0758498A1 (en) * | 1994-04-29 | 1997-02-19 | Michigan State University | Method for improving voltage stability security in a power transmission system |
| US5790972A (en) * | 1995-08-24 | 1998-08-04 | Kohlenberger; Charles R. | Method and apparatus for cooling the inlet air of gas turbine and internal combustion engine prime movers |
| US5794212A (en) * | 1996-04-10 | 1998-08-11 | Dominion Resources, Inc. | System and method for providing more efficient communications between energy suppliers, energy purchasers and transportation providers as necessary for an efficient and non-discriminatory energy market |
| DE19748315B4 (de) * | 1996-11-27 | 2014-10-30 | Steag Energy Services Gmbh | Verfahren zur Optimierung des Betriebes von fossil befeuerten Kraftwerksanlagen |
| CA2273182A1 (en) | 1996-11-27 | 1998-06-04 | Steag Ag | Method for optimizing fossil-fueled power stations |
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