2010/04/06 業界コラム 島本 治 エネルギー管理ソリューション No.5 エネルギー使用最適化計算モジュール 新川電機株式会社 島本 治 顧問...もっと見る 顧問 前回ご紹介しましたエネルギー使用特性解析モジュールにより、精度の良い定式化が行なわれたならば、それを用いて今回ご紹介する最適化計算モジュールにより、実際にエネルギーのコストダウンが図れます。 1.最適化計算機能Excelのソルバーは非線形計画/線形計画/整数計画などの問題を解くための定評ある機能ですが、EMASではこれを用いてエネルギー管理の場面で必要となる最大化、最小化問題を解くモデルを用意しています。 2.最大化モデルこれは各種制約の下で利益を最大とする解を求めるものですが、簡単な例を以下に示します。図1が実行前ですが、製品A,B,Cを製造するのに5種類のユーティリティーを使用しており、各々の原単位が特性解析モジュールで求められた事を意味します。この図の空色のセルをすべて与件として入力しますが、これらの制約条件の下で目的関数「利益合計」を最大にするには3製品をそれぞれいくら製造すればいいかという問題です。 図1. 実行前図2が実行結果ですが、この様に直接解を求めるだけでなく、この場合だと電力が能力(例えば契約電力)一杯使用する事になっているため、これを50増やしたら、利益がいくら増えるかといったケーススタディーも簡単に行なえます。 図2. 実行後3.最小化モデル図.3 ボイラー特性これは与えられた制約条件の下で目的関数を最小化する場合の解を求めるものです。例としては複数のボイラーを運転している場合に、負荷配分をどの様にしたら燃料費やCO2排出量を最小にできるかという問題があります。図3の様なボイラー特性はメーカーから与えられますが、経年変化もあり、まず、特性解析モジュールで実際の運転データで解析した特性式を求めます。 この特性式はボイラー毎に異なり、しかも非線形な特性なので、総合効率を最もいいものとし、燃料費用を最小とする負荷配分を求めるのは難しい問題となります。燃料種別が異なる場合などは更に複雑なものとなります。しかし、エネルギー多消費型の企業ではボイラープラントの数パーセントの効率化でもメリット金額が大きいため、古くより検討され、実施されてきたテーマで、かなりな規模のコンピューターを用い、線形計画法や非線形計画法などによって解を求めていましたが、現在ではこの様な複雑な処理でもパソコンの世界で出来る様になった訳です。 図4はボイラー3缶運転時、工場全体の蒸気の必要量が180T/Hの場合、最適化計算を実行した場合の結果を示していますが、すべての場合に効率のいいボイラーの負荷を最大にするのがいいとは限らなくて、定格負荷時に最大効率で、それ以上になると低下しますし、効率の悪いボイラーの負荷を落すと更に効率が低下するので、ある程度の負荷はかけておいた方がいい場合がある、ある燃料の単価が急変した場合など、直感的に考える負荷配分とかなり異なる場合があります。 図4. 最小化問題例逆に、設備運転での最大化問題として送水ポンプなど何台かをパラランさせて同一目的で使用している場合に総合効率を最大とするとするには負荷配分をどの様にしたらいいかといってものがあります。しかし、これらはいずれも精度の良いエネルギー使用特性解析を行う事が前提となります。 次回は最終回として、その他の機能や実際の導入事例をご紹介します。 この記事に関するお問い合わせはこちら 問い合わせする 新川電機株式会社 島本 治さんのその他の記事 2012/12/04 業界コラム 電力システム改革考 No.3 2012/11/06 業界コラム 電力システム改革考 No.2 2012/10/02 業界コラム 電力システム改革考 No.1 2010/05/12 業界コラム エネルギー管理ソリューション No.6 最近の事例より 2010/04/06 業界コラム エネルギー管理ソリューション No.5 エネルギー使用最適化計算モジュール 2010/03/02 業界コラム エネルギー管理ソリューション No.4 エネルギー使用特性解析モジュール 2010/02/09 業界コラム エネルギー管理ソリューション No.3 エネルギー及びCO2排出原単位管理モジュール 2010/01/13 業界コラム エネルギー管理ソリューション No.2 実績データ収集と部門別配布モジュール 2009/12/01 業界コラム エネルギー管理ソリューション No.1 EMAS(Energy Management Assist System)概要 タック 川本䕃山 晶久万代 栄一郎中村 昌允久保田 信光藤 昭男内海 政春北原 美麗古川 怜吉田 健司園井 健二坂井 孝博堀田 智哉増本 健大西 徹弥安藤 真安藤 繁宋 欣光小川 貴弘小林 正生小畑 きいち山田 一山田 明岡本 浩和岡田 圭一島本 治川﨑 和寛後藤 一宏斉藤 好晴早川 美由紀杉田 美保子松下 修己松浦 謙一郎森本 吉春櫻井 栄男水野 勉瀧本 孝治熊谷 卓牧 昌次郎生田 幸士田中 正人田畑 和文神吉 博竹内 三保子米山 猛結城 宏信藤嶋 正彦西村 昌浩西田 麻美足立 正二金子 成彦長井 昭二青木 徹Steven D. Glaser 2021年2月2021年1月2020年12月2020年11月2020年10月2020年9月2020年8月2020年7月2020年6月2020年5月2020年4月2020年3月2020年2月2020年1月2019年12月2019年11月2019年10月2019年9月2019年8月2019年7月2019年6月2019年5月2019年4月2019年3月2019年2月2019年1月2018年12月2018年11月2018年10月2018年9月2018年8月2018年7月2018年6月2018年5月2018年4月2018年3月2018年2月2018年1月2017年12月2017年11月2017年10月2017年9月2017年8月2017年7月2017年6月2017年5月2017年4月2017年3月2017年2月2017年1月2016年12月2016年11月2016年10月2016年9月2016年8月2016年7月2016年6月2016年5月2016年4月2016年3月2016年2月2016年1月2015年12月2015年11月2015年10月2015年9月2015年8月2015年7月2015年6月2015年5月2015年4月2015年3月2015年2月2015年1月2014年12月2014年11月2014年10月2014年9月2014年8月2014年7月2014年6月2014年5月2014年4月2014年3月2014年2月2014年1月2013年12月2013年11月2013年10月2013年9月2013年8月2013年7月2013年6月2013年5月2013年4月2013年3月2013年2月2013年1月2012年12月2012年11月2012年10月2012年9月2012年8月2012年7月2012年6月2012年5月2012年4月2012年3月2012年2月2012年1月2011年12月2011年11月2011年10月2011年9月2011年8月2011年7月2011年6月2011年5月2011年4月2011年3月2011年2月2011年1月2010年12月2010年11月2010年10月2010年9月2010年8月2010年7月2010年6月2010年5月2010年4月2010年3月2010年2月2010年1月2009年12月