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エネルギー・ソリューション

東日本大震災以降、特に課題となっている電力供給。全国各地で様々に取り組まれていますが、法改正、より安価な化石燃料の安定調達、電力自由化への対応などクリアしなければならない問題が山積みしています。そんな中で注目されているのがGurobi Optimizer、AIMMSそしてAMPLで、既に多くのエネルギー関連企業が採用しています。

発電機起動停止計画(Unit Commitment)

発電機起動停止計画とは、既存の発電機を利用して電力需要を満たすために、それら発電機の起動や停止をどのように行えばいいかという運転計画のことです。
世界中の電力会社がこの発電機起動停止計画の問題に長年取り組んできましたが、この問題は厳密に解くことが難しい性質を持ち、今までは遺伝的アルゴリズムおよびヒューリステックス等の手法が採用されてきました。
しかし近年、世界最高速の数理最適化ソルバーであるGurobi Optimizerの登場や飛躍的なハードウェアの高速化もあり、これまでにはない混合整数線形計画手法(MILP)を採用する企業や研究機関が増えています。特に米国では1990年代の電力自由化で設立されたISO(独立系等運用者)で、いち早く混合整数線形計画手法が採用されました。また各ISOでは、Gurobi Optimizerを使っての最適化ソリューション構築にあたり、通常のプログラミング言語ではなく、開発効率を向上させるモデリングツールのAIMMSやAMPLを採用しているISOもあります。
日本でも東日本大震災以降、エネルギー政策が大きく転換されました。また地球温暖化による気候変動への対処や石油価格の変動、地政学上のリスクを加味した化石燃料の安定供給への取り組み等エネルギーを取りまく環境が大きく変化する中で、エネルギー企業のGurobi Optimizer、AIMMSおよびAMPLへの注目はますます高まっていくでしょう。

電力需要および発電機特性データ入力画面(AIMMSのGUI機能にて構築)

Gurobi Optimizerを用いて、最適化計算した起動停止計画の出力画面(発電機40基の場合:AIMMSのGUI機能にて構築)

スマートグリッド(次世代送電網)

現在、太陽光発電や風力発電など再生可能エネルギーの導入が、企業のみならず一般家庭にまで広がってきています。しかし、再生可能エネルギーを利用した発電は気象に大きく左右されるため、気象変化が激しい日本では、再生可能エネルギーによる安定した電力供給を実現することが難しいのが実情です。
この問題を解決し、より効率的なエネルギー供給を実現するためには、従来の発電方式とを上手に組み合わせる事が必要になります。スマートグリッドでは、地域ごとの家庭はもちろん、オフィスや工場といった大口の電力需要も含めたパターンを生成し、太陽光や風力の発電量、エアコンや給湯器といった電気機器の運用制御を単位時間で行い、気象予測データと組み合わせて当日の需要を予測して各発電所の運転計画を策定します。このサイクルを効率的に運用するためには、各要所で最適化技術の導入が不可欠になります。
例えば、太陽光パネルを装備した家庭では余った電力を電力会社に売るという選択肢があります。しかし地域社会全体を考慮した場合、ひとつの家庭が「電力を売る」だけでは、本当にエネルギーの効率的な供給に貢献しているとは言えません。また現在は、電力の売買価格も変動しています。家計を助けるという観点で見ても、買い取り価格が安い時間帯に電力が余ってしまった場合は、家庭内の給湯機に充てたり電気自動車の充電に回したりする方が電力を売るよりも効率的と言えます。
もしすべての家庭で実現すればとても大きな効率化になり、より正確な需要予測にもつながります。正確な需用予測は発電にかかる燃料費の節約にもつながり、最終的には様々な需要家向けの電気料金に反映されていく事になります。このようなEMS(エネルギー・マネジメントシステム)全体を支える一つの重要な技術が「最適化」であるといっても過言ではなく、Gurobi Optimizerのエネルギー分野におけるその存在価値は、ますます大きくなっていくでしょう。

スマートグリッド

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