2018 Fiscal Year Research-status Report
Development and Application of an Optimization Method of Distributed Energy Systems in Consideration of Hierarchical Relationship Between Design and Operation
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18K05017
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
横山 良平 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70158385)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | エネルギーシステム工学 / 分散型エネルギーシステム / 最適化 / 混合整数線形計画法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，分散型エネルギーシステムの設計を取り上げ，これまでに独自に開発した設計と運用の階層的関係を考慮した混合整数線形計画 (MILP) 法に基づく最適化手法を基盤として，最適化計算の効率化，最適化計算の機能拡張，GUIの開発および応用展開を順次進めていき，実用に耐えられる最適化手法の構築を行うことを目的とした．
平成30年度においては，最適化計算の効率化方策として，モデル縮約手法および並列計算手法の開発を行った．前者においては，階層的最適化の上位レベルにおいて，エネルギー需要量の季節的・時間的変化を考慮するための期間をクラスタリングによって集約し，クラスタ化された複数期間内でエネルギー需要量を平均化し，モデル縮約を行って最適化計算を実施する手法を開発した．階層的最適化とモデル縮約を組合せることによって，計算精度には全く影響を及ぼさず，最適解の導出を保証できる手法を構築でき，適用事例によってその有効性を示した．後者においては，階層的最適化の下位および上位レベルにおいて，それぞれに適した並列計算手法を開発した．下位レベルにおいては，Message Passing Interfaceによって複数の最適運用問題を同時並行的に解くという並列計算を実施するとともに，上位レベルにおいては，MILPソルバーに備わっている基本的機能を利用して設計候補解を同時並行的に探索するという並列計算を実施し，適用事例によってその有効性を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度に計画していた最適化計算の効率化方策としてのモデル縮約手法および並列計算手法の開発については，概ね順調に進めることができた．なお．モデル縮約のための期間のクラスタリングについては，既に試行した案以外に代替案が考えられるため，今後も継続して取組んでいく予定である．また，令和2年度に計画していたロバスト最適化については，極めて困難な課題であるため，平成30年度から取組み始め，試行計算に概ね成功したところであり，今後も継続して取組んでいく予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度においては，多目的最適化への適用およびK-ベスト解導出への適用について検討する．前者においては，最適化計算の機能拡張の一つとして，多目的最適化を行えるようにし，上記の最適化計算の効率化方策を適用することによって，実用的な計算時間内での最適解の導出を試み，経済性，省エネルギー性，および環境適合性などの複数の視点から導出した最適解について検討する．後者においては，最適化計算の機能拡張の一つとして，K-ベスト解（最適解に漏れなく続くK個の準最適解）を導出できるようにし，上記の最適化計算の効率化方策を適用することによって，設計のみに関するK-ベスト解を導出し，その有効性を検討するとともに，K-ベスト解に含まれる設計候補解の性質について検討する．
令和2年度においては，GUIの開発およびロバスト最適化への展開を行う．前者においては，通常の最適化計算を行うためのGUIとして開発した最適設計支援汎用システムOPS-Designを改良し，階層的最適化に適した最適設計のGUIを開発する．後者においては，階層的最適化のMILPモデルに基づくロバスト最適設計への応用展開の可能性を検討し，次期の研究に繋ぐことを目指す．
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| Causes of Carryover |
人件費に余りが生じたため，次年度の研究費とともに使用する．
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