ケーススタディ - エネルギー・コンサルティングでの最適化

PSRI（Power Systems Research Inc.）社は、1987年以来、ラテン諸国、北アメリカ、アジアで、コンサルティング・サービスを提供しています。PSRI社は、特に、水力発電、火力発電関連システム（hydrothermal system）分野で、生産シミュレーション用のモデル、リスク管理、および、資産の統合的な最適化を行うツール、そして、プロジェクトの財務的、経済的評価を専門としています。PSRI社は、その新しいコンピュータ処理ツールの開発に、Dash Optimization社のXpress-MP Optimizerを使っています。

ソリューション
PSRI社の最新コンピュータ処理ツールのうちの1つであるOptgenは、エネルギーシステムの拡張計画ツールです。Optgenは、水力発電機、火力発電機、および、地域間送電網領域の間の建設の投資コストを最小化するためのものです。PSRI社が作成したモデルにより、発電、および、送電設備を強化するための投資コスト、プラントの運営費、エネルギー供給量を契約どおりに供給できなかった場合のペナルティの合計額を最小にすることができます。この問題には、たくさんの制約式が関係しています。例えば、必須なプロジェクト関連の制約式、オプション・プロジェクト関連の制約式、相互に排他的なプロジェクトの制約式、関連プロジェクトの制約式、最小能力についての制約式、水バランスの制約式、負荷や供給についての制約式、環境的視点から生ずる制約式、運用上の制約式、個々の発電機の最小発電レベルについての制約式、燃料消費量についての制約式などです。この最適化問題は、1,000のバイナリ変数、分解テクニックにより処理された110,000の連続変数、および、20,000の制約式を持つ、複数期間を統合するモデルで、ディコンポジション・テクニックを使用しています。

PSRI社が、Xpress-MPを使って開発した他の最近のツールには、OptnetとOptfolioがあります。Optnetは、配電網の拡張を行うときに使うツールで、通常、約5,000の制約式、および、約3,000の変数を持っていますが、約3,000の変数のうち、約300は整数バイナリ変数です。この問題は、2つのフェーズを踏んで解きます。最初のフェーズは、1％のアッパーバウンド下で計算し、次いで、GRASPのメタヒューリスティックのフェーズでの計算です。この問題を解くには、1時間50分掛かりますが、20分はメタヒューリスティックのフェーズでの時間です。Optfolioは、エネルギーポートフォリオ管理のために使われる意思決定サポートツールです。Optfolioの問題サイズは、一般に、変数と制約式の合計で、約15,000ですが、そのうち、約100はバイナリ変数です。

なぜ、使いやすいか
PSRIは、現在、Watcom Cルーチンを使って、アプリケーションと接続される、Xpress-MPモデリングコンポーネントライブラリを使っています。PSRIは、「Xpress環境が、modeler言語を使って最適化問題を定義するための直接的な方法を提供する。制約式や変数の追加、修正が、非常に容易である。モデルのデータインプットも、また、アスキーファイルのコンマで分離されたフォーマットのため、簡単である」ことを証明しています。

PSRI社について
PSRI社は、オフィスを、ブラジル、および、米国に持っています。これらのオフィスでは、多くの独立コンサルタントによりサポートされている技術スタッフが働いています。PSRI社のクライアントは20以上の国々に存在し、エネルギー、ユーティリティ、オイル/ガス会社、国際的な広がりや規模を持つ組織、監督機関、ISO、および、コンサルタント/研究センターなどです。