「エネルギーの未来を支えるのは、派手な改革ではなく、日々の“ムダ”を丁寧に取り除く力です」——本記事では、業界ごとの架空のケーススタディに基づいて、企業の未来の“1%”の利益をもたらす「数理最適化」という考え方を、株式会社Gurobi Japanの最適化コンサルティング シニアマネージャー・乾伸雄氏が解説します。第3回は、発電・配電計画を数理最適化によって見直した電力会社A社の事例をもとに、運用コスト削減、安全性向上、再生可能エネルギー活用の最適化を実現した取り組みを紹介します。未来を見据えた柔軟なエネルギー運用のヒントを、ぜひ本文でご覧ください。
近年、エネルギー業界は大きな転換点を迎えています。政府は2030年までに再生可能エネルギーの導入比率を36～38%へと高める方針を掲げました。しかし、太陽光や風力といった自然エネルギーは、天候や季節に左右され、安定的な電力供給が難しいという課題を抱えています。
今回は、そんな課題の解決をお手伝いする「数理最適化」という技術について、架空の電力会社「A社」の事例をもとに、丁寧にご紹介いたします。みなさまが数理最適化を検討する際の、小さなきっかけになれば幸いです。
A社は、再生可能エネルギーと火力発電、そして水力発電も組み合わせながら、全国規模で電力を供給している企業です。現場では、以下のような課題が挙げられていました。
さらに、水力発電においては、電力需要が高まるタイミングを事前に見越してダムから水を流す必要があり、綿密な段取りと計画が不可欠です。
こうした課題は、どの電力会社にも共通するものかもしれません。これまでは現場の経験と知恵で丁寧に乗り越えてきた背景がありますが、社会全体のニーズが多様化・高度化する中で、電力運用もより複雑化しています。
「数理最適化」という言葉は難しく聞こえるかもしれませんが、一言で言えば「複雑な条件を整理して、現実的でムダのないプランを提案する技術」です。例えばA社では、次のような条件を数理最適化モデルに組み込みました。
これらの複雑な要素を、Gurobiのような数理最適化ソルバーを使って計算します。その結果、現場担当者がすぐに使える、具体的で根拠ある計画を短時間で提案できるようになりました。
ここでお伝えしたいのは、数理最適化は決して現場の経験や知識を否定する技術ではないということです。むしろそれらを大切にしながら、これまでのやり方に加えてもう一つの選択肢を増やす、そんな柔軟な技術として考えていただければ嬉しく思います。
数理最適化を導入したA社では、以下のような変化がありました。
① 電力ロス・調整コストが削減されたこと
数理最適化で設備の稼働タイミングを最適化することで、余剰電力や燃料ロスが減り、年間約1％の運用コストが削減されました。これは決して派手な数字ではありませんが、長期的には非常に大きな節約効果につながっています。
② メンテナンス計画が効率化され、安全性が向上したこと
メンテナンス計画が精緻化され、故障やトラブルによる突発的な設備停止が大幅に減少しました。現場担当者は事前に計画的なメンテナンスを進めることで、安心して業務を進められるようになっています。
③ 再生可能エネルギーを効率的に活用できるようになったこと
数理最適化が天候データと発電実績を正確に分析し、再生可能エネルギーが最大限に活用されるようになりました。結果的に環境負荷の軽減にもつながっています。
数理最適化は、決して派手さを誇る技術ではありません。けれども、日々の小さな「ムダ」を一つひとつ丁寧に取り除いていくことで、やがて大きな成果を生み出していく力を持っています。
これから、人口分布は大きく変化し、エネルギー需要もこれまでとは違う形に移り変わっていくでしょう。そうした変化にしなやかに対応していくためには、発電計画も柔軟に、そして持続的に見直していく必要があります。
数理最適化は、目の前の課題に向き合うだけでなく、50年、あるいはそれ以上先を見据えた将来計画にも活かしていける技術です。Gurobi Japanでは、みなさまの現場で培われた経験や知恵を尊重しながら、数理最適化という新しい視点をそっと添えるお手伝いをしています。
Gurobi公式ページでは、具体的なソリューションや実際のケーススタディについても詳しく紹介しています。少しでも関心をお持ちいただけましたら、まずはお気軽にご相談ください。
国内事例：J-POWER
https://www.gurobi.com/jp_case_studies/casestudy-12286/
https://www.gurobi.com/jp/solution/energy
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著者プロフィール
乾伸雄（いぬい・のぶお）株式会社Gurobi Japan 最適化コンサルティング シニアマネージャー。博士（情報学）。製造業を中心に、数理最適化を活用した業務改善・意思決定支援に携わる。現場に寄り添いながら、複雑な課題を“解きほぐす”コンサルティングに定評がある。
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Senior Manager of Consulting Group
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Dr. Nobuo Inui holds a Ph.D. in Informatics from The Graduate University for Advanced Studies in Japan. His doctoral research focused on efficiently resolving mathematical problems using MILP (Mixed-Integer Linear Programming) and SAT (Boolean Satisfiability Problem) solvers.
Following completing his doctoral studies, Nobuo embarked on a career that has spanned a decade at October Sky. Currently, he leads the optimization consulting team, where he applies his expertise in mathematical optimization. Notably, he has excelled as a modeling consultant, specializing in developing intricate models featuring practical and logical constraints.
Outside the optimization realm, Nobuo enjoys various activities during his leisure time. He is an avid hillwalker, relishing the serene beauty of nature. Additionally, he indulges in the rejuvenating pleasures of hot spring baths and the invigorating experience of bike riding. Nobuo's diverse interests mirror his multifaceted career, demonstrating his passion for professional and personal pursuits.
Dr. Nobuo Inui holds a Ph.D. in Informatics from The Graduate University for Advanced Studies in Japan. His doctoral research focused on efficiently resolving mathematical problems using MILP (Mixed-Integer Linear Programming) and SAT (Boolean Satisfiability Problem) solvers.
Following completing his doctoral studies, Nobuo embarked on a career that has spanned a decade at October Sky. Currently, he leads the optimization consulting team, where he applies his expertise in mathematical optimization. Notably, he has excelled as a modeling consultant, specializing in developing intricate models featuring practical and logical constraints.
Outside the optimization realm, Nobuo enjoys various activities during his leisure time. He is an avid hillwalker, relishing the serene beauty of nature. Additionally, he indulges in the rejuvenating pleasures of hot spring baths and the invigorating experience of bike riding. Nobuo's diverse interests mirror his multifaceted career, demonstrating his passion for professional and personal pursuits.
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