産業応用のための最適化ベンチマーク問題集

一般社団法人 電気学会
情報知能システムの新展開とその産業応用調査専門委員会 
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計算知能技術と産業応用のためのベンチマーク問題調査専門委員会 
Last update on May 1st, 2017 
太陽光発電モジュール直並切替の最適化ベンチマーク問題 (Ver. 3)

問題概要
太陽光発電システムでは,図1に示すように,太陽光発電モジュール数十枚から数千枚を直列に,あるいは並列に接続し,PCS(パワーコンディショナー)で交流に変換する。太陽光発電モジュールの発電量は,特性のバラつきや影などの影響によってかならずしも均一ではなく,最大電力を発電することができない。本問題は,できるだけ多くの発電量を得るために,モジュール間の配線を動的に再構成する際のモジュールの直列並列配置と電流・電圧量を決定する問題である。
本問題では,54モジュール,9層(並列接続されたモジュールの組)の最適化問題を提供する。
定式化については,文献[1]を参考にされたいが,本ページで公開しているコードは文献[1]の定式化と少し異なる記号と定式化を用いている。詳細については,こちら (PDF) を参考にされたい。
本バージョンでは,文献[2]にしたがって,1分刻み8日分の時系列データを用いた11,520パターンのモジュール最適化問題を提供する。

図1:太陽光発電モジュール直並切替装置と接続イメージ(文献[1]から引用)
問題の部類・規模
  • 問題のクラス:非線形混合整数計画問題
  • 決定変数の数:116(連続:63,離散:53)
  • 不等式制約条件数:164(線形:164,非線形:0)
  • 等式制約条件数:63(線形:9,非線形:54)
Known Feasible Solutions
時刻 解法 目的関数値 制約違反 文献 報告者
合計値 許容量
2012/7/9
11:19
(t = 679)
Tabu Search(離散変数)+ SQP(連続変数) 5328.36958 7.72 × 10-11 1.0 × 10-10 [2] T. Hayashi
†取得したファイルを解凍し,ソースコード内の「P6_solution_x.txt」,「P6_solution_y.txt」と差し替えて下さい。
ソースコード
P6-3.zip (C/C++) — 使用法は「Readme.txt」を参照。
参考文献
[1]  T. Hayashi: "The series-parallel switching of photovoltaic modules, and mixed integer programming", Proc. of the first IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, and Motion Control (SAMCON2015), IS1-3 (2015)
[2]  林孝則:「時系列データによる太陽光発電モジュール直並切替最適化の有効性評価」, 平成29年電気学会全国大会講演論文集, 3-S10-4 (2017)
更新履歴
  • May 1st, 2017: 文献[1], [2]に基づいたソースコードを公開。