JP7780851B2 - コンテナターミナルエネルギー消費予測システムおよびコンテナターミナルエネルギー消費予測方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンテナターミナルエネルギー消費予測システムおよびコンテナターミナルエネルギー消費予測方法に関する。

大型クレーンを用いて重量物であるコンテナを取り扱うコンテナターミナルは、コンテナの荷役に際し多くのエネルギーを消費する事業場のひとつであるが、昨今の世界的な原油価格の高騰と、それに伴う電気代の高騰によりコンテナの荷役に係る用益支出が大幅に増加している。

用益のひとつである電気代は基本料金と電力量料金の合算であるが、このうち基本料金においては、年間を通して最大の３０分デマンドを基に算出がなされることが一般的であり、基本料金削減に向けて３０分デマンドを予測し事前に把握することが必要である。

特許文献１には、建造物における消費エネルギ予測方法及び消費エネルギ予測装置が、特許文献２には、デマンド監視装置が、それぞれ開示されている。

特開２００３―２８１２２３ 特開平８―６３１３２

しかしながら、コンテナターミナルにおいては、コンテナを、トラックによりコンテナターミナルへ搬入またはコンテナターミナルから搬出、大型クレーンを用いて船舶からの荷揚げ、または船舶への荷積み等、複数の作業が同時進行することがあるため、コンテナ一つ一つに対して詳細な荷役スケジュールを予測することは難しく、また、エネルギー消費量と関連するコンテナの荷役量や、当該コンテナのサイズ及び重量等、あるいは荷役のスケジュールに関し、その組み合わせを予めパターン設定することは困難である。

また、例えば契約電力を閾値として３０分デマンドを監視していたとしても、契約電力を超過するか否かの判断は３０分毎に行われるため、前日あるいは数時間前にあらかじめ契約電力超過への対策を講じることが困難である。

さらに、３０分デマンドが契約電力を超過する場合、対策としてコンテナターミナル内にある設備の稼働を停止することが考えられるが、コンテナターミナルは物流の基幹となる施設であるため停止するにあたっては相応の事前準備が必要となり、容易に稼働を停止することができない。

上記事情に鑑み、本発明は、コンテナターミナルにおいて、現状のコンテナターミナル運用において用いられている情報を基にエネルギー消費量を予測する、エネルギー消費予測システムおよびエネルギー消費予測方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点は、コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測システムであって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記エネルギー消費実績および前記過去実績データを基に１コンテナあたり、または１コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第２取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、消費エネルギー予測システムである。

また、本発明の第２の観点は、コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測方法で
あって、
少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
第1取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
算出ステップでは、前記エネルギー消費実績および前記過去実績データを基に１コンテナあたり、または１コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
第２取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、消費エネルギー予測方法である。

エネルギー消費予測システム１の全体図 第１の実施形態に係るフローチャート図 電力供給システム２の全体図 第２の実施形態に係るフローチャート図 電力供給システム３の全体図 第３の実施形態に係るフローチャート図 その他の実施形態に係るフローチャート図

以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら詳細に説明する。以下に記載する実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。

＜第１の実施形態＞
図１は、エネルギー消費量予測システム１の全体図を示した図である。エネルギー消費量予測システム１は、主として、サーバ８と、電力監視システム６と、荷役管理システム７と、を備え、これらがネットワークを通じて接続されている。なお、ここでいうネットワークは、プライベートネットワークに限られず、パブリックネットワークや仮想ネットワークであっても良い。

サーバ８は、通信部８１と、記録部８２と、制御部８３と、演算部８４と、を有し、これらの構成要素がサーバ８の内部において通信バス９１を介して電気的に接続されている。なお、サーバ８は、ローカルに存在するサーバ装置を利用することができるが、クラウドサーバであっても良い。また、本実施形態においては１つのサーバに通信部８１、記録部８２、制御部８３、演算部８４が含まれる構成となっているが、各部が複数のサーバに存在していても良い。

電力監視システム６は、高圧受変電設備に設けられたシステムで、当該受変電設備の機器を監視、制御し、運転や計測結果等の情報を記録している。

荷役管理システム７は、コンテナターミナルに設けられたシステムで、コンテナ荷役の計画や実績データの管理、またクレーン等設備の管理を行う。

通信部８１は、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ、有線ＬＡＮネットワーク通信等といった有線型の通信手段の他、無線ＬＡＮネットワーク通信、５Ｇ、ＬＴＥ、３Ｇ等のモバイル通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信等が採用されるが、これに限られない。サーバ８は、通信部８１を介して、電力監視システム６および荷役管理システム７とネットワークを介して電力消費実績に係るデータや、荷役作業実績またはコンテナ荷役作業プランに係るデータの送受信を行う。詳細は後述する。

記録部８２は、前述の電力監視システム６および荷役管理システム７より受信した情報、並びに後述する演算部８４で算出した値を記録するもので、詳細は後述する。これは、例えば、後述する制御部８３によって実行されるサーバ８に係る種々のプログラム等を記憶等するソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）等のストレージデバイスとして、あるいは、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶等するランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリとして実施され得る。また、これらの組み合わせであっても良い。

制御部８３は、サーバ８に関連する全体動作の処理、制御を行う。制御部８３は、例えば、不図示の中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）である。制御部８３は、記憶部２２に記録された所定のプログラムを読み出すことによって、電力消費実績に係るデータや、荷役作業実績または荷役作業プランに係るデータの送受信や、単位時間あたりの消費エネルギー量の予測を行う。すなわち、記憶部２２に記録されているソフトウェアによる情報処理が、ハードウェアの一例である制御部８３によって具体的に実現されることで、制御部８３に含まれる機能部（不図示）として実行され得る。これらの詳細な説明は後述する。なお、制御部８３は単一であることに限定されず、機能ごとに複数の制御部８３を有するように実施されても良く、また、それらの組み合わせであっても良い。

演算部８４は、記録部８２に記録された電力消費実績および荷役作業実績に係るデータを基に単位時間における１コンテナあたりの消費電力量（以下、「第１原単位」という。）と１荷役作業あたりの消費電力量（以下、「第２原単位」という。）を算出し、また、当該第１原単位および第２原単位とコンテナ荷役作業プランに係るデータを基に、消費電力量の予測値を算出する。なお、本実施形態において電力消費実績を基に第１原単位および第２原単位を算出しているが、例えば後述する化石燃料等の消費実績を基に算出されても良い。

図２は、エネルギー消費予測システム１によって実行される情報処理の流れを示すフローチャート図である。以下、このフローチャート図の各フローに沿って説明する。

まず、ネットワークを介して、電力監視システム６が保有する各設備毎の過去の電力消費実績データと、荷役管理システム７が保有する過去の荷役作業実績データを取得する（Ｓ１０１）。なお、ここでいう各設備とは、例えばガントリークレーンや門型クレーン、屋外照明、管理棟、リーファコンテナであるが、これに限られない。このとき、本実施形態では電力監視システム６および荷役管理システム７が他のシステムと互いにネットワークを通じて接続されているが、接続されていない場合は、人手によって記録部８２へ当該電力消費実績データおよび荷役作業実績データが入力されても良い。また、荷役作業実績データとは、例えばコンテナターミナルで稼働している各クレーンが積卸したコンテナ数量、ある時刻におけるコンテナターミナル内に蔵置されているコンテナ数量、あるいは当該コンテナの種別などである。さらに、本実施形態においてはエネルギー消費実績データとして、電力監視システム６から得られる電力消費実績データのみを対象としているが、例えばトラクタヘッドやトップリフターといった港湾荷役機器に用いられる、軽油などの化石燃料や水素やアンモニアといったカーボンニュートラル燃料（以下、「化石燃料等」という。）の消費実績も対象になり得る。

取得した電力消費実績データと荷役作業実績データより、第１原単位および第２原単位を算出する（Ｓ１０２）。ここで、第１原単位におけるコンテナとは、例えばリーファコンテナといった自らが電力や化石燃料等を消費するコンテナを指し、単位時間は例えば１時間であるが、電力消費実績データおよび荷役作業実績データのデータ収集間隔によって選択される。また、第２原単位における荷役作業は、例えばガントリークレーンや門型クレーンによる１回の荷役作業であり、トラクタヘッドやトップリフター等のその他港湾荷役機器による運搬作業も含まれる。

例えば第１原単位は、特定の日時におけるリーファコンテナの消費電力量と同日時におけるコンテナターミナル内のリーファコンテナ蔵置個数より算出され、第２原単位は、特定の日時におけるガントリークレーンの消費電力量と同日時におけるガントリークレーンの取り扱いコンテナ数によって算出される。

続いて、荷役管理システム７より、消費電力量を予測する日時における、コンテナ荷役作業プランに係るデータを取得する（Ｓ１０３）。当該データは、例えば船舶が着岸する時刻、荷揚げまたは荷積み（以下、「荷揚げ等」という。）を行うコンテナの数量、作業に供するガントリークレーンやその他荷役機器の数量、荷揚げ等を行う時間帯、構外から搬入または構内から搬出される（以下、「搬入等」という。）コンテナの数量およびその時刻、コンテナターミナル内におけるコンテナ蔵置場所の移動を行う回数やその時刻、等であるが、これに限られない。なお、本実施形態においては荷役管理システム７からコンテナ荷役作業プランに係るデータを取得するが、Ｓ１０１で取得した過去の荷役作業実績データから推測した値を用いても良い。

取得したコンテナ荷役作業に係る当該プランデータと、Ｓ１０２で算出した第１原単位および第２原単位を基に、当該プランデータで予定された時刻においての、各設備における単位時間あたりの予測消費電力量を算出する（Ｓ１０４）。すなわち、荷揚げ等または搬入等されるコンテナの数量から算出される、コンテナターミナル内に蔵置されているコンテナ数と第１原単位の積により、および、例えばガントリークレーンの単位時間あたりに荷揚げ等行うコンテナの数量と第２原単位の積により、算出される。

これにより、現状のコンテナターミナル運用において用いられている情報を基に、単純な算出式で精度良くエネルギー消費量を予測することができる。

＜第２の実施形態＞
本発明に係る第２の実施形態について、第１の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。本実施形態の電力供給システム２は、発電装置５を有する点と、サーバ８が判定部８５を有する点で第１の実施形態と異なる。なお、以後の説明において、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図３は、電力供給システム２の全体図を示した図である。電力供給システム２は、主として、サーバ８と、電力監視システム６と、荷役管理システム７と、発電装置５と、を備え、これらがネットワークを通じて接続されている。

発電装置５は、例えばディーゼルエンジン発電機であるが、これに限られず、燃料電池発電システムやガスタービンコジェネシステム、あるいは蓄電池であっても良い。

サーバ８は、判定部８５を更に有し、あらかじめ設定した閾値を予測消費電力量を超過するか否かを判定する。詳細は後述する。なお、ここで設定する閾値は、例えば契約電力の数値が選択されるが、これに限られず、経済的メリットが享受できる任意の数値で良い。

図４は、電力供給システム２によって実行される情報処理の流れを示すフローチャート図である。以下、このフローチャート図の各フローに沿って説明する。

まず、ネットワークを介して、電力監視システム６が保有する、各設備毎の過去の電力消費実績データと、荷役管理システム７が保有する、過去の荷役作業実績データを取得し（Ｓ２０１）、取得した電力消費実績データと荷役作業実績データより、第１原単位および第２原単位を算出する（Ｓ２０２）。

続いて、荷役管理システム７より、消費電力量を予測する日時における、コンテナ荷役作業プランに係るデータを取得する（Ｓ２０３）。続いて、取得したコンテナ荷役作業に係る当該プランデータと、Ｓ２０２で算出した第１原単位および第２原単位を基に、当該プランデータで予定された時刻においての、各設備における単位時間あたりの予測消費電力量を算出する（Ｓ２０４）。

そして、Ｓ２０４で算出した消費電力量が、あらかじめ設定しておいた閾値を超過するか否かを判定し（Ｓ２０５）、超過すると判定された場合、超過する時刻において発電装置５を稼働させ、コンテナターミナルへ電力を供給する（Ｓ２０６）。なお、電力の供給は、一部設備と接続されている系統電力を遮断して、当該発電装置５から供給されるが、系統電力を遮断することなく系統電力と連系されても良く、これに限られない。また、発電装置５の稼働は人手を介して行われるが、当該閾値を超過する時刻において自動で稼働するよう制御されていても良い。

これにより、契約電力を超過する系統電力の消費を抑制し、電力料金の抑制が可能となる。

＜第３の実施形態＞
本発明に係る第３の実施形態について、第２の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、以後の説明において、第２の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図５は電力供給システム３の全体図を、図６は、電力供給システム３によって実行される情報処理の流れを示すフローチャート図である。以下、このフローチャート図の各フローに沿って説明する。

まず、ネットワークを介して、電力監視システム６が保有する、各設備毎の過去の電力消費実績データと、荷役管理システム７が保有する、過去の荷役作業実績データを取得し（Ｓ３０１）、取得した電力消費実績データと荷役作業実績データより、第１原単位および第２原単位を算出する（Ｓ３０２）。

続いて、荷役管理システム７より、消費電力量を予測する日時における、コンテナ荷役作業プランに係るデータを取得する（Ｓ３０３）。続いて、取得したコンテナ荷役作業に係る当該プランデータと、Ｓ３０２で算出した第１原単位および第２原単位を基に、当該プランデータで予定された時刻においての、各設備における単位時間あたりの予測消費電力量を算出する（Ｓ３０４）。

そして、Ｓ３０４で算出した消費電力量が、あらかじめ設定しておいた閾値を超過するか否かを判定し（Ｓ３０５）、超過すると判定された場合、当該閾値を超過する時刻に達する前に、電力供給システム３の有する蓄電池９を、少なくとも超過電力量分だけ充電する（Ｓ３０６）。この時、当該蓄電池９への充電により消費電力量が閾値を超過する場合は、当該時間帯において蓄電池９への充電は停止されるとより好ましい。

そして、超過する時刻において、蓄電池９からコンテナターミナルへ電力を供給する（Ｓ３０７）。この時、電力の供給は、一部設備と接続されている系統電力を遮断して、当該蓄電池９から供給されるが、系統電力を遮断することなく系統電力と連系されても良く、これに限られない。また、蓄電池９の稼働は人手を介して行われるが、当該閾値を超過する時刻において自動で稼働するよう制御されていても良い。

これにより、契約電力を超過する系統電力の消費抑制と併せて、コンテナターミナル内における消費エネルギーのＣＯ２排出量削減に資することができる。

＜その他の態様＞
本発明の他の実施形態として、サーバ８が、予測する日時における天候情報をさらに取得しても良い。天候情報とは、外気温、天気、降水量や湿度であるが、これに限られない。

リーファコンテナは荷を一定の温度で保持するように制御されており、例えば気温が高い日時においては消費電力が増大する。そこで、例えばリーファコンテナの保持温度と外気温との差分から算出される補正係数を基に消費電力を補正することで予測をさらに高度化することができる。

１ エネルギー消費予測システム１
２ 電力供給システム２
３ 電力供給システム３
５ 発電装置
６ 電力監視システム
７ 荷役管理システム
８ サーバ
９ 蓄電池
８１ 通信部
８２ 記録部
８３ 制御部
８４ 演算部
８５ 判定部
９１ 通信バス

Claims (6)

1. コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測システムであって、
   少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
   第１取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
   算出ステップでは、前記エネルギー消費実績および前記過去実績データを基に１コンテナあたり、または１コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
   第２取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
   予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、
   消費エネルギー予測システム。
2. 前記第２取得ステップにおいて、天候情報をさらに取得し、
   前記予測ステップにおいて、前記単位消費エネルギー量、前記プラン情報および前記天候情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、請求項１に記載の消費エネルギー予測システム。
3. コンテナターミナルにおける消費エネルギー予測方法であって、
   サーバが少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
   第１取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
   算出ステップでは、前記エネルギー消費実績および前記過去実績データを基に１コンテナあたり、または１コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
   第２取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
   予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を予測する、
   消費エネルギー予測方法。
4. 発電装置を有するコンテナターミナルにおける電力供給システムであって、
   少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
   第１取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
   算出ステップでは、前記エネルギー消費実績および前記過去実績データを基に１コンテナあたり、または１コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
   第２取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
   予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を算出し、
   発電ステップでは、前記予測ステップで算出されたエネルギー消費予測値が閾値を超過する場合、前記閾値を超過する時間において前記発電装置を稼働させる、
   電力供給システム。
5. 蓄電池を有するコンテナターミナルにおける電力供給システムであって、
   少なくとも次の各ステップを実行するよう構成され、
   第１取得ステップでは、エネルギー消費実績と、コンテナ荷役作業におけるコンテナの取扱量およびコンテナターミナル内のコンテナ蔵置量に係る過去実績データと、を取得し、
   算出ステップでは、前記エネルギー消費実績および前記過去実績データを基に１コンテナあたり、または１コンテナ荷役作業あたりの単位消費エネルギー量を算出し、
   第２取得ステップでは、コンテナ荷役作業およびコンテナの搬入または搬出予定に関するプラン情報を取得し、
   予測ステップでは、前記単位消費エネルギー量および前記プラン情報を基に単位時間当たりの消費エネルギー量を算出し、
   発電ステップでは、前記予測ステップで算出されたエネルギー消費予測値が閾値を超過する場合、閾値を超過する時間において前記蓄電池より電力を供給する、
   電力供給システム。
6. 充電ステップをさらに備え、
   前記充電ステップでは、前記エネルギー消費予測値が閾値を超過する時刻よりも前に前記蓄電池を充電する、請求項５に記載の電力供給システム。