JP2021027629A - 電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統においてインバランスが生じた場合に、経済性および電力品質を精度よく確保しつつ、電力市場を介し需給調整を行う電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法を提供する。【解決手段】電力需給制御装置は、複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う。エリアインバランス量算出部は、系統におけるインバランス量を算出する。メリットオーダーリスト作成部は、インバランス量を電源により解消する際の各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成する。調整電力量配分部は、メリットオーダーリストに基づいてインバランス量を各電源に対して配分する。電源は、インバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分したインバランス量に基づいて発電を行う。【選択図】 図１

Description

本実施形態は、電力系統の需給制御を行う電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法に関する。

電力を安定供給するためには電力系統の需給制御を行うことが必要とされる。この種の電力系統の需給制御システムとしては、負荷周波数制御（ＬＦＣ）および経済負荷配分制御（ＥＤＣ）を用いて需給制御を行う電力需給制御システムが知られている。

特開２００１−２３８３５５号公報

昨今の電力自由化により、一般送配電事業者の法的分離に伴い、2021年4月を目途に、一般送配電事業者が調整力を調達するための、需給調整市場を導入することが予定されている。需給調整市場の設計に当たっては、市場運営の中立性と価格の透明性の確保、市場メカニズムを活用した効率的な需給調整の実現、必要な調整力の安定的な調達、という要件を満たす必要があり、そのためには、需給調整市場価格の公開、メリットオーダーでの発電、従来の一般電気事業者以外の電源やデマンドレスポンスの活用、調整の柔軟性が高い電源（周波数調整用の電源）が評価される仕組み等の検討が必要とされている。この需給調整市場の導入を円滑に進める観点からも、調整力の調達と調整力の運用について、公平性と透明性が確保される必要がある。

電力システム改革に伴い、現状の電力会社における発電、送配電、小売事業は、法的分離により、送配電と発電・小売事業に分けられる。既存の電力会社においては、これまで需給・周波数調整を行う場合、自社内にて必要となる調整力を確保していたが、今後は、需給調整市場により調整力を確保することから、市場参加者に対する系統運用者の中立性の立場により、メリットオーダーによる需給・周波数調整を行う必要がある。需給調整市場は制御区分毎に、図１７に示すように「一次調整力」「二次調整力」「三次調整力」（上げ・下げ別）に10区分の商品区分となることが想定されている。

今後は一般送配電事業者にて系統全体の周波数維持等を図り、電力品質を確保することとなるが、調整力の運用は、原則として、メリットオーダーによって実施することとなり、既存のEDC方式がそのまま適用できないこととになる。

本実施形態の目的は、電力系統においてエリアインバランスが生じた場合に、経済性および電力品質を精度よく確保しつつ、需給調整を行う電力需給制御装置、電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法を提供する。

本実施形態の電力需給制御装置は、複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御装置であって、系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出部と、前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の出力調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成部と、前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分部と、を備え、前記電源は、エリアインバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分した配分量に基づいて出力の調整を行うことを特徴とする。

また、上記の各部の動作を実行するステップを有する電力需給制御プログラムおよび電力需給制御方法も本実施形態に含まれる。

第１実施形態にかかる電力需給制御システムを示すブロック図である。 第１実施形態にかかるリアルタイムＥＤＣ算出部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態において３０分間のエリアインバランスを５分毎に分割する方法を示すグラフである。 ３０分間のエリアインバランスを５分毎に分割する他の方法を示すグラフである。 第１実施形態にかかるメリットオーダーリストの一例を示す図である。 第１実施形態にかかる経済負荷配分制御（ＥＤＣ）によるＥＤＣ周期タイミングにおけるエリアインバランス量を示す図である。 第１実施形態にかかる電力需給制御システムの動作フローを示すフローチャートである。 第１実施形態にかかる経済負荷配分制御（ＥＤＣ）によるエリアインバランス量の配分の動作フローを示す図である。 第２実施形態における（１）の場合の需給調整方法を示すグラフである。 第２実施形態における（２）の場合の需給調整方法を示すグラフである。 第２実施形態における（３）の場合の需給調整方法を示すグラフである。 第２実施形態における（４）の場合の需給調整方法を示すグラフである。 第２実施形態における（１）のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。 第２実施形態における（２）のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。 第２実施形態における（３）のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。 第２実施形態における（４）のメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。 他の実施形態における電力需給制御システムを示すブロック図である。 需給調整市場による電力商品を示す図である。

［１．第１実施形態］
［概略］
本実施形態の電力需給制御システムは、ある時間帯における需要インバランス量Ｉｍｄと供給インバランス量Ｉｍｓを合算して算出するエリアインバランス量Ｉｍが０となるように電力系統内に供給する複数の電源の出力電力の調整を行う。

電力需給制御システムによる出力電力の調整は、メリットオーダーリストを利用しエリアインバランス量Ｉｍを予め調達した電源に対して配分する。エリアインバランス量Ｉｍの配分は、リアルタイムＥＤＣ算出部において行う。メリットオーダーリストとは、電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達した電源に対して、エリアインバランス量Ｉｍを配分した場合の各電源の出力調整コストをリスト化したものである。メリットオーダーリストは、エリアインバランス量が負＝調達すべき電力量が不足の場合と、エリアインバランス量が正＝調達すべき電力量が余剰の場合の２通り作成しても良い。

リアルタイムＥＤＣ算出部は、メリットオーダーリストを参照し、エリアインバランス量Ｉｍが負の場合（不足）はエリアインバランス量Ｉｍを調整コストが低い順に各電源に対して分配し、エリアインバランス量Ｉｍが正の場合（余剰）はエリアインバランス量Ｉｍを調整コストが高い順に各電源に対して分配する。電力需給制御システムは、配分したエリアインバランス量Ｉｍに基づいて発電機群を運転させる。

［１−１．構成］
図１を参照して本実施形態の一例として、電力需給制御システムについて説明する。なお、本実施形態において、同一構成の装置や部材が複数ある場合にはそれらについて同一の番号を付して説明を行い、また、同一構成の個々の装置や部材についてそれぞれを説明する場合に、共通する番号にアルファベットの添え字を付けることで区別する。

（１）システムの全体構成
図１に、本実施形態にかかる電力需給制御システムを示す。電力需給制御システムは、電力系統９ａに接続された複数の電源１(以下、個々の例では発電設備あるいは発電装置と記載)、自然エネルギー発電設備（自然ｅ発電と記載）２_ａ〜ｎ、P0、ΔPT、ΔF等の検出装置３、制御装置４を有する。電力系統９ａは、連系線９ｃを介し他の電力系統９ｂ（以下、他系統９ｂと総称する）に接続される。また、各電源１は、検出用の信号線７および制御用の信号線８にて制御装置４に接続される。検出装置３が、請求項における検出部である。

本電力需給制御システムにおいて、以下のデータが、入力、出力、送受信または記憶される。また、以降、「地域要求電力量」を「ＡＲ」、「経済負荷配分制御」を「ＥＤＣ」と呼ぶ場合がある。
ΔＦ．周波数偏差
ΔＰＴ．他系統９ｂとの連系線潮流偏差
Ｐ０．電力系統９ａの融通電力

（２）電源１_ａ〜ｎ
電源１は、電力を供給する電力供給設備である。電源１ａ〜ｎは、一般送配電業者が、予め需給調整市場において電力系統の電力の需給調整用として調達した電源である。例えば、電源としては、デマンドレスポンスＤＲ、仮想発電所と呼ばれるバーチャルパワープラントＶＰＰ、蓄電池も含まれる。図１では、電源１ａは、出力変化速度の速い、例えば水力機等の高速機により構成される。電源１ｂは、出力変化速度のやや遅い、例えば石油火力機等の中速機により構成される。電源１ｃは、出力変化速度の極めて遅い、デマンドレスポンスＤＲ、バーチャルパワープラントＶＰＰにより構成される。

電源１_ａ〜ｎは、検出用の信号線７を介し制御装置４に対して、データａ１_ａ〜ｎ（電源１ａ〜ｎごとの発電電力値）を送信する。また、電源１_ａ〜ｎは、制御用の信号線８を介し制御装置４からデータｄ１_ａ〜ｎ（発電目標値）を受信し、データｄ１_ａ〜ｎ（発電目標値）に基づき発電電力の制御を行う。なお、電源１_ａ〜ｎは、任意の個数である。

（３）自然エネルギー発電設備２_ａ〜ｎ
自然エネルギー発電設備２_ａ〜ｎは、自然エネルギーを用いて発電し電力系統９ａに電力を供給する電力供給設備である。自然エネルギー発電設備２_ａ〜ｎとしては、太陽光発電装置、風力発電装置が挙げられる。自然エネルギー発電設備２_ａ〜ｎは、制御装置４にデータｂ１_ａ〜ｎ（自然エネルギー発電設備２_ａ〜ｎごとの発電電力値）を送信する。なお、自然エネルギー発電設備２_ａ〜ｎは、任意の個数である。

（４）検出装置３
検出装置３は、電力系統９ａの電気量を検出する測定装置である。検出装置３は、電力系統９ａに配置される。検出装置３は、電力系統９ａに関する周波数偏差ΔＦ、他系統９ｂとの連系線９ｃにおける連系線潮流偏差量ΔＰＴを検出し、電力系統９ａの融通電力Ｐ０の設定を行う。検出装置３は、周波数偏差ΔＦ、連系線潮流偏差ΔＰＴ、電力系統９ａの融通電力Ｐ０を制御装置４に送信する。

（５）制御装置４
制御装置４は需給制御に関する以下の演算を行う。
(i) エリアインバランス量Ｉｍを算出する。
(ii)メリットオーダーリストを作成する。
(iii )エリアインバランス量Ｉｍを電源１_ａ〜ｎに対して分配し、各電源においてＥＤＣ制御を行う配分量Ｉｍ_ａ〜ｎを算出する。

制御装置４は、入力部４１、出力部４２、目標値作成部４３、総需要算出部４７、エリアインバランス量算出部４８、リアルタイムＥＤＣ算出部４９、需要予測計算部５０ａ、供給予測計算部５０ｂ、自然エネルギー予測計算部５１、計画データ算出部５２を有する。

制御装置４は、コンピュータ等により構成され、電力の監視制御を行う制御室等に配置される。制御装置４の上記の入力部４１及び出力部４２は、ハードウェアで構成される。目標値作成部４３、総需要算出部４７、エリアインバランス量算出部４８、リアルタイムＥＤＣ算出部４９、需要予測計算部５０ａ、供給予測計算部５０ｂ、自然エネルギー予測計算部５１及び計画データ算出部５２は、機能ブロックとしてソフトウェアモジュールで構成される。

（６）リアルタイムＥＤＣ算出部４９にエリアインバランス量Ｉｍを取込む構成
エリアインバランス量算出部４８は、所定の周期におけるエリアインバランス量を算出する。所定周期とは、例えば、５分周期、１５分周期、３０分周期である。ここで、説明のためにエリアインバランス量を算出する周期を３０分とする。

エリアインバランス量算出部４８は、所定周期の需要における需要インバランス量Ｉｍｄと供給における供給インバランス量Ｉｍｓとを合算することでエリアインバランス量Ｉｍを算出する。エリアインバランス量算出部４８は、図２（ａ）に示すように、需要インバランス算出部４８ａと供給インバランス算出部４８ｂとを備える。

需要インバランス算出部４８ａは、計画データ設定部５２から取り込んだ電力需要の計画値と、需要予測計算部から取り込んだ電力需要の予測値とから、需要インバランス量Ｉｍｄを算出する。ここで、電力需要の計画値は、小売電気事業者が電力広域的運営推進機関（ＯＣＣＴＯ）に対して提出した需要計画に基づいて算出される値を用いることができる。また、電力需要の予測値は、電力需要量の実績値、過去のデータ、及び気象データなどに基づいて、算出すべき時間帯以前に予測される値を用いても良い。

また、需要インバランス量Ｉｍｄは、電力需要の計画値と電力需要の予測値との差分で算出される値である。

供給インバランス算出部４８ｂは、計画データ設定部５２から取り込んだ電力供給の計画値と、供給予測計算部から取り込んだ電力供給の予測値とから、供給インバランス量Ｉｍｓを算出する。ここで、電力供給の計画値は、発電事業者が電力広域的運営推進機関（ＯＣＣＴＯ）に対して提出した発電計画に基づいて算出される値を用いることができる。また、電力供給の予測値は、電力供給量の実績値、過去のデータ、及び気象データなどに基づいて、算出すべき時間帯以前に予測される値を用いても良い。

また、供給インバランス量Ｉｍｓは、電力供給の計画値と電力供給の予測値との差分で算出される値である。

エリアインバランス量算出部４８は、算出した需要インバランス量Ｉｍｄと供給インバランス量Ｉｍｓとを合算し、エリアインバランス量Ｉｍを算出する。例えば、需要計画や発電計画が１２：００〜１２：３０、１２：３０〜１３：００、１３：００〜１３：３０のように３０分間隔で作成されている場合には、エリアインバランス量算出部４８は需要計画や発電計画の計画値を用いることで、３０分間隔のエリアインバランスを算出することが可能である。一方、需要計画や発電計画が３０分間隔で作成されている場合に、１５分間隔や５分間隔でエリアインバランス量Ｉｍを算出する場合には、３０分間隔の計画値を２等分することで１５分間隔のエリアインバランス量Ｉｍを、６等分することで５分間隔のエリアインバランス量を算出しても良い。

エリアインバランス量算出部４８は、同時間帯の需要インバランス量Ｉｍｄと供給インバランス量Ｉｍｓとを合算することで、当該時間帯のエリアインバランスを算出する。すなわち、エリアインバランス量算出部４８は、１２：００〜１２：３０における需要インバランス量Ｉｍｄと、１２：００〜１２：３０の供給インバランス量Ｉｍｓとから１２：００〜１２：３０のエリアインバランスＩｍを算出する。エリアインバランス量算出部４８は、１２：００〜１２：３０、１２：３０〜１３：００、１３：００〜１３：３０・・・のエリアインバランス量を算出することで３０分周期のエリアインバランス量を算出することができる。エリアインバランス量算出部４８で算出したエリアインバランス量Ｉｍは、リアルタイムＥＤＣ算出部４９に対して出力される。

（７）リアルタイムＥＤＣ算出部４９
リアルタイムＥＤＣ算出部４９は、エリアインバランス量算出部４８が算出したエリアインバランス量の周期と、電力需給制御装置が行う経済負荷配分制御（ＥＤＣ）周期と一致させる。そして、ＥＤＣ周期に合わせたエリアインバランス量を電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達したで電力設備に関するメリットオーダーリストに基づいて配分する。

リアルタイムＥＤＣ算出部４９は、図２（ｂ）に示すように、エリアインバランス量周期変換部６０、メリットオーダーリスト作成部６１、エリアインバランス量配分部６２を備える。

エリアインバランス量周期変換部６０は、エリアインバランス量算出部４８で算出したエリアインバランス量の周期をＥＤＣ周期に一致するように変換する。将来の需給調整市場では、ＥＤＣ周期を５分、１５分、または３０分とした制御が想定されている。ＥＤＣ周期がエリアインバランス量算出部４８で算出したエリアインバランス量の周期と同じであれば、それぞれの周期は一致しているとすることができる。しかし、エリアインバランス量の周期が３０分であり、電力需給制御装置のＥＤＣ周期が５分の場合には、３０分周期のエリアインバランス量を５分周期のエリアインバランス量に変換し、ＥＤＣ周期とエリアインバランス量の周期を一致させる必要がある。その場合には、エリアインバランス量周期変換部６０は、エリアインバランス量を均等配分するなどの方法により、エリアインバランス量の周期を変換する。

図３ａは、１２：００〜１２：３０の間のエリアインバランスを5分毎に６等分する方法の例である。この場合、需要インバランスと発電インバランスの合計を出力換算で６等分して５分毎に割り振っている。

また、図３ｂに示すように、１２：００〜１２：３０の間のエリアインバランス量を電力量換算で６等分することで、ＥＤＣ周期に合わせて５分周期のエリアインバランス量に変換することもできる。ここでは説明のためのエリアインバランス量を３０分周期、ＥＤＣ周期を５分としたが、エリアインバランス量の周期が他の周期でも、ＥＤＣ周期が３０分、１５分はもちろん他の周期の場合でも良い。

メリットオーダーリスト作成部６１は、エリアインバランス量Ｉｍの正負を判断する。エリアインバランス量Ｉｍが正（余剰）になるか負（不足）になるかの判定を行う。そして、判定結果に基づき、エリアインバランス量Ｉｍが余剰の場合、エリアインバランス量Ｉｍが不足の場合の経済負荷配分制御（ＥＤＣ）による各電源１のメリットオーダーリストの作成を行う。

図４は、経済負荷配分制御（ＥＤＣ）による各電源１のメリットオーダーリストの一例を示す表である。図４に示すように、メリットオーダーリストには、発電装置の識別子と、配分されたエリアインバランス量Ｉｍを解消する際の調整コストとが対応付けられている。なお、この例は発電装置ごとに電力量単価が一つの場合の例であるが、各発電装置において出力範囲ごとに異なる複数の電力量単価が与えられる場合もある。この場合、各発電装置の各出力範囲ごとに異なる識別子が設定され、これらの識別子に対して価格の順にメリットオーダーリストが作成される。

エリアインバランス量Ｉｍ配分部６２は、エリアインバランス量Ｉｍ及びメリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量Ｉｍを電源１_ａ〜ｎに対して配分した場合、各電源１_ａ〜ｎにおいて発電を行う配分量Ｉｍ_ａ〜ｎを算出する。

さらにエリアインバランス量配分部６２は、電源１の変化速度制約や上下限制約の範囲内で、エリアインバランス量Ｉｍを配分する。各電源１は、図５のように、現在出力を基準とした変化速度制約や、出力の上限や下限の制約が設けられている。ここで、現在出力とは制御対象時刻における各電源１の出力の合計を表す。

算出したエリアインバランス量Ｉｍ_ａ〜ｎは、各目標値作成部４３_ａ〜ｎに出力される。各目標値作成部４３_ａ〜ｎでは、配分量Ｉｍ_ａ〜ｎの値を解消するための指令値（瞬時値）を発電目標値ｄ１_ａ〜ｎとする。

［１−２．作用］
本実施形態の電力需給制御システムの動作の概要を、制御装置４の動作に基づき説明する。図６に、電力需給制御システムの動作フローを示す。図６に示すプログラムは、制御装置４に内蔵される。図６に示すプログラムは、請求項における電力需給制御プログラムである。制御装置４は、下記の手順にて動作および演算を行う。

（ステップＳ２０１：需要インバランス量Ｉｍｄの算出）
ステップＳ２０１では、需要インバランス算出部４８ａは、計画データ設定部５２から取り込んだ電力需要の計画値と、需要予測計算部から取り込んだ電力需要の予測値とから、１２：００〜１２：３０の需要インバランス量Ｉｍｄを算出する。

（ステップＳ２０２：供給インバランス量Ｉｍｓの算出）
ステップＳ２０２では、供給インバランス算出部４８ｂは、計画データ設定部５２から取り込んだ電力供給の計画値と、供給予測計算部から取り込んだ電力供給の予測値とから、１２：００〜１２：３０の供給インバランス量Ｉｍｓを算出する。

（ステップＳ２０３：エリアインバランス量Ｉｍの算出）
ステップＳ２０３では、エリアインバランス量算出部４８は、１２：００〜１２：３０における需要インバランス量Ｉｍｄと、１２：００〜１２：３０の供給インバランス量Ｉｍｓとから１２：００〜１２：３０のエリアインバランス量Ｉｍを算出する。算出されたエリアインバランス量ＩｍはリアルタイムＥＤＣ算出部４９に入力される。

（ステップＳ２０４：配分量Ｉｍ_ａ〜ｎの算出）
ステップＳ２０４では、ＥＤＣ周期に合わせたエリアインバランス量を電力需給制御システムが需給調整市場において予め調達したで電力設備に関するメリットオーダーリストに基づいて配分し、配分量Ｉｍ_ａ〜ｎを算出する。算出された配分量Ｉｍ_ａ〜ｎは、各目標値作成部４３_ａ〜ｎに入力される。

（ステップＳ２０５：目標値作成部４３によるデータｄ１（発電目標値）の算出）
ステップＳ２０５では、リアルタイムＥＤＣ算出部４９からの配分量Ｉｍ_ａ〜ｎに基づき、各目標値作成部４３_ａ〜ｎが、配分された配分量Ｉｍ_ａ〜ｎを解消するための指令値（瞬時値）を発電目標値ｄ１_ａ〜ｎとして算出する。

（ステップＳ２０６：目標値作成部４３によるデータｄ１（発電目標値）の送出）
ステップＳ２４では、ステップＳ２３で算出されたデータｄ１_ａ〜ｎ（発電目標値）が、目標値作成部４３から出力部４２に送出される。

（ステップＳ２０７：出力部４２によるデータｄ１（発電目標値）の送出）
ステップＳ２０７では、データｄ１（発電目標値）が、出力部４２から各電源１に送出される。

［経済負荷配分制御（ＥＤＣ）の動作］
次に、経済負荷配分制御（ＥＤＣ）の動作について説明する。図１〜６に示したように、リアルタイムＥＤＣ算出部４９は、エリアインバランス量算出部４８から受信したエリアインバランス量Ｉｍに基づいて、電源１ごとに配分量Ｉｍ_ａ〜ｎを算出する。

本実施形態では、リアルタイムＥＤＣ算出部４９が、電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーにより、電力系統におけるエリアインバランス量Ｉｍを配分する。

図７に、経済負荷配分制御（ＥＤＣ）周期と、本実施形態においてエリアインバランス量Ｉｍの制御を行うタイミングを示す。前述したように需給調整市場では「３０分」が１周期とされているが、従来における一般的な経済負荷配分制御（ＥＤＣ）周期は「５分」であった。本実施形態は、３０分周期のエリアインバランス量を算出し、算出した３０分周期のエリアインバランス量を６等分に配分することでエリアインバランス量の周期とＥＤＣの周期を一致させる。

図７に、エリアインバランス量Ｉｍの配分処理にかかるフローチャートを示す。リアルタイムＥＤＣ算出部４９は、図７に示すフローチャートの手順にてエリアインバランス量Ｉｍの配分処理を行う。

最初に、リアルタイムＥＤＣ算出部４９は、経済負荷配分制御（ＥＤＣ）周期のエリアインバランス量Ｉｍ(t)の決定を行う（ステップＳ６１）。経済負荷配分制御（ＥＤＣ）周期は、例えば５分周期が選択される。３０分間のエリアインバランス量Ｉｍは、図３ｂに示すように５分周期のエリアインバランス量Ｉｍ(t)に均等分割される。

次にメリットオーダーリスト作成部６１は、ステップＳ６1にて作成されたエリアインバランス量Ｉｍ(t)に基づきメリットオーダーリストの作成を行う(ステップＳ６２ａ)。その後、エリアインバランス量配分部６２は、ステップＳ６１にて決定した配分量Ｉｍ(t)を、メリットオーダーリストに基づいて配分する（ステップＳ６２ｂ）。その際、配分されたエリアインバランス量Ｉｍ(t)が、各電源１の出力変化速度や、上下限制約の範囲内であるかの判定し、各電源１の配分量Ｉｍ_ａ〜ｎが各電源１の出力変化速度や、上下限制約の範囲内となるように配分する（ステップＳ６３〜ステップＳ６６）。

リアルタイムＥＤＣ算出部４９により全てのエリアインバランス量Ｉｍ(t)の配分が完了した場合、（ステップＳ６３のＹＥＳ)、目標値作成部４３は、配分量Ｉｍ_ａ〜ｎに基づいてデータｄ１_ａ〜ｎ（発電目標値）を算出し、各電源１へ送出する（ステップＳ６７）。各電源１_ａ〜ｎは、指示されたデータｄ１_ａ〜ｎ（発電目標値）に従い電力を出力電力の調整を行う。

以上のように、リアルタイムＥＤＣ算出部４９により、ＥＤＣ周期ごとのエリアインバランス量Ｉｍ(t)が各目標値作成部４３に送信され、経済負荷配分制御（ＥＤＣ）が行われる。

［１−３．効果］
（１）本実施形態によれば、電力系統においてエリアインバランスが生じた場合に、生じたエリアインバランス量をメリットオーダーリストに基づいて、各電力設備に対して配分する。これにより、エリアインバランス量Ｉｍが生じた場合にでも、需給調整市場により調整用の需給調整力を確保することから、市場参加者に対する系統運用者の中立性の立場により、メリットオーダーによる需給・周波数調整を行うのみではなく、各商品によるエリアインバランス量を過不足させずに配分することが可能となり、制御性能を悪化させることなく需給運用を行うことができる。

制御装置４は、ハードウェアとソフトウェアとから構成されているとしたが、入力部４１及び出力部４２をソフトウェアとし、制御装置４をソフトウェアのみで構成しても良く、また、制御装置４をハードウェアのみの構成としても良い。

［２．第２実施形態］
［１．概要］
本実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同様の構成とし、メリットオーダーリストの作成方法、配分量Ｉｍ_ａ〜ｎの決定方法を変更したものである。

［２．メリットオーダーリストの作成方法、及び配分量Ｉｍ_ａ〜ｎの配分方法］
以下では、メリットオーダーリストの詳細な作成方法、及び配分量Ｉｍ_ａ〜ｎの配分方法について説明する。

メリットオーダーリストの詳細な作成方法、及び配分量Ｉｍ_ａ〜ｎの配分方法には、以下の４つのパターンが想定される。
（１）現在出力が計画値より大きく、現在出力を基準とする場合
（２）現在出力が計画値より小さく、現在出力を基準とする場合
（３）現在出力が計画値より大きく、計画値を基準とする場合
（４）現在出力が計画値より小さく、計画値を基準とする場合

（１）（２）の場合、図８、９に示すように、各電源１_ａ〜ｎにおいて現在出力を基準とする場合には、現在出力と計画値との大小に関わらず、現在出力を基準とした「上げ指令値」または「下げ指令値」を与える。この場合の指令値は、各発電機の指令値の合計値がエリアインバランスを解消するような値に達するまでメリットオーダーに従って配分される。すなわち、制御対象時刻のエリアインバランスから各発電機が現時点で発生している調整力発動量（現在出力と計画値の差分）を差し引いた値が指令値の合計になり、この値が正であれば上げ指令となり、負であれば下げ指令となる。
図８は、現在出力よりも計画値の方が小さい場合であるが、図９のように、現在出力と計画値の関係が逆であっても、上げ調整量、下げ調整量は、計画値に依存しないため、図８と同様となる。

一方、（３）、（４）の場合、調整可能範囲は図１０、図１１に示すように調整量は上げ調整量も下げ調整量も計画値を基準に計算される。（３）の場合、図１０に示すように、計画値を基準とする場合には、エリアインバランス量が負（不足）であれば、計画値を基準とした「上げ指令値」を与え、エリアインバランス量が正（余剰）であれば、計画値を基準とした「下げ指令値」を与える。（４）の場合、図１１に示すように、現在出力よりも計画値の方が小さくなるが、計画値から配分することは同じであるが、上げ調整量、下げ調整量は（３）の場合と異なることになる。以下では具体的な配分方法を説明する。

［３．エリアインバランス量に対する、各発電ユニットへの配分方法の例］
図１２は、エリアインバランス量Ｉｍが正（余剰）の場合の各電源１_ａ〜ｎにおいて現在出力を基準としたメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

エリアインバランス量Ｉｍが正（余剰）の場合、メリットオーダーリスト作成部は、各電源１_ａ〜ｎの現在出力から運転可能な最小出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを作成する。この場合の価格帯リストは、各電源１_ａ〜ｎの調整単価と該当する出力範囲の組を価格の高い順にリスト化したものである。（Ｓ２０１）。

そして、各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを集めて調整単価の高い順に並べ替えて合成メリットオーダーリストを作成する（ステップＳ２０２）。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Ｉｍと等しくなるまで、調整単価の高い順に価格帯を選んで調整力を積算する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３において、積算された調整力がエリアインバランス量Ｉｍに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する（ステップＳ２０４）。

図１３は、エリアインバランス量Ｉｍが負（不足）の場合の各電源１_ａ〜ｎにおいて現在出力を基準としたメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

エリアインバランス量Ｉｍが負（不足）の場合、メリットオーダーリスト作成部は、各電源１_ａ〜ｎの現在出力から運転可能な最大出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを作成する。（ステップＳ２１１）。

そして、各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを合成し、合成メリットオーダーリストを作成する（Ｓ２１２）。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Ｉｍと等しくなるまで、調整単価の安い順に価格帯リストを選んで調整力を積算する（ステップＳ２１３）。ステップＳ２１３において、積算された調整力がエリアインバランス量Ｉｍに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する（ステップＳ２１４）。

図１４は、エリアインバランス量Ｉｍが正（余剰）の場合のＢＧ計画値Ｐｂ_ｔを基準したメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

エリアインバランス量Ｉｍが正（余剰）の場合、各電源１_ａ〜ｎのＢＧ計画値Ｐｂ_ｔから運転可能な最小出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを作成する（ステップＳ２２１）。

そして、各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを合成し、合成メリットオーダーリストを作成する（ステップＳ２２２）。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Ｉｍと等しくなるまで、価格の高い順に価格帯を選んで調整力を積算する（ステップＳ２２３）。ステップＳ２２４において、積算された調整力がエリアインバランス量Ｉｍに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する（Ｓ２２４）。

図１５は、エリアインバランス量Ｉｍが負（不足）の場合のＢＧ計画値Ｐｂ_ｔを基準したメリットオーダーリストの作成方法を示すフローチャートである。

エリアインバランス量Ｉｍが負（不足）の場合、各電源１_ａ〜ｎのＢＧ計画値Ｐｂ_ｔから運転可能な最大出力まで、調整力の価格帯リストを並べて各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを作成する（ステップＳ２３１）。

そして、各電源１_ａ〜ｎのメリットオーダーリストを集めて調整単価の安い順に並べ替えて合成メリットオーダーリストを作成する（ステップＳ２３２）。合成メリットオーダーリストから、エリアインバランス量Ｉｍと等しくなるまで、価格の安い順に価格帯を選んで調整力を積算する（ステップＳ２３３）。ステップＳ２３３において、積算された調整力がインバランス量Ｉｍに達したとき、同じ価格の商品が複数ある場合には同価格の調整可能量に応じて按分する（ステップＳ２３４）。

上記（１）〜（２）の方法は現在出力を基準とする場合であり、（３）〜（４）は、BG計画値を基準とする方法である。なお、需給調整市場において、エリアインバランス量を電力量として扱う場合、上記のエリアインバランスやメリットオーダーリストを電力量で計算する考え方を適用することもできる。この場合、電力量から各電源１_ａ〜ｎにおいて必要な発電出力の瞬時値を、各電源１_ａ〜ｎの電力量が各電源１_ａ〜ｎの配分量Ｉｍ_ａ〜ｎに一致するように換算して指令を行う。具体的な換算の方法としては、瞬時値を電力量の平均出力とする方法や現在出力と指令値を線形近似する方法が一例として挙げられる。

［２−２．効果］
本実施形態では、複数の決定方法においてメリットオーダーリストを作成した。これにより、前記実施形態の効果に加えて、メリットオーダーによる需給・周波数調整の需給運用を選択することができ、柔軟な運用を可能とする。

［３．変形例］
（１）前記各実施形態では、各目標値作成部４３において配分された配分量Ｉｍ_ａ〜ｎから換算された指令値（瞬時値）に基づいて発電目標値ｄ１_ａ〜ｎを算出した。しかしながら、発電目標値ｄ１_ａ〜ｎの算出方法は、これに限らない。例えば、配分された配分量Ｉｍ_ａ〜ｎに対応する調整力を、全て電力量で算出しても良い。そして、この電力量を瞬時値に変換し、発電目標値ｄ１_ａ〜ｎとしても良い。

（２）また、前記各実施形態では、各目標値作成部４３おいて算出される発電目標値ｄ１_ａ〜ｎは、瞬時値であったが、発電目標値ｄ１_ａ〜ｎは、電力量であっても良い。その場合、各目標値作成部４３は、配分された配分量Ｉｍ_ａ〜ｎを発電目標値ｄ１_ａ〜ｎとすることができる。

［４．他の実施形態］
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。

（１）上記実施形態では、目標値作成部４３_ａ〜ｎにおいて、配分量Ｉｍ_ａ〜ｎを考慮して発電目標値ｄ１_ａ〜ｎを算出したが、発電目標値ｄ１_ａ〜ｎの算出に電源１_ａ〜ｎごとのＡＲ配分値_ａ〜ｎを考慮しても良い。この場合には、図１６に示すように、第１実施形態の構成に、ＡＲ算出部４４、ＡＲ平滑部４５を追加して、リアルタイムＥＤＣ算出部４９では、エリアインバランス量Ｉｍと共に変動周期成分ＡＲ_ｆ１値を配分し調整電力量Ｃ_ａ〜ｎを算出しても良い。

ＡＲ算出部４４は、地域要求電力量ＡＲ値の算出を行う。地域要求電力量ＡＲ値は、電力系統内で発生した需給の不均衡（需給アンバランス）が生じた場合、その不均衡を解消するための電力量である。地域要求電力量ＡＲ値は、電力系統のデータ検出部１０から検出された周波数偏差量ΔF、連系線潮流偏差量ΔPT、及び電力系統９ａの融通電力Ｐ０より算出される。

ＡＲ平滑部４５は、地域要求電力量ＡＲ値に対して周波数分解を行い平滑後地域要求電力量ＡＲ値（平滑後ＡＲ値）の算出を行う。周波数分解では、地域要求電力量ＡＲ値を変動周期成分を基準とし分解する。つまり、ＡＲ平滑部４５は、地域要求電力ＡＲ値のうち、周期が数分以上の長変動周期成分ＡＲ_ｆ１値と、周期が１，２分〜数分周期の中変動周期成分ＡＲ_ｆ２値と、周期が数１０秒〜１，２分周期の短変動周期成分ＡＲ_ｆ３値とに分解する。

ＡＲ平滑部４５は、入力側がＡＲ算出部４４に接続され、出力側がＡＲ配分部４６及びリアルタイムＥＤＣ算出部４９に接続される。ＡＲ平滑部４５は、ＡＲ算出部４４から平滑前ＡＲ値が入力される。ＡＲ平滑部４５は、算出した長変動周期成分ＡＲ_ｆ１値をリアルタイムＥＤＣ算出部４９に出力する。

以上のように長変動周期成分ＡＲ_ｆ１値は、ＡＲ平滑部４５からリアルタイムＥＤＣ算出部４９に対して出力される。また、中変動周期成分ＡＲ_ｆ２値、及び短変動周期成分ＡＲ_ｆ３についてはＡＲ平滑部４５からＡＲ配分部４６に対して出力する。ＡＲ配分部４６は、中変動周期成分ＡＲ_ｆ２値及び短変動周期成分ＡＲ_ｆ３に基づき、サイクリック分、フリンジ分に関するメリットオーダーリストに基づいて、電源１ごとの発電配分を算出する。算出結果は、電源１_ａ〜ｎごとのＡＲ配分値_ａ〜ｎとして、電源１_ａ〜ｎに対応する目標値作成部４３_ａ〜ｎに対して出力される。

エリアインバランス量に加えて地域要求電力量ＡＲ値のうちＥＤＣ制御により担保可能な成分を各電源に対して配分する。これにより、地域要求電力量ＡＲ値が発生した場合でも、長変動周期成分ＡＲ_ｆ１値についてはＥＤＣ制御を行う電力設備による発電により解消することができるので、さらに効率の良い需給運用を行うことができる。

（２）上記実施形態では、経済負荷配分制御（ＥＤＣ）周期として電力取引周期である３０分間のエリアインバランス量を、５分周期のエリアインバランス量に均等分割することとしたが、経済負荷配分制御（ＥＤＣ）周期はこれに限られない。例えば将来の需給調整市場で採用される任意の周期の電力取引に対応するものであってもよい。また、将来の需給調整市場で採用される電力取引周期を任意の周期に分割して経済負荷配分制御（ＥＤＣ）を行うものであってもよい。

（３）上記実施形態では、電源１は、火力、水力等の発電機であるものとした。しかしながら電源１は、これに限られない。電源１は、図１２に示すように、蓄電池やＤＲ等であってもよい。

（４）上記実施形態では、自然エネルギー発電設備２は、太陽光発電装置としたがこれに限られない。自然エネルギー発電設備２は、風力発電、海流発電、地熱発電でもよい。

（５）上記実施形態では、入力部４１は、受信回路としたがこれに限られない。入力部４１は、メモリポートやキーボードによる入力装置でもよい。

１…電源
２…自然エネルギー発電設備
３…検出装置
４…制御装置
７…信号線
８…信号線
９ａ…電力系統
９ｂ…他系統
９ｃ…連系線
４１…入力部
４２…出力部
４３…目標値作成部
４４…ＡＲ算出部
４５…ＡＲ平滑部
４６…ＡＲ配分部
４７…総需要算出部
４８…エリアインバランス量算出部
４８ａ…需要インバランス算出部
４８ｂ…供給インバランス算出部
４９…リアルタイムＥＤＣ算出部
５０ａ…需要予測計算部
５０ｂ…供給予測計算部
５１…自然ｅ予測計算部
５２…計画データ算出部
６０…エリアインバランス量周期変換部
６１…メリットオーダーリスト作成部
６２…調整電力量配分部

Claims (11)

1. 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御装置であって、
   系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出部と、
   前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の出力調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成部と、
   前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分部と、
   を備え、
   前記電源は、エリアインバランス量が発生した際に、調整電力量配分部が配分したエリアインバランス量に基づいて出力の調整を行うことを特徴とする電力需給制御装置。
2. 電力系統における電気的な変化量を検出する検出部により検出された前記変化量に基づいて地域要求電力量を算出するＡＲ算出部と、
   前記地域要求電力量のうちＥＤＣ制御により担保可能な成分を抽出するＡＲ平滑化部と、
   を備え、
   調整電力量配分部は、前記エリアインバランス量に加えて前記地域要求電力量のうちＥＤＣ制御により担保可能な成分を各電源に対して配分することを特徴とする請求項１に記載の電力需給制御装置。
3. エリアインバランス量算出部は、所定の時間帯における前記電力系統での電力需要量の計画値と、前記時間帯における前記電力系統での電力需要量の予測値との差分より算出される需要インバランスと、前記時間帯における前記電力系統での電力供給量の計画値と、前記時間帯における前記電力系統での電力供給量の予測値との差分より算出される供給インバランスとを算出し、
   前記電力系統に対する需要インバランスと前記電力系統における供給インバランスとを合算し前記エリアインバランス量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力需給制御装置。
4. 前記調整電力量配分部は、前記電源の変化速度制約、及び上下限制約の範囲でエリアインバランス量を各電源に対して配分することを特徴とする請求項１乃至３に記載の何れか１項に記載の電力需給制御装置。
5. 前記調整電力量配分部は、前記電源の変化速度制約、及び上下限制約を考慮し、各電源に対する配分量の計算において現在の出力を基準として配分することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電力需給制御装置。
6. 前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が正の場合に、前記電源の現在の出力値から前記電源が運転可能な最小出力までを調整力とし、
   各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電力需給制御装置。
7. 前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が負の場合に、前記電源の現在の出力値から前記電源が運転可能な最大出力までを調整力とし、
   各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電力需給制御装置。
8. 前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が正の場合に、
   前記電源の発電計画値から運転可能な最小出力までを調整力とし、
   各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電力需給制御装置。
9. 前記メリットオーダーリスト作成部は、エリアインバランス量が負の場合に、
   前記電源の発電計画値から運転可能な最大出力までを調整力とし、
   各調整力の調整コストを並べたメリットオーダーリストを作成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電力需給制御装置。
10. 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御方法であって、
    系統におけるエリアインバランス量を算出するエリアインバランス量算出ステップと、
    前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、
    前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、
    を含み、
    前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行うことを特徴とする電力需給制御方法。
11. 複数の電源を備える電力系統における電力の需給の調整を行う電力需給制御プログラムであって、
    コンピュータに、
    系統におけるエリアインバランス量を算出させるエリアインバランス量算出ステップと、
    前記エリアインバランス量を前記電源により解消する際の、各電源の調整コストを示したメリットオーダーリストを作成するメリットオーダーリスト作成ステップと、
    前記メリットオーダーリストに基づいてエリアインバランス量を各電源に対して配分する調整電力量配分ステップと、
    を実行させ、
    前記エリアインバランス量が発生した際に、メリットオーダーリストに基づきエリアインバランス量を配分し発電を行わせることを特徴とする電力需給制御プログラム。

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