JP2023154138A - 発電出力上限値設定装置および発電出力上限値設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変動性再生可能エネルギー発電設備において、ある時間帯の計画発電電力量と実績発電電力量を近づけ、インバランスを低減するための、発電出力上限値設定装置を提供する。
【解決手段】発電出力上限値設定装置１００は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００の発電出力上限値を設定する発電出力上限値設定装置であって、発電出力上限値設定装置１００は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００からの実績発電出力が取得できた場合、および実績発電出力が取得できなかった場合に応じて、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値の算出方法を選択する算出部３０を備える。算出部３０は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００からの実績発電出力が取得できた場合に、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値を、時間帯の計画発電電力量と、時間帯の前記時刻までの実績発電電力量と、に基づいて算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変動性再生可能エネルギー発電設備の発電出力上限値設定装置および発電出力上限値設定方法に関する。

近年、温室効果ガスの排出量と吸収量を均衡させるカーボン・ニュートラルが注目されている。カーボン・ニュートラル実現のため、発電部門では、太陽光発電や風力発電をはじめとする変動性再生可能エネルギー発電設備が注目されている。

変動性再生可能エネルギー発電設備の発電電力量の買い取り方式として、２０２２年度からフィード・イン・プレミアム制度（ＦＩＰ）の施行が予定されている。ＦＩＰでは、変動性再生可能エネルギー発電設備の発電事業者は、所定の時間帯における発電電力量を計画し、当該時間帯の計画発電電力量と実績発電電力量が一致するように、変動性再生可能エネルギー発電設備を制御する。計画発電電力量と実績発電電力量が一致しない場合、発電事業者は、計画発電電力量と実績発電電力量の差分であるインバランスを金銭的に精算する。

ここで、ある時間帯における発電電力量を計画する方法には、例えば特許文献１がある。特許文献１は、時間前市場の市場価格変動を模擬し、得られた価格変動を用いて取引計画を作成できる電力時間前市場取引装置および方法を開示しており、発電プラントの収益機会の拡大を図っている。

また、特許文献２では、蒸気発電装置、電力負荷、太陽光発電装置、およびガスタービン発電装置を含む発電プラント電力供給システムから送配電網へ単位時間に送電する電力量である送電電力量に対し、単位時間毎の送電電力量の計画値を取得し、計画値に基づいて送電電力量の許容範囲を算出し、送配電網に接続される電力計測装置の計測結果を取得し、計測結果に基づいて、単位時間毎の送電電力量の実績値を算出し、実績値に基づいて、送電電力量の予測値を算出し、予測値が許容範囲内であるという送電電力量条件の下で、発電機の供給電力を変化させる技術が開示されている。

特開２０２０－１８４２４６号公報 特開２０２０－０４３７５７号公報

特許文献１は、ある時間帯における計画発電電力量の設定方法を開示しているが、当該時間帯の各時刻における発電出力を設定する方法を十分には考慮できていない。変動性再生可能エネルギー発電設備の場合、指令した発電出力と、実際に得られる発電出力は、気象条件によって異なる。結果として、インバランスが生じる場合がある。

特許文献２は、変動性再生可能エネルギー発電設備（とくに太陽光発電装置）と他の電源を含む発電プラント電力供給システムにおける供給電力を変化させる方法を開示している。とくに、余剰時に蒸気発電機関の発電出力を抑制し、不足時に別の発電機関（とくにガスタービン発電装置）で発電出力を補填する方法を特徴としている。しかし、他の電源を含まず変動性再生可能エネルギー発電設備単独の電力供給システムにおける電力調整方法は開示されていない。また、他の電源の発電出力を抑制しても抑制量が足りない場合、変動性再生可能エネルギー発電設備の発電出力を抑制する方法が挙げられている。しかし、抑制量の算定フローは明示されておらず、変動性再生可能エネルギー発電設備に送出するべき指令値を設定できない。

そこで本発明では、変動性再生可能エネルギー発電設備において、ある時間帯の計画発電電力量と実績発電電力量を近づけ、インバランスを低減するための、発電出力上限値設定装置および発電出力上限値設定方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の発電出力上限値設定装置は、変動性再生可能エネルギー発電設備の発電出力上限値を設定する発電出力上限値設定装置であって、前記発電出力上限値設定装置は、前記変動性再生可能エネルギー発電設備からの実績発電出力が取得できた場合、および前記実績発電出力が取得できなかった場合に応じて、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値の算出方法を選択する算出部を備えることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、変動性再生可能エネルギー発電設備において、ある時間帯の計画発電電力量と実績発電電力量を近づけ、インバランスを低減するための、発電出力上限値の設定装置および発電出力上限値設定方法を提供することができる。

発電出力上限値設定装置の全体構成を示す図である。 ある時間帯における発電出力上限値の算出フローを示す図である。 発電事業者が計画発電電力量を設定する際の発電出力を予測するフローを示す図である。 発電出力上限値を算出する方法を比較するグラフである。 発電出力上限値を算出する方法のうち、方法３の概念図である。 発電出力上限値を算出する方法のうち、方法５の概念図である。 方法１に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。 方法２に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。 方法３に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。 方法４に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。 方法５に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。 制御周期が１０秒の場合のインバランスを比較するグラフである。 制御周期が１０分の場合のインバランスを比較するグラフである。

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
（全体構成）
図１は、発電出力上限値設定装置１００の全体構成を示す図である。発電出力上限値設定装置１００は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００の発電出力上限値を設定する。発電出力上限値設定装置１００は、インターフェース１０（Ｉ／Ｆ）、記憶部２０、算出部３０、通信部４０を備える。インターフェース１０は、ディスプレイ、キーボード、マウス、タッチパネル、を含む。通信部４０は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００や発電事業者３００と、ネットワークＮＷを介して通信する。なお、図１は、記憶部２０や算出部３０が発電出力上限値装置の一部であるように描いているが、記憶部２０や算出部３０を発電出力上限値装置外部のサーバー内に設け、通信部４０を介してデータを授受するように実装してもよい。

算出部３０は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００からの実績発電出力が取得できた場合、および実績発電出力が取得できなかった場合に応じて、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値の算出方法を選択する機能を有する。算出部３０は、後記する定格出力制御３１（方法１）、時間帯制御３２（方法２）、残時間制御３３（方法３）、実績計画比較制御（方法４）、制御周期制御３５（方法５）の手法を適宜選択することができる。

変動性再生可能エネルギー発電設備２００は、発電出力制御部を備え、発電出力上限値設定装置１００から送出された値を発電出力上限値とする。なお、変動性再生可能エネルギー発電設備２００では、発電出力を設定しても、実際に得られる発電出力は気象条件によって異なる。例えば、風力発電設備の場合、風速が不十分であれば、実際に得られる発電出力は、設定した発電出力を下回る。計画発電電力量と実績発電電力量を近づけ、インバランスを低減するためには、発電出力ではなく発電出力上限値を設定するほうが好ましい。

変動性再生可能エネルギー発電として、例えば太陽光発電や風力発電が挙げられる。太陽光発電は、太陽光パネルによって光エネルギーを電気エネルギーに変換し、インバータで発電出力制御する発電方式である。主として、太陽光パネルにあたる日射量によって、発電出力が変動する。風力発電は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方式である。翼（ブレード）で風を受けてタービンを回転させ、インバータやピッチ（ブレードの角度）で発電出力制御する。主として、ブレードが受ける風速によって、発電出力が変動する。

なお、図１は、一つの発電出力上限値設定装置１００が、一つの変動性再生可能エネルギー発電設備２００と紐付いているように描いているが、一つの発電出力上限値設定装置１００が、複数の変動性再生可能エネルギー発電設備２００と紐付いていてもよい。

<<第１実施形態>>
（全体処理）
図２は、ある時間帯における発電出力上限値の算出フローＳ２００を示す図である。図２の算出フローＳ２００は、基本的に算出部３０が実行する。まず、時間帯の開始時刻を検知し、初期化して処理を開始する（処理Ｓ２０１）。時間帯の開始時刻は、例えば、日本卸電力取引所の時間帯と合わせ、毎時０分又は毎時３０分とする実装が挙げられる。

次に、算出部３０は、当該時間帯の計画発電電力量（ｋＷｈ）を、通信部４０により発電事業者３００（図１参照）から取得する（処理Ｓ２０２）。発電事業者３００による計画発電電力量の設定方法は後述する。

次に、当該時間帯の制御時間Δｔごとに（処理Ｓ２０３）、発電出力上限値（ｋＷ）を算出し（処理Ｓ２０７）、変動性再生可能エネルギー発電設備２００に送出する（処理Ｓ２０９）。

具体的には、通信部４０で実績発電出力（ｋＷ）を変動性再生可能エネルギー発電設備２００から取得する（処理Ｓ２０４）。実績発電出力を時刻とともに記憶部２０に保存する（処理Ｓ２０５）。当該時間帯の当該時刻までの実績発電出力を記憶部２０から読み出し、累積することで、実績発電電力量（ｋＷｈ）を算出する（処理Ｓ２０６）。計画発電電力量と実績発電電力量に基づいて発電出力上限値を算出する（処理Ｓ２０７）。発電出力上限値の算出方法は後述する。計画発電電力量、実績発電電力量、発電出力上限値を、時刻とともに、記憶部２０に保存する（処理Ｓ２０８）。算出した発電出力上限値を、通信部４０で変動性再生可能エネルギー発電設備２００に送出する（処理Ｓ２０９）。算出部３０は、当該時間帯の終了か否かを判定し（処理Ｓ２１０）、当該時間帯の終了でなければ（処理Ｓ２１０，Ｎｏ）、処理Ｓ２０３に戻り、当該時間帯の終了であれば（処理Ｓ２１０，Ｙｅｓ）、一連の処理を終了し、次の時間帯に移行する。当該時間帯の長さは、例えば、日本卸電力取引所の時間帯と合わせ、３０分間とする実装が挙げられる。

発電出力上限値を変動性再生可能エネルギー発電設備２００に送出する際、発電出力上限値が０以上、所定の最大出力以下となるように処理すると好ましい。すなわち、算出された発電出力上限値が０を下回る場合は０に置換し、最大出力を超える場合は最大出力に置換する。なお、最大出力は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００の定格出力以下であり、縮退運転している場合は縮退運転時に発電できる最大出力以下であり、変動性再生可能エネルギー発電設備２００が電力系統に送電することを認可されている容量以下の値である。

（発電事業者３００による計画発電電力量の設定方法）
ある時間帯の計画発電電力量は、当該時間帯が開始する前に、発電事業者３００（図１参照）が設定する。日本卸電力取引所で売電する場合、発電事業者３００は、各時間帯の発電出力を予測し、予測した発電出力に基づいて入札し、落札できた発電電力量を、当該時間帯の計画発電電力量とする。また、相対契約によって需要家に電力供給する場合、発電事業者３００は、各時間帯の発電出力を予測し、予測した発電出力に基づいて需要家に供給する電力量を設定し、需要家に供給する電力量を当該時間帯の計画発電電力量とする。

図３は、発電事業者３００が計画発電電力量を設定する際の発電出力を予測する予測フローＳ３００を示す図である。まず、発電事業者３００は当該時間帯の気象予報を取得する（処理Ｓ３０１）。気象予報は、日射量、気温、降雪量、風速、気圧、を含む。

次に、物理的予測モデルと統計的予測モデルに基づいて、当該時間帯の発電出力を予測する（処理Ｓ３０２）。物理的予測モデルは、気象予報と発電出力の関係式である。

太陽光発電の場合、気象予報のうち日射量と、発電出力の関係式である。太陽光パネルはパネル温度が低いほど発電効率が良くなるため、気温が低く、風速が大きいとき、発電出力が大きくなるような係数を関係式に設けてもよい。また、太陽光パネルは積雪によって発電が妨げられるので、降雪量が多いとき、発電出力が小さくなるような係数を関係式に設けてもよい。

風力発電の場合、気象予報のうち風速と、発電出力の関係式である。同じ風速でも、空気密度が大きいほど風力エネルギーは大きくなるので、気温と気圧から空気密度を算出して、空気密度が大きいほど発電出力が大きくなるような係数を関係式に設けてもよい。

統計的予測モデルは、発電出力を目的変数とする回帰式である。統計的予測モデルの説明変数には、例えば以下が挙げられる。
気象予報を表す項：太陽光発電の場合、気象予報のうち日射量を含む。風力発電の場合、気象予報のうち風速を含む。気象予報の値そのものだけではなく、高次項や交差項（複数の説明変数の積）を含んでもよい。例えば風力発電の場合、風力エネルギーは風速の３乗に比例することを考慮し、三次項を含むと好ましい。

時刻や暦を表す項：太陽光発電の場合、夜間の発電出力が０（ｋＷ）となることを考慮し、時刻を表す項を含むと好ましい。風力発電の場合、季節風を考慮し、暦を表す項を含むと好ましい。時刻や暦は、値そのものを設計変数としてもよく、ダミー変数や三角関数に変換した値を設計変数としてもよい。

なお、ダミー変数とは、該当する場合は１、該当しない場合は０を取る変数であり、例えば１２時を表すダミー変数の場合、予測対象時刻が１２時であれば１、１２時でなければ０を取る。時刻は２４時間を周期とする三角関数で表現でき、暦は３６５日を周期とする三角関数で表現できる。

統計的予測モデルの回帰係数を算出するアルゴリズムとして、例えば線形回帰や回帰木（説明変数を条件分岐する決定木を用いた回帰手法）が挙げられる。

次に、複数の予測モデルで予測した発電出力の優先順位を評価する（処理Ｓ３０３）。評価項目は、例えば以下が挙げられる。

評価項目１：当該時間帯の気象予報と、統計的予測モデルの回帰係数を算出した際の気象予報と、が類似しない場合、予測モデルのうち物理的予測モデルを重視する。前述のとおり統計的予測モデルは回帰式に基づくが、外挿の精度は、内挿の精度と比較すると低い場合がある。当該時間帯の気象予報と、統計的予測モデルの回帰係数を算出した際の気象予報と、が類似しない場合、外挿と解釈できるため、統計的予測モデルの精度は低い可能性がある。統計的予測モデルの回帰係数を算出した際の気象予報の範囲に、当該時間帯の気象予報が含まれるか調べることで、類似しているか判別する。例えば、統計的予測モデルの回帰係数を算出した際の風速が０から１０（ｍ／ｓ）であり、当該時間帯の風速が１５（ｍ／ｓ）と予報された場合、類似していない、と判別する。

評価項目２：運転開始や部品交換した日からの経過日数が長いほど、予測モデルのうち統計的予測モデルを重視する。前述のとおり物理的予測モデルでは各種係数を設定するが、経年劣化や摩耗により、当てはまらなくなる場合がある。再生可能エネルギー発電設備を構成する部品は屋外に設置されるものも多い。例えば太陽光発電の場合、太陽光パネルの汚損による、発電電力量の減少を考慮する必要がある。

最後に、複数の予測モデルで予測した発電出力と、それぞれの評価結果と、に基づいて、発電出力を一つの値に設定する（処理Ｓ３０４）。発電出力を一つに定める方法には、評価結果のうち最も評価が高い発電出力を採用する方法や、評価結果に応じて重み付けした加重平均値を採用する方法が挙げられる。

（発電出力上限値の算出方法）
図４は、発電出力上限値を算出する方法を比較するグラフである。定格出力が１，９９０ｋＷの風力発電設備を対象とし、同じ抑制前発電出力（ｋＷ）に対して、異なる方法で発電出力上限値（ｋＷ）を算出している様子である。各方法は、図１に示した定格出力制御３１（方法１）、時間帯制御３２（方法２）、残時間制御３３（方法３）、実績計画比較制御（方法４）、制御周期制御３５（方法５）による。

グラフは６つあり、上から順に、抑制前発電出力、方法１で算出した発電出力上限値、方法２で算出した発電出力上限値、方法３で算出した発電出力上限値、方法４で算出した発電出力上限値、方法５で算出した発電出力上限値、である。横軸は共通であり、ある日の９：００－１５：００である。時間帯の長さは３０分間である。

図４のとおり、５つの方法ごとに異なる発電出力上限値が得られる。
抑制前発電出力：発電出力上限値を適用する前の発電出力である。例えば風力発電の場合、風力発電設備のナセル上の風速計と、風速と発電出力の関係式であるパワーカーブと、に基づいて、抑制前発電出力を推定できる。

方法１：変動性再生可能エネルギー発電設備２００の定格出力を発電出力上限値とする方法（定格出力制御３１の方法）である。図４では、定格出力の１，９９０ｋＷで一定である。

方法２：各時間帯の計画発電電力量（ｋＷｈ）を、当該時間帯の長さで除した値を、発電出力上限値とする方法（時間帯制御３２の方法）である。当該時間帯の長さは、図４では０．５（時間）である。

方法３：計画発電電力量と実績発電電力量の差分を、当該時間帯の終端時刻までの時間で除した値を、発電出力上限値とする方法（残時間制御３３の方法）である。

図５は、発電出力上限値を算出する方法のうち、方法３の概念図である。ある時間帯において、発電出力上限値を算出する様子を示す。図５は、六つのグラフ（グラフ５１１，５２１，５３１，５１２，５２２，５３２）から構成される。上段の三つ（グラフ５１１，５２１，５３１）は発電出力（ｋＷ）である。実線は実績発電出力であり、破線は抑制前発電出力である。下段の三つ（グラフ５１２，５２２，５３２）は発電電力量（ｋＷｈ）である。実線は実績発電電力量であり、破線は計画発電電力量である。実績発電電力量は、当該時間帯における実績発電出力の累積値である。計画発電電力量は、当該時間帯が開始する前に設定されている。当該時間帯の終端時刻をＴｅとする。

変動性再生可能エネルギー発電設備２００の制御周期をΔｔとする。制御周期Δｔは、変動性再生可能エネルギー発電設備２００が計測に要する時間、変動性再生可能エネルギー発電設備２００と発電出力上限値設定装置１００の通信に要する時間、発電出力上限値設定装置１００の演算に要する時間、を含む。

まず、左列の二つのグラフ（グラフ５１１，５１２）のとおり、当該時間帯の時刻Ｔ_１において、計画発電電力量と実績発電電力量の差分がＤ_１であったとする。このとき時刻Ｔ_１で送出される発電出力上限値は、Ｄ_１をＴｅ?Ｔ_１で除した値とする。

次に、中列の二つのグラフ（グラフ５２１，５２２）のとおり、時刻Ｔ_２において、計画発電電力量と実績発電電力量の差分がＤ_２であったとする。時刻Ｔ_２は、時刻Ｔ_１からΔｔ経過した時刻である。このとき、時刻Ｔ_２で送出される発電出力上限値は、Ｄ_２をＴｅ?Ｔ_２で除した値とする。当該時間帯の終端の時刻Ｔｅまで同様に発電出力上限値を算出していく。

方法４：実績発電電力量が計画発電電力量を下回る時は定格出力を発電出力上限値とし、実績発電電力量が計画発電電力量を上回る時は０（ｋＷ）を発電出力上限値とする方法（実績計画比較制御３４の方法）である。定格出力は、図４では１，９９０（ｋＷ）である。

方法５：計画発電電力量と実績発電電力量の差分を、制御周期Δｔで除した値を、発電出力上限値とする方法（制御周期制御３５の方法）である。

図６は、発電出力上限値を算出する方法のうち、方法５の概念図である。ある時間帯において、発電出力上限値を算出する様子を示す。図６は、六つのグラフ（グラフ６１１，６２１，６３１，６１２，６２２，６３２）から構成される。上段の三つ（グラフ６１１，６２１，６３１）は発電出力（ｋＷ）である。実線は実績発電出力であり、破線は抑制前発電出力である。下段の三つ（グラフ６１２，６２２，６３２）は発電電力量（ｋＷｈ）である。実線は実績発電電力量であり、破線は計画発電電力量である。

まず、左列の二つのグラフ（グラフ６１１，６１２）のとおり、時刻Ｔ_１において、計画発電電力量と実績発電電力量の差分がＤ_１であったとする。時刻Ｔ_１で送出される発電出力上限値は、Ｄ_１をΔｔで除した値とする。図６では、Ｄ_１が十分に大きく、Ｄ_１／Δｔが定格出力よりも大きかった例を示す。

次に、中列の二つのグラフ（グラフ６２１，６２２）のとおり、時刻Ｔ_２において、計画発電電力量と実績発電電力量の差分がＤ_２であったとする。時刻Ｔ_２は、時刻Ｔ_１からΔｔ経過した時刻である。時刻Ｔ_２で送出される発電出力上限値は、Ｄ_２をΔｔで除した値とする。図６では、Ｄ_２が十分に小さく、Ｄ_２／Δｔが定格出力よりも小さかった例を示す。当該時間帯の終端まで同様に発電出力上限値を算出していく。

なお、方法４と方法５で得られるグラフは類似する。ただし、本実施形態の場合、方法４で得られる発電出力上限値は定格出力１，９９０（ｋＷ）と０（ｋＷ）の２種類であり、方法５で得られる発電出力上限値は定格出力１，９９０（ｋＷ）から０（ｋＷ）までの間であり、異なる。

（発電出力上限値の算出結果）
図７～図１１は、それぞれ、方法１～５に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。図７～図１１は、三つのグラフから構成される。上段は、抑制後発電出力（ｋＷ）、すなわち、抑制前発電出力と発電出力上限値の小さいほうの値である。図４の最上段の抑制前発電出力と比較して、実績発電出力が低くなっている時刻が、発電出力抑制が効いている時刻である。

中段は、発電電力量（ｋＷｈ）である。実線は実績発電電力量であり、破線は計画発電電力量である。本実施形態では発電のみ考慮するため、実績発電電力量は、各時間帯で単調増加する。当該時間帯の終端の発電電力量と、当該時間帯の計画発電電力量が、近いほど好ましい。

下段は、インバランス、すなわち、各時間帯の終端時刻において実績発電電力量から計画発電電力量を引いた値である。便宜的に、余剰インバランスを正値、不足インバランスを負値で図示する。０に近いほうが好ましい。
横軸は共通であり、ある日の９：００－１５：００である。時間帯の長さは３０分間である。制御周期Δｔはいずれも１０秒である。

図７は、方法１（定格出力制御３１）に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。例えば１０：３０から１１：００の時間帯に注目する。実績発電電力量が計画発電電力量４８８（ｋＷｈ）を超えた後も発電し続け、余剰インバランスが２０１（ｋＷｈ）発生する。

図８は、方法２（時間帯制御３２）に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。例えば１０：３０から１１：００の時間帯に注目する。計画発電電力量４８８（ｋＷｈ）であり、時間帯の長さが０．５（時間）のため、発電出力上限値は９７６（ｋＷ）（＝４８８÷０．５）である。図７と異なり、当該時間帯に余剰インバランスは発生しない。

一方で、図７よりも、不足インバランスが生じやすい。とくに当該時間帯で、抑制前発電出力が増減する場合、不足インバランスが生じやすい。例えば１１：３０－１２：００に注目する。抑制前発電出力は、当該時間帯の後半で、定格出力１，９９０（ｋＷ）まで増加する。一方で、抑制後発電出力は、発電出力上限値である１，８１８（ｋＷ）であり、不足インバランスは７０（ｋＷｈ）である。

図９は、方法３（残時間制御３３）に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。例えば１１：３０－１２：００の後半に注目する。当該時間帯の終端時刻が迫る中、実績発電電力量が計画発電電力量よりも低いので、発電出力上限値は増加する。結果として、図８よりも不足インバランスが少なく、例えば１１：３０－１２：００の不足インバランスは４５（ｋＷｈ）に低減する。

図１０は、方法４（実績計画比較制御３４）に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。方法３と異なり、方法４では、時間帯の終盤に発電出力抑制が生じやすい。なお、制御遅れがあるので、発電出力上限値が０（ｋＷ）になっても、瞬時に実績発電出力が０（ｋＷ）にはならない。

図１１は、方法５（制御周期制御３５）に基づいて発電出力上限値を算出した場合のグラフである。方法５は、方法４と同様に、実績発電電力量が計画発電電力量に近づくまでは発電出力抑制はかからず、時間帯の序盤は発電出力抑制されない。時間帯の終盤で、実績発電電力量と計画発電電力量が近づくと、発電出力抑制されるようになる。なお、制御周期Δｔが１０秒の場合、図１０とほぼ同じ値であるが、図１１のほうが０に近い値を取る。例えば、１０：３０－１１：００の余剰インバランスは、図１０では２２（ｋＷｈ）であり、図１１では２０（ｋＷｈ）である。

図１２は、制御周期Δｔが１０秒の場合のインバランスを比較するグラフである。図７～図１１と同じ日の９：００－１５：００を対象としている。方法１は、余剰インバランスが大きく、不足インバランスは小さい。方法２と方法３は、余剰インバランスはほぼゼロであり、不足インバランスが大きい。方法４と方法５は、余剰インバランスと不足インバランスともに生じる。インバランスの大きさ（＝余剰インバランスの大きさ＋不足インバランスの大きさ）を比較すると、方法１が最も大きく、方法２が次いで大きく、方法３、方法４、方法５が同程度である。

図１３は、制御周期Δｔが１０分の場合のインバランスを比較するグラフである。方法１、２、３、５に関しては、余剰インバランスや不足インバランスの構成は変化しない、方法４に関しては、余剰インバランスが増加し、方法１と同程度となる。制御周期Δｔが粗い場合、実績発電電力量が計画発電電力量を超えても、発電出力上限値を変更するタイミングがないため、発電出力抑制できず、余剰インバランスが生じやすい。

（発電出力上限値の算出方法の使い分け）
発電出力上限値の算出結果に基づくと、発電出力上限値の算出方法は使い分けると好ましい。なお、ある時間帯に適用される算出方法は、使用者がインターフェース１０によって設定してもよく、以下の条件分岐で自動的に設定されるようにしてもよい。

まず、通信部４０は、変動性再生可能エネルギー発電設備２００からの実績発電出力の取得可否を判定する。取得できないと判定する条件として、計測機器故障や通信途絶を検知した場合が挙げられる。また、実績発電出力を取得できても、取得した実績発電出力が異常値だった場合、取得できないと判定する。取得した実績発電出力が異常値と判定する条件には、例えば、実績発電出力が負値の場合、変動性再生可能エネルギー発電設備２００の定格出力を超えている場合、実績発電出力のデータ型が不適切であった場合（とくに浮動小数点型や整数型として解釈できなかった場合）、が挙げられる。さらに、実績発電出力に、計測した時刻を紐付けておき、計測した時刻と取得した時刻の差分から通信遅延時間を算出し、通信遅延時間が所定の閾値を超えていた場合、異常値と判断する方法も挙げられる。

次に、算出部３０は、実績発電出力の取得可否に応じて、発電出力上限値の算出方法を選択する。
実績発電出力が取得できない場合：方法１、又は方法２を適用する。方法１や方法２は、発電出力上限値の算出過程で、実績発電出力を必要としないため、適用できる。方法１は不足インバランスを低減する必要がある場合に好ましい。方法２は余剰インバランスを低減する必要がある場合に好ましい。

実績発電出力が取得できる場合：方法３、方法４、又は方法５を適用する。方法３は余剰インバランスを低減する必要がある場合に好ましい。方法４や方法５は不足インバランスを低減する必要がある場合に好ましい。ただし、制御周期Δｔが長い場合、方法４は余剰インバランスが大きくなりやすいので、方法３又は方法５を適用する。

なお、不足インバランスを低減する必要がある場合には、例えば、低気温や高気温で冷暖房の需要が大きいことによる電力需給逼迫が挙げられる。一方で、余剰インバランスを低減する必要がある場合には、例えば、太陽光発電設備が多い地域で晴天によって生じる供給過多が挙げられる。

ある時間帯の途中で、実績発電出力を取得できない場合から取得できる場合に変わる状況も想定される。このとき、当該時間帯の始端時刻から、実績発電出力を取得できた時刻までの間は、取得できた実績発電出力で一定であったと解釈し、方法３、方法４、又は方法５を適用する。

<<第２実施形態>>
変動性再生可能エネルギー発電設備２００が複数ある場合、全体の計画発電電力量を、個別の計画発電電力量に配分する必要がある。配分方法には、例えば以下がある。

配分方法１：各変動性再生可能エネルギー発電設備２００の発電出力を予測し、予測した発電出力の比に基づいて、計画発電電力量を配分する。
配分方法２：各変動性再生可能エネルギー発電設備２００の定格出力の比で、計画発電電力量を配分する。

配分方法１は、発電種別の異なる変動性再生可能エネルギー発電設備２００を組み合わせる場合や、地理的に近接していない変動性再生可能エネルギー発電設備２００を組み合わせる場合に好ましい。例えば、太陽光発電と風力発電を組み合わせる場合、太陽光発電は夜間に発電しないため、夜間は太陽光発電に配分する必要がない。また、二つの風力発電を組み合わせる場合、片方が強風で、片方が弱風と気象予報されている場合、強風の地点の計画発電電力量を大きく、弱風の地点の計画発電電力量を小さくする。

配分方法２は、発電種別が同じで、地理的に近接している変動性再生可能エネルギー発電設備２００を組み合わせる場合に好ましい。一方が１０（ＭＷ）の風力発電設備であり、他方が２（ＭＷ）の風力発電設備である場合を想定する。発電種別が同じで、地理的に近接している場合、定格出力に占める発電出力は類似しているものと考えられる。そこで、計画発電電力量を、定格出力の比である５：１に配分する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid-State-Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

１０ インターフェース（Ｉ／Ｆ）
２０ 記憶部
３０ 算出部
３１ 定格出力制御
３２ 時間帯制御
３３ 残時間制御
３４ 実績計画比較制御
３５ 制御周期制御
４０ 通信部
１００ 発電出力上限値設定装置
２００ 変動性再生可能エネルギー発電設備
２１０ 発電出力制御部
３００ 発電事業者
Δｔ 制御周期
Ｓ２００ 算出フロー
Ｓ３００ 予測フロー
ＮＷ ネットワーク

Claims (9)

1. 変動性再生可能エネルギー発電設備の発電出力上限値を設定する発電出力上限値設定装置であって、
   前記発電出力上限値設定装置は、前記変動性再生可能エネルギー発電設備からの実績発電出力が取得できた場合、および前記実績発電出力が取得できなかった場合に応じて、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値の算出方法を選択する算出部を備える
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
2. 請求項１に記載の発電出力上限値設定装置であって、
   前記算出部は、前記変動性再生可能エネルギー発電設備からの実績発電出力が取得できた場合に、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値を、前記時間帯の計画発電電力量と、前記時間帯の前記時刻までの実績発電電力量と、に基づいて算出する
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
3. 請求項２に記載の発電出力上限値設定装置であって、
   前記算出部は、前記計画発電電力量と前記実績発電電力量の差分を、前記時間帯の終端時刻までの時間で除して算出した前記発電出力上限値を、制御周期ごとに算出する
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
4. 請求項２に記載の発電出力上限値設定装置であって、
   前記算出部は、前記計画発電電力量と前記実績発電電力量との差分を、制御周期で除して算出した前記発電出力上限値を、前記制御周期ごとに算出する
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
5. 請求項１に記載の発電出力上限値設定装置であって、
   前記算出部は、前記変動性再生可能エネルギー発電設備からの実績発電出力が取得できなかった場合に、前記時間帯の計画発電電力量を前記時間帯の長さで除した値を、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値として算出する
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
6. 請求項２又は５に記載の発電出力上限値設定装置であって、
   前記計画発電電力量は、前記時間帯における、前記変動性再生可能エネルギー発電設備の発電出力を、複数の予測モデルに基づいて算出し、前記複数の予測モデルの予測結果の優先順位を評価し、前記評価に基づいて設定された値である
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
7. 請求項２又は５に記載の発電出力上限値設定装置であって、
   前記発電出力上限値設定装置は、前記変動性再生可能エネルギー発電設備が複数ある場合に、前記複数の変動性再生可能エネルギー発電設備の全体の計画発電電力量を、前記変動性再生可能エネルギー発電設備の各々の予測発電出力の比で配分した値とする
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
8. 請求項２又は５に記載の発電出力上限値設定装置であって、
   前記発電出力上限値設定装置は、前記変動性再生可能エネルギー発電設備が複数ある場合に、前記複数の変動性再生可能エネルギー発電設備の全体の計画発電電力量を、前記変動性再生可能エネルギー発電設備の定格出力の比で配分した値とする
   ことを特徴とする発電出力上限値設定装置。
9. 変動性再生可能エネルギー発電設備の発電出力上限値を設定する発電出力上限値設定装置の発電出力上限値設定方法であって、
   前記発電出力上限値設定装置は、前記変動性再生可能エネルギー発電設備からの実績発電出力が取得できた場合、および前記実績発電出力が取得できなかった場合に応じて、ある時間帯の各時刻における発電出力上限値の算出方法を選択する
   ことを特徴とする発電出力上限値設定方法。

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