JP6386536B2 - 需給制御装置、需給制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、需給制御装置、需給制御方法に関する。

例えば離島に設けられる電力系統として、内燃力発電装置（第１発電装置）、再生可能エネルギー発電装置（第２発電装置）、蓄電池、負荷が接続される電力系統が知られている（例えば特許文献１）。

再生可能エネルギー発電装置は風力や太陽光等の自然エネルギーを用いて発電を行う構造であるため、再生可能エネルギー発電装置の発電出力は予測が困難であることに加え天候の状態に左右されてしまい不安定である。そこで、再生可能エネルギー発電装置を導入する場合、（Ａ）再生可能エネルギー発電装置の発電出力が零になったとしても、内燃力発電装置の発電電力で負荷への電力の供給を補えること、（Ｂ）再生可能エネルギー発電装置の発電電力が余剰にならないこと、の２条件を満足するように、再生可能エネルギー発電装置の導入量は定められている。ここで、内燃力発電装置を複数設置する場合、仮に同一の内燃力発電装置を設置することとすると、条件（Ａ）は「内燃力発電装置の最大出力×内燃力発電装置の台数＞負荷の総需要」と表され、条件（Ｂ）は「内燃力発電装置の最低出力×内燃力発電装置の台数＋再生可能エネルギー発電装置の発電出力＜負荷の総需要」と表される。

しかし、地球環境を保護する観点から、再生可能エネルギー発電装置の導入は拡大する方が望ましい。そこで、再生可能エネルギー発電装置を導入した結果、条件（Ａ）（Ｂ）を満足せず、再生可能エネルギー発電装置の発電電力が余剰になるような場合、蓄電池を用いて余剰電力を充電し、電力系統の需給計画に従って蓄電池の充電電力を負荷に放電することが行われている。このようにして、上記の電力系統において再生可能エネルギー発電装置の導入を拡大させている。

特開２０１１−１１４９４５号公報

しかし、再生可能エネルギー発電装置の発電出力を正確に予測することは困難であるため、以下の問題を生じる。同一の電力系統において内燃力発電装置及び再生可能エネルギー発電装置が連携して発電を行う場合、内燃力発電装置は負荷周波数制御を行っていることから、再生可能エネルギー発電装置の発電出力の変動に伴って内燃力発電装置の発電出力は変動する。例えば、再生可能エネルギー発電装置の発電電力が予測に反して増加し、内燃力発電装置の発電出力が最低目標値を下回るような場合、蓄電池による再生可能エネルギー発電装置の発電出力の充電を通して、内燃力発電装置の発電出力の下げ代を確保することが望ましいが、そのときの蓄電池の充電可能容量が不十分であると上記の下げ代を確保できなくなる虞がある。

そこで、本発明は、第１発電装置の発電出力が最低目標値まで下降する前から、第１発電装置及び蓄電池の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、蓄電池を積極的に放電させる需給制御装置及び需給制御方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本発明は、負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように負荷周波数制御が行われ、前記負荷に電力を供給する第１発電装置と、再生可能エネルギーを用いて前記負荷に電力を供給する第２発電装置と、前記第２発電装置の発電電力を充電する蓄電池と、が接続される電力系統において、前記蓄電池の充放電を制御する需給制御装置であって、前記第１発電装置の出力値が最低目標値まで下降していない場合、前記蓄電池の充電レベルが第１充電レベル以上であるか否かを判定する判定部と、前記第１発電装置の出力値が最低目標値まで下降しておらず、前記蓄電池の充電レベルが前記第１充電レベル以上である場合、前記第１発電装置及び前記蓄電池の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、予め、前記蓄電池を放電させる制御を行い、前記第１発電装置の出力値が最低目標値に達した場合、前記第１発電装置の出力値が最低目標値を下回らないように、前記第２発電装置の出力を前記蓄電池に充電させる制御を行う第１制御部と、を備える。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、第１発電装置の発電出力が最低目標値まで下降する前から、第１発電装置及び蓄電池の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、蓄電池を放電させることが可能になる。

本実施形態に係る需給制御装置によって制御される電力系統の一例を示す図である。 本実施形態に係る需給制御装置に対する入出力を示す図である。 本実施形態に係る需給制御装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る需給制御装置の全体制御動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係る需給制御装置の常時の需給制御動作を示すフローチャートである。 内燃力発電装置が最低台数又は解列不可台数で内燃力発電装置の発電出力が最低出力を下回ったときの、本実施形態に係る需給制御装置の需給制御動作を示すフローチャートである。 内燃力発電装置が最低台数又は解列不可台数で内燃力発電装置の発電出力が最低出力の下回ったときの、本実施形態に係る需給制御装置の特性を示す図である。 内燃力発電装置が最低台数又は解列不可台数で内燃力発電装置の発電出力が最低出力を下回ったときの、本実施形態に係る需給制御装置の特性を示す図である。 内燃力発電装置が最低台数又は解列不可台数で内燃力発電装置の発電出力が最低出力を下回ったときの、本実施形態に係る需給制御装置の他の需給制御動作を示すフローチャートである。 内燃力発電装置が最低台数又は解列不可台数で内燃力発電装置の発電出力が最低出力を下回ったときの、本実施形態に係る需給制御装置の他の特性を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
＝＝＝電力系統＝＝＝
以下、図１乃至図３を参照して、本実施形態に係る需給制御装置によって制御される電力系統について説明する。尚、図１の電力系統は例えば離島等の僻地に設けられることとする。

電力系統１は、複数の内燃力発電装置２（２−１〜２−ｎ）、複数の再生可能エネルギー発電装置３（３−１〜３−ｎ）、蓄電池４、複数の負荷５（５−１〜５−ｎ）が電力線６に接続されて構成されている。

内燃力発電装置２は、燃料の燃焼で放出される化学エネルギーで内燃機関を回して火力発電を行う装置であり、例えばディーゼルエンジンを用いる圧縮着火機関を用いて構成されている。内燃力発電装置２は、比較的短時間で起動可能な特長を有しているため、離島における小規模火力発電所に設置されて効率的に稼働される。内燃力発電装置２は、同一の定格出力を有するｎ個の装置から構成されることとし、後述する需給制御装置７からの制御指令に従って、電力線６に対して選択的に並列又は解列される。そして、並列された内燃力発電装置２は、需給制御装置７からの制御指令に従って、起動又は停止するとともに、負荷５との間における電力の需要及び供給がバランスするように負荷周波数制御（ＬＦＣ：Load Frequency Control）を行う。尚、以下の説明において、内燃力発電装置２のことをＤＧと称することもある。

再生可能エネルギー発電装置３は、太陽光、風力、波力、潮力、地熱、バイオマス等の自然エネルギーを用いて発電を行う装置である。ここで、複数の再生可能エネルギー発電装置３は、夫々、同一の自然エネルギーを用いる発電装置であってもよいし、異なる自然エネルギーを用いる発電装置であってもよいこととする。

蓄電池４は、例えばナトリウム・硫黄電池（ＮＡＳ電池：登録商標）で構成され、再生可能エネルギー発電装置３の余剰電力を充電可能な容量を有している。尚、ナトリウム・硫黄電池は、負極にナトリウム（Ｎａ）、正極に硫黄（Ｓ）、両電極を隔てる電解質にβアルミナ個体電解質を用いて、硫黄及びナトリウムイオンの化学反応で充放電を繰り返す蓄電池である。蓄電池４は、需給制御装置７からの制御指令に従って、再生可能エネルギー発電装置３の余剰電力を充電したり、電力系統１の需給計画に沿って充電電力を負荷５に放電したりする。

負荷５は、個人宅、公共施設、工場等の需要家において電力を消費する電力機器である。負荷５には、状況に応じて、内燃力発電装置２、再生可能エネルギー発電装置３、蓄電池４の何れかから電力が供給される。

需給制御装置７は、電力線６に対する内燃力発電装置２の並列及び解列と、内燃力発電装置２の起動及び停止と、蓄電池４の充放電と、電力系統１の潮流と、を制御する。需給制御装置７は、例えば、小規模火力発電所内に内燃力発電装置２とともに設けられている。

需給制御装置７は、上記の制御を行うために、内燃力発電装置２の並列台数Ｎ、内燃力発電装置２の発電出力ＤＧ、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥ、蓄電池４の出力Ｓ（充電時を正、放電時を負とする）、蓄電池４の充電レベルＳＯＣ、負荷５の総需要Ｌ、電力系統１の周波数Ｆを示す情報が入力される。需給制御装置７は、上記の情報が入力されると、内燃力発電装置２に対する並列及び解列の指令Ｃ、内燃力発電装置２に対する起動及び停止の指令Ｄ、蓄電池４に対する充放電の指令Ｅを出力する。

需給制御装置７は、入力部７Ａ、記憶部７Ｂ、制御部７Ｃ、出力部７Ｄを含んで構成される。入力部７Ａには、内燃力発電装置２の並列台数Ｎ及び発電出力ＤＧ、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥ、蓄電池４の出力Ｓ及び充電レベルＳＯＣ、負荷５の総需要Ｌ、電力系統１の周波数Ｆを示す情報が入力される。記憶部７Ｂには、上記の情報から指令Ｃ乃至Ｅを生成するためのプログラムデータ、指令Ｃ乃至Ｅを生成する際に必要になるテーブルデータ等が記憶されている。制御部７Ｃは、記憶部７Ｂから読み出されるプログラムデータ及びテーブルデータに基づいて、入力部７Ａから得られる上記の情報に演算を施して指令Ｃ乃至Ｅを生成する。出力部７Ｄは、制御部７Ｃから得られる指令Ｃ乃至Ｅを出力する。指令Ｃ乃至Ｅは、内燃力発電装置２及び蓄電池４の制御に際して例えば小規模火力発電所から通信線を介して送信される。

ここで、蓄電池４を含む電力系統１の需給バランスについて説明する。

時刻ｔにおける負荷５の総需要Ｌは、式（１）で表わされる。

また、電力系統１の需給アンバランス量ＡＲは、式（２）で表わされる。

（但し、−Ｋは定数，ΔＦは時刻ｔにおける電力系統１の周波数偏差を表す。）
また、時刻ｔ＋１における蓄電池４の出力Ｓを、式（３）で表わされる値とすることで受給バランスが満足される。

そして、式（２）を式（１）に代入することにより、内燃力発電装置２の総発電出力、再生可能エネルギー発電装置３の総発電出力、負荷５の総需要、需給アンバランス量、蓄電池４の出力Ｓから負荷Ｌが求められる。つまり、式（３）において、蓄電池４の出力Ｓ_t+1は、時刻ｔにおける右辺の値の結果から定まる、所謂時刻ｔの後の時刻ｔ＋１における値と言うことができる。
＝＝＝需給制御装置の動作＝＝＝
＜＜全体制御動作＞＞
図４を参照して、需給制御装置７の全体制御動作について説明する。尚、図４の動作の制御を行う主体は制御部７Ｃである。

先ず、内燃力発電装置２及び再生可能エネルギー発電装置３の総発電電力が負荷５の総需要を上回ったとしても、負荷周波数制御を行っている内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値を下回らないような制御が行われるように、蓄電池４は可能な限り放電された状態であることが望ましい。そこで、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値まで下降していない状態において、蓄電池４の充電レベルＳＯＣが第１充電レベルＴ₁以上である場合、内燃力発電装置２及び蓄電池４の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、蓄電池４を放電させる制御を行う。一方、複数の内燃力発電装置２のうち何れの内燃力発電装置２が何れのタイミングで電力系統１に対して並列又は解列されるかは、該当日における再生可能エネルギー発電装置３の発電出力の予測値及び負荷５の需要の予測値に基づいて所定の計算式から求められる。例えば、計算結果に従って、何れかの内燃力発電装置２が何れかの時刻に電力系統１に並列されて短時間起動される必要があると見込まれる場合、燃費等の経済性の観点から、この内燃力発電装置２を電力系統１に並列しないで蓄電池４から負荷５に電力を供給することが望ましい。そこで、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値まで下降していない状態において、蓄電池４の充電レベルＳＯＣが第２充電レベルＴ₁＋α（＞第１充電レベルＴ₁）以上である場合、内燃力発電装置２及び蓄電池４の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、蓄電池４を放電させる制御を行う（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１の詳細に関しては後述する。

次に、需給制御装置７は、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力の変動に応じて、内燃力発電装置２の並列及び解列を制御し、また、既に並列されている内燃力発電装置２の起動及び停止も制御する（Ｓ１０２）。

需給制御装置７は、例えば、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が低下した結果、その時点において運転中の内燃力発電装置２の発電出力（定格出力）と再生可能エネルギー発電装置３の発電出力とを合わせても、負荷５に対する電力の供給量が不足する場合、負荷５に対する電力の供給量不足が解消されるように、解列されている内燃力発電装置２のうち何れかの内燃力発電装置２を電力系統１に並列して起動する。一方、需給制御装置７は、例えば、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が上昇した結果、その時点において運転中の内燃力発電装置２の発電出力（最低出力）と再生可能エネルギー発電装置３の発電出力とを合わせると、負荷５に対する電力の供給量が余剰になる場合、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が余剰でなくなるように、並列されている内燃力発電装置２のうち何れかの内燃力発電装置２を電力系統１から解列する。一般に、内燃力発電装置２は燃料を燃焼させる火力発電装置であることから、内燃力発電装置２の起動及び停止が頻繁に行われると、燃費が悪くなって好ましくない。そこで、需給制御装置７は、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力の変動に応じて、電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列台数を制御している。従って、内燃力発電装置２が電力系統１に常時並列された状態ではなくなるため、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が変動したとしても、内燃力発電装置２における起動直後の停止や停止直後の起動が頻繁に行われなくなり、経済的メリットを得ることができる。ステップＳ１０２の詳細に関しては後述する。

次に、需給制御装置７は、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数が予め定められた最低台数又は解列不可台数の何れか一方であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。尚、内燃力発電装置２の解列不可台数とは、ステップＳ１０２において需給制御装置７が解列不可能であると判定したときの電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数のことである。具体的には、内燃力発電装置２の解列不可台数とは、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が零になったとき、負荷５に対して電力を不足なく供給できる最低台数のことである。電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数が予め定められた最低台数又は解列不可台数の何れでもない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、需給制御装置７はステップＳ１０１からの動作を繰り返す。

次に、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数が予め定められた最低台数又は解列不可台数の何れか一方である場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、需給制御装置７は、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の発電電力の出力値が最低目標値に達したか否かを判定する（Ｓ１０４）。尚、内燃力発電装置２の最低目標値とは、内燃力発電装置２が負荷５に対して電力を供給し得る最低出力値のことである。電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の発電電力の出力値が最低目標値に達していない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、需給制御装置７はステップＳ１０１からの動作を繰り返す。

一方、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数が予め定められた最低台数又は解列不可台数の何れか一方であって、且つ、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の発電電力の出力値が最低目標値に達した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の発電電力の出力値が最低目標値を下回らないように、蓄電池４に対して再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を充電させる制御を行う（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５の詳細に関しては後述する。

需給制御装置７の全体制御動作は、上記のステップＳ１０１乃至Ｓ１０５を繰り返す動作である。

＜＜需給制御動作＞＞
図５を参照して、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の発電電力の出力値が最低目標値より大きい常時における、図４のステップＳ１０１の詳細について説明する。尚、図５の動作の制御を行う主体は制御部７Ｃである。

先に説明したように、複数の内燃力発電装置２のうち何れの内燃力発電装置２が何れのタイミングで電力系統１に対して並列又は解列されるかは、該当日における再生可能エネルギー発電装置３の発電出力の予測値及び負荷５の需要の予測値に基づいて所定の計算式から求められる。上記の計算は、需給制御装置７において制御部７Ｃが記憶部７Ｂに記憶されているプログラムデータを実行することにより実現される。例えば、制御部７Ｃの計算結果に従って、何れかの内燃力発電装置２が電力系統１に並列されて短時間起動される必要があると見込まれる場合、燃費等の経済性の観点から、この内燃力発電装置２を電力系統１に並列しないで蓄電池４から負荷５に電力を供給することが望ましい。

先ず、需給制御装置７は、制御部７Ｃの計算結果に従って、蓄電池４の充電レベルＳＯＣと比較される基準レベルとして第２充電レベルＴ₁＋αの設定が必要であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。第２充電レベルＴ₁＋αの設定が必要である場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、需給制御装置７は、所定の充電レベルα（＞０）を生成し、第２充電レベルＴ₁＋αを設定する（Ｓ２０２）。尚、第２充電レベルＴ₁＋αの設定が必要である場合とは、例えば、何れかの内燃力発電装置２が電力系統１に並列されて短時間起動される必要があると見込まれる場合である。

次に、需給制御装置７は、蓄電池４の充電レベルＳＯＣが第２充電レベルＴ₁＋α以上であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。蓄電池４の充電レベルＳＯＣが第２充電レベルＴ₁＋α未満である場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、蓄電池４の放電を停止し（Ｓ＝０）（Ｓ２０４）、電力系統１に既に並列されている内燃力発電装置２のみで負荷周波数制御を行うように指令を出力する（Ｓ２０５）。このように、蓄電池４の放電が第１充電レベルＴ₁より高い第２充電レベルＴ₁＋αを境として停止することから、電力系統１に対する並列を見込まれている内燃力発電装置２を解列したまま、蓄電池４から負荷５に電力を供給することができる。そして、需給制御装置７は、ステップＳ２０５における指令を出力すると、ステップＳ２０１における第１充電レベルＴ₁又は第２充電レベルＴ₁＋αの設定の要否の判定に戻る。

ここで、需給制御装置７がステップＳ２０４を実行する際の内燃力発電装置２の発電出力及び蓄電池４の出力の関係は、式（４）で表される。

（但し、ΣＤＧ_ctlは電力系統１に並列されているＮ台の内燃力発電装置２が負荷周波数制御を行っているときの調整出力の合計を表す。）
つまり、蓄電池４が放電を停止する条件として、電力の供給側である内燃力発電装置２の調整出力ΣＤＧ_ctl及び再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥと、電力の需要側である負荷５の総需要Ｌと、の差が零になるように、内燃力発電装置２は負荷周波数制御されて調整出力ΣＤＧ_ctlを出力する。

第２充電レベルＴ₁＋αの設定が不要である場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、需給制御装置７は、所定の充電レベルαを零とし、第１充電レベルＴ₁を設定する（Ｓ２０６）。尚、第２充電レベルＴ₁＋αの設定が不要である場合とは、例えば、何れかの内燃力発電装置２が電力系統１に並列されて短時間起動される必要はないと見込まれる場合である。この場合、内燃力発電装置２及び再生可能エネルギー発電装置３の総発電電力が負荷５の総需要を上回ったとしても、負荷周波数制御を行っている内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値を下回らないような制御が行われるように、蓄電池４を可能な限り放電するための制御（モードＡ〜Ｃ）を行う。

次に、需給制御装置７は、蓄電池４の充電レベルＳＯＣが第１充電レベルＴ₁以上であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。蓄電池４の充電レベルＳＯＣが第１充電レベルＴ₁未満である場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、需給制御装置７は、上記のステップＳ２０４及びＳ２０５を実行し、蓄電池４の放電を停止して、電力系統１に既に並列されている内燃力発電装置２のみで負荷周波数制御を行うように指令を出力する。そして、需給制御装置７は、ステップＳ２０５における指令を出力すると、ステップＳ２０１における第１充電レベルＴ₁又は第２充電レベルＴ₁＋αの設定の要否の判定に戻る。

蓄電池４の充電レベルＳＯＣが第２充電レベルＴ₁＋α以上（Ｓ２０３：ＹＥＳ）又は第１充電レベルＴ₁以上（Ｓ２０７：ＹＥＳ）である場合、需給制御装置７は、蓄電池４を放電するための３種類のモードＡ〜Ｃの何れかを選択する（Ｓ２０８）。尚、３種類のモードＡ〜Ｃの選択方法として、例えば、作業員が３種類のモードＡ〜Ｃの何れかをマニュアルで選択する方法や、需給制御装置７が３種類のモードＡ〜Ｃの何れかを負荷５の総需要Ｌを含む条件に応じて選択する方法が考えられる。前者の場合、需給制御装置７は、蓄電池４の充電レベルが第１充電レベルＴ₁以上又は第２充電レベルＴ₁＋α以上であると、例えば作業員に対して３種類のモードＡ〜Ｃの選択を促すための警報を出力する。そして、需給制御装置７は、作業員が３種類のモードＡ〜Ｃの何れかを選択したことを知らせる信号を受信すると、作業員が選択したモードを実行することができる。また、後者の場合、例えば３種類のモードＡ〜Ｃは負荷５の総需要Ｌの３種類の大きさに夫々対応付けられている。そして、需給制御装置７は、蓄電池４の充電レベルが第１充電レベルＴ₁以上又は第２充電レベルＴ₁＋α以上であると、３種類のモードＡ〜Ｃの中から負荷５の総需要Ｌに対応するモードを選択して実行することができる。

蓄電池４を放電するためのモードＡが選択された場合（Ｓ２０８：Ａ）、需給制御装置７は、蓄電池４が一定の出力で放電するように制御するとともに（Ｓ２０９）、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２のみで負荷周波数制御を行うように指令を出力する（Ｓ２１０）。そして、需給制御装置７は、ステップＳ２１０における指令を出力すると、ステップＳ２０１における第１充電レベルＴ₁又は第２充電レベルＴ₁＋αの設定の要否の判定に戻る。

ここで、需給制御装置７がモードＡであるステップＳ２０９及びＳ２１０を実行する際の内燃力発電装置２の発電出力及び蓄電池４の出力の関係は、式（５）で表される。

（但し、Ｓ_fixは蓄電池４の固定出力を表す。）
つまり、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥ及び負荷５の総需要Ｌを考慮しつつ、蓄電池４が一定の出力Ｓ_fixで放電するように、内燃力発電装置２は負荷周波数制御されて調整出力ΣＤＧ_ctlを出力する。

蓄電池４を放電するためのモードＢが選択された場合（Ｓ２０８：Ｂ）、需給制御装置７は、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の負荷周波数制御を停止して、この内燃力発電装置２の発電出力を最低目標値である最低出力に固定するとともに（Ｓ２１１）、蓄電池４が負荷周波数制御を行うように指令を出力する（Ｓ２１２）。そして、需給制御装置７は、ステップＳ２１２における指令を出力すると、ステップＳ２０１における第１充電レベルＴ₁又は第２充電レベルＴ₁＋αの設定の要否の判定に戻る。

ここで、需給制御装置７がステップＳ２１１及びＳ２１２を実行する際の内燃力発電装置２の発電出力及び蓄電池４の出力の関係は、式（６）で表される。

（但し、Ｓ_ctlは蓄電池４が負荷周波数制御を行っているときの調整出力、ΣＤＧ_minは電力系統１に並列されているＮ台の内燃力発電装置２の最低出力の合計を表す。）
つまり、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥ及び負荷５の総需要Ｌを考慮しつつ、内燃力発電装置２が最低出力ΣＤＧ_minを出力するように、蓄電池４は負荷周波数制御されて調整出力Ｓ_ctlを出力する。

蓄電池４を放電するためのモードＣが選択された場合（Ｓ２０８：Ｃ）、需給制御装置７は、蓄電池４が負荷周波数制御を行うとともに（Ｓ２１３）、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２も負荷周波数制御を行うように指令を出力する（Ｓ２１４）。そして、需給制御装置７は、ステップＳ２１４における指令を出力すると、ステップＳ２０１における第１充電レベルＴ₁又は第２充電レベルＴ₁＋αの設定の要否の判定に戻る。

ここで、需給制御装置７がステップＳ２１３及びＳ２１４を実行する際の内燃力発電装置２の発電出力及び蓄電池４の出力の関係は、式（７）で表される。

つまり、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥ及び負荷５の総需要Ｌを考慮しつつ、内燃力発電装置２が負荷周波数制御されて調整出力ΣＤＧ_ctlを出力するとともに、蓄電池４が負荷周波数制御されて調整出力Ｓ_ctlを出力するように制御される。尚、負荷５に対する調整出力ΣＤＧ_ctl、Ｓ_ctlの配分としては、例えば比例配分や周波数配分が考えられる
このように、内燃力発電装置２及び蓄電池４が負荷５に対する電力の供給を分担しながら、蓄電池４を放電することができる。

＜＜台数制御動作＞＞
再生可能エネルギー発電装置３の発電出力の変動に応じて、電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列及び解列を制御する図４のステップＳ１０２の詳細について説明する。

先ず、需給制御装置７は、負荷５に対する電力の供給量を確保することを目的として、上記のモードＡ〜Ｃの何れかが実行されると、式（８）（９）に従って電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列又は解列を行うべきか否かを判定する。

（但し、ΣＤＧ_maxは電力系統１に並列されているＮ台の内燃力発電装置２の定格出力（最大出力）の合計、Ｓ_Tsは内燃力発電装置２が起動されるまでの間、負荷５に対して電力を連続して供給可能な蓄電池４の出力（放電：負値）、ε₁は負荷５の需要の変動に対するマージン、ε_REは再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が急速に低下したとしても、最低限期待できる出力を表す。）

（但し、ΣＤＧ_maxは電力系統１に並列されていると仮定されるＮ−１台の内燃力発電装置２の定格出力の合計、ε₂は負荷５の需要の変動に対するマージンを表す。）
ここで、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が急速に低下したとしても、再生可能エネルギー発電装置３に対して例えば２０％の発電出力が最低限期待される場合、ε_REはこの２０％の発電出力を表すことになる。尚、ε_REは見込みの値であるため、式（８）（９）から省略してもよい。

式（８）は、Ｎ台の内燃力発電装置２の定格出力ΣＤＧ_max、再生可能エネルギー発電装置３の期待出力ε_RE、蓄電池４の出力Ｓ_Tsの合計が、マージンε₁を含む負荷５の総需要Ｌ未満であることを表している。つまり、式（８）は、負荷５に対する電力の供給量が不足していることを表している。そこで、式（８）の条件が成立すると、需給制御装置７は、電力系統１に対して、既に解列されている内燃力発電装置２の中から一の内燃力発電装置２を並列するための指令を出力する。一の内燃力発電装置２は、この指令に応じて電力系統１に並列されて起動される。こうして、電力系統１に並列される内燃力発電装置２の台数はＮ台からＮ＋１台になる。

一方、式（９）は、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数がＮ台からＮ−１台に減少したと仮定し、Ｎ−１台の内燃力発電装置２の定格出力ΣＤＧ_max、再生可能エネルギー発電装置３の期待出力ε_RE、蓄電池４の（放電）出力−Ｓ_Tsの合計が、マージンε₂を含む負荷５の総需要Ｌ以上であることを表している。つまり、式（９）は、内燃力発電装置２の台数が現在のＮ台からＮ−１台に減少してもなお、負荷５に対する電力の供給量が余ることを表している。そこで、式（９）の条件が成立すると、需給制御装置７は、電力系統１に対して、既に並列されている内燃力発電装置２の中から一の内燃力発電装置２を解列するための指令を出力する。一の内燃力発電装置２は、この指令に応じて電力系統１から解列される。こうして、電力系統１に並列される内燃力発電装置２の台数はＮ台からＮ−１台に減少する。

尚、蓄電池４の出力Ｓ_Tsが大きくなると、式（８）の条件が成立する機会が減少し、内燃力発電装置２の並列が抑制されることが分かる。このことからも、常時の需給制御動作において、蓄電池４が充電レベルＳＯＣを第１充電レベルＴ₁より大きい第２充電レベルＴ１＋αと比較するステップ（図５のステップＳ２０１〜Ｓ２０３）を設けているため、何れかの内燃力発電装置２が電力系統１に並列されて短時間起動される必要があると見込まれる場合でも、内燃力発電装置２の並列の抑制が可能になることが理解できる。

また、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の出力を計画的に下げる調整力である「下げ代（下げ余力）」を確保することを目的として、式（１０）に従って電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列又は解列を行うべきか否かを判定する。

（但し、ΣＤＧ_minは電力系統１に並列されているＮ台の内燃力発電装置２の最低出力（最低目標値）の合計、ΔＲＥ_iは再生可能エネルギー発電装置３の定格出力から現在出力を減算した値、Ｓ_maxは蓄電池４の定格出力（充電）を表す。）
式（１０）に含まれるΔＲＥ_iは、式（１１）で表される。

（但し、ΣＲＥ_maxは電力系統に接続されているＭ台の再生可能エネルギー発電装置３の定格出力の合計を表す。）
＋ΔＲＥ_iは、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が現在出力から定格出力まで増加することを表している。つまり、＋ΔＲＥ_iは、内燃力発電装置２の発電出力の下げ代を表している。よって、式（１０）は、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値の状態で、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が定格出力まで増加して内燃力発電装置２の下げ代がなくなり、蓄電池４が定格出力まで充電したにも関わらず、内燃力発電装置２及び再生可能エネルギー発電装置３から負荷５へ供給される電力が余剰であることを表している。そこで、式（１０）の条件が成立すると、需給制御装置７は、電力系統１に対して、既に並列されている内燃力発電装置２の中から一の内燃力発電装置２を解列するための指令を出力する。一の内燃力発電装置２は、この指令に応じて電力系統１から解列される。こうして、電力系統１に並列される内燃力発電装置２の台数はＮ台からＮ−１台に減少する。しかし、Ｎ−１台の内燃力発電装置２の発電出力を定格出力まで増加させても、負荷５に対する電力の供給量が不足するような「上げ代不足」になってはならない。

需給制御装置７は、内燃力発電装置２の出力を計画的に上げる調整力である「上げ代（上げ余力）」を確保することを目的として、式（１０）の他に式（１２）に従って電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列又は解列を行うべきか否かを判定する。

（但し、ΣＤＧ_maxは電力系統１に並列されていると仮定されるＮ−１台の内燃力発電装置２の定格出力の合計、ΔＲＥ_dは再生可能エネルギー発電装置３の現在出力、Ｓ_maxは蓄電池４の定格出力（放電：負値）を表す。）
式（１２）に含まれるΔＲＥ_dは、式（１３）で表される。

（但し、ΣＲＥは電力系統に接続されているＭ台の再生可能エネルギー発電装置３の現在出力の合計を表す。）
−ΔＲＥ_dは、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が現在出力から零になることを表している。つまり、−ΔＲＥ_dは、内燃力発電装置２の発電出力の上げ代を表している。よって、式（１２）は、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数がＮ台からＮ−１台に減少したと仮定し、内燃力発電装置２の発電出力が定格出力の状態で、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が零になって内燃力発電装置２の上げ代がなくなり、蓄電池４の定格出力を負荷５に供給することで、内燃力発電装置２及び再生可能エネルギー発電装置３から負荷５へ供給される電力が余剰であることを表している。そこで、式（１０）の他に式（１２）の条件も成立したときに、需給制御装置７は、電力系統１に対して、既に並列されている内燃力発電装置２の中から一の内燃力発電装置２を解列するための指令を出力するようにした方がよい。一の内燃力発電装置２は、この指令に応じて電力系統１から解列される。こうして、電力系統１に並列される内燃力発電装置２の台数はＮ台からＮ−１台に減少するが、Ｎ−１台の内燃力発電装置２の下げ代及び上げ代は確保される。尚、式（１０）（１２）は、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が変動して最低出力や定格出力になったとき、電力系統１に対して内燃力発電装置２を新たに並列や解列せずに、負荷５に対する電力の供給量が余剰又は不足になることがないかを判定するための式と言える。

図４のステップＳ１０２を実行する場合、式（８）（９）（１０）（１２）の全ての条件を考慮し、電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列及び解列を制御し、負荷５に対して電力を供給する内燃力発電装置２の台数を制御する。

しかし、再生可能エネルギー発電装置３の台数が増加すると、電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列及び解列の制御に際して、式（８）（９）（１０）（１２）の全ての条件を満足する解が得られなくなる可能性が高くなる。具体的には、内燃力発電装置２の下げ代不足が予想されているにも関わらず、負荷５に対する電力の供給量を確保するために内燃力発電装置２を１台解列することができない場合、即ち、式（１０）の条件が成立するときに式（１２）の条件が成立しない場合である。この場合、需給制御装置７は、電力系統１に対する内燃力発電装置２の並列及び解列の制御方法を以下の方法Ａ〜Ｆの何れかに切り替える。

＜方法Ａ＞
再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥ（現在出力）によって負荷５に対する電力の供給量が確保され、発電出力ＲＥを考慮すると式（１２）の条件が成立する場合、需給制御装置７は、電力系統１から内燃力発電装置２を１台解列するための指令を出力する。

＜方法Ｂ＞
再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥを考慮した未来（例えば数分後）の出力変動分布から未来の発電電力ＲＥ’を予想し、発電電力ＲＥ’によって負荷５に対する電力の供給量が確保され、発電出力ＲＥ’を考慮すると式（１２）の条件が成立する場合、需給制御装置７は、電力系統１から内燃力発電装置２を１台解列するための指令を出力する。

＜方法Ｃ＞
内燃力発電装置２の下げ代の不足分ΔＰ_dは、式（１０）を基にして式（１４）で表される。

内燃力発電装置２の上げ代ΔＰ_iは、式（１２）を基にして式（１５）で表される。

内燃力発電装置２の下げ代及び上げ代に不足が生じた場合、被害の大きさの観点において、ΔＰ_d及びΔＰ_iのうち絶対値が小さい方（想定される周波数変動が小さい方）を選択する。例えば、ΔＰ_d及びΔＰ_iのうちΔＰ_dの絶対値の方が大きい場合、需給制御装置７は、電力系統１から内燃力発電装置２を１台解列する。つまり、ΔＰ_dは下げ代の不足分であって、ΔＰ_dの値が正値であれば下げ代不足を表す。また、ΔＰ_iは下げ代不足を解消するために電力系統１から内燃力発電装置２を１台解列したときの上げ代であって，ΔＰ_iの値が負値であれば上げ代不足を表す。そして、内燃力発電装置２を１台解列して上げ代不足になる場合、内燃力発電装置２を解列しなかったときの下げ代不足と比較して，不足量を小さくするよう，解列すべきかどうかを判断する。

＜方法Ｄ＞
内燃力発電装置２において上げ代の確保よりも下げ代の確保を優先する。つまり、式（１２）の条件の成立に関わらず、式（１０）の条件が成立すると、需給制御装置７は、電力系統１から内燃力発電装置２を１台解列するための指令を出力する。

＜方法Ｅ＞
再生可能エネルギー発電装置３の発電出力ＲＥが急速に低下した場合に最低限期待される出力ε_REを見込んだ上で、発電出力ＲＥ（現在出力）によって負荷５に対する電力の供給量が確保され、発電出力ＲＥを考慮すると式（１２）の条件が成立する場合、需給制御装置７は、電力系統１から内燃力発電装置２を１台解列するための指令を出力する。

＜方法Ｆ＞
再生可能エネルギー発電装置３の台数が減少すると式（１０）（１２）の条件がともに成立する可能性が高まることから、需給制御装置７は、式（１０）（１２）の条件がともに成立するまで、電力系統１から再生可能エネルギー発電装置３を１台ずつ解列するための指令を出力する。尚、再生可能エネルギー発電装置３の解列順は、例えば定格出力の小さい順であるものとする。

＜＜内燃力発電装置の発電出力が最低出力時の制御動作＞＞
需給制御装置７は、電力系統１に対して並列又は解列される内燃力発電装置２の台数を制御した結果、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の台数が予め定められた最低台数又は解列不可台数の何れか一方であって、且つ、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が予め定められた最低目標値を下回るような場合、内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値を下回らないように、蓄電池４に対して再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を充電させる制御を行う必要がある。

＜内燃力発電装置による負荷周波数制御＞
図６乃至図８を参照して、図４のステップＳ１０５の詳細について一の制御方法を用いて説明する。尚、図６の動作の制御を行う主体は制御部７Ｃである。

先ず、需給制御装置７は、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が下降しつつ予め定められた最低目標値に達したか否かを判定する（Ｓ３０１）。内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値に達した場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の各発電電力の出力値を最低目標値を上回る値にするために、蓄電池４の出力ＳがΔＳを単位として１ステップずつ増加するように、蓄電池４の出力Ｓを出力Ｓ＋ΔＳに変更するための指令を出力する（Ｓ３０２）。尚、ΔＳは予め整定された量である。ステップＳ３０２の指令が出力されると、蓄電池４は、蓄電池４の出力ＳがΔＳだけ増加するように、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を充電する。このとき、内燃力発電装置２は電力系統１の全体に亘って負荷周波数制御を行っていることから、蓄電池４の充電に伴って再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が減少すると、内燃力発電装置２の発電出力は増加することになる。そして、ステップＳ３０１を再度実行する。内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値を上回らない場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、需給制御装置７は、蓄電池４の出力Ｓ＋ΔＳを出力Ｓ＋２ΔＳに変更するための指令を出力する（Ｓ３０２）。ステップＳ３０２の指令が出力されると、蓄電池４は、蓄電池４の出力Ｓ＋ΔＳがΔＳだけ増加するように、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を充電する。内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値を上回るまで、ステップＳ３０１，Ｓ３０２を繰り返し実行する。

内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値を上回った場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値＋ΔＳ＋ε（ε＜ΔＳ）を上回ったか否かを判定する（Ｓ３０３）。尚、説明の便宜上、ステップＳ３０３を最初に実行する際の蓄電池４の出力はＳであることとする。内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値＋ΔＳ＋εを上回った場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の各発電電力の出力値を最低目標値と最低目標値＋ΔＳとの間の値にするために、蓄電池４の出力ＳがΔＳを単位として１ステップずつ減少するように、蓄電池４の出力Ｓを出力Ｓ−ΔＳに変更するための指令を出力する（Ｓ３０４）。ステップＳ３０４の指令が出力されると、蓄電池４は、蓄電池４の出力ＳがΔＳだけ減少するように、負荷５に対して放電する。このとき、内燃力発電装置２は電力系統１の全体に亘って負荷周波数制御を行っていることから、蓄電池４の放電に伴って内燃力発電装置２の発電出力は減少することになる。そして、ステップＳ３０１を再度実行する。内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値＋ΔＳ＋εを上回り続けている場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、需給制御装置７は、蓄電池４の出力Ｓ−ΔＳを出力Ｓ−２ΔＳに変更するための指令を出力する（Ｓ３０４）。ステップＳ３０４の指令が出力されると、蓄電池４は、蓄電池４の出力Ｓ−ΔＳがΔＳだけ減少するように、負荷５に対して放電する。内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値＋ΔＳ＋εを下回るまで、ステップＳ３０１，Ｓ３０３，Ｓ３０４を繰り返し実行する。

内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が最低目標値＋ΔＳ＋εを下回った場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、蓄電池４の出力Ｓが負の値であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。蓄電池４の出力Ｓが正の値である場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、蓄電池４の充電が行われていることから、ステップＳ３０１を再度実行する。

蓄電池４の出力Ｓが負の値である場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ)、蓄電池４の放電が行われていることから、即ち、内燃力発電装置２は発電電力を蓄電池４に依存せずに減少可能な余裕を有していることから、需給制御装置７は、蓄電池４の充放電を停止させるための指令を出力する（Ｓ３０６）。ステップＳ３０６の指令が出力されると、蓄電池４は充放電を停止し、蓄電池４の出力Ｓは零になる。

図７を参照して図６の動作を説明する。横軸は時間を示し、縦軸は内燃力発電装置２の発電出力レベルを示している。実線は、蓄電池４の充放電が行われない場合の、内燃力発電装置２の発電出力であって負荷５の総需要から再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を減じた値を示している。一点鎖線は、蓄電池４の出力ＳがΔＳを単位として増加又は減少する様子を示している。尚、蓄電池４の出力Ｓの下方向の変化はΔＳの充電を示し、蓄電池４の出力Ｓの上方向の変化はΔＳの放電を示している。太破線は、蓄電池４の充放電が行われた場合の、内燃力発電装置２の発電出力を示している。細破線は、内燃力発電装置２の最低目標値を示している。

内燃力発電装置２の発電出力が下降しつつ最低目標値に達すると、このときの蓄電池４の出力ＳがΔＳを単位として１ステップ増加するように、蓄電池４は再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を充電し、これに伴い、内燃力発電装置２の発電出力は増加する（時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３）。内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値＋ΔＳ＋εを上回ると、このときの蓄電池４の出力ＳがΔＳを単位として１ステップ減少するように、蓄電池４は負荷５に対して放電し、これに伴い、内燃力発電装置２の発電出力は減少する（時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６）。時刻ｔ６を過ぎると、内燃力発電装置２の発電出力は最低目標値を上回り、蓄電池４の充放電は停止する。

図８を参照して図６の動作を説明する。

内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値を下回ると、このときの蓄電池４の出力ＳがΔＳ増加するため、内燃力発電装置２の発電出力は増加する。一方、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値＋ΔＳ＋εを上回ると、このときの蓄電池４の出力ＳがΔＳ減少するため、内燃力発電装置２の発電出力は減少する。内燃力発電装置２の発電出力は、蓄電池４の充放電に従って、最低目標値と最低目標値＋ΔＳとの間で変化することになる。

このように、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値を下回った場合、蓄電池４が再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を充電するため、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値以上に維持され、内燃力発電装置２の下げ代を確保することが可能になる。また、蓄電池４が充放電を行っている期間、内燃力発電装置２は負荷周波数制御を継続するため、電力系統１において連続性のよい負荷周波数制御を行うことが可能になる。また、ステップＳ３０３において、内燃力発電装置２の発電出力が比較される対象として、蓄電池４の出力Ｓを増減させる際の変化単位であるΔＳより小さいεが含まれているため、内燃力発電装置２の発電出力を最低目標値と最低目標値＋ΔＳとの間の１ステップ分の範囲内（最低目標値＋ε）に収束させることが可能になる。

＜蓄電池による負荷周波数制御＞
図９及び図１０を参照して、図４のステップＳ１０５の詳細について他の制御方法を用いて説明する。尚、図９の動作の制御を行う主体は制御部７Ｃである。

先ず、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の各発電電力の出力値が下降しつつ予め定められた最低目標値に達した場合、需給制御装置７は、内燃力発電装置２が負荷周波数制御を停止し、内燃力発電装置２の発電出力を最低目標値に固定するための指令を出力する（Ｓ４０１）。ステップＳ４０１の指令が出力されると、内燃力発電装置２による負荷周波数制御が停止し、内燃力発電装置２の発電出力は最低目標値に固定される。

内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値に固定された状態で、内燃力発電装置２及び再生可能エネルギー発電装置３の総発電出力が負荷５の総需要を上回ると、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が余剰になってしまうため、蓄電池４を用いて再生可能エネルギー発電装置３の余剰電力のみを充電する必要がある。そこで、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値に固定されている期間、需給制御装置７は、負荷５との間における電力の需要及び供給がバランスするように、蓄電池４が充電を行いながら負荷周波数制御を行うための指令を出力する（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２の指令が出力されると、以下の式（１６）に示す条件が成立するように、蓄電池４の調整出力Ｓ_ctlは制御される。

（但し、Ｓｃｔｌ＝−ＡＲである。）
需給制御装置７は、蓄電池４が負荷周波数制御を行った結果、蓄電池４の出力Ｓが予め定められた負の値−ε未満であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。蓄電池４の出力Ｓが−ε以上である場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、蓄電池４の放電量が−εに相当する量に達していないため、需給制御装置７は、蓄電池４が充電を行いながら負荷周波数制御を行うための指令を継続して出力する（Ｓ４０２）。一方、蓄電池４の出力Ｓが−ε未満である場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、蓄電池４の放電量が−εに相当する量に達しているため、需給制御装置７は、蓄電池４の充放電を停止するための指令を出力する（Ｓ４０４）。ステップＳ４０４の指令が出力されると、蓄電池４が充放電を停止し、蓄電池４の出力Ｓは零になる。従って、蓄電池４による負荷周波数制御は停止する。そして、需給制御装置７は、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値に固定された状態を解除し、内燃力発電装置２による負荷周波数制御を再開するための指令を出力する（Ｓ４０５）。ステップＳ４０５の指令が出力されると、内燃力発電装置２による負荷周波数制御が再開され、内燃力発電装置２の発電出力は負荷周波数制御に応じて変化することになる。

図１０を参照して図９の動作を説明する。横軸は時間を示し、縦軸は内燃力発電装置２の発電出力レベルを示している。太実線は、蓄電池４による負荷周波数制御が行われない場合の、内燃力発電装置２の発電出力であって負荷５の総需要から再生可能エネルギー発電装置３の発電出力を減じた値を示している。細実線は、蓄電池４による負荷周波数制御が行われた場合の、内燃力発電装置２の発電出力を示している。細破線は、内燃力発電装置２の最低目標値を示している。

内燃力発電装置２の発電出力が下降しつつ最低目標値に達すると、内燃力発電装置２による負荷周波数制御が停止し、内燃力発電装置２の発電出力は最低目標値（細実線）に固定される。一方、蓄電池４は、内燃力発電装置２及び再生可能エネルギー発電装置３と負荷５との間における電力の需要及び供給がバランスするように、充電を行いながら負荷周波数制御を行う（時刻ｔ１）。そして、蓄電池４の放電量が−εに相当する量に達すると、蓄電池４による負荷周波数制御が停止し、内燃力発電装置２の発電出力が最低目標値に固定された状態が解除され、内燃力発電装置２は負荷周波数制御を再開する（時刻ｔ２）。蓄電池４から内燃力発電装置２へ負荷周波数制御を切り替える際にεを考慮しているため、蓄電池４は最低目標値を上回ってから充電を停止する。従って、内燃力発電装置２及び蓄電池４の間で負荷周波数制御が頻繁に切り替わるチャタリングを防止することが可能になる。

以上説明したように、負荷５との間における電力の需要及び供給がバランスするように負荷周波数制御が行われ、負荷５に電力を供給する内燃力発電装置２と、再生可能エネルギーを用いて負荷５に電力を供給する再生可能エネルギー発電装置３と、再生可能エネルギー発電装置３の発電電力を充電する蓄電池４と、が接続される電力系統１において、蓄電池４の充電を制御する需給制御装置７であって、制御部７Ｃは、内燃力発電装置２の出力値が最低目標値まで下降していない場合、蓄電池４の充電レベルが第１充電レベルＴ₁以上であるか否かを判定する機能と、蓄電池４の充電レベルが第１充電レベルＴ₁以上である場合、内燃力発電装置２及び蓄電池４の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、蓄電池４を放電させる機能と、を実行する。これにより、再生可能エネルギー発電装置３の発電出力が予測に反して増加した場合に備えて、電力系統１に対する負荷周波数制御を行いながら、蓄電池４の充電レベルを下げることが可能になる。

また、複数の内燃力発電装置２のうち電力系統１に並列されている内燃力発電装置２の各定格出力値と、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２が起動されるまで負荷５に電力を連続して供給可能な蓄電池４の出力値と、の第１加算値が、負荷５の総需要に対して不足している場合、制御部７Ｃは、複数の内燃力発電装置２のうち電力系統１から解列されている所定の内燃力発電装置２を並列させる機能を実行する。そして、内燃力発電装置２の並列を現状に対して抑制する場合、第１充電レベルＴ₁は第１充電レベルＴ₁より大きい第２充電レベルＴ₁＋αに変更される。これにより、例えば内燃力発電装置２が比較的短時間起動されることが予測される場合、電力系統１に並列されている内燃力発電装置２が起動されるまで負荷５に電力を連続して供給可能な蓄電池４の出力値を調整し、内燃力発電装置２を並列せずに燃料消費効率を向上させることが可能になる。

また、制御部７Ｃは、負荷５との間における電力の需要及び供給がバランスするように、内燃力発電装置２及び蓄電池４を用いて負荷周波数制御を行うための指令を出力することができる。

また、制御部７Ｃは、内燃力発電装置２の出力値を最低目標値に固定するとともに、負荷５との間における電力の需要及び供給がバランスするように、蓄電池４の充電を制御しながら負荷周波数制御を行うための指令を出力することもできる。

また、制御部７Ｃは、蓄電池４の充電量を一定量放電させるとともに、負荷５との間における電力の需要及び供給がバランスするように、内燃力発電装置２を用いて負荷周波数制御を行うための指令を出力することもできる。

尚、本実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１ 電力系統
２ 内燃力発電装置
３ 再生エネルギー発電装置
４ 蓄電池
５ 負荷
７ 需給制御装置
７Ｃ 制御部

Claims (8)

1. 負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように負荷周波数制御が行われ、前記負荷に電力を供給する第１発電装置と、再生可能エネルギーを用いて前記負荷に電力を供給する第２発電装置と、前記第２発電装置の発電電力を充電する蓄電池と、が接続される電力系統において、前記蓄電池の充放電を制御する需給制御装置であって、
   前記第１発電装置の出力値が最低目標値まで下降していない場合、前記蓄電池の充電レベルが第１充電レベル以上であるか否かを判定する判定部と、
   前記第１発電装置の出力値が最低目標値まで下降しておらず、前記蓄電池の充電レベルが前記第１充電レベル以上である場合、前記第１発電装置及び前記蓄電池の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、予め、前記蓄電池を放電させる制御を行い、前記第１発電装置の出力値が最低目標値に達した場合、前記第１発電装置の出力値が最低目標値を下回らないように、前記第２発電装置の出力を前記蓄電池に充電させる制御を行う第１制御部と、
   を備えたことを特徴とする需給制御装置。
2. 複数の前記第１発電装置のうち前記電力系統に並列されている前記第１発電装置の各定格出力値と、前記第１発電装置が起動されて前記電力系統に並列されるまで前記負荷に電力を連続して供給可能な前記蓄電池の出力値と、の第１加算値が、前記負荷の総需要に対して不足している場合、前記複数の第１発電装置のうち前記電力系統から解列されている所定の第１発電装置を並列させる第２制御部と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の需給制御装置。
3. 複数の前記第１発電装置のうち前記電力系統に並列されている前記第１発電装置の各定格出力値と、前記第１発電装置が起動されて前記電力系統に並列されるまで前記負荷に電力を連続して供給可能な前記蓄電池の出力値と、の第１加算値が、前記負荷の総需要に対して不足している場合に、前記第１発電装置の並列を抑制するように、前記第１充電レベルは前記第１充電レベルより大きい第２充電レベルに変更させる第２制御部と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の需給制御装置。
4. 前記第１制御部は、前記負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように、前記第１発電装置及び前記蓄電池を用いて負荷周波数制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の需給制御装置。
5. 前記第１発電装置は、内燃力発電装置である
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の需給制御装置。
6. 負荷との間における電力の需要及び供給がバランスするように負荷周波数制御が行われ、前記負荷に電力を供給する第１発電装置と、再生可能エネルギーを用いて前記負荷に電力を供給する第２発電装置と、前記第２発電装置の発電電力を充電する蓄電池と、が接続される電力系統において、前記蓄電池の充放電を制御する需給制御方法であって、
   前記第１発電装置の出力値が最低目標値まで下降していない場合、前記蓄電池の充電レベルが第１充電レベル以上であるか否かを判定し、
   前記第１発電装置の出力値が最低目標値まで下降しておらず、前記蓄電池の充電レベルが前記第１充電レベル以上である場合、前記第１発電装置及び前記蓄電池の少なくとも一方を用いて負荷周波数制御を行いながら、予め、前記蓄電池を放電させる制御を行い、前記第１発電装置の出力値が最低目標値に達した場合、前記第１発電装置の出力値が最低目標値を下回らないように、前記第２発電装置の出力を前記蓄電池に充電させる制御を行う
   ことを特徴とする需給制御方法。
7. 複数の前記第１発電装置のうち前記電力系統に並列されている前記第１発電装置の各定格出力値と、前記第１発電装置が起動されて前記電力系統に並列されるまで前記負荷に電力を連続して供給可能な前記蓄電池の出力値と、の第１加算値が、前記負荷の総需要に対して不足している場合、前記複数の第１発電装置のうち前記電力系統から解列されている所定の第１発電装置を並列させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の需給制御方法。
8. 複数の前記第１発電装置のうち前記電力系統に並列されている前記第１発電装置の各定格出力値と、前記第１発電装置が起動されて前記電力系統に並列されるまで前記負荷に電力を連続して供給可能な前記蓄電池の出力値と、の第１加算値が、前記負荷の総需要に対して不足している場合に、前記第１発電装置の並列を抑制するように、前記第１充電レベルは前記第１充電レベルより大きい第２充電レベルに変更させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の需給制御方法。

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