JP6735692B2 - 電力需給調整力調達計画支援装置、方法、および電力需給調整力調達計画支援システム - Google Patents

電力需給調整力調達計画支援装置、方法、および電力需給調整力調達計画支援システム Download PDF

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Description

本発明は、電力系統の供給安定度を確保し、電力需給調整力調達コストを最小化するための電力需給調整力調達計画支援装置、方法、および電力需給調整力調達計画支援システムに関する。
電力系統の運用においては、電力の需要量に対する供給量のバランスが許容範囲からずれると電力の安定供給をできなくなる、また電気エネルギーは貯めておくことができないという特性から、電力需要と電力供給のバランスを許容範囲内に維持するいわゆる「同時同量」にする必要がある。電力需要供給における「同時同量」については、例えば、日本では電気事業法第二条四、及び五イ、ロ、及び七に法的に定められている。
また電力系統において、電力需要量の予測に対する電力供給計画のギャップ(電源脱落による供給追加や需要の上振れ等)から、電力需要と電力供給のバランス(電力需給バランス)の維持が崩れる場合がある。需給バランスがある範囲を超えて崩れると、電力系統の周波数や電圧が変動し、電力需要家の電気設備が正常に動作しないことや、極端なケースでは電力系統が大停電になることすらあるなど、電力系統の電力品質の維持に多大な悪影響を及ぼすことになる。これを解消するための電力需給バランス調整用の電源として、従来から火力発電や水力発電が用いられてきた。然るに今後、出力変動が気象条件に左右される再生可能エネルギー電源の連系が増大することにより、電力系統における電力需給バランス調整用の電力需給調整力を供給する電源の追加や最終的に電力需要家に添加される電力需給調整力の調達コストの増大が懸念されている。
一方、電力自由化に取組んでいる国々では、全ての電力系統の利用者に対する公平な利用の保証と電力の安定供給の双方を実現するために、各国の実情に応じて電力系統への接続の仕組みや規定が決められている。この点に関して非特許文献1に詳述されている。
また電源の系統接続が成立するためには、時々刻々変化する電力需要を把握しながら、電力系統内のどこからどこにどれだけの電力を流してよいかという定量的指標として、託送経路の託送可能量、もしくは送電可能容量ATC(ATC:Available Transer Capability)を前もって開示する必要がある。各国では、安定供給上の物理的な制約を踏まえた送電可能容量の定義、算定、開示がなされている。この点に関して非特許文献2に詳述されている。
一方で、系統運用者TSO(TSO:Transmission System Operator)は、電力市場を含めた電力取引の計画段階からリアルタイムの実需給運用段階に至るまで、託送経路や連系線の送電可能容量を超過する電力が流れる送電混雑が発生しないように考慮する必要がある。
そこで、特許文献1に例示されるような送電混雑を考慮し託送経路や連系線の空き容量を有効活用する電力取引オークションシステムや、特許文献2に例示されるような電力の需給バランスと託送経路容量や発電設備制約を考慮した電力取引シミュレーションを長期間に亘って高精度に行い入札条件の違いによる取引結果と収益の評価を支援する方法が考えられている。
また、特許文献1に例示されるような時々刻々変化する電力需要を把握しながら、過渡安定度などの動的な制約が組み込まれた最適潮流計算を利用して送電可能容量ATCを計算する方法が考えられている。
特開2005−78170号公報 特開2007−159239号公報 特許第3862970号
競争環境下の新しい系統運用技術、電学技法第1038号(2005年) 容量確保ルールに関する参考資料、電気事業分科会基本問題小委員会市場環境整備WG(2003年)
送電混雑の発生や送電可能容量の追加により、所定の電源が電力需給調整電力を必要量だけ流せない送電区間を、本発明においては送電ボトルネックと呼ぶこととする。送電ボトルネックがあると、系統運用者が低コストな電源から実需給段階に電力需給調整力の供給を受けられない可能性がある。系統運用者は、電力需給調整力調達の計画段階から実調整段階に至るまでの電力需給バランスを予測しながら、送電ボトルネックとなる託送経路の箇所を将来の時間断面ごとに特定できるのが望ましい。その上でこれを解消して、より低コストな電力需給調整力の調達計画を立案する必要がある。なぜなら、電力需給調整力調達コストは託送料金に掛かり、電力需要家の電気料金に反映されるため、系統運用者は需給調整力調達業務を適切性をもって運用する必要があるからである。
上記点に関して、特許文献1では、送電混雑が発生する送電ボトルネックとなる託送経路で市場を分割し、市場毎に取引を成立させるようにするものである。しかし、これによって、市場が分断されるため、送電ボトルネックを超えて発電価格がより低い電源の電力需給調整力を調達できなくなる可能性がある。
また上記点に関して、特許文献2では、送電ボトルネックの発生や発電設備の制約を考慮した上で、電力市場における価格決定を行うようにするものである。しかし、これによって、送電ボトルネックや発電設備の制約の分だけ、価格が下げ止まることになり、真に発電価格が低い電源による電力需給調整力を調達できなくなる可能性がある。
また上記点に関して、特許文献3では、系統の過渡安定度を考慮した最適潮流計算を利用して送電可能容量を計算するものであって、送電ボトルネックの解消はされるわけではない。
本発明は、上記の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、送電混雑による送電ボトルネックを解消し、より低コストに電力需給調整力を市場調達する計画を立案支援する電力需給調整力調達計画支援装置、方法、および電力需給調整力調達計画支援システムを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明においては「電力市場での電力取引による電力系統の電力需給調整力の調達計画を支援する電力需給調整力調達計画支援装置であって、
電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参加する電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを得て、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追加送電容量解析手段と、
追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能容量決定手段を備えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援装置。」としたものである。
また本発明は、「電力市場の取引を管理運用する電力市場管理装置と、電力系統の事故時の系統安定性を確保する電力系統安定化装置と、電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行う中央給電指令装置と、電力系統の需給調整力の調達計画を支援する電力需給調整力調達計画支援装置を備えた電力需給調整力調達計画支援システムであって、
電力需給調整力調達計画支援装置は、
中央給電指令装置から得た電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定化装置から得た電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データと、電力市場管理装置から得た電力市場に参加する電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを用いて、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追加送電容量解析手段と、
追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから前記総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能容量決定手段と、
目標送電可能容量データベースから得た目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定化整定パラメータを作成する電力系統安定化整定パラメータ作成手段を備え、
中央給電指令装置は、目標送電可能容量決定手段が定めた目標送電可能容量に従って電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行うとともに、給電実績データを電力需給調整力調達計画支援装置に与え、
電力系統安定化装置は、電力系統安定化整定パラメータ作成手段が定めた電力系統安定化整定パラメータに従って電力系統の事故時の系統安定性を確保するとともに、電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データを電力需給調整力調達計画支援装置に与えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援システム。」としたものである。
また本発明は、「電力市場の取引を管理運用する電力市場管理装置と、電力系統の事故時の系統安定性を確保する電力系統安定化装置と、電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行う中央給電指令装置と、電力系統の需給調整力の調達計画を支援する電力需給調整力調達計画支援装置を用いる電力需給調整力調達計画支援方法であって、
電力需給調整力調達計画支援装置は、
中央給電指令装置から得た電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定化装置から得た電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データと、電力市場管理装置から得た電力市場に参加する電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを用いて、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求め、
追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定し、
目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定化整定パラメータを作成し、
中央給電指令装置は、
目標送電可能容量に従って電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行うとともに、給電実績データを電力需給調整力調達計画支援装置に与え、
電力系統安定化装置は、
電力系統安定化整定パラメータに従って電力系統の事故時の系統安定性を確保するとともに、電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データを電力需給調整力調達計画支援装置に与えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援方法。」としたものである。
本発明によれば、電力系統の送電混雑による送電ボトルネックが生じる状況において、送電ボトルネックが解消することができ、より低コストに調整電力を調達する計画を立案することができる。
より詳細に述べると、本発明の実施例によれば、送電ボトルネックを抽出して調整電力の調達コストがより少なくなるような送電可能容量の目標値を生成し、電力系統安定化システム、発電計画システムと連携して、送電可能容量の目標値により近づけるように電力系統安定化システムの運用を支援することによって、より低コストに調整電力の調達計画を立案することができる。
電力需給調整力調達計画支援装置を含む電力需給調整力調達計画システムの全体構成を示すブロック図。 日需要予測と供給計画と需給調整計画との関係を示す図。 電力系統の託送経路または連系線における時系列の送電可能容量を示す図。 電力市場管理装置から得られる電力需給調整の調整力取引実績データD8の例を示す図。 電力系統安定度装置から得られる電力系統安定化実績データD7の例を示す図。 中央給電指令装置から得られる給電実績データD6の例を示す図。 中央給電指令装置から得られる給電計画データD5の例を示す図。 リアルタイム市場における取引スケジュールの模式図。 電力需給調整力調達計画支援装置の全体の処理フローを示す図。 追加送電容量解析手段の詳細処理フローを示す図。 目標送電可能容量決定手段の詳細処理フローを示す図。 電力系統安定化整定パラメータ作成手段の詳細処理フローを示す図。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
図1は、本発明の実施例に係る電力需給調整力調達計画支援装置を含む電力需給調整力調達計画システムの全体構成を示すブロック図である。
図1において、電力需給調整力調達計画システムは、電力需給調整力調達計画支援装置100と、電力需給調整力調達計画支援装置100の周辺に配置された電力系統安定化装置107、中央給電指令装置106、電力市場管理装置108を主たる構成要素とし、これらが通信ネットワークで接続されて構成されている。電力需給調整力調達計画支援装置100は、電力系統安定化装置107、中央給電指令装置106、電力市場管理装置108およびこれらに付随する各種のデータベースに連携されて、系統運用者における電力需給調整力調達計画の支援を行う。
電力需給調整力調達計画支援装置100は、いわゆる計算機システムとして構成されるが、その内部処理機能を手段として記載したときには、追加送電容量解析手段101、目標送電可能容量決定手段102、電力系統安定化整定パラメータ作成手段103を備えている。また電力需給調整力調達計画支援装置100は、適宜入力装置104や出力装置105に接続されて使用される。
また電力需給調整力調達計画支援装置100は、その内部に各種のデータベースDBを保持しており、これらは解析ログデータベースDB1、目標送電可能容量データベースDB2、電力系統安定化整定パラメータデータベースDB3などである。電力需給調整力調達計画支援装置100内部の、これらのデータベースDB1、DB2、DB3に記憶された情報は、外部からのデータを、追加送電容量解析手段101、目標送電可能容量決定手段102、電力系統安定化整定パラメータ作成手段103において加工して求めた二次的なデータということができる。
電力需給調整力調達計画支援装置100は、その外部の各種データベースとはデータの送受信が可能な通信ネットワークで接続されている。図1における外部の各種データベースとは、現状送電可能容量データベースDB4、発電計画データベースDB5、給電実績データベースDB6、電力系統安定化実績データベースDB7、電力需給調整力入札実績データベースDB8、調整力調達計画データベースDB9である。
外部のデータベースのうち、給電実績データベースDB6と給電計画データベースDB5は中央給電指令装置106からのデータを保持し、電力系統安定化実績データベースDB7は電力系統安定化装置107からのデータを保持し、調整力調達実績データベースDB8、調整力調達計画データベースDB9は電力市場管理装置108からのデータを保持している。
なお内部データベースのうち、目標送電可能容量データベースDB2に蓄積された目標送電可能容量データD2は、中央給電指令装置106に与えられ、電力系統安定化整定パラメータデータベースDB3に蓄積された電力系統安定化整定パラメータデータD3は、電力系統安定化装置107に与えられて利用される。このためのデータの送受信が可能な通信ネットワークが適宜、構成され、接続されている。
図1の構成によれば、電力需給調整力調達計画支援装置100において、追加送電容量解析手段101は、給電実績データベースDB6から給電実績データD6を、電力系統安定化実績データベースDB7から電力系統安定化実績データD7を、調整力調達実績データベースDB8から調整力調達実績データD8とを取得して、追加送電容量データD1を生成し、解析ログデータベースDB1に格納する。
また電力需給調整力調達計画支援装置100において、目標送電可能容量決定手段102は、解析ログデータベースDB1から追加送電容量データD1を取得して、目標送電可能容量データD2を生成し、目標送電可能容量データベースDB2に格納する。なお目標送電可能容量決定手段102は、目標送電可能容量データD2を生成するに際し、現状送電可能容量データベースDB4に蓄積された現状送電可能容量データD4を参照する。
また電力需給調整力調達計画支援装置100において、電力系統安定化整定パラメータ作成手段103は、目標送電可能容量データベースDB2から目標送電可能量データD2を取得して、電力系統安定化整定パラメータデータD3を生成し、電力系統安定化整定パラメータデータベースDB3に格納する。
中央給電指令装置106は、給電計画データD5を生成して給電計画データベースDB5に格納し、給電実績データD6を生成して給電実績データベースDB6に格納する。
電力系統安定化装置107は、電力需給調整力調達計画支援装置100内の電力系統安定化整定パラメータデータベースDB3から電力系統安定化整定パラメータデータD3を取得し、電力系統安定化実績データD7を生成し、電力系統安定化実績データベースDB7に登録する。
電力市場管理装置108は、調整力調達実績データD8を生成して調整力調達実績データベースDB8に格納し、また調整力調達計画データD9を生成し調整力調達計画データベースDB9に格納する。
なお入力装置104は、ユーザが電力需給調整力調達計画支援装置100に、所定の指示を行うためのインタフェースである。入力装置104は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル及び/又は操作ボタン等で構成される。
出力装置105は、ユーザが電力需給調整力調達計画支援装置100からユーザに所定の情報を提供するためのインタフェースである。出力装置105は、例えば、ディスプレイ等で構成される。
なお、電力需給調整力調達計画支援装置100を構成する各手段101〜103に係る機能は、例えば、電力需給調整力調達計画支援装置100の備えるCPU(CPU:Central Processing Unit)、メモリ、記憶装置(何れも図示せず)を用いて実現される。例えば、CPUが、記憶装置から所定のコンピュータプログラムをメモリに読み出して実行することにより、上述の各手段101〜103に係る機能が実現される。
図2は、本発明の実施例に係る日需要予測と供給計画と需給調整計画との関係を示す図である。図2では、ある電力系統の予測される1日の実需要変化201(日需要予測)、単数あるいは複数の発電事業者や小売事業者からなるバランシンググループBG(BG:Balancing Group)や需要家の需要調整DR(DR:Damand Response。ネガワットとも言う。)を取りまとめるDRアグリゲータが前日スポット市場で取引する供給計画202、同様にバランシンググループBGやDRアグリゲータが当日時間前市場で調達する供給調整計画203、これらの市場がゲートクローズGC(GC:Gate Close。当日時間前市場への入札及び入札量変更の締め切り時刻であり、例えば、実需給の1時間前とされている。)以降に実需要と供給調整計画との差分に応じて系統運用者がリアルタイム市場で調達する需給調整計画204によって、需要と供給が一致、すなわち同時同量が実現することを示している。
本発明は、系統運用者がリアルタイム市場で調達する需給調整計画204における電力需給調整力の調達コストを如何に低減するかを対象にしている。図1における電力市場管理装置108は、例えば日本卸電力取引所といった市場管理者もしくは系統運用者が主体となって管理運用する装置であり、電力市場の参加者である発電側のバランシンググループBG、需要調整側のDRアグリゲータ、系統運用者等の売り入札と買い入札を取りまとめ、価格の決定基準、例えば、入札価格の安い順、いわゆるメリットオーダーにより落札電源を決定する機能を有している。
図3は、本発明の実施例に係る電力系統の託送経路または連系線における時系列の送電可能容量を説明する図である。電力系統の託送経路および連系線では、供給信頼度条件として次の3つの制約が設けられている。
1つ目は、全ての託送経路では定格容量を超えて電力融通を行ってはならないという熱容量制約301である。2つ目は、全ての母線電圧は設定範囲を超えてはならないという電圧制約302である。3つ目は、系統事故に対する過渡安定性を維持するために、母線間の位相差は一定範囲でなくてはならないという過渡安定度制約303である。
太い点線で示す熱容量制約301は、一般に、これ以上送電量を増やすと託送経路が損壊する制約であり、時間的に固定の制約である。これに対し、細い点線で示す電圧制約302と一点鎖線で示す過渡安定度制約303は、時々刻々と変化する系統の潮流状態を反映して常に変化する制約であることを示している。
すなわち3つの制約のうちで一番厳しい制約を満たす最大送電可能容量TTC(TTC:Total Transfer Capacity)は、細い点線で示す電圧制約302と一点鎖線で示す過渡安定度制約303のうち、各時刻においてより小さい値を示す側の制約条件で定められることになり、時々刻々と変化する系統状態を反映して常に変化することになる。最大送電可能容量TTCは、図3では太い実線で示されている。
また図3においては、最大送電可能容量TTCに対して、天候の変化や景気の変動などの影響による負荷の不確定要素に対応する送電信頼度マージンTRM(TRM:Transmission Reliability Margin)を差し引いた正味送電可能容量NTC(NTC:Net Transfer Capacity)から、さらに既存送電分AAC(NTC:Already Allocated Capacity)を差し引いたものが送電可能容量ATCとなる関係を示している。
図3の関係によれば、事故発生時における電制(電源制限制御)あるいは負制(負荷制限制御)対策によって過渡安定度を担保する電力系統安定化装置が導入されることにより、通常時の過渡安定度制約で決まる時間断面の最大送電可能容量TTCが向上すると考えられる。また、託送経路や電源のトリップあるいは負荷需要の急激な増加があった場合、所定の観測点の電圧・無効電力を規定範囲内に収める電圧・無効電力制御装置が導入されることにより、通常時の電圧制約で決まる最大送電可能容量TTCが向上すると考えられる。
本発明は、過渡安定度制約303や電圧制約302によって決まる最大送電可能容量TTCを向上する電力系統安定化装置が導入されている系統に対して、より安価な電力需給調整力の調達を可能とすることを対象としている。
図4は、本発明の実施例に係る電力市場管理装置108から得られる電力需給調整における調整力調達実績データD8の例を示している。調整力調達実績データD8は、調整力電源IDを示すD801、電力量D802、単価D803、調達総コストD804から構成され、ここでは、具体的な電源名とその電力量並びに電力単価が、比較可能に提示されている。
リアルタイム市場において電力需給調整力を提供する電源は、実需給時に系統運用者がオンラインで制御可能な電源であり、実需給の例えば数ヶ月前から予め必要と公表して買い入札した電力需給調整力の容量相当[kW]分に対して、例えば年間の申し出の容量単価[kW]で応札し、予め定められた基準、例えば単価の安い順のメリットオーダーに従い、容量単価[kW]が安い順に落札者の電源が決まる。これに類する電源は、周波数調整機能の具備を必須とする電源(ピーク調整力電源と記す。)および周波数調整機能の具備を必須としない電源(需給バランス調整力電源と記す。)および気象急変時に稀頻度対応する電源(稀頻度対応電源と記す。)に分けられる。
リアルタイム市場に入札できる電力需給調整力を提供する電源は、例えば系統運用者が予め必要と公表した容量相当[kW]分の電源の他に、既に前日スポット市場や当日時間前市場に入札していて供給力を提供する計画となっていて、実需給時に余力があるとされる電源も売り入札することができる。これに類する電源は、リアルタイム市場に系統運用者が買い入札した電力需給調整力の電力量に対して、申し出の電力量[kWh]単価で応札し、予め定められた基準、例えば単価の安い順であるメリットオーダーに従って落札者の電源が決まる。
図5は、本発明の実施例に係る電力系統安定度装置105から得られる電力系統安定化実績D7の例を示す。電力系統安定化実績D7は、ケースIDを示すD701、電制電源IDを示すD702、電制量D703、負制する需要家の負制設備IDを示すD704、負制量D705から構成される。
これらは、電力系統安定化装置105が予め設定した事故様相・系統状態に対応した制御出力候補として電制および負制をオフラインデータで演算・整定しておき、事故発生時に当該制御出力候補を照合し、その内容を実施する方式である。また、電力系統安定化装置105は、予め設定した事故様相・系統状態に対応した制御出力候補として電制および負制を例えば数分周期のオンラインデータで演算・整定しておき、事故発生時に当該制御出力候補を照合し、その内容を実施する方式であっても良い。また、電力系統安定化装置105は、事故中および事故後の電気的現象に対し、実時間で予測演算を行い、その結果に基づき直ちに電制もしくは負制の安定化制御を実施する方式であっても良い。また、電力系統安定化装置105は、波及現象を検出して、予め設定した制御を実施する方式でも良い。
図6は、本発明の実施例に係る中央給電指令装置106から得られる給電実績データD6の例を示す。給電実績データD6は、給電電源IDを示すD601、実績時の給電電力量D602、実績時の給電合計量D603から構成される。
図7は、本発明の実施例に係る中央給電指令装置106から得られる給電計画データD5の例を示す。給電計画データD6は、給電電源IDを示すD701、計画時の給電電力量D702、計画時の給電合計量D703から構成される。
中央給電指令装置106は、燃料単価等の経済性指標に基づき、電源系列の出力を決定すると共に、電源系列に所属する電源の運転台数を決定することができる。中央給電指令装置106は、電力系統における電力の予想需要曲線や発電所の電源データ等に基づいて、電力系統を統括管理する中央給電指令装置106から複数の各々の発電所に発電出力指令を出力するとともに、系統周波数の変動に応じて発電所の電源の起動停止や出力の増減を行うようにしている。ここで、中央給電指令装置106は、通常、系統運用者の管轄の電力系統に対して1個設けられ、電力系統を統括管理して電力系統の電力の需給制御を行うものである。中央給電指令装置106は、図2に示す供給計画202、供給調整計画203、需給調整計画204に基づく給電指令を行い需要と供給のバランスを維持する役割を担う。
図8は、本発明の実施例に係るリアルタイム市場における取引スケジュールの模式図を示す。
図8において、系統運用者が給電指令を行う実運用時T807の例えば数ヶ月以上前T801に、バランシンググループBGやDRアグリゲータ等の市場参加者は市場管理者もしくは系統運用者が提示する入札資格を獲得しておく必要がある。また、バランシンググループBGやDRアグリゲータ等の市場参加者は実運用時T807までに系統運用者からの給電指令に従えるような通信設備を施設しておく必要がある。実運用時T807の例えば数週間から数日前T802に系統運用者による電力需給調整力の確保容量の公表がある。実運用時T806の例えば数週間前から前日T803にリアルタイム市場において系統運用者の買い入札に対するバランシンググループBGの応札といった取引がある。例えば前日17時804にバランシンググループBGの調整力提供電源の決定が行われる。当日1時間前T805に時間前市場の取引終了であるゲートクローズGCがある。ゲートクローズGC後の実運用時までT806に、リアルタイム市場では、実運用時T807の例えば翌日から1ヵ月後までに給電指令に基づき電力需給調整力料金の精算が系統運用者とバランシンググループBGやDRアグリゲータとの間で取り交わされ、例えば調整力電源の最も高い落札価格がリアルタイム価格として全ての電源に支払われる。図8に示すような取引スケジュールに沿って、電力需給調整力の取引が行われる。
図9は、本発明の実施例に係る電力需給調整力調達計画支援装置100の全体の処理フローを示す図である。
図1に示す電力需給調整力調達計画支援装置100の追加送電容量解析手段101は、給電実績データベースDB6から給電実績データD6を取得し(処理ステップS901)、電力系統安定化実績データベースDB7から電力系統安定化実績データD7を取得し(処理ステップS902)、調整力調達実績データベースDB8から調整力調達実績データD8を取得し(処理ステップS903)、追加送電容量解析を行い(処理ステップS904)、結果である追加送電容量データD1を解析ログデータベースDB1に格納する(処理ステップS905)。
目標送電可能容量決定手段102は、解析ログデータベースDB1から追加送電容量データD1を取得し、現状送電可能容量データベースDB4から現状送電可能容量データD4を取得して目標送電可能容量データD2を算出し(処理ステップS906)、目標送電可能容量データベースDB2へ結果を格納する(処理ステップS907)。
引き続き、電力系統安定化整定パラメータ作成手段103は、目標送電可能容量データベースDB2から目標送電可能容量データD2を取得し、給電計画データベースDB5から給電計画データD5を取得して電力系統安定化整定パラメータD3を作成し(処理ステップS807)、電力系統安定化整定パラメータデータベースDB3に結果を格納する(処理ステップS908)。
電力需給調整力調達計画支援装置100は、以上の処理の結果として、目標送電可能容量データベースDB2の目標送電可能容量データD2を中央給電指令装置106へ、電力系統安定化整定パラメータデータベースDB3の電力系統安定化整定パラメータデータD3を電力系統安定化装置107へ送信する(処理ステップS909)。
図10は、本発明の実施例に係る電力需給調整力調達計画支援装置100の追加送電容量解析手段101の詳細処理フローを示す図である。
図10に示す処理フローでは、図6に示した給電実績データD6から給電電源IDを示すD601と給電量D602を取得し(処理ステップS1001)、図5に示す電力系統安定化実績データD7から、電制電源IDであるD702と電制量D703、もしくは負制設備IDであるD704と負制量D705を取得し(処理ステップS1002)、図4に示した調整力調達実績データD8から、調整力電源IDを示すD801、調達量(電力量)D802、調達価格D803、調達総コストD804を取得し(処理ステップS1003)、全ての託送経路に対して(処理ステップS1004)、調整力電源に対して(処理ステップS1005)、電制量を想定した上で過渡安定度を考慮した電力系統安定度計算により、第j番目の託送経路の最大送電可能容量TTCjを算出し(処理ステップS1006)、TTCjから給電量jを差し引きATCjを算出し(処理ステップS1007)、託送経路jに関与する調整力電源の調達量の総計がATCjより大きいかどうかを判定し(処理Sステップ1008)、託送経路jに関与する調整力電源の調達量の総計がATCjより大きい場合、託送経路jに関与する調整力電源の調達量の総計とATCjとの差分から追加送電容量ΔATCjを算出し(処理ステップS1009)、追加送電容量ΔATCjを調整力電源iの実績調達量(ベースポイントと呼ぶ)に対して追加給電量として設定し(処理ステップS1010)、託送経路jをATCボトルネックとして追加送電容量jと共にデータD1として解析ログデータベースDB1に格納する(処理ステップS1011)。なお、処理ステップS1004から処理ステップS1007までの処理は、全ての託送経路に対する追加送電容量を求めるまで繰返し実行される。処理ステップS1005では、過渡安定度を考慮する代わりに、定態安定度や電圧安定性を考慮した電力系統安定度計算を用いても良い。
図11は、本発明の実施例に係る電力需給調整力調達計画支援装置100の目標送電可能容量決定手段102の詳細処理フローを示す図である。
図11に示す処理フローでは、解析ログデータベースDB1から、全ての託送経路に対して(処理ステップS1101)、ATCボトルネックの追加送電容量jを取得し(処理ステップS1102)、現状送電可能容量データベースDB4から託送経路iの現状の送電可能容量S_ATCiを取得し(処理ステップS1103)、追加送電容量iを現状の送電可能容量S_ATCi加算することにより算出し(処理ステップS1104)、結果の目標送電可能容量D_ATCiを目標送電可能容量データベースDB2に目標送電可能容量データD2として格納する(処理ステップS1105)。なお、処理ステップS1101から処理ステップS1105までの処理は、全ての託送経路に対する目標送電可能容量データD2を求めるまで繰返し実行される。
なお現状送電可能容量データベースDB4は、例えば、電力系統同時情報公開システム等により公開される送電可能容量を利用しても良い。あるいは、既存の送電可能容量計算装置等によりリアルタイムに計算されるデータを利用しても良い。
図12は、本発明の実施例に係る電力需給調整力調達計画支援装置100の電力系統安定化整定パラメータ作成手段103の詳細処理フローを示す図である。
図12に示す処理フローでは、全ての託送経路に対し(処理ステップS1201)、目標送電可能容量データベースDB2から託送経路iの目標送電可能容量データD2としてデータD_ATCiを取得し(処理ステップS1202)、目標送電可能容量D_ATCiにおける例えば過渡安定度を考慮した系統安定度を計算し(処理ステップS1203)、系統安定度を判定し(処理ステップS1204)、判定結果が不安定の場合、D_ATCiを予め設定した刻み幅で減算し(処理ステップS1205)、処理ステップS1203を繰り返す。処理ステップS1104において安定の場合、目標送電可能容量データD2であるデータD_ATCiを安定送電可能容量として決定し(処理ステップS1206)、全てのデータD_ATCを満たす電力系統安定化整定パラメータとして例えば電制する電源やその電制量を例えば過渡安定度を考慮した最適潮流計算OPFにより計算し(処理ステップS1207)、結果を電力系統安定化整定パラメータデータベースDB3に格納する(処理ステップS1208)。処理ステップS1203や処理ステップS1207では、過渡安定度を考慮する代わりに、定態安定度や電圧安定性を考慮した最適潮流計算OPFを用いても良い。
本発明の実施例に係る電力需給調整力調達計画支援装置100は、電力系統における託送経路毎の現状送電可能容量データベースDB4から取得した現状送電可能容量データD4と目標送電可能容量データベースDB2の目標送電可能容量データD2とを比較対象可能なように電力系統図に対して描画する託送経路の数値、太さ、色、その他の視覚的に識別可能な表現を用いて表示し図1の出力装置105により出力しても良い。併せて解析ログデータベースDB1から取得した託送経路毎の追加送電容量を数値、その他の視覚的に識別可能な表現を用いて表示しても良い。
100:電力需給調整力調達計画支援装置
101:追加送電容量解析手段
102:目標送電可能容量決定手段
103:電力系統安定化整定パラメータ作成手段
104:入力装置
105:出力装置
106:中央給電指令装置
107:電力系統安定化装置
108:電力市場管理装置
DB1:解析ログデータベース
DB2:目標送電可能容量データベース
DB3:電力系統安定化整定パラメータデータベース
DB4:現状送電可能容量データベース
DB5:給電計画データベース
DB6:給電実績データベース
DB7:電力系統安定化実績データベース
DB8:調整力調達実績データベース
DB9:調整力調達計画データベース

Claims (18)

  1. 電力市場での電力取引による電力系統の電力需給調整力の調達計画を支援する電力需給
    調整力調達計画支援装置であって、
    電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定
    化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値
    についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参加する電源の電力需給調整力の調
    達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを得て、電力需給
    調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の給電量に
    対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追加送電容量解析手段と、
    該追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計
    画とから前記総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能
    容量決定手段を備えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援装置。
  2. 請求項1記載の電力需給調整力調達計画支援装置であって、
    前記目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定
    化整定パラメータを作成する電力系統安定化整定パラメータ作成手段を備えることを特徴
    とする電力需給調整力調達計画支援装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の電力需給調整力調達計画支援装置であって、
    前記追加送電容量解析手段は、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託
    送経路の送電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い、前記総調達コ
    ストが最小となるような託送経路の送電可能容量と電源の給電量の追加送電容量を求める
    ことを特徴とする電力需給調整力調達計画支援装置。
  4. 請求項1または請求項2に記載の電力需給調整力調達計画支援装置であって、
    前記目標送電可能容量決定手段は、託送経路の前記現状送電可能容量に対して前記追加
    送電容量を加算することによって前記目標送電可能容量を決定することを特徴とする電力
    需給調整力調達計画支援装置。
  5. 請求項1または請求項2に記載の電力需給調整力調達計画支援装置であって、
    前記追加送電容量解析手段は、前記追加送電容量を調整力電源の調達量に対する追加給
    電量に設定することを特徴とする電力需給調整力調達計画支援装置。
  6. 請求項2に記載の電力需給調整力調達計画支援装置であって、
    前記電力系統安定化整定パラメータ作成手段は、電力系統安定度判定によって電制電源
    や電制量を決定することを特徴とする電力需給調整力調達計画支援装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力需給調整力調達計画支援装置であっ
    て、
    電力系統における託送経路毎の現状送電可能容量と目標送電可能容量とを比較対象可能
    なように電力系統図に対して描画することを特徴とする電力需給調整力調達計画支援装置
  8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電力需給調整力調達計画支援装置であっ
    て、
    電力系統における託送経路毎の前記追加送電容量を数値、その他の視覚的に識別可能な
    表現を用いて出力することを特徴とする電力需給調整力調達計画支援装置。
  9. 電力市場での電力取引による電力系統の電力需給調整力の調達計画を支援する電力需給
    調整力調達計画支援装置であって、
    電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定
    化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値
    についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参加する電源の電力需給調整力の調
    達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを得て、電力需給
    調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の給電量に
    対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追加送電容量解析手段と、
    該追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計
    画とから前記総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能
    容量決定手段と、
    前記目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定
    化整定パラメータを作成する電力系統安定化整定パラメータ作成手段を備えることを特徴
    とする電力需給調整力調達計画支援装置。
  10. 電力市場の取引を管理運用する電力市場管理装置と、電力市場での電力取引による電力
    系統の電力需給調整力の調達計画を支援する電力需給調整力調達計画支援装置とを備えた
    電力需給調整力調達計画支援システムであって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定
    化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値
    についての電力系統安定化実績データと、前記電力市場管理装置から電力市場に参加する
    電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実
    績データを得て、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可
    能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追加送電
    容量解析手段と、
    該追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計
    画とから前記総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能
    容量決定手段を備えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援システム。
  11. 電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行う中央給電指令装置を備え
    た請求項10記載の電力需給調整力調達計画支援システムであって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    前記中央給電指令装置から得た電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給
    電実績データと、電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限す
    る需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参加
    する電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調
    達実績データを得て、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送
    電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追加
    送電容量解析手段と、
    該追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計
    画とから前記総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能
    容量決定手段を備え、
    前記中央給電指令装置は、前記目標送電可能容量決定手段が定めた目標送電可能容量を
    に従って電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行うとともに、前記給
    電実績データを前記電力需給調整力調達計画支援装置に与えることを特徴とする電力需給
    調整力調達計画支援システム。
  12. 電力系統の事故時の系統安定性を確保する電力系統安定化装置を備えた請求項10または請求項11記載の電力需給調整力調達計画支援システムであって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、前記電力系統
    安定化装置から得た電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限
    する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参
    加する電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力
    調達実績データを得て、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の
    送電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追
    加送電容量解析手段と、
    該追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計
    画とから前記総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能
    容量決定手段と、
    前記目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定
    化整定パラメータを作成する電力系統安定化整定パラメータ作成手段を備え、
    前記電力系統安定化装置は、前記電力系統安定化整定パラメータ作成手段が定めた電力
    系統安定化整定パラメータに従って電力系統の事故時の系統安定性を確保するとともに、
    前記電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備
    と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データを前記電力需給調整力調達計画支
    援装置に与えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援システム。
  13. 電力市場の取引を管理運用する電力市場管理装置と、電力系統の事故時の系統安定性を
    確保する電力系統安定化装置と、電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令
    を行う中央給電指令装置と、電力系統の需給調整力の調達計画を支援する電力需給調整力
    調達計画支援装置を備えた電力需給調整力調達計画支援システムであって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    前記中央給電指令装置から得た電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給
    電実績データと、前記電力系統安定化装置から得た電力系統安定化のために電源制限する
    電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定
    化実績データと、前記電力市場管理装置から得た電力市場に参加する電源の電力需給調整
    力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを用いて、
    電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の
    給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求める追加送電容量解析手段と、
    該追加送電容量解析手段から得た追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計
    画とから前記総調達コストが最小となるための目標送電可能容量を決定する目標送電可能
    容量決定手段と、
    前記目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定
    化整定パラメータを作成する電力系統安定化整定パラメータ作成手段を備え、
    前記中央給電指令装置は、前記目標送電可能容量決定手段が定めた目標送電可能容量に
    従って電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行うとともに、前記給電
    実績データを前記電力需給調整力調達計画支援装置に与え、
    前記電力系統安定化装置は、前記電力系統安定化整定パラメータ作成手段が定めた電力
    系統安定化整定パラメータに従って電力系統の事故時の系統安定性を確保するとともに、
    前記電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備
    と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データを前記電力需給調整力調達計画支
    援装置に与えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援システム。
  14. 電力市場での電力取引による電力系統の電力需給調整力の調達計画を支援する電力需給
    調整力調達計画支援方法であって、
    電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定
    化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値
    についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参加する電源の電力需給調整力の調
    達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを得て、電力需給
    調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の給電量に
    対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求め、
    該追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから前記総調達コストが最
    小となるための目標送電可能容量を決定することを特徴とする電力需給調整力調達計画支
    援方法。
  15. 電力市場の取引を管理運用する電力市場管理装置と、電力市場での電力取引による電力
    系統の電力需給調整力の調達計画を支援する電力需給調整力調達計画支援装置とを用いる
    電力需給調整力調達計画支援方法であって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、電力系統安定
    化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値
    についての電力系統安定化実績データと、前記電力市場管理装置から電力市場に参加する
    電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実
    績データを得て、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可
    能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求め、
    該追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから前記総調達コストが最
    小となるための目標送電可能容量を決定することを特徴とする電力需給調整力調達計画支
    援方法。
  16. 電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令を行う中央給電指令装置を備え
    る請求項15記載の電力需給調整力調達計画支援方法であって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    前記中央給電指令装置から得た電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給
    電実績データと、電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限す
    る需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参加
    する電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調
    達実績データを得て、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送
    電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求め、
    該追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから前記総調達コストが最
    小となるための目標送電可能容量を決定し、
    前記中央給電指令装置は、
    前記目標送電可能容量に従って電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令
    を行うとともに、前記給電実績データを前記電力需給調整力調達計画支援装置に与えるこ
    とを特徴とする電力需給調整力調達計画支援方法。
  17. 電力系統の事故時の系統安定性を確保する電力系統安定化装置を備える請求項15また
    は請求項16記載の電力需給調整力調達計画支援方法であって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給電実績データと、前記電力系統
    安定化装置から得た電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限
    する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データと、電力市場に参
    加する電源の電力需給調整力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力
    調達実績データを得て、電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の
    送電可能容量と各電源の給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求め、
    該追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから前記総調達コストが最
    小となるための目標送電可能容量を決定し、
    前記目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定
    化整定パラメータを作成し、
    前記電力系統安定化装置は、
    前記電力系統安定化整定パラメータに従って電力系統の事故時の系統安定性を確保する
    とともに、前記電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する
    需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データを前記電力需給調整力
    調達計画支援装置に与えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援方法。
  18. 電力市場の取引を管理運用する電力市場管理装置と、電力系統の事故時の系統安定性を
    確保する電力系統安定化装置と、電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令
    を行う中央給電指令装置と、電力系統の需給調整力の調達計画を支援する電力需給調整力
    調達計画支援装置を用いる電力需給調整力調達計画支援方法であって、
    前記電力需給調整力調達計画支援装置は、
    前記中央給電指令装置から得た電力系統に給電した電源と給電量の実績値についての給
    電実績データと、前記電力系統安定化装置から得た電力系統安定化のために電源制限する
    電源と電制量もしくは負荷制限する需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定
    化実績データと、前記電力市場管理装置から得た電力市場に参加する電源の電力需給調整
    力の調達量と総調達コストの実績値についての電力需給調整力調達実績データを用いて、
    電力需給調整力の総調達コストにおける電力系統の各託送経路の送電可能容量と各電源の
    給電量に対する追加送電容量解析を行い追加送電容量を求め、
    追加送電容量に基づいて、現状送電可能容量と給電計画とから前記総調達コストが最小
    となるための目標送電可能容量を決定し、
    前記目標送電可能容量に基づいて、電力系統安定化対策を実施するための電力系統安定
    化整定パラメータを作成し、
    前記中央給電指令装置は、
    前記目標送電可能容量に従って電力系統の電力需要に対する電力供給の計画や給電指令
    を行うとともに、前記給電実績データを前記電力需給調整力調達計画支援装置に与え、
    前記電力系統安定化装置は、
    前記電力系統安定化整定パラメータに従って電力系統の事故時の系統安定性を確保する
    とともに、前記電力系統安定化のために電源制限する電源と電制量もしくは負荷制限する
    需要家設備と負制量の実績値についての電力系統安定化実績データを前記電力需給調整力
    調達計画支援装置に与えることを特徴とする電力需給調整力調達計画支援方法。
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