JP7412674B2 - ネガワット取引支援装置、ネガワット取引システムおよびネガワット取引方法 - Google Patents

Description

本発明はネガワット取引支援装置、ネガワット取引システムおよびネガワット取引方法に関し、詳細には、バーチャルパワープラントを実現するためのネガワット取引支援装置、ネガワット取引システムおよびネガワット取引方法に関する。

従来の電力網は、火力発電所や水力発電所などの大型の発電所で発電した電力を、電気の需要家である企業や家庭に供給する形態をとるのが一般的であった。電気は貯留できない性質をもっているので、電気の品質を維持するためには需要電力と供給電力とをバランスさせる必要がある。従来の電力網においては、需要家で必要とする電力の増減に合わせて、大型の発電所での発電量を調整することで需要と供給のバランスをとっていた。

こうした従来の電力網に代わる電力網として、近年、バーチャルパワープラント（ＶＰＰ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ）を用いた電力網が注目されている。バーチャルパワープラントは、太陽光発電、蓄電池、電気自動車、ネガワット（節電した電力）といった広く普及したエネルギーリソース（分散型のエネルギーリソース）を活用すべく、ＩｏＴを駆使した高度なエネルギーマネジメント技術によって分散型のエネルギーリソースを遠隔・統合制御し、あたかも１つの発電所のような機能を実現するものである。

このように、バーチャルパワープラントの分散型のエネルギーリソースのひとつであるネガワット取引による電力を制御するための技術は、バーチャルパワープラントの要素技術として普及が期待されている。

一方、需要家には、受電電力が契約電力閾値以下の電力になるように受電電力を調整する受電電力調整設備を有する需要家（以下、「受電電力調整需要家」ともいう）が存在する。受電電力調整設備とは、蓄電池システム、自家発電設備などの常用発電設備やデマンドコントローラを用い、受電電力調整需要家の負荷が増大したときに常用発電設備から受電電力調整需要家の負荷に電力を供給して受電電力を契約電力閾値以下の電力に調整している。デマンドコントローラを用いた設備では、受電電力調整需要家の負荷が増大したときに、デマンドコントローラにより受電電力調整需要家内の負荷を選択遮断して受電電力を契約電力閾値以下の電力になるようにしている。

例えば、受電電力調整設備が常用発電設備であり、常用発電設備として蓄電池システムを有する受電電力調整需要家では、受電電力のピークカットを目的とし、受電電力に応じて蓄電池システムの充放電電力を自動的に調整している。

特許文献１では、こうした受電電力調整需要家の既設の受電電力調整設備を改造したり取替えたりすることなくネガワット取引が可能となるネガワット取引支援装置が提案されている。

特開２０１８－１６０９４９号公報

特許文献１に記載されたネガワット取引支援装置を図１１に示す。図１１において、ネガワット取引支援装置６０は、受電電力調整需要家の既設の受電電力調整設備である蓄電池システム１に追加的な構成として用いることができる。蓄電池システム１は、負荷２に並列に接続されており、その蓄電池出力Ｐｂａｔを受電電力ＰｊＡに加えて負荷２に供給することができる。制御装置１０は、入力された受電電力ＰｊＡと蓄電池システム１の蓄電池出力Ｐｂａｔとに基づいて蓄電池システム１の目標出力Ｐｂａｔｒｅｆを決定して電力変換装置１２に出力して、蓄電池１１の出力を調整することにより蓄電池出力Ｐｂａｔを制御している。

図１１のネガワット取引支援装置６０は、制御装置１０の前段に設けられる。ネガワット取引支援装置６０は、ネガワット取引のトリガとなるデマンドレスポンス指令に含まれる受電電力削減量に応じて受電電力ＰｊＡを仮想受電電力ＰｊＢに変換して制御装置１０に入力することにより、ネガワット取引を実現している。デマンドレスポンス指令（以下、「ＤＲ指令」ともいう）はデマンドレスポンスを指示する信号であり、デマンドレスポンスで指定する値（以下、「ＤＲ値」ともいう）やデマンドレスポンス開始時刻・終了時刻などデマンドレスポンスを実行するために必要な指示を含んでいる。

しかしながら、ネガワット取引において電力需要の削減量が調整できたとしても、需要家において必要な電力が増加した場合は、電力需要量がそれに応じて増加することとなり、想定していた電力需要量を超えてしまう場合がある。想定していた電力需要量を超えてしまうと、電力網全体において電力需要量の調整を確実に実行できないという問題がある。

また、周波数に注目すると、従来のネガワット取引支援装置では、自端周波数（系統の周波数のことであり、以下、電源周波数ともいう）を調整する機能（いわゆるガバナフリー機能）は存在していなかった。
電力需給のバランスが保たれているときには、電源周波数は基準周波数（例えば５０Ｈｚ）に一致している。しかしながら、供給（発電量、放電量）に対して需要が増加すると、電源周波数は低下するため、供給を増加させる必要がある。一方、供給に対して需要が減少すると、電源周波数は上昇するため、供給を減少させる必要がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、本発明の課題は、デマンドレスポンス指令によって、需要家の電力需要量が所望の値となるように調整することを可能とし、電力網全体において電力需要量の調整を確実に実行させるためのネガワット取引を実現することができるネガワット取引支援装置、ネガワット取引システムおよびネガワット取引方法を提供することにあり、その際、電源周波数が低下したときに出力を増加させ、電源周波数が上昇したときに出力を減少させるというガバナフリー機能を搭載することにある。

本発明の代表的な実施の形態に係るネガワット取引支援装置は、受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷における負荷電力が変動する際に、前記受電点における受電電力の値が所定の閾値である負荷追従閾値を超えないように、前記受電電力の値を入力として、前記受電電力とは別に前記負荷に電力を供給する補助電力源の出力の値をフィードバック制御する制御装置の前段に設けられたネガワット取引支援装置であって、ネガワット取引におけるデマンドレスポンス指令として前記受電電力の削減量を指定の値にする旨の目標削減量を受信するＤＲ指令受信部と、前記受電電力を削減する際の基準となるベースラインの値を算出するベースライン算出部と、前記ベースラインから前記目標削減量を減算して、受電電力目標値を算出する受電電力目標値算出部と、受電点における電源周波数に基づき周波数偏差補正値を算出する周波数偏差補正部と、前記受電電力目標値から前記周波数偏差補正値を減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値を算出する周波数偏差補正後受電電力目標値算出部と、前記負荷追従閾値から前記周波数偏差補正後受電電力目標値を減算して、受電電力目標バイアス値を算出するバイアス値算出部と、前記受電電力目標バイアス値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記算出した仮想受電電力の値を前記受電点における受電電力の値に代えて前記制御装置に入力する仮想受電電力算出部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の代表的な実施の形態に係るネガワット取引システムは、上記のネガワット取引支援装置にデマンドレスポンス指令を送信するネガワット取引システムであって、前記デマンドレスポンス指令を受信する複数の前記ネガワット取引支援装置のそれぞれに対応する受電点における受電電力を管理する手段と、前記管理する手段で管理された受電電力に基づいて、対応するネガワット取引支援装置に対して送信するデマンドレスポンス指令を生成する手段と、を有することを特徴とする。

本発明の代表的な実施の形態に係るネガワット取引支援方法は、受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷における負荷電力が変動する際に、前記受電点における受電電力の値が所定の閾値である負荷追従閾値を超えないように、前記受電電力の値を入力として、前記受電電力とは別に前記負荷に電力を供給する補助電力源の出力の値をフィードバック制御する制御装置をネガワット取引に適合させるためのネガワット取引支援方法であって、ネガワット取引におけるデマンドレスポンス指令として前記受電電力の削減量を指定の値にする旨の目標削減量を受信するステップと、前記受電電力を削減する際の基準となるベースラインの値を算出するステップと、前記ベースラインから前記目標削減量を減算して、受電電力目標値を算出するステップと、受電点における電源周波数に基づき周波数偏差補正値を算出するステップと、前記受電電力目標値から前記周波数偏差補正値を減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値を算出するステップと、前記負荷追従閾値から前記周波数偏差補正後受電電力目標値を減算して、受電電力目標バイアス値を算出するステップと、前記受電電力目標バイアス値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記算出した仮想受電電力の値を前記受電点における受電電力の値に代えて前記制御装置に入力するステップと、を含むことを特徴とする。

一実施形態に係るネガワット取引支援装置を既存の受電電力調整設備に組み込んだ構成図である。 周波数偏差補正部および周波数偏差補正後受電電力目標値算出部を含む周波数偏差補正回路の機能ブロックである。 図２の周波数偏差補正回路により達成する目標削減量の変化を示すグラフである。 一実施形態に係るネガワット取引支援装置を組み込んだ受電電力調整設備のＤＲ動作の一例を説明する図である。 ＤＲ動作における目標削減量と電源周波数の変動の関係を説明するための図である。 他の周波数偏差補正回路の機能ブロックである。 図６の不感帯を考慮した周波数偏差補正回路により達成する目標削減量の変化を示すグラフである。 さらに他の周波数偏差補正回路の機能ブロックである。 図８の周波数偏差補正回路により達成する目標削減量の変化を示すグラフである。 バーチャルパワープラントの概念構成を説明するための図である。 従来のネガワット取引支援装置を説明するための図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るネガワット取引支援装置（３０）は、受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷における負荷電力が変動する際に、前記受電点における受電電力の値が所定の閾値である負荷追従閾値を超えないように、前記受電電力の値を入力として、前記受電電力とは別に前記負荷に電力を供給する補助電力源の出力の値をフィードバック制御する制御装置の前段に設けられたネガワット取引支援装置であって、ネガワット取引におけるデマンドレスポンス指令として前記受電電力の削減量を指定の値にする旨の目標削減量Ｐｔを受信するＤＲ指令受信部（３１）と、前記受電電力を削減する際の基準となるベースラインＰ０の値を算出するベースライン算出部（３２）と、前記ベースラインから前記目標削減量Ｐｔを減算して、受電電力目標値Ｐｓｅｔを算出する受電電力目標値算出部（３３）と、受電点における電源周波数ｆに基づき周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒを算出する周波数偏差補正部（３４）と、前記受電電力目標値Ｐｓｅｔから前記周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒを減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを算出する周波数偏差補正後受電電力目標値算出部（３５）と、前記負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆから前記周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを減算して、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを算出するバイアス値算出部（３７）と、前記受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを前記受電電力の値ＰｊＡに加算して仮想受電電力を算出して、前記算出した仮想受電電力の値ＰｊＢを前記受電点における受電電力の値ＰｊＡに代えて前記制御装置に入力する仮想受電電力算出部（３９）と、を備えたことを特徴とする。

［２］上記ネガワット取引支援装置（３０）において、前記周波数偏差補正部（３４）は、前記電源周波数ｆと基準周波数との差分である周波数偏差Δｆを、電力値である前記周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒに変換し、前記周波数偏差補正後受電電力目標値算出部（３５）に出力することを特徴とする。

［３］上記ネガワット取引支援装置（３０）において、前記周波数偏差補正部（３４）は、前記周波数偏差Δｆが所定値以内の場合、前記目標削減量Ｐｔを変化させない不感帯を設定することを特徴とする。

［４］上記ネガワット取引支援装置（３０）において、前記補助電力源（１１）は蓄電池であることを特徴とする。

［５］上記ネガワット取引支援装置（３０）にデマンドレスポンス指令を送信するネガワット取引システムであって、前記デマンドレスポンス指令を受信する複数の前記ネガワット取引支援装置（３０）のそれぞれに対応する受電点における受電電力を管理する手段と、前記管理する手段で管理された受電電力に基づいて、対応するネガワット取引支援装置（３０）に対して送信するデマンドレスポンス指令を生成する手段と、を有することを特徴とするネガワット取引システム。

［６］受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷における負荷電力が変動する際に、前記受電点における受電電力の値が所定の閾値である負荷追従閾値を超えないように、前記受電電力の値を入力として、前記受電電力とは別に前記負荷に電力を供給する補助電力源の出力の値をフィードバック制御する制御装置をネガワット取引に適合させるためのネガワット取引支援方法であって、ネガワット取引におけるデマンドレスポンス指令として前記受電電力の削減量を指定の値にする旨の目標削減量Ｐｔを受信するステップと、前記受電電力を削減する際の基準となるベースラインＰ０の値を算出するステップと、前記ベースラインから前記目標削減量Ｐｔを減算して、受電電力目標値Ｐｓｅｔを算出するステップと、受電点における電源周波数ｆに基づき周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒを算出するステップと、前記受電電力目標値Ｐｓｅｔから前記周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒを減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを算出するステップと、前記負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆから前記周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを減算して、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを算出するステップと、前記受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを前記受電電力の値ＰｊＡに加算して仮想受電電力を算出して、前記算出した仮想受電電力の値ＰｊＢを前記受電点における受電電力の値ＰｊＡに代えて前記制御装置に入力するステップと、を含むことを特徴とする。

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

図１は、一実施形態に係るネガワット取引支援装置を既存の受電電力調整設備に組み込んだ構成図である。図１では、受電電力調整設備が蓄電池システム１である場合を例に挙げて説明している。ネガワット取引支援装置３０は、図１１に示したネガワット取引支援装置６０と同様に、既存の蓄電池システム１の制御装置１０の前段に設けることができる。

蓄電池システム１は、制御装置１０と、蓄電池１１と、制御装置１０からの出力に基づいて蓄電池１１の蓄電エネルギーを蓄電池出力Ｐｂａｔに変換して負荷２に供給するための電力変換装置１２とを備えている。蓄電池システム１は、受電電力に応じて、その蓄電池出力Ｐｂａｔが変化するように構成されている。制御装置１０が、入力された受電電力の値と蓄電池出力Ｐｂａｔの値とに応じて蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆを決定して電力変換装置１２へ出力し、この蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆに基づいて電力変換装置１２は蓄電池出力Ｐｂａｔを調整している。

制御装置１０は、負荷電力算出部１３と、負荷追従閾値設定部１４と、蓄電池システム調整値算出部１５とを備えている。

負荷電力算出部１３は、入力された受電電力に蓄電池出力Ｐｂａｔを加算して負荷の値を算出する。ネガワット取引支援装置３０を設けていない場合は、制御装置１０には受電電力として受電点で受電される実受電電力ＰｊＡが入力されるので、負荷電力算出部１３で算出される負荷の値は負荷２における実際の負荷電力ＰＬと等しい値となる。

負荷追従閾値設定部１４は、蓄電池システム１の出力目標を決定するための閾値が設定される。この閾値に従って蓄電池システム１の出力目標値が蓄電池システム調整値算出部１５によって算出される。閾値としては契約電力に準じた値が設定される。契約電力に等しい値を閾値としてもよいが、契約電力よりも低い値を閾値とすると、蓄電池システム１が余裕をもって動作開始できる。設定できる閾値は１つに限らず、複数を設定しておき、どの閾値に基づいて制御を行うかをさらに設定できるようにしてもよい。

蓄電池システム調整値算出部１５は、負荷電力算出部１３で算出された負荷の値が負荷追従閾値設定部１４で設定された閾値を超えないように、蓄電池システム１の出力を調整するための値である蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆを算出する。算出された蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆは、制御装置１０から電力変換装置１２に出力される。

電力変換装置１２は、制御装置１０から受信した蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆに従って蓄電池１１の出力Ｐｂａｔを調整している。

このように蓄電池システム１は、蓄電池１１の出力Ｐｂａｔの値と出力Ｐｂａｔによって変化する受電電力の値との合計を負荷の値として算出し、算出された負荷の値が、制御装置１０の負荷追従閾値として設定された閾値である目標値に収束していくように、蓄電池１１の出力Ｐｂａｔの調整値となる蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆを算出して、蓄電池１１の出力Ｐｂａｔを制御している。すなわち受電電力を入力として、受電電力と蓄電池１１の出力Ｐｂａｔとの合計値が負荷追従閾値として設定される値を目標値として、これに収束するように蓄電池１１の出力Ｐｂａｔを制御する、これは受電電力が、負荷追従閾値として設定される目標値に収束するように蓄電池出力Ｐｂａｔが制御されることに等しく、負荷追従閾値を目標値に、受電電力をフィードバック量とするいわゆるＰＩ制御によるフィードバック系を構成しているといえる。ネガワット取引支援装置３０は、こうしたフィードバック系における目標値に代えて、ネガワット取引のトリガとなるＤＲ指令値（デマンドレスポンスで指定する値）で指定された値を目標値として制御するように変換するものである。

ネガワット取引支援装置３０は、ＤＲ指令受信部３１と、ベースライン算出部３２と、受電電力目標値算出部３３と、周波数偏差補正部３４と、周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５と、負荷追従閾値設定部３６と、バイアス値算出部３７と、ＤＲ発動指令部３８と、仮想受電電力算出部３９とを備えて構成されている。

ＤＲ指令受信部３１は、上位装置からのＤＲ指令を受信することができる。本実施形態において、ＤＲ指令受信部３１は、ネガワット取引におけるＤＲ指令として、ＤＲの開始・終了の時刻を示す信号と、受電点における受電電力の削減量を指定の値にする旨の目標削減量Ｐｔとが含まれている。本実施形態において上位装置とは、バーチャルパワープラントを構成するリソースアグリゲーターなどが挙げられる。

ベースライン算出部３２は、ベースラインＰ０の値を算出する。
ベースラインＰ０とは、ネガワット取引において、需要家がＤＲ指令に応じて、受電電力を削減する際の基準となる値である。例えば、ベースラインＰ０は、その需要家における、所定時間における負荷電力または受電電力の過去数日間に亘る平均値である。例えば、過去５日間において３０分毎に特定した負荷電力の平均値をその時間におけるベースラインＰ０の値とすることができる。ＤＲ発動時において、需要家における当日の負荷電力ＰＬとベースラインＰ０とは近接した値となっていることが好ましい。

受電電力目標値算出部３３は、ベースラインＰ０から目標削減量Ｐｔを減算して、受電電力目標値Ｐｓｅｔを算出し、周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５に出力する。この受電電力目標値Ｐｓｅｔは、ＤＲ指令に応じて受電点の受電電力を削減する場合における、受電電力の目標値である。

周波数偏差補正部３４は、受電点における電源周波数ｆを受信し、以下で詳述するように、周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒを算出し、周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５に出力する。

周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５は、受電電力目標値Ｐｓｅｔから周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒを減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを算出し、バイアス値算出部３７に出力する。

負荷追従閾値設定部３６には、制御装置１０の負荷追従閾値設定部１４で設定された閾値と同じ値が閾値として設定される。例えば負荷追従閾値設定部１４と同様に、契約電力に準じた閾値Ｐｇｒｅｆ（以下、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆともいう）が設定される。負荷追従閾値設定部３６は、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆをバイアス値算出部３７に出力する。

バイアス値算出部３７は、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆから周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを減算して、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを算出し、ＤＲ発動指令部３８に出力する。

ＤＲ発動指令部３８は、ＤＲ指令受信部３１において受信したＤＲ指令に含まれるＤＲの開始時刻をＤＲ発動指令Ｘとして受信すると、ＤＲ発動指令Ｘの時刻に同期するように受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを仮想受電電力算出部３９に出力する。

仮想受電電力算出部３９は、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを受信すると、受電点における実受電電力ＰｊＡに受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを加算し、仮想受電電力ＰｊＢを算出して制御装置１０に出力する。

例えば、ＤＲが発動していない場合（ＤＲ発動指令信号Ｘ＝０の場合）には、ＤＲ発動指令部３８から“０”が出力されるので、仮想受電電力算出部３９は、実受電電力ＰｊＡの値に“０”を加算して仮想受電電力ＰｊＢを算出する。すなわち、ＤＲ発動の指示されていない場合（ＤＲ発動指令信号Ｘ＝０の場合）には、実受電電力ＰｊＡの値がそのまま受電電力ＰｊＢとして出力され、制御装置１０（負荷電力算出部１３）は、実受電電力ＰｊＡを用いて負荷電力ＰＬを算出する。

一方、ＤＲが発動している場合（ＤＲ発動指令信号Ｘ＝１の場合）には、ＤＲ発動指令部３８から“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”が出力されるので、仮想受電電力算出部３９は、実受電電力ＰｊＡの値に“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”を加算して仮想電力ＰｊＢを算出する。すなわち、ＤＲが発動している場合には、実受電電力ＰｊＡの値を“受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓ”だけかさ上げした（バイアスした）値が、受電電力ＰｊＢとして出力され、制御装置１０（負荷電力算出部１３）は、実受電電力ＰｊＡの代わりに仮想受電電力ＰｊＢを用いて負荷電力ＰＬを算出する。

ネガワット取引支援装置３０を蓄電池システム１の前段に設けた場合、制御装置１０は、係る仮想受電電力ＰｊＢに基づいて蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆを算出することができるので、受電点における受電電力が受電電力指定値Ｐｓｅｔに収束するような蓄電池システム１の出力Ｐｂａｔに制御するための蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆを算出することができる。

本実施形態のネガワット取引支援装置３０で算出される受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓは、制御装置１０内の負荷追従閾値設定部１４で閾値として設定された値Ｐｇｒｅｆと、ＤＲ指令における受電電力指定値Ｐｓｅｔを周波数偏差補正した周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃと、の差と等しい。すなわちバイアス値算出部３７において算出される受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓは、本来のフィードバック目標値と、新たに設定されるフィードバック目標値と、の差分といえる。これを予め実受電電力ＰｊＡに加算して仮想受電電力ＰｊＢを算出して制御装置１０に入力することによって、制御装置１０内の負荷追従閾値設定部１４で設定された閾値Ｐｇｒｅｆに代えて、新たに設定された受電電力指定値Ｐｓｅｔを周波数偏差補正した周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃをフィードバック目標値として、受電点における実受電電力ＰｊＡがこの目標値に収束するような蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆが算出されることになる。

図２は、周波数偏差補正部３４および周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５を含む周波数偏差補正回路の機能ブロックを示す図である。
周波数偏差補正部３４は、周波数偏差算出部３４１と、変換部３４４とを含む。
周波数偏差算出部３４１は、電源周波数ｆおよび基準周波数（例えば５０Ｈｚ）を受信し、電源周波数ｆと基準周波数との差分である周波数偏差Δｆを算出する。
変換部３４４は、所定のゲイン（Ｇ）に基づき、周波数を電力値に変換する回路であり、周波数偏差Δｆを周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒに変換する。変換部３４４は、リミッタとして、上限および下限を有する。
上述したように、周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５は、受電電力目標値Ｐｓｅｔから周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒを減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを算出する。
周波数偏差を補正するための周波数偏差補正回路を設けたことにより、電源周波数の変動を電力の変動に変換し、目標削減量を制御することができる。

図３は、図２の周波数偏差補正回路により達成する目標削減量の変化を示すグラフであり、横軸は電源周波数を示し、縦軸は目標削減量を示している。
電源周波数ｆが基準周波数（例えば５０Ｈｚ）より増加すると（周波数偏差Δｆ＞０）、周波数偏差補正回路は目標削減量を減少させる。一方、電源周波数ｆが基準周波数（例えば５０Ｈｚ）より減少すると（周波数偏差Δｆ＜０）、周波数偏差補正回路は目標削減量を増加させる。
なお、変換部３４４に入力される周波数偏差Δｆが下限値未満または上限値超の場合、変換部３４４のリミッタ機能により、目標削減量は一定値となる。

図４は、一実施形態のネガワット取引支援装置を組み込んだ受電電力調整設備におけるＤＲ動作の一例を説明する図である。図４において、（ａ）と（ｂ）とは同じ時間軸に沿って示されており、（ａ）のグラフは、その需要家の受電点において受電した実受電電力ＰｊＡの変動をベースラインＰ０の変動およびその需要家における当日の負荷電力ＰＬの変動と併せて示しており、（ｂ）のグラフは蓄電池出力Ｐｂａｔの変動を示している。なお、図４（ａ）においては、説明のために、時点Ｔ１から時点Ｔ８までは、実受電電力ＰｊＡとほぼ等しい受電電力目標値Ｐｓｅｔが示されている。
はじめに、電源周波数ｆが基準周波数に一致していると仮定する（すなわち、Ｐｃｏｒｒ＝０）。

図４では、ＤＲ指令受信部３１が、時点Ｔ１においてＤＲを開始するＤＲ指令を受信するとともに、時点Ｔ８においてＤＲを終了するＤＲ指令を受信した場合の実受電電力ＰｊＡおよび蓄電池出力Ｐｂａｔの変化を示している。図４において、時点Ｔ１以前においては、負荷電力ＰＬは実受電電力ＰｊＡで賄っており、実受電電力は契約電力閾値Ｐｇｒｅｆを超えていない。したがって蓄電池出力Ｐｂａｔは「０」となっている。

ＤＲ指令受信部３１において、目標削減量Ｐｔを受信すると、受電電力目標値算出部３３は、時点Ｔ１におけるベースラインＰ０から時点Ｔ１における目標削減量Ｐｔを減算することによって、時点Ｔ１における受電電力目標値Ｐｓｅｔを算出して周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５に出力する。

周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５は、算出した時点Ｔ１における受電電力目標値Ｐｓｅｔから周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒ（本例では０）を減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを算出する。

バイアス値算出部３７は、負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆから周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃを減算して、受電電力目標バイアス値Ｐｂｉａｓを算出する。
仮想受電電力算出部３９は、受電電力目標バイアス値ＰｂｉａｓをＴ１の直前の時点における実受電電力ＰｊＡに加算して、仮想受電電力ＰｊＢを得る。

制御装置１０において仮想受電電力ＰｊＢを受信すると、負荷電力算出部１３はＴ１の直前の時点における蓄電池出力Ｐｂａｔを仮想受電電力ＰｊＢに加算して仮想負荷ＰＬＢを算出して蓄電池システム調整値算出部１５に出力する。

蓄電池システム調整値算出部１５は、受信した仮想負荷ＰＬＢから負荷追従閾値Ｐｇｒｅｆを減算して、減算した値に応じた蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆを算出し、電力変換装置１２に出力する。電力変換装置１２は、蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆに基づいて蓄電池１１の出力Ｐｂａｔを調整する。本実施形態のネガワット取引支援装置を組み込んだ受電電力調整設備は、上記で説明した時点Ｔ１におけるＤＲ動作と同様のＤＲ動作をその時点に応じた値に従って繰り返し、蓄電池１１の出力Ｐｂａｔを調整することができる。

図４に示すように、各時点において、蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆによって調整される蓄電池１１の出力Ｐｂａｔ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、負荷電力ＰＬと受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃ）との差分Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と等しい。このように、蓄電池１１の出力Ｐｂａｔは、負荷電力ＰＬと受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃ）との差分を補う値に調整されるので、受電点における受電電力は、目標値Ｐｓｅｔと等しい値に収束することとなる。

図４に示す場合では、目標削減量Ｐｔが一定であり、所定の時間間隔ΔＴでベースラインＰ０が変動しているので、受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃ）も所定時間間隔ΔＴで変動している。蓄電池１１の出力Ｐｂａｔが、負荷電力ＰＬと受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃ）の差分を補う値となるように蓄電池システム調整値Ｐｂａｔｒｅｆが決定される。したがって、各時点における負荷電力ＰＬと受電電力目標値Ｐｓｅｔ（＝周波数偏差補正後受電電力目標値Ｐｓｅｔｃ）との差分Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の値は蓄電池１１の出力Ｐｂａｔ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）と等しくなる。

次に、電源周波数ｆが基準周波数から偏差している場合を説明する。
図５は、ＤＲ動作における目標削減量と電源周波数の変動の関係を説明するための図である。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）において、横軸は時間を示し、図５（ａ）において、縦軸は周波数を示し、図５（ｂ）（ｃ）において、縦軸は電力を示している。
ＤＲ指令受信部３１が、時点Ｔ１においてＤＲを開始するＤＲ指令を受信するとともに、時点Ｔ８においてＤＲを終了するＤＲ指令を受信している。
図５（ａ）に示すように、電源周波数ｆは、基準周波数（例えば５０Ｈｚ）に対して変動している。

図５（ｂ）は、周波数偏差補正をしないときのベースラインおよび受電電力を示す。
目標削減量は、ベースラインと受電電力との差分である。
図５（ｃ）は、周波数偏差補正をしたときのベースラインおよび受電電力を示す。なお、図５（ｃ）においても、周波数偏差補正をしないときの受電電力を一点鎖線で示している。
期間Ｐ１では、図５（ａ）に示すように、電源周波数ｆは、基準周波数より高く、図５（ｃ）に示すように、受電電力は、周波数偏差補正をしないときの受電電力（一点鎖線）より高い。それゆえ、図５（ｂ）の場合と比較して、目標削減量は減少している。
期間Ｐ２では、図５（ａ）に示すように、電源周波数ｆは、基準周波数より低く、図５（ｃ）に示すように、受電電力は、周波数偏差補正をしないときの受電電力（一点鎖線）より低い。それゆえ、図５（ｂ）の場合と比較して、目標削減量は増加している。

このように、電源周波数ｆが基準周波数より上昇したときには、目標削減量を減少させ（＝受電電力を増加させ、電力需要を増加させ）、一方、電源周波数ｆが基準周波数より低下したときには、目標削減量を増加させる（＝受電電力を減少させる、電力需要を減少させる）ことにより、需給調整を行う。
以上より、ネガワット取引装置１００に周波数調整機能（ガバナフリー機能）を搭載することにより、電源周波数ｆの変動を受電電力の変動とみなして充放電電力を制御することができる。

図６を用いて、他の周波数偏差補正回路の機能ブロックを説明する。
周波数偏差補正部３４は、周波数偏差算出部３４１と、不感帯算出部３４２と、不感帯調整済周波数偏差算出部３４３と、変換部３４４とを含む。
周波数偏差算出部３４１は、電源周波数ｆおよび基準周波数（例えば５０Ｈｚ）を受信し、周波数偏差Δｆを算出する。
不感帯算出部３４２は、例えば上限＋０．１Ｈｚ、下限－０．１Ｈｚとしたリミッタであり、－０．１≦Δｆ≦＋０．１の場合には、入力である周波数偏差Δｆをそのまま出力し、Δｆ＜－０．１の場合には、“－０．１”を出力し、＋０．１＜Δｆの場合には、“＋０．１”を出力する。
不感帯調整済周波数偏差算出部３４３は、周波数偏差算出部３４１から受信した周波数偏差Δｆから、不感帯算出部３４２から受信した値を減算し、不感帯調整済周波数偏差Δｆ’を変換部３４４に出力する。
変換部３４４は、所定のゲイン（Ｇ）に基づき、周波数を電力値に変換する回路であり、不感帯調整済周波数偏差Δｆ’を周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒに変換する。変換部３４４は、リミッタとして、上限および下限を有する。

例えば、電源周波数ｆ＝５０．０５Ｈｚの場合、Δｆ＝０．０５Ｈｚであり、不感帯算出部３４２は０．０５を出力するため、Δｆ’＝０である。すると、Ｐｃｏｒｒ＝０であり、Ｐｓｅｔｃ＝Ｐｓｅｔとなる。
一方、電源周波数ｆ＝５０．２Ｈｚの場合、Δｆ＝０．２Ｈｚであり、不感帯算出部３４２は０．１を出力するため、Δｆ’＝０．１である。すると、Ｐｃｏｒｒ≠０であり、Ｐｓｅｔｃ＝Ｐｓｅｔ－Ｐｃｏｒｒとなる。

図７は、図６の不感帯を考慮した周波数偏差補正回路により達成する目標削減量の変化を示すグラフであり、横軸は電源周波数を示し、縦軸は目標削減量を示している。
４９．９≦ｆ≦５０．１の場合には（すなわち、－０．１≦Δｆ≦＋０．１の場合には）、上述したように、Δｆ’＝０、Ｐｃｏｒｒ＝０、Ｐｓｅｔｃ＝Ｐｓｅｔとなるため、目標削減量は一定であり変化しない。
一方、ｆ＜４９．９または５０．１＜ｆの場合には、図３の場合と同様に、電源周波数ｆの変動に応じて、目標削減量も変動する。
このように、周波数偏差補正部３４は、電源周波数ｆと基準周波数との差分が所定値以内の場合、目標削減量を変化させない不感帯を設定することができる。すなわち、電源周波数ｆが基準周波数から一定以内でしか変化しない周波数帯域を不感帯とすることにより、わずかな周波数変動では目標削減量を変化させないことができる。
なお、図示例では、不感帯の上限を＋０．１Ｈｚ、下限を－０．１Ｈｚとしているが、任意の値に設定することができる。

図８を用いて、さらに他の周波数偏差補正回路の機能ブロックを説明する。
周波数偏差補正部３４は、周波数偏差算出部３４１と、変換部３４４と、不感帯調整部３４５と、不感帯調整済周波数偏差算出部３４６とを含む。
周波数偏差算出部３４１は、電源周波数ｆおよび基準周波数（例えば５０Ｈｚ）を受信し、周波数偏差Δｆを算出する。
変換部３４４は、所定のゲイン（Ｇ）に基づき、周波数を電力値に変換する回路であり、周波数偏差Δｆを周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒに変換する。変換部３４４は、例えば上限＋０．５Ｈｚ、下限－０．５Ｈｚとしたリミッタ機能を有する。
不感帯調整部３４５は、電源周波数ｆを受信し、ｆ≦ｆ１またはｆ２≦ｆの場合には、“１”を出力し、ｆ１＜ｆ＜ｆ２の場合には、“０”を出力する。
不感帯調整済周波数偏差算出部３４６は、周波数偏差補正値Ｐｃｏｒｒに“１”または“０”を乗算する。

図９は、図８の周波数偏差補正回路により達成する目標削減量の変化を示すグラフであり、横軸は電源周波数を示し、縦軸は目標削減量を示している。

図９（ａ）では、変換部３４４のリミッタの内側にｆ１、ｆ２が存在する、すなわち、４９．５＜ｆ１かつｆ２＜５０．５である場合を検討する。
ｆ１＜ｆ＜ｆ２の場合、不感帯調整部３４５は０を出力するため、不感帯調整済周波数偏差算出部３４６も０を出力する。すると、Ｐｓｅｔｃ＝Ｐｓｅｔとなるため、目標削減量は一定であり変化しない。それゆえ、ｆ１＜ｆ＜ｆ２の周波数帯域を不感帯とみなすことができる。
４９．５＜ｆ≦ｆ１またはｆ２≦ｆ＜５０．５の場合、不感帯調整部３４５は１を出力するため、不感帯調整済周波数偏差算出部３４６はＰｃｏｒｒを出力する。それゆえ、電源周波数ｆの減少に応じて目標削減量は増加し、電源周波数ｆの増加に応じて目標削減量は減少する。
ｆ≦４９．５または５０．５≦ｆの場合、電源周波数ｆは、変換部３４４のリミッタを超えているため、変換部３４４は一定値を出力する。それゆえ、目標削減量も一定となる。

図９（ｂ）では、変換部３４４のリミッタとｆ１、ｆ２が一致する、すなわち、ｆ１＝４９．５かつｆ２＝５０．５である場合を検討する。
ｆ１＜ｆ＜ｆ２の場合、不感帯調整部３４５は０を出力するため、不感帯調整済周波数偏差算出部３４６も０を出力する。すると、Ｐｓｅｔｃ＝Ｐｓｅｔとなるため、目標削減量は一定であり変化しない。それゆえ、ｆ１＜ｆ＜ｆ２の周波数帯域を不感帯とみなすことができる。
ｆ≦４９．５または５０．５≦ｆの場合、不感帯調整部３４５は１を出力する。ただし、ｆ１＝４９．５またはｆ２＝５０．５は、変換部３４４のリミッタに一致するため、変換部３４４は一定値を出力する。それゆえ、目標削減量も一定となる。
このように、電源周波数ｆが基準周波数から一定以内でしか変化しない周波数帯域を不感帯とする方法には、さまざまな変形例が考えられる。

図１０は、バーチャルパワープラントの概念構成を説明するための図である。図１０において、アグリゲーションコーディネーターＡＣを中心として、その下位に、パワープラントＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３、ＰＰ４とリソースアグリゲーターＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５とを含み、さらにリソースアグリゲーターＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５のそれぞれの下位には需要家Ｃ１～Ｃ１９を含んで構成される。

ここでパワープラントとは、一般送配電事業者や小売電気事業者のことをいう。リソースアグリゲーターとは、需要家とバーチャルパワープラントサービス契約を直接締結して電力リソースの制御を行う事業者のことをいう。アグリゲーションコーディネーターとは、リソースアグリゲーターが制御した電力を束ね、一般送配電事業者や小売電気事業者と直接電力取引を行う事業者のことをいう。

バーチャルパワープラントにおいては、これらの構成要素における情報を処理するコンピュータなどの情報処理装置が、図１０に従った構成に従って互いに通信可能に接続されており、電力リソースを制御している。以下の説明では、バーチャルパワープラントを構成する構成要素における情報処理装置の動作を各構成要素の動作として説明している。

需要家Ｃ１～Ｃ１９は、受電電力が契約電力閾値以下の電力になるように受電電力を調整する受電電力調整設備を有する受電電力調整需要家を含んでいる。受電電力調整需要家は、電力需要を抑制する要求に応じて自身が有する受電電力調整設備を稼働させて受電電力を下げる代わりに、電力需要を抑制した対価を受信する、いわゆるネガワット取引をすることができる。ネガワット取引は、上述した一実施形態に係るネガワット取引支援装置３０を用いることによって実現することができる。需要家Ｃ１～Ｃ１９におけるネガワット取引は、その上位のリソースアグリゲーターＲＡ１～ＲＡ５との間で行われる。

リソースアグリゲーターＲＡ１～ＲＡ５は、それぞれの下位の需要家Ｃ１～Ｃ１９の受電電力などを管理する管理手段を有するとともに、その需要家Ｃ１～Ｃ１９が有するネガワット取引支援装置３０に対して、ネガワット取引を要求するためのＤＲ指令を送信する送信手段を有している。さらに、リソースアグリゲーターＲＡ１～ＲＡ５は、管理手段で管理している各需要家Ｃ１～Ｃ１９の受電電力に基づいてＤＲ指令を生成する手段を有することができる。管理している各需要家Ｃ１～Ｃ１９の受電電力に基づいてＤＲ指令を生成することによって、各需要家における受電電力を考慮したＤＲ指令を生成することができる。

アグリゲーションコーディネーターＡＣは、需要家Ｃ１～Ｃ１９とネガワット取引を行うリソースアグリゲーターＲＡ１～ＲＡ５との間やパワープラントＰＰ１～ＰＰ４との間におけるＤＲ値を制御してバーチャルパワープラント全体で電力の需給がバランスするようにネガワット取引を行う。

リソースアグリゲーターＲＡ１～ＲＡ５に対して、ＤＲとしてある量の電力需要を抑制する旨の要求があった場合に、リソースアグリゲーターＲＡ１～ＲＡ５は、需要家Ｃ１～Ｃ１９に対して、ＤＲを行うためのＤＲ指令を送信する。ＤＲを行う場合、受電電力の削減量を指定したＤＲと受電電力を直接指定するＤＲとが考えられる。受電電力を直接指定するＤＲによれば、電力負荷が通常とは大きく異なる場合に、電力需要の抑制量が必要量を満たさないという事態を回避できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さまざまな変形例が可能である。
例えば、上述した実施形態では、ＤＲ指令受信部が、ＤＲ指令として目標削減量Ｐｔを受信したが、受電電力目標値Ｐｓｅｔを受信することもできる。
また、上述した実施形態では、周波数偏差補正部３４および周波数偏差補正後受電電力目標値算出部３５を含む周波数偏差補正回路が、蓄電池システム１の制御装置１０の前段に設けられるネガワット取引支援装置内に追加されたが、同様の周波数偏差補正部を、発電機システムの制御装置の前段に設けられるネガワット取引支援装置内に追加することもできる。

１…蓄電池システム、２…負荷、１０…制御装置、１１…蓄電池、１２…電力変換装置、１３…負荷電力算出部、１４…負荷追従閾値設定部、１５…蓄電池システム調整値算出部、３０…ネガワット取引支援装置、３１…ＤＲ指令受信部、３２…ベースライン算出部、３３…受電電力目標値算出部、３４…周波数偏差補正部、３４１…周波数偏差算出部、３４２…不感帯算出部、３４３…不感帯調整済周波数偏差算出部、３４４…変換部、３４５…不感帯調整部、３４６…不感帯調整済周波数偏差算出部、３５…周波数偏差補正後受電電力目標値算出部、３６…負荷追従閾値設定部、３７…バイアス値算出部、３８…ＤＲ発動指令部、３９…仮想受電電力算出部、６０…ネガワット取引支援装置。

Claims (5)

1. 受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷における負荷電力が変動する際に、前記受電点における受電電力の値が所定の閾値である負荷追従閾値を超えないように、前記受電電力の値を入力として、前記受電電力とは別に前記負荷に電力を供給する補助電力源の出力の値をフィードバック制御する制御装置の前段に設けられたネガワット取引支援装置であって、
   ネガワット取引におけるデマンドレスポンス指令として前記受電電力の削減量を指定の値にする旨の目標削減量を受信するＤＲ指令受信部と、
   前記受電電力を削減する際の基準となるベースラインの値を算出するベースライン算出部と、
   前記ベースラインから前記目標削減量を減算して、受電電力目標値を算出する受電電力目標値算出部と、
   受電点における電源周波数と基準周波数との差分である周波数偏差を、電力値である周波数偏差補正値に変換する周波数偏差補正部と、
   前記受電電力目標値から前記周波数偏差補正値を減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値を算出する周波数偏差補正後受電電力目標値算出部と、
   前記負荷追従閾値から前記周波数偏差補正後受電電力目標値を減算して、受電電力目標バイアス値を算出するバイアス値算出部と、
   前記受電電力目標バイアス値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記算出した仮想受電電力の値を前記受電点における受電電力の値に代えて前記制御装置に入力する仮想受電電力算出部と、
   を備えたことを特徴とするネガワット取引支援装置。
2. 前記周波数偏差補正部は、前記周波数偏差が所定値以内の場合、前記目標削減量を変化させない不感帯を設定することを特徴とする、
   請求項１に記載のネガワット取引支援装置。
3. 前記補助電力源は、蓄電池であることを特徴とする、
   請求項１または２に記載のネガワット取引支援装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のネガワット取引支援装置と、
   前記ネガワット取引支援装置にデマンドレスポンス指令を送信するネガワット取引システムと、
   を有するシステムであって、
   前記ネガワット取引システムは、
   前記デマンドレスポンス指令を受信する複数の前記ネガワット取引支援装置のそれぞれに対応する受電点における受電電力を管理する手段と、
   前記管理する手段で管理された受電電力に基づいて、対応するネガワット取引支援装置に対して送信するデマンドレスポンス指令を生成する手段と、
   を有することを特徴とするシステム。
   
5. 受電点を介して外部から電力の供給を受ける負荷における負荷電力が変動する際に、前記受電点における受電電力の値が所定の閾値である負荷追従閾値を超えないように、前記受電電力の値を入力として、前記受電電力とは別に前記負荷に電力を供給する補助電力源の出力の値をフィードバック制御する制御装置をネガワット取引に適合させるためのネガワット取引支援方法であって、
   ネガワット取引におけるデマンドレスポンス指令として前記受電電力の削減量を指定の値にする旨の目標削減量を受信するステップと、
   前記受電電力を削減する際の基準となるベースラインの値を算出するステップと、
   前記ベースラインから前記目標削減量を減算して、受電電力目標値を算出するステップと、
   受電点における電源周波数と基準周波数との差分である周波数偏差を、電力値である周波数偏差補正値に変換するステップと、
   前記受電電力目標値から前記周波数偏差補正値を減算して、周波数偏差補正後受電電力目標値を算出するステップと、
   前記負荷追従閾値から前記周波数偏差補正後受電電力目標値を減算して、受電電力目標バイアス値を算出するステップと、
   前記受電電力目標バイアス値を前記受電電力の値に加算して仮想受電電力を算出して、前記算出した仮想受電電力の値を前記受電点における受電電力の値に代えて前記制御装置に入力するステップと、
   を含むことを特徴とするネガワット取引支援方法。

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