JP7442417B2

JP7442417B2 - 需給調整支援装置、需給調整装置並びに方法

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Publication number: JP7442417B2
Application number: JP2020173950A
Authority: JP
Inventors: 佑樹辻井; 晴樹三好
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2024-03-04
Anticipated expiration: 2040-10-15
Also published as: JP2022065394A

Description

本発明は、電力系統の需給調整支援装置、需給調整装置並びに方法に関する。

電力を安定供給するためには、需給バランスを調整して周波数を管理目標値以内に維持する必要がある。系統運用者は、需給の変動周期に応じ、ガバナフリーＧＦ（ＧｏｖｅｒｎｏｒＦｒｅｅ）、負荷周波数制御ＬＦＣ（ＬｏａｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌ）、経済負荷配分制御ＥＬＤ（ＥｃｏｎｏｍｉｃＬｏａｄＤｉｓｐａｔｃｈ）による調整電源の出力調整を組み合わせて、エリア単位で管理目標値以内の周波数を維持している。なお、本明細書では、需給調整における出力配分の配分先を調整電源と言う。調整電源は、発電機、蓄電池、デマンドレスポンスの少なくともいずれか１つから選択することができる。

現在、系統運用者は、需給バランスを調整する目的で、公募により調整力を調達している。また、調整力の取引を行う需給調整市場が創設されると、系統運用者は、この需給調整市場において調整力を調達することになる。

需給調整市場では、需要予測誤差、時間内変動、電源脱落等に対応するため、各一般送配電事業者が、ガバナフリーＧＦ、負荷周波数制御ＬＦＣ、経済負荷配分制御ＥＬＤに活用できる調整力を確保することなる。同市場で扱う調整力は、指令値までの出力変化（応動時間）が速く、出力継続時間が短い順に一次調整力、二次調整力（１）、二次調整力（２）、三次調整力（１）、三次調整力（２）の５種類に分けられる。

そのうえで、一次調整力に相当するガバナフリーＧＦ（数秒～数分程度の負荷変動に対応）では、調速機（ガバナ）により、系統周波数の変化に対応して出力を増減させる。二次調整力（１）に相当する負荷周波数制御ＬＦＣ（数分～十数分程度の負荷変動に対応）では、負荷変動に起因する周波数変動や連系線潮流変動等を検出し、調整電源の出力を調整する。二次調整力（２）、三次調整力（１）に相当する経済負荷配分制御ＥＬＤ（十数分程度以上の負荷変動に対応）では、最経済となるよう調整電源へ出力を配分する。なお、三次調整力（２）は低速枠の調整力と位置付けられている。

これら調整力は、供給能力に加え、「中央給電指令所からの指令に応じた出力変化速度等といった反応力」や「発生した需給差に対応するための調整幅」といった能力を求められる。需給調整においては、「反応力」や「調整幅」を有した調整力（ΔｋＷ）を系統運用者が事前に調達した上で、実運用において調整力を運用することになる。調整力の運用に伴っては、可変費用（ｋＷｈ）が発生する。上記説明の通り、需給調整市場は、「調整力の調達（ΔｋＷ確保の側面）」と、「調達した調整力の運用（実際に運用した調整力に対しｋＷｈ価値を支払う側面）」が存在する。「ΔｋＷ」を保有するということは、実需給時点で各時間帯毎に必要な調整能力を持った調整電源等を、出力調整できる状態で予め確保するということである。

系統運用者は、１週間分等の一定期間において、まとめて調整力を調達する。周波数変動を管理目標値以内に維持しつつ、燃料コストや調整力調達コストを可能な限り低減できるだけの調整力を確保しておく必要がある。

また、その運用においては、メリットオーダーに基づいて調整力を発動する仕組みが設けられる可能性がある。メリットオーダーによる出力配分では、コストに基づく優先順位を基に調整電源に出力を配分する。調整力の上げ方向についてはコストの安い順に出力を配分し、調整力の下げ方向についてはコストの高い順に出力を配分する。

図１に、メリットオーダーに応じた出力配分に基づく調整電源ごとの出力配分の一例を示す。このとき、各調整電源ＧＡ、ＧＢ、ＧＣ、ＧＤ、ＧＥの調整コストＭＡ、ＭＢ．ＭＣ、ＭＤ、ＭＥは、ＭＡ＜ＭＢ＜ＭＣ＜ＭＤ＜ＭＥであるものとする。この例は、出力配分可能上限値を３０とする各調整電源に対して、上げ側の調整力の合計値７０を配分するイメージである。まず、調整コストが最も安い調整電源ＧＡに３０を割り当てる。次に、調整コストが２番目に安い調整電源ＧＢに３０を割り当てる。最後に、調整コストが２番目に安い調整電源ＧＣに２０を割り当てる。

ここで、電力系統において負荷変動（再生可能エネルギーの出力変動を含む）等により需給アンバランスが発生すると、周波数変動が発生する。特に太陽光発電が大量に導入されると、短周期変動が増大することに加えて、昼間の供給過剰や夕方の急峻な残余需要（需要から再生可能エネルギーの出力を差し引いた値）増加等が原因で周波数変動が拡大することが想定される。

電力系統の需給調整に関する方法として、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１によると、電力需要調整量とその調整コストに関する実績データから需要調整のためのコストを予測する式を求め、電力供給計画の情報を提示するための計算を行うと記載されている。

特許４５７４９８５号

しかしながら、特許文献１では、系統運用者が選択した運用が最適であったかの判断ができず、系統運用者に運用結果をフィードバックできない可能性がある。例えば、揚水発電機を経済運用のための負荷平準化または、短周期変動吸収のどちらを目的として使用するかにおいても運用結果が大きく異なる。

以上のことから本発明においては、周波数変動を規定値以内に抑制した上で、トータルコストを抑える運用を可能とする電力系統の需給調整支援装置、需給調整装置並びに方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明においては、「電力系統の複数の調整電源に対する調整力を決定する需給調整処理を支援するための需給調整支援装置であって、需給調整を行うために必要な需給データが格納されている需給データデータベースと、需給データデータベースに格納された需給データの中から、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目を選択した上で変更したいパラメータを算出する変更断面作成部と、需給データデータベースに格納された需給データを用いて、運用を変更したい項目と変更したいパラメータにおける需給調整解析を実施する需給調整解析部と、需給調整解析の結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする需給調整支援装置」としたものである。

また本発明においては、「需給調整支援装置により支援される需給調整装置であって、確保した調整力を用いて、電力系統の複数の調整電源に対する出力指令値を算出する需給調整部と、需給調整部で算出された出力指令値が格納されている出力指令値データベースを備えることを特徴とする需給調整装置」としたものである。

また本発明においては、「電力系統の複数の調整電源に対する調整力を決定する需給調整処理を支援するための需給調整支援方法であって、需給調整を行うために必要な需給データを格納し、格納された需給データの中から、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目を選択した上で変更したいパラメータを算出し、需給データを用いて、運用を変更したい項目と変更したいパラメータにおける需給調整解析を実施し、需給調整解析の結果を提示することを特徴とする需給調整支援方法」としたものである。

また本発明においては、「電力系統の複数の調整電源に対する調整力を決定する需給調整処理を行う需給調整方法であって、需給調整を行うために必要な需給データを格納し、格納された需給データの中から、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目を選択した上で変更したいパラメータを算出し、需給データを用いて、運用を変更したい項目と変更したいパラメータにおける需給調整解析を実施し、需給調整解析の結果を提示するとともに、確保した調整力を用いて、電力系統の複数の調整電源に対する出力指令値を算出することを特徴とする需給調整方法」としたものである。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、周波数変動を規定値以内に抑制した上で、トータルコストを抑える運用方法を提示できることにある。

メリットオーダーに応じた出力配分の一例を示す図。電力系統２０に接続されてこれを制御する需給調整装置１０のハードウェア構成例を示す図。実施例１に係る需給調整装置の機能的な構成例を示すブロック図。図３の需給調整支援機能１０Ｂの処理を示すフローチャート。図３の変更断面作成部において、揚水発電機を負荷平準化を目的として変更した断面のイメージを示す図。図３の変更断面作成部において、揚水発電機を短周期変動吸収を目的として変更した断面のイメージを示す図。変更断面作成部において、調整力の大きさを変更した断面のイメージを示す図。変更断面作成部において、調整力の大きさを変更した断面のイメージを示す図。図５ａ、図５ｂの需給調整解析結果を示す図。図６ａ、図６ｂの需給調整解析結果を示す図。実施例２に係る需給調整装置の機能的な構成例を示すブロック図。図９の需給調整支援機能１０Ｂの処理を示すフローチャート。図９の変更断面感度作成部で作成された変更断面感度のイメージを示す図。実施例３に係る需給調整装置の機能的な構成を示すブロック図。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図２は、電力系統２０に接続されてこれを制御する需給調整装置１０のハードウェア構成例を示している。図２において、需給調整装置１０は、例えば、計算機システムで構成される。

図２の上部には一般的な電力系統２０の構成例が示され、下部には需給調整装置１０のハードウェア構成例を示している。このうち電力系統２０は、複数の調整電源Ｇおよび負荷Ｌｄが、ノード、変圧器および送電線Ｌ等を介して相互に連系されたシステムである。ノードには、電力系統２０の保護、制御および監視のための各種の計測器が設置されている。

これに対し、需給調整装置１０は、通信ネットワーク３００を介して、電力系統２０の計測情報等にアクセスし、これを入手することができる。また需給調整装置１０は、その判断結果を電力系統の調整電源に与えてこれを制御する。

需給調整装置１０は、一般的にはコンピュータにより構成されており、表示部２１、入力部２２、通信部２３、プロセッサ２４、メモリ２５および記憶装置ＤＢを備える。表示部２１、入力部２２、通信部２３、プロセッサ２４、メモリ２５および記憶装置ＤＢは、バス２７を介して接続されている。

このうち表示部２１は、需給調整装置１０で扱われるパラメータおよび需給調整装置１０での処理結果等を表示する。表示部２１は、ディスプレイ装置であってもよいし、ディスプレイ装置とともにプリンタ装置または音声出力装置等を用いてもよい。

入力部２２は、需給調整装置１０を動作させるための各種条件等を入力する。入力部２２は、キーボードおよびマウス等を使用できる他、タッチパネルまたは音声指示装置等の少なくともいずれか一つを備えるようにしてもよい。

通信部２３は、通信ネットワーク３００に接続するための回路および通信プロトコルを備える。通信ネットワーク３００は、インターネット等のＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）であってもよいし、ＷｉＦｉまたはイーサネット（登録商標）等のＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）であってもよいし、ＷＡＮとＬＡＮが混在していてもよい。

プロセッサ２４は、コンピュータプログラムを実行し、記憶装置２６に記憶されている各種データベース内のデータの検索、処理結果の表示指示、電力系統２０の需給調整支援に関する処理等を行う。プロセッサ２４は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）であってもよいし、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）であってもよい。プロセッサ２４は、シングルコアロセッサであってもよいし、マルチコアロセッサであってもよい。プロセッサ２４は、処理の一部または全部を行うハードウェア回路（例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ））を備えていてもよい。プロセッサ２４は、ニューラルネットワークを備えていてもよい。プロセッサ２４は、１つまたは複数の半導体チップとして構成してもよいし、計算サーバのようなコンピュータ装置として構成してもよい。プログラムの実行は、複数のプロセッサやコンピュータに分担させてもよい。あるいは、プロセッサ２４は、通信ネットワーク３００を介してクラウドコンピュータ等に需給調整支援プログラムの全部または一部の実行を指示し、その実行結果を受け取るようにしてもよい。

メモリ２５は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）として構成され、コンピュータプログラムおよび計算結果データを記憶したり、各処理に必要なワークエリアをプロセッサ２４に提供したりする。

記憶装置ＤＢは、大容量の記憶容量を有する記憶デバイスであり、例えば、ハードディスク装置やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）である。記憶装置ＤＢは、各種プログラムの実行ファイルやプログラムの実行に用いられるデータを保持することができる。記憶装置２６は、出力指令値データベースＤＢ１、需給データデータベースＤＢ２を保持することができる。また、記憶装置ＤＢは、需給調整支援プログラムを保持することができる。需給調整プログラムは、需給調整装置１０にインストール可能なソフトウェアであってもよいし、需給調整装置１０にファームウェアとして組み込まれていてもよい。

出力指令値データベースＤＢ１には、需給調整部で自動または手動によって計算された出力指令値が格納されている。需給データデータベースＤＢ２には、需要、再生可能エネルギーの出力、燃料特性等、需給調整を行うために必要な需給データが格納されている。

なお図２では、需給調整装置１０が、出力指令値データベースＤＢ１、需給データデータベースＤＢ２を保持する例を示したが、出力指令値データベースＤＢ１、需給データデータベースＤＢ２の少なくともいずれか１つをクラウドサーバに保持させるようにしてもよい。

図３は、実施例１に係る需給調整装置１０の機能的な構成例を示すブロック図である。なお、以下の説明では、“○○部は”と動作主体を記した場合、図２のプロセッサ２４がプログラムである○○部を読み出し、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）にロードした上で○○部の機能を実現するものとする。

図３のように、需給調整装置１０における処理機能で表すと、これは出力指令値データベースＤＢ１、需給データデータベースＤＢ２、需給調整部１１、変更断面作成部１２、需給調整解析部１３、表示部２１を備えるものということができる。このうち出力指令値データベースＤＢ１と、需給調整部１１により需給調整装置１０における需給調整機能１０Ａを達成し、需給データデータベースＤＢ２と、変更断面作成部１２と、需給調整解析部１３と、表示部２１により需給調整装置１０における需給調整支援機能１０Ｂを達成している。なお需給調整支援機能１０Ｂは、需給調整支援装置ということもできる。

需給調整機能１０Ａに関して、需給調整部１１では、需給データＤを入力し、確保した調整力においてメリットオーダー等に基づいて調整力を自動または手動で発動することで出力指令値を算出し、その結果を出力指令値データベースＤＢ１に出力する。またそのうえで、出力指令値データベースＤＢ１に蓄えた出力指令値をそれぞれの調整電源Ｇに与えてこれを制御せしめる運用を実行する。

これに対して需給調整支援機能１０Ｂでは、調整電源に配分した調整力の各条件で電力系統を運用した場合に電力系統の状態がどのように変化し、初期の目的をどの程度達成したのかについての検証を行うことにより、需給調整部１１において調整力を定める場合の判断材料としての基礎資料を入手し、あるいは需給調整処理に反映させることで、需給調整支援を行うものである。

このため需給調整支援機能１０Ｂでは、まず変更断面作成部１２において、需給データデータベースＤＢ２に格納された需給データの実績を入力し、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目（揚水時間、調整力の大きさ等）を選択した上で変更したいパラメータを算出し、その結果を需給調整解析部１３に出力する。これは需給データデータベースＤＢ２には、過去運用の各実需給断面における電力系統各部の多くのデータが格納されているが、これらの中から特定の項目のみを運用者が選択し、選択した項目の条件を変更した時の電力系統各所に与える影響を把握しようとするものである。

需給調整解析部１３では、変更断面作成部１２で作成された変更断面を入力し、変更断面以外は過去の実需給断面と同じ需給データを用いて需給調整解析を実施することで、その結果を表示部２１に出力する。

表示部２１では、需給調整部１３で計算された需給調整解析の結果を入力し、全変更断面での結果または、トータルコストの安い変更断面等の結果を表示する。

図４は、図３の需給調整支援機能１０Ｂの処理を示すフローチャートである。まず処理ステップＳ１の需給データ格納では、過去の実需給断面において、需要、再生可能エネルギーの出力、燃料特性等の需給データを需給データデータベースＤＢ２に格納しておく。

処理ステップＳ２の変更断面作成では、処理ステップＳ１で格納された過去の実需給断面に対して、運用を変更したい項目（揚水時間、調整力の大きさ等）を選択した上で変更したいパラメータを算出する。

過去の実需給断面と、運用を変更したい項目の一例について、図５ａ、図５ｂ、図６ａ、図６ｂを用いて説明する。まず図５ａ、図５ｂの事例における過去の実需給断面では、電力系統は火力発電による調整電源ＧＡ、ＧＢ、ＧＣの３台と、揚水発電による調整電源ＧＤ、ＧＥの２台による計５台により運用されているものとする。

また図５ａでは揚水発電による調整電源ＧＤ、ＧＥについて揚水運転を行い、火力発電による調整電源ＧＡ、ＧＢ、ＧＣの発電量の一部を、揚水発電による調整電源ＧＤ、ＧＥに与えてこれを負荷運用する際の揚水発電機の負荷平準化を目的として調整力を変更した断面のイメージである。本例では、残余需要が小さい時間帯に揚水発電機が揚水負荷運転（汲み上げ）を実施する例を示している。

また図５ｂでは、揚水発電による調整電源ＧＤ、ＧＥについて発電運転を行い、火力発電による調整電源ＧＡ、ＧＢ、ＧＣの発電量と、揚水発電による調整電源ＧＤ、ＧＥの発電量の合計による発電を行う揚水発電機の短周期変動吸収を目的として調整力を変更した断面のイメージである。本例では、再生可能エネルギーの短周期変動が大きい時間帯に揚水発電機が調整力を確保した状態で発電運転（可変速揚水の場合は揚水運転も可）を実施する例を示している。

図５ａ、図５ｂの事例における過去の実需給断面において、処理ステップＳ２で運用を変更したい項目は、例えば揚水時間等である。また図５ｂの事例における過去の実需給断面において、処理ステップＳ２で運用を変更したい項目は、例えば調整力の大きさ等である。

図６ａ、図６ｂの事例における過去の実需給断面では、電力系統は火力発電による調整電源ＧＡ、ＧＢ、ＧＣ、ＧＤ、ＧＥの計５台により運用されているものとする。また図６ａでは、調整力は調整電源ＧＤ、ＧＥの２台であり確保した調整力が小さい場合のイメージであるに対し、図６ｂでは、調整力は調整電源ＧＢ、ＧＣ、ＧＤ、ＧＥの４台であり確保した調整力が大きい場合のイメージである。図６ａ、図６ｂの事例における過去の実需給断面において、処理ステップＳ２で運用を変更したい項目は、例えば調整力の大きさ等である。

処理ステップＳ３の需給調整解析では、処理ステップＳ２で作成された変更断面において、変更断面以外は過去の実需給断面と同じ需給データを用いて需給調整解析を実施する。この場合に変更断面とは、処理ステップＳ２における運用を変更したい項目（揚水時間、調整力の大きさ等）のことであり、これらを可変に設定して需給調整解析を実施する。さらにこの時、変更断面以外の需給データは過去の実需給断面と同じものを採用する必要があり、適宜需給データデータベースＤＢ２に格納された需給データを入力して需給調整解析を実施する。

処理ステップＳ４の表示では、処理ステップＳ３の解析した結果をインターフェースに表示する。なおここで、周波数変動とコストのみでなく、過負荷、電圧逸脱、電圧安定性、同期安定性等の安定性について表示してもよい。過負荷とは潮流が送電線の容量を超過すること、電圧逸脱とは各ノードの電圧が上限値または下限値を逸脱すること、電圧安定性とは負荷の増加、調整電源や変電設備の停止等の擾乱時に電圧を安定に維持する能力のこと、同期安定性とは調整電源の停止等の擾乱時に調整電源間の同期を安定に維持する能力のことである。

図７、図８により解析結果の表示例について説明する。このうち図７は、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目が「揚水発電機の運用」である場合（図５ａ、図５ｂ）に、需給調整解析した結果を表示部２１に出力する時の例である。図７の（ａ）は、図５ａの揚水発電機について変更断面として、負荷平準化を目的とする揚水運転をしたときの各評価項目（周波数変動、コスト、過負荷安定性など）の結果を示しており、図７の（ｂ）は、図５ｂの揚水発電機について変更断面として、短周期変動吸収を目的とする発電運転をしたときの各評価項目（周波数変動、コスト、過負荷安定性など）の結果を示している。

図８は、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目が「調整力の大きさ」である場合（図６ａ、図６ｂ）に、需給調整解析した結果を表示部に出力する時の例である。図８は、６ａ、図６ｂの電力系統について変更断面として、調整力をしたときの各評価項目（周波数変動、コスト、過負荷や電圧逸脱の安定性など）の結果を示している。

以上説明したように、上述した実施例１によれば、過去の実需給断面に対して、周波数変動を規定値以内に抑制した上で、燃料コストや調整力調達コスト等を抑える運用方法を系統運用者に提示できる。

図９は、実施例２に係る需給調整装置の機能的な構成を示すブロック図である。以降、第１実施形態に係る需給調整装置と異なる箇所について記載する。

図９において、需給調整装置１０は、出力指令値データベースＤＢ１、需給データデータベースＤＢ２、需給調整部１１、変更断面作成部１２、需給調整解析部１３、表示部２１に加えて、変更断面感度データベースＤＢ３、変更断面感度作成部１４をさらに備える。この構成によれば、需給調整部１０Ａの構成は図３と同じであり、需給調整支援部１０Ｂの構成に新に変更断面感度データベースＤＢ３、変更断面感度作成部１４を追加したものとなっている。

図９の構成によれば、図３と同様に変更断面作成部１２では、需給データデータベースＤＢ２に格納された需給データの実績を入力し、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目を選択した上で、変更断面感度作成部１４で作成した感度の優先順位に応じて変更したいパラメータを算出し、その結果を需給調整解析部１３に出力する。

そのうえでさらに、変更断面感度作成部１４では、需給調整解析部１３で算出された周波数やコスト等の結果を入力し、変更したい項目に対して、例えば周波数やコスト等の感度を算出し、その結果を表示部２１と変更断面感度データベースＤＢ３に出力する。この結果として、変更断面感度データベースＤＢ３には、変更したい項目（例えば調整力の区分ごと）に対する周波数とコスト等の感度を表す指標である変更断面感度が格納されている。

図１０は、図９の需給調整支援機能１０Ｂの処理を示すフローチャートである。図４の実施例１の処理を示すフローチャートに、変更断面感度作成の処理ステップＳ５を更に備えたものである。また、変更断面作成の処理ステップＳ２の処理が一部変更されている。

処理ステップＳ５の変更断面感度作成では、需給調整解析部１３で算出された周波数やコスト等の結果を入力し、変更したい項目（例えば調整力の区分ごと）に対して、例えば周波数やコスト等の感度を算出する。

図１１は、変更断面感度作成部で作成された変更断面感度のイメージである。この例では、縦軸は周波数変動、横軸はトータルコスト（燃料コストや調整力調達コスト等）であり、調整力の区分ごと（一次調整力、二次調整力（１）、二次調整力（２）、三次調整力（１）、三次調整力（２））の感度を算出するイメージである。

この例では、●が過去実績による断面であり、○が本発明により変更断面を可変とする解析により求めた評価項目（周波数変動とコスト）の間の相関を図示している。この結果では、過去断面●よりも調整力を増加させる方向の場合には調整力の区分によらず、調整力を大きくすれば周波数変動を低く抑えられるという傾向があり、さらに□次調整力のほうが△次調整力よりも周波数変動抑制効果が顕著に表れるということが見て取れる。

またこの例では、過去断面●よりも調整力を低減させる方向の場合には調整力の区分によらず、調整力を小さくすれば周波数変動が大きくなるという傾向があり、さらに□次調整力のほうが△次調整力よりも周波数変動抑制効果が悪いということが見て取れる。

なお、同時に複数の調整力の区分について、大きさを変更した場合の感度として算出してもよい。また、別の感度として、縦軸は調整力の大きさ、横軸は一定の周波数を抑える（許容する）のに増加（減少）するトータルコスト等で表してもよい。

処理ステップＳ２の変更断面作成では、処理ステップＳ５で作成した変更断面感度の優先順位に応じて変更したい項目を算出する。すなわち、コスト削減により寄与する項目を優先して、変更断面を作成する。なお、処理ステップＳ２の変更断面作成で用いる変更断面感度は、過去に作成された変更断面感度を用いる。また、処理ステップＳ２の変更断面作成で変更断面感度を用いるか、用いないかは適宜選択できるものとする。

以上説明したように、上述した実施例２によれば、過去の実需給断面に対して、周波数変動を規定値以内に抑制した上で、燃料コストや調整力調達コスト等を抑える運用方法を系統運用者に提示できる。

図１２は、実施例３に係る需給調整装置の機能的な構成を示すブロック図である。以降、実施例１に係る需給調整装置と異なる箇所について記載する。

図１２において、需給調整装置１０は、出力指令値データベースＤＢ１、需給データデータベースＤＢ２、需給調整部１１、変更断面作成部１２、需給調整解析部１３、表示部２１に加えて、需要・再生可能エネルギー出力予測部１５をさらに備える。

需要・再生可能エネルギー出力予測部１５では、需給データの中から需要と再生可能エネルギー出力を入力し、予測モデルに当てはめることで予測値を算出し、その結果を需給データデータベースＤＢ２に出力する。

予測モデルは、例えば、線形モデル、ベイズ推定、カルマンフィルタ、ＡＲＩＭＡモデル、決定木（ランダムフォレスト等含む）、ニューラルネットワーク、ＳＶＭ等の予測モデル等を想定する。

ここで、変更断面作成部１２では、需給データデータベースＤＢ２に格納されている需要・再生可能エネルギー出力予測部１４で算出した予測値とその他需給データを入力し、予測断面に対して運用を変更したい項目（揚水時間、調整力の大きさ等）を選択した上で変更したいパラメータを算出し、その結果を需給調整解析部１３に出力する。

また、需給調整解析部１３では、変更断面作成部１２で作成された変更断面を入力し、変更断面以外は予測断面の需給データを用いて需給調整解析を実施することで、その結果を表示部２１に出力する。この時、結果を需給調整部１１に出力しても良く、トータルコストの安い変更断面を運用で用いる。

需給調整部１１では、需要・再生可能エネルギー出力予測部１４で算出した予測値とその他需給データを入力し、確保した調整力においてメリットオーダー等に基づいて調整力を自動または手動で発動することで出力指令値を算出し、その結果をデータベースＤＢ１に出力する。

以上説明したように、上述した実施例３によれば、需要と再生可能エネルギー出力の予測値を用いることで、予測断面に対して、周波数変動を規定値以内に抑制した上で、燃料コストや調整力調達コスト等を抑える運用方法を系統運用者に提示できる。

なお、本発明は、上述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、上述した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除または置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能および処理部等は、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。

ＤＢ１：出力配分指令値データベース
ＤＢ２：需給データデータベース
ＤＢ３：変更断面感度データベース
２０：電力系統
１０：需給調整装置
１０Ａ：需給調整機能
１０Ｂ：需給調整支援機能
１１：需給調整部
１２：変更断面作成部
１３：需給調整解析部
１４：変更断面感度作成部
１５：需要・再生可能エネルギー出力予測部
２１：表示部
２２：入力部
２３：通信部
２４：プロセッサ
２５：メモリ
２６：記憶装置
２７：バス
３００：通信ネットワーク

Claims

電力系統の複数の調整電源に対する調整力を決定する需給調整処理を支援するための需給調整支援装置であって、
需給調整を行うために必要な需給データが格納されている需給データデータベースと、前記需給データデータベースに格納された需給データの中から、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目を選択した上で変更したいパラメータを算出する変更断面作成部と、前記需給データデータベースに格納された需給データを用いて、前記運用を変更したい項目と変更したいパラメータにおける需給調整解析を実施する需給調整解析部と、前記需給調整解析の結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする需給調整支援装置。
請求項１に記載の需給調整支援装置であって、
前記需給データは、需要、再生可能エネルギーの出力、燃料特性を含むことを特徴とする需給調整支援装置。
請求項１または請求項２に記載の需給調整支援装置であって、
前記需給調整解析の結果は、評価項目として電力系統の周波数変動並びに電力系統の安定性、及び調整力に関するトータルコストの少なくとも一つを含むことを特徴とする需給調整支援装置。
請求項３に記載の需給調整支援装置であって、
前記評価項目について、異なる評価項目間の感度を表す指標である変更断面感度を格納する変更断面感度データベースと、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目ごとに、前記評価項目についての変更断面感度を作成し前記変更断面感度データベースに格納する変更断面感度作成部とを備えることを特徴とする需給調整支援装置。
請求項４に記載の需給調整支援装置であって、
前記変更断面感度作成部で作成した変更断面感度の優先順位に応じて変更したいパラメータを算出し、その結果を需給調整解析部の処理に反映することを特徴とする需給調整支援装置。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の需給調整支援装置であって、
需要と再生可能エネルギー出力を予測モデルに当てはめることで予測値を算出する需要・再生可能エネルギー出力予測部を備え、前記需要・再生可能エネルギー出力予測部の予測結果を需給データとして、前記需給データデータベースに格納することを特徴とする需給調整支援装置。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の需給調整支援装置により支援される需給調整装置であって、
確保した調整力を用いて、電力系統の複数の調整電源に対する出力指令値を算出する需給調整部と、前記需給調整部で算出された前記出力指令値が格納されている出力指令値データベースを備えることを特徴とする需給調整装置。
電力系統の複数の調整電源に対する調整力を決定する需給調整処理を支援するための需給調整支援方法であって、
需給調整を行うために必要な需給データを格納し、格納された需給データの中から、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目を選択した上で変更したいパラメータを算出し、前記需給データを用いて、前記運用を変更したい項目と変更したいパラメータにおける需給調整解析を実施し、前記需給調整解析の結果を提示することを特徴とする需給調整支援方法。
電力系統の複数の調整電源に対する調整力を決定する需給調整処理を行う需給調整方法であって、
需給調整を行うために必要な需給データを格納し、格納された需給データの中から、過去の実需給断面に対して運用を変更したい項目を選択した上で変更したいパラメータを算出し、前記需給データを用いて、前記運用を変更したい項目と変更したいパラメータにおける需給調整解析を実施し、前記需給調整解析の結果を提示するとともに、
確保した調整力を用いて、電力系統の複数の調整電源に対する出力指令値を算出することを特徴とする需給調整方法。