JP7449252B2

JP7449252B2 - 電力需給調整装置及び方法

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Inventors: 佑樹辻井; 英佑黒田
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Description

本発明は、概して、電力の需給調整に関する。

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許容範囲内に維持する必要がある。系統運用者（典型的には一般送配電事業者）は、需給の変動周期に応じ、複数種類の調整（例えば、ＧＦ（ＧｏｖｅｒｎｏｒＦｒｅｅ）、ＬＦＣ（ＬｏａｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌ、ＬＦＣ）、ＥＬＤ（ＥｃｏｎｏｍｉｃＬｏａｄＤｉｓｐａｔｃｈ、ＥＬＤ）による調整電源の出力調整）を組み合わせて、例えばエリア単位で、周波数を許容範囲内に維持している。なお、本明細書では、需給調整における配分対象の出力の配分先を「調整電源」と言う。「調整電源」は、例えば、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つでよい。

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することができる。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（予備力）を調達することができる。

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、系統運用者となり得る各一般送配電事業者が、上述した複数種類の調整（例えば、ＧＦ、ＬＦＣ、ＥＬＤ）に活用できる調整力を確保することになる。同市場で扱われる調整力として、出力変化速度や出力継続時間のような観点に基づき用意された複数種類の調整力が採用される。例えば、日本では、複数種類の調整力として、一次調整力、二次調整力（１）、二次調整力（２）、三次調整力（１）、及び三次調整力（２）がある。一次調整力に相当するＧＦ（数秒～数分程度の負荷変動に対応）によれば、調速機（ガバナ）により、系統周波数の変化に対応して出力が増減される。二次調整力（１）に相当するＬＦＣ（数分～十数分程度の負荷変動に対応）によれば、負荷変動に起因する周波数変動や連系線潮流変動等が検出され、調整電源の出力が調整される。二次調整力（２）又は三次調整力（１）に相当するＥＬＤ（十数分程度以上の負荷変動に対応）によれば、最経済（例えば系統全体の発電コストが最少）となるよう調整電源へ出力が配分される。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、調整電源毎に系統運用者が負担する調整コストが発生する。調整コストは、例えば、調整力の調達（ΔｋＷ確保の側面）にかかるコストと、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）にかかるコストとを含む。調整力（ΔｋＷ）を保有するということは、実需給時点で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。

電力系統の需給調整方法として、例えば特許文献１に開示された技術がある。特許文献１によると、発電機（調整電源）の出力（調整力）を減少させると、発電機（調整電源）の周波数調整容量を増加させることができる方法が記載されている。

特開２０１３－１６２５６３号公報

例えば、系統運用者は、一定期間（例えば一週間）分の調整力を調達し、その調整力の一部としての出力を、調整コストに基づく優先順位を基に調整電源に配分する。つまり、系統運用者は、メリットオーダーに応じた出力配分を採用することがある。メリットオーダーに応じた出力配分によれば、調整力の上げ側についてはコストの安い順に出力が配分され、調整力の下げ側についてはコストの高い順に出力が配分される。

図１は、メリットオーダーに応じた出力配分の一例を示す。

この例では、調整電源Ａ～Ｅの調整コストＭＡ～ＭＥは、ＭＡ＜ＭＢ＜ＭＣ＜ＭＤ＜ＭＥ（ＭＡが最も安い）であるものとする。また、この例では、調整電源に上げ指令がされるものとする。また、この例では、出力上限値は同一の“３０”であるものとする。調整電源Ａ～Ｅの出力上限値がいずれも“３０”であり、調整電源Ａ～Ｅに対して調整力“８０”が配分されるとする。

まず、調整力“８０”のうち、調整コストが最も安い調整電源Ａの出力上限値分の“３０”が、調整電源Ａに配分される。次に、残りの調整力“５０”のうち、調整コストが２番目に安い調整電源Ｂの出力上限値分の“３０”が、調整電源Ｂに配分される。最後に、残りの調整力“２０”が、調整コストが３番目に安い調整電源Ｃに配分される。

このように、メリットオーダーに応じた出力配分では、安価な調整コストの調整電源へ配分される出力が当該調整電源の出力上限値分の出力である場合や、高価な調整コストの調整電源へ配分される出力が当該調整電源の出力下限値分の出力である場合がある。このため、出力を一方向にしか変更できない調整電源が増加し、故に、全体としての出力変化速度（一定時間に対する出力配分可能幅の最大値）が減少する。出力変化速度が減少し、需要に対して供給を追従できない場合、需給インバランスが発生することで周波数変動が発生する。

上述した特許文献１に開示の技術は、ある調整電源（例えば、ＬＦＣ相当の二次調整力（１））を確保するために別の調整電源（例えば、ＥＬＤ相当の二次調整力（２）又は三次調整力（１））の出力配分指令値を決定するにすぎない。特許文献１は、メリットオーダーに応じた出力配分についての上述の課題、及び、当該課題を解決する手段を、開示も示唆もしていない。これは、上げ方向の出力（調整力）の配分に限らず下げ方向の出力（調整力）についても同様である。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、需給インバランスによる周波数変動を抑制しつつ、調整コストの低減と出力変化速度の維持とを両立することにある。

電力需給調整装置が、調整管理情報と需給インバランスとを基に、電力系統におけるＮ台の調整電源（Ｎは２以上の自然数）のうちのＭ台の調整電源（ＭはＮ以下の自然数）に対して、当該Ｍ台の調整電源の調整コストのメリットオーダーに応じた出力配分を行う。調整管理情報は、Ｎ台の調整電源の各々について出力変化速度、配分済み出力及び出力限界値を表す。各周期について、メリットオーダーに応じた出力配分は、下記（ｘ）及び（ｙ）を満たす配分である。
（ｘ）調整コストが小さい順に調整電源に上げ方向出力が配分されること、又は、調整コストが大きい順に調整電源に下げ方向出力が配分されること。
（ｙ）出力方向が上げ方向と下げ方向のどちらであっても、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少方向にあること。

本発明によれば、需給インバランスによる周波数変動を抑制しつつ、調整コストの低減と出力変化速度の維持とを両立することが期待できる。

メリットオーダーに応じた出力配分の一例を示す図である。実施形態１に係る電力需給調整装置のハードウェア構成を示すブロック図である。実施形態１に係る電力需給調整装置の機能構成を示すブロック図である。実施形態１に係る配分制御関数の一例を示す図である。実施形態１に係る電力需給調整装置の処理を示すフローチャートである。実施形態１に係る出力配分処理を示すフローチャートである。比較例に係る出力配分の一例を示す図である。実施形態１に係る出力配分の一例を示す図である。比較例に係る出力変化の一例を示す図である。実施形態１に係る出力変化の一例を示す図である。実施形態２に係る電力需給調整装置の機能構成を示すブロック図である。実施形態２に係る出力配分処理を示すフローチャートである。変更前の配分制御関数の一例を示す図である。変更後の配分制御関数の一例を示す図である。実施形態１に係る配分制御関数の変形例を示す図である。実施形態３に係る電力需給調整装置の機能構成を示すブロック図である。実施形態３に係るメリットオーダーの一例を示す図である。

以下の説明では、「インターフェース装置」は、一つ以上のインターフェースデバイスでよい。当該一つ以上のインターフェースデバイスは、下記のうちの少なくとも一つでよい。
・一つ以上のＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インターフェースデバイス。Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インターフェースデバイスは、Ｉ／Ｏデバイスと遠隔の表示用計算機とのうちの少なくとも一つに対するインターフェースデバイスである。表示用計算機に対するＩ／Ｏインターフェースデバイスは、通信インターフェースデバイスでよい。少なくとも一つのＩ／Ｏデバイスは、ユーザインターフェースデバイス、例えば、キーボード及びポインティングデバイスのような入力デバイスと、表示デバイスのような出力デバイスとのうちのいずれでもよい。
・一つ以上の通信インターフェースデバイス。一つ以上の通信インターフェースデバイスは、一つ以上の同種の通信インターフェースデバイス（例えば一つ以上のＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ））であってもよいし二つ以上の異種の通信インターフェースデバイス（例えばＮＩＣとＨＢＡ（ＨｏｓｔＢｕｓＡｄａｐｔｅｒ））であってもよい。

また、以下の説明では、「メモリ」は、一つ以上のメモリデバイスであり、典型的には主記憶デバイスでよい。メモリにおける少なくとも一つのメモリデバイスは、揮発性メモリデバイスであってもよいし不揮発性メモリデバイスであってもよい。

また、以下の説明では、「永続記憶装置」は、一つ以上の永続記憶デバイスである。永続記憶デバイスは、典型的には、不揮発性の記憶デバイス（例えば補助記憶デバイス）であり、具体的には、例えば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）である。

また、以下の説明では、「記憶装置」は、メモリと永続記憶装置の少なくともメモリでよい。

また、以下の説明では、「プロセッサ」は、一つ以上のプロセッサデバイスである。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、典型的には、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）のようなマイクロプロセッサデバイスであるが、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）のような他種のプロセッサデバイスでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、シングルコアでもよいしマルチコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、プロセッサコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、処理の一部又は全部を行うハードウェア回路（例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）又はＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ））といった広義のプロセッサデバイスでもよい。

また、以下の説明では、「ｘｘｘＤＢ」といった表現にて、入力に対して出力が得られる情報を説明することがあるが（「ＤＢ」はデータベースの略）、当該情報は、どのような構造のデータでもよいし（例えば、構造化データでもよいし非構造化データでもよいし）、入力に対する出力を発生するニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズムやランダムフォレストに代表されるような学習モデルでもよい。従って、「ｘｘｘＤＢ」を「ｘｘｘ情報」と言うことができる。また、以下の説明において、一つのＤＢは、二つ以上のテーブルに分割されてもよいし、二つ以上のＤＢの全部又は一部が一つのＤＢであってもよい。

また、以下の説明では、「ｙｙｙ部」の表現にて機能を説明することがあるが、機能は、一つ以上のコンピュータプログラムがプロセッサによって実行されることで実現されてもよいし、一つ以上のハードウェア回路（例えばＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ）によって実現されてもよいし、それらの組合せによって実現されてもよい。プログラムがプロセッサによって実行されることで機能が実現される場合、定められた処理が、適宜に記憶装置及び／又はインターフェース装置等を用いながら行われるため、機能はプロセッサの少なくとも一部とされてもよい。機能を主語として説明された処理は、プロセッサあるいはそのプロセッサを有する装置が行う処理としてもよい。プログラムは、プログラムソースからインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布計算機又は計算機が読み取り可能な記録媒体（例えば非一時的な記録媒体）であってもよい。各機能の説明は一例であり、複数の機能が一つの機能にまとめられたり、一つの機能が複数の機能に分割されたりしてもよい。

また、以下の説明では、「電力需給調整装置」は、一つ以上の計算機で構成された計算機システムでもよいし、当該計算機システム（例えば、クラウド基盤）に実現された装置（例えば、クラウドコンピューティングサービスとしての装置、又は、計算機システム上に実現される仮想的な装置（例えば、仮想計算機又はコンテナ））でもよい。

また、以下の説明では、同種の要素を区別しないで説明する場合には、参照符号のうちの共通符号を使用し、同種の要素を区別して説明する場合には、参照符号を使用することがある。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は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及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。

なお、実施形態を説明する図において、同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、以下の実施形態１～３の説明において、電力需給調整は、複数の変動周期レベルに対応した複数種類の調整（例えば、ＧＦ、ＬＦＣ、ＥＬＤ）のいずれの種類の調整にも適用可能である。電力需給調整装置は、一種類又は複数種類の調整を行ってよい。「変動周期レベル」は、変動周期の長さのレベルを意味する。例えば、変動周期が数十分程度であれば当該変動周期のレベルは大（長周期）でよく、変動周期が数分程度であれば当該変動周期のレベルは中（短周期）でよく、変動周期が数十秒程度であれば当該変動周期のレベルは小（微動変動周期）でよい。例えば、長周期にＥＬＤが対応し、短周期にＬＦＣが対応し、微動変動周期にＧＦが対応してよい。
［実施形態１］

図２は、実施形態１に係る電力需給調整装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図２において、電力需給調整装置１０は、例えば、計算機システムで構成される。電力需給調整装置１０は、電力系統２０の負荷変動等に起因する周波数変動を抑制するように需給調整を行う。このとき、電力需給調整装置１０は、需給インバランスを計算し、この需給インバランスに追従する出力配分値（配分される出力の値）を指定した指令である出力配分指令を調整電源（例えば、発電機２３、蓄電池２６又は再生可能エネルギー発電機２７）に指令することで、系統周波数を許容範囲に維持（抑制）することができる。

電力需給調整装置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することができる。電力系統２０は、例えば、複数の発電機２３Ａ～２３Ｄ及び複数の負荷２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｄ～２５Ｆが、母線（ノード）２１Ａ～２１Ｆ、変圧器２２Ａ～２２Ｄ及び送電線路（ブランチ）２４Ａ～２４Ｅ等を介して相互に連系されたシステムである。ここで言う発電機２３Ａ～２３Ｄの各々は、例えば、火力発電機、水力発電機又は原子力発電機でよい。ノード２１Ａ～２１Ｆには、電力系統２０の保護、制御及び監視のための各種の計測器が設置されている。また、各ノード２１Ａ～２１Ｄには、蓄電池２６Ａ～２６Ｄ及び再生可能エネルギー発電機２７Ａ～２７Ｄが接続されている。再生可能エネルギー発電機２７Ａ～２７Ｄの各々は、例えば、太陽光発電機、太陽熱発電機又は風力発電機でよい。発電機２３Ａ～２３Ｄ、蓄電池２６Ａ～２６Ｄ及び再生可能エネルギー発電機２７Ａ～２７Ｄは、電力系統２０におけるＮ台（Ｎは２以上の自然数）の調整電源の一例である。

電力需給調整装置１０は、表示装置１２１、入力装置１２２、Ｉ／Ｆ（インターフェース）装置１２３、メモリ１２５、永続記憶装置１２６、及び、それらに接続されたプロセッサ１２４を備える。表示装置１２１、入力装置１２２、Ｉ／Ｆ装置１２３、プロセッサ１２４、メモリ１２５及び永続記憶装置１２６は、例えばバス１２７を介して接続されている。

表示装置１２１は、電力需給調整装置１０で扱われるパラメータ及び電力需給調整装置１０での処理結果等を表示する。表示装置１２１は、液晶ディスプレイ装置であってもよい。また、表示装置１２１は、出力装置の一例であり、出力装置として、表示装置１２１に代えて又は加えて、プリンタ及び音声出力装置のうちの少なくとも一つが備えられてもよい。

入力装置１２２は、電力需給調整装置１０を動作させるための各種条件等を入力する。入力装置１２２は、キーボード及びマウス等を使用できる他、タッチパネル又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。

Ｉ／Ｆ装置１２３は、通信ネットワーク３００に接続するための回路及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（登録商標）又はイーサネット（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１２４は、コンピュータプログラムを実行し、永続記憶装置１２６に記憶されている各種ＤＢ（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の負荷周波数制御に関する処理等を行ってよい。プロセッサ１２４は、一つ又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１２４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負荷周波数制御プログラムの全部又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１２５は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）として構成され、コンピュータプログラム及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１２４に提供したりする。

永続記憶装置１２６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。永続記憶装置１２６は、調整管理ＤＢ１５１及び出力配分ＤＢ１５２を保持することができる。また、永続記憶装置１２６は、需給調整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、電力需給調整装置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、電力需給調整装置１０にファームウェアとして組み込まれていてもよい。需給調整プログラムがプロセッサ１２４により実行されることで、インバランス特定部１６１及び出力配分部１６２が実現される。

調整管理ＤＢ１５１は、電力系統２０における各調整電源について出力変化速度、配分済み出力及び出力限界値を表す。各調整電源について、「出力限界値」として、出力上限値と出力下限値の少なくとも一つが存在する。調整管理ＤＢ１５１は、更に、調達した調整力を表す情報（例えば、調達した調整力と、当該調整力から配分対象出力が差し引かれた残りの調整力とを表す情報）を含んでもよい。また、調整管理ＤＢ１５１は、各調整電源について、調整コストを表す情報を含んでもよい。

出力配分ＤＢ１５２は、電力系統２０のうち出力が配分された各調整電源について、当該調整電源への出力配分指令値が格納されている。調整電源について、「出力配分指令値」は、配分された出力を表す値（出力配分値）であり、当該調整電源への出力配分指令において指定される値である。「出力配分指令」は、配分された出力の範囲で出力を上げる又は下げることの指令である。

なお、図２は、電力需給調整装置１０が、調整管理ＤＢ１５１及び出力配分ＤＢ１５２を保持する例を示したが、調整管理ＤＢ１５１及び出力配分ＤＢ１５２の少なくとも一つが、電力需給調整装置１０の外部の記憶装置（例えば、クラウドサーバ）に保持されてもよい。

図３は、電力需給調整装置１０の機能的な構成を示すブロック図である。

図３において、電力需給調整装置１０は、上述したように、インバランス特定部１６１、出力配分部１６２、調整管理ＤＢ１５１及び出力配分ＤＢ１５２を備える。

インバランス特定部１６１は、電力系統２０の計測情報にアクセスする等の方法により、電力系統２０の需給インバランスを特定する。

出力配分部１６２は、調整管理ＤＢ１５１と、特定された需給インバランスとを基に、電力系統２０におけるＮ台の調整電源のうちのＭ台の調整電源（ＭはＮ以下の自然数）に対して当該Ｍ台の調整電源の調整コストのメリットオーダーに応じた出力配分を行う。当該出力配分により調整電源へ配分された出力の値が、出力配分ＤＢ１５２に出力配分部１６２により記録される。

実施形態１において、各周期について、メリットオーダーに応じた出力配分は、下記（ｘ）及び（ｙ）を満たす配分である。
（ｘ）調整コストが小さい順に調整電源に上げ方向出力が配分されること、又は、調整コストが大きい順に調整電源に下げ方向出力が配分されること。
（ｙ）出力方向が上げ方向と下げ方向のどちらであっても、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少方向にあること。

これにより、需給インバランスによる周波数変動を抑制しつつ、調整コストの低減と出力変化速度の維持とを両立することができる。具体的には、下記の両方が期待できる。
・調整コストのメリットオーダーに応じた出力配分のため、調整コストの増加を抑えること。
・出力方向が上げ方向と下げ方向のどちらであっても、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差が減少すると（つまり、配分済み出力が上げ方向又は下げ方向に増えると）、当該調整電源に新たに配分される出力は減少するため、当該調整電源へ配分される出力の総量が当該調整電源の出力限界値に達することを遅らせる（又は避ける）ことが期待でき、以って、出力を変更できない調整電源が増加することを遅らせる（又は避ける）こと。

なお、「調整電源へ出力を配分する」とは、当該調整電源へ配分される出力を決定し当該出力の値を指定した出力配分指令を当該調整電源に送信することを含んでよい。また、「調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差が減少」とは、調整電源への配分済み上げ方向出力と当該調整電源の出力上限値との差が減少すること、及び、調整電源への配分済み下げ方向出力と当該調整電源の出力下限値との差が減少すること、のいずれも意味してよい。また、「調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少」とは、当該差が減少すれば当該調整電源へ当該周期において配分される出力が必ず減少することでもよいし、当該差が減少すれば当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少するといった傾向を意味してもよい（後者の場合、後の図４が示す例の通り、当該差が減少しても当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少しない（例えば一定である）範囲があってもよい）。

出力配分部１６２は、関数決定部１１と、配分決定部１２とを有する。

関数決定部１１は、調整管理ＤＢ１５１を基に、配分制御関数を決定する。配分制御関数は、例えば、配分済み出力を第１の軸とし配分対象出力を第２の軸（第１の軸と直交する軸）とした関数である（図３に例示の配分制御関数は、上げ指令用の関数である）。出力配分は周期毎に行われるが、各周期において、「配分済み出力」とは、当該周期において既に配分されている出力（当該周期より過去の周期において配分された出力の総量）であり、「配分対象出力」とは、当該周期において配分される出力である。配分制御関数は、調整電源の配分済み出力が出力上限値付近の場合に上げ側の配分対象出力（出力配分可能幅）を小さくし、調整電源の配分済み出力が出力下限値付近の場合に下げ側の配分対象出力（出力配分可能幅）を小さくする関数である。なお、配分制御関数は、調整電源毎に用意されてもよいし、二台以上の調整電源に共通でもよい。配分制御関数は、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少とされた情報である配分制御情報の一例である。配分制御情報は、関数に代えて、配分済み出力と配分対象出力との関係を表したテーブルでもよいし、配分済み出力を基に配分対象出力が得られるモデル（例えば、ニューラルネットワークのような機械学習モデル）でもよい。

配分決定部１２は、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値（調整管理ＤＢ１５１から特定される配分済み出力及び出力限界値）と、インバランス特定部１６１により特定された需給インバランスと、関数決定部１１により決定された配分制御関数とを基に、当該調整電源への出力を決定し、当該決定された出力を配分する。当該調整電源について、配分された出力を表す値が、出力配分ＤＢ１５２に記録される。

図４は、配分制御関数の一例を示す図である。

図４に例示される配分制御関数は、図３に例示された配分制御関数とは別の例の関数である。具体的には、図３に例示された配分制御関数によれば、配分済み出力が出力上限値へと増加するにつれ配分対象出力が線形で減少するが、図４に例示された配分制御関数によれば、配分済み出力の増加が或る範囲内での増加の場合には配分済み出力は減少せず一定である。例えば、下記の通りである。
・配分済み出力が“０．０”の場合、配分対象出力（配分周期当りの出力配分可能幅）が“３．０”である。
・配分済み出力が“０．０”以上で“１．０”より小さい場合、配分対象出力が線形で“３．０”から“２．０”である。
・配分済み出力が“１．０”以上で“２．０”より小さい場合、配分対象出力が“２．０”である。
・配分済み出力が“２．０”以上で“３．０”より小さい場合、配分対象出力が線形で“２．０”から“１．０”となる。
・配分済み出力が“３．０”以上で“４．０”より小さい場合、配分対象出力が“１．０”である。
・配分済み出力が“４．０”以上で“５．０”より小さい場合、配分対象出力が線形で“１．０”から“０．０”である。

配分制御関数において、配分済み出力の増加量（配分済み出力と出力限界値との差の減少量）に対する配分対象出力の変化量は、調整管理ＤＢ１５１が表す出力変化速度及び出力限界値の少なくとも一つを基に決定されてよい。

なお、配分制御関数は、関数決定部１１により自動で決定されてもよいが、それに代えて又は加えて、手動で決定されてもよい。例えば、関数決定部１１が、自動決定した配分制御関数を表示し、当該配分制御関数の手動修正を受け付け、当該手動修正後の配分制御関数を、配分決定部１２に渡してもよい。

また、配分制御関数のまた別の例として、図１２に例示の配分制御関数が採用されてよい。いずれの配分制御関数も、曲線（非線形変化の一例）で表現される。これにより、より適切な出力配分が期待される。例えば、下記である。
・一点鎖線で表現された配分制御関数によれば、配分済み出力が出力上限値に実質的に達しない。
・二点鎖線で表現された配分制御関数によれば、配分済み出力が出力上限値に達するまでの配分対象出力が図３に例示の線形の関数に比べてより適切であることが期待される。
・破線で表現された配分制御関数によれば、配分済み出力が出力上限値に達するのが比較的早いが配分対象出力が線形の関数に比べてより適切であることが期待される。

配分決定部１２は、需給インバランスと調整管理ＤＢ１５１と配分制御関数を入力とし、調整コストのメリットオーダーに応じて出力配分を実施し、各調整電源への出力配分指令値を出力する。

以上のような配分制御関数を用いることで、調整コストの低減と出力変化速度の維持との両立をより適切に実現することが期待できる。なお、図３及び図４に例示の配分制御関数は、上述したように上げ指令用の関数の一例である。下げ指令用の配分制御関数の一例としては、調整電源への配分済み下げ方向出力と当該調整電源の出力下限値との差の減少（つまり、配分済み下げ方向出力が下げ方向に増加すること）に対して当該調整電源への配分対象の下げ方向出力が減少とされた関数でよい。

図５は、電力需給調整装置の処理を示すフローチャートである。この処理は、典型的には周期的に行われる。

Ｓ１では、インバランス特定部１６１が、該当する調整力（例えば、一次調整力、二次調整力（１）、二次調整力（２）、三次調整力（１）及び三次調整力（２）のいずれか）について、需給インバランスを計算する。

Ｓ２では、出力配分部１６２が、当該調整力について、需給インバランスを解消するように、メリットオーダーに応じて各調整電源へ出力配分指令値を出力する。メリットオーダーに応じて各調整電源の出力配分を決定する場合、調整力の上げ側については、各調整電源に割り当て可能な制約の範囲（つまり、出力上限値以下の範囲）において、調整コストの安い調整電源から順に出力（調整力の少なくとも一部）が配分される。調整力の下げ側については、各調整電源に割り当て可能な制約の範囲（つまり、出力下限値以上の範囲）において、調整コストの高い調整電源から順に出力が配分される。

図６は、図５のＳ２（出力配分処理）を示すフローチャートである。なお、図６は、メリットオーダーに応じた出力配分の基本例を示すが、周波数変動の防止や調整コストの低減のためにこの基本例が応用された出力配分に本発明が適用されてもよい。図６の説明では、一つの周期を例に取る（図６の説明において「対象周期」）。

Ｓ６００では、出力配分部１６２が、図５のＳ１で計算された需給インバランス（＝供給－需要）が正の値であるか否かを判定する。需給インバランスが正の値であれば、Ｓ６００の判定結果が真であり、需給インバランスが負の値であれば、Ｓ６００の判定結果が偽である。なお、Ｓ１で計算された需給インバランスは、所定の範囲を超えている（需給インバランスの絶対値が、所定の範囲の上限又は下限を超えている）ものとする。また、配分制御関数は、例えばＳ１の開始後の所定のタイミングで決定されてよい。配分制御関数は、各周期において決定されてもよいし、予め用意されてもよい。

Ｓ６００の判定結果が偽の場合（Ｓ６００：ＮＯ）、上げ指令が行われる。すなわち、出力配分部１６２が、例えば調整管理ＤＢ１５１を基に、対象周期についての出力配分処理において未選択の調整電源のうち調整コストの最も小さい調整電源ｉを選択する。そして、Ｓ６１１では、出力配分部１６２が、調整電源ｉへの配分済み出力と、調整電源ｉの出力上限値及び出力変化速度に基づく配分制御関数（例えば、上げ指令用の配分制御関数）とに基づき、対象周期において調整電源ｉへ配分される出力を決定し、調整電源（例えば発電機）ｉに、当該決定された出力の値を指定した上げ指令（出力を上げることを意味する出力配分指令）を送信する。Ｓ６１２では、インバランス特定部１６１が、Ｓ６１１での上げ指令の分を考慮して（Ｓ６１１で決定された出力が調整電源ｉへの配分済み出力に加えられたと仮定して）需給インバランスを再計算する。Ｓ６１３では、出力配分部１６２が、需給インバランスが解消されるか否か（Ｓ６１２で再計算された需給インバランスが所定の範囲内（例えば０）となったか否か）を判定する。Ｓ６１３の判定結果が真の場合（Ｓ６１３：ＹＥＳ）、対象周期についての出力配分処理が終了する。Ｓ６１３の判定結果が偽の場合（Ｓ６１３：ＮＯ）、Ｓ６１４では、出力配分部１６２が、対象周期についての出力配分処理において未選択の調整電源のうち、直前のＳ６１１で選択した調整電源ｉの次に調整コストが小さい調整電源（ｉ＋１）を選択し（これにより、ｉ＝ｉ＋１となり）、Ｓ６１１を実行する。

Ｓ６００の判定結果が真の場合（Ｓ６００：ＹＥＳ）、下げ指令が行われる。すなわち、出力配分部１６２が、例えば調整管理ＤＢ１５１を基に、対象周期についての出力配分処理において未選択の調整電源のうち調整コストの最も大きい調整電源ｊを選択する。そして、Ｓ６２１では、出力配分部１６２が、調整電源ｊへの配分済み出力と、調整電源ｊの出力上限値と、調整電源ｊの出力変化速度に基づく配分制御関数（例えば、下げ指令用の配分制御関数）とに基づき、対象周期において調整電源ｊへ配分される出力を決定し、調整電源（例えば発電機）ｊに、当該決定された出力の値を指定した下げ指令（出力を下げることを意味する出力配分指令）を送信する。Ｓ６２２では、インバランス特定部１６１が、Ｓ６２１での下げ指令の分を考慮して（Ｓ６２１で決定された出力が調整電源ｊへの配分済み出力に加えられたと仮定して）需給インバランスを再計算する。Ｓ６２３では、出力配分部１６２が、需給インバランスが解消されるか否か（Ｓ６２２で再計算された需給インバランスが所定の範囲内（例えば０）となったか否か）を判定する。Ｓ６２３の判定結果が真の場合（Ｓ６２３：ＹＥＳ）、対象周期についての出力配分処理が終了する。Ｓ６２３の判定結果が偽の場合（Ｓ６２３：ＮＯ）、Ｓ６２４では、出力配分部１６２が、対象周期についての出力配分処理において未選択の調整電源のうち、直前のＳ６２１で選択した調整電源ｊの次に調整コストが大きい調整電源（ｊ＋１）を選択し（これにより、ｊ＝ｊ＋１となり）、Ｓ６２１を実行する。

図６に例示の出力配分処理によれば、各周期について、調整コストの小さい順（又は調整コストの大きい順）に、需給インバランスが解消されるまで、調整電源の出力限界値と配分済み出力との差分と、調整原電の調整コストとに応じた適切な出力が配分される。これにより、各周期について、需給インバランスによる周波数変動を抑制しつつ、出力配分先となる調整電源の数を抑え、調整コストの低減と出力変化速度の維持とを両立することができる。

図７Ａは、比較例に係る出力配分の一例を示す図である。図７Ｂは、実施形態１に係る出力配分の一例を示す図である。

例えば、調整電源Ａ～Ｃがあるとし、調整電源Ａ～Ｃのいずれも出力上限値が“５．０”であるとし、ＡＲ（ＡｒｅａＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）が“６．０”から“１１．０”に増加したため、需給インバランスが生じ、ＡＲの増加分“５．０”の調整力を配分する必要が生じたものとする。調整電源Ａ～Ｃの調整コストＭＡ～ＭＣは、ＭＡ＜ＭＢ＜ＭＣであるものとする。また、各調整電源Ａ～Ｃの出力変化速度（周期Ｔに対する配分対象出力（出力配分可能幅）の最大値）は“３．０”であるものとする。

比較例によれば、図７Ａが例示するように、周期Ｔについて、調整コストが最も安い調整電源Ａに“２．０”が割り当てられ、調整コストが２番目に安い調整電源Ｂに“３．０”が割り当てられる。結果として、周期Ｔ以降では、調整電源Ｃしか出力を上げることができず、故に、出力変化速度が低いことが考えられる。

一方、実施形態１によれば、図７Ｂが例示するように、配分制御関数に従って調整コストが最も安い調整電源Ａに“１．０”を割り当てられ、次に、調整コストが２番目に安い調整電源Ｂに“２．０”が割り当てられ、最後に、調整コストが３番目に安い調整電源Ｃに“２．０”が割り当てられる。つまり、調整コストの順に出力が配分され、且つ、配分済み出力と出力上限値との差が小さくなる程に、配分される出力は小さい。このため、調整電源Ａ～Ｃのいずれも、配分済み出力が出力上限値に達するのは遅いため、出力を上げることが可能な調整電源の数の減少が抑えられ、以って、調整コストを低減しつつ、出力変化速度を維持することができる。

図８Ａは、比較例に係る出力変化の一例を示す図である。図８Ｂは、実施形態１に係る出力変化の一例を示す図である。図８Ａは、図７Ａに対応しており、図８Ｂは、図７Ｂに対応している。

比較例によれば、図８Ａが例示するように、時刻ｔ０に２台の調整電源Ａ及びＢに対して出力が配分される。調整電源Ａの出力電力は、時刻ｔ１に、出力配分後の目標値“５．０”に達する（符号８００Ａ参照）。調整電源Ｂの出力電力は、時刻ｔ２に、出力配分後の目標値“５．０”に達する（符号８００Ｂ参照）。調整電源Ｃの出力電力は、少なくとも時刻ｔ０～時刻ｔ２において、“１．０”と一定である（符号８００Ｃ参照）。故に、調整電源Ａ～Ｃの出力電力の合計値は、符号８００Ｄが示す通りに変化し、時刻ｔ２に、目標（変更後のＡＲ）の“１１．０”に達する。

一方、実施形態１によれば、図８Ｂが例示するように、時刻ｔ０に３台の調整電源Ａ～Ｃに対して出力が配分される。調整電源Ａの出力電力は、時刻ｔ１’に、出力配分後の目標値“４．０”に達する（符号８５０Ａ参照）。調整電源Ｂの出力電力は、時刻ｔ２’に、出力配分後の目標値“４．０”に達する（符号８５０Ｂ参照）。調整電源Ｃの出力電力は、同時刻ｔ２’に、出力配分後の目標値“３．０”に達する（符号８５０Ｃ参照）。故に、調整電源Ａ～Ｃの出力電力の合計値は、符号８５０Ｄが示す通りに変化し、時刻ｔ２’に、目標（変更後のＡＲ）の“１１．０”に達する。

調整電源Ａ～Ｃの出力電力の合計値が出力配分後の目標値“１１．０”に達するまでの時間は、該当周期において配分された一台以上の調整電源に配分された出力（配分可能幅）の平均が小さいほど短くなり、結果として、時刻ｔ０～時刻ｔ２’までの時間は時刻ｔ０～時刻ｔ２までの時間より短くなる。

また、該当周期について調整電源Ａ～Ｃの出力電力の合計値が出力配分後の目標値“１１．０”に達した後、次回の配分周期に向けた出力配分において、比較例では調整電源Ｃの１台のみが指令先として有効なのに対して（図７Ａ参照）、実施形態１では調整電源Ａ～Ｃの３台が指令先として有効である（図７Ｂ参照）。

以上説明したように、上述した実施形態１によれば、調整電源の配分済み上げ方向出力が出力上限値付近の場合に上げ側の出力配分可能幅が小さく、調整電源の配分済み下げ方向出力が出力下限値付近の場合に下げ側の出力配分可能幅が小さい。これにより、需給インバランスによる周波数変動を許容範囲に収めることにおいて、調整コストの低減と出力変化速度の維持とを両立することができる。
［実施形態２］

実施形態２を説明する。その際、実施形態１との相違点を主に説明し、実施形態１との共通点については説明を省略又は簡略する。

図９は、実施形態２に係る電力需給調整装置の機能的な構成を示すブロック図である。

図９において、電力需給調整装置９１０は、出力配分部１６２に代えて出力配分部９６２を備える。出力配分部９６２は、関数決定部１１に代えて関数決定部９１１を備える。

関数決定部９１１は、配分制御関数を、調整管理ＤＢ１５１に加えて、インバランス特定部１６１により特定された需給インバランスを基に決定する。

図１０は、実施形態２に係る出力配分処理を示すフローチャートである。図１０に例示の出力配分処理は、図６に例示の出力配分処理に代えて図５のＳ２で行われる。

Ｓ６００：ＮＯの場合、Ｓ１０１０では、出力配分部９６２が、図５のＳ１で計算された需給インバランスを基に、調整電源ｉの出力上限値及び出力変化速度に基づく配分制御関数を変更する。Ｓ６１１が、変更後の配分制御関数に基づき実行される。なお、本実施形態では、「配分制御関数の変更」が行われるが、これは、調整電源ｉの出力上限値及び出力変化速度に加えて図５のＳ１で計算された需給インバランスを基に配分制御関数を決定することの一例でよい。

Ｓ６００：ＹＥＳの場合、Ｓ１０２０では、Ｓ１０１０と同様に、出力配分部９６２が、図５のＳ１で計算された需給インバランスを基に、調整電源ｊの出力上限値及び出力変化速度に基づく配分制御関数を変更する。Ｓ６２１が、変更後の配分制御関数に基づき実行される。

図１１Ａは、Ｓ１０１０の実行前の配分制御関数の一例を示す図である。図１１Ｂは、Ｓ１０１０の実行後の配分制御関数の一例を示す図である。

図１１Ａが例示する配分制御関数によれば、配分済み出力が“０．０”以上で“Ｐａ”より小さい場合、配分対象出力（出力配分可能幅）は“Ｐｚ”であるが、配分済み出力が“Ｐａ”以上となり“Ｐｍａｘ”（出力上限値）へと増加するにつれ、配分対象出力が線形で“Ｐｚ”から“０．０”へと減少する。

図１１Ｂが例示する配分制御関数によれば、配分済み出力が“０．０”以上で“Ｐｂ”より小さい場合、配分対象出力が“Ｐｚ”であるが、配分済み出力が“Ｐｂ”以上となり“Ｐｍａｘ”へと増加するにつれ、配分対象出力が線形で“Ｐｚ”から“０．０”へと減少する。

“Ｐｂ”は“Ｐａ”より小さいため、図１１Ｂに例示の関数は図１１Ａに例示の関数と比べて、調整電源の配分済み出力が出力上限値付近の場合に上げ側の配分対象出力を小さくする効果が大きいと言える。そのため、出力を一方向にしか変更できない調整電源が減少し、結果として、全体としての出力変化速度（一定時間に対する出力配分可能幅の最大値）が増加する可能性がある一方、調整コストの小さい調整電源の出力増加を制限することになり調整コストが大きくなる可能性がある。

ここで、例えば、Ｓ１で計算された需給インバランスの大きさに応じて、図１１Ａ及び図１１Ｂに例示の二つの関数のどちらを使用するか選択されてよい。例えば、需給インバランスが或る値より小さい場合は、調整コストの低減を目的に図１１Ａに例示の関数が選択されてよい。需給インバランスが或る値以上の場合は、需給インバランスの抑制を目的に図１１Ｂに例示の関数が選択されてよい。

Ｓ１で計算された需給インバランスは、電力需給調整装置９１０により特定される、電力系統２０の需給の状態の一例である。調整管理ＤＢ１５１に加えて、電力系統２０の需給の状態を基に、配分関数制御関数が決定される。これにより、電力系統２０の需給の状態に応じて、調整コストの低減と出力変化速度の維持とのうちのいずれを優先するかを決めることができる。なお、電力系統２０の需給の状態は、異なる変動周期レベルのうちの該当の変動周期レベルについての需給インバランス、電力系統２０の総需給インバランス、各調整電源の稼働状況（例えば、稼働しているか否か、出力出電力）、需要及び供給の少なくとも一方の将来の変動の予測値（例えば、再生可能エネルギーの出力変動の予測値）、の少なくとも一つを含んでもよい。

以上説明したように、上述した実施形態２によれば、調整電源の配分済み出力が出力上限値付近の場合に上げ側の出力配分可能幅を小さくし、調整電源の配分済み出力が出力下限値付近の場合に下げ側の出力配分可能幅を小さくする配分制御関数が、電力系統２０の需給の状態（例えば、需給インバランス）に応じて変更される。これにより、需給インバランスによる周波数変動を許容範囲に収めることにおいて、調整コストの低減と出力変化速度の維持との両立をより適切に行うことが期待できる。
［実施形態３］

実施形態３を説明する。その際、実施形態１及び２との相違点を主に説明し、実施形態１及び２との共通点については説明を省略又は簡略する。

図１３は、実施形態３に係る電力需給調整装置の機能的な構成を示すブロック図である。

図１３において、電力需給調整装置１３１０は、出力配分部１６２（又は９６２）に代えて出力配分部１３６２を備える。出力配分部１３６２は、関数決定部１１（又は９１１）に代えて関数決定部１３１１を備え、配分決定部１２に代えて配分決定部１３１２を備える。

関数決定部１３１１は、調整管理ＤＢ１５１を基に、コスト調整関数を決定する。コスト調整関数は、調整電源への配分済みの出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少（言い換えれば、配分済み出力の増加）に対して当該調整電源のコストペナルティが増加するよう設定された関数である。

配分決定部１３１２は、各調整電源の調整コストを、当該調整電源への配分済み出力（調整管理ＤＢ１５１から特定される配分済み出力）を基にコスト調整関数から得られるコストペナルティに基づき調整し、調整後の調整コストのメリットオーダーに応じた出力配分を行う。

コスト調整関数は、例えば、配分済み出力を第１の軸としコストペナルティを第２の軸（第１の軸と直交する軸）とした関数である。コスト調整関数は、調整電源毎に用意されてもよいし、二台以上の調整電源に共通でもよい。コスト調整関数は、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対してコストペナルティが増加とされた情報であるコスト調整情報の一例である。コスト調整情報は、関数に代えて、配分済み出力とコストペナルティとの関係を表したテーブルでもよいし、配分済み出力を基にコストペナルティが得られるモデル（例えば、ニューラルネットワークのような機械学習モデル）でもよい。

コスト調整関数は、関数決定部１３１１により自動で決定されてもよいが、それに代えて又は加えて、手動で決定されてもよい。例えば、関数決定部１３１１が、自動決定したコスト調整関数を表示し、当該コスト調整関数の手動修正を受け付け、当該手動修正後のコスト調整関数を、配分決定部１３１２に渡してもよい。

また、コスト調整関数は、配分済み出力の変化に応じてコストペナルティが線形で変化する関数に限らない。例えば、配分済み出力とコストペナルティとの関係が非線形の関係でもよい。

また、図１３において破線矢印１３５０が示すように、関数決定部１３１１は、コスト調整関数を、調整管理ＤＢ１５１に加えて、電力系統２０の需給の状態を基に決定してよい。電力系統２０の需給の状態は、電力系統２０の総需給インバランス、異なる変動周期レベルのうちの該当の変動周期レベルについての需給インバランス、各調整電源の稼働状況、及び、需要及び供給の少なくとも一方の将来の変動の予測値、のうちの少なくとも一つを含んでよい。これにより、需給インバランスによる周波数変動を許容範囲に収めることにおいて、調整コストの低減と出力変化速度の維持との両立をより適切に行うことに貢献するコスト調整関数の決定が期待される。

また、図１３に例示のコスト調整関数は、上げ指令用のコスト調整関数の一例である。上げ指令用のコスト調整関数によれば、上げ方向の配分済出力の絶対値が大きくなる程、「加える」コストペナルティが大きくなるよう設定される。このため、各調整電源について、出力方向が上げ方向である場合には、当該調整電源への配分済み上げ方向出力を基に上げ指令用のコスト調整関数から得られるコストペナルティに基づき当該調整電源の調整コストを増やす調整が行われる（例えば、調整コストにコストペナルティが加算される）。一方、下げ指令用のコスト調整関数は、下げ方向の配分済出力の絶対値が大きくなる程、「差し引く」コストペナルティが大きくなるよう設定された関数である。下げ方向については、高コストの調整電源から下げ出力配分がされる。そのため、下げ方向の配分済出力の絶対値が大きくなる程、もともと高コストだった調整電源は高コストでなくなり（「差し引く」コストペナルティが大きくなり）、ペナルティなしでのコストが安かった調整電源を優先して下げることができる。すなわち、各調整電源について、出力方向が下げ方向である場合には、当該調整電源への配分済み下げ方向出力を基に下げ指令用のコスト調整関数から得られるコストペナルティに基づき当該調整電源の調整コストを減らす調整が行われる（例えば、調整コストからコストペナルティが減算される）。なお、「コストペナルティ」は、出力配分の順番を決めるために系統運用者が設定してよい。

図１４は、実施形態３に係るメリットオーダーの一例を示す図である。

調整電源Ａ～Ｅがあるとする。調整電源Ａ～Ｅの出力上限値がいずれも“３０”であるとする。周期Ｘについて、調整電源Ａ～Ｅの調整コストＭＡ～ＭＥの関係は、ＭＡ＜ＭＢ＜ＭＣ＜ＭＤ＜ＭＥとする（ＭＡが最も小さい）。周期Ｘについて、調整電源Ａ～Ｅの配分済み出力は、“３０”、“２５”、“２０”、“１５”及び１０であるとする。すなわち、調整コストが最も小さい調整電源Ａの配分済み出力が最も大きく、調整コストが最も大きい調整電源Ｅの配分済み出力が最も小さいとする。

周期Ｘについて、配分決定部１３１２が、図１３に例示のコスト調整関数（関数決定部１３１１により決定された関数）を用いて、図１４に例示の調整電源Ａ～Ｅの配分済み出力を基に、調整電源Ａ～ＥのコストペナルティＰＡ～ＰＥを特定する。コストペナルティＰＡ～ＰＥの関係は、ＰＡ＞ＰＢ＞ＰＣ＞ＰＤ＞ＰＥである（ＰＡが最も大きい）。

配分決定部１３１２が、調整電源Ａ～Ｅの調整コストＭＡ～ＭＥを、特定されたコストペナルティＰＡ～ＰＥを基に調整する。具体的には、例えば、調整電源Ａ～Ｅの調整コストを、ＭＡ＋ＰＡ、ＭＢ＋ＰＢ、ＭＣ＋ＰＣ、ＭＤ＋ＰＤ、ＭＥ＋ＰＥとする。つまり、調整電源Ａ～Ｅの調整後の調整コストは、ＭＡ＋ＰＡ、ＭＢ＋ＰＢ、ＭＣ＋ＰＣ、ＭＤ＋ＰＤ、ＭＥ＋ＰＥである。調整後の調整コストの順序が、メリットオーダーである。

調整後調整コストの順序（図１４に例示の順序）によれば、符号１４０１が示すように、ＭＣ＋ＰＣがＭＢ＋ＰＢより大きい。故に、周期Ｘについて、符号１４０２が示すように、調整電源Ｂと調整電源Ｃの順番が入れ替わる。このため、周期Ｘについて、メリットオーダーに応じた出力配分では、調整電源Ｂよりも調整電源Ｃに先に出力が配分されることになる。

以上説明したように、上述した実施形態３によれば、調整電源の配分済み上げ方向出力が出力上限値付近の場合に調整後調整コストが大きくされ、調整電源の配分済み下げ方向出力が出力下限値付近の場合に調整後調整コストが小さくされるコスト調整関数が決定され、コスト調整関数を基に調整コストが調整され、調整後調整コストの小さい順に上げ方向出力が配分される（又は調整後調整コストの大きい順に下げ方向出力が配分される）というメリットオーダーに応じた出力配分がされる。これにより、配分済み上げ方向出力が出力上限値に近い調整電源について、調整後調整コストが大きくなり（又は、配分済み下げ方向出力が出力下限値に近い調整電源について、調整後調整コストが小さくなり）、故に、出力が配分される順番が後になる可能性が高くなる。このため、出力を上げる（又は下げる）ことが可能な調整電源の数の減少が抑えられる。結果として、需給インバランスによる周波数変動を許容範囲に収めることにおいて、調整コストの低減と出力変化速度の維持との両立をすることができる。

なお、実施形態３では、実施形態１及び２における配分制御関数が使用されてもされなくてもよい。配分制御関数が使用されるケースでは、例えば、関数決定部１３１１が、コスト調整関数に加えて配分制御関数を配分決定部１３１２に渡してよい。配分決定部１３１２が、コスト調整関数を基に各調整電源の調整コストを調整し、調整後調整コストの小さい順に、調整電源への配分対象上げ方向出力を、配分制御関数と当該調整電源の配分済み上げ方向出力とを基に決定する、又は、調整後調整コストの大きい順に、調整電源への配分対象下げ方向出力を、配分制御関数と当該調整電源の配分済み下げ方向出力とを基に決定してよい。

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、削除又は置換をすることが可能である。

１５１調整管理ＤＢ、１５２出力配分ＤＢ、２０電力系統、１０電力需給調整装置、１６１インバランス特定部、１６２出力配分部

Claims

調達された調整力の少なくとも一部を電力系統における調整電源に配分することである出力配分を行う電力需給調整装置であって、
Ｎ台の調整電源（Ｎは２以上の自然数）を有する電力系統の需給インバランスを特定するインバランス特定部と、
前記Ｎ台の調整電源の各々について出力変化速度、配分済み出力及び出力限界値を表す情報である調整管理情報と、前記特定された需給インバランスとを基に、前記Ｎ台の調整電源のうちのＭ台の調整電源（ＭはＮ以下の自然数）に対して当該Ｍ台の調整電源の調整コストのメリットオーダーに応じた出力配分を行う出力配分部と
を備え、
各周期について、前記メリットオーダーに応じた出力配分は、下記（ｘ）及び（ｙ）を満たす配分である、
（ｘ）調整コストが小さい順に調整電源に上げ方向出力が配分されること、又は、調整コストが大きい順に調整電源に下げ方向出力が配分されること、
（ｙ）出力方向が上げ方向と下げ方向のどちらであっても、当該調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少方向にあること、
電力需給調整装置。
各周期について、前記出力配分部は、出力方向が上げ方向であるか下げ方向であるかに応じて、
前記調整管理情報を基に、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少とされた情報である配分制御情報を決定し、
調整電源への配分済み出力、当該調整電源の出力限界値、及び、前記決定された配分制御情報に基づき、当該調整電源への出力を決定し、当該決定された出力を配分する、
請求項１に記載の電力需給調整装置。
前記出力配分部は、前記配分制御情報を、前記調整管理情報に加えて、前記電力系統の需給の状態を基に決定する、
請求項２に記載の電力需給調整装置。
前記電力系統の需給の状態は、前記電力系統の総需給インバランス、異なる変動周期レベルのうちの該当の変動周期レベルについての需給インバランス、各調整電源の稼働状況、及び、需要及び供給の少なくとも一方の将来の変動の予測値、のうちの少なくとも一つを含む、
請求項３に記載の電力需給調整装置。
各周期について、前記出力配分部は、出力方向が上げ方向であるか下げ方向であるかに応じて、
前記調整管理情報を基に、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源のコストペナルティが増加とされた情報であるコスト調整情報を決定し、
各調整電源について、出力方向が上げ方向である場合には、当該調整電源への配分済み上げ方向出力を基に前記コスト調整情報から得られるコストペナルティに基づき当該調整電源の調整コストを増やす調整を行い、出力方向が下げ方向である場合には、当該調整電源への配分済み下げ方向出力を基に前記コスト調整情報から得られるコストペナルティに基づき当該調整電源の調整コストを減らす調整を行い、
調整後の調整コストのメリットオーダーに応じた出力配分を行う、
請求項１に記載の電力需給調整装置。
前記出力配分部は、前記コスト調整情報を、前記調整管理情報に加えて、前記電力系統の需給の状態を基に決定する、
請求項５に記載の電力需給調整装置。
前記電力系統の需給の状態は、前記電力系統の総需給インバランス、異なる変動周期レベルのうちの該当の変動周期レベルについての需給インバランス、各調整電源の稼働状況、及び、需要及び供給の少なくとも一方の将来の変動の予測値、のうちの少なくとも一つを含む、
請求項６に記載の電力需給調整装置。
各周期の出力配分において、前記出力配分部は、
（Ａ）所定の範囲を超えている需給インバランスが、供給が需要を上回る正の値か、或いは、供給が需要を下回る負の値かを判定し、
（Ｂ）（Ａ）の判定の後、下記（ｂ１）及び（ｂ２）を行い、
（ｂ１）（Ａ）の判定において需給インバランスが負の値の場合、前記調整管理情報を基に、当該周期において出力が配分されていない調整電源のうち最も調整コストの小さい調整電源へ出力を配分し、（Ａ）の判定において需給インバランスが正の値の場合、前記調整管理情報を基に、当該周期において出力が配分されていない調整電源のうち最も調整コストの大きい調整電源へ出力を配分し、
（ｂ２）（ｂ１）の後の需給インバランスが所定の範囲内か否かを判定する、
（Ｃ）（ｂ２）の判定の結果が偽の場合、（ｂ１）を行い、
（Ｄ）（ｂ２）の判定の結果が真の場合、当該周期での前記メリットオーダーに応じた出力配分を終了する、
請求項１に記載の電力需給調整装置。
調達された調整力の少なくとも一部を電力系統における調整電源に配分することである出力配分を計算機システムにより行う電力需給調整方法であって、
Ｎ台の調整電源（Ｎは２以上の自然数）を有する電力系統の需給インバランスを特定し、
前記Ｎ台の調整電源の各々について出力変化速度、配分済み出力及び出力限界値を表す情報である調整管理情報と、前記特定された需給インバランスとを基に、前記Ｎ台の調整電源のうちのＭ台の調整電源（ＭはＮ以下の自然数）に対して当該Ｍ台の調整電源の調整コストのメリットオーダーに応じた出力配分を行い、
各周期について、前記メリットオーダーに応じた出力配分は、下記（ｘ）及び（ｙ）を満たす配分である、
（ｘ）調整コストが小さい順に調整電源に上げ方向出力が配分されること、又は、調整コストが大きい順に調整電源に下げ方向出力が配分されること、
（ｙ）出力方向が上げ方向と下げ方向のどちらであっても、調整電源への配分済み出力と当該調整電源の出力限界値との差の減少に対して当該調整電源へ当該周期において配分される出力が減少方向にあること、
電力需給調整方法。