適応型周波数特性定数を用いた分散型周波数制御における経済的公平性の確立手法

摘要

持続可能な電力の安定供給を実現するためには太陽光発電(PV)や風力発電などの自然エネルギーを用いた発電設備は重要な発電設備である。これらの発電設備は日射量や風速など天候によって発電出力が左右される。そのため気象情報などから発電出力を予測し，負荷量の予測と合わせて火力発電などの発電計画を作成し電力系統を運用している。しかし，現在のPVの予測方法では正確なPVの出力予測は困難であるため，予測した出力と実際の出力の差より発電量と負荷量にアンバランスが生じ，周波数が変化する。この結果，電力品質が悪化し電気機器に悪影響を及ぼす恐れがある。これまで周波数は火力発電機のガバナ制御及びAFCや負荷の周波数特性などによって制御されてきたが，このまま自然エネルギーを用いた発電設備が増加していくと発電機の調整力の不足により適切な範囲での周波数の維持が困難となる。PVに周波数制機能が実装されていない場合，PVの増加に伴って周波数維持能力が低下し変動幅が大きくなる。そこで先行研究では，分散配置された全てのPVに周波数特性定数を与えた場合の周波数変動抑制手法の有効性が提案されている。一方，今後さらに家庭用PVの普及によりPVを所有する家庭が増加する傾向が見られる。しかし家庭用PVは設置容量が小さいため，周波数制御機能を導入することが困難である。そこで，周波数制御機能は設置容量の大きい事業用PVに周波数制御機能を搭載され，小容量の家庭用PVには搭載されないことが予想される。しかし，周波数制御を行う事業用PVは周波数制御を行わない家庭用PVの予測出力と実測出力によるアンバランス分を吸収するため，全てのPVで周波数制御を行った場合に得られる発電量より少なくなる。そのため事業用PVと家庭用PV間において発電量の不公平が生じる。そこで本稿では，分散配置されたPVに周波数制御機能を与えた場合と与えない場合による発電量の不公平を解消するため，経済的に公平性を考慮した手法について提案する。