風力発電大量連系時のデマンドレスポンスによるアンシラリーサービスのコスト分析

摘要

A cost-benefit analysis of large integration of renewable energy into power systems is necessary for sustainable energy supply in the future. This paper presents an economic evaluation of power grid maintaining supply reliability with fast demand response under large fluctuation of renewable energy output. Operation schedules of thermal power generator and pumped storage hydro in the power system are optimized throughout the year to evaluate economic impacts of large fluctuations from wind power generators. The controllable load such as heat pump water heater have the potential for contributing to the power systems reliability as demand-side resource. In this paper it is focused on how much additional cost will be caused by penetration of wind power and how much demand response technology could change the operation schedules of generators and reduce cost including ancillary service.%電力系統は常に需要と供給を一致させる必要があり，負荷の変動に対して，発電機の出力を制御し需給バランスを保つことによって基準周波数を維持している.発電機の制御分担としては数分から10数分までの周期成分については負荷周波数制御(load frequency control,LFC),10数分以上の成分を軽済負荷配分(economic load dispatch control,EDC)と呼んでいる.LFGでは細かな需給調整を行うのに対し，EDCは比較的長い時間幅での発電機群の運用をコスト最小となるように決定している問題であり，高品質かつ低コストの電力を供給するためには双方必要である.電力系統運用者は，供給信頼度を維持するために，電力の運転予備力及び周波数調整力等のアンシラリーサービスを確保し，需給の不確実性に対応している.本研究では風力発電や太陽光発電など間欠的な再生可能エネルギー電源が電力系統に大量に連系された場合の運用に及ぼす経済的な影響を評価する.さらに，これまで供給信頼度を維持するための役割を火力電源，水力電源が担ってきたが蓄電池技術などの技術進歩によリ，今後はその役割の一部をエネルギーマネジメントシステムの制御対象である電気自勦車やヒートポンプ給湯機といった需要側資源を用いたデマンドレスポンス(DR)を活用することが考えられる.本研究では，従来のように系統側の火力機や揚水発電のみでアンシラリーサービスである予備力と周波数調整力を賄うときと蓄電池やヒートポンプ給湯機などの需要側資源(DR機器)を組み合わせて系統安定化を行ったときの運転費用を比較分析し，将来のDRの経済的適用可能性を検討する.