マイクログリッドにおける周波数調整のための分散型エネルギー資源（DER）ソリューション

周波数調整市場の三段階

ステージ1

オフライン市場清算：RTO/ISOは、各資源（またはマイクログリッド内の集約された分散型エネルギー資源）に対し、様々な入札の提供を要求する

ステージ2

調整信号の発送：RTO/ISOは、割り当てられた容量とマイル数に基づき、対象となる有効電力を資源（例：マイクログリッド向けアグリゲーター、石炭火力発電所、ガスタービン）に発送する。

ステージ3

リアルタイム追跡：各リソースは調達された有効電力を追跡します。

下図は周波数調整の階層構造を示している。RTO/ISOはアグリゲーターに目標有効電力を割り当てる。各アグリゲーターは、管理下にある分散型エネルギー資源（DER）を調整することで、目標有効電力の一部を追跡する責任を負う。アグリゲーターの総有効電力は目標値と一致する。

分散型エネルギー資源（DER）の周波数調整への組み込みにおける課題

チャレンジ1

アグリゲーターは、市場清算段階での入札を目的として、分散型エネルギー資源（DER）の総容量を特定する必要がある。たとえ全てのDERの容量、コスト関数、および出力変化率が既知であっても、電力フロー制約が存在するため、これらがマイクログリッド全体としてどのように組み合わされるかは明らかではない。

例えば、容量がそれぞれ5、4、2の3つのDERと、対応する線路の横に表示された電力フロー制限がある。電力フロー制限により、実際の容量は10（5＋2＋3）となり、容量の直接和である11（5＋2＋4）とは異なる。同様の議論がランプレートにも当てはまる。

チャレンジ2

当該量の調整量を生産するコストは、調整信号が分散型エネルギー資源（DER）間でどのように分解されるかに依存する。特定の方法が存在しない場合、同じ総調整量に対するコストは、各DERのコスト関数によって異なる可能性がある。また、DERに関連する不確実性のため、調整信号を集約事業者へ分散型方式で割り当てるのが望ましい。

チャレンジ３

同時制御信号配信方式では（勾配率制約による再分配プロセスが原因で）、制御信号のリソースへの割り当てが実現不可能となる場合がある。

周波数調整における分散型エネルギー資源（DER）最適化ソリューション

チャレンジ1ソリューション

分散型エネルギー資源（DER）のコスト関数、容量、および出力変化率を考慮した最適化問題の解決。この最適化では、解の実現可能性を確保するため、電力フロー制約も組み込まれている。

チャレンジ2ソリューション

各制御設定値に対して、すべての集約装置に制御信号を最適に割り当てる分散アルゴリズムの設計。

チャレンジ3ソリューション

最適配分問題を制約付き最適化問題として定式化し、調達された集合的規制と要求される規制との差を最小化する形で再定式化する。

クレジット

著者 | サマンサ・ブルース
図版 | サンディエゴ大学およびTyphoon
編集者 | デボラ・サント
参考文献 | 詳細については、P. Srivastava、C.-Y. Chang、J. Cortés 著「マイクログリッドの周波数調整市場への参加」論文（Proceedings of the American Control Conference, Milwaukee, Wisconsin, USA, 2018）を参照のこと。