マイクログリッドにおける周波数調整のためにDERを最適化する3つのソリューション

周波数調整市場の3つの段階

ステージ1

オフライン市場のクリアランス：RTO/ISOは、各リソース（またはマイクログリッド内の集約されたDER）に様々な入札を要求する。

ステージ2

調整信号ディスパッチ：RTO/ISOは、割り当てられた容量と走行距離に基づいて、目標とする有効電力を資源（マイクログリッド用のアグリゲータ、石炭発電所、ガスタービンなど）にディスパッチする。

ステージ3

リアルタイムのトラッキング：各リソースは、調達された有効電力を追跡する。

下図は、周波数調整の階層構造を示している。RTO/ISOはアグリゲータに目標有効電力を割り当てる。各アグリゲータは、その制御下にある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。アグリゲータの総活動電力は目標値と一致する。

周波数調整にDERを組み込むための課題

チャレンジ1

アグリゲーターは、市場清算段階での入札のために、DERの総容量を特定する必要がある。すべてのDERの容量、コスト関数、ランプ率がわかっていても、電力フロー制約が存在するため、マイクログリッド全体でこれらをどのように組み合わせるかは不明である。

例えば、容量がそれぞれ5、4、2である3つのDERと、対応するラインの横にラベル付けされたパワーフロー制限。パワーフロー制限により、実際の容量は、容量の直接和11（5+2+4）ではなく、10（5+2+3）となる。ランプ・レートについても同様の議論が成り立つ。

チャレンジ2

当該量のレギュレーションを生成する価格は、レギュレーション信号をDER間でどのように分解するかによって決まる。具体的な方法がない場合、DERのコスト関数によって、同じ総規制量に対するコストが異なる可能性がある。また、DERには不確実性が伴うため、調整信号を分散してアグリゲーターに割り当てることが望ましい。

チャレンジ3

ランプ率制約による再分配プロセスのため）同時調整信号ディスパッチ法では、リソースへの調整信号の割り当てが実行不可能な場合がある。

周波数調整におけるDER最適化のためのソリューション

チャレンジ1の解決策

DERのコスト関数、容量、ランプレートを考慮した最適化問題を解く。最適化には、解の実行可能性を保証するために、電力フロー制約も組み込まれる。

チャレンジ2の解決策

各規制設定点に対して、すべてのアグリゲータに規制信号を最適に割り当てる分散アルゴリズムを設計する。

チャレンジ3の解決策

最適配分問題を制約付き最適化として定式化することで、調達された集団規制と要求される集団規制の差を最小化するように自己再定式化する。

クレジット

著者 ｜サマンサ・ブルース
ビジュアル ｜サンディエゴ大学・Typhoon HIL
編集 ｜デボラ・サント
参考文献 ｜詳細は論文「Participation of Microgrids in Frequency Regulation Market」（P. Srivastava, C.-Y.Chang, and J. Cortés, Proceedings of the American Control Conference, Milwaukee, Wisconsin, USA, 2018.