JP7049218B2 - 送電損失計算装置及び送電損失計算方法 - Google Patents

Description

本発明は、送電損失計算装置及び送電損失計算方法に関し、電力系統の調整力の調達・運用における送電損失を計算する送電損失計算装置及び送電損失計算方法に適用して好適なものである。

従来、電力系統では、発電・消費される電力量に比べて、貯蔵可能な電力量が少ないことが知られている。このため、電力系統の運用では、需要量と発電量の差異を一定の範囲に維持する「同時同量」の原則を遵守する必要がある。発電・送配電・小売の垂直一貫体制においては、電気事業者は「同時同量」を達成するために、ある程度柔軟に、自社の保有する発電機を制御することができる。

一方、電力自由化に伴う発送電分離によって、電気事業者が送配電事業者と発電・小売事業者に分離した場合、送配電事業者は需給調整市場から調整力を購入し、これを運用する必要がある。ここで、「調整力」とは、周波数変動及び需給インバランスを抑制するための発電機等の出力調整可能量を指し、周波数調整力と需給調整力に大別される。周波数調整力は、秒から分オーダーまでの周波数変動に応じて自動的に出力調整されるガバナフリーやＬＦＣ（Load Frequency Control）やＡＦＣ（Automatic Frequency Control）を指す。また、需給調整力は、分オーダー以上の長周期の電力需給インバランスを解消するＥＬＤ（Economic Load Dispatch）やＤＰＣ（Dispatching Power Control）を指す。このような調整力の調達・運用に要する費用は、託送料金として最終的には需要者の負担となる。

そこで、電気料金を抑制するためには、系統制約のもとで調整力を経済的に調達・運用することが重要となる。調整力の調達・運用コストを安価に抑えるには、調整力をコストの低い順に並べたメリットオーダーに従うことが望ましい。

例えば、非特許文献１には、日本国内における、メリットオーダーに基づく調整力の調達・運用の検討内容が報告されている。また、特許文献１には、メリットオーダーを用いて発電計画と売電計画のポートフォリオを算出するエネルギー市場取引支援装置が開示されている。また、特許文献２には、送電損失電力量を算出し加算することで同時同量を達成する発電電力制御装置が開示されている。

特開２０１７－１５１７１７号公報 特開２００５－０６５４２６号公報

第４回需給調整市場検討小委員会、"需給調整市場システムの開発について"、［online］、２０１８年５月２３日、電力広域的運営推進機関 第４回需給調整市場検討小委員会 配布資料 資料５、［２０１８年８月１日検索］、インターネット<URL:https://www.occto.or.jp/iinkai/chouseiryoku/jukyuchousei/2018/files/jukyu_shijo_04_05.pdf>

しかしながら、特許文献１に開示されたエネルギー市場取引支援装置は、電力の輸送に伴う送電損失を考慮しておらず、経済的な調整力の調達・運用を実現することができない。また、特許文献２に開示された発電電力制御装置は、送電電力量合計値や受電電力量合計値に所定の送電損失率を乗じることで、電力系統全体の送電損失電力量を求めるのみであり、メリットオーダーに対して送電損失の影響を反映することができない。このように、従来技術では、送電損失を考慮したメリットオーダーを実現することができず、経済的な調整力の調達・運用を実現できないという課題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、調整力の調達・運用においてメリットオーダーに送電損失の影響を反映し、経済的な調整力の調達・運用を実現することが可能な送電損失計算装置及び送電損失計算方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、電力系統における需給バランス及び潮流状態の監視によって得られる監視情報と、前記電力系統における短期の将来に亘る総需要を予測した短期予測結果とに基づいて、短期需要分布変化を予測し、需給調整市場で調達する調整力リソースの約定結果と、前記予測した短期需要分布変化とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に必要な出力変化分である個別必要量を前記調整力リソースごとに算出し、前記短期予測結果と前記調整力リソースごとに算出した前記個別必要量とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に当該調整力リソースの出力変化分に対して生じる送電損失を、前記調整力リソースごとに算出することを特徴とする送電損失計算装置が提供される。

また、かかる課題を解決するため本発明においては、電力系統における需給バランス及び潮流状態の監視によって得られる監視情報と、前記電力系統における短期の将来に亘る総需要を予測した短期予測結果とに基づいて、短期需要分布変化を予測する短期需要分布変化予測ステップと、需給調整市場で調達する調整力リソースの約定結果と、前記短期需要分布変化予測ステップで予測した前記短期需要分布変化とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に必要な出力変化分である個別必要量を前記調整力リソースごとに算出する個別必要量算出ステップと、前記短期予測結果と前記個別必要量算出ステップで調整力リソースごとに算出した前記個別必要量とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に当該調整力リソースの出力変化分に対して生じる送電損失を、前記調整力リソースごとに算出する送電損失算出ステップと、を備えることを特徴とする送電損失計算方法が提供される。

本発明によれば、調整力の調達・運用においてメリットオーダーに送電損失の影響を反映し、経済的な調整力の調達・運用を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る需給制御システム及びその周辺の構成例を示すブロック図である。 図１に示した需給制御システムの機能構成例を示すブロック図である。 電力系統と需給バランスを説明するための図である。 メリットオーダーに従った需給運用を説明するための図である。 約定結果の具体的なデータ例を示す図である。 送電損失計算処理の処理手順例を示すフローチャートである。 電力系統の状態例を示す図である。 監視情報の具体的なデータ例を示す図である。 短期予測結果の具体的なデータ例を示す図である。 調整力リソース個別必要量の具体的なデータ例を示す図である。 送電損失情報の具体的なデータ例を示す図である。 補正後約定結果の具体的なデータ例を示す図である。 図１２に示した補正後約定結果の別の表記例を示す図である。 送電損失情報や補正後約定結果のグラフによる表示例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）需給制御システムの構成
（１－１）ハードウェア構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る需給制御システム及びその周辺の構成例を示すブロック図である。本実施の形態では、本発明に係る送電損失計算方法の適用先の一例として、電力系統の所定エリアを管轄する需給制御システム１を想定し、この需給制御システム１の構成及び機能について詳しく説明する。換言すると、需給制御システム１は、本発明に係る送電損失計算装置の一例とも言える。

需給制御システム１は、一般的なコンピュータを用いて実現することができ、図１に示すように、中央制御装置１１、入力装置１２、出力装置１３、ディスプレイ等の表示装置１４、主記憶装置１５及び補助記憶装置１６を備えて構成される。需給制御システム１を構成する各装置は、バスを介して相互に接続されている。また、補助記憶装置１６は、需給制御システム１で利用可能な各種のデータやプログラムとして、各種データベース１７及び各種プログラム１８を記憶している。

なお、後述する図２では、需給制御システム１の機能構成例として、機能部（具体的には、広域機関通信部２０１～送電損失計算・補正部２０９）が示されるが、各機能部はプログラム（ソフトウェア）である。そして、以降の説明において、機能部を動作主体として記した場合、それは、中央制御装置１１が補助記憶装置１６から当該機能部に相当するプログラムを読み出し、主記憶装置１５にロードした上で、当該機能部の機能を実現することを意味する。

図１に示すように、需給制御システム１は、需給調整市場システム１０１に接続可能である。需給制御システム１と需給調整市場システム１０１は、直接接続されてもよいし、通信回線を介して接続されてもよい。需給調整市場システム１０１は、需給調整市場の取引を管理している。需給調整市場は、発電事業者及び小売事業者によって形成されるバランシンググループ（ＢＧ）と送配電事業者とが、調整力を取引する市場である。

さらに、需給制御システム１は、通信回線１０２ａを介して、電力系統１０５に設置された計測器１０３及び出力可変機器１０４に接続可能である。計測器１０３は、送変電設備の潮流状態や開閉器状態等、電力系統１０５の状態を計測する機器である。出力可変機器１０４は、出力調整が可能な機器であって、具体的には例えば、出力変更機能を有する発電機、変換器、潮流設備、蓄電池、または需要家設備などに相当する。

さらに、需給制御システム１は、通信回線１０２ｂを介して広域機関システム１０６とも接続可能である。広域機関システム１０６は、需給制御システム１が管轄しているエリア内における、バランシンググループの需要・調達計画及び発電計画からなる需給計画を、通信回線１０２ｂを介して需給制御システム１に出力する。

（１－２）調整力
ここで、需給調整市場における「調整力」について詳しく説明する。

小売事業者及び発電事業者によって形成されるバランシンググループ（ＢＧ）は、それぞれ所定時間（例えば３０分コマ）ごとの需要・調達計画及び発電計画を策定し、計画に基づいて運用している。この計画値は、小売事業者が策定する電力需要の予測と、小売事業者と発電事業者間で電力量を直接取引する相対取引や卸電力取引所を介する市場取引と、に基づいて策定される。

しかしながら、実際の電力量の需要と供給のバランスは短期的に変動するものであり、この変動に対して電力系統における需給バランスを維持するために、電力の需要量が供給量を上回る場合には、送配電事業者は、供給量を追加するか需要量を削減する必要がある。逆に、電力の需要量が供給量を下回る場合には、送配電事業者は、供給量を削減するか需要量を追加する必要がある。

上記のような場合に備えて、送配電事業者は、発電機等の出力を自由に変化することのできる権利（オプション、調整余力）をバランシンググループから購入する。この権利（オプション、調整余力）が「調整力」と呼ばれる。調整力には、供給量の追加あるいは需要量の削減が可能な「上げ調整力」と、供給量の削減あるいは需要量の追加が可能な「下げ調整力」とがある。

（１－３）機能構成
図２は、図１に示した需給制御システムの機能構成例を示すブロック図である。図２には、需給制御システム１の機能構成の他に、送受される情報も示されている。

図２に示すように、需給調整市場システム１０１は、需給制御システム１から調整力必要量２１１を取得し、バランシンググループの調整力入札情報に基づいて調整力を約定する。そして、需給調整市場システム１０１は、調整力（あるいは、調整力を提供する調整力リソース）の約定結果２１２をバランシンググループ（不図示）及び需給制御システム１に出力する。より詳しく言えば、約定結果２１２は、需給調整市場システム１０１で調達する１以上の調整力リソースについての約定結果であり、単位量当たりの調達価格によるメリットオーダーに紐付けられる。約定結果２１２の具体例は、後述する図５に示される。

また、広域機関システム１０６は、需給制御システム１が管轄しているエリア内における、バランシンググループの需要・調達計画及び発電計画からなる需給計画２１３を、通信回線１０２ｂを介して需給制御システム１に出力する。なお、需給計画２１３は、需給制御システム１の管轄エリア内のバランシンググループの需給計画だけでなく、他エリアのバランシンググループの需給計画を含むものであってもよい。

図２に示すように、需給制御システム１は、中長期（例えば翌日～数週間先まで）の需要予測に基づいて調整力調達を担う予測・調達機能群２１と、電力系統状態の監視や短期（例えば数分先～翌日まで）の需要予測に基づいて調整力の運用を計画し制御する運用機能群２２とを備えて構成される。なお、需給制御システム１は、さらに他の機能群を備えてもよい。

予測・調達機能群２１は、広域機関通信部２０１、需要・再エネ中長期予測部２０２、調整力調達部２０３、及び市場システム通信部２０４から構成される。

広域機関通信部２０１は、広域機関システム１０６から送信された需給計画２１３を取得し、調整力調達部２０３に出力する。

需要・再エネ中長期予測部２０２は、気象予測等に基づいて、中長期に亘る需要及び再生可能エネルギー（再エネ）の出力を予測し、予測結果を中長期予測結果２１４として調整力調達部２０３に出力する。

調整力調達部２０３は、広域機関通信部２０１から取得した需給計画２１３と、需要・再エネ中長期予測部２０２から取得した中長期予測結果２１４とに基づいて、調達する必要がある調整力（調整力必要量２１１）を策定し、策定した調整力必要量２１１を市場システム通信部２０４に出力する。また、調整力調達部２０３は、需給調整市場システム１０１から市場システム通信部２０４を経由して取得する約定結果２１２を、運用機能群２２（送電損失計算・補正部２０９）に引き渡す。

市場システム通信部２０４は、調整力調達部２０３から取得した調整力必要量２１１を需給調整市場システム１０１に送信し、また、需給調整市場システム１０１から出力される約定結果２１２を取得する。市場システム通信部２０４が取得した約定結果２１２は、調整力調達部２０３に取得され、前述したように、調整力調達部２０３から運用機能群２２に引き渡される。

運用機能群２２は、計測情報入力部２０５、電力系統監視部２０６、需要・再エネ短期予測部２０７、需給運用部２０８、及び送電損失計算・補正部２０９から構成される。

計測情報入力部２０５は、電力系統１０５に設置された計測器１０３及び出力可変機器１０４より、計測器１０３及び出力可変機器１０４によって計測された計測情報２１５を取得し、電力系統監視部２０６及び需給運用部２０８に出力する。

電力系統監視部２０６は、計測情報入力部２０５から取得した計測情報２１５に含まれる周波数情報を用いて、電力系統１０５の需給バランスを監視するとともに、保有する電力系統ネットワーク情報と計測情報２１５とに基づく状態推定等により電力系統１０５の潮流状態を監視する。ここで、電力系統ネットワーク情報は、系統情報とも称し、電力系統１０５の接続を表すトポロジー情報やインピーダンスマップにより構成される。そして、電力系統監視部２０６は、電力系統１０５の需給バランス及び潮流状態の監視によって得られた情報（監視情報２１６）を、需要・再エネ短期予測部２０７に出力する。監視情報２１６は、上記「系統情報」を含むものであってもよい。なお、図２の場合、監視情報２１６は、需要・再エネ短期予測部２０７を介して送電損失計算・補正部２０９に送信されるように示しているが、電力系統監視部２０６から送電損失計算・補正部２０９に直接送信されるようにしてもよい。

需要・再エネ短期予測部２０７は、監視情報２１６及び短期的な気象予測等に基づいて、電力系統１０５における短期の将来に亘る総需要（より詳細には、短期の将来にわたる需要及び再生可能エネルギー（再エネ）の出力）を予測する。そして需要・再エネ短期予測部２０７は、その予測結果を短期予測結果２１７として需給運用部２０８に出力するとともに、監視情報２１６及び短期予測結果２１７を送電損失計算・補正部２０９に出力する。

送電損失計算・補正部２０９は、予測・調達機能群２１の調整力調達部２０３から取得する約定結果２１２と、需要・再エネ短期予測部２０７から取得する監視情報２１６及び短期予測結果２１７と、保有する系統情報とに基づいて、短期需要分布変化を予測する（短期需要分布変化予測の策定）。系統情報は、電力系統１０５の接続を表すトポロジー情報やインピーダンスマップにより構成される。

さらに、送電損失計算・補正部２０９は、短期需要分布変化予測に基づいて、約定済みの調整力リソースを発動した際の送電損失及び送電損失の変化を、送電損失情報２２２として調整力リソースごとに算出する。

そしてさらに、送電損失計算・補正部２０９は、送電損失情報２２２を用いて、約定結果２１２に含まれるメリットオーダーを補正し、補正後約定結果２１８として需給運用部２０８に出力する。また、送電損失計算・補正部２０９が算出した送電損失情報２２２と補正後約定結果２１８は、表示装置１４の表示によって利用者に通知される。

本実施の形態では、上述した送電損失計算・補正部２０９による一連の処理を送電損失計算処理と称し、その詳細は図６等を参照しながら後述する。

需給運用部２０８は、計測情報入力部２０５から取得する計測情報２１５と、需要・再エネ短期予測部２０７から取得する短期予測結果２１７と、送電損失計算・補正部２０９から取得する補正後約定結果２１８とに基づいて、出力変更指令２２０を生成し、通信回線１０２ａを介して出力可変機器１０４に送信する。そして、出力可変機器１０４が、出力変更指令２２０に基づいて機器の出力を変更することにより、電力系統１０５の需給バランスが維持される。

（２）電力系統と需給運用
以下では、電力系統及び需給運用について、図３～図５を参照しながら説明する。図３は、電力系統と需給バランスを説明するための図である。図４は、メリットオーダーに従った需給運用を説明するための図である。図５は、約定結果の具体的なデータ例を示す図である。なお、本実施の形態に係る需給制御システム１は、送電損失を考慮してメリットオーダーに従った需給運用を行い、電力系統の需給バランスを取るものであるが、本章では、送電損失を無視した場合について説明する。すなわち、図３，図４では、送電損失が無視されている。送電損失を考慮した場合の電力系統の状態は、図７に例示される。

図３，図４には、バス３０１ａ～３０１ｆが示されているが、以降の説明では、個別のバスを区別しない場合、総称してバス３０１とする。ブランチ３０２ａ～３０２ｅ、発電機３０３ａ～３０３ｄ、及び負荷３０４ａ～３０４ｄについても同様に、個々を区別しない場合には、ブランチ３０２、発電機３０３、負荷３０４と表す。これらは後述する図７でも同様である。

まず、図３を参照して、電力系統の構成や需給バランスを説明する。

図３に示したように、電力系統１０５は、複数のバス３０１及び複数のブランチ３０２から構成される。バス３０１は、電力系統１０５上に存在する変電所及び開閉所等に対応する。バス３０１には、発電機３０３及び負荷３０４が接続される。ブランチ３０２は、電力系統１０５上の送電線に対応しており、バス３０１を相互に接続する。ブランチ３０２には、それぞれの送電線に対しインピーダンスが設定されている。

ここで、需給バランスが取れている電力系統においては、発電される電力から送電損失を差し引いた電力と消費される電力が一致している。図３には、送電損失を無視したときに、時刻「０：２０」において需給バランスが取れている電力系統の状態が示されている。具体的には、図３において、発電機３０３の発電電力合計と負荷３０４の消費電力合計は、２５００ＭＷで一致している。一方で、図３において個別のバス３０１ａ～３０１ｆに着目すると、それぞれのバス３０１において需給バランスはとれていないため、電力の余剰・不足分はブランチ３０２を流れている。例えばバス３０１ａにおいては、発電機３０３ａの発電電力が１０００ＭＷであるのに対して、負荷３０４ａの消費電力が８００ＭＷであることから、余剰電力の２００ＭＷがブランチ３０２ａを流れている。

次に、図４を参照して、メリットオーダーに従った需給運用について説明する。

需給バランスが取れた図３の状態（時刻「０：２０」）に比べて、図４（時刻「０：３０」）では、負荷３０４ｃ及び負荷３０４ｄにおける消費電力が１００ＭＷずつ増えるとしている。このとき、この状況のままでは消費電力が２００ＭＷ多く、需給バランスが崩れるため、需給制御システムは、調整力を購入して電力系統１０５の需給バランスを維持しようとする。具体的には、需給調整市場システム１０１からの調整力の約定結果２１２に基づいて、電力系統１０５内において発電を増加する発電機３０３を決定する。

図５は、約定結果の具体的なデータ例を示す図である。例えば図５に示したように、約定結果２１２は、約定した調整力リソースの調達量及び価格を示す約定内容２１２１と、約定内容２１２１を価格順に並び替えたメリットオーダーリスト２１２２とを備えて構成される。図５では、簡便のため、調整力の種別は考慮していないが、約定結果２１２は、調整力の特性に応じた区分ごとに細分化されていてもよい。

図４のように発電電力よりも消費電力が２００ＭＷ多い状況において、図５のメリットオーダーリスト２１２２に従うと、最も安い調整力は発電機３０３ａである。そして、発電機３０３ａによる調達量は２５０ＭＷであり、消費電力増加分の２００ＭＷを上回る電力量を確保できているため、この場合、発電機３０３ａの発電を２００ＭＷ増加させればよい。この結果、時刻「０：３０」において発電機３０３の発電電力合計は２７００ＭＷとなり、負荷３０４の消費電力合計と損失電力との和も２７００ＭＷとなって一致することから、電力の需給バランスを維持できる。なお、本例では、調整力リソースとして発電機を想定して説明したが、出力可変機器１０４に含まれる他の出力可変機器を調整力リソースとしてもよい。

以上が、送電損失を無視した場合におけるメリットオーダーに従った需給運用であるが、実際の電力系統では、電力の輸送に伴う送電損失が発生する。そこで、本実施の形態に係る需給制御システム１（送電損失計算装置）は、次章に説明する送電損失計算処理を実行することにより、送電損失を考慮してメリットオーダーに従った需給運用を行い、電力系統の需給バランスを維持できるようにしている。

（３）送電損失計算処理
図６は、送電損失計算処理の処理手順例を示すフローチャートである。送電損失計算処理は、短期需要分布変化予測に基づいて送電損失に関する送電損失情報を算出し、送電損失情報に基づいて約定結果を補正した場合の補正後約定結果を策定し、送電損失情報や補正後約定結果を出力する処理であって、主に送電損失計算・補正部２０９によって実行される。

図７は、電力系統の状態例を示す図である。前述した図４，図５では送電損失を無視した場合の電力系統の状態を例示したが、図７では、送電損失を考慮した場合の電力系統の状態の一例として、時刻「０：２０」の断面が示されている。

以下に、図７の電力系統の状態を具体例として参照しながら、図６に示した送電損失計算処理の処理手順について詳しく説明する。

図６によればまず、ステップＳ１０１において、送電損失計算・補正部２０９は、約定結果２１２、監視情報２１６、及び短期予測結果２１７を取得する。前述したように、約定結果２１２は、予測・調達機能群２１の調整力調達部２０３から取得することができ、その具体的なデータ例は図５に示した通りである。また、監視情報２１６は、電力系統監視部２０６から（または需要・再エネ短期予測部２０７を介して）取得することができ、短期予測結果２１７は、需要・再エネ短期予測部２０７から取得することができる。

図８は、監視情報の具体的なデータ例を示す図である。例えば図８に示したように、監視情報２１６は、バス監視情報２１６１及びブランチ監視情報２１６２を備えて構成される。バス監視情報２１６１は、各時刻におけるバスごとの発電電力、消費電力、電圧情報から構成される。ブランチ監視情報２１６２は、ブランチごとの潮流情報から構成され、図８に示す例では始端バスから終端バスに向かう潮流を正としている。また、同一のブランチについて２列ずつ記載されているのは、ブランチ両端のどちらのバス側の潮流かを分けて記載するためであり、この例では各時刻における始端バスから流入する潮流を記載している。

図９は、短期予測結果の具体的なデータ例を示す図である。例えば図９に示したように、短期予測結果２１７には、短期（例えば１０分間隔で１時間先まで）のエリア内の総需要予測値が記載される。

次にステップＳ１０２において、送電損失計算・補正部２０９は、ステップＳ１０１で取得した監視情報２１６及び短期予測結果２１７に基づき、短期需要分布変化を予測する（短期需要分布変化予測の策定）。

ここで、送電損失計算・補正部２０９による短期需要分布変化の具体的な予測方法は、特に限定されるものではなく、監視情報２１６における過去の母線需要の変化と、短期予測結果２１７における将来の総需要予測とに基づいて、様々な予測方法を採用することができる。具体的には例えば、バス地点ごとの気象情報等からＡＩ等を用いた機械学習によって予測するようにしてもよいし、また例えば、以下の式１～式４に示すように、バスごとの過去の需要変化量を用いて短期予測を按分し線形的に予測してもよい。あるいは、まったく別の手法を用いても構わない。このようにバスごとの需要変化を予測することで、潮流状態がどのように変化するか予測でき、潮流管理にも有用である。

ここで、ｔは時刻を表し、Ｐｉ（ｔ）は時刻ｔにおけるバスｉの需要を意味し、Ｐｔｏｔ（ｔ）は時刻ｔにおけるエリア全体の総需要を意味する。また、デルタ（Δ）は、差分（変化量）を意味し、右肩のダッシュ（’）は予測値であることを意味する。

次にステップＳ１０３において、送電損失計算・補正部２０９は、ステップＳ１０１で取得した約定結果２１２及び監視情報２１６と、ステップＳ１０２で策定した短期需要分布変化予測と、保有する系統情報とを用いて、予測需要分布に対して各調整力リソースを個別に発動を想定する場合の必要量（調整力リソース個別必要量２２１）を計算する。調整力リソース個別必要量２２１の計算にあたっては、発動を想定する調整力リソースが接続されているバスをスイングバスとして潮流計算するとよい。

図１０は、調整力リソース個別必要量の具体的なデータ例を示す図である。例えば、図１０に示したように調整力リソース個別必要量２２１は、予測需要分布に対して各調整力リソースを個別に発動を想定する場合の必要量が単位日時ごとに示されており、この情報を用いることにより、所定時刻において最も経済的な調整力リソースを判断することができる。図１０に示した時刻「０：３０」（日付は省略）の場合を用いて、具体的な判断手順を以下に示す。

まず、図９の短期予測結果２１７によれば、時刻「０：２０」から時刻「０：３０」にかけて、総需要の増加量は２００ＭＷである（２７００ＭＷ－２５００ＭＷ＝２００ＭＷ）。この２００ＭＷの総需要の増加に対して、図１０に示した時刻「０：３０」の調整力リソース個別必要量２２１によれば、調整力リソースとして発電機３０３ａを用いる場合には、２１６ＭＷの追加発電が必要であることが示されている。同様に、調整力リソースとして発電機３０３ｃを用いる場合には、２０３ＭＷの追加発電が必要であることが示され、調整力リソースとして発電機３０３ｄを用いる場合には、１９８ＭＷの追加発電が必要であることが示されている。すなわち、図１０の調整力リソース個別必要量２２１によれば、時刻「０：３０」では、複数の発電機３０３のうち、発電機３０３ｄが調整力リソースとして最も経済的であることが分かる。

次にステップＳ１０４において、送電損失計算・補正部２０９は、ステップＳ１０１で取得した監視情報２１６と、ステップＳ１０２で策定した短期需要分布変化予測と、ステップＳ１０３で算出した調整力リソース個別必要量２２１とを用いて、送電損失に関する情報（送電損失情報２２２）を算出する。

図１１は、送電損失情報の具体的なデータ例を示す図である。例えば図１１に示すように、送電損失情報２２２は、エリア全体の過去の送電損失の推移に関する情報が示された全体送電損失推移情報２２２１と、予測需要分布に対して追加発動する場合に調整力リソースごとに発生する送電損失の情報が示された調整力リソース別送電損失情報２２２２とを備えて構成される。より具体的には、全体送電損失推移情報２２２１には、送電損失、送電損失率、送電損失見込値、及び送電損失率見込値が表され、調整力リソース別送電損失情報２２２２には、発電機（調整力リソースの一例）ごとに、送電損失、送電損失率、及び系統全体送電損失が表されている。

このうち、送電損失率見込値は、運用で用いている送電損失率の見込値であり、送電損失見込値は、送電損失率見込値から換算した送電損失の見込値である。そして、送電損失は、例えば以下の式５を用いて算出することができ、送電損失率は、例えば以下の式６を用いて算出することができる。

ここで、Ｐｌｏｓｓ，ｒｅｓ＿ｊ（ｔ）は、時刻ｔで想定する需要分布変化分を調整力リソースｊのみで補償する場合に調整力リソースｊの出力変化分に発生する送電損失を意味する。ΔＰｒｅｑ，ｒｅｓ＿ｊ（ｔ）は、時刻ｔで想定する需要分布変化分を調整力リソースｊのみで補償する場合の調整力リソースｊの出力変化分を意味し、ΔＰｔｏｔ（ｔ）は、時刻ｔで想定する総需要変化を意味する。また、デルタ（Δ）は、差分（変化量）を意味し、右肩のダッシュ（’）は予測値であることを意味する。

ここで、Ｐｌｏｓｓｒａｔｅ，ｒｅｓ＿ｊ（ｔ）は、時刻ｔで想定する需要分布変化分を調整力リソースｊのみで補償する場合に調整力リソースｊの出力変化分に発生する送電損失率を意味する。また、デルタ（Δ）は、差分（変化量）を意味し、右肩のダッシュ（’）は予測値であることを意味する。

以上のようにして算出した図１１の送電損失情報２２２によれば、調整力リソース別送電損失情報２２２２において、発電機３０３ａ及び発電機３０３ｃは、送電損失の値が正であり、想定する総需要変化分以上に出力を変更する必要がある。一方で、発電機３０３ｄは、送電損失の値が負であり、想定する総需要変化分よりも少ない出力変化で十分となっている。これは、発電機３０３ｄによる出力変化によって電力系統の潮流状態が変わり、系統全体の送電損失が少なくなったために、見かけ上、送電損失が負の値となっていることを意味している。

次にステップＳ１０５において、送電損失計算・補正部２０９は、ステップＳ１０１で取得した約定結果２１２に対して、ステップＳ１０４で算出した送電損失情報２２２を用いて補正を行った場合の補正後約定結果２１８を策定する。

図１２は、補正後約定結果の具体的なデータ例を示す図である。例えば、図１２に示したように、補正後約定結果２１８は、補正後約定内容２１８１と補正後メリットオーダーリスト２１８２とを備えて構成される。補正後約定結果２１８を図５に例示した約定結果２１２と比較すると、大部分の項目は同じであるが、補正係数Ｋの項が追加されている点で異なる。時刻ｔにおける補正係数Ｋ（ｔ）は、以下の式７を用いて算出できる。

以上のように補正係数Ｋを算出することにより、各調整力リソースにおける送電損失の影響を定量化することができる。

また、図１３は、図１２に示した補正後約定結果の別の表記例を示す図である。図１２の補正後約定結果２１８は、補正前の調達量（値）及び価格と補正係数Ｋとを列挙する形式であったが、図１３に示した補正後約定結果２１９のように、補正係数Ｋを用いて価格を直接補正し、補正後約定内容２１９１において元値と補正値を明示するようにしてもよい。この場合、補正後メリットオーダーリスト２１９２は、補正された価格順に並び替えられ、図５の約定結果２１２におけるメリットオーダーリスト２１２２とは異なる順番となっている。補正係数Ｋを用いた価格の補正は、以下の式８を用いて算出できる。

ここで、Ｐｒｉｃｅ＿ｒｅｖ（ｔ）は、時刻ｔの時間帯における補正後価格（補正値）を意味し、Ｐｒｉｃｅ（ｔ）は補正前の価格（元値）を意味する。

次にステップＳ１０６において、送電損失計算・補正部２０９は、ステップＳ１０４で算出した送電損失情報２２２及びステップＳ１０５で策定した補正後約定結果２１８を表示装置１４に表示することにより、利用者に通知する。表示にあたっては、図１１～図１３で示した表形式を並べて表示するようにしてもよいし、あるいはグラフ化して表示してもよい。

図１４は、送電損失情報や補正後約定結果のグラフによる表示例を示す図である。図１４に示した出力表示画面２２３は、ステップＳ１０６における表示装置１４の表示画面の一例であって、系統全体送電損失率２２３１、補正係数２２３２、及び発動必要量と送電損失２２３３のそれぞれにおいてグラフが表示されている。系統全体送電損失率２２３１は、図１１の全体送電損失推移情報２２２１に基づいて送電損失率及び送電損失率見込値をグラフ化したものであり、補正係数２２３２は、図１２の補正後約定結果２１８に基づいて補正係数Ｋをグラフ化したものであり、発動必要量と送電損失２２３３は、図１１の調整力リソース別送電損失情報２２２２に基づいて発電機３０３ごとの送電損失等をグラフ化したものである。

次にステップＳ１０７において、送電損失計算・補正部２０９は、ステップＳ１０５で策定した補正後約定結果２１８を需給運用部２０８に出力する。

この後、図２に示したように、需給運用部２０８は、ステップＳ１０７で取得する補正後約定結果２１８の他に、計測情報入力部２０５から計測情報２１５を、需要・再エネ短期予測部２０７から短期予測結果２１７を取得する。そして、需給運用部２０８は、このように取得した計測情報２１５、短期予測結果２１７、及び補正後約定結果２１８を用いて、想定する需要変化や既に発生している需要変化に対し、補正後約定結果２１８の補正後メリットオーダーリスト２１８２（または補正後約定結果２１９の補正後メリットオーダーリスト２１９２）に従って、ＬＦＣ（Load Frequency Control）指令やＥＤＣ（Economic Load Dispatching Control）指令を生成し、出力変更指令２２０として出力する。図２に示したように、出力変更指令２２０は、通信回線１０２ａを介して出力可変機器１０４に出力される。

以上のように、本実施の形態に係る需給制御システム１は、送電損失計算処理を実行することによって、送電損失の影響をメリットオーダーリストに反映して出力変更指令２２０を出力することができるようになり、その結果、より経済的な調整力の運用が可能となる。また、調整力リソースごとの送電損失を利用者に通知することで、既存の運用方法の見直しの一助となる。

かくして、本発明によれば、想定需要変動・潮流状態における各調整力リソースの送電損失を求めることで、調整力の調達・運用に用いるメリットオーダーの価格を送電損失に基づいて補正でき、調整力の調達・運用を経済的に実現できる。また、送電損失に基づく補正をメリットオーダーに直接反映しない場合においても、調整力リソースごとの送電損失のばらつきや時間変化を利用者に通知することで、調整力価格の設定方法や調整力の運用・調達における優先順位の補正等の制度見直しにつながり、調整力調達・運用の更なる経済化が期待できる。換言すれば、送電損失の影響を反映させたメリットオーダーの補正を利用者に訴えることができるため、経済的な調整力の調達・運用を促進することに期待できる。

なお、本実施の形態では、本発明に係る送電損失計算方法の適用先の一例として、エリアを管轄している需給制御システム１を想定して説明したが、本発明の適用先はこれに限定されるものではなく、他にも例えば、需給運用を広域で実施するための広域需給調整システムに適用してもよいし、あるいは、需給調整市場システム１０１における調整力の取引段階において本発明の送電損失計算方法を適用し、価格補正に利用してもよい。

なお、本発明は上記した実施の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、上記した実施の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、実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、図面に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実施には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 需給制御システム
１１ 中央制御装置
１２ 入力装置
１３ 出力装置
１４ 表示装置
１５ 主記憶装置
１６ 補助記憶装置
１７ 各種データベース
１８ 各種プログラム
２１ 予測・調達機能群
２２ 運用機能群
１０１ 需給調整市場システム
１０２ａ，１０２ｂ 通信回線
１０３ 計測器
１０４ 出力可変機器
１０５ 電力系統
１０６ 広域機関システム
２０１ 広域機関通信部
２０２ 需要・再エネ中長期予測部
２０３ 調整力調達部
２０４ 市場システム通信部
２０５ 計測情報入力部
２０６ 電力系統監視部
２０７ 需要・再エネ短期予測部
２０８ 需給運用部
２０９ 送電損失計算・補正部
２１１ 調整力必要量
２１２ 約定結果
２１３ 需給計画
２１４ 中長期予測結果
２１５ 計測情報
２１６ 監視情報
２１７ 短期予測結果
２１８，２１９ 補正後約定結果
２２０ 出力変更指令
２２１ 調整力リソース個別必要量
２２２ 送電損失情報
２２３ 出力表示画面
３０１（３０１ａ～３０１ｆ） バス
３０２（３０２ａ～３０２ｅ） ブランチ
３０３（３０３ａ～３０３ｄ） 発電機
３０４（３０４ａ～３０４ｄ） 負荷
２１２１ 約定内容
２１２２ メリットオーダーリスト
２１６１ バス監視情報
２１６２ ブランチ監視情報
２２２１ 全体送電損失推移情報
２２２２ 調整力リソース別送電損失情報
２１８１，２１９１ 補正後約定内容
２１８２，２１９２ 補正後メリットオーダーリスト
２２３１ 系統全体送電損失率
２２３２ 補正係数
２２３３ 発動必要量と送電損失

Claims (15)

1. 電力系統における需給バランス及び潮流状態の監視によって得られる監視情報と、前記電力系統における短期の将来に亘る総需要を予測した短期予測結果とに基づいて、短期需要分布変化を予測し、
   需給調整市場で調達する調整力リソースの約定結果と、前記予測した短期需要分布変化とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に必要な出力変化分である個別必要量を前記調整力リソースごとに算出し、
   前記短期予測結果と前記調整力リソースごとに算出した前記個別必要量とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に当該調整力リソースの出力変化分に対して生じる送電損失を、前記調整力リソースごとに算出する
   ことを特徴とする送電損失計算装置。
2. 前記短期需要分布変化は、前記監視情報における過去の母線需要の変化と、前記短期予測結果における将来の総需要予測とから、所定の線形式を用いて予測される
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電損失計算装置。
3. 前記調整力リソースごとに算出される前記送電損失は、前記調整力リソースごとの前記個別必要量から前記短期予測結果で予測された総需要変化を差し引いた差分である
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電損失計算装置。
4. 前記調整力リソースごとに算出される前記送電損失は、前記調整力リソースごとの前記個別必要量から前記短期予測結果で予測された総需要変化を差し引いた差分を当該個別必要量で除することによって得られる送電損失率である
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電損失計算装置。
5. 前記調整力リソースごとに算出される前記送電損失は、前記短期需要分布変化と前記調整力リソースごとの前記個別必要量とによって形成される電気系統の潮流状態における系統全体の送電損失である
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電損失計算装置。
6. 前記調整力リソースごとに算出した前記送電損失に基づいて、前記約定結果を補正した場合の補正後約定結果を策定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電損失計算装置。
7. 前記補正後約定結果には、前記調整力リソースごとに算出された前記送電損失から算出される補正係数、あるいは当該補正係数を用いて補正された調整量の価格が含まれる
   ことを特徴とする請求項６に記載の送電損失計算装置。
8. 前記調整力リソースごとの前記個別必要量、前記調整力リソースごとの前記送電損失、または前記補正後約定結果を表示する
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の送電損失計算装置。
9. 電力系統における需給バランス及び潮流状態の監視によって得られる監視情報と、前記電力系統における短期の将来に亘る総需要を予測した短期予測結果とに基づいて、短期需要分布変化を予測する短期需要分布変化予測ステップと、
   需給調整市場で調達する調整力リソースの約定結果と、前記短期需要分布変化予測ステップで予測した前記短期需要分布変化とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に必要な出力変化分である個別必要量を前記調整力リソースごとに算出する個別必要量算出ステップと、
   前記短期予測結果と前記個別必要量算出ステップで前記調整力リソースごとに算出した前記個別必要量とに基づいて、前記短期需要分布変化を単一の前記調整力リソースで補償する場合に当該調整力リソースの出力変化分に対して生じる送電損失を、前記調整力リソースごとに算出する送電損失算出ステップと、
   を備えることを特徴とする送電損失計算方法。
10. 前記短期需要分布変化予測ステップにおいて、前記監視情報における過去の母線需要の変化と、前記短期予測結果における将来の総需要予測とから、所定の線形式を用いて前記短期需要分布変化を予測する
    ことを特徴とする請求項９に記載の送電損失計算方法。
11. 前記送電損失算出ステップでは、前記調整力リソースごとの前記個別必要量から前記短期予測結果で予測された総需要変化を差し引いた差分を、前記調整力リソースごとの前記送電損失として算出する
    ことを特徴とする請求項９に記載の送電損失計算方法。
12. 前記送電損失算出ステップでは、前記調整力リソースごとの前記個別必要量から前記短期予測結果で予測された総需要変化を差し引いた差分を当該個別必要量で除することによって得られる送電損失率を、前記調整力リソースごとの前記送電損失として算出する
    ことを特徴とする請求項９に記載の送電損失計算方法。
13. 前記送電損失算出ステップでは、前記短期需要分布変化と前記調整力リソースごとの前記個別必要量とによって形成される電気系統の潮流状態における系統全体の送電損失を、前記調整力リソースごとの前記送電損失として算出する
    ことを特徴とする請求項９に記載の送電損失計算方法。
14. 前記送電損失算出ステップで算出した前記調整力リソースごとの前記送電損失に基づいて、前記約定結果を補正した場合の補正後約定結果を策定する補正後約定結果策定ステップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の送電損失計算方法。
15. 前記調整力リソースごとの前記個別必要量、前記調整力リソースごとの前記送電損失、または前記補正後約定結果を表示する表示出力ステップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項１４に記載の送電損失計算方法。
    

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