(57)【要約】【課題】各エリアの現状のＬＦＣの制御方式を活用しつつ、周波数品質の維持・向上とＬＦＣ発動量の低減との双方を実現することができる広域負荷周波数制御装置等を提供する。【解決手段】広域負荷周波数制御装置は、各エリアにおける地域要求量を合算し、合算した地域要求量に対する各エリアでの制御分担量を示す第１制御分担量を算出する第１処理部１１と、各エリアで実施されている負荷周波数制御の調整力の発動量を合算し、合算した発動量に対する各エリアでの制御分担量を示す第２制御分担量を算出する第２処理部１２と、第１処理部１１で算出された第１制御分担量と、第２処理部１２で算出された第２制御分担量とに基づいて、各エリアにおける負荷周波数制御の制御量の目標値及び補正量を算出する第３処理部１３と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各エリアにおける地域要求量を合算し、合算した地域要求量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第１制御分担量を算出する第１処理部と、
前記各エリアで実施されている負荷周波数制御の調整力の発動量を合算し、合算した発動量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第２制御分担量を算出する第２処理部と、
前記第１処理部で算出された前記第１制御分担量と、前記第２処理部で算出された前記第２制御分担量とに基づいて、前記各エリアにおける負荷周波数制御の制御量の目標値及び補正量を算出する第３処理部と、
を備える広域負荷周波数制御装置。
【請求項２】
前記第１制御分担量及び前記第２制御分担量のうちの何れか一方の制御分担量を優先的に前記目標値に反映させるために、何れか他方の制御分担量を所定の範囲内に制限する制限部を更に備える請求項１記載の広域負荷周波数制御装置。
【請求項３】
前記制限部によって発生した前記何れか他方の制御分担量の残量を、前記何れか他方の制御分担量を分担する余力のあるエリアを対象に再配分する再分配部を更に備える請求項２記載の広域負荷周波数制御装置。
【請求項４】
前記第３処理部は、
前記各エリアにおける前記第１制御分担量及び前記第２制御分担量を加算することで前記各エリアの前記目標値を算出する目標値算出部と、
前記各エリアの前記目標値に対して前記各エリアの前記地域要求量と前記発動量との合算値をエリア毎に差し引くことで各エリアの前記補正量を求める補正量算出部と、
を備える請求項１から請求項３の何れか一項に記載の広域負荷周波数制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の広域負荷周波数制御装置と、
前記各エリアに設けられ、前記広域負荷周波数制御装置で求められた前記補正量を地域要求量に加算した値に基づいて負荷周波数制御を行う電力管理システムと、
を備える広域負荷周波数制御システム。
【請求項６】
各エリアにおける地域要求量を合算し、合算した地域要求量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第１制御分担量を算出する第１処理ステップと、
前記各エリアで実施されている負荷周波数制御の調整力の発動量を合算し、合算した発動量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第２制御分担量を算出する第２処理ステップと、
前記第１処理ステップで算出された前記第１制御分担量と、前記第２処理ステップで算出された前記第２制御分担量とに基づいて、前記各エリアにおける負荷周波数制御の制御量の目標値を算出する第３処理ステップと、
を有する広域負荷周波数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広域負荷周波数制御装置、広域負荷周波数制御システム、及び広域負荷周波数制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、調整力の調達・運用コスト及び発動量の低減を目的として、調整力の広域化の検討が進められている。ここで、調整力とは、電力の供給区域（エリア）における周波数制御、需給バランス調整その他の系統安定化業務に必要となる発電設備、電力貯蔵装置、ディマンドリスポンスその他の電力需給を制御するシステムその他これに準ずるものの能力のことをいう。
【０００３】
調整力のうち、負荷周波数制御（ＬＦＣ：Load Frequency Control）で活用される二次調整力〈１〉については、ＬＦＣの制御ロジックや制御周期がエリア毎に異なっているのが現状である。このような状況において、二次調整力〈１〉を広域的に運用するＬＦＣ（以下、「広域ＬＦＣ」という）を実施すると、電力系統における周波数品質の低下を招くことが懸念される。尚、本明細書では、表記の都合上、記号「○」の内部に数字「１」が付されたものを「〈１〉」で表す。
【０００４】
この対策として、各エリアのＬＦＣの制御ロジックや制御周期を統一した上で広域ＬＦＣを実施することが考えられる。しかしながら、このような広域ＬＦＣを実現するには長い期間を要するため、広域ＬＦＣの早期実現は困難となる。そこで、広域ＬＦＣの早期実現に向けて、各エリアの現状のＬＦＣの制御方式を活用しつつ広域ＬＦＣを行う手法が提案されている。
【０００５】
以下の非特許文献１には、米国で採用されている広域ＬＦＣの制御方式である、ACE Diversity Interchange（以下、「ＡＤＩ」という）が開示されている。ＡＤＩによる広域ＬＦＣは、各エリアのＡＣＥ（Area Control Error）を合算し、その合算した値から各エリアの制御分担量を所定のルールに従って算出し、各エリアにおいて、元のＡＣＥに対して補正量を加算した値に基づいてＬＦＣを行うものである。尚、上記のＡＣＥは、日本における地域要求量（ＡＲ：Area Requirement）に相当するものである。
【０００６】
以下の非特許文献２，３には、独国で採用され、欧州での採用が検討されている広域ＬＦＣの制御方式である、Control demand model（以下、「ＣＤＭ」という）が開示されている。ＣＤＭによる広域ＬＦＣは、各エリアのＦＲＣＥ（Frequency Restoration Control Error）に加え、各エリアにおける現在のａＦＲＲ（automatic Frequency Restoration Reserve）の発動量を合算し、その合算した値から各エリアの制御分担量を所定のルールに従って算出し、各エリアにおいて、元のＦＲＣＥに対して補正量を加算した値に基づいてＬＦＣを行う制御方式である。尚、上記のＦＲＣＥは、上記のＡＣＥ，ＡＲに相当するものであり、上記のａＦＲＲは、上述した二次調整力〈１〉に相当するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Alan R. Oneal, “A Simple Method for Improving Control Area Performance: Area Control Error (ACE) Diversity Interchange”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol.10, No.2, pp.1071-1076, May 1995.
【非特許文献２】P. Zolotarev et al., “Grid Control Cooperation−A Framework for Technical and Economical Cross-Border Optimization for Load-Frequency Control,” Cigre 2012, C2-107, 2012.
【非特許文献３】ENTSO-E, “All TSOs’ proposal for the implementation framework for a European platform for the exchange of balancing energy from frequency restoration reserves with automatic activation in accordance with Article 21 of Commission Regulation (EU) 2017/2195 establishing a guideline on electricity balancing” December 2018.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したＡＤＩによる広域ＬＦＣでは、交流連系系統全体から見た需給偏差を解消するように二次調整力〈１〉を発動することになるため、エリアごとにＬＦＣを行う場合と比べて周波数品質を向上できることが期待される。一方、各エリアの制御分担量を算出する際に、各エリアにおける二次調整力〈１〉の発動量（以下、「ＬＦＣ発動量」という）は考慮されていないため、各エリアにおけるＬＦＣ発動量を低減することができない場合があると考えられる。これに対し、上述したＣＤＭによる広域ＬＦＣでは、各エリアの制御分担量を参照する際に、各エリアにおけるａＦＲＲの発動量（ＬＦＣ発動量）が考慮されているため、ＡＤＩによる広域ＬＦＣよりもＬＦＣ発動量を低減できることが期待される。
【０００９】
しかしながら、ＣＤＭによる広域ＬＦＣでは、各エリアのＦＲＣＥとａＦＲＲの発動量（ＬＦＣ発動量）との合算値から制御分担量を算出している。このため、ＣＤＭによる広域ＬＦＣは、周波数品質の維持の観点からはＡＤＩによる広域ＬＦＣに比べてやや劣る場合があると考えられる。このように、ＡＤＩによる広域ＬＦＣ及びＣＤＭによる広域ＬＦＣには、周波数品質の面とＬＦＣ発動量の面とで一長一短があり、周波数品質の維持とＬＦＣ発動量の低減との双方を実現することは困難であると考えられる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、各エリアの現状のＬＦＣの制御方式を活用しつつ、周波数品質の維持とＬＦＣ発動量の低減との双方を実現することができる広域負荷周波数制御装置、広域負荷周波数制御システム、及び広域負荷周波数制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様による広域負荷周波数制御装置（３）は、各エリア（１００−１〜１００−ｎ）における地域要求量を合算し、合算した地域要求量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第１制御分担量を算出する第１処理部（１１）と、前記各エリアで実施されている負荷周波数制御の調整力の発動量を合算し、合算した発動量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第２制御分担量を算出する第２処理部（１２）と、前記第１処理部で算出された前記第１制御分担量と、前記第２処理部で算出された前記第２制御分担量とに基づいて、前記各エリアにおける負荷周波数制御の制御量の目標値及び補正量を算出する第３処理部（１３）と、を備える。
【００１２】
また、本発明の一態様による広域負荷周波数制御装置は、前記第１制御分担量及び前記第２制御分担量のうちの何れか一方の制御分担量を優先的に前記目標値に反映させるために、何れか他方の制御分担量を所定の範囲内に制限する制限部（１４）を更に備える。
【００１３】
また、本発明の一態様による広域負荷周波数制御装置は、前記制限部によって発生した前記何れか他方の制御分担量の残量を、前記何れか他方の制御分担量を分担する余力のあるエリアを対象に再配分する再分配部（４００）を更に備える。
【００１４】
また、本発明の一態様による広域負荷周波数制御装置は、前記第３処理部が、前記各エリアにおける前記第１制御分担量及び前記第２制御分担量を加算することで前記各エリアの前記目標値を算出する目標値算出部（１３２）と、前記各エリアの前記目標値に対して前記各エリアの前記地域要求量と前記発動量との合算値をエリア毎に差し引くことで各エリアの前記補正量を求める補正量算出部（１３３）と、を備える。
【００１５】
本発明の一態様による広域負荷周波数制御システムは、上記の広域負荷周波数制御装置（３）と、前記各エリアに設けられ、前記広域負荷周波数制御装置で求められた前記補正量を地域要求量に加算した値に基づいて負荷周波数制御を行う電力管理システム（２）と、を備える。
【００１６】
本発明の一態様による広域負荷周波数制御方法は、各エリア（１００−１〜１００−３）における地域要求量を合算し、合算した地域要求量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第１制御分担量を算出する第１処理ステップ（Ｓ１０１）と、前記各エリアで実施されている負荷周波数制御の調整力の発動量を合算し、合算した発動量に対する前記各エリアでの制御分担量を示す第２制御分担量を算出する第２処理ステップ（Ｓ１０２）と、前記第１処理ステップで算出された前記第１制御分担量と、前記第２処理ステップで算出された前記第２制御分担量とに基づいて、前記各エリアにおける負荷周波数制御の制御量の目標値を算出する第３処理ステップ（Ｓ１０３）と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、各エリアの現状のＬＦＣの制御方式を活用しつつ、周波数品質の維持・向上とＬＦＣ発動量の低減との双方を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態による広域負荷周波数制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の具体的構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態において、第１処理部で行われる処理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態において、第２処理部で行われる処理を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態における制限部の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態において、第３処理部で行われる処理を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態による広域負荷周波数制御方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による広域ＬＦＣが実施された場合における各種応動例を示す図である。
【図１０】４つの制御方式における周波数偏差のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】４つの制御方式における上げ方向及び下げ方向のＬＦＣ発動量のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】４つの制御方式におけるＬＦＣ発動割合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】４つの制御方式におけるＬＦＣ発動割合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】４つの制御方式におけるＬＦＣ発動割合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】４つの制御方式におけるＬＦＣ発動割合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の第１変形例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の第２変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置、広域負荷周波数制御システム、及び広域負荷周波数制御方法について詳細に説明する。
【００２０】
〔広域負荷周波数制御システム〕
図１は、本発明の実施形態による広域負荷周波数制御システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示す通り、広域負荷周波数制御システム１は、通信ネットワークＮを介して接続された複数の電力管理システム２（２−１〜２−ｎ（ｎは２以上の整数））と広域負荷周波数制御装置３とを備える。このような広域負荷周波数制御システム１は、電力の供給区域である複数のエリア１００−１〜１００−ｎで行われる負荷周波数制御（ＬＦＣ）で活用される二次調整力〈１〉を広域的に運用するシステムである。
【００２１】
広域負荷周波数制御システム１が日本国内の西地域において適用される場合には、例えば、エリア１００−１は中部地域であり、エリア１００−２は北陸地域であり、エリア１００−３は関西地域であり、エリア１００−４は中国地域であり、エリア１００−５は四国地域であり、エリア１００−６は九州地域である（ｎ＝６）。尚、以下では、複数のエリア１００−１〜１００−ｎのそれぞれを区別しない場合には、単に「エリア１００」と表記する場合がある。
【００２２】
電力管理システム２−１〜２−ｎは、エリア１００−１〜１００−ｎに対応して設けられており、対応するエリア１００−１〜１００−ｎの電力を管理する。電力管理システム２−１〜２−ｎは、各エリア１００−１〜１００−ｎの中央給電指令所のシステムを備える。つまり、電力管理システム２−ｉ（ｉは、１≦ｉ≦ｎを満たす整数）は、エリア１００−ｉの中央給電指令所のシステムを備える。このように、以下では、電力管理システム２−１〜２−ｎ及びエリア１００−１〜１００−ｎ等を、整数ｉによって特定する場合がある。
【００２３】
電力管理システム２−ｉは、エリア１００−ｉの電力系統に対して電力を供給する火力発電所、水力発電所、系統用蓄電池等の電力供給装置の出力を制御する。電力管理システム２−ｉは、エリア１００−ｉの電力系統における需給偏差を解消するように電力供給装置の出力を制御して電力系統の周波数やエリア間連系線の電力潮流を所定範囲内に維持するＬＦＣを行う。
【００２４】
電力管理システム２−ｉは、通信ネットワークＮを介して広域負荷周波数制御装置３との間で各種情報を送受信する。通信ネットワークＮは、有線通信の伝送路、無線通信の伝送路、又は有線通信の伝送路と無線通信の伝送路との組み合わせであってもよい。通信ネットワークＮは、電力管理システム２−ｉと広域負荷周波数制御装置３との間で各種情報を送受信できるものであれば、特に制限されない。
【００２５】
電力管理システム２−ｉは、管理しているエリア１００−ｉのＬＦＣに関する情報（以下、「ＬＦＣ情報」という）を広域負荷周波数制御装置３に送信する。電力管理システム２−ｉから広域負荷周波数制御装置３に送信されるＬＦＣ情報には、地域要求量ＡＲｉ、ＬＦＣ発動量Ｋｉ、ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ、ＬＦＣ容量Ｃｉ、及びＬＦＣ平均単価が含まれる。
【００２６】
地域要求量ＡＲｉは、エリア１００−ｉにおける需給偏差である。尚、地域要求量ＡＲ（Area Requirement）は、米国におけるＡＤＩによる広域ＬＦＣで用いられるＡＣＥ（Area Control Error）、欧州におけるＣＤＭによる広域ＬＦＣで用いられるＦＲＣＥ（Frequency Restoration Control Error）に相当するものである。
【００２７】
ＬＦＣ発動量Ｋｉは、エリア１００−ｉにおける二次調整力〈１〉の発動量である。例えば、ＬＦＣ発動量Ｋｉは、エリア１００−ｉにおいて地域要求量ＡＲｉを解消するために用いられている電力である。地域要求量ＡＲｉを解消するために用いられている電力は、電力管理システム２−ｉが調整可能な電力であって、例えば、前述した電力供給装置（火力発電所、水力発電所、系統用蓄電池等）の出力である。
【００２８】
ＬＦＣ動作可能量Ｆｉは、一定時間において、エリア１００−ｉで変化させることが可能な二次調整力〈１〉（例えば、電力）の量である。換言すると、ＬＦＣ動作可能量Ｆｉは、エリア１００−ｉにおける二次調整力〈１〉の変化速度である。一例として、ＬＦＣ動作可能量Ｆｉは、広域ＬＦＣの制御周期（例えば、５秒）における二次調整力〈１〉の変化可能量である。
【００２９】
ＬＦＣ容量Ｃｉは、エリア１００−ｉのＬＦＣにおいて実際に使用できる二次調整力〈１〉の量である。例えば、ＬＦＣ容量Ｃｉは、エリア１００−ｉで使用可能な二次調整力〈１〉の量である。
【００３０】
ＬＦＣ平均単価は、二次調整力〈１〉を増減させる平均単価である。具体的に、ＬＦＣ平均単価は、ＬＦＣ対象発電機のある時点の出力における調整単価［円／ｋＷｈ］をＬＦＣ動作可能量の加重平均で算出したものであり、エリア毎に上げ方向と下げ方向とが別々に算出される。例えば、２つの発電機Ａ，Ｂの上げ方向の調整単価がそれぞれ５［円／ｋＷｈ］，１０［円／ｋＷｈ］であり、ＬＦＣ動作可能量が両者とも５ＭＷである場合には、上げ方向のＬＦＣ平均単価は（５×５＋１０×５）／（５＋５）＝７．５［円／ｋＷｈ］になる。
【００３１】
電力管理システム２−ｉは、広域負荷周波数制御装置３から送信されてくるエリア１００−ｉの補正量Ｚｉを受信する。そして、電力管理システム２−ｉは、自系統の地域要求量ＡＲｉと補正量Ｚｉとを用いてＬＦＣを行う。具体的に、電力管理システム２−ｉは、補正量Ｚｉを用いて自系統の地域要求量ＡＲｉを補正し、補正した地域要求量ＡＲｉが解消するように（ゼロとなるように）ＬＦＣを行う。尚、補正量Ｚｉの詳細については後述する。
【００３２】
広域負荷周波数制御装置３は、各電力管理システム２−１〜２−ｎからＬＦＣ情報を受信し、受信したＬＦＣ情報に基づいて各電力管理システム２−１〜２−ｎの補正量Ｚ１〜Ｚｎをそれぞれ算出する。そして、広域負荷周波数制御装置３は、算出した補正量Ｚ１〜Ｚｎを各電力管理システム２−１〜２−ｎにそれぞれ送信する。つまり、広域負荷周波数制御装置３は、算出した補正量Ｚｉを電力管理システム２−ｉに送信する。尚、広域負荷周波数制御装置３の詳細は以下で説明する。
【００３３】
〔広域負荷周波数制御装置〕
図２は、本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、広域負荷周波数制御装置３は、通信部１０、第１処理部１１、第２処理部１２、第３処理部１３、及び制限部１４を備える。
【００３４】
通信部１０は、通信ネットワークＮを介して各電力管理システム２−１〜２−ｎとの間で各種情報を送受信する。通信部１０は、通信ネットワークＮを介して送信されてくる各電力管理システム２−１〜２−ｎのＬＦＣ情報を受信する。また、通信部１０は、電力管理システム２−ｉに対し、通信ネットワークＮを介して補正量Ｚｉを送信する。通信部１０で受信されたＬＦＣ情報は、第１処理部１１、第２処理部１２、第３処理部１３、及び制限部１４のそれぞれに直接的又は間接的に出力される。
【００３５】
第１処理部１１は、通信部１０で受信されたＬＦＣ情報に基づいて各エリア１００−１〜１００−ｎにおける地域要求量ＡＲ１〜ＡＲｎを合算する。そして、第１処理部１１は、地域要求量ＡＲ１〜ＡＲｎを合算した値（以下、「第１合算値」という）Ｓｘに対する各エリア１００−１〜１００−ｎでの制御分担量（以下、「第１制御分担量」という）Ｄｘ（Ｄｘ１〜Ｄｘｎ）を算出する。
【００３６】
第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎの算出方法は、特に限定されないが、例えば、第１処理部１１は、ＬＦＣ動作可能量Ｆ１〜Ｆｎの比率に基づいて第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎを算出してもよい。例えば、第１処理部１１は、各エリア１００−１〜１００−ｎのうち、ＬＦＣ動作可能量Ｆｉが大きいエリア１００ほど、第１制御分担量Ｄｘが多くなるように算出してもよい。例えば、第１処理部１１は、各エリア１００−１〜１００−ｎのメリットオーダーに基づいて第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎを算出してもよい。例えば、第１処理部１１は、各エリア１００−１〜１００−ｎのうち、ＬＦＣ平均単価が低いエリア１００ほど、第１制御分担量Ｄｘが多くなるように算出してもよい。
【００３７】
第２処理部１２は、通信部１０で受信されたＬＦＣ情報に基づいて各エリア１００−１〜１００−ｎでのＬＦＣ発動量Ｋ１〜Ｋｎを合算する。そして、第２処理部１２は、ＬＦＣ発動量Ｋ１〜Ｋｎを合算した値（以下、「第２合算値」という）Ｓｙに対する各エリア１００−１〜１００−ｎでの制御分担量（以下、「第２制御分担量」という）Ｄｙ（Ｄｙ１〜Ｄｙｎ）を算出する。
【００３８】
第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎの算出方法は、特に限定されないが、例えば、第２処理部１２は、ＬＦＣ容量Ｃ１〜Ｃｎの比率に基づいて第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎを算出してもよい。例えば、第２処理部１２は、各エリア１００−１〜１００−ｎのうち、ＬＦＣ容量Ｃｉが大きいエリア１００ほど、第２制御分担量Ｄｙが多くなるように算出してもよい。例えば、第２処理部１２は、各エリア１００−１〜１００−ｎのメリットオーダーに基づいて第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎを算出してもよい。例えば、第２処理部１２は、各エリア１００−１〜１００−ｎのうち、ＬＦＣ平均単価が低いエリア１００ほど、第２制御分担量Ｄｙが多くなるように算出してもよい。
【００３９】
第３処理部１３は、第１処理部１１で算出された第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎと、第２処理部１２で算出された第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎと、に基づいて、各エリアにおける負荷周波数制御の制御量の目標値Ｍ（Ｍ１〜Ｍｎ）を算出する。そして、第３処理部１３は、目標値Ｍ１〜Ｍｎに基づいて各エリア１００の補正量Ｚ１〜Ｚｎを算出する。
【００４０】
制限部１４は、第１制御分担量Ｄｘ及び第２制御分担量Ｄｙのうちの何れか一方の制御分担量を優先的に目標値Ｍに反映させるために、何れか他方の制御分担量を所定の範囲Ｈ内に制限する。換言すると、制限部１４は、第１制御分担量Ｄｘ及び第２制御分担量Ｄｙのうちの何れか一方を優先的に分配するために、何れか他方の制御分担量を所定の範囲Ｈ内に制限する。本実施形態の一例では、制限部１４は、第２制御分担量Ｄｙを所定の範囲Ｈ内に制限する。ただし、これに限定されず、制限部１４は、第１制御分担量Ｄｘを所定の範囲Ｈ内に制限してもよい。
【００４１】
以上説明した広域負荷周波数制御装置３の構成要素（通信部１０、第１処理部１１、第２処理部１２、第３処理部１３、及び制限部１４）は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。また、この機能部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
【００４２】
図３は、本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の具体的構成例を示すブロック図である。尚、図３においては、図２に示す第１処理部１１、第２処理部１２、及び第３処理部１３の具体的構成及び制限部１４のみを図示しており、通信部１０については図示を省略している。以下、第１処理部１１、第２処理部１２、制限部１４、及び第３処理部１３の詳細を順に説明する。
【００４３】
図３に示す通り、第１処理部１１は、合算部２０及び分配部２１を備える。合算部２０は、図４に示す通り、通信部１０で受信された複数のＬＦＣ情報に含まれる地域要求量ＡＲ１〜ＡＲｎを合算して第１合算値Ｓｘを求める。図４は、本発明の実施形態において、第１処理部で行われる処理を説明するための図である。
【００４４】
分配部２１は、合算部２１０、分配比率算出部２１１、及び制御分担量算出部２１２を備える。合算部２１０は、図４に示す通り、通信部１０で受信された複数のＬＦＣ情報に含まれるＬＦＣ動作可能量Ｆ１〜Ｆｎを合算して第３合算値Ｓｆを求める。
【００４５】
分配比率算出部２１１は、第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎを算出するための第１分配比率Ｒｘ１〜Ｒｘｎを求める。この第１分配比率Ｒｘｉは、第３合算値Ｓｆに対するＬＦＣ動作可能量Ｆｉの割合を示す値である。具体的に、分配比率算出部２１１は、図４に示す通り、ＬＦＣ動作可能量Ｆ１を第３合算値Ｓｆで除算することでエリア１００−１の第１分配比率Ｒｘ１を算出し、ＬＦＣ動作可能量Ｆ２を第３合算値Ｓｆで除算することでエリア１００−２の第１分配比率Ｒｘ２を算出する。このように、分配比率算出部２１１は、ＬＦＣ動作可能量Ｆｉを第３合算値Ｓｆで除算することでエリア１００−ｉの第１分配比率Ｒｘｉを算出する。
【００４６】
制御分担量算出部２１２は、図４に示す通り、合算部２０で求められた第１合算値Ｓｘに対し、分配比率算出部２１１で求められた第１分配比率Ｒｘ１〜Ｒｘｎを乗算することで第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎをそれぞれ算出する。つまり、制御分担量算出部２１２は、第１合算値Ｓｘに対して第１分配比率Ｒｘｉを乗算することでエリア１００−ｉの第１制御分担量Ｄｘｉを算出する。以上の処理が第１処理部１１で行われることにより、エリア１００−１〜１００−ｎの第１制御分担量Ｄｘ（Ｄｘ１〜Ｄｘｎ）が算出される。
【００４７】
図３に示す通り、第２処理部１２は、合算部３０及び分配部３１を備える。合算部３０は、図５に示す通り、通信部１０で受信された複数のＬＦＣ情報に含まれるＬＦＣ発動量Ｋ１〜Ｋｎを合算することで第２合算値Ｓｙを求める。図５は、本発明の実施形態において、第２処理部で行われる処理を説明するための図である。
【００４８】
分配部３１は、合算部３１０、分配比率算出部３１１、及び制御分担量算出部３１２を備える。合算部３１０は、図５に示す通り、通信部１０で受信された複数のＬＦＣ情報に含まれるＬＦＣ容量Ｃ１〜Ｃｎを合算することで第４合算値Ｓｃを求める。
【００４９】
分配比率算出部３１１は、第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎを算出するための第２分配比率Ｒｙ１〜Ｒｙｎを求める。この第２分配比率Ｒｙｉは、第４合算値Ｓｃに対するＬＦＣ容量Ｃｉの割合を示す値である。具体的に、分配比率算出部３１１は、図５に示す通り、ＬＦＣ容量Ｃ１を第４合算値Ｓｃで除算することでエリア１００−１の第２分配比率Ｒｙ１を算出し、ＬＦＣ容量Ｃ２を第４合算値Ｓｃで除算することでエリア１００−２の第２分配比率Ｒｙ２を算出する。このように、分配比率算出部３１１は、ＬＦＣ容量Ｃｉを第４合算値Ｓｃで除算することでエリア１００−ｉの第２分配比率Ｒｙｉを算出する。
【００５０】
制御分担量算出部３１２は、図５に示す通り、合算部３０で求められた第２合算値Ｓｙに対し、分配比率算出部３１１で求められた第２分配比率Ｒｙ１〜Ｒｙｎを乗算することで第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎをそれぞれ算出する。つまり、制御分担量算出部３１２は、第２合算値Ｓｙに対して第２分配比率Ｒｙｉを乗算することでエリア１００−ｉの第２制御分担量Ｄｙｉを算出する。以上の処理が第２処理部１２で行われることにより、エリア１００−１〜１００−ｎの第２制御分担量Ｄｙ（Ｄｙ１〜Ｄｙｎ）が算出される。
【００５１】
図６は、本発明の実施形態における制限部の構成例を示すブロック図である。図６に示す通り、制限部１４は、判定部１４１、設定部１４２、及びリミッタ１４３を備える。判定部１４１は、合算後のＬＦＣ発動量が上げ方向と下げ方向との何れかであるかをエリア１００−ｉ毎に判定する。
【００５２】
設定部１４２は、第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎのそれぞれにおいて、所定の範囲Ｈの上限値Ｈ１及び下限値Ｈ２を設定する。ここで、合算後のＬＦＣ発動量が上げ方向又は下げ方向かで所定の範囲Ｈ（上限値Ｈ１及び下限値Ｈ２）の設定方法が異なる。
【００５３】
設定部１４２は、第２制御分担量Ｄｙｉの上限値Ｈ１及び下限値Ｈ２を設定するにあたって、合算後のＬＦＣ発動量が上げ方向である場合には、以下の（１），（２）式に示す値のうちの低い値を上限値Ｈ１に設定し、以下の（３），（４）式に示す値のうちの高い値を下限値Ｈ２に設定する。
【００５４】
・ＬＦＣ容量Ｃｉ−第１制御分担量Ｄｘｉ    …（１）
・ＬＦＣ発動量Ｋｉ＋ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ−第１制御分担量Ｄｘｉ    …（２）
・０（ゼロ）    …（３）
・ＬＦＣ発動量Ｋｉ−ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ−第１制御分担量Ｄｘｉ    …（４）
【００５５】
以下において、合算後のＬＦＣ発動量が上げ方向である場合における上限値Ｈ１及び下限値Ｈ２の考え方について説明する。
【００５６】
上記（１）式に示す値は、ＬＦＣ発動量ＫｉがＬＦＣ容量Ｃｉを超過しないように制御するために設定されている。上記（２）式に示す値は、第２制御分担量Ｄｙｉが追従不可能な指令にならないように制御するための制約である。つまり、上記（２）式に示す値は、二次調整力〈１〉の変化速度の制約である。具体的に、上記（２）式に示す値は、第２制御分担量Ｄｙｉを、現在のＬＦＣ発動量Ｋｉに上げＬＦＣ動作可能量Ｆｉ（＋ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ）を加算した範囲（即ち、制御周期で変化できる範囲）までに制約する。尚、上記（１），（２）では、共に第１制御分担量Ｄｘｉを差し引いている。これは、第１制御分担量Ｄｘｉを優先するためである。つまり、第１制御分担量Ｄｘｉのために使用する分のＬＦＣ動作可能量Ｆｉは、第２制御分担量Ｄｙｉのためには使用できないようにするために、上記（１），（２）式において共に第１制御分担量Ｄｘｉを差し引いている。
【００５７】
合算後のＬＦＣ発動量が上げ方向の場合には、第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎは、全て０以上となる。そのため、上記（３）式において下限値の「０」を設けている。上記（４）式に示す値は、上記（２）式と同様に、二次調整力〈１〉の変化速度の制約である。具体的に、上記（４）式に示す値は、第２制御分担量Ｄｙｉを、現在のＬＦＣ発動量Ｋｉに下げＬＦＣ動作可能量Ｆｉ（−ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ）を加算した範囲（即ち、制御周期で変化できる範囲）までに制約する。尚、上記（４）式において第１制御分担量Ｄｘｉを差し引いているのは、上記（１），（２）式と同様に、第１制御分担量Ｄｘｉを優先するためである。
【００５８】
設定部１４２は、第２制御分担量Ｄｙｉの上限値Ｈ１及び下限値Ｈ２を設定するにあたって、合算後のＬＦＣ発動量が下げ方向である場合には、以下の（５），（６）式に示す値のうちの低い値を上限値Ｈ１に設定し、以下の（７），（８）に示す値のうちの高い値を下限値Ｈ２に設定する。
【００５９】
・０（ゼロ）    …（５）
・ＬＦＣ発動量Ｋｉ＋ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ−第１制御分担量Ｄｘｉ    …（６）
・ＬＦＣ容量Ｃｉ−第１制御分担量Ｄｘｉ    …（７）
・ＬＦＣ発動量Ｋｉ−ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ−第１制御分担量Ｄｘｉ    …（８）
【００６０】
尚、合算後のＬＦＣ発動量が下げ方向である場合における上限値Ｈ１及び下限値Ｈ２の考え方は、合算後のＬＦＣ発動量が上げ方向である場合における上限値Ｈ１及び下限値Ｈ２の考え方と同様であるため、説明を省略する。
【００６１】
設定部１４２は、図６に示す通り、低値選択部１４２ａ及び高値選択部１４２ｂを備える。低値選択部１４２ａは、判定部１４１から上げ方向信号を取得した場合には、上記（１），（２）式に示す値のうちの低い値を上限値Ｈ１に設定する。低値選択部１４２ａは、判定部１４１から下げ方向信号を取得した場合には、上記（５），（６）に示す値のうちの低い値を上限値Ｈ１に設定する。低値選択部１４２ａは、設定した上限値Ｈ１をリミッタ１４３に出力する。
【００６２】
高値選択部１４２ｂは、判定部１４１から下げ方向信号を取得した場合には、上記（３），（４）式に示す値のうちの高い値を下限値Ｈ２に設定する。高値選択部１４２ｂは、判定部１４１から下げ方向信号を取得した場合には、上記（７），（８）式に示す値のうちの高い値を下限値Ｈ２に設定する。高値選択部１４２ｂは、設定した下限値Ｈ２をリミッタ１４３に出力する。
【００６３】
リミッタ１４３は、第２制御分担量Ｄｙｉが、低値選択部１４２ａで設定された上限値Ｈ１と高値選択部１４２ｂで設定された下限値Ｈ２との範囲（所定の範囲Ｈ）内に収まるようにする。リミッタ１４３は、第２制御分担量Ｄｙｉが所定の範囲Ｈ内であれば、第２制御分担量Ｄｙｉをそのまま第３処理部１３に出力する。リミッタ１４３は、第２制御分担量Ｄｙｉが所定の範囲Ｈ外であれば、第２制御分担量Ｄｙｉを上限値Ｈ１又は下限値Ｈ２に制限した上で第３処理部１３に出力する。リミッタ１４３は、第２制御分担量Ｄｙｉが上限値Ｈ１を超える場合には、その第２制御分担量Ｄｙｉを上限値Ｈ１と同一の値に設定して第３処理部１３に出力する。リミッタ１４３は、第２制御分担量Ｄｙｉが下限値Ｈ２を下回る場合には、その第２制御分担量Ｄｙｉを下限値Ｈ２と同一の値に設定して第３処理部１３に出力する。
【００６４】
図３に示す通り、第３処理部１３は、合算部１３１、目標値算出部１３２、及び補正量算出部１３３を備える。合算部１３１は、図７に示す通り、通信部１０で受信されたＬＦＣ情報に含まれる地域要求量ＡＲ１とＬＦＣ発動量Ｋ１とを合算することで第５合算値Ｔ１を求め、地域要求量ＡＲ２とＬＦＣ発動量Ｋ２とを合算することで第５合算値Ｔ２を求める。このように、合算部１３１は、地域要求量ＡＲｉとＬＦＣ発動量Ｋｉとを合算することで第５合算値Ｔｉを求める。図７は、本発明の実施形態において、第３処理部で行われる処理を説明するための図である。
【００６５】
目標値算出部１３２は、図７に示す通り、エリア１００−ｉにおける第１制御分担量Ｄｘｉと第２制御分担量Ｄｙｉとを加算することでエリア１００−ｉの目標値Ｍｉ（Ｍ１〜Ｍｎ）を算出する。具体的に、目標値算出部１３２は、制御分担量算出部２１２から出力された第１制御分担量Ｄｘｉと、制限部１４のリミッタ１４３（図６参照）から出力された第２制御分担量Ｄｙｉとを加算することでエリア１００−ｉの目標値Ｍｉを算出する。
【００６６】
補正量算出部１３３は、図７に示す通り、目標値Ｍ１から第５合算値Ｔ１を差し引くことでエリア１００−１の補正量Ｚ１を求め、目標値Ｍ２から第５合算値Ｔ２を差し引くことでエリア１００−２の補正量Ｚ２を求める。このように、補正量算出部１３３は、目標値Ｍｉから第５合算値Ｔｉを差し引くことでエリア１００−ｉの補正量Ｚｉ求める。尚、補正量算出部１３３によって参照された補正量Ｚｉは、通信部１０によって電力管理システム２−ｉに送信される。
【００６７】
〔広域負荷周波数制御方法〕
図８は、本発明の実施形態による広域負荷周波数制御方法を示すフローチャートである。図８のフローチャートの処理は、広域負荷周波数制御装置３において、予め設定された制御周期（例えば、５秒）で実行される。
【００６８】
図８に示すフローチャートの処理が開始されると、まず、各エリア１００−１〜１００−ｎの地域要求量ＡＲ１〜ＡＲｎを合算してＬＦＣ動作可能量Ｆの比で案分することでエリア１００毎の第１制御分担量Ｄｘ（Ｄｘ−１〜Ｄｘ−ｎ）を算出する処理が行われる（ステップＳ１０１）。また、各エリア１００−１〜１００−ｎのＬＦＣ発動量Ｋ１〜Ｋｎを合算してＬＦＣ容量Ｃの比で案分することでエリア１００毎の第２制御分担量Ｄｙ（Ｄｙ−１〜Ｄｙ−ｎ）を算出する処理が行われる（ステップＳ１０２）。
【００６９】
次に、第１制御分担量Ｄｘ及び第２制御分担量Ｄｙをエリア１００毎に合算することで各エリア１００の目標値Ｍ（Ｍ１〜Ｍｎ）を算出する処理が行われる（ステップＳ１０３）。そして、各エリア１００の目標値Ｍと、各エリア１００の地域要求量ＡＲ及びＬＦＣ発動量Ｋの合算値（第５合算値Ｔ）との差分を求めることで各エリア１００の補正量Ｚを算出する処理が行われる（ステップＳ１０４）。このようにして、エリア１００−１〜１００−ｎ毎の補正量Ｚ１〜Ｚｎが求められる。
【００７０】
図９は、本発明の実施形態による広域ＬＦＣが実施された場合における各種応動例を示す図である。尚、ここでは、２つのエリア（エリア１００−１，１００−２）について広域ＬＦＣが実施されるものとした（ｎ＝２）。また、説明の便宜上、エリア１００−１とエリア１００−２とのＬＦＣ動作可能量Ｆの比率を２：１とし、エリア１００−１とエリア１００−２のＬＦＣ容量Ｃの比率を１：１とした。尚、図９では、比較のため、現状運用における各種応動例も示している。ここで、現状運用とは、広域ＬＦＣを行っていない制御方式での運用である。
【００７１】
図９に示す例では、時刻ｔ１においてエリア１００−２の需要変動が生じ、時刻ｔ２においてエリア１００−１の需要変動が生じているとしている。時刻ｔ１におけるエリア１００−２の需要変動は０から−６０に変動するものであり、時刻ｔ２におけるエリア１００−１の需要変動は０から１２０に変動するものである。このような需要変動が生ずると、エリア１００−２では、時刻ｔ１において目標値Ｍが０から−６０に変化し、エリア１００−１では、時刻ｔ０において目標値Ｍが０から１２０に変化する。
【００７２】
以上の需要変動があった後に、広域負荷周波数制御装置３の制御周期である時刻ｔ１１が到来したとする。尚、時刻ｔ１１においては、地域要求量ＡＲ１＝１００，地域要求量ＡＲ２＝−４０であるとする。このとき、広域負荷周波数制御装置３では、第１制御分担量Ｄｘ１＝４０、第１制御分担量Ｄｘ２＝２０が求められる。また、時刻ｔ１１においては、ＬＦＣ発動量Ｋ１＝２０，ＬＦＣ発動量Ｋ２＝−２０であるとする。このとき、広域負荷周波数制御装置３では、第２制御分担量Ｄｙ１＝０、第２制御分担量Ｄｙ２＝０が求められる。即ち、逆方向に発生していたＬＦＣ発動量Ｋ１とＬＦＣ発動量Ｋ２が互いに相殺されるため、ＬＦＣ発動量が低減される。従って、時刻ｔ１１においては、目標値Ｍ１＝４０、目標値Ｍ２＝２０となり、補正量Ｚ１＝−８０、補正量Ｚ２＝８０となる。
【００７３】
時刻ｔ１１における広域ＬＦＣにより、電力管理システム２−１は、補正量Ｚ１＝−８０を受信すると、エリア１００−１の二次調整力〈１〉の目標値を１２０から４０に変更する。一方、電力管理システム２−２は、補正量Ｚ２＝８０を受信すると、エリア１００−２の二次調整力〈１〉の目標値を−６０から２０に変更する。即ち、電力管理システム２−１及び電力管理システム２−２は、エリア１００−１とエリア１００−２との合計の需給偏差（以下、「合計需給偏差」という）を解消するようにＬＦＣを行う。その結果、エリア１００−１とエリア１００−２との合計の需給偏差がゼロに向かって推移するため、周波数の品質向上が期待される。
【００７４】
時刻ｔ１１が経過した後に、広域負荷周波数制御装置３の次の制御周期である時刻ｔ１２が到来したとする。尚、時刻ｔ１２においては、地域要求量ＡＲ１＝８０，地域要求量ＡＲ２＝−８０となり、合計需給偏差は解消されている。従って、広域負荷周波数制御装置３では、第１制御分担量Ｄｘ１＝０及び第１制御分担量Ｄｘ２＝０が求められる。また、時刻ｔ１２においては、ＬＦＣ発動量Ｋ１＝４０，ＬＦＣ発動量Ｋ２＝２０であるため、広域負荷周波数制御装置３では、第２制御分担量Ｄｙ１＝３０及び第２制御分担量Ｄｙ２＝３０が求められる。従って、時刻ｔ１２においては、目標値Ｍ１＝３０、目標値Ｍ２＝３０となり、補正量Ｚ１＝−９０、補正量Ｚ２＝９０となる。
【００７５】
時刻ｔ１２における広域ＬＦＣにより、電力管理システム２−１は、補正量Ｚ１＝−９０を受信すると、エリア１００−１の二次調整力〈１〉を３０まで下げ調整する。一方、電力管理システム２−２は、補正量Ｚ２＝９０を受信すると、エリア１００−２の二次調整力〈１〉を３０まで上げ調整する。これにより、エリア１００−１のＬＦＣ発動量Ｋ１と、エリア１００−２のＬＦＣ発動量Ｋ２との比は１：１となって均等化する。
【００７６】
次に、中西地域を対象に４つの制御方式のそれぞれにおいて周波数偏差とＬＦＣ発動量のシミュレーション結果について説明する。ここで、４つの制御方式とは、現状運用（広域ＬＦＣを行わない現状の制御方式での運用）、ＡＤＩによる広域ＬＦＣ、ＣＤＭによる広域ＬＦＣ、本発明による広域ＬＦＣである。
【００７７】
図１０は、４つの制御方式における周波数偏差のシミュレーション結果を示す図である。図１０は、シミュレーション期間中における周波数偏差の絶対値の９５．４５パーセンタイル値（以下、「２σ値」という）の比較結果を示している。図１０に示す通り、ＡＤＩによる広域ＬＦＣと本発明による広域ＬＦＣとでは、周波数偏差が同程度となっており、最も良好な結果を示している。ＡＤＩによる広域ＬＦＣでは、合算後の地域要求量を対象に各エリアの制御分担量を算出する。つまり、ＡＤＩでは、中西系統全体の需給偏差（周波数偏差）を解消するように各エリアがＬＦＣを行うため、周波数偏差が抑制されていると考えられる。本発明による広域ＬＦＣにおいても、合算後の地域要求量の制御分担量（第１制御分担量Ｄｘ）についてはＡＤＩと同様に算出するため、周波数偏差をＡＤＩと同程度に抑制することができたと考えられる。
【００７８】
ＣＤＭによる広域ＬＦＣについては、現状運用よりも周波数偏差が大きくなるケースも見られた。ＣＤＭによる広域ＬＦＣで算出される制御分担量は、各エリアの地域要求量とＬＦＣ発動量とを合算した値がＬＦＣ容量の比率となるように算出している。そのため、ＣＤＭによる広域ＬＦＣで、各エリアのＬＦＣが必ずしも需給偏差を解消するように行われる訳ではない。このことは、周波数偏差が低減できない要因の一つであると考えられる。
【００７９】
図１１は、４つの制御方式における上げ方向及び下げ方向のＬＦＣ発動量のシミュレーション結果を示す図である。図１２〜図１５は、４つの制御方式におけるＬＦＣ発動割合のシミュレーション結果を示す図である。尚、図１２は、現状運用のシミュレーション結果であり、図１３は、ＡＤＩによる広域ＬＦＣのシミュレーション結果であり、図１４は、ＣＤＭによる広域ＬＦＣのシミュレーション結果であり、図１５は、本発明による広域ＬＦＣのシミュレーション結果である。ここで、ＬＦＣ発動割合は、各エリアの１日のＬＦＣ発動量（ＭＷｈ）について、ＬＦＣ容量を基準とした％値に換算した値である。
【００８０】
図１１に示す通り、ＬＦＣ発動量はＣＤＭによる広域ＬＦＣと本発明による広域ＬＦＣとで同程度であり、最も良好な結果を示している。これは、各エリアの制御分担量がＬＦＣ発動量に基づいて算出されることにより、逆方向のＬＦＣ発動量の発生を防ぐことができたためと考えられる。また、図１２〜図１５に示す通り、各エリアのＬＦＣ発動割合は、現状運用の場合と比べて、ＣＤＭによる広域ＬＦＣ及び本発明による広域ＬＦＣでは均等化されていること分かる。一方、図１１に示す通り、ＡＤＩについては、現状運用よりもＬＦＣ発動量が大きくなるケースも見られた。ＡＤＩでは制御分担量の算出においてＬＦＣ発動量が考慮されていないことが要因の一つであると考えられる。
【００８１】
このように、シミュレーション結果からもわかる通り、本実施形態によれば、電力系統の周波数品質を向上しながら、ＬＦＣ発動量を低減できることが明らかになった。
【００８２】
以上説明した通り、本実施形態によれば、広域負荷周波数制御装置３が、各エリア１００の地域要求量ＡＲと、各エリア１００のＬＦＣ発動量Ｋとをそれぞれ個別で合算し、合算した各合算値を個別で案分することで各エリアでの制御分担量をそれぞれ算出するようにしている。このため、広域負荷周波数制御装置３を備える広域負荷周波数制御システム１では、周波数品質の向上と、ＬＦＣ発動量の低減との双方を実現できる。
【００８３】
尚、広域負荷周波数制御装置３は、第１制御分担量Ｄｘ及び第２制御分担量Ｄｙのうちの何れか一方の制御分担量を優先的に目標値Ｍに反映させるために、何れか他方の制御分担量を所定の範囲Ｈ内に制限してもよい。例えば、広域負荷周波数制御装置３は、第２制御分担量Ｄｙを所定の範囲Ｈに制限することで第１制御分担量Ｄｘを優先的に目標値Ｍに反映させてもよい。また、広域負荷周波数制御装置３は、第１制御分担量ＤｘをＬＦＣ動作可能量Ｆの比率で算出し、且つ第１制御分担量Ｄｘを優先的に目標値Ｍに反映させてもよい。その結果、広域負荷周波数制御装置３は、需給偏差が大きい場合（即ち、周波数偏差が大きい場合）にはその解消を優先させることができる。広域負荷周波数制御装置３は、周波数品質の向上と、ＬＦＣ発動量の低減との何れを優先させるのかを自由に設定することができる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置、広域負荷周波数制御システム、及び広域負荷周波数制御方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００８５】
例えば、広域負荷周波数制御装置３は、制限部１４によって制御分担量（第１制御分担量Ｄｘ又は第２制御分担量Ｄｙ）の残量が発生した場合には、図１６に示す通り、余力のあるエリアを対象にその残量を再配分する再分配部４００を備えてもよい。再分配部４００は、複数のエリア１００のうち制御分担量が所定の範囲Ｈ内に収まっているエリア１００がある場合には、そのエリア１００に対して残量を分配してもよい。再分配部４００は、複数のエリア１００のうち制御分担量が所定の範囲Ｈ内に収まっているエリアがない場合には、全てのエリア１００に対して残量を分配してもよい。
【００８６】
図１６は、本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の第１変形例を示すブロック図である。図１６に示す通り、再分配部４００は、残量算出部４１０、残量合算部４２０、ＬＦＣ容量合算部４３０、容量比算出部４４０、再分配量算出部４５０及び加算部４６０を備える。尚、図１３に示す例では、第２制御分担量Ｄｙが制限部１４により制限される。
【００８７】
残量算出部４１０は、制御分担量算出部３１２から出力される第２制御分担量Ｄｙｉから、制限部１４のリミッタ１４３（図６参照）から出力された第２制御分担量Ｄｙｉを差し引くことで、エリア１００−ｉの第２制御分担量Ｄｙｉの残量ΔＤｙｉを求める。尚、第２制御分担量Ｄｙｉがリミッタ１４３によって制限されていなければ、残量ΔＤｙｉ＝０となる。残量合算部４２０は、残量ΔＤｙ１〜ΔＤｙｎを合算することで第６合算値Ｓｄを求める。
【００８８】
ＬＦＣ容量合算部４３０は、複数のエリア１００−１〜１００−ｎのうち、所定の範囲Ｈまでにおいて余力のあるエリア１００（以下、「余力エリア」という）のＬＦＣ容量Ｃを合算して第７合算値Ｓｅを求める。余力エリア１００とは、第２制御分担量Ｄｙｉが所定の範囲Ｈ内に収まっているエリアである。例えば、余力エリアは、制御分担量算出部３１２で算出された第２制御分担量Ｄｙｉが上限値Ｈ１未満であり、且つ、下限値Ｈ２を超えているエリアである。ＬＦＣ容量合算部４３０は、第７合算値Ｓｅを容量比算出部４４０に出力する。尚、余力エリアではないエリアのＬＦＣ容量Ｃは「０」である。
【００８９】
容量比算出部４４０は、第７合算値Ｓｅに対する余力エリアのＬＦＣ容量Ｃの比率（以下、「再分配比率」という）を余力エリア毎に求める。再分配量算出部４５０は、第６合算値Ｓｄに対して各再分配比率を乗算することで、余力エリアに再分配する再分配量を余力エリア毎に求める。容量比算出部４４０は、各余力エリアの再分配量を加算部４６０に出力する。
【００９０】
加算部４６０は、制限部１４から出力された第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎのうち、余力エリアに対応する第２制御分担量に対して、その余力エリアの再分配量を加算する。これにより、広域負荷周波数制御装置３は、制限部１４により残量が発生した場合には、余力エリアのみを対象に、ＬＦＣ容量Ｃの比で残量を再分配することができる。
【００９１】
ここで、再分配後の第２制御分担量が所定の範囲Ｈを超えてしまう場合がある。従って、再分配部４００は、加算部４６０の後段に、制限部１４を更に備えてもよい。また、図１６に示す再分配部４００は、余力エリアに対して残量の再分配を１回のみ行う構成を有しているが、これに限定されず、複数回にわたって再分配してもよい。例えば、再分配部４００は、全ての残量がなくなるまで又は余力エリアがなくなるまで、上述の再分配を繰り返えしてもよい。ここで、例えば、全ての残量がなくなるまでとは、再分配後の全ての第２制御分担量が所定の範囲Ｈ内になるまでである。
【００９２】
再分配部４００は、余力エリアが存在しない状態で残量が発生した場合には、第２処理部１２で合算される前のＬＦＣ発動量Ｋの比で残量を再分配してもよい。ここで、再分配される対象のエリアは、「第２処理部１２で合算される前のＬＦＣ発動量Ｋ」と「第２処理部１２で合算された後のＬＦＣ発動量Ｋ」が同方向となるエリアとする。換言すると、再分配部４００は、余力エリアが存在しない状態で残量が発生した場合には、ＬＦＣ発動量が相殺されたエリア１００には再分配せずに、それ以外のエリアに再分配する。
【００９３】
図１７は、本発明の実施形態による広域負荷周波数制御装置の第２変形例を示すブロック図である。本変形例に係る広域負荷周波数制御装置３は、第２処理部１２が各エリア１００−１〜１００−ｎのメリットオーダーに基づいて第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎを算出するものである。本変形例にかかる広域負荷周波数制御装置３は、第２処理部１２が、合算部３０及び分配部３１Ｂを備える。
【００９４】
分配部３１Ｂは、各エリア１００−１〜１００−ｎのＬＦＣ平均単価に基づいて第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎを求める。例えば、第２合算値Ｓｙが上げ方向の場合、分配部３１Ｂは、各エリア１００−１〜１００−ｎのうち、ＬＦＣ平均単価が安いエリア１００から順に第２合算値Ｓｙを配分することで第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎを求める。或いは、第２合算値Ｓｙが下げ方向の場合、分配部３１Ｂは、各エリア１００−１〜１００−ｎのうち、ＬＦＣ平均単価が高いエリア１００から順に第２合算値Ｓｙを配分することで第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎを求める。尚、分配部３１Ｂは、ＬＦＣ平均単価が安いエリア１００−ｉから順に第２合算値Ｓｙを配分するにあって、以下の（９）式に示す範囲内で最大限配分してもよい。
・ＬＦＣ発動量Ｋｉ±ＬＦＣ動作可能量Ｆｉ−第１制御分担量Ｄｘｉ    …（９）
【００９５】
尚、図１７に示す第２処理部１２の後段に、図１６に示す再分配部４００を設けてもよい。また、第１処理部１１は、第１合算値Ｓｘに対する各エリア１００−１〜１００−ｎでの第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎを算出するにあたって、ＬＦＣ平均単価に基づいて算出してもよい。更に、第１処理部１１及び第２処理部１２は、ともにメリットオーダー（例えば、ＬＦＣ平均単価順）に基づいて制御分担量（第１制御分担量Ｄｘ１〜Ｄｘｎ及び第２制御分担量Ｄｙ１〜Ｄｙｎ）を算出してもよい。
【００９６】
尚、上述した広域負荷周波数制御装置３の全部又は一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上述した広域負荷周波数制御装置３の全部又は一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
【００９７】
ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。
【００９８】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１                      広域負荷周波数制御システム
２                      電力管理システム
３                      広域負荷周波数制御装置
１１                    第１処理部
１２                    第２処理部
１３                    第３処理部
１４                    制限部
１３２                  目標値算出部
１３３                  補正量算出部
４００                  再分配部
１００−１〜１００−ｎ  エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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