自動発電制御

電力系統において、自動発電制御（じどうはつでんせいぎょ、（AGC））とは、負荷の変動に応じて、異なる発電所にある複数の発電機の出力を調整するためのシステムである。電力網では発電量と負荷を刻一刻と密接にバランスさせる必要があるため、発電機出力の頻繁な調整が不可欠となる。このバランスは系統周波数を測定することで判断できる。周波数が上昇していれば、使用量よりも多くの電力が発電されており、システム内のすべての回転機が加速していることを意味する。逆に系統周波数が低下していれば、瞬間的な発電能力を上回る負荷がシステムにかかっており、すべての発電機が減速していることを意味する。

 歴史 
自動発電制御が導入される前は、システム内の一つの発電ユニットが調整用ユニットとして指定され、系統周波数を確認の値に維持するために、発電と負荷のバランスを手動で調整していた。残りのユニットは、それぞれの定格に応じた負荷分担を行うために速度調定率（スピードドロップ）制御で運用されていた。自動システムの導入により、システム内の多くのユニットが調整に参加できるようになり、単一ユニットの制御装置への摩耗が軽減され、システム全体の効率、安定性、および経済性が向上した。

隣接する制御エリアと連系線で接続されているグリッドでは、自動発電制御は連系線を通じた電力融通（交換電力）を予定されたレベルに維持する役割も果たす。コンピュータベースの制御システムと複数の入力を備えた現代の自動発電制御システムは、最も経済的なユニットの調整、火力・水力・その他の発電形式のコーディネート、さらにはシステムの安定性や他の電力網との連系容量に関連する制約事項まで考慮に入れることができるRobert Herschel Miller, James H. Malinowski, Power system operation, McGraw-Hill Professional, 1994 ,  page 86-87。

 種類 
 タービン・ガバナ制御 
電力システム内のタービン発電機は、その巨大な回転質量によって運動エネルギーを蓄えている。回転質量に蓄えられたシステム内の全運動エネルギーは、系統の慣性（イナーシャ）の一部である。システム負荷が増加すると、最初は系統の慣性が負荷の供給に使用される。しかし、これはタービン発電機の蓄積運動エネルギーの減少を招く。これらのタービンの機械的出力は供給される電気出力と相関しているため、タービン発電機の角速度が低下し、これは同期発電機における周波数の低下に直結する。
タービン・ガバナ制御（TGC）の目的は、タービンの機械的出力を調整することによって、希望する系統周波数を維持することであるGlover, Duncan J. et al. Power System Analysis and Design. 5th Edition. Cengage Learning. 2012. pp. 657-658.。これらのコントローラーは自動化されており、定常状態におけるタービン・ガバナ制御の周波数・電力関係は以下の通りである。

ここで、

 はタービン機械出力の変化

 は基準出力設定の変化

 は周波数変化に対する発電機の感度を数値化した速度調定率（レギュレーション定数）

 は周波数の変化

蒸気タービンの場合、蒸気タービンの制御は、加減弁（スロットルバルブ）を介してタービンに入る蒸気量を増減させることで、タービンの機械的出力を調整する。

 負荷周波数制御 
負荷周波数制御（LFC）は、あるエリアがまず自らの負荷需要を満たし、その上でシステムの定常状態周波数偏差 Δf をゼロに戻すのを助けるために採用される。Glover, Duncan J. et al. Power System Analysis and Design. 5th Edition. Cengage Learning. 2012. pp. 663. 負荷周波数制御は、系統周波数を安定に保つために数秒の応答時間で動作する。

 経済負荷配分 
経済負荷配分（EDC）の目標は、各発電ユニットが特定の負荷をどのように分担するかを決定することで、エリア内の総運用コストを最小化することである。Glover, Duncan J. et al. Power System Analysis and Design. 5th Edition. Cengage Learning. 2012. pp. 667. 発電ユニットによって単位電力量あたりのコストは異なり、負荷への送電損失によるコストも異なる。経済負荷配分アルゴリズムは、送電制限や故障に対するシステムの安全性という制約の下、数分おきに実行され、全体のコストを最小化する発電ユニットの出力設定の組み合わせを選択するRichard C. Dorf (ed.), Section 9.3 "Automatic Generation Control" in Electrical Engineering Handbook  Taylor and Francis, 2006 。さらに、水力発電の供給水量や、太陽光・風力発電の利用可能性による制約が課される場合もある。

 関連項目 
 Optimal Power Flow

 参考文献 

Category:配電