マイクログリッドの周波数調整のための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DER）にさまざまな入札を提供することを要求します。

ステージ2

調整信号のディスパッチ: RTO/ISO は、割り当てられた容量と走行距離に基づいて、ターゲット有効電力をリソース (マイクログリッド、石炭火力発電所、ガスタービンのアグリゲータなど) にディスパッチします。

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。

下の図は、周波数調整の階層構造を示しています。RTO/ISOは、アグリゲータに目標有効電力を割り当てます。各アグリゲータは、管理下にある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います。アグリゲータ全体の有効電力は、目標値と一致します。

DERを周波数調整に組み込む際の課題

チャレンジ1

アグリゲータは、市場クリアランス段階での入札のために、DERの総容量を把握する必要があります。たとえ全てのDERの容量、コスト関数、および出力変化率が分かっていたとしても、電力潮流制約が存在するため、これらがマイクログリッド全体でどのように組み合わされるかは明確ではありません。

例えば、容量がそれぞれ5、4、2である3つのDERがあり、対応する線の隣に電力潮流制限が表示されているとします。この電力潮流制限により、実際の容量は11（5+2+4）の直和ではなく、10（5+2+3）になります。ランプレートについても同様の議論が成り立ちます。

チャレンジ2

当該量の調整を行うための価格は、調整シグナルが各DER間でどのように分散されるかによって決まります。明確な方法がない場合、同じ総調整コストはDERのコスト関数によって異なる可能性があります。また、DERに関連する不確実性を考慮すると、調整シグナルを各アグリゲーターに分散的に配分することが望ましいと考えられます。

チャレンジ3

同時調整信号ディスパッチ方式では、調整信号をリソースに割り当てることが実行できない場合があります (ランプ レート制約によって発生する再分配プロセスのため)。

周波数調整におけるDERの最適化ソリューション

課題1の解決策

DERのコスト関数、容量、およびランプレートを考慮した最適化問題を解きます。この最適化では、ソリューションの実現可能性を確保するために、電力潮流の制約も組み込まれています。

課題2の解決策

各調整設定ポイントに対して調整信号をすべてのアグリゲータに最適に割り当てる分散アルゴリズムを設計します。

課題3の解決策

最適な割り当て問題を、調達された集合的規制と要求される規制の差を最小化するように自らを再定式化する制約付き最適化として定式化します。

クレジット

著者| サマンサ・ブルース
ビジュアル| サンディエゴ大学と台風HIL
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 による論文「周波数調整市場へのマイクログリッドの参加」(Proceedings of the American Control Conference、ミルウォーキー、ウィスコンシン州、米国、2018 年) をご覧ください。