報告書番号

R18003

タイトル（和文）

全国10エリアの需給・周波数シミュレーションモデルの開発

タイトル（英文）

Development of power supply-demand balance and frequency simulation models of all TSO's control area in Japan

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
再生可能エネルギーの連系量拡大や需給調整市場の創設等により，調整力の広域的な調達・運用に対する検討の必要性が高まっている。特に負荷周波数制御（LFC）による調整力の運用については，現状の制御方式や制御周期がエリア毎に異なるため，その広域運用（LFCの広域化）の技術的課題と対策に関して，事前にシミュレーションによる十分な検討を実施しておくことが必要である。

目 的
LFCの広域化の検討のため，平常時を対象1)に全国10エリアの中央給電指令所（中給）のLFC機能や発電プラント2)の出力応動の実態を模擬し，周波数およびエリア間の連系線潮流を精度良く再現できる需給・周波数シミュレーションモデルを開発する。

主な成果
1.全国10エリアの需給・周波数シミュレーションモデルの開発
全国10エリアの中給のLFC機能と発電プラントのモデルを実機の仕様書や電気学会の電力需給解析モデル3)等を基に構築した。また，各エリアモデルとそれらを連系線モデルで結合した連系系統モデル（東地域，中西地域の2地域）を開発した（図1）。モデルの概要は以下のとおり。
ž周波数と交流連系線潮流は各エリアの需給偏差と並列中の同期発電機の慣性から算出するモデルとした。なお，交流連系の各エリアの周波数は同一として扱う。
ž各エリアモデルは中給と発電プラントのモデルで構成した。需給偏差は発電プラントモデルの出力とその他の供給力の合計，連系線計画値，エリア総需要から算出する。
ž中給モデルは周波数や連系線潮流，エリア総需要，各発電プラントの運転状態等を入力とし，各発電プラントの出力指令値を算出する。
ž発電プラントモデルの出力は周波数と出力指令値を入力として算出する。

2. 開発モデルの妥当性検証
開発モデルを用いて需給・周波数の実績再現シミュレーションを行い，周波数や連系線潮流の実績とシミュレーション結果が良好に合致することを検証した（図2，表1）。

今後の展開
開発モデルを用いたシミュレーションにより，LFCの広域化に関する技術的課題の抽出，ならびに抽出した課題への対策検討を実施する。

概要 （英文）

In order to realize more efficient procurement and activation of control reserves, the balancing market is going to be established in 2021 in Japan. As for Synchronized Frequency Restoration Reserve (S-FRR) that is called automatic Frequency Restoration Reserve (aFRR) in Europe and is operated continuously and automatically by load frequency control (LFC), the control logic and control cycle are different in each transmission system operator (TSO)'s control area. Therefore, it is necessary to identify the technical challenges and to study countermeasures for cross-regional operation of S-FRR based on computer simulations.
For the above reason, the power supply-demand and frequency simulation models of all TSO's control area were developed in this research. Each TSO's control area model consists of LFC system model and power plant models. LFC systems were modeled in detail based on the actual specifications, and power plant models were constructed based on the IEEJ AGC 30 model. In addition, cross-regional interconnected system models which consist of each TSO's control area system model and tie-line models were developed. The developed models were validated thorough the comparison between simulation results and measured data of frequency, tie-line power flow, area requirement (AR) and generator outputs.

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