風力発電の一次周波数調整参加における周波数セキュリティ認証ベースのエネルギー整形制御
Frequency security certification based energy shaping control for wind power participation in primary frequency regulation
同期機に取って代わる変換器インターフェイス型風力発電の増加に伴い、短期間の慣性力とガバナーサポートが低下する。本稿では、周波数セキュリティ認証ベースのエネルギー整形制御(FS-ESC)戦略を提案する。この戦略は、集約されたローターエネルギーとバッテリーの状態を結合する監視システム周波数応答モデルを使用する。風力発電によるサポートは利用可能な運動エネルギーマージンによって制限され、制御バリア回復条件がグリッド側吸収を瞬時周波数マージンで制限する。安全でない回復要求はバッテリーエネルギー貯蔵システムにシフトされる。0.15 p.u.の負荷増加に対し、FS-ESCは周波数ナディアを49.4016 Hzから49.6590 Hzに上昇させ、二次周波数低下を固定風力ドロップの0.1028 Hzから0.0062 Hzに低減する。初期風力状態、擾乱サイズ、同期慣性の不確実性下では、モンテカルロ違反率は固定風力ドロップの40.0%からFS-ESCの5.0%に減少する。
- 変換器インターフェイス型風力発電の普及で系統慣性とガバナーサポートが低下する課題に対し、周波数セキュリティ認証ベースのエネルギー整形制御(FS-ESC)を提案。ロータの集約運動エネルギーとバッテリー状態を結合した系統周波数応答モデルを採用
- 0.15 p.u.の負荷増加シナリオで、周波数ナディアを49.4016 Hzから49.6590 Hzへ改善し、二次周波数低下を0.1028 Hzから0.0062 Hzに低減
- 初期風力状態・擾乱サイズ・同期慣性の不確実性下でのモンテカルロ違反率が、従来の固定風力ドロップ制御の40.0%からFS-ESCの5.0%へ低下
- 安全でない回復要求はバッテリーエネルギー貯蔵システムにシフトし、風力による支援は利用可能な運動エネルギーマージンで制限する設計
風力発電の系統連系安定化は、再エネ比率上昇局面で蓄電池併設の経済性を左右する中核技術。本稿のFS-ESCは、風車ロータの運動エネルギーとBESSを統合制御し、周波数ナディアを49.40→49.66Hzへ改善、モンテカルロ違反率を40%→5%に低減した点が実用的。グリッドコード(一次周波数調整要件)の厳格化は蓄電池・パワエレ制御・系統監視ソフトの需要を直接押し上げるため、BESSサプライヤーや系統用インバータ、系統運用ソフト企業への追い風として注視したい。ただし本稿は学術提案段階であり、商用実証や規制採用の進展が投資判断のトリガーになる。