低慣性電力系統の安定性評価 - 系統運用者の視点から

核心概念

アイルランドと北アイルランドの全島電力系統(AIPS)における実際の大規模低慣性電力系統の事例を通して、過渡安定性、周波数安定性、電圧安定性の評価を行った。その結果、現時点では周波数安定性、特に周波数変化率(RoCoF)が主要な制約となっていることが明らかになった。

要約

本論文は、アイルランドと北アイルランドの全島電力系統(AIPS)における実際の大規模低慣性電力系統の事例を通して、過渡安定性、周波数安定性、電圧安定性の評価を行っている。
まず、系統運用者であるEirGridとSONIが動的安定性を管理するための運用制約と、リアルタイムの安定性評価ツールであるLSATについて説明している。
その上で、2023年6月のLSAT分析結果を用いて、各種安定性問題の発生状況を分析した。その結果、全体の4.86%の事例で何らかの安定性問題が発生しているが、その中でも周波数安定性、特にRoCoFが主要な問題となっていることが明らかになった。
さらに、慣性、需要、風力発電量といった系統条件とRoCoF、ナディア、ゼニスといった周波数安定性指標との相関関係を分析した。その結果、低慣性、低需要、高風力発電量の条件下で周波数安定性問題が多く発生することが示された。
以上より、現時点ではAIPSにおける主要な安定性制約はRoCoFであり、系統運用者はこの問題に対処するための対策を検討している。

統計

2023年6月の全LSAT事例数は8594件
全事例中、安定性問題が発生したのは418件(約4.86%)
周波数安定性問題が全体の45%以上を占める
RoCoFが全体の27.75%を占め、最も大きな問題

引用

"現時点では、AIPSにおける主要な安定性制約はRoCoFに関連している。"
"低慣性、低需要、高風力発電量の条件下で周波数安定性問題が多く発生する。"

抽出されたキーインサイト

Stability Assessment of Low-Inertia Power Systems

by Manuel Hurta... 場所 arxiv.org 04-09-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.04618.pdf

深掘り質問

低慣性電力系統における安定性問題の根本原因は何か

低慣性電力系統における安定性問題の根本原因は、周波数安定性に関連する高RoCoF（周波数変動速度）であるとされています。特に、高いRoCoFは低慣性系統において主要な安定性問題となっており、周波数の急激な変動が系統の安定性に影響を与えています。

他の大規模低慣性電力系統でも同様の傾向が見られるのか、それとも地域特性による違いがあるのか

他の大規模低慣性電力系統でも同様の傾向が見られる可能性がありますが、地域特性による違いも考慮する必要があります。各地域の電力ネットワークの構成や再生可能エネルギーの導入状況、需要と供給のバランスなどが異なるため、安定性問題の根本原因や影響も地域によって異なる可能性があります。

低慣性電力系統の安定性向上に向けて、系統運用者以外の関係者(発電事業者、系統接続事業者など)にはどのような役割が期待されるか

低慣性電力系統の安定性向上に向けて、系統運用者以外の関係者には以下のような役割が期待されます。

発電事業者: 適切な発電制御や周波数制御を通じて、系統の周波数安定性を支援する。特に、非同期系統への適切な対応や周波数変動速度の制御に貢献する。
系統接続事業者: 適切な系統接続規制や通信インフラの整備を通じて、低慣性電力系統の安定性を向上させる。また、系統への適切なリソース供給や周波数制御に協力することが期待される。