【需給調整市場】一次調整力（発電機GF、系統用蓄電池の参入が期待）

需給調整市場は、一般送配電事業者が周波数調整・需給調整を行うための調整力を調達する市場と位置付けられ、現在の調整力公募の後継制度と考えられています。

ここでは、需給調整市場の調整力（一次～三次調整力①）のうち、一次調整力についてわかりやすく解説します。

需給調整市場

一般送配電事業者は、調整力による系統安定化業務（需給バランス調整、周波数制御）を実施するために、調整力を確保する必要があります。

「調整力」とは、周波数制御、需給バランス調整その他の系統安定化業務に必要となる発電設備（揚水発電設備を含む。）、電力貯蔵装置、ディマンドリスポンスその他の電力需給を制御するシステムその他これに準ずるもの（ただし、流通設備は除く。）の能力をいう。

出典：電力広域的運営推進機関　業務規程　定義

調整力による系統安定化業務（需給バランス調整、周波数制御）に必要な調整電源は、機会の公平性、調達コストの透明性・適切性の観点から、調整力公募を通じて調達されます。

公募で調達した電源は、電源そのものを確保できるため、電源の持つ能力である「供給力（kW）」と「調整力（ΔkW）」を一体のものとして運用することができました。

しかし、2024年までに、一般送配電事業者は、電源の持つ調整力のみを調達して系統安定化業務（需給バランス調整、周波数制御）に対応するという制度に変更することとなりました。

その調整力を調達する市場として「需給調整市場」が2021年4月に開設されました。

　

一次調整力の役割

一次調整力は、数秒～数分程度の需要変動である「極短周期成分」に対する周波数制御用の調整力としての役割を果たします。

電力需要は、需要の変動周期により、「極短周期」「短周期」「長周期」に区分され、そのうち「極短周期成分」については、発電機のガバナフリーにより対応しています。

一次調整力は、現状の発電機のガバナーフリー（GF）による周波数制御機能に相当する商品として設計されました。

　

平常時の役割　＜需要・再エネの時間内変動＞

※自端：自身の端子を示す。一次調整力は、設備のある場所で周波数を検知し、応動する。

※調定率：周波数偏差とリソースの出力変化量の関係性における傾き。
　　　　　調定率5%とは、5%の周波数変動があったとき（60Hz系なら3Hz）
　　　　　リソースの定格100%の出力まで変化するという意味

事故時の役割

一次調整力は、電源脱落時に周波数低下を検知し、瞬時に出力を上昇させ、周波数低下を抑制する役割を果たします。

必要量の算定方法

一次調整力の必要量は、以下の式で算定する予定となっています。

一次調整力 = 平常時必要量 + 事故時必要量

平常時必要量 = ( 残余需要元データ※1 - 元データ※110分周期成分 ) の３σ相当値※2
事故時必要量 = 単機最大ユニット容量の系統容量按分値※3

※1：残余需要1～10秒計測データ
※2：「3σ相当値」いわゆる、統計的処理を行った最大値。具体的には、99.87パーセンタイル値（全体10000個のデータの場合、小さい方から数えて9987番目の値）を使用。
※3：当該週の50Hz及び60Hzにおける同一周波数連系系統の単機最大ユニット容量を系統容量をもとに按分

出典：電力広域的運営推進機関　第14回需給調整市場検討小委員会　資料２

平常時の必要量

平常時の一次調整力は、需要の「極短周期成分」を調整する役目を果たす必要があります。

需要の極短周期成分に対応するには、極短周期成分の振れ幅に対して十分な調整量が確保されている必要があります。

極短周期成分の振れ幅を求める式は以下のようになります。

この極短周期成分の振れ幅の「３σ相当値」を、平常時の一次調整力必要量として算定する予定となっています。

事故時の必要量

事故時の一次調整力は、電源脱落時の周波数低下に対応する役目を果たす必要があります。

対応すべき最大の電源脱落容量は、各50Hz,60Hzエリアでの単機最大ユニット容量と想定されます。

そこで、50Hzおよび60Hzごとのエリアで、単機最大ユニットを算定し、その容量を各エリアの系統容量で按分した量を事故時の一次調整力必要量として算定する予定となっています。

必要量の試算結果

以下は、東京電力PGエリアでの、一次調整力必要量の試算結果です。

系統容量の2%程度（800MW～1200MW）が一次調整力の必要量として試算されています。

その他エリアの試算結果も、概ね、2%～5%程度という結果になっています。

　

技術要件

一次調整力における技術要件は、「周波数計測間隔」「周波数計測誤差」「不感帯」「調定率」「遅れ時間」の項目が設定されています。

技術要件の具体的な設定値は、調整力公募において周波数調整を担っている既存電源の設定値、海外事例、および汎用的な周波数計測器の標準規格等を踏まえ、以下のように設定される予定です。

一次調整力へ参入を予定するリソースが、平常時および事故時に求められるそれぞれの応動について、商品要件および技術要件へ適合していることを、事前審査において確認します。

事前審査の確認項目や実施方法の詳細は、一般送配電事業者が定める取引規定にて定めるとされています。

取引スケジュール

需給調整市場では、一次調整力の入札は、週間単位で実施されます。

対象週の入札は、前週の月曜14時～火曜14時を受付期間とし、火曜15時までに約定処理がなされます。

このサイクルを毎週繰り返していく予定です。

まとめ

一次調整力は、現状の発電機のガバナーフリー（GF）による周波数制御機能に相当する商品として設計されました。

平常時は、数秒～数分程度の需要変動である「極短周期成分」に対する周波数制御用の調整力としての役割を果たします。

事故時は、電源脱落による周波数低下に対応する役割を果たします。

一次調整力、二次調整力①・②、三次調整力①は、週間単位での取引となり、対象週の前週火曜14時に入札締め切り、火曜15時に約定処理というスケジュールで予定されています。

国の審議会等では、調達必要量や技術要件の検討が進められており、それら概要が、適宜公開されています。

※本記事の情報は投稿した時点のものであり、閲覧されている時点で変更されている場合がございます。あらかじめご承知おきください。