DRはどこへ向かうのかーその5

~アンシラリーサービスに関する補足~

Chailey Windmill

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米国エネルギー省が2011年10月開催したワークショップの報告書「Load Participation in Ancillary Services WORKSHOP REPORT」のご紹介を続けています。このレポートの内容を一言でいうと、「米国は、デマンドレスポンス（DR）の用途として、従来のピーク負荷削減ではなく、アンシラリーサービス（AS）を本気で考え出した」ということになろうかと思います。

ところでアンシラリーサービスとは何なのか？　見返してみると、このインターテックリサーチブログでも、ASとは何かという定義には触れてきませんでした。また、この「DRはどこへ向かうのか？」というブログのシリーズでは、DR資源をASに適用するという観点からのみASを取り扱っているため、DRで対応できないASの種類には一切触れられていません。
そこで、このブログをお読みいただいている方との間で認識を合わせるため、今回はASとは何かを考えてみたいと思います。

まず、東京電力のホームページからダウンロードできる「アンシラリーサービスのご案内」に記述された内容を下記に抜粋して掲載させていただきました（以下の、文字色が青の部分と、図の部分。下線は筆者が強調）ので、ご覧下さい。

送配電ネットワークには、電気をお送りする機能とともに、当社の電源設備と一体となり周波数安定等の電力品質を維持する機能（アンシラリー機能）があります。

そして、次の図が示されており、アンシラリー機能とは、ほぼ周波数安定化機能という印象を受けます。

次にアンシラリーサービス料として、以下のように記載されています。

特別高圧または高圧のお客さまで、発電設備を当社の送配電ネットワークに連系し、当該発電設備の電気をその設置場所でご使用になるお客さまについて、アンシラリーサービス料を申し受けます。

日本と米国では電力を提供する組織構造が異なりますので、これを米国風に読み替えると、（少し無理がありますが）以下のようになります。

系統運用管理者（ISO）は、系統連系する発電事業者からアンシラリーサービスを提供する対価として、アンシラリーサービス料を徴収する（すなわち、ISOはASの売り手である）

このブログを読んでくださった方の中で、アンシラリーサービスの定義を、このような現在の日本と同じものととらえられていた方は、アンシラリーサービスに関するブログの記述に対して違和感を持たれていたのではないかと思います。米国では、ISOはASの買い手で、発電事業者や（DR資源を提供する）特別高圧や高圧の顧客は、ASの売り手（したがって、収益を得る側）だからです。

そこで、ここでは、米国エネルギー規制委員会（FERC）によるアンシラリーサービスの定義をご説明しましょう。 出典は、電気学会「電力自由化と系統技術」第4章 アンシラリーサービスです。

アンシラリーサービスに何が含まれるかについても諸説あるが、FERCでは以下の6種類に分類している。

1) スケジューリング／系統制御および給電（scheduling, system control and dispatch services）

需給バランスや系統信頼度の確保および緊急時の処置に必要な機能全般。

2) 発電設備からの無効電力供給および電圧制御（reactive supply and voltage control from generation sources）

系統電圧を許容範囲内に調整するために必要となるもの。発電機は有効電力を発生させるだけでなく、系統電圧を維持するための無効電力の供給源としても重要な役割を担っている。

3) 周波数制御（regulation and frequency control）

時々刻々の負荷変動に対して系統周波数を調整するサービス。

4) 電力量偏差調整（energy imbalance）

発電事業者による電力供給や需要家の電力消費量が計画通りいかない場合に調整するサービス。

5) 瞬動予備力（Spinning reserve）および
6) 運転予備力（supplemental reserve / non-spinning reserve）

ともに、発電ユニットの脱落や送電線の事故に対応するためのもの。系統に並列されていて、そのような事故発生時、即時に応動して短時間で出力を上昇させられる発電ユニットが瞬動予備力。停止中（non-spinning）であるが、短時間で起動し出力を出せるユニットが運転予備力である。

この他に、ブラックスタート（black start）も、ASの１つと考えられています。これは、系統からの電力を利用しなくても自分自身で起動し、電力供給を開始することができる発電設備のみが提供できるサービスで、系統の復旧にはなくてはならないサービスです。

以上のサービスのうち、FERCが定義したASの３）５）６）のみ、DR資源適用先として、DOEでのワークショップで議論されていた（逆にいうと、DR資源をAS全般に適用することは考えていず、DR資源で実現可能な範囲で議論されていた）ことがわかります。

どうでしょうか？アンシラリーサービスという言葉は聞いたことがあっても、内容があやふやだった方も、これでクリアになったでしょうか？

アンシラリー（ancillary）というのは、あまり聞き慣れない言葉ですが、「補助的な」という意味があるそうです。
電気事業の主たるサービス（プライマリサービス）は、もちろん電気エネルギーの供給ですが、それを確実に行うためには、エネルギー供給には直接結びつかない諸々のサービスが必要とされる。その中で、特に系統運用機関（ISO/RTOや送電ネットワーク運用者）が発電事業者から調達するものが、主として北米でアンシラリーサービス（補助的なサービス）と呼ばれているようです。

以下は、DRとして利用されるASについて、まだピンとこない方のために、おまけです。

アンシラリーサービスを、自動車を一定送度で運転するためのサービス？として、時速と周波数のアナロジーで考えてみましょう。

自動車で、時速60ｋｍで走行する場合を、周波数60Hzの電力を供給している状況と考えると、

　走行速度の微調整

自動車がのぼり坂に差し掛かる（負荷が多くなる）と、速度が遅く（周波数が下がる）なりますね？そこで、時速60kmの速度を保つには、アクセルを踏みこむ必要があります。
逆に下り坂に差し掛かる（負荷が軽くなる）と、速度が速く（周波数が上がる）なりますので、アクセルの踏み込みを浅くする必要があります。
このアクセルペダルの踏み込み加減の調整が、周波数調整で実施する内容のアナロジーとなります。

　急こう配の坂道に差しかかったら

 突然急な上り坂に自動車が差しかかった場合を考えてください。アクセルペダルを最後まで踏み込んでもどんどん自動車のスピードが遅くなるので、アクセルペダルの調節だけではどうにもなりません。そこで、あなたは、より力強い走行パワーを得るためにドライブモードをDレンジからセカンドにシフトするでしょう。セカンドにシフトしてもまだ時速60kmまで走行速度を回復できなければ、更にLのポジションにシフトする必要があるかもしれません。このシフトチェンジは、予備力を導入するのと似ていると思います。

次に、瞬動予備力（spinning reserve）と 運転予備力（non-spinning reserve）の違いに関して、同じく自動車でのアナロジーを考えみましょう。車を発進させる状況を考えてください。

　エンジンをふかしながらの待機 

奥さんと買い物に出かけるので、あなたは先に駐車場に行き、エンジンをスタートして待っている状況というのが、エンジンが回転している（spinning）ということで、瞬動予備力のアナロジーになるのではないかと思います。（より正確なアナロジーを行うためには、奥さんが車に乗り込んだらすぐに発車できるよう、ギアをNポジションにして待っている状況考えてください）

　もう一段階前の状態　

この状況に対して、「買い物に行きたいので車を出して」と奥さんに頼まれた状況を考えてください。駐車場に行き、エンジンをスタートさせるまでエンジンは止まって（Non-spinning）いますので、これが運転予備力のアナロジーになるのではないかと思います。

 

今回は以上ですが、アンシラリーサービスについて、お分かりいただけたでしょうか？

車でのアナロジーを行うことで、瞬動予備力では、運転予備力よりガソリン（発電燃料）の無駄遣いと、廃棄ガス（CO2排出量）増加の問題があることを実感していただけるのではないかと思います。

瞬動予備力をDR資源に置き換えられれば、燃料代もかからず、無駄なCO2発生も抑えられるのです。DR資源をアンシラリーサービスに適用するためのメリットに関しても、合わせてご理解いただけたでしょうか？

 終わり