研究の概要

太陽光発電・蓄電池・制御可能負荷を組み合わせたハイブリッドエネルギーシステム（HES）は、単一資産では参入困難な電力容量市場において統合リソースとして「ファーム容量」を提供できる潜在能力を持つ。しかし、HESの最大柔軟性を定量化し、リアルタイムで各構成資産に電力を配分しながら市場約定を確実に履行する運用フレームワークが不足していた。

バーモント大学のMishra・Almassalkhi研究チームは、HESの「柔軟性エンベロープ」（運用制約を守りながら注入または吸収できる電力の動的な上下限）を特定するルールベースフレームワークと、その枠内でリアルタイムに電力を配分するアルゴリズムを開発した。容量入札量・太陽光発電量・各資産の運用限界を入力として、対称・非対称の両柔軟性構成に対応する。

主な発見・成果

  • 柔軟性エンベロープの動的算出：容量市場への約定量を守りながら許容される出力変動幅をリアルタイムで算出するフレームワークを確立
  • 蓄電池SOCドリフト補正制御：長期運用でのバッテリー充電状態の偏りを補正するSOCドリフト制御を組み込み、信頼性の高い容量市場参加を実現
  • 最適ディスパッチとの同等性確認：提案のルールベース手法が、数理最適化（最適ディスパッチ）と同等のパフォーマンスを達成することをシミュレーションで確認
  • 対称・非対称柔軟性への対応：調整力・容量市場の種別に応じて柔軟性の対称/非対称設定を切り替えられる設計

実務への応用

産業用・商業施設用のハイブリッドエネルギーシステム（自家消費太陽光＋蓄電池＋デマンドコントロール）の容量市場・調整力市場参加を検討する事業者にとって、本フレームワークは「どの程度の容量を確実に市場に入札できるか」という核心的問いに答えるツールとなる。容量市場参加による収益を事業計画に織り込む際に、蓄電池残量・太陽光予測・需要予測の不確実性を考慮した「安全入札量」の算定に適用できる。電力小売・アグリゲーターがポートフォリオ内の分散型資産群から最大の市場収益を引き出すための運用ロジック設計にも応用可能。