ディスパッチ可能な発電

ディスパッチ可能な発電とは、市場のニーズに応じて、電力網運営者の要請に応じてオンデマンドでプログラムできる電源を指します。ディスパッチ可能な発電機は、命令に従って出力を調整できます。 ^[1]風力発電や太陽光発電などの ディスパッチ不可能な再生可能エネルギー源は、運営者によって制御できません。^[2]別途エネルギー貯蔵なしでディスパッチ可能な 他のタイプの再生可能エネルギーには、水力発電、バイオマス発電、地熱発電、海洋温度差発電があります。^[3]

ディスパッチ可能なプラントの起動時間は、使用される技術と前回の運転後の経過時間に応じて異なります。たとえば、「ホット スタートアップ」は前回のシャットダウンから数時間後に実行できますが、「コールド スタートアップ」は数日間運転を停止した後に実行されます。

最も速く発電できる発電所は、数ミリ秒で発電できるグリッドバッテリーです。水力発電所は数十秒から数分で発電できることが多く、天然ガス発電所は一般に数十分で発電できます。

例えば、1,728MWのディノルウィグ揚水発電所は16秒でフル出力に達することができる。^[4]

ガスタービン（ブレイトンサイクル）火力発電所は起動に約 15 ～ 30 分かかります。蒸気タービン（ランキンサイクル）をベースとする石炭火力発電所は起動に数時間かかるディスパッチ可能な電源です。

複合サイクル発電所はいくつかの段階から構成されており、起動時間はさまざまで、冷えた状態からフルパワーに達するまでに8時間以上かかります。^[5]

• ガスタービンは15〜30分で始動できます。
• 蒸気タービン（ST）の加熱プロセスには、1時間（ホットスタートアップの場合）から6時間（コールドスタートアップの場合）かかります。
• ST 負荷の増加には、さらに 20 分 (「熱い」場合) から 2 時間 (「冷たい」場合) かかります。

原子力発電所の起動時間は最も長く、冷間始動には数日かかります（1週間未満）。典型的な沸騰水型原子炉は、以下の段階を経ます。^[6]

• 連鎖反応の確立（最長6時間）
• 反応器内の公称温度と圧力に到達するまで（12時間）
• 蒸気発生装置のウォーミングアップ（12時間）
• 負荷を増やす（2〜3日）。

ディスパッチ可能な発電所の主な利点は次のとおりです。^[7]

• 回転予備力（周波数制御）の提供
• 電力システムのバランスをとる（負荷追従）
• 経済的な発電ディスパッチの最適化（メリットオーダー）
• 電力系統の混雑解消に貢献（再配分）^{[説明が必要]}

ディスパッチ可能なジェネレータのこれらの機能により、次のことが可能になります。

• 負荷マッチング - たとえば、夜と昼の間の電力需要の緩やかな変化では、システムは常にバランスを保つ必要があるため、供給も変化する必要があります ( 「電気」も参照)。
• ピークマッチング - 需要が負荷マッチングプラントの出力を超える短い期間。これらの需要のピークを満たすことができる発電は、ディスパッチ可能なソースを迅速に展開することで実現されます。
• リードイン時間 -大規模な石炭または天然ガス燃料の発電所が最大出力に達するまでに要するリードタイムを補うために代替電源が使用される期間。これらの代替電源は、ピーク対応発電機では対応できない急激な需要または供給のショックに対応するために、数秒または数分で展開できます。
• 周波数調整または間欠的な電源 - システムに送られる電力出力の変化は、送信される電力の周波数の変化により、送電システム自体の品質と安定性を変える可能性があります。風力や太陽光などの再生可能エネルギー源は間欠的であり、エネルギー生産の変化を平滑化するために柔軟な電源が必要です。
• ベースロード発電機のバックアップ - たとえば、原子力発電所には、緊急時に 1 秒以内に発電を停止できる原子炉安全システムが装備されています。

2018年の研究では、変動性のある再生可能エネルギー源の急速な普及により、エネルギーの供給が少ない時期にエネルギー価格が高騰する原因を説明する新しいエネルギー発電源の分類が提案されている。^[8]

• 「燃料節約型」の 変動性再生可能エネルギーは、風力、太陽光、流れ込み式水力発電を利用することで、変動費がほぼゼロで燃料費もゼロです。これらのエネルギー源が大きな割合を占める中、「容量のニーズは VRE の可用性が低い期間に左右される」ため、これらのエネルギー源が利用可能な期間に、変動費の高い他のエネルギー源を置き換えることが提案されています。
• 「高速バースト」とは、需要が高くエネルギー価格が高騰している期間に即座に供給できるエネルギー源ですが、長期間の連続運用には適していません。これには、エネルギー貯蔵 (バッテリー)、柔軟な需要、需要応答が含まれます。
• 「安定した」低炭素源は、あらゆる季節、数週間から数か月にわたる安定したエネルギー供給を提供し、原子力、大規模な貯水池を備えた水力発電所、炭素回収を伴う化石燃料、地熱、バイオ燃料が含まれます。

• ピーク時の発電所
• 負荷追従型発電所
• 断続的なエネルギー源

• Ivanova, Polina; Sauhats, Antans; Linkevics, Olegs (2016).複合サイクル発電所の起動と停止の最適化に向けてIEEE. doi :10.1109/RTUCON.2016.7763081. ISBN 978-1-5090-3731-5。
• Li, Yifei (2021). さまざまな発電所の反応時間の特性評価(PDF) (修士論文). インゴルシュタット工科大学.