仮想発電所が新たな送電網試験に直面

1950 年、英国の数学者アラン チューリングは、彼が「イミテーション ゲーム」と呼ぶものを考案しました。後にダビングされた チューリングテストこの実験では、人間の参加者に未知の相手と会話をしてもらい、それがコンピュータなのか、それとも電話の相手側にいる人間なのかを判断してもらいます。人がそれを理解できなくても、マシンはチューリング テストに合格します。

電力網事業者は現在、独自のバージョンのゲームの準備を進めています。小規模な分散型エネルギー リソースを連結する仮想発電所は、電力の供給と需要のバランスを取るためにますます活用されています。問題は、従来の発電所と同じように仕事ができるのかということです。

送電網運営者は、Huels と呼ばれるチューリングのようなテストを通じてこれらの発電所を稼働させることで、そのことを知ることができるようになりました。 Huels テストに合格するには、仮想発電所の性能が従来の発電所の性能と区別できない必要があります。人間のグリッドオペレーターが審査員を務めます。

ニューヨーク州ブルックリンに拠点を置く仮想発電所開発会社 EnergyHub がこのテストを開発し、本日発表されたホワイトペーパーでその概要を説明しました。 「私たちが本当にやろうとしているのは、これらの仮想発電所が従来の発電所と同じように動作し、感じ、匂いを感じることができると運営者を騙すことです」と、EnergyHub の首席科学者である Paul Hines 氏は言います。 「これは一種の最初のリトマス試験紙です。」

仮想発電所 (VPP) とは何ですか?

仮想発電所と従来型発電所の問題は時宜を得たものです。仮想発電所 (VPP) は、屋根上のソーラー パネル、家庭用バッテリー、スマート サーモスタットなどのデバイスのネットワークであり、ソフトウェアを介して連携して電力を一括供給または節約します。。

電力需要がピークに達すると 1 つの大きなガスプラントを稼働させる従来の発電システムとは異なり、VPP は小規模で広範囲に分散された設備を利用します。たとえば、VPP は、プラグインされた数百台の電気自動車や屋上のソーラー パネルからの電力を利用する可能性があります。あるいは、家庭や企業のスマートサーモスタットに、暖房や冷房システムを停止させて需要を減らすよう指示するかもしれません。

この技術は、データセンターの電力需要に対する懸念が最高潮に達しているときに登場した。コンサルタント会社ブルームバーグNEFは、米国のデータセンターのエネルギー需要が2035年までに106ギガワットに達すると予測しており、これはわずか7か月前の予測より36パーセント増加している。

電力会社や送電網事業者が増大する需要にどのように対応するかは不透明であり、多くの面で課題に直面している。天然ガスプラント用のタービンは入荷待ちで、新しい原子炉の完成はまだ何年も先のことだ。風力発電と太陽光発電は安価で建設が早いものの、データセンターに求められる24時間365日の電力を生産することができず、トランプ政権下で困難な政治闘争に直面することになる。

これらすべてが合わさって、VPP に道が生まれ、電気料金を大幅に引き上げることなく送電網にギガワットを追加できる可能性があります。 「これは政治的な問題だ。もし電気料金を抑制すると言うなら、これが文字通り12カ月以内にそれを達成する唯一の方法だ」と、ワシントンD.C.のマルチプライヤーのクリーンエネルギー投資家で、バイデン政権下で米国エネルギー省融資プログラム局を率いていたジガー・シャー氏は言う。

VPPはまた、電力会社が配電設備に投資する必要性を減らし、サプライチェーンの不足やコストの高騰を回避できる可能性があるとシャー氏は言う。 「12 か月で導入でき、これほど大きな影響を与えるアイデアは他にありません」と彼は言います。

2024 年の米国エネルギー省の報告書によると、VPP は 2030 年までに米国全土で 80 ～ 160 ギガワットの容量を提供できる可能性があり、これはピーク電力網需要の 10 ～ 20% を満たすのに十分です。

VPP はどのようにして電力網事業者の信頼を獲得できるのでしょうか?

しかし、まず、VPP 開発者はグリッド開発者を説得する必要があります。 Huels テストのようなベンチマークは、その信頼を構築するために不可欠です。 「私たちがVPPへの信頼を高めるためには、VPPがヒュールズテストに合格する必要があり、オペレーターは、要求されたときにVPPが電力を供給することを信頼できる必要がある」と、VPPに関する最近のレポートの共著者であり、テストの開発には関与していない非営利研究グループRocky Mountain Instituteのプリンシパルであるローレン・シュウィスバーグ氏は述べた。

EnergyHub で 4 年以上働いたエンジニアの Matthias Huels 氏は、2024 年に初めてこのテストのアイデアを思いつきました。同僚や、やや皮肉なことに ChatGPT とアイデアをワークショップした後、Huels 氏はそのコンセプトを会社に提示しました。

Huels は主観的にテストを設計しました。現在、その初期のバージョンでは、ポルノとエロティックなアートを区別するための最高裁判所の「見ればわかる」テストに似たガイドラインに従っているようだ。つまり、テストに合格するかどうかは、誰が判断するかによって決まります。送電網運営者が、VPP からの電力が実際の発電所でガスを燃焼させて電子を生成する電力と同じくらい信頼できると判断した場合、VPP は合格です。

Huels テストには 4 つのレベルがあります。レベル 1 に到達するには、VPP が系統からの需要を削減できる必要があります。たとえば、系統が最大の需要に直面したときにスマート サーモスタットをダイヤルダウンするようにスケジュールを適切に設定するなどです。レベル 2 に到達するには、VPP が市場およびグリッド データに対応し、価格が特定のレベルに達したときに需要を調整したり、電力が必要なときにソーラー パネルやバッテリーを利用したりできなければなりません。これらのレベルには人間の意思決定者が関与します。

Huels テストに合格すると、レベル 3 になります。VPP は、ガス ピーカー プラント (送電網に負荷がかかっている場合にのみバックアップとして稼働するタイプの発電所) と区別できないほど信頼性が高いことが証明されているため、VPP が自動的に機能できるようになります。レベル 4 に合格するには、VPP が完全に自律的に動作して、1 日を通してアクティブに変化する多数の変数に基づいて出力を調整する必要があります。

「アラン・チューリングが思いついた模倣ゲームは、『コンピューターは、たとえコンピューターであっても、尋問者を騙して、実際には人間であると思わせることができるだろうか』というものだった」とハインズ氏は言う。 「私たちは、こう言えるテストのアイデアを提案します。『実際に問題を解決しているのは、大きなガスプラントではなく、この多くのデバイスの集合体であると送電網事業者を騙すことができるでしょうか?』

VPP はガス ピーカー プラントを模倣できますか?

ピーカープラントが発電するのは、その寿命全体の約 5% だけです。これにより、VPP は模倣しやすくなります。ピーカー プラントと同様、デマンド レスポンスによって利用できる、またはバッテリーから収集できる限られた量の電力は、一度に数時間持続するバースト電力しか提供しないためです。

稼働時間の 65 パーセント以上である本格的なガス プラントや、通常少なくとも 95 パーセントの稼働時間である原子力発電所に匹敵するものを積み上げることは、はるかに困難です。そこに到達するには、太陽光パネルの出力がピークに達する日中に電力を供給し、一晩中放電できる長期ストレージを VPP ネットワークに装備する必要があります。 「1 年 365 日稼働できる大量のバッテリーを備えた VPP について話し始めるのです」とハインズ氏は言います。 「それは我々が通れる道だ。」

EnergyHub は、VPP システムを Huels テストに通過させています。昨年、EnergyHub はアリゾナ公共サービス、ノースカロライナ州のデューク エナジー、マサチューセッツ州のナショナル グリッドとのトライアル実施に成功しました。アリゾナ州では、EnergyHub のソフトウェアがソーラー パネルとスマート サーモスタットを備えた住宅にダイヤルインし、太陽が大量の電力を生成している日中にエアコンを作動させて住宅を「予冷」しました。これにより、同州最大の電力会社は、通常、住民が仕事から帰宅してテレビをつけたり、エアコンを強めたりするピーク時間帯の需要を削減することができた。

「日中は太陽光発電のせいで電力が多すぎるのですが、夕方が来ると、人々は太陽光発電が弱まると同時に夕方の負荷を増やすことになります」とハインズ氏は言います。 「そのスケジュールをスムーズに実行できるものが必要です。私たちはこれを実行できるものを作成しました。」

これにより、同社は Huels テストスケールで 2 と 3 の間のどこかに位置します。レベル 3 に合格するには「数年かかります」とハインズ氏は言います。