初心者のためのFCASガイド：NEMにおける周波数応答とは
FCASはオーストラリアのNEM（全国電力市場）における主要な周波数応答サービスであり、「コンティンジェンシー」と「レギュレーション」の2種類のサービスに分かれています。FCASはエネルギーと同じ市場で取引されており、バッテリーエネルギー貯蔵にとって重要な収益源の一つです。2021年からは、バッテリーにも提供が義務付けられた「一次周波数応答（Primary Frequency Response）」という新たな必須サービスも導入されました。
この記事では、NEMにおける周波数応答の仕組みと、バッテリーが考慮すべき主要なポイントについて簡単に解説します。NEMの概要については、当社の解説記事こちらもご覧ください。
FCASへの参加方法について詳しくは、AEMOのMarket Ancillary Services Specification (MASS) ドキュメントをご参照ください。
FCASとは？
FCASは「周波数制御補助サービス（Frequency Control Ancillary Services）」の略で、NEM内でエネルギーの不均衡や周波数の逸脱を解決する主な方法です。FCASは「コンティンジェンシー」と「レギュレーション」の2種類に分かれています。コンティンジェンシーは主に障害発生後の対応を担い、レギュレーションは継続的な周波数調整を行います。
コンティンジェンシーとレギュレーション両方のサービスにおいて、FCASは「レイズ（Raise）」と「ロウアー（Lower）」という2つの方向で動作します。
- レイズ（Raise）：発電量を増やす、または需要を減らすことで周波数を上昇させます。周波数が50Hzを下回った時に作動します。
- ロウアー（Lower）：発電量を減らす、または需要を増やすことで周波数を下降させます。周波数が50Hzを上回った時に作動します。
FCASはエネルギーと同じ5分間市場で「共同最適化（co-optimisation）」により調達され、システム全体で最も低コストな解決策が選ばれます。サービスは可用性に応じて支払われ、$/MW/時で決済されます。これらのコストは2種類の「原因者負担方式（causer pays）」によって回収されます。
コンティンジェンシーFCAS
コンティンジェンシーFCASは、主に発電機の停止などの障害による大きな周波数逸脱を修正するためのサービスです。有効化されたユニットは、現地で測定された周波数信号に応じて動作し、周波数が「通常運転範囲」（50±0.15Hz）を外れた場合にサービスが発動します。
コンティンジェンシーFCASで有効化されたユニットは、この範囲を超えた周波数変化に比例した出力変化を提供する必要があり、レイズの場合は49.5Hz、ロウアーの場合は50.5Hzで最大出力となります。（注：タスマニア州の周波数閾値は±2Hzに設定されています）
コンティンジェンシーFCASは「ベリーファスト」「ファスト」「スロー」「ディレイド」の4つのサブサービスに分かれており、それぞれ応答時間と提供要件が異なります。各サービスの提供期間は次のサービスが始まるまでで、通常運転範囲に周波数が戻れば提供は不要となります。
このため、4つのサービスは積み重ねて同時に提供することが可能です。同じユニットが同じ方向で全てのサービスを提供できます。
バッテリーは4つ全てのコンティンジェンシーサービスを提供できますが、他の技術も個々のサービスで競合しています。例えば、一部の需要柔軟性ユニットはベリーファストサービスを、石炭や火力発電所はスローサービスを提供できます。
コンティンジェンシーFCASは、補助サービスユニットとして登録すればスケジュール外のシステムでも提供可能です。
レギュレーションFCAS
レギュレーションFCASは、主に供給と需要の小さな不均衡による軽微な周波数逸脱を管理（または「調整」）します。周波数が通常運転範囲を外れ、コンティンジェンシーFCASが発動するのを防ぐことが目的です。AGC（自動発電制御）を通じて、有効化されたユニットには4秒ごとにディスパッチ信号が送信されます。
レギュレーションFCASのディスパッチ指令は、グリッド周波数が50Hzから逸脱した時にいつでも送信されます。つまり、実際に必要となる電力量（利用率）は高くなる場合があります。レギュレーションFCASの提供中にディスパッチされたエネルギーは5分間スポット価格で決済されるため、提供者は入札価格におけるコスト（または利益）を考慮することが重要です。
レギュレーションFCASはAGCを通じてディスパッチされるため、スケジュール発電機およびバッテリーのみが利用できます。
一次周波数応答（PFR）とは？
一次周波数応答（PFR）は、2021年に導入され、システムの周波数変動の増加に対応するための必須サービスです。スケジュールまたはセミスケジュールの発電ユニットがゼロ以外の出力を供給している間、PFRの提供が義務付けられています。現行制度では、PFRの提供に対する報酬はありません。
PFRでは、発電機は現地で測定した周波数と中央目標値50Hzとの差に基づいて出力を調整します。バッテリーも他の発電機と同様にPFRを提供する義務があり、双方向ユニットは放電中・充電中いずれでも（ただしコンティンジェンシーFCASが有効な場合を除く）サービスを提供しなければなりません。
