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エネルギー・電力設備

蓄電池制御システムの開発・評価

本事業では、風力や太陽光発電の出力状況を把握しながら、周波数維持を担ってきた火力発電などとも協調するよう蓄電池の制御を行う「蓄電池制御システム」を開発・評価します。

風力や太陽光発電は、日射量や風速の変化などの自然条件により、発電出力が大きく変動します。
この出力変動を解析すると、「速くて小さな変動」(短周期変動)と、「遅くて大きな変動」(長周期変動)の成分に分けることができます。
実証試験では、これらの出力変動成分の抑制を目的として、最適な制御技術の開発を行います。

【発電出力の短周期変動と長周期変動】

発電出力の短周期変動と長周期変動

具体的には、次の制御手法について、さまざまな条件下で試験し、その結果を踏まえて適宜制御システムの改良を行います。

  • 短周期変動抑制制御
    • 風力・太陽光発電の変動補償制御
    • ガバナフリー相当制御
    • 負荷周波数制御(LFC)
  • 長周期変動抑制制御
  • 下げ代不足対策運転

短周期変動抑制制御

風力・太陽光発電の変動補償制御

中央給電指令所で複数の風力・太陽光発電所の発電出力データを収集し、その合計出力の短周期変動分を打ち消すよう大型蓄電池に指令する制御方法です。

本事業では、風力・太陽光発電ともに出力2,000kW以上の特別高圧連系の発電所が対象

風力・太陽光発電の変動補償制御

ガバナフリー相当制御

大型蓄電池を周波数調整のための電源とみなし、蓄電池側で周波数を検出。周波数を一定に保つため、検出した周波数を基準周波数(50Hz)に引き戻すように制御する制御方法(自律制御)です。
これは、火力や水力発電機のガバナフリー運転に相当するものです。例えば、火力発電機には、系統の周波数を一定に保つように、タービンに入る蒸気量を自動的に調整(増減)し、発電機の出力を増減する装置「調速機(ガバナ)」が付いています。このガバナにより、周波数の変化に応じて発電機の出力を制御することをガバナフリー制御といいます。
大型蓄電池には、火力や水力発電機がもつガバナは付いていませんが、ガバナと同様の機能(自律的に周波数を検出して制御する機能)を有しており、これを「ガバナフリー相当制御」といいます。

ガバナフリー相当制御

負荷周波数制御(LFC)

大型蓄電池を周波数調整のための電源とみなし、負荷周波数制御を行う水力発電所と同じように扱います。中央給電指令所で、検出した周波数偏差に応じて必要な出力調整量を決定し、各水力発電所・大型蓄電池に配分する制御方法です。

負荷周波数制御(LFC)

長周期変動抑制制御

風力・太陽光発電の出力予測に基づき、これらの発電による長周期の出力変動が緩和するよう、中央給電指令所で大型蓄電池に充放電を指令する制御方法です。

本事業では、風力・太陽光発電ともに出力2,000kW以上の特別高圧連系の発電所が対象

長周期変動抑制制御

下げ代不足対策運転

火力発電は、運転を継続するために発電出力を一定値以下にすることができないため、調整できる範囲は限られており、この調整できる範囲を「下げ代」と呼んでいます。
風力・太陽光発電を大量導入した場合には、火力発電の出力を調整しても供給力に余剰が発生する可能性があり、これが「下げ代不足」です。
この下げ代不足への対策として、風力・太陽光発電の出力予測と需給計画に基づき、余剰電力を予測し、充電に必要な空き容量の確保や、放電計画を策定します。

本事業では、風力・太陽光発電ともに出力2,000kW以上の特別高圧連系の発電所が対象

下げ代不足対策運転

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