日立の新エネルギー事業に対する取組み

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1 日立の新エネルギー事業に対する取組み 2009 年 5 月 28 日株式会社日立製作所執行役常務新エネルギー推進本部長田中幸二

2 1 低炭素社会に貢献する新エネルギー ( 億トン ) CO2 排出量半減 に向けた新エネルギーへの期待は大 270 億トン 世界の CO2 排出量 延長線シナリオ 620 億トン 排出抑制割合 発電部門 38% 新エネルギー 12% 産業部門 19% 家庭 業務部門 17% 運輸部門 26% 半減シナリオ 140 億トン ( 年 ) 資料 : 国際エネルギー機関 Energy Technology Perspective 2008 より作成 新エネ 12% の内訳 : 風力 太陽光 地熱 バイオマス 1

3 2 市場動向 設備容量 (GW) 風力 太陽光ともに世界的に市場が拡大 政府主導 ( 米国ク リーンニューテ ィール政策等 ) による普及拡大 風力設備容量推移予測 ( 世界 ) 市場成長率 : +16%/ 年 年度 その他 アジア 北米 欧州 (Global Wind Energy Council 2008 年度報告より ) 設備容量 (GW) 市場成長率 : 新規設備容量の年平均成長率 (2008~2012 年 ) 太陽光設備容量推移予測 ( 世界 ) 市場成長率政府主導 : +33%/ 年自然増加 : +15%/ 年 政府主導シナリオ 年度 自然増加シナリオ ( 欧州太陽光産業協会 Global Outlook より ) 2

4 3 新エネルギー普及に伴う課題 風力 太陽光発電等新エネルギーは低炭素社会に貢献するが 天候等に発電量が大きく左右される 導入が進むと系統 ( 送配電網 ) 不安定の要因となり得る 新エネルギー普及に伴う系統上の課題 系統安定性 配電逆潮流など 課題を解決するシステムの導入が鍵 3

5 4 日立グループの強み 新エネルギー導入の課題を解決して普及を支える 機器から系統システムまでのトータルソリューション 電力系統安定化技術 電力インフラ技術と情報 通信インフラ技術の融合による高度化 4

6 5 日立グループの強み機器 システム 太陽光 電力系統システム 通信ネットワーク / 監視制御装置 /SVC/ 蓄電池 通信ネットワーク 風力 太陽光発電 風力発電 電圧 電流 SVC 負荷負荷 SVC 太陽光システム 蓄電池高圧配電線 出力指令 風車 変電所 SVR 監視制御装置 低圧配電線 メガソーラー向けパワーコンディショナー SVC センサ通信子局 蓄電池 太陽光発電 SVC(Static Var Compensator): 静止形無効電力補償装置 SVR(Step Voltage Regulator) : 線路用電圧調整器 コンバータ 発電機 5

7 6 日立グループの強み系統安定化技術 新エネルギー普及を支える系統安定化技術での強み 安定化に必要な技術 新エネルギーの出力変動を抑えて系統 ( 送配電網 ) へつなぐ技術 系統の状況をモニターし タイムリーに制御と連繋する情報通信技術 センサから電圧を把握 通信ネットワーク 情報 通信インフラ 情報 通信と電力インフラシステム技術の融合 バックオフィス システム財務資材設備顧客情報管理管理管理管理 フロントオフィス システム 需給制御 系統安定化 業務間連携基盤 系統監視制御 配電自動化 営業料金 お客さまサービス 電力量管理 メータ収集 新エネルギー発電 監視制御通信ネットワーク 検針ネットワーク 制御機器 制御機器 電力 エネルギーインフラインフラ 風力 発電 送電 蓄電池 変電 配電 需要家太陽光 監視制御システム シミュレーションにより最適指令値を決定 センサ通信子局 6

8 7 日立グループの強み電力と情報 通信の融合 電力インフラ技術と情報 通信インフラ技術の融合ソリューション提供 電力インフラ技術 電力設備 監視制御保護システム 開発 製造 保守技術 情報 通信インフラ技術 情報システム技術 通信ネットワーク構築技術 電力 電機事業 情報 通信事業 蓄電池 新エネルギー 電力情報制御 送配電機器 原子力 火力 水力 キーコンポーネント 材料 IT プラットフォーム システムソリューション 電力情報システム 発電機 コンバータ パワーデバイス 高機能材料 付加価値の高い 系統に優しい 風力発電システム 太陽光発電システム スマートグリッド関連システム 7

9 8 新エネルギー分野での主要事業範囲 風力 太陽光発電システム 送配電系統の安定維持に必要な情報通信 制御システム 蓄電池等 売上規模 ( 目標 ) 2,000 億円 (2015 年 ) 大規模集中型電源 火力 原子力 送電系統制御 エココンビナート 電力 熱 素材 EV/PHEV マンション AMI 家庭 学校 配電系統制御 ビル DSM 工場 系統連系 安定化 オンサイト供給 熱電併給 燃料電池 バイオマス発電 AMI: Advanced Metering Infrastructure 先進的自動検針インフラ DSM: Demand Side Management 電力需要者側の消費調整を行うこと 新エネルギー 風力太陽光バイオマス蓄電池揚水 8

10 9 新エネルギー分野の強化 日立グループの横断的取組み 電力 情報通信分野の連携による強化 日立製作所 :2009 年 4 月新設組織 情報 電力 電機融合事業推進本部 電力グループ 新エネルギー推進本部 電機グループ 情報 通信グループ 研究開発本部 電池事業統括推進本部 9

11 風力発電

12 10 風力発電システム 世界最大のダウンウィンド型風車 ( 出力 2MW) 富士重工業 ( 株 ) との協業によるシステム提供 ダウンウィンド型により 山岳 丘陵等吹上風の多い地形で更に性能を発揮 台風 強い雷にも耐える設計 系統に優しい電力制御 国産メーカーによるシステム提供 風向 ダウンウィンド風車の特徴 風向 風向 実証機 :2005 年 12 月完成 ( 茨城県神栖市 ) 商用 1 号機 (2008 年 2 月完成 ) ( 日立化成工業鹿島事業所 ) ダウンウィンドアップウィンド 11

13 11 ダウンウィンド型風車の特長 風の環境 A. 台風 雷あり 2.0MW ダウンウィンド風車 日本型風車 ( 丘陵 山岳地 耐台風 耐雷対応 ) 丘陵 山岳地において約 8% の出力向上可能 丘陵 山岳地へ B. 風速一定 今後洋上へ アップウィンド風車 平地 風速一定向き 地域区分 A. 洋上 B. 平地 C. 丘陵 山岳地 12

14 12 風力発電機器 高電圧 IGBT 発電機 コンバータ ( 電力変換器 ) IGBT ユニット 水冷型 空冷型 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor): 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ 高耐圧 大電流に適した半導体 13

15 13 風力発電システム ( 分散電源ファーム ) 系統安定化 電力品質向上 風車 太陽光 蓄電池システムとの連携 系統連系 SVC ファーム制御 ファーム間制御 変電所 & 系統連系 SVC 風車 制御システム 揚水発電 分散電源ファーム 太陽光パネル 蓄電池システム SVC (Static Var Compensator): 静止形無効電力補償装置 14

16 14 風力発電システム ( 系統安定化技術 ) 変動する風力エネルギーを安定的に電力系統につなぐ日立独自の 電力優先制御 システム 特長 電力系統 発電機 電力指令 電力検出 電力優先制御 速度 位相検出 風速 発電出力 回転速度 - + 出力変動 0% ( 他社トルク制御 13.5%) 15

17 太陽光発電

18 15 市場と日立の強み 太陽光発電市場 ( 世界 2007 年 ) 日立の強み 41% 増 ( 前年比 ) 住宅 27% 27% 2007 年 3,225MW 内 900kW 以上の大規模発電向けは 422MW ( 全体の 13%) 産業 72% % 欧州発電事業者向けを中心に 78% 増 ( 前年比 ) システム全体取りまとめ 高効率で信頼性の高いシステム構築 送配電網と協調できるシステム 系統制御技術における豊富な実績 次世代システム 蓄電池等との連携 資料 : 富士経済レホ ート他より作成 17

19 17 16 メガソーラーシステム NEDO 実証研究参画で本格的メガソーラーの実績積み上げ 国内外市場へのシステム 機器の拡販 NEDO 実証研究第 2 期システム構成 NEDO 実証研究北杜サイト 66kV( 系統 ) 66kV 6.6kV 変圧器 監視計測システム 1 期計画 0.6MW 6.6kV 420V 太陽光モジュール約 1.2MW 級 NEDO 技術開発機構委託事業 大規模電力供給用太陽光発電系統安定化等実証研究 開発機器パワーコンディショナー容量 400kW 日立製作所は ( 株 )NTT ファシリティース からの再委託で大容量 PCS を開発 18

20 17 太陽光発電 ( 系統安定化技術 ) 蓄積した制御技術を駆使し送配電網と協調の取れた機能を実現 スムースな電力系統への接続 電力出力変動に伴う電力品質低下への対応 太陽光天候次第で出力変動 送配電網へ 交流 ハ ワーコンテ ィショナー 直流 太陽電池 系統連系制御 蓄電池及び系統連系制御 電圧変動抑制制御 ( 発電電力変動による電圧変動を抑制 ) 電力系統擾乱時の脱落防止 (FRT 制御 ) : 日立グループ所有技術 FRT: Fault Ride Through 系統事故による電圧変動 周波数変動に対しても運転継続し 系統の安定性を確保する機能 19

21 18 系統安定化技術 :FRT( 瞬時電圧低下時運転継続機能 ) 系統事故時の太陽光発電一斉脱落 ( 運転停止 ) 防止 系統事故 広範囲で電圧低下 電圧低下エリアの PCS 一斉停止 PCS: パワーコンディショナー 太陽光発電一斉脱落 電圧低下エリア 瞬時電圧低下時でも運転継続する PCS を開発 一斉脱落防止 100% 瞬時電圧低下 :0.1~0.2 秒 系統電圧 事故 : 停止する太陽光発電設備 PCS 出力 100% 電圧回復と同時に出力復帰運転継続 運転停止 広範囲での電力喪失 系統不安定の要因 :FRT 機能 : 従来装置 FRT: Fault Ride Through 系統事故による電圧変動 周波数変動に対しても運転継続し 系統の安定性を確保する機能 数秒間停止 20

22 スマートグリッド

23 19 日立のスマートグリッドの定義 供給信頼性を維持 低炭素社会の実現と高効率な電力供給を支える次世代の電力流通システム 低炭素 Green 新エネルギー 分散電源の連系拡大 省エネルギー 原子力発電の利用拡大による化石燃料低減 スマートグリッド 供給信頼性 Reliability 高効率 Energy Efficiency 供給信頼性 電力品質の維持 向上 最適 自律型 (Adaptive & Self healing) 系統運用 負荷平準化による設備利用率向上 リアルタイム情報の活用による運用 保守効率向上 22

24 20 スマートグリッド ビジョン 供給信頼性 エネルギー効率の維持 向上と新エネルギーの系統連系を両立するソリューション 製品を開発 提供 G 風力 出力変動 太陽光 大規模集中電源 火力原子力水力揚水 連系制御 G 蓄電池 G 電力系統択新エネルギー 系統安定化制御 + f0 高効率運用 - 設備管理 CIS 系統安定化用機器 SVR SVC 需要家 工場 オフィス 分散電源 EV 家庭 環境配慮への参画機会高効率運用 電力消費構造を選供給 SVR : Step Voltage Regulator, SVC : Static Var Compensator, EV : Electric Vehicle, CIS : Customer Information System, 需要 23

25 21 スマートグリッド関連機器 システム 5 つの分野で 製品 / ソリューションを開発 提供 低炭素社会を支える次世代の電力流通システム構築に貢献 電力インフラ技術と情報 通信インフラ技術の融合 分散電源協調 設備 投資最適化 系統制御 業務効率化 お客さまサービス 具体的な製品 ソリューション 教育 設備情報管理 保守計画策定 無線 保守 ( 検査 ) 電力系統監視制御システム 無効電力補償装置 (SVC) 設備管理システム AMI ソリューション SVC :Static Var Compensator AMI: Advanced Metering Infrastructure 先進的自動検針インフラ 集合住宅一般住宅低圧お客さま 24

26 22 新エネルギー 分散電源との協調技術 新エネルギー 分散電源の系統連系課題 系統安定性出力変動 電圧不安定性 需給インバランス 配電逆潮流 系統電圧上昇 日立の取組み 対策 系統監視制御システム 出力変動対応 有効電力一定制御機能 蓄電池 系統間連系用 HVDC 蓄電池 需給インバランス調整 ( 余剰電力対応 ) 瞬時電圧低下時運転継続 揚水発電 蓄電池 FRT SVC 逆潮流 電圧上昇対応 配電用 SVC アモルファス柱上変圧器 HVDC :High Voltage Direct Current FRT :Fault Ride Through SVC :Static Var Compensator アモルファス変圧器 25

27 23 アモルファス変圧器 太陽光発電が増加 昼間帯負荷の減少や逆潮流 変圧器の鉄心に損失の小さなアモルファス合金を採用低負荷時の電力損失を大幅に低減 配電用変電所 昼間負荷の減少 逆潮流 効率 (%) 柱上型 パッドマウント型 アモルファス変圧器 けい素鋼板変圧器 負荷率 (%) 損失 (W) 電力消費量太陽光 CO2 排出量 ( 排出係数 :0.555kg-CO2/kWh) 2.2MWh/ 年 1.2t/ 年 けい素鋼板変圧器 負荷損太陽光 (W) 無負荷損 (W) 1.5MWh/ 年 0.8t/ 年 アモルファス変圧器 比較条件 : 柱上型単相 50kVA 60Hz 負荷率 50% 26

28 24 まとめ 日立は電力インフラ技術と情報インフラ技術を融合させ低炭素社会の構築に貢献します 低炭素社会に向けた社会イノベーション事業 電力 電機 情報 通信 研究開発 基盤技術 グループ関連会社 27

29 28

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