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1 大型蓄電池システム 大型 PCS 認証基盤整備に向けたブループリント 平成 24 年度工業標準化推進事業委託費グローバル認証基盤整備事業 大規模分散電源関連設備に関する認証システム基盤整備事業 成果報告書 2014 年 3 月

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3 はじめに ~ 成長市場における日本産業の競争力の課題とその解決策 ~ 資源 環境制約やエネルギーセキュリティの向上の観点等から 再生可能エネルギーの普及拡大が推進されており その中でも太陽光発電や蓄電池システムは欧米及び中国 インド ASEAN 地域といった新興国において 今後の市場の成長が期待されている しかし 我が国のこれら再生可能エネルギーの関連産業は 海外市場への展開を行うに当たり 1 現地における認証制度 並びに2 経済性といった二つの壁に直面しているのが現状である 現地における認証制度に関しては 海外規格の認証を取得する際に 当該規格に対応した試験設備が日本国内に存在しないため 費用と時間 さらに現地語に堪能な人材を登用して海外で試験を行わざるを得ないケースが多々あり 海外メーカとの競争上不利益を被る状況にある 経済性については 新興国製品とコスト面で競争になる場合がある しかし これら新 興国製の製品に比して日本製品は 品質や性能面で勝っていると言われており 品質や性 能が適切に評価される事業環境の整備が課題である 上記に示した 二つの壁を突き崩すためには 海外で既に用いられている あるいは今後普及するであろうと見込まれる規格に適合していることを国内において評価できる体制基盤の構築と 品質や性能を客観的指標により示すことができるような規格 及びその規格に基づいた試験技術 認証スキームの継続的な開発が必要である グローバル認証基盤整備事業 大規模分散電源関連設備に関する認証システム基盤整備事業 ( 以下 本事業 と記す ) では 上記の問題意識に鑑み 大型蓄電池システムと大型パワーコンディショナ (PCS) についての我が国における認証基盤のあり方について検討している 本報告書は この検討の結果としての 今後我が国において整備が必要な認証基盤の構築に向けたブループリントを記している なお 本事業は株式会社三菱総合研究所と一般財団法人電気安全環境研究所が共同で経済産業省の委託事業として実施した 検討に際しては 有識者から構成される 大規模分散電源関連設備に関する認証システム基盤整備に係る検討会 を設置し 専門的知見を踏まえ 大所高所からご議論を頂いた また 特にプラットフォームとなる試験場の設備構成や運用面 また国際標準化研究開発テーマ等については 検討会の下にメーカ等の専門家から構成される 蓄電池システムワーキンググループ 大型 PCS ワーキンググループ を設置して集中的なご議論を頂いた この場を借りて感謝申し上げる i

4 経済産業省 三菱総合研究所 / 電気安全環境研究所 大規模分散電源関連設備に関する認証システム基盤整備に係る検討会 蓄電池システムワーキンググループ 大型 PCS ワーキンググループ 図 1 検討体制 ii

5 目次 はじめに...i 用語の解説... viii 1. 成長市場として有望なスマートグリッド関連技術 有望な技術としての大型蓄電池システムと大型 PCS 大型蓄電池システム ~ 今後拡大が見込まれる 70 兆円の潜在市場の確保 ~ 大規模分散電源用 PCS( 太陽光発電システム用 PCS および大型蓄電池システム用 PCS) ~26 兆円の潜在市場の獲得を目指して ~ ターゲットとすべき市場 大型蓄電池システム ~ 先進国市場が有望 ~ 太陽光発電用 PCS ~ 先進国並びに新興国の市場が有望 ~ 各国で求められる規格と日本での対応 我が国における蓄電池システム および PCS の認証制度の概要 蓄電池システムの認証制度 PCS の認証制度 成長市場における我が国の産業競争の側面からの事業環境分析 市場獲得のための産業競争力に係る課題 認証基盤から見た課題 海外規格を 後追い していかなければならない辛さ 海外における最新の認証基盤構築事例 ~ 競争力確保に向けて官主導で動き出す海外 ~ 米国の事例 欧州の事例 中国の事例 我が国の現状と今後とるべき方向性 我が国の現状 競争力の確保に向けての基本的な考え方 競争力確保のために必要となる プラットフォーム のあり方 プラットフォームの基本コンセプト プラットフォームの担い手の候補の検討 プラットフォームの構築に関する検討 ユーザからの試験 認証の要件 ( リクワイアメント ) 大型蓄電池システム 大型 PCS 試験場の基本的な構成とレイアウトイメージ 大型蓄電池システム 大型 PCS iii

6 4.3 試験場構築のためのコスト試算 大型蓄電池システム試験設備 大型 PCS 試験設備 プラットフォームの ソフトウェア の検討 プラットフォームの事業戦略 論点 1: プラットフォームのバリュープロポジション (Shared Value) 論点 2: プラットフォームのサービス提供内容 論点 3: グローバル認証基盤対応としての組織体制 (Structure) 論点 4: 試験エキスパートの確保方策 (Staff, Skill) 論点 5: 試験場としての組織内制度の在り方 (System) プラットフォームの事業性の検討とマーケティングの検討 プラットフォームの事業性評価 マーケティングの観点から望まれるアウトリーチ戦略 プラットフォームを活用した国際標準化研究開発 海外諸国との連携のあり方 プラットフォームを活用した国内認証機関の強化戦略 おわりに 参考資料 1 海外における大型蓄電池システム関連試験場の事例 参考資料 2 海外における大型 PCS 関連試験場の事例 iv

7 図目次 図 1 検討体制... ⅱ 図 1-1 大型蓄電池システムの例 ( 東芝製 500kW)... 1 図 1-2 大型蓄電池システムの例 ( 三菱重工業製 1000kW)... 2 図 1-3 大型蓄電池システムメーカの市場の拡大の見通し... 2 図 1-4 大型の太陽光発電用 PCS の例 (TMEIC 社製 630kW)... 3 図 1-5 大型 PCS メーカの市場の拡大の見通し... 4 図 1-6 拡大する太陽光発電市場... 5 図 2-1 国際標準化の フォロワー からリーダーへ 図 2-2 海外の主要な試験場 図 2-3 米国の国立研究所 (NREL) の ESIF (Energy System Integration Facility) 図 2-4 HIL の概念図 図 2-5 Energy Storage Test Pad の外観と概要 図 2-6 ( 上 ) 建設予定地 (Eastman Business Park) の現在 ( 下 ) 施設完成イメージ 図 2-7 KEMA の施設の概要 図 2-8 Fraunhofer PNI の外観 図 2-9 Fraunhofer PNI 図 2-10 落下試験の様子 ( 動画 ) 図 2-11 国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心の概観 図 2-12 移動体式試験設備のイメージ図 図 2-13 JET の研究開発事業センター 図 2-14 産業技術総合研究所福島新拠点の概要 図 2-15 電力中央研究所赤城試験センターの需要地系統ハイブリッド試験設備 図 2-16 GE ヘルスケアジャパンの EMC テストセンター 図 2-17 検討すべき優先課題 図 3-1 プラットフォームの基本コンセプト 図 3-2 プラットフォームとなる試験場と各ステークホルダの能力強化の連関図 図 3-3 試験 認証と研究的要素が一体となった取り組みの必要性 図 3-4 試験場の活用のスキーム 図 3-5 試験場とステークホルダの関係性 図 4-1 試験場のレイアウトイメージ 図 4-2 試験場のレイアウトイメージ 図 5-1 ソフトウェア検討のフレームワークと 5 つの論点 図 5-2 当該分野における NITE の既存のバリュー 図 5-3 当該分野における AIST の既存のバリュー 図 5-4 プラットフォームとしての NITE の新しいバリュープロポジション 図 5-5 プラットフォームとしての AIST の新しいバリュープロポジション 図 5-6 提供するサービスとステークホルダの関係 図 5-7 新しいエキスパートチームの組織化 (NITE) 図 5-8 新しいエキスパートチームの組織化 (AIST) v

8 図 5-9 NITE の人材確保イメージ 図 5-10 AIST の人材確保イメージ 図 5-11 人材育成に向けた方策 (NITE) 図 5-12 人材育成に向けた方策 (AIST) 図 5-13 ISO/IEC の要求事項 図 5-14 マーケティング戦略の必要性 図 5-15 マーケティングの観点からの試験場の評価 図 5-16 NREL ESIF のアウトリーチ活動 図 5-17 試験認証ビジネスにおいて押さえるべき好循環モデル 図 5-18 アウトリーチ戦略を考えるにあたっての論点 図 5-19 Coordination の取組の例 - ISGAN SIRFIN 図 5-20 Coordination の取組の例 - 欧州 ELECTRA プロジェクト 図 6-1 国際標準化による産業競争力強化への寄与 図 6-2 海外市場の適正な環境整備を目指した諸外国との連携のあり方のイメージ.. 65 図 7-1 国内認証機関に求められる役割 図 7-2 国内認証機関の基盤強化に向けたマイルストン vi

9 表目次 表 1-1 国内外の代表的な大型蓄電池システムメーカと代表的な製品仕様の例... 2 表 1-2 国内外の代表的な大型 PCS メーカと製品規模... 4 表 1-3 各国で求められる規格と日本での対応 ( 大型蓄電池システム )... 6 表 1-4 各国で求められる規格と日本での対応 ( 大型 PCS)... 7 表 1-5 定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金の対象となる機器... 8 表 1-6 補助対象製品の対象基準... 9 表 1-7 JET 認証制度の対象範囲 表 1-8 JET 認証制度における試験項目 表 2-1 NREL ESIF の概要 表 2-2 VDE Battery and Environmental Test Center の概要 表 4-1 対応が必要となる主な規格と試験内容 設備の概要 ( 大型蓄電池システム ) 表 4-2 対応が必要となる主な規格と試験内容 設備の概要 ( 大型 PCS) 表 4-3 大型蓄電池システム向けに必要となる試験設備 表 4-4 大型 PCS 向けに必要となる試験設備 表 5-1 プラットフォームが提供すべきサービス 表 5-2 試験設備運営に係る海外のリソース確保の事例 表 5-3 UL の Data Acceptance Program の概要と ISO/IEC17025 の取り扱い vii

10 用語の解説 用語解説 BMU バッテリーマネジメントユニット 単電池が使用範囲内となるように, BTB CAN 通信 CVCF DOE EMC Fast Response FCC FRT GW HIL Hy-SEF IEC IEEE 単電池及び電池システムを監視し制御するもの Back to Back 一度 直流に変換してから交流を作るために 交流電力を いったん直流電力に変換するためのコンバータ 直流電力を一定周波数 の交流電力に逆変換するためのインバータから構成される この 2 種類 の変換器が背中合わせに接続される構成になっている Controller Area Network という通信方式のこと Constant Voltage Constant Frequency 電圧 周波数を安定化した電源のこ と Department of Energy 米国エネルギー省 EMC: Electromagnetic Compatibility: 電磁両立性 電気 電子機器について それらから発する電磁妨害波 (EMI: Electro Magnetic Interference) が 他のどのような機器 システムに対しても影 響を与えず また他の機器 システムからの電磁妨害を受けても自身も 満足に動作する耐性 電力系統における短周期の周波数変動に対し 予備力として設置されて いる蓄電池等のエネルギー貯蔵装置が その変動に瞬時に対応し必要と なる電力を供給すること 周波数調整市場 ( アンシラリーマーケット ) が成立している米国等の国で重視されている Federal Communications Commission 米国連邦通信委員会 米国内の放送 通信事業の規制監督を行う独立機関 米国における EMC 規格等を策定 している Fault Ride Thorough フォールトライドスルー 系統擾乱時における運転継続性能 一般的に LVRT (Low Voltage Ride Through) や Frequency Ride Through などが含まれる ギガワット MW の 1000 倍 ハードウェア イン ザ ループ :Hardware-in-the-Loop 制御装置と相互にリアルタイムで情報通信しながら行い パラメータの 変化の影響を即座にフィードバックしてシミレーションできることで より現実に即した高度なシミュレーションが可能となる 水素 燃料電池自動車の安全評価試験設備 (Hydrogen and Fuel Cell Vehicle Safety Evaluation Facility) 一般財団法人日本自動車研究所が茨 城県の城里テストコースに所有する 水素 燃料電池自動車向けの大型 防爆チャンバー 電気電子分野における国際標準化機関 米国電気電子学会 米国の標準化機関 系統連系に関する IEEE 1547 等 を策定している viii

11 用 語 解 説 JARI 一般財団法人日本自動車研究所 LVRT Low Voltage Ride Through の略 瞬時電圧低下の際に分散型電源が運転を 継続することである MPPT Maximum power point tracking: 最大電力点追従 NREL National Renewable Laboratory 米国国立再生可能エネルギー研究所 PCS Power Conditioner System: パワーコンディショナーシステム 直流を交流に変換して電力系統に連系する装置 SCADA Supervisory Control And Data Acquisition の略称 監視制御システムのこ と SNL Sandia National Laboratory 米国サンディア国立研究所 UL Underwriters Laboratories Inc. 米国の認証機関 米国での安全性規格等を 策定している ix

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13 1. 成長市場として有望なスマートグリッド関連技術再生可能エネルギーは エネルギー資源問題や環境問題の解決のため 今後さらなる普及が期待されている しかしながら 太陽光や風力といった再生可能エネルギーは 発電量が不安定であり 電力系統がこの変動を補う必要がある そうしたなかで 多様 双方向 ネットーワーク化により 常に低廉な価格で必要な時に必要な量のクリーンなエネルギーを安心して利用することを可能とするスマートグリッドは今後の成長市場として有望であり 平成 25 年 6 月に発表された政府の 日本再興戦略 においても重要視されている このように期待の高いスマートグリッドの技術の中でも特に産業界が海外への展開を期待している技術として 大型蓄電池システムと 大規模な太陽光発電システム等に対応するための大型 PCS( パワーコンディショナ ) があげられる 1.1 有望な技術としての大型蓄電池システムと大型 PCS 大型蓄電池システム ~ 今後拡大が見込まれる 70 兆円の潜在市場の確保 ~ 大型蓄電池システムの技術開発 国際標準化 普及拡大への期待は 国の新たな成長戦略の中でも期待されており 国内初期市場形成支援 実証事業 技術開発 国際標準化等を通じ 2020 年に世界市場の5 割を我が国関連企業が獲得することを目指す と記されている 経済産業省が平成 24 年 7 月に作成した蓄電池戦略において 2020 年の世界全体の蓄電池 市場規模は 20 兆円とされ その内訳は以下の通りである < 定置用 > 大型蓄電池 ( 再生可能エネルギー変動補償等の電力系統用 ): 7 兆円 非常用電源用等蓄電池 : 5 兆円 < 自動車用 > 車載用蓄電池 : 8 兆円 大型蓄電池システムの国際市場規模は 7 兆円であり 2020 年からの 10 年間で 70 兆円が 期待される 図 1-1 大型蓄電池システムの例 ( 東芝製 500kW) 1

14 図 1-2 大型蓄電池システムの例 ( 三菱重工業製 1000kW) 現状 2020 年 2020 年からの 10 年間 70 兆円 図 1-3 大型蓄電池システムメーカの市場の拡大の見通し 表 1-1 国内外の代表的な大型蓄電池システムメーカと代表的な製品仕様の例 区分 メーカ名 製品仕様例出力容量サイズ 東芝 500kW 2.0W 1.9H 0.7D(m, PCS) 24~3,840kWh 0.6W 2.1H 0.65D(m, 蓄電 (1~16 並列 ) 池盤のユニットあたり ) 国内 40ft コンテナ 1 3 本 ( 内訳 : 三菱重工 2MW 816kWh メーカ蓄電池部 2 本 PCS 部 1 本 ) 日立 1MW 450kWh 45ft コンテナ GS ユアサ 250kW 1MWh 40ft コンテナ NEC 250kW 250kWh サムスン SDI( 韓国 ) 1MW 1MWh 45ft コンテナ海外 A123( アメリカ ) 4MW 4MWh 53ft コンテナメーカ SAFT( フランス ) 1.6MW 420kWh 20ft コンテナ 注 ) 各社のカタログ等で公表されている最大定格の製品の仕様を記載した ( 平成 26 年 3 月時点調査結果 ) 1 W:12,192 D:2,438 H:2,896mm 2

15 1.1.2 大規模分散電源用 PCS( 太陽光発電システム用 PCS および大型蓄電池システム用 PCS) ~26 兆円の潜在市場の獲得を目指して ~ 再生可能エネルギーの中でも 分散電源として数多くのサイトでの普及が期待されている太陽光発電向け PCS の世界市場 2 は 2012 年には 31GW/ 年であったが 2020 年には 40GW/ 年程度に拡大すると予測されている このうち 概ね 50% 程度が大規模な PCS と見込まれるため 太陽光発電システム用の大型 PCS の市場規模は 20GW/ 年程度と推計される 大型 PCS の価格が kw あたり 3 万円であるとすると 年間あたり 6000 億円のマーケットが立ち上がることになる そのため 2020 年からの 10 年間で約 6 兆円の新規の市場規模が期待される また 前述の通り大型蓄電池システムの世界全体の市場規模は 7 兆円であるが そのうち約 2 兆円は PCS の市場と推計される 3 そのため 大型蓄電池システム用 PCS として 2020 年からの 10 年間で 約 20 兆円の市場規模が期待される 従って 2020 年からの 10 年間で 合わせて 26 兆円の市場規模が期待される 図 1-4 大型の太陽光発電用 PCS の例 (TMEIC 社製 630kW) 2 パワーコンディショナを用いる再生可能エネルギー発電設備として 他に風力発電設備が挙げられるが 本事業の対象外とした 3 NEDO 二次電池技術開発ロードマップ 2013 (Battery RM2013) をもとに 2020 年の大型蓄電池システムの導入量を 51~82GW 程度と推計 その中間値が 67GW で 市場規模としては 2 兆円程度 3

16 現状 2020 年 2020 年からの 10 年間 26 兆円 図 1-5 大型 PCS メーカの市場の拡大の見通し 表 1-2 国内外の代表的な大型 PCS メーカと製品規模区分メーカ名製品の最大容量 ( 単機 ) 国内メーカ 海外メーカ 富士電機 TMEIC 日立 ダイヘン 三社電機 日新電機 明電舎 GS ユアサ Advanced Energy( アメリカ ) SMA( ドイツ ) ABB( スイス ) Schneider Electric( フランス ) GE( アメリカ ) Siemens( ドイツ ) 1,000kW 750kW 500kW 500kW 500kW 500kW 250kW 250kW 1,000kW 900kW 1,000kW 680kW 1,000kW 630kW 注 ) 各社のカタログ等で公表されている製品の最大容量 ( 単機 ) を記載した ( 平成 26 年 3 月時点調査結果 ) 4

17 1.2 ターゲットとすべき市場 大型蓄電池システム ~ 先進国市場が有望 ~ 蓄電池は 定置用 自動車用 可搬用といった用途があるが 現状では定置用は無停電電源用の鉛電池などの非常用電源の市場と 自動車用ではハイブリッド自動車用 さらに可搬用のポータブル電気機器 パソコン用の市場が大きい 一方で定置用の中でもスマートグリッド等で電力供給を安定するための大型蓄電池システムは 新規技術であり マーケットとしてはまだ本格的に立ちあがっていない状況であるが 各国で本格導入に向けた実証レベルの取組みが数多く行われており また本格的なビジネス化に向けた制度整備が進められている 例えば米国などでは Fast Response に対するニーズが顕在化してきているなどの動きがあり 定置用の大型蓄電池システムの市場は 再生可能エネルギーの導入が拡大しており さらに電力の取引市場が整備されているような欧米において 今後普及が期待されている 一方で 東南アジアやインドといった新興国における大型蓄電池システムの市場は 欧米先進国の後を追う形で再生可能エネルギーの導入等が進むことで顕在化してくると見られ 欧米に続く形での市場拡大が期待される 太陽光発電用 PCS ~ 先進国並びに新興国の市場が有望 ~ 太陽光発電の市場は FIT( フィードインタリフ ) 等の制度が後押しとなり 日本 欧州 米国 中国を始めとした市場として立ち上がっている状況である インド ASEAN も今後 10 年程度で日本を上回る市場規模となり 有望な市場として期待されている 特に ASEAN の中でもタイは 太陽光発電への補助制度が整っており 今後太陽光発電の市場の拡大が期待されている GW/ 年各年次の平均導入量 (GW/ 年 ) 9.0 中国 欧州 日本 米州 インド その他米州 中国 インドその他 ASEAN 等 2011~ ~ ~ ~35 ASEAN 等欧州日本韓 豪 NZ 図 1-6 拡大する太陽光発電市場 出所 )World Energy Outlook 2013(IEA) の New Policies Scenario 5

18 1.3 各国で求められる規格と日本での対応 上記に示したようなターゲット市場において 現在求められる規格と その規格の適合性 評価を日本で行うことの可否を下表に示す システムとしての性能 求められ る規格 日本での 対応可否 表 1-3 各国で求められる規格と日本での対応 ( 大型蓄電池システム ) 欧州米国中国インド ASEAN 規格は未整備だ が IEC TC120 4 で 議論予定 規格は未整備だ が DOE や国立研 究所が中心とな り評価方法を開 発中 規格は未整備だ が 実証設備を 用いての検討が 進められている 規格は未整備 現在各国の規格は未整備だが 国内に大型蓄電池システムを系統連系する 試験設備がないため 対応困難となる可能性あり 安全性 E M C 求められる規格日本での対応可否求められる規格日本での対応可否 IEC62619 とし UL1642 て審議中 UL1973 ( 日本提案 ) 規格は未整備 規格は未整備 大型に対応する試験設備がないた め 規格が整備されると対応困難と ( 大型に対応する試験設備がない ) なる可能性有り IEC61000 現状では求められていない 規格は未整備 規格は未整備 ( 自社工場等に 認証機関を呼 び 立会試験を 実施することで 規格が整備されると対応困難となる可能性 認証取得可能だ が 試験環境の 準備に相当の労 力が必要 ) ( )EMC を自社工場等に認証機関を呼び 立会試験する場合 ノイズが入らないように 休日 深夜等 に他の設備を停止させた上で試験を行う等の試験環境の整備に相当の労力が必要になる 4 電気エネルギー貯蔵システム (Electrical Energy Storage Systems) の IEC の専門委員会 日本提案によっ て成立した新規委員会であり, 日本が国際幹事を担当 6

19 系統連系安全性 E M C 求められる規格日本での対応可否求められる規格日本での対応可否求められる規格日本での対応可否 表 1-4 各国で求められる規格と日本での対応 ( 大型 PCS) 欧州米国中国インド ASEAN 欧州各国で異なる ( 例 : ドイツでは VDE ) ( 大型は試験設備が ない ) IEEE1547 GB/T ( 大型は試験 設備がない ) ( 南京市の試験場で の試験を義務付け ) IEC62109 UL1741 CGC/GF004 ( 自社工場に認証機 関を呼び 立会試験 を実施することで認 証を得る等で対応可 能だが 適切な試験 環境下での試験が望 ましい ) IEC61000 ( 大型に対応 する試験設備 がないため インパルス試 験 温度試験 等が不可能 ) UL1741 FCC Part15 ( 自社工場に認証機 関を呼び 立会試験 を実施することで認 証を得る等で対応可 能だが 適切な試験 環境下での試験が望 ましい ) CGC/GF004 ( 屋内環境では 120KVA より大規模の試験は困難 自社工場 等の立会試験等にて対応可能だが 試験環境の準備に相当の 労力が必要 ) 規格は未整備 IEC 規格や UL 規格 VDE 規格などの第 3 者 認証が求められる 規格が整備される と対応困難となる 可能性 規格は未整備 IEC 規格や UL 規格 VDE 規格などの第 3 者 認証が求められる 規格が整備される と対応困難となる 可能性 規格は未整備 IEC 規格や UL 規格 VDE 規格などの第 3 者 認証が求められる 規格が整備される と対応困難となる 可能性 ( )EMC を自社工場等に認証機関を呼び 立会試験する場合 ノイズが入らないように 休日 深夜等 に他の設備を停止させた上で試験を行う等の試験環境の整備に相当の労力が必要になる 7

20 1.4 我が国における蓄電池システム および PCS の認証制度の概要 蓄電池システムの認証制度我が国における蓄電池システムの認証制度としては 定置用リチウムイオン蓄電池を対象とした一般社団法人環境共創イニシアチブ (SII) による補助対象機器登録申請制度が設けられている (1) 定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金東日本大震災以降 停電時に備えた蓄電池利用や節電意識の向上を背景に国内で 蓄エネ機器 に対する関心が高まったことを受け エネルギー効率の良いリチウムイオン蓄電池に対して機器費を補助する 定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金 が経済産業省により平成 24 年 3 月 30 日から開始された また 平成 26 年 3 月からは 平成 25 年度補正予算定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金 の公募が開始されている 事業における補助率は 蓄電システム購入金額と 機器毎に定められた目標価格との差額の 2/3 以内 であり 補助上限額は個人で 1 住宅あたり上限 100 万円 法人で 1 事業所あたり上限 1 億円である 補助対象となる機器としては 平成 25 年度補正定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金補助対象基準 5 ( 以下 補助対象基準 という ) において 以下に示すような要件を満たすことが定められている 表 1-5 定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金の対象となる機器 蓄電システムは 1.0kWh 以上の蓄電池部と インバータ パワーコンディショナ等の電力変換装置を備えたシステムとして一体的に構成されていること 蓄電池部は リチウムイオンが電極間を移動して起こる酸化還元反応により 発生する電気的エネルギーを供給する充電式のリチウムイオン蓄電池であること 出所 ) 平成 25 年度補正定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金補助対象基準 この事業の中で メーカが販売する定置用リチウムイオン蓄電池が補助対象となるためには 該当製品について SII が定める対象基準に準拠することが必要となる ここで 基準の観点としては 下表に示す様に 性能および表示基準 と 安全基準 の 2 つに大別される なお補助対象基準において 蓄電池部 及び 蓄電システム は以下定義である 蓄電池部 : 蓄電池部とは リチウムイオン蓄電池 ( 単電池 または組電池 ) と これを制御する制御部 ( バッテリーマネージメントユニット等 ) を含む 蓄電システムの構成部品である 蓄電システム : 蓄電システムとは 蓄電池部とインバータ等の半導体電力変換装置等からなるシステムである 5 8

21 表 1-6 補助対象製品の対象基準 基準 技術基準 提出書類 性能および 表示基準 安 全 基 準 蓄電池 部 蓄電シ ステム 1 蓄電容量 定格容量 繰り返し充放電耐久 性 ( サイクル耐久性 ) に関して 一定の基 準を満たすこと 2 定格出力 出力可能時間 保有期間 修理 保証 廃棄方法 アフターサービス等につ いて 所定の表示がなされていること JIS C に準拠すること 蓄電システムの一般及び安全要求事項 (1) ( 別紙 2) または 蓄電システムの一般及 び安全要求事項 (2)( 別紙 3) 及び 蓄電 システムの一般及び安全要求事項 (2) の補 足 ( 別紙 4) に準拠すること 測定データ 製品の添付書類 などを指定認証機関が確認 をした書類 ( 認証機関が発 行する認証書もしくは付属 書の写し ) 指定認証機関による部品認 証に合格したことを証明す る認証書など 指定認証機関による蓄電シ ステム認証に合格したこと を証明する認証書など 出所 ) 平成 25 年度補正定置用リチウムイオン蓄電池導入促進対策事業費補助金補助対象基準 性能および表示基準 については 蓄電容量や耐久性等に関して一定の基準を満たすこ と 定格出力等について所定の表示がなされていることについて 製品に付属する添付書類 を指定認証機関が確認した書類を SII に提出することが求められる 安全基準 については 更に蓄電池部に関するものと蓄電システムに関するものに分けられる 蓄電池部については 日本工業規格である JIS C ( 産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム 第 2 部 : 安全性要求事項 ) に準拠した上で試験を実施し SII 指定認証機関による認証を取得することが必要となる 蓄電システムについては 補助対象基準に付属する 蓄電システムの一般及び安全要求事項 (1)( 別紙 2) または 蓄電システムの一般及び安全要求事項 (2)( 別紙 3) 及び 蓄電システムの一般及び安全要求事項 (2) の補足 ( 別紙 4) に準拠して 蓄電池部と同様に SII 指定認証機関による認証を取得することが必要となる なお SII が指定し 機器の認証を行う認証機関としては 平成 26 年 3 月現在 下記の 4 社が登録されている 6 一般財団法人電気安全環境研究所 一般財団法人日本品質保証機構 テュフラインランドジャパン株式会社 株式会社 UL Japan 6 SII ホームページ 9

22 (2) 試験内容 補助対象製品の対象基準のうち 第三者認証機関による認証が必要となる安全基準につい て 試験内容の概要 例を以下に示す 1) 蓄電池部蓄電池部については 日本工業規格である JIS C ( 産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム 第 2 部 : 安全性要求事項 ) に準拠した上で試験を実施し SII 指定認証機関による認証取得が必要となる JIS C の試験項目の一例として 外部短絡試験 過充電試験 耐熱暴走試験 過充電電圧制御試験などを実施する 2) 蓄電システム蓄電システムについては 無停電電源装置 (UPS) の国際標準規格である IEC (Uninterruptible power systems (UPS) - Part 1: General and safety requirements for UPS) を基本とし JIS C ( 情報技術機器 安全性 第 1 部 : 一般要求事項 ) の内容とともに安全基準を定めている この安全基準に従い 試験を行う 10

23 1.4.2 PCS の認証制度 我が国におけるパワーコンディショナの認証制度として 小型分散型発電システム用系統 連系保護装置等の JET 認証制度が設けられている (1) 認証範囲 JET 認証制度においては 認証の対象となる範囲は低圧配電線へ連系するものとなってお り 現在のところ 20kW 以上の設備は対象となっていない 表 1-7 JET 認証制度の対象範囲認証の範囲は 電気事業法の小出力発電設備のうち 逆変換装置等を用いた系統連系装置 であって低圧配電線へ連系要件に適合することを前提としたものとします 1. 太陽光発電システム用にあっては出力 20kW 未満のもの ( 多数台用にあっては 6kW 以 下のもの ) 2. ガスエンジンコジェネシステム用にあっては出力 10kW 未満のもの ( 多数台用にあっ ては 2kW 以下のもの ) 3. 定置用小型燃料電池発電システム用にあっては出力 10kW 未満のもの ( 多数台用にあ っては 10kW 以下のもの ) 4. 定置用リチウムイオン蓄電池の充放電システムにあっては 10kW 以下のもの ( 多数台 用にあっては 10kW 以下のもの ) 5. 太陽電池と定置用リチウムイオン蓄電池との複数直流入力用にあっては出力 10kW 以 下のもの (2) 試験項目 JET 認証制度における試験項目を下表に示す 製品安全規格として電気用品の技術上の基準を定める省令の解釈 EMC 規格として IEC61000 シリーズや CISPR 規格 系統連系規格として系統連系規程 (JEAC 9701) 電気設備の技術基準の解釈 電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドラインなどをもとにした試験項目が定められている なお 平成 25 年 2 月に系統連系規程 (JEAC ) が改正され 単独運転検出装置の能動的方式に新型能動的方式 ( ステップ注入付周波数フィードバック方式 ) と共に事故時運転継続 (FRT:Fault Ride Through) 要件が追記されたことを受けて JET では新型能動的方式及び FRT 要件を適用する製品を対象とする 多数台連系認証 の認証試験をはじめている ( 下表の多数台の列の試験項目に該当 ) 11

24 試験項目 表 1-8 JET 認証制度における試験項目 参照法令等 1. 構造試験 電気用品 2. 絶縁性能試験 2.1 絶縁抵抗試験 電気用品 2.2 商用周波耐電圧試験 電気用品 2.3 雷インパルス試験 電気用品 3. 保護機能試験 3.1 模擬入力試験 交流過電流試験 電気設備 直流過電圧及び不足電圧試験 オリジナル 直流分検出試験 電気設備 3.2 実運転試験 交流過電圧及び不足電圧試験 電気設備 周波数上昇及び低下試験 電気設備 逆電力防止試験 電気設備 逆充電防止試験 電気設備 単機 周波数フィート ハ ック試験 電気設備 〇 ステッフ 注入機能試験 電気設備 〇 単独運転防止試験 1 電気設備 〇 〇 単独運転防止試験 2 電気設備 〇 復電後の一定時間投入阻止試験 1 電気設備 復電後の一定時間投入阻止試験 2 電気設備 瞬時 ( 不平衡 ) 過電圧試験 電力品質 4 定常特性試験 4.1 交流電圧追従試験 電力品質 4.2 周波数追従試験 電力品質 4.3 運転力率試験 電力品質 4.4 出力高調波電流試験 電力品質 /JIS 4.5 漏洩電流試験 電気用品 4.6 電圧上昇抑制機能試験 電力品質 4.7 温度上昇試験 電気用品 4.8 ソフトスタート機能試験 オリジナル 5. 過度応答特性試験 5.1 入力電力急変試験及び負荷急変試験 オリジナル 5.2 系統電圧急変試験 オリジナル 5.3 系統電圧位相急変試験 オリジナル 系統電圧位相急変 ( 位相差 10 ) オリジナル 系統電圧位相急変 ( 位相差 120 ) オリジナル 5.4 系統電圧不平衡急変試験 オリジナル 6. 外部事故試験 6.1 交流短絡試験 オリジナル 多数台 6.2 瞬時電圧低下試験 電力品質 6.3 瞬時電圧低下試験 (FRT 試験 ) 電力品質 〇 6.4 周波数変動試験 (FRT 試験 ) 電力品質 〇 6.5 負荷遮断試験 オリジナル 12

25 7. 環境適合性試験 7.1 電波障害 CISPR 7.2 伝導障害オリジナル 8. 耐電気環境試験 8.1 系統電圧歪耐量 電力品質 /IEC 8.2 系統電圧不平衡 電力品質 /IEC 8.3 サージイミュニティ 電気用品 /JIS 8.4 ノイズ耐量 電気用品 8.5 静電気放電イミュニティ試験 JIS(IEC) 8.6 放射無線周波電磁界イミュニティ試験 JIS(IEC) 8.7 電気的ファストトランジェント / バーストイミュニティ (FTB) 試験 JIS(IEC) 8.8 無線周波電磁界によって誘導される 伝導性妨害に対するイミュニティ試験 JIS(IEC) 8.9 電源周波数磁界イミュニティ試験 JIS(IEC) 9. 耐周囲環境試験 9.1 湿度試験 電気用品 9.2 温湿度サイクル試験 JIS 9.3 注水試験 電気用品 10. 耐久性試験 電気用品 11. 部品故障試験 電気用品 12. 自立運転試験 電気設備 12.1 自立運転切替試験 電気設備 12.2 自立運転自動切替試験 電気設備 12.3 補助入力試験 電気設備 13. 充放電切替試験 13. 順変換 / 逆変換モード切替試験 13. ガスエンジンコジェネシステム試験 13.1 入力電圧上昇 低下試験 電気用品 入力電圧変動( 回転不良 ) 13.2 入力周波数上昇 低下試験 電気用品 13.3 欠相試験 電気用品 14. その他 ( 補機類 ) の試験 電気用品 PV,MPV 以外 PV,MPV 以外 PV,MPV 以外 MBのみ MDのみガスエンジンのみガスエンジンのみ ガスエンジンのみガスエンジンのみ 電気用品 : 電気用品の技術上の基準を定める省令の解釈 電力品質 : 電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン / 系統連系規程 電気設備 : 電気設備の技術基準の解釈 オリジナル :JET で開発した試験項目 IEC:IEC61000 シリース 他 JIS: 日本工業規格 CISPR: 国際無線障害特別委員会 13

26 2. 成長市場における我が国の産業競争の側面からの事業環境分析 2.1 市場獲得のための産業競争力に係る課題前章でみてきたように 大型蓄電池システム 大型 PCS の海外市場は今後有望である このような海外市場に展開していくにあたり 我が国の産業界は以下のような課題に直面している 認証基盤から見た課題 我が国の産業が 本分野において海外に展開することを考えると 直接的には以下のよう な障壁が存在するため このような障壁を取り除く必要がある < 我が国の産業が海外展開する際に直面する課題 > 認証制度の壁 海外での大型 PCS や大型蓄電池システムのプロジェクトを獲得する際 現地の入札仕様書には 現地の規格に適合する必要がある旨が記載されており この規格適合の認証を取らなければ 海外マーケットに入りこむことはできない このような場合に必要となる規格の認証を取得する際に 当該規格に対応した試験設備が国内にないため 費用と時間 さらに現地語に堪能な人材を登用して海外で試験を行わざるを得ない場合が多々あり 海外メーカとの競争上不利益を被っている まずは 進出先で一般的な認証を取ることこそが 今後成長が期待される太陽光発電システム用 PCS や 大型蓄電池システムの市場に参入するために必要となる 入場券 となる 経済性の壁 新興国製品とコスト面での競争になる場合がある しかし これら新興国製の製品に比して日本製品は 品質や性能面で勝っていると言われており 品質や性能を適切に評価できる事業環境の整備が課題である このためには 品質や性能を 客観的指標により示すような規格とそれに基づいた認証スキームの継続的な開発が必要である 海外規格を 後追い していかなければならない辛さ電力システムは世界的に 各地域における独自の発展を遂げてきた経緯があるために これまで地域ごとに規格 認証制度が発展してきている 例えば我が国における分散型電源の系統連系に関する多数台単独運転試験等がそれにあたる しかしながら 欧州 米国は 地域で開発してきた規格 認証制度に付随する コンセプト を世界的に広げていくことを志向している まさに FRT (Fault Ride Through) などがそれにあたる 14

27 再生可能エネルギーなどの分散型電源の普及が広がるにつれて 上記のような新しいコンセプトが打ち出され それに伴い規格や認証制度が都度改定されていく 我が国の産業は このような状況について 後追い ( フォロー ) をしている状況にある 近年 スマートグリッドの標準化の重要性が認識され 我が国からアクティブな標準化活動が推進されているものの 更なる積極的な国際標準化活動への貢献のためには データ等のファクトに基づいた議論の展開が必要であり 用いられるデータは 我が国特有のものではなく 世界的に汎用性のあるものでなくてはならない このようなデータを整備したうえで 国際標準化をリードしていけば 現在の フォロワー という立場は リーダー という立場に転換していき 海外規格のコンセプトと我が国のものが調和されていくことになる 以前の状況 現在の我が国の取り組み 欧米諸国 自国でのコンセプトをもとに 規格を策定それを国際的なものに展開 我が国は スマートグリッドの標準化の重要性が国内でも認識され 積極的な国際標準化活動を推進している状況にある VS 日本 国内の事情を主に鑑みた課題設定と規格開発 後追い を脱却するために更に必要なこと 客観的データに裏付けされた議論の展開が必要 そのために データ取りが可能となるプラットフォームが必要 国外に出ていくためには 海外の 流儀 に従わなければならない フォロワー の立場 現在の フォロワー という立場から リーダー という立場へ 図 2-1 国際標準化の フォロワー からリーダーへ 15

28 2.2 海外における最新の認証基盤構築事例 ~ 競争力確保に向けて官主導で動き出す海外 ~ 米国では 官主導でこれまでの取組に加え 新たに 100 億円以上を投じて 国立研究所を核とした 適合性評価のための試験 研究機関を整備している他 大型蓄電池のシステムレベルでの試験環境の整備などを行っている状況にある 欧州でも 官学が一体となった適合性評価と研究開発のための基盤を整備している 中国においても国主導で大型の試験設備が整備されたところである 一方で 我が国は 適合性評価機関は分野ごとの縦割りであり スマートグリッドのような複合領域については 適合性を評価する機関も体制もハードウェアも不十分である 以下に 米国 欧州 中国において官主導で競争力確保のために進められている試験場整備の現状を示す KEMA FPGL Fraunhofer PNI China EPRI 国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心 NREL ESIF SNL ESTP NY-BEST & DNV KEMA China EPRI: 中国電力科学研究院 SNL: Sandia National Laboratory NREL: National Renewable Energy Laboratory 図 2-2 海外の主要な試験場 16

29 2.2.1 米国の事例 (1) National Renewable Energy Laboratory:Energy System Integration Facility 米国では 国立再生可能エネルギー研究所 (NREL:National Renewable Energy Laboratory) が再生可能エネルギーの統合試験場である ESIF (Energy System Integration Facility) を 1 億 3500 万ドルを投じて新たに設立した (2013 年 6 月運用開始 ) 大型の再生可能エネルギー設備の既存規格の対応試験のみならず 本設備を活用して 認証機関と連携して新しい規格 認証制度のあり方の模索や 基盤技術開発を志向している NREL 自身の利用の他 米国メーカや認証機関 研究機関に 利用してもらう ことを念頭に置いており ステークホルダが一体となって今後の再生可能エネルギー共通基盤のあり方について検討している 図 2-3 米国の国立研究所 (NREL) の ESIF (Energy System Integration Facility) 17

30 表 2-1 NREL ESIF の概要規模エネルギー貯蔵研究所では MW 単位の電力試験や高度な HIL( ハードウェア イン ザ ループ Hardware-in-the-Loop) 試験を提供する 設備 試験場空間 :9,600 平方フィートの空間を提供 環境試験室 : 電池パックやコンデンサ 電気機器の試験に適した中型試験室と車両乗り入れ式の大型試験室を完備 現状 直流電源 250kW 900Vdc まで可 ( 将来的に MW クラスまで拡張予定 ) 各種試験用処理液 ガス ( 天然ガス バイオディーゼル 冷却水 加熱水 圧縮空気 ) 先進的な情報取得 監視機器 SCADA( 監視制御システム ) によるデータ収集 制御システム 一般的なマイクログリッド構成装置 交流用負荷バンク 双方向の直流供給源 シミュレータ 太陽光発電シミュレータ 風力発電シミュレータ 系統シミュレータ試験項目 電池性能評価 充放電効率 安全性試験 モデルの有効性検証 長期持続信頼度 上記の試験対象は以下の機器により実装される : 乗用車用電池 (V2G による充放電 ) 定置式電池 エネルギー貯蔵のための PCS 電気二重層キャパシタシステム 商用マイクログリッドのような直流システム ESIF の中でも特に注目に値するのは Hardware-in-the-Loop システムである 本システムは 最新鋭のシミュレーション技術を組み合わせて仮想の 電力システム を作り上げ その電力システム上における PCS 等の電力機器の挙動が検証できるシステムとなっている このシステムを利用することにより 米国の特定地域の系統のみならず 様々な電力システム上における電力機器の機能検証や 大型蓄電システムを含む分散型電源を導入した際の電力システムに与える影響の評価が可能となり 系統連系に関する将来の規格を策定していく際に考慮すべき検討事項のあらゆる検証が可能となる 現に NREL では 本設備を用いて IEEE などの現行規格よりも先進的な規格の検証 並びに試験技術の開発や IEEE をもとにしたマイクログリッド構成要素の試験技術の開発等を実施しているところである 18

31 シミュレーション上で模擬された電力システムは 実測のデータで様々な状態にセットできる ESIF 内の実際の機器 (Actual Hardware) シミュレーション上で模擬された電力システムに実際の機器を接続する ( ループを作る ) コンピュータ上でデータ 条件などを変更することで 様々な環境下における実際の機器の挙動を試験可能に 図 2-4 HIL の概念図 (2) Sandia National Laboratory:Energy Storage Test Pad サンディア国立研究所 (SNL:Sandia National Laboratory) では Energy Storage Test Pad (ESTP) として 1.5MW までのシステム単位で系統連系試験が可能な試験場整備を行った ESTP では 電力会社シミュレータ PV シミュレータ ディーゼルシミュレータなどが実装されており 電力システムを模擬可能である コンテナ単位での大型蓄電池システムの試験として 周波数制御信号を送った際の挙動や 高調波歪みの試験 ランプレート特性試験 ( 信号に対する応答性能の試験 ) の他 POC(Load Profile の自動制御への対応 ) の追従試験などを実施している 試験設備の対応能力は 1.5MW 最大電流は 2,000A である 試験設備には 変電所や遮断器などが設置されており 試験対象物をトラックで試験設備まで運びこんだ上で試験を行う 地元の電力会社との系統連系協議により 3MW までの系統への放電 ( 逆潮流 ) が可能な契約となっている 試験場は DOE( 米国エネルギー省 :Department of Energy) の予算獲得後 6 ヶ月の検討期間にて 110 万ドル (1.1 億円 ) の費用にて整備された 短期 比較的低予算で整備できた理由として 次のことが考えられる 試験能力としては 電力系統への充放電を行うことでの性能試験 機能試験のみに対応しており NREL で実施可能なリアルタイムシミュレータ等を駆使した自由度の高 19

32 いインテグレーション試験や 安全性試験等の大型蓄電システムに係る包括的な試験には対応していないこと 受変電設備が最初から準備されており これは費用に含まれていないこと 電力系統に対して自由に充放電できるといった我が国では想定しづらい契約事情など なお DOE のグラントとして 蓄電池システムの安全性に関するプロジェクトを獲得しており 今後研究を進めていく予定となっている SNL では長期的な計画として 安全性については蓄電池セルやモジュール規模ではなく システム規模で電力系統と連系した上で試験を実施できることが必要になると考えている このため まずは試験方法の整備が必要であり 自動車の燃費モードのような 蓄電池の充放電試験パターンを作るところからスタートしている 必要となる設備自体は今後数年間で追加整備していく予定となっている システム規模で安全性試験を行う意義の一例として SNL では以下のように考えている どれくらいのスペースを空けてモジュールを接続するべきか? 一つのモジュールが故障した際 他のモジュールへの影響波及の範囲は? 安全性を確保するために 住宅からどの程度離さなければならないか? 等 なお SNL は認証機関ではないので認証行為は行わないが 試験レポートを顧客へ発行し ている 図 2-5 Energy Storage Test Pad の外観と概要 20

33 (3) NY-BEST & DNV KEMA:Battery and Energy Storage Testing & Commercialization Center ニューヨーク蓄電池 エネルギー貯蔵技術組合 (The New York Battery and Energy Storage Technology Consortium:NY-BEST) と DNV KEMA は合同で ニューヨーク州ロチェスターに 2,300 万ドル ( 約 23 億円 ) をかけて蓄電池 エネルギー貯蔵技術の試験 商業化センターを整備すると 2013 年 7 月 23 日に発表した 新施設の正式名称は Battery and Energy Storage Technology (BEST) Testing and Commercialization Center であり 場所はニューヨーク州ロチェスター 旧イーストマン コダックビジネスパーク跡地に建設される 利用可能な敷地面積は 平方フィート ( 約 1600 平米 ) 以上を予定している 事業予算については総額 2300 万ドル ( 約 23 億円 ) のうち 1600 万ドル ( 約 16 億円 ) は DNV KEMA が拠出し 現在ペンシルバニア州 Chalfont にある KEMA Powertest の Energy Storage Performance Testing Laboratory の設備および機能を移転するために使われる 残り 690 万ドル ( 約 7 億円 ) は州のグラントから拠出され 新規に試験設備を購入する費用に使われる なお 本事業の共同実施者である技術組合 NY-BEST は ニューヨーク州がエネルギー貯蔵産業においてグローバルリーダーになることを目指し 2010 年に州政府から 2500 万ドル ( 約 25 億円 ) の補助金を受けて設立された団体である 試験設備は リチウムイオン電池を含むエネルギー貯蔵装置について セル単位における性能試験を行う環境チャンバー メガワットクラスのコンテナ単位においてインテグレーション試験 ( システムとしてのパフォーマンス評価 ) を行う試験部屋等が整備される予定である またこれ以外にも実施項目としては ここを拠点とする蓄電池に関係する各種プロジェクト開発 認証等を実施することが可能となっている なお 比較的低予算で整備できた理由として 次のことが考えられる 既にペンシルバニア州 Chalfont にある KEMA の大型蓄電池システムの試験場設備の移転が主であり インテグレーション試験関連設備等の開発 製造費用が含まれていないこと 本事業の主体となる技術組合 NY-BEST においては 今回の整備費用とは別に州政府の補助金を受けて技術開発を進めていること 試験能力としては 電力系統への充放電を行うことでの性能試験 機能試験のみに対応しており NREL で実施可能なリアルタイムシミュレータ等を駆使した自由度の高いインテグレーション試験や 安全性試験等の大型蓄電システムに係る包括的な試験には対応していないこと 21

34 図 2-6 ( 上 ) 建設予定地 (Eastman Business Park) の現在 ( 下 ) 施設完成イメージ出所 ) y/ 22

35 2.2.2 欧州の事例 欧州ではオランダの KEMA やドイツの Fraunhofer が 公的資金を導入して試験場を整備 し 試験と研究を実施している 以下に各機関の試験場の概要を示す (1) KEMA Flex Power Grid Laboratory ( オランダ ) オランダの電力研究所を母体としている電力関連の第三者認証やコンサルティングを展開している KEMA は 2008 年に Flex Power Grid Laboratory(FPGL) をオランダの Arnhem に設立している 本設備は複数の電気回路の構成を実装することが可能となっている試験場である この設備を用いて 1MW の太陽光発電用 PCS の適合性試験などを実施している また 本試験場は欧州内におけるテストベッドの共有を視座したプロジェクトである DER-ri (Distributed Energy Resource research infrastructure) のメンバーとなっており大容量の再生可能エネルギーの PCS 試験を行う設備として貢献している FPGL は 正確には KEMA の保有設備ではなく Stichting EMVT Laboratorium という財団法人によって保有 運用されている Stichting EMVT Laboratorium は KEMA とオランダ政府が 50% ずつ所有する官民パートナーシップの財団であり FPGL の設備はこの所有割合に基づき 50% が KEMA の商業ベースの利用に 50% がアイントホーフェン工科大学 デルフト工科大学の協力に基づく ECN( オランダのエネルギー研究所 ) による研究目的に利用されている 試験場の設備は 対象電圧は最大 24kV までであり 1MVA の電力供給が行われている 2.4kHz までの高調波電圧の歪み 電圧変動 周波数変動 瞬低や停電等 中圧における様々な系統異常を生成することができ その環境化における試験の実施が可能である ( 注 ) 上図は DNV KEMA testing laboratories ( 注 )Flex Power Grid Laboratory の内部の設備の全景で 上記写真の一部が Flex Power Grid 出所 )DNV Kema Laboratory である 出所 )DNV Kema 図 2-7 KEMA の施設の概要 23

36 (2) Fraunhofer PNI ( ドイツ ) フラウンホーファー協会 ( 独 : Fraunhofer-Gesellschaft, FhG) は ドイツ全土に 67( 平成 26 年 3 月時点 ) の研究所を持つ研究機関で ドイツの費用の一部はドイツ各州 ( およびそれを経由して政府 ) から提供されているが 3 分の 2 は政府や産業界からの研究委託で賄われている このフラウンホーファー協会の中で 再生可能エネルギーの研究機関である Fraunhofer IWES( 風力エネルギー エネルギーシステム研究所 Institute for Wind Energy and Energy System:Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik) は 分散型電源の電力システムとのインタフェースとなる PCS の試験設備である PNI( 系統統合に関する試験研究所 Grid Integration Research and Test Laboratory:Forschungs- und Prüflabor zur Netzintegration) を設立している 本設備はスマートグリッドおよび電気自動車を対象とする Fraunhofer IWES Systec 試験センターの一つであり ドイツの連邦経済技術省主導のプロジェクト Erprobung Neuer Netze Aufbau eines Referenzlabors für neue Netzkomponenten und Netzbetriebsmittel によって設立された 設立費用は Fraunhofer IWES Systec 試験センター全体で約 9.2M ユーロ ( 約 12 億円 ) であり ヘッセン州が 1.5M ユーロ ドイツ連邦経済技術省が 3.2M ユーロ ドイツ連邦環境省が 4.5M ユーロを拠出している 7 図 2-8 Fraunhofer PNI の外観 出所 ) 7 Fraunhofer IWES プレスリリース omobilitaetfertiggeste.html 24

37 出所 )Fraunhofer IWES Web ページ 図 2-9 Fraunhofer PNI PNI の試験設備の概要を以下に示す 本設備では 6MVA までを対象として 再生可能エネルギーやエネルギー貯蔵 CHP 可制御負荷 電気自動車 制御可能な変圧器等の電力システムとのインタフェースに関する研究と試験を実施しており 静的電圧サポート 電圧安定度 動的電圧サポート アクティブな電源管理 負荷管理 周波数安定化 制御装置動作の協調等の研究 試験を行うことができることが特徴として挙げられる PNI では 以下の試験が実施されている これらの系統連系に関するドイツ国内の規格の 試験に関して ISO/IEC に基づく試験所認定を取得している <PNI が試験所として認定を受けているドイツの系統連系規格 > VDE-AR-N 4105 (Low Voltage guideline) ドイツの低圧系統連系ガイドライン BDEW (Medium Voltage guideline) ドイツの中圧系統連系ガイドライン FGW TR3 ドイツの発電機技術ガイドライン PNI では 上記に示した既存の系統連系規格 アプリケーション等の要件に基づく試験を 実施していることの他 研究開発項目として 研究試験 を実施している 研究試験では 得られたデータ等をもとに 系統連系要件等への示唆を与えることを目的としている 試験手順および試験設備は 中央制御室で操作される この操作の一環として 特に電力品質データを始めとする全ての電気関連データについて 取得 記録 分析が一元管理の下で行われる この操作には Matlab および Simulink 8 のアプリケーションを統合することもできる 8 Matlab と Simukink とは 汎用のプログラミング環境 並びにシミュレーションソフトウェアである 25

38 (3) VDE Battery and Environmental Test Center ( ドイツ,Offenbach) ドイツの試験 認証機関では蓄電池関連の標準規格に対応し 関連する試験施設の整備を進めている ドイツ国家電気安全規格 DIN EN 制定機関である DKE を傘下に持つドイツ電気電子協会 (VDE) では 2012 年 7 月にドイツ オッフェンバッハに電気自動車の電池に対応した最新の試験設備をオープンさせた 9 この VDE の試験施設は VDE Battery and Environmental Test Center という名称で 敷地面積 2500 平方メートルを有し 電気自動車向けのリチウムイオン二次電池パックや燃料電池等の安全性試験 性能試験を実施し VDE 試験レポート VDE 認証マークを取得することができる 試験設備は ISO12405 シリーズ すなわち車載用蓄電池システム / パックの容量に対応した規模となっており 温湿度環境の模擬や時速 50km までの速度での衝突試験等も実施可能となっている VDE Battery and Environmental Test Center の概要を以下の表に整理する 名称 規模 外観 10 表 2-2 VDE Battery and Environmental Test Center の概要 VDE Battery and Environmental Test Center (Offenbach) 2500 平方メートル 試験項目 一次電池 二次電池 ( 特にリチウムイオン蓄電池 ニッケル水素電池 ) 電池パック レドックスフロー電池や燃料電池などのエネルギー貯蔵システムを対象とする 事故が起きた際の電池の動作を検査できる装置を備える サイズ m 400kg までの電池に対応可能 以下の試験項目を実施可能 安全性試験 性能試験 過酷試験 化学試験 ( バッテリ規格 2006/66EC) バッテリ管理システム (BMS) 試験 輸送試験 振動 衝撃試験 負荷試験 ( 釘刺し試験 破壊試験 ) 10m の高さの落下台からの落下試験や時速 50km まで加速

39 しての衝突試験などが実施可能 湿度や温度変化などの環境条件を模擬可能対応規格 電動車両関連規格 ISO series : 電気自動車リチウムイオン牽引バッテリパック及びシステムの試験仕様 ISO 6469 series : 電気自動車安全仕様 SAE J 2464 : Electric and Hybrid Electric Vehicle Rechargeable Energy Storage System (RESS) Safety and Abuse Testing その他電動車両関連以外の規格 DIN EN IEC 62133(VDE ) : Safety requirements for use in portable devices UL 1642 : Lithium batteries UL 2054 : Household and commercial batteries 更に 当試験所にて実施した試験結果をもとに VDE では試験レポートや報告書を発行す る他に 以下に示すような認証マークや証明書を発行するスキームとなっている 11 VDE マーク認証 CB 証明書 UL 認証 図 2-10 落下試験の様子 ( 動画 )

40 2.2.3 中国の事例中国の電力研究所である中国電力科学研究院は 2009 年 9 月に太陽光発電を中心とした研究開発 並びに試験を行うセンターである 国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心 を設立している 本センターは 江蘇州南京市に位置し 3 つのプラットフォーム ( 太陽エネルギー発電の基礎研究プラットフォーム 太陽光発電システムの試験プラットフォーム 太陽光発電の移動検査プラットフォーム ) を有する 中国電力科学研究院の親会社である国家電網は 太陽光発電は今後の中国 並びに世界における重要な技術であると位置づけており 中国の技術支援プログラムの一環として設立された 図 2-11 国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心の概観出所 ) 本センターが提供するサービスを以下に示す 特に 試験 認証に関しては 大型の太陽光発電用 PCS の試験にも対応しているとのことである 設備自体の大きさについては 公表資料などからは得られなかったが 本設備において中国電力科学研究院が 1MW の PCS の試験を行った事例などがあることから MW クラスであることは類推される < 国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心の提供するサービス > 太陽エネルギー発電技術研究 太陽光発電システムの連系試験 認証 太陽光発電システム製品の試験 認証 太陽エネルギー発電産業技術サポート 太陽エネルギー発電技術の人材育成 太陽エネルギー発電技術の国際交流 28

41 本センターの試験認証の他の重要な目的として 太陽光発電関連の研究開発が挙げられる 研究開発テーマには太陽光発電の系統連系技術 太陽光発電のキーテクノロジー技術の研究の他 太陽光発電に関連する連系要件のデザイン技術がある 特に連系要件等のデザイン技術の研究では 技術標準の研究なども実施されている 図 2-12 移動体式試験設備のイメージ図 出所 ) 中国では このような強大な設備をバックとして 現在 FRT に関する国際標準の提案を IEC の TC 82 に行っているところである 国際標準の審議過程にあたっては このような設備で得られたデータ等をもとに ファクトベースの議論を展開することが予想される これまで 中国は本分野における国際標準の策定にはさほどかかわってきていなかったが 設備の構築は中国のこのような戦略を支援するものとなっている 29

42 2.3 我が国の現状と今後とるべき方向性 我が国の現状上記に見てきた通り 諸外国はこれまでには想像もつかなかった規模の本分野における試験 研究プラットフォームを急ピッチで整備している状況にあり このような設備 並びに人材等のソフトウェアを活用して 既存の認証基盤を構築していくこと 並びに国際標準化活動をリードしていくことを志向している 一方で 我が国の状況に翻ってみれば このような整備が進んでいるとは言えない状況に ある (1) 規模 での未対応上記に見てきたように 欧米では大規模 (MW クラス ) の試験設備が構築され そこでの試験の経験を積んできているのに対し 我が国ではこのような大規模には対応していないのが現状である PCS について言えば 代表的な試験設備として JET の研究開発事業センターが挙げられるが その試験能力は 20kW 程度となっている 系統連系 安全性試について MW クラスはおろか 数百 kw クラスの試験にも対応していないのが現状である 図 2-13 JET の研究開発事業センター 現在産業技術総合研究所が福島新拠点を整備中であるものの 系統連系に関しては 250kW クラスまでの対応であり MW クラスまでには至らない状況にある 30

43 < 主要電機設備 > 受電容量 :1.5MW 太陽光発電 :500kW 風力発電 :300kW 図 2-14 産業技術総合研究所福島新拠点の概要また 電力中央研究所は 群馬県前橋市に 赤城試験センター を有する 本センターには 分散型電源の大量導入を可能とする新しい配電ネットワークシステムである 需要地系統 の研究を目的として 需要地系統ハイブリッド試験設備 が構築されており 同設備には BTB (Back To Back) について 1.6MVA クラスの巨大なものが導入されている しかし 本設備には 大規模な直流電源や大規模な模擬負荷 ( 抵抗 インダクタンス キャパシタンス ) など PCS 等の系統連系試験を行うために必要となる BTB 以外の設備は導入されていない これは 上述の通り 本設備が 配電系統 自体を研究することを目的として構築された試験設備であり PCS 等の系統連系試験を主軸とした試験設備を念頭において設計されていないためである 図 2-15 電力中央研究所赤城試験センターの需要地系統ハイブリッド試験設備 EMC( 電磁両立性 ) は 大型蓄電システム 大型 PCS の双方に求められるが この EMC の試験を行う設備としては 電波暗室型 オープンサイト型試験場双方で見ても 電源容量 31

44 が不足しているのが現状である 日本最大級のものに GE ヘルスケアジャパンの EMC テ ストセンターがあるが CVCF 電源は 120kVA であり MW クラスには及ばない 概要 東京都日野市にある 10m 法電波暗室を持つ ISO17025 認定 EMC 測定サイト (VLAC による認定 ) 試験レポートは MRA( 相互認定協定 ) により国際的に通用する FCC 及び VCCI 登録済み (1GHz 以下は 測定距離 10m のみ対応 ) 10m 法 EMC 電波暗室 25.5m(L) 14m(W) 7.4m(H) ターンテーブル直径 10m 耐荷重 5t 大型 EUT の試験に対応 ( 搬入経路の段差およびギャップ 5mm 未満 搬入口 3m 3m) 電波暗室全体に X 線シールドを実施済み 測定 試験は NARTE 技術者が実施 設備の主要な仕様 ターンテーブル : 直径 3m&10m( 同心円 ) 耐荷重 5 トン 地下ピット :EUT のサポート機器を置くことが可能 単相電源 :90V~264V 3.6kVA( 最大電流 /Maximum current 15A) 50/60Hz 3 相 4 線 Y 結線電源 :CVCF:90V~480V 120kVA( 最大電流 /Maximum current 120A) 50/60Hz 電源トランス :200/208/380/400/415/ kVA ( 最大電流 /Maximum current 300A) 50Hz 利用料金 一日の基本料金 (9:00~17:30 但し12:00~13:00は昼休み):322,500 円 ( 税抜き ) 図 2-16 GE ヘルスケアジャパンの EMC テストセンターまた 大型蓄電池の安全性の検証に必要となる防爆チャンバーについては 数 kwh クラスのセル モジュールに対応できるものが 民間の受託試験場にあるが 今回対象とする数十 kwh 以上の容量には対応できない 一方 大型の防爆チャンバーとしては 例えば水素燃料電池自動車用として茨城県の一般財団法人日本自動車研究所 (JARI) に燃料電池自動車の試験用のものが設置されているが 試験時の温度環境を一定に保つことが出来ずに安全性試験時のデータの信頼性 再現性を担保することが困難であることから 大型蓄電池の試験設備には適さない (2) 世界的に汎用である という観点からの未対応各国の電力システムは その形成された背景の異なりにより 系統構成 相線数 接地方式 電圧階級など 構成が異なる点が多い 世界的に通用する試験レポートを発行することを想定した場合 我が国特有の構成のみならず 様々な構成に対応したシステムとすることが必要である このような 様々な構成に対応したシステムはこれまでに日本において整備事例は存在しない (3) 新たな規格開発プラットフォームとしての未対応米国 NREL の事例にみたように 次世代の規格開発のために シミュレーションを技術とハードウェアを融合させ 電力システムに対するインパクトを評価することなどが行える環境は 我が国においても類を見ない取り組みであり さらに MW クラスへの対応が可能ということになると 我が国での整備事例はまだない状況である 32

45 2.3.2 競争力の確保に向けての基本的な考え方これまでに見てきたとおり 本分野においては 諸外国が早急な基盤整備を進めている中 我が国での対応は十分であるとは言い難い状況にあり 早急に基盤整備を行っていき 他国と肩を並べることが必要である ここで 本分野における諸外国の最新の基盤整備の方向性の特徴を再度整理すると 以下のようなことが言えるであろう < 海外事例からの示唆 > 大型の設備を構築している 最新鋭の大型の設備を構築しているのは ビジネスドメインで活動している認証機関 ( 民間企業 ) というよりは 研究所等の公的な機関が目立つ 構築された設備を認証機関も上手く利用することで 民間企業としてのアセットリスクを回避しながらもノウハウを構築していっている 大型の設備は 試験認証対応 という狭いスコープで設立されたものではなく 大型蓄電池システム 大型 PCS の技術開発 標準化推進といった包括的な取り組みをスコープとしており 依頼試験の対応のみならず 次世代を先取りした研究開発がアクティブに進められている 大型の設備を公的な機関が整備し 認証機関とのコラボレーションの中で次世代の基準認証に係る検討を進め 大型蓄電池システム 大型 PCS の今後の国際基準認証をリードしていくスキームである 上記のような戦略を取る諸外国に対して 我が国が今後キャッチアップし 引いては本分 野におけるリーダとなっていくためには 以下のような検討を進めなければならない 海外における最新の認証基盤構築事例 我が国の現状 検討すべき優先課題 Issue1 大型認証基盤の プラットフォーム の構築 Issue2 プラットフォームの ソフトウェア の検討 Issue3 プラットフォームを活用した本分野での国際標準化研究開発 Issue4 プラットフォームを活用した国内認証機関の強化戦略 図 2-17 検討すべき優先課題 33

46 (1) 大型認証基盤の プラットフォーム の構築先に見てきた通り 米欧中を始めとする諸外国では 最新鋭の大型設備が構築されている状況にあり これらの設備が有する試験能力は国際的に知られるところとなっている 我が国においても 海外の事例に勝るとも劣らない試験設備を構築し それを認証基盤の プラットフォーム と位置付けた上での今後の展開が望まれる (2) 上記プラットフォームの ソフトウェア の検討プラットフォームとしての試験設備は言わば認証基盤の ハードウェア に相当するが このハードウェアを構築したところで このハードウェアの能力が十二分に発揮されるような戦略や 設備をうまく利活用できるような人材 体制の検討を行わなければ 海外に比肩するプラットフォームとはなりえない ハードウェアと両輪で 人材 体制 戦略等のソフトウェアを検討していく必要がある (3) プラットフォームを活用した本分野での国際標準化研究開発このブループリントで提案されるプラットフォームは 世界にも類を見ない設備となる このプラットフォームの能力の高さが国内外の知るところとなるためには プラットフォームにおいて 本分野における先進的な取り組みを実施していき 世界をリードしていくことが必要である このプラットフォームを活用して 我が国の当該分野の産業競争力に資する基準認証テーマとしてどのようなコンテンツがあるのかについて検討を進める必要がある (4) プラットフォームを活用した国内認証機関の強化戦略プラットフォームの整備の大きな目的の一つとして 国内の認証機関の能力を高めることが重要である 国内の認証機関が このブループリントの中で指摘されるプラットフォームを十分に活用し 海外の認証機関と同等の能力を有するようになるためのマイルストーンを検討する必要がある 次章以降 上記に示した課題に対しての我が国のあり方に関する検討を行っていくことと する 34

47 3. 競争力確保のために必要となる プラットフォーム のあり方前章に見てきたように 今後の大型蓄電池システム 大型 PCS の認証基盤構築に向けては この分野において世界をリードするようなプラットフォーム ( 試験場 ) が必要不可欠である ここで 我が国として望まれるプラットフォームの基本コンセプトを以下に示す 3.1 プラットフォームの基本コンセプト一言に 認証基盤 と言っても 既存の規格に対する認証対応として 規格を 後追い するプラットフォームでは 日進月歩で検討が進む本分野の技術革新 国際標準化にすぐに乗り遅れることとなってしまう 従って 望ましいプラットフォームのあり方は 認証機関の基盤強化と併せて メーカの競争力強化 さらなる国際標準化活動の推進を行っていくことである これらの取り組みを三位一体で進めるような機関が望まれ このような機関が誕生してこそ 本分野における我が国の産業競争力の強化が期待できる メーカの輸出競争力の強化 海外輸出に当たっては 海外にて認証を取得せざるを得ない場合があり 我が国で試験 認証を行いたい メーカ独自では整備することができないような試験設備で 先進的な技術開発を行いたい 認証機関自体が海外でのビジネス展開を行っていない状況であり 今後 様々なニーズに対応していく体力をつける必要あり 先進的な設備での試験経験から ノウハウを蓄積していくことが重要 本分野の我が国の産業競争力の強化 進みゆく海外の先進的な規格を 後追い するのではなく 先取りするようなプラットフォームの整備が重要 試験データを整備し 我が国が国際標準化を牽引していく戦略の必要性 認証機関の基盤強化 更なる国際標準化活動の推進 プラットフォームの基本コンセプト 日本のメーカが 大型蓄電池システム 大型 PCS という分野でグローバルな展開を行うにあたって 必要となる海外の認証規格への対応が可能 上記のみならず 日本の試験認証に係る機関が 本分野に関するノウハウを蓄積し 海外の認証機関と伍す 認証力 を構築していける基盤 先進的な試験技術開発を推進する プラットフォーム として 我が国の今後の国際標準化活動を牽引していく 図 3-1 プラットフォームの基本コンセプト 35

48 プラットフォームとなる試験場の産業競争力強化という視点での位置づけを下図に示す 産業競争力強化の 源泉 としての試験場を メーカ 認証機関 研究機関といった国内の様々なステークホルダが利活用することで それぞれの国際的プレゼンスを向上させていくことを目指す 試験場活用による各ステークホルダの強化イメージ 海外認証を取得し 世界マーケット獲得へ 本分野での我が国の強みを更に研磨 ノウハウを蓄積することで 世界の認証機関と伍す実力をつける 先進的な研究 並びに標準化活動を行うことで 本分野の日本の存在感をさらに強める 新試験場 ~ 産業競争力強化の 源泉 ~ 海外認証取得のための試験 プレ試験 先進的な技術開発 試験場を利用しての認証ビジネスの展開 先進的な研究 技術開発 メーカ 認証機関 研究機関 ( 研究所 大学 ) 図 3-2 プラットフォームとなる試験場と各ステークホルダの能力強化の連関図上述の通り 産業競争力強化に繋がるプラットフォーム ( 試験場 ) は 製品 R&D 基盤 試験認証基盤 国際標準化推進基盤という 3 つの側面を同時に満たし これらを融合させながら推進していくことが重要である 諸外国の事例を見ても 次世代の基準認証開発は 研究的要素と試験認証分野での取り組みが図 3-3 に示すようなスパイラルで進められている 製品 R&D 基盤 試験認証基盤 国際標準化推進基盤という 3 つの側面を同時に満たし これらを融合させながら推進していくためには このブループリントで提案されるプラットフォームとしての試験場が このスパイラルの 軸 を担っていくことが必要となる そのためのプラットフォームの我が国の認証基盤における位置づけのモデルは 図 3-4 に示されるような形で設定されなければならない すなわち プラットフォームは R&D 並びに試験認証という双方のアプローチから活用されるものであり R&D を担う研究機関 試験認証を担う認証機関等が このプラットフォームを活用して新たな標準策定 試験方法 認証スキームの構築を行っていくことができるようなリクワイアメントを満たさなければならない 36

49 新しい試験 認証フレームワーク構築の源泉としての位置づけ 試験 認証 新しい試験 認証フレームワークの構築 研究的要素 Step5 認証スキームの開発 Step4 試験方法の開発 Step3 新たな試験方法の検証項目の設定 STEP1 標準策定 試験認証に向けたギャップの抽出 ( 新たな試験の必要性等の抽出 ) Step2 研究内容の設計 図 3-3 試験 認証と研究的要素が一体となった取り組みの必要性 認証での活用のイメージ 研究 開発での活用イメージ 新たな試験方法の開発 R&D の結果 新たに必要となる試験の検討 試験 認証機関 利用申請 試験実施 / 立会 プラットフォーム ( 試験場 ) 試験機器利用許可 研究機関 入手した試験データをもとに社内での R&D の実施 認証料支払い 試験 認証結果報告 メーカ 試験機器利用許可 製品持ち込み試験実施 / 立会 産業競争力の強化 利用申請 試験実施 / 立会 R&D の実施 図 3-4 試験場の活用のスキーム 37

50 3.2 プラットフォームの担い手の候補の検討上記に示したプラットフォームとしての試験場を誰が担うのかという点を検討するに当たり プラットフォームの特性から見た運営主体のリクワイアメントを示す 今回の検討対象である大型蓄電池システム 大型 PCS 関連の必要となるハードウェアは 認証に向けた試験場の機能と 当該施設の設備を活用した試験評価や新技術の研究開発を可能とする機能が求められる その点から ハードウェアを設置する先としては 独立行政法人製品評価技術基盤機構 (NITE) や独立行政法人産業技術総合研究所 (AIST) などが考えられる < 試験場運営主体のリクワイアメント> 中立性 様々なステークホルダが本設備を利用することから 第三者の視点から中立的な試験場運営が必要 卓越な知見 本分野の規格 認証に造詣が深く 海外の状況を把握しながら国際標準化を見据えた持続的な研究 活動を行う能力が必要 公的な機関 民間企業個社では実施できないような共通基盤技術を積極的に牽引していく能力が必要 欧米の先行事例を見ても 民間単独でこのような大型設備を整備したという事例は見当たらない 独立行政法人製品評価技術基盤機構は 試験機関や認証機関等に対する認定業務 消費生活用製品安全法等に基づいて行われる製品事故の原因究明調査のための試験等を実施しており 認証に関する知見と試験実施に関する能力の活用が期待できる 独立行政法人産業技術総合研究所は 電力系統に関する新たな研究並びに依頼試験等の実績を有しており 今回の検討対象となる大型蓄電池システムや大型 PCS の系統連系に関する受託試験と研究開発のシナジー効果が期待できる これら機関がプラットフォームとなる試験場の運営に関与し 認証機関 メーカ 国内研究機関等の他のステークホルダと下図のような体制を築くことが必要となる 試験場とステークホルダの関係性 国プロの委託 認証機関 メーカ NEDO 海外の研究機関 規格開発団体 標準化分野等でのコラボレーション 規格へのフィードバック 認証試験の実施 試験場 独自の研究開発 試験場管理 運営主体 (NITE/AIST など ) 試験場の管理試験実施 / サポート本試験場を利用しての独自業務の展開 国プロの実施 図 3-5 試験場とステークホルダの関係性 国プロの実施 独自の研究開発 国内研究機関 ( 研究所 大学 ) 国プロの委託 38

51 4. プラットフォームの構築に関する検討 ここでは 前章でみてきたプラットフォームとしての試験場のコンセプトを実現するため に必要となるハードウェアに関する検討結果を示す 4.1 ユーザからの試験 認証の要件 ( リクワイアメント ) 大型蓄電池システム今回想定している大型設備のユーザは 大型蓄電池システムメーカ 電力系統運用者等である 要件としては セル モジュールの性能 安全規格 (UL1642 UL1973) 及びシステムの安全規格 (IEC62619) EMC 規格 (IEC61000) 等となっている ただし 大型蓄電システムは 市場が立ち上がりつつある段階であり ユーザの調達基準も定まっておらず 規格への適合証明が求められないケースもあるが 今後は規格への適合証明が求められるケースが増えてくると見られている また 米国を中心として システムとしての効率性や安全性の評価基準 評価方法を研究する動きもある 大型 PCS 今回想定している大型設備のユーザは 発電事業者である また 重要なステークホルダーとして 電力会社が挙げられる 要件としては 系統連系規格 安全規格 EMC 規格等への適合が求められる 具体的には 安全規格 (UL1741 IEC , IEC ) EMC 規格 (IEC IEC ) の認証取得 および各国の系統連系ガイドライン ( 米国では IEEE 1547, ドイツでは BDEW の中圧指令など ) への適合が 調達要件となっているケースが多く これらへの適合証明が海外市場参入の必要条件となっている その他 効率測定基準 ( 米国では CEC(California Energy Commission) が規定する CEC 効率がデファクトスタンダードとなっている ) に基づいた変換効率の測定が求められる 39

52 対象 大型蓄電池システム 表 4-1 対応が必要となる主な規格と試験内容 設備の概要 ( 大型蓄電池システム ) 試験種類主な規格試験単位主な試験内容主な試験設備 安全性試験 性能試験 EMC 試験 振動試験 その他 ( インテグレーション試験 ) UL1642 UL1973 JIS C ( IEC 62619) JIS C (IEC 62620) IEC FCC part 15 国連輸送規定 単電池電池システム 単電池電池システム 蓄電池システム全体 ( 又はコンテナ単位 ) 外部短絡試験 落下試験 耐熱暴走試験 ( 耐内部短絡試験 耐類焼試験 ) 過充電電圧制御試験 過熱制御試験 熱サイクル試験 (-40 ~ 75 ) 放電性能 低温放電性能 充放電サイクル耐久性 スタンバイ状態保持耐久性 ( 高温温度等級 ) イミュニティエミッション 充放電装置 温度試験装置 防爆チャンバー 充放電装置 温度試験装置 電波暗室 最小輸送単位振動試験振動試験装 蓄電池システム全体 ( 又はコンテナ単位 ) 系統連系によりシステム ( コンテナ ) としての性能を確認 環境試験ができる高温装置があるとデータの信頼性が高まる 系統連系装置 温度試験装置 ( 部屋 ) 国内の状況 大型の数十 kwh クラス ( 盤サイズ ) に対応する設備はない 大型の数十 kwh クラス ( 盤サイズ ) に対応する設備はないが 試験単位はセル モジュールが中心となるため既存設備で対応可能 コンテナ規模の MW クラスに対応する設備はない 大型モジュールの試験設備はない 備考 海外の状況 大型の数十 kwh クラス ( 盤サイズ ) に対応する設備はないが 広大なオープンサイトにて対応 大型の数十 kwh クラス ( 盤サイズ ) に対応する設備はないが 試験単位はセル モジュールが中心となるため既存設備で対応可能 我が国同様 電波暗室 オープンサイトとも存在はするが 電源で MW クラスに対応する設備はない ( 据え付けサイトでの試験となるものと推察される ) 米国にて試験可能 NREL ESIF や SNL 等で試験可能 40

53 対象 大型パワーコンディショナ 試験種類 系統連系試験 安性験 全試 EMC 試験 そ他 の 表 4-2 対応が必要となる主な規格と試験内容 設備の概要 ( 大型 PCS) 主な規格試験単位主な試験内容主な試験設備 各国の系統連系ガイドライン IEEE1547 IEC ,-2 UL1741 IEC UL1741 FCC part 15 PCS PCS PCS 保護継電器試験 (OF,UF,OV,UV) 単独運転試験 FRT 試験 絶縁性能試験インパルス試験耐周囲環境試験 イミュニティエミッション EN など PCS MPPT 効率測定 BTB LCR 負荷 直流電源等 恒温槽 インパルス発生器 13 絶縁耐圧試験器 電波暗室 PV シミュレータ 直流電源 国内の状況 MW クラスの大型対応の設備はない 特に米国対応のインパルス発生器 並びに温度試験チャンバーは国内にない 電波暗室 オープンサイトとも存在はするが 電源で MW クラスに対応する設備はない 温度試験チャンバーは国内に存在しない 備考 海外の状況 米国や中国には MW クラスに対応した試験設備あり 米国にて試験可能 我が国同様 電波暗室 オープンサイトとも存在はするが 電源で MW クラスに対応する設備はない ( 据え付けサイトでの試験となるものと推察される ) ドイツ Fraunhofer にて試験可能 13 安全性試験では 非常に幅の狭い高電圧のパルス ( 矩形波 ) を印加することで レアーショート 絶縁不良 巻線間違い等がないかを確認する インパルス試験 が要 求される インパルス発生器とは この高電圧のパルスを発生させる ( 高電圧を印加する ) ための装置である 41

54 4.2 試験場の基本的な構成とレイアウトイメージ 今回の検討対象である試験場は 大型蓄電池システム向けと大型 PCS 向けに大別され る そこで それぞれについての試験場の基本的な構成とレイアウトイメージを以下に示す 大型蓄電池システム (1) 大型蓄電池システム試験場整備に関する基本方針本事業の枠組みの中で設置された 蓄電池システムワーキンググループ において 今回整備する大型蓄電池システムに関する試験場については 以下の点を基本方針として捉える点で合意に至った < 試験場の基本方針 > 国際競争力強化に資する設備とする 設備投資の困難性等の要因から メーカ個社 / 外部の民間試験場 / 機器レンタル会社では保有することができないような試験設備 を構築していく すなわち メーカ等民間事業者で現在保有している設備 保有できる設備等については 試験場の構成要素とはしない 各試験設備が対応できる対象蓄電システムの容量 大きさの上限について一定の考え方を取り入れるものの 今後の大型蓄電池システムに関する国際標準化動向を踏まえて更なる蓄電池の容量増加や試験が求められる蓄電池単位の変化等の可能性があることにも鑑み 予め最大試験単位に余裕を持たせた作りとすることを想定する (2) 主な試験設備とレイアウトイメージ大型蓄電池システムの安全性 性能 振動 インテグレーションにかかわる試験設備について 本事業で設置する 蓄電池システムワーキンググループ の 2 回にわたる会合で合意に至った試験項目と主な試験設備は次表のとおりである 試験場は下表の 4 つの施設が必要となり 設置のイメージは次図のとおりである 42

55 施設 A. 安全性試験棟 B.EMC 試験施設 C. インテク レーション試験棟 D. 受変電関連設備 表 4-3 大型蓄電池システム向けに必要となる試験設備概要 蓄電池セル モジュール 盤単位での安全性試験を実施する 1 内部短絡等危険を伴う試験のための防爆チャンバー 2 試験のための恒温槽 充放電装置 3 内部短絡を起こす釘刺し試験装置等 4 輸送試験のための振動装置を設置する システム単位 ( コンテナサイズ ) で EMC 試験を実施するための 周辺のノイズ影響をなるべく排除して効率的な測定を行うための環境を実現する 試験単位としては PCS も含めたコンテナ単位での実施となるため EMC 試験施設は大型 PCS 試験場での設置を想定する 実際に設置する単位 (PCS を含むコンテナ N 台構成 ) にて模擬電源より充放電パターンに基づきサイクル試験を実施する ( 大型 PCS 試験場に設置 ) 電力会社の特別高圧配電線より上記試験に必要な容量を受電する 管理棟 大型蓄電池等試験評価施設 防爆チャンバー 排煙施設 大型蓄電池 図 4-1 試験場のレイアウトイメージ 大型 PCS (1) 対応する容量に関する考え方と基本設計 被試験装置の最大容量に関する考え方として 以下に挙げるような理由が想定される 既存機種の単機最大容量が 1.7MW である 2MW 超の蓄電池システム (NAS 電池 ) の系統連系の事例が存在する 今回整備する試験場については 以下の点を基本方針として据えるということが重要であ る点が 本事業で設置した 大型 PCS ワーキンググループ のプレ会合 並びに第 1 回会 合で合意に至った 43

56 < 試験場の基本方針 > 国際競争力強化に資する設備とする 設備投資等の困難性等の要因から メーカ個社では保有することができないような試験設備 を構築していく すなわち メーカで現在保有している設備 保有できる設備等については 試験場の構成要素とはしない 今後更なる容量増加や ニーズの変化等の可能性に鑑み 拡張性を持たせた作りとすることを想定する 試験場について 他者に試験対象物が触れないような 秘匿性 と すべてのメーカに対して 機会が公平的に与えられる ( 一社が独占しない ) ような 公平性 を同時に満たすものとする すなわち 一試験単位をたとえば 500kVA として パラレルに試験ができるような作りとすることを想定する 大型 PCS に関して 試験をすべき項目の区分は 4 つに大別される すなわち 1 系統連系にかかわる試験 2 安全性にかかわる試験 3EMC にかかわる試験 4インテグレーションにかかわる試験である これらの試験区分について 以下のような方針で検討を進める旨が 大型 PCS ワーキンググループ のプレ会合 並びに第 1 回会合で合意に至った 表 4-4 大型 PCS 向けに必要となる試験設備試験区分基本方針系統連系試験設備 IEEE1547.1, および IEEE に対応する試験設備を設ける ドイツ等 他国の連系ガイドラインについても IEEE 1547 シリーズ同様のリクワイアメントが求められるので IEEE ベースでの試験設備で対応していく安全試験設備 UL1741 に対応する試験設備のうち メーカが個別に保有することが困難な設備を選定する IEC シリーズなどの欧州系の規格は 国内工場内での立会試験プログラムでの試験事例あり EMC 試験設備 大容量の PCS に対応できる電源設備を有する試験設備とする IEC シリーズなどの欧州系規格は 国内工場での立会試験プログラムでの試験事例があるが 大容量 ( 例えば 500kW 以上 ) となると電源確保が問題となっていたインテグレーショ PV 大型蓄電池システム 他の分散電源を組み合わせたシステン試験設備ム性能や信頼性評価に世界が注力している状況から 品質や性能が適切に評価される試験環境を整備する 44

57 図 4-2 試験場のレイアウトイメージ 45

58 4.3 試験場構築のためのコスト試算 本節では これまでに示した試験場のイニシャルコストに関する分析結果を示す 大型蓄電池システム試験設備 大型蓄電池システムの試験場には 以下の 2 つのコンポーネントが存在する < 大型蓄電池システム試験場の 4 つの設備群 > 共通基盤 試験場を運転させるために必要となる設備群 システムの設計費の他 設備に対する電力供給を行うための 受変電設備 と建設建屋が含まれる 安全性試験対応 蓄電池セル モジュール 盤単位での安全性試験を実施するための設備として 耐類焼試験などのための防爆チャンバー 蓄電池の充電 放電を行うための充放電装置や恒温恒湿槽 熱暴走や内部短絡を起こす釘刺し試験装置等 輸送時等の安全性の試験のための振動 衝撃装置などを設置する 各要素ごとに必要となる費用については 特殊な設備も多く 具体的な算出は困難であるが あえて概算を試みてみたところでは 合計 91.3 億円と試算された なお ここに示されるイニシャルコストには 土地代や土地の整地 地盤改良費などは含まれておらず 新たな土地に設備を構築したケースを想定して算出されている 46

59 4.3.2 大型 PCS 試験設備 大型 PCS 試験場の整備は 以下の 4 つのコンポーネントが存在する < 大型 PCS 試験場の 4 つの設備群 > 共通基盤 試験場を運転させるために必要となる設備群 システムの設計費の他 設備に対する電力供給を行うための 受変電設備 と 供給される電力を効率的に各試験設備群に分配するための 試験場管理システム 建設建屋が含まれる 系統連系試験対応 米国の IEEE や IEEE などの系統連系試験を行うための試験設備群 特に FRT 試験のために 瞬時電圧低下等の系統不安定現象を作り出すために BTB 電源の設置を想定している 安全試験対応 上記に示した通り 現在メーカ個社で持つことができないのは インパルス発生器 と 温度試験チャンバー である EMC 試験対応 EMC 試験設備は主に 電源フィルタ アンテナ スペクトルアナライザなどとしている 各要素ごとに必要となる費用については 特殊な設備が多く 具体的な算出は困難であるが あえて概算を試みてみたところでは 合計 80 億円と試算された なお ここに示されるイニシャルコストには 土地代や土地の整地 地盤改良費などは含まれておらず 新たな土地に設備を構築したケースを想定して算出されている なお受変電設備容量は 系統連系試験のために EUT(Equipment Under Test: 被試験対象 ) と同等の BTB 電源が必要であること 安全試験や EMC 試験もフルロードの状態で試験す る必要があることなど それらの試験設備他所内負荷を考慮した設計とした 47

60 5. プラットフォームの ソフトウェア の検討前章では 大型蓄電池システム 大型 PCS のグローバル認証基盤の中核をなすプラットフォームの構築についての検討結果を示している この検討は いわばプラットフォームの ハードウェア に関する検討に相当し このハードウェアがいくら優れていても このプラットフォームを世界水準に載せるための卓越な戦略なしには その能力は十分に発揮されない 本章では プラットフォームのソフトウェアの検討としての事業体制戦略 並びに今後の事業拡大方策に関する検討を行った結果を記す 5.1 プラットフォームの事業戦略ここでは プラットフォームの組織体制 リソース サービスコンテンツを含む 戦略 に関する検討を行う 検討にあたっての論点は 以下に示すような 5 つを抽出している 次節以降 これらの抽出された課題に基づいた検討結果を示す なお ここでは イメージを掴むためのケーススタディとして 大型蓄電池システムに関しては ( 独 ) 製品評価技術基盤機構 (NITE) が 大型 PCS に関しては ( 独 ) 産業技術総合研究所 (AIST) がそれぞれプラットフォームを保有するという仮定のもと 検討を進めている 論点 1: プラットフォームのバリュープロポジション Staff 論点 4: 試験エキスパートのリソース戦略 論点 2: プラットフォームのサービス提供内容 Style Shared Value Skill 論点 3: グローバル認証基盤としての組織体制 Strategy Structure System 論点 5: 試験場としての組織内制度の在り方 図 5-1 ソフトウェア検討のフレームワークと 5 つの論点 論点 1: プラットフォームのバリュープロポジション (Shared Value) NITE AIST に関しては 既にこれまでに当該分野において多大な活動実績を有しているものの 本事業で対象とするようなプラットフォームとしてのミッションが与えられるということはなかった 従って ソフトウェアの検討に先立ち まずはミッションの明確化を行うことが必要である NITE AIST のそれぞれの既存のバリューを下図に示す 双方とも それぞれこれまで当該分野においてこれらの Shared Value のもと 事業を実施してきており 社会的地位を築い 48

61 てきている状況である しかし 本事業でスコープとしている 産業競争力強化に資するプ ラットフォームとしての試験場 という観点からのバリューは示されていない 既存の Value 現在の NITE 製品安全センターは 製品事故の原因究明等を行うために 以下の様な試験設備を有している ただし これらの施設は今回の大型蓄電池に対応するものではない 可変環境テスト施設 / 電磁シールド型可変環境試験施設 / 恒温恒湿試験施設 / 燃焼試験施設 / 電気製品試験施設 / 加水試験施設 / 軟 X 線施設 / 電子顕微鏡施設 / 荷重試験施設 / 機器分析施設 出所 ) 経済産業省, 製品評価技術基盤機構 (NITE) の施設整備について ( 平成 21 年 6 月 ) 現在の NITE 製品安全センター本部 ( 大阪合同庁舎第 2 号館別館 ) 図 5-2 当該分野における NITE の既存のバリュー 既存の Value 産総研は 再生可能エネルギーの研究拠点としての位置づけを強化することを志向している 以下のような研究開発を行っていくのがミッション 水素や蓄電池等のエネルギー貯蔵とパワーエレクトロニクスを駆使した統合システム技術を開発し 時間的に変動する大量の再生可能エネルギーを活用する技術モデルを実証 軽量安価な太陽光発電モジュール等の革新的技術の研究開発を行い 大幅なコストダウンを実現 健全な技術普及と社会による受入れを支えるため 地熱 地中熱等の再生可能エネルギーデータベースを構築し提供 図 5-3 当該分野における AIST の既存のバリュー 従って これら 2 つの機関がグローバル認証基盤のプラットフォームとしての試験場を担 うに当たって バリュー (Mission) の追加が必要となる プラットフォームとしての試験 場ということを念頭においた バリュープロポジションを以下に示す 国際標準規格開発プラットフォーム 国際標準規格開発プラットフォームとして 関連工業団体等と協力の上 国で進める当該分野の国際標準化活動を 試験場で得られる実データをもとに推進していく 製品安全分野に関する事故原因究明 大型蓄電池システムの規格適合性評価のための試験場 大型蓄電池システムの試験に対応した設備を保有していない国内メーカが IEC 等の国際標準や 各国地域標準に適合するために 試験場として試験設備 試験員を提供し 適合性を評価するための試験および評価技術の開発をする 図 5-4 プラットフォームとしての NITE の新しいバリュープロポジション 49

62 国際標準化開発プラットフォーム 国際標準化開発プラットフォームとして 関連工業団体等と協力の上 国で進める当該分野の国際標準化活動を 試験場で得られる実データをもとに推進 支援していく 再生可能エネルギー研究開発拠点 大型 PCS 等の規格適合性評価のための試験場 大型 PCS 試験に対応した設備を保有していない国内メーカが IEC 等の国際標準や 米国 IEEE UL 等の地域標準の認証取得を行うために 試験場として試験設備 試験員を提供し 認証のための試験を行う支援をする 図 5-5 プラットフォームとしての AIST の新しいバリュープロポジション 50

63 5.1.2 論点２ プラットフォームのサービス提供内容 前項に示した新しいバリュープロポジションが与えられた NITE AIST がどのようなサー ビスをマーケットに対して提供することが適切か この課題に対するアドレスを行う グロ ーバル認証基盤としてプラットフォームが提供すべきサービスコンテンツは 以下の 4 つに 集約される 表 5-1 プラットフォームが提供すべきサービス サービスコンテンツ 大型蓄電池システム Service 1: IEC 各国地域規格等に 基づいた試験 Service2: 海外規格のプレ試験 大型PCSシステム 審議中のIEC規格等に 対応する試験を実施 IEC UL IEEE規格等に 対応した試験を実施 輸出先現地で蓄電池 を組み上げた上で試 験を実施する手間や 期間を短縮するため に 予め想定される試 験を実施 海外の指定試験場での 認証取得となる場合で も 合格までの試験期 間 回数短縮のため 予 め想定される試験を実 施 Service3: 標準化事業 国プロジ ェクト事業等への対応 国際標準化活動におけるリーダーシップの発揮のた め 国際標準の開発や試験技術を開発 既存規格の改訂や他国との議論の場等における発 言の裏付けとなる実試験データを取得 Service4: メーカ 研究所等の独 自研究開発 自社製品の更なる差別化のため メーカが研究開 発段階で設備を利用 メーカ 研究所 海外機関等のステークホルダーが 集い 共同研究開発プロジェクトを行うプラットフォー ムとしての場を提供 提供するサービスとステークホルダの関係 Service 1: IEC UL IEEE規格等に基づいた試験 試験場主体 Service2: 海外規格のプレ試験 協力 試験の依頼 共同試験の実施 認証行為の依頼 ユーザ メーカなど 認証機関 協力 共同試験の実施 国際標準化に係る国家プロジェクト委託 Service4: メーカ 研究所等の独自研究開発 関連研究機関 国内外の研究機関 国内外の大学など 関係業界団体等 日本電機工業会 電池工業会 電気学会など 国際標準化に係る国家プロジェクト委託 図 5-6 関係省庁 機関 経済産業省 ＮＥＤＯなど Service3: 標準化事業 国プロジェクト事業等への対応 提供するサービスとステークホルダの関係 51

64 5.1.3 論点 3: グローバル認証基盤対応としての組織体制 (Structure) NITE も AIST も グローバル認証基盤のプラットフォーム整備によって従来の活動の枠を超えたバリュープロポジションを構築するにあたっては (5.1.1 項参照 ) それに対応した新たな組織体制 ( エキスパートチーム ) の構築が必要である NITE AIST それぞれについて 具体的なエキスパートチームの設立に関する検討結果を下図に示す 新部署設立の提案 ( 案 ) 先端技術評価センター 試験技術エキスパートチーム 蓄電池安全性試験の評価技術開発 国際 海外規格の試験実施 エキスパートチームの機能 国際 海外規格の試験手順の研究 試験設備の適正な保守 運用 NITE 製品安全センターに 国内外の試験技術に特化したエキスパートチームを組織する 大型蓄電池システムの安全性に関する国内外の試験技術への精通は 我が国ではこれまで経験のないことであるため 関連工業団体等や各国内メーカ等との連携 ( 密にコミュニケーションを図ることのできるような場の設定など ) を通し 知見を深めていくことを目指す 上記のためには 大型蓄電池システム等に関するグローバル認証のための基盤整備について検討する部署の設立が考えられる 当部署では 早々に 試験設備の設計 発注 工事管理段階から積極的にエキスパートチームが関与していく必要がある 図 5-7 新しいエキスパートチームの組織化 (NITE) 新しい組織の新設 試験技術エキスパートチーム 系統連系設備の試験技術の開発 国際 海外規格の試験実施 エキスパートチームの機能 国際 海外規格の試験手順の研究 インテグレーション試験研究 再生可能エネルギー研究所内に 国内外の試験技術に特化したエキスパートチームを組織する 国内外の試験技術への精通は 我が国ではこれまで経験のないことである 関連工業団体等との連携 ( 密にコミュニケーションを図ることのできるような場の設定など ) を通して 知見を深めていくことを目指す 図 5-8 新しいエキスパートチームの組織化 (AIST) 52

65 5.1.4 論点 4: 試験エキスパートの確保方策 (Staff, Skill) グローバル認証基盤としてのプラットフォームになるに当たり リソース戦略は欠くことのできない要素である 現状として NITE については 消費生活用製品を中心に試験を行っており 弱電分野 燃焼事象に関連する試験技術 ノウハウを豊富に有する一方で 今回取り扱う大型蓄電池システムは強電の分野になるため 当分野に精通する技術職員が必要となる また AIST についても 研究機関であり 研究員を試験技術エキスパートとして登用することは難しい 諸外国においても下表に示すように NREL Sandia National Laboratory KEMA Powertest 等では 大型試験設備の運用に見合った人材を確保 育成している状況にある このような例に倣い NITE/AIST においても抜本的な人事施策が必要となってくる 海外の組織 NREL ESIF Sandia National Laboratory ESTP 表 5-2 試験設備運営に係る海外のリソース確保の事例人材の現状インバータ分野での試験対応は2,3 人で実施 経験が豊富で高度の学歴で この試験の分野での経験が豊富試験人員として 3 人程度がエネルギー貯蔵に関わっている どのスタッフも試験技術に精通した研究員である KEMA Powertest LLC 技術者 2 名 営業 1 名の 3 名体制で蓄電池分野の試験業務を行っている (1) 人材確保 NITE については 第三種以上の電気主任技術者資格保有者等 強電分野の試験技術に精 通している人材を確保する必要がある また これらの人材に加え NITE において燃焼事 象に関連する試験技術 評価技術開発に豊富な経験を有する製品安全センターの技術職員が エキスパートオペレータとして当設備を担当する AIST についても 国内外の規格に精通して試験の指導を行う招聘研究員 ( 技術顧問 ) の ほか 試験の実施やユーザに対するコンサルティングなどを行うエキスパートオペレータ 2 名程度の人事登用が必要である 人材確保にあたっては 系統連系等の試験技術に精通して いることを人材募集の要件とすることが望ましく またこれらの人材に加え 本分野につい て高い専門性を有する AIST の研究員が支援を行っていくことも重要である 任期付招聘研究員 ( 技術顧問 ):1 名 任期付き研究員 ( エキスパートオペレータ ):2~3 名 設備設計および工事発注 試験技術 / 評価技術の開発 国内外動向の把握 試験に当たっての指導 強電分野に関する専門知識をもとに試験を実施 必要な試験のコンサルティング 設備保守 運用 図 5-9 NITE の人材確保イメージ 53

66 招聘研究員 ( 技術顧問 ):1 名 エキスパートオペレータ :2 名 試験技術の研究 国内外動向の把握 試験に当たっての指導 専門的な試験の実施 必要な試験のコンサルティング 図 5-10 AIST の人材確保イメージ (2) 人材育成我が国においては 1.3 節 ( 6 ページ ) に示したような大型蓄電池システム並びに大型 PCS に関する規格の試験方法や評価技術に関して 十分な経験や知見があるとは言えない状況である そのため 確保した人材に対して エキスパートとしてのトレーニングが必要となる 具体的には 国内外規格の試験技術を体得するために 国からの援助を受けたトレーニング事業を実施していき 国内の知見のあるメーカ等の協力のもと ノウハウを蓄えていくことが必要であろう また 大型蓄電池システムや大型 PCS に係る国のプロジェクトや実証試験等に積極的に参画していくことや 関連業界団体やメーカ 電力会社等との密な技術交流も重要である その際に関係者一同 しっかり認識しておくべきことは Try&Error の精神の重要性である 我が国として未開の地である当該分野において サービス開始当初よりメーカ等のユーザが望む水準をクリアすることは困難な可能性がある 失敗を恐れずに積極的に取り組み 次なるステップへと上がっていく姿勢を養うことで プラットフォームとしての地位を確立していくことが期待される 重電メーカ 他研究所 国内認証機関との人材交流 強電分野に経験豊富な民間事業者 重電メーカ 電力関連企業 国内認証機関 ゼネコン / 設計会社等 技術交流 NITE 試験技術エキスパートチーム メーカのオンサイト試験支援 定期的な技術交流会の開催 実証試験による研究開発 国内外規格にもとづく試験手法の開発 評価技術開発 国際標準化活動への参画 IEC TC21 /SC21A TC120 等への参加 議論 海外チャネル形成 ジョイントワーキング活動 図 5-11 人材育成に向けた方策 (NITE) 国内外における試験技術の動向調査 海外規格 (IEC,UL IEEE 等 ) の文献調査 海外のユーザ ( 電力会社 発電事業者 ) ベンダー ( メーカ ) 評価者 ( 認証機関や研究所 ) へのヒアリング 実証試験 試験手順の検討 試験技術の開発 実機を用いた試験実証 試験技術エキスパートチーム JEMA 他の研究所 メーカとの人材交流 メーカのオンサイト試験支援 定期的な技術交流会の開催 国際標準化活動 TC 82 等への参加 ディスカッション 海外チャネルの形成 ジョイントワーキング活動 図 5-12 人材育成に向けた方策 (AIST) 54

67 5.1.5 論点 5: 試験場としての組織内制度の在り方 (System) ここでは 構築されるプラットフォームが国内外において広く試験場としての地位を確立 するための要件を示す (1) 国際的に信頼される試験結果を得るための要件海外に製品を輸出する際に 信頼ある試験所の試験証明書を求められる事例が増加している 試験所の能力に関する国際規格である ISO/IEC 17025( 試験所及び校正機関の能力に関する一般要求事項 ( General requirements for the competence of testing and calibration laboratories)) においては 下図のように管理上の要求事項及び技術的要求事項が規定されている 試験所は ISO/IEC に基づいた運営を行うことで 試験所の品質と技術能力の継続的改善を図ることが可能となり その試験結果に対する信頼性を向上させることができる 管理上の要求事項 1. 組織 2. マネジメントシステム 3. 文書管理 4. 依頼 見積仕様書及び契約の内容の確認 5. 試験 校正の下請負契約 6. サービス及び供給品の購買 7. 顧客へのサービス 8. 苦情 9. 不適合の試験 校正業務の管理 10. 改善 11. 是正措置 12. 予防措置 13. 記録の管理 14. 内部監査 15. マネジメントレビュー 技術的要求事項 1. 一般 2. 要員 3. 施設及び環境条件 4. 試験 校正の方法及び方法の妥当 性確認 5. 設備 6. 測定のトレーサビリティ 7. サンプリング 8. 試験 校正品目の取扱い 9. 試験 校正結果の品質の保証 10. 結果の報告 図 5-13 ISO/IEC の要求事項出所 )ISO/IEC 17025:2005(JIS Q 17025:2005 例えば UL の Data Acceptance Program で利用される試験場についても 下表のように ISO/IEC をベースとした要求事項への適合性が求められている 55

68 表 5-3 UL の Data Acceptance Program の概要と ISO/IEC17025 の取り扱い プログラムの種類概要 Witness Test Data Program (WTDP) ( 立会試験プログラム ) Client Test Data Program (CTDP) ( 顧客試験採用プログラム ) Third-Party Test Data Program (TPTDP) ( 第三者試験データ採用プログラム ) Total Certification Program (TCP) ( 顧客評価全面採用プログラム ) 出所 ) 新版 UL 規格の基礎知識第 3 版より作成 UL エンジニアがクライアントの試験サイトへ出向き 製品試験の立会いおよび監督を実施 試験施設および試験装置が適切であるかどうか審査し 選択した製品サンプル 試験手順 試験データが適切であり かつ正確に記録されていることを確認 試験に使用する設備等が ISO/IEC をベースとした UL の要求事項への適合が必要 UL エンジニアが試験には立ち会わず 提出されたサンプル製品と試験データを検証し 適合性確認のために必要であると判断される試験を UL 試験所またはクライアントの試験所で実施 試験場は UL の審査を受け ISO/IEC をベースにした UL の要求事項への適合が必要 UL が契約している第三者試験場において試験を実施する 試験データは UL のレビュー後 認証に活用される 試験場は UL の審査を受け ISO/IEC の要求事項を満たしていること 試験方法 手順が適切と認められること 定期的な審査を受けることが必要 クライアントの試験員が 自社試験場にて試験を実施しレポートを UL に送付 UL はそれを検証し 認証を付与する 試験場は UL の審査を受け ISO/IEC をベースにした UL の要求事項への適合が必要 年次監査 四半期に一度の技術的監査が必要 (2) 試験の秘匿性今回整備するプラットフォームは メーカ 研究機関を始めとする様々なステークホルダが利用することとなるため 試験にかかる情報の秘匿性は重要な検討項目である 以下のような方策が望まれる ユーザとの NDA を締結し 試験に関する情報が外部に漏えいしないようにする 試験内容が他に見えないような工夫をハードウェアの観点から行う 試験場利用時間帯をスケジューリングし 鉢合わせを防ぐ (3) 設備利用の公平性上記に加え 世界的にも類を見ないプラットフォームとしての試験場は 一民間企業や規模の小さい研究機関では行うことができないような技術的検討が可能となる このような試験能力は 広く社会的利益に資することが求められ 特定のユーザに偏った運用となってはならない そのため 例えば AIST では 並列で運用し 順番待ちが起こらないような工夫などを行うといった方策が望まれる また NITE においても大企業の既存大型蓄電池システムメーカに加え 新規参入を目指す中小 ベンチャー企業等にも広く門戸を開放し 大型蓄電池システム分野における技術的イノベーション創出を後押しするという視点も重要である 56

69 5.2 プラットフォームの事業性の検討とマーケティングの検討前節にグローバル認証基盤の中核をなすプラットフォームとしての事業戦略を見てきた ここでは これまでに見てきたハードウェア ソフトウェアを有するプラットフォームとなる試験場の事業性に関するフィージビリティスタディの結果と マーケティングの観点から プラットフォームの事業収益性向上のために必要となるアウトリーチ戦略について整理を行った プラットフォームの事業性評価今回の事業では 事業性を担保するために最低でも運転 管理費に見合った収入を得る必要がある メーカによる施設の利用 14 に加えて 本プラットフォームを活用した国際標準化研究開発プロジェクト ( 次章参照 ) 等での利用も想定されるため 試験場の事業費としてはフィージブルと想定される しかしながら十分な収入を毎年得て 持続的に設備を運営していくためには 民間利用の稼働率の向上 ならびに国際標準活動や関連研究開発に積極的に関わるなどにより 国プロジェクトへの貢献を高めていくことが必要である そのためにも試験技術の向上など能力の強化に努めるとともに 国内外への積極的なプロモーション活動などを行っていき ユーザーを増やしていくことが必要である 14 ワーキンググループの参加企業への聞き取り調査により意向を把握した 57

70 5.2.2 マーケティングの観点から望まれるアウトリーチ戦略前節でのフィージビリティスタディの結果 現時点から展望したグローバル認証基盤としてのプラットフォーム (NITE AIST) は 共に事業としてフィージブルであるという示唆を得た 本試験場はプラットフォームとして メーカ 認証機関 研究機関等から積極的に利用されていくことが望まれる そのためにも国からの支援等に頼るのではなく 自ら積極的に働きかけていくことでユーザを増やしていき ユーザから選ばれ 利用されるプラットフォームとして 自律的な運営が可能となることが望まれる (1) マーケティングからの示唆本事業において提案されるプラットフォームが 試験場として収益性を確保し 持続的に事業活動を行っていくためには ユーザを確保するためのマーケティング戦略が必要不可欠となる そのため 試験場として クライアントを拡大していき 設備稼働率を高めて持続的な運営を行っていくための方策の検討が必要である 前節までの検討内容 持続的な事業を行うためには ハードウェア ( 試験場の設備構成など ) 一般企業での会社の建屋 導入機器など 一般企業でいうところの どのようにサービスに対する顧客を増やしていき 商売を拡大していくか 企業の 事業体制の構築 ( 会社として に相当 収益性を確保していくためには マーケティング戦略が重要 ソフトウェア ( 試験場の運用体制 ) 一般企業での会社の体制 組織制度など 試験場として クライアントを拡大していき 稼働率を高めて持続的な運営を行って行くためには? 図 5-14 マーケティング戦略の必要性 一般的に マーケティング戦略を検討する上では 4P( 商品 価格 場所 ( チャネル ) プロモーション ) のフレームワークでそれぞれの項目に関する検討を行っていくことが基本となる 今回提案している試験場に関して これらのフレームワークでの検討を行った結果を以下に示す 4P のうち 商品 価格 場所 ( チャネル ) については 世界的に類を見ないような大型の設備であることや NITE/AIST が公的機関であること またターゲットとするクライア 58

71 ントが国内に存在することなどから これらの要素については優れていると判断できる 一方でプロモーション施策については 我が国の特性として世界に対するアピールがさほど得意ではないという点や また NITE/AIST が公的機関であるが故の課題もあると思われるため 重点的な検討が必要である Product Price 試験サービスであると捉えると 前節までに見てきたように 世界的に見ても一流のハードウェア ソフトウェアを取りそろえている このような試験場のケイパビリティによって 一流の試験サービスを提供していくことができる 今回新拠点を整備することとなる NITE AIST は独立行政法人であり 民間のような 営利目的 での事業展開ではない 営利目的ではないが故の 比較的安価な価格設定を行っていく方針で検討がなされるべき 一方で 民間のようなコスト削減等の 企業努力 を行っていく必要があり このような マインド を持つことが重要 Place 今回の検討方針である 我が国での認証基盤 となることにより 日本にて海外規格の試験認証を行うことが可能となる 我が国の企業にとっては利用しやすいため 国外試験機関に対してアドバンテージあり Promotion 戦略的なプロモーション施策を行っていく必要あり 図 5-15 マーケティングの観点からの試験場の評価 プロモーションについては 一般企業のケースでは 広告戦略 PR 広報戦略 セールスプロモーション戦略 人的販売戦略等 様々な戦略が考えられるが 公的機関が提供する試験場という特徴的な点を踏まえると 特に重要なのは新拠点自体の認知度を高め 新拠点でのサービス提供能力やそこで行われている活動の重要性を広く周知する アウトリーチ活動 15 といえる 2.2.1(1) (17 ページ ) に示した NREL の ESIF は その存在 並びに能力の可能性については 現在世界中の当該分野における技術者の知るところとなっている この要因として NREL の優れたアウトリーチ戦略が指摘される NREL の ESIF では 以下に示すような 人の目に触れる ことを意識した活動に重点を置いており このような活動が 同試験設備が 15 Outreach:Out に Reach する 手を差し伸べるというのが原義だが 外部の知るところとなる 活動を 指す 59

72 世界の注目を集める成功要因となっている Technological な PR 活動 関連する豊富な技術文献 国際会議などでの試験場の紹介 国内外技術者訪問の積極的な受け入れ 関連資料の豊富な Web ページへのアップロード 豊富な技術協力プロジェクト 国際協調フレームワークの有効活用 (ISGAN など ) General な PR 活動 魅力的な Web サイトの整備 充実した Flyer( チラシ ) brochure( 小冊子 ) の整備 Smart Grid News などの新聞メディアの活用 TED など 著名なメディアへの登壇 (Business Development Manager: Martha Symko-Davies) 図 5-16 NREL ESIF のアウトリーチ活動 このように 海外における試験 認証機関が なぜ多くのユーザに選ばれるかという理由 として 以下のようなものが考えられる 何よりも PR 活動 が上手い 潜在的なユーザが自然と存在を知ることとなる 制度に頼るだけではなく 多くの試験実績 新たな試験 認証のフロンティアとしての取組みなどの 実績 を売っている 決して ビジネスオポチュニティ を逃さない このような海外の試験 認証機関の 強み は 下図に示す 好循環モデル で説明することができる すなわち まずは潜在的なクライアントに知ってもらう ( 認知される ) ことから始まる そしてクライアントに対してサービスを提供する過程において そのクオリティ ( 差別化要因 特別なサービスであったり 試験や評価自体の適正さ 対応の良さなどが含まれる ) を認識してもらうことで リピーターとなってもらったり他の潜在的クライアントへ評判が波 60

73 及することとなる そして 他の潜在的クライアントが当該試験 認証機関を知るところとなる この好循環モデルにおいて重要なのは 入り口部分の 知ってもらう ( 認知される ) というところである 加えて 今回提案するプラットフォームとしての試験場は 国内のみならず 国外に対しても 提供するデータの受容性が高いものでなくてはならない そのためにも まずは世界中の潜在的ユーザに対して プラットフォームを認知してもらうことが成功への鍵となる 次の展開に進むために 伝えていくべきことを検討していくことが重要 サービスのハイクオリティさを知ってもらう リピータとなってもらう口コミで広げてもらう サービスを提供する 知ってもらう ここがないと何も始まらない 入口をしっかり固めるべき 図 5-17 試験認証ビジネスにおいて押さえるべき好循環モデル 61

74 (2) アウトリーチ戦略のあり方 アウトリーチ戦略については 今後設備が具体化していくに従って 随時検討を行ってい く必要があるが アウトリーチ戦略を考えるにあたっての論点は 以下のように整理される Remind Resource Public Relation Activity Openness 記憶に残す ということを意識して Catchy な名称を付ける 産総研の FREA (Fukushima Renewable Energy Institute, AIST)- フレア はグッドプラクティスではないか 魅力のある Web や関連資料を取りそろえる 実績についても公開できる範囲を広げていく方策をとる 専門的 / 一般的にこだわることなく メディアへの露出を広げる方策をとる 可能な限り試験場自体を公開し 国内外の技術者 / 一般の方々の訪問を受け入れる 実施中のプロジェクトについても可能な限り公表していく 見せ方 を重視する ( 下手なこと 未確定なこと は言いたくないのが常ではあるが 言わないことには伝わらない ) ビジネスデベロップメントを重視した組織づくり 横断的戦略 ビジネスデベロップメントリーダーを決める Coordination 世界的な活動に身を置き 国際的なプレゼンスを高めていく 著名な共同プロジェクトを実施し 実力を対外的に示していく 図 5-18 アウトリーチ戦略を考えるにあたっての論点 これらの中で Coodrination は特に重要ではある 例えば下記に示すような ISGAN SIRFIN や ELECTRA プロジェクトといった世界的な枠組みを活用することからはじめていくと良いと考えられる また このようなアウトリーチ活動を支えるリーダの役割も重要である NREL ESIF でも Business Development のマネージャ職を置いて活動を推進している このような取り組みを推進していくことで プラットフォームとしての試験場の世界的な認知度を挙げていく事が必要である 62

75 Theme 1:ISGAN SIRFIN への参画 実施内容 新拠点を世界に知らしめるための ISGAN SIRFIN への参画と積極的な新拠点のプロモーション活動の実施 期待される効果 ISGAN SIRFIN はテストベッドの世界的な共有を検討する場であり NREL SNL DER-ri ( 欧州 DERlab イニシアティブの欧州全域での研究インフラ共有プロジェクト ) などが参画している ここに名前を連ね 積極的な新拠点のプロモーションを展開していくことで 新拠点に対する認知 理解が世界中に浸透していくと考えられる International Smart Grid Action Network IEA の実施協定であり スマートグリッドに関する各国政府間の協調を図っていくネットワーク 具体的な取組はいくつかの ANNEX に分かれており SIRFIN (Smart Grid International Research Facility Network) は ANNEX5 となる 図 5-19 Coordination の取組の例 - ISGAN SIRFIN Theme 2: 欧州 ELECTRA プロジェクトへの参画 実施内容 欧州 FP7 ELECTRA プロジェクトへの積極的な関与を通じて 欧州における新拠点のプロモーション活動を実施 期待される効果 ELECTRAプロジェクトは 2030 年の電力システムに対応した革新的な制御技術研究を行うもので 欧州 EERAメンバが中心となり 国際的な研究機関の連携を志向 研究に参加して欧州におけるアウトリーチ活動を展開することで 国際標準化活動の試験評価のプラットフォーム としての新拠点に対する認知度を高め 新拠点での試験データの受容度を高めることなどにより IEC 国際標準化活動を円滑なものとできることが期待される ELECTRA(European Liaison on Electricity grid Committed Towards longterm Research Activities)2014~2017 年 EERA は欧州研究機関のアライアンス組織 ELECTRA には EERA メンバの他 米国 EPRI 豪州 CSRIO 中国の国家発展改革委員会能源研究所 (ERI) と上海交通大学 (SJTU) が WP10( 国際協力 ) に参加表明 図 5-20 Coordination の取組の例 - 欧州 ELECTRA プロジェクト 63

76 6. プラットフォームを活用した国際標準化研究開発前章ではグローバル認証基盤の中核をなすプラットフォームである試験場に関して ハードウェア ソフトウェアの双方の観点からのそのあり方 構築に関する検討を行ってきた 特に国際標準化に関する研究開発については 今回整備する世界最先端の試験設備 高度な試験 評価技術により国際的に信用される実試験データを取得した上で標準化議論の場で我が国がリーダーシップを発揮していくことが求められる そのために このプラットフォームを活用しての世界に先駆けた取り組みを行っていくことが重要であり またその取組みを我が国の産業競争力の強化に繋げていくことが必要である 下記に示すような研究開発のテーマは 産業競争力への寄与が可能であると考えられる 標準化を進めるインセンティブ 産業競争力への寄与 標準開発テーマ ( 例 ) 1 性能面での評価 品質や性能面での評価を明確にする システム全体としてのパフォーマンスを示すことで イニシャルコストの勝負からライフサイクルの勝負に場を移す エネルギー貯蔵パフォーマンスプロトコル太陽光発電のシステム評価指標の検討大型 PCS の EMC 規格の国際標準化の加速 2 海外市場への参入の円滑化 市場が形成されている / 形成されようとしている国での標準策定に参画 我が国技術と調和した標準とすることで 障壁を未然に取り払い 市場参入の円滑化を図る 大型蓄電システムの安全性エネルギー貯蔵パフォーマンスプロトコル PCS の国際的な新機能標準への整合性検討 3 先行開発した試験認証技術の活用 我が国が先行して開発した試験認証技術を活かし コスト低下を図る 大型リチウムイオン電池の安全性 DER 大量導入時の PCS 機能の試験手順に係る検討 図 6-1 国際標準化による産業競争力強化への寄与 64

77 6.1 海外諸国との連携のあり方大型蓄電池システムや大型 PCS は欧米をはじめとしたグローバルな地域で市場化されてきている 国際標準化研究開発を行う際にも世界のマーケットニーズを捉え 各国と連携した取組を行う事で 国際標準に我が国の考え方を盛り込んだり我が国メーカの製品開発において各国の考え方を取り入れるなどの効果により 海外市場展開の円滑化に繋がると期待される またアジア等の新興国については 今後の市場ポテンシャルを睨み 本格市場の立ち上がり前から戦略的な提携を行うことで 市場立ち上がり期に適正な環境整備が可能となると期待される 欧米 日本 世界のマーケットニーズを捉え 国際標準研究開発を進める 共同研究等により国際標準開発を共に進めていく 初期段階での市場形成時に標準 ( 調達要件 ) が確立する可能性 類似の研究開発テーマにおいて 手を組む仲間となりうる アジア 技術交流等を通じ 本格的市場立ち上がり前から戦略的に提携 将来の市場ポテンシャルをにらみ 市場立上り前から戦略的に提携しておく必要性 図 6-2 海外市場の適正な環境整備を目指した諸外国との連携のあり方のイメージ 65

78 7. プラットフォームを活用した国内認証機関の強化戦略認証基盤としての国内認証機関に求められる役割として 以下の2 点が挙げられる プラットフォームの整備により 国内での海外規格の試験環境が整えられることとなるが それと合わせて 国内認証機関がこのプラットフォームを活用して海外規格の認証を発行できるようになることで 認証費用の低減等のメリットが期待できる また 現状我が国の認証機関は欧米諸国の認証機関と比較してさほど海外展開を行っていなかったり また本分野での規格開発にもあまり関与していない 積極的な海外展開や 試験技術や規格開発の技術を高めることで 世界のグローバル認証機関と伍すような事業展開を行い メーカの海外進出の先導役となることが期待されている 1 国内認証機関による海外規格の認証 ( 海外規格の認証発行 ) 米国 欧州 アジア等の海外市場への輸出の際の障壁となっている認証取得を 新たに整備する試験場を活用するな どにより国内で取得できる体制を整え メーカの認証費用の低減等のメリットを図る 中国のように認証試験場が指定されている場合でも プレ試験を国内で実施して 当地での試験負荷の軽減を図る 2 世界のグローバル認証機関と伍すような事業展開 ( グローバル事業展開 ) 諸外国での規格や試験方法の検討に際して当局に情報提供を行ったり 海外現地規格の把握や認証に関する情報提供を行うこと等により メーカの海外進出の障壁を下げる グローバルに展開して世界の中で存在感を発揮し 規格開発の面でもトップランナーとなることで 認証機関として地位向上を図ると共に メーカの海外進出の先導役となる 図 7-1 国内認証機関に求められる役割国内認証機関がこのような役割を果たすためには プラットフォームである試験場を活用したり 試験場と連携を図っていくことなどにより 特に次の4 項目について自らの基盤を整備し 強化していく必要がある 1 海外規格の認証を発行できるようにするための基盤整備 強化 2 海外事業展開を行うための基盤整備 強化 3 認証機関としてのブランド力を高めるための基盤整備 強化 4 人材面 技術面での基盤整備 強化 下図に これらの基盤強化に向けたマイルストンを示す 仮に 日本に新試験場を整備 (2 年間と想定 ) するとして 第一段階を試験技術の習得フェーズとして 2 年間と想定する 第二段階は試験実績を蓄積するフェーズとしておよそ 2 年間を想定する ここまでの段階において 海外規格の認証を発行できる体制を整え また人材面の強化等も行い 次の第三段階においてはプラットフォームを活用するなどして海外規格の認証を発行したり また海外における事業展開を本格的に行ったりしていく 66

79 時期 第一段階 ( 試験技術の習得 ) 第二段階 ( 試験実績の蓄積 ) 第三段階 ( 海外規格の認証 / 海外展開 ) 基盤強化 (2 年間 ) (2 年間 ) (4 年後以降 ) 1 海外規格の認証発行 海外規格の認証発行に向けた調査 試験実績の蓄積 国内認証機関による海外規格の認証 2 海外事業展開 ( アジア ) 政府間での共同研究等の MOU を締結し 相手国関係者との連携強化 相手国での実証試験への関与や 試験設備や試験技術についての継続的な技術交流 コンサルテーション等 市場動向に応じた海外展開 ( 現地認証機関への経営の関与 : 出資等 ) 3 海外展開に向けたブランディング サービス開発 ( 新試験場等の関係者との連携 ) 先行的な認証サービスの提供 大規模システム開発への試験サービス 1 2 に対する貢献 既存の規格の改定作業への参画 (IEEE1547 改定作業への参画等 ) 新規の規格開発支援 (TC120 向けの規格開発等 : 研究機関と共同で実施 ) 4 人材確保 スキルアップ 技術力強化 研究機関との連携できる人材の拡充 先進的な標準策定の知見の習得 海外認証機関との交渉可能な人員の拡充 事業開発でき リーダーシップを有する企業家精神のある人材の育成 メーカのとの人的交流による人材強化 ( メーカからシニアを引き受け 若手をメーカにて研修等 ) 図 7-2 国内認証機関の基盤強化に向けたマイルストン 海外での事業展開に必要な知見を有する人材の拡充 67

80 おわりに本報告書では 太陽光発電 ( 大型 PCS) や大型蓄電池システムの海外市場への展開を行う際に直面している 1 現地における認証制度 並びに2 経済性といった二つの壁を突き破るために 認証基盤という側面からの対応策について検討を行ったものである そのため 海外で既に用いられている あるいは今後普及するであろうと見込まれる規格に適合していることを国内において評価できる体制基盤の構築と 我が国のメーカの品質や性能等を客観的指標により示すことができるような規格 及びその規格に基づいた試験技術 認証スキームの継続的な開発を可能とすることで産業競争力を強化し 国際展開を加速するための認証基盤構築のブループリントを記した その際 我が国の現状と海外における認証基盤の構築事例を踏まえ 特に優先して検討す べき課題として 次の 4 項目についてブループリントを策定した 大型認証基盤の プラットフォーム ( 試験場 ) の構築 プラットフォームの ソフトウェア の検討 プラットフォームを活用した本分野での国際標準化研究開発 プラットフォームを活用した国内認証機関の強化戦略 本ブループリントの内容を踏まえ 産業競争力強化の一助とするために 次年度以降 我 が国の認証基盤を強化していくことが必要である 68

81 参考資料 1 海外における大型蓄電池システム関連試験場の事例 1. Sandia National Laboratory NREL ESIF Energy Storage Lab KEMA Powertest LLC TUV SUD China EPRI Intertek VDE Battery and Environmental Test Center

82 1. Sandia National Laboratory 機関名試験場概要規模設備 Sandia National Laboratory 発送電の信頼性 性能 競争力を向上させる高度エネルギー貯蔵技術の開発を目的として 公平な第三者評価の観点から試験を行うことで ビジネスケース評価および技術比較のためのデータを取得する セル~MW クラスシステムまで対応 セル試験 100 チャネル分のセル試験装置有 ( 米国試験装置メーカ Bitrode 社製 ) システム試験 ESTP(Energy Storage Test Pad) による試験により MW クラス蓄電設備を含めた様々な構成の試験を行う 温度制御可能なチャンバーを設置 ESTP: コンテナ型モジュール試験設備 ESTP における MW クラスの負荷制御およびテレメトリを PLC によって今後自動化していく予定 試験項目 電池性能の評価 検証用に設計された試験プログラムを用意 ESTP での試験を行うことで 業界における大規模エネルギー貯蔵設備の信頼性を担保することができる ESTP による主な試験構成 アプリケーション特有のサイクルテストを通じてメーカが示す仕様 諸元との比較試験を実施する 1 周波数調整およびエネルギーシフトアプリケーション向け試験 2 単独運転状態の負荷追従と電力品質アプリケーション向け 3 系統連系した状態での無効電力サポートアプリケーション向け その他 RedFlow 社の亜鉛臭素電池 (5kW/10kWh) についても SDK を用いて試験を 実施 70

83 < 参考図 > David Rose, Michael Montoya and Summer Ferreira, Sandia National Laboratories, Energy Storage Test Facility (ESTF) 2 Name David Rose, Sandia National Laboratories, Energy Storage Test Pad 71

84 2. NREL ESIF Energy Storage Lab. 機関名試験場概要規模設備試験項目その他 NREL Energy Storage Laboratory 定置用蓄電池 車載用蓄電池およびこれらの系統連系 統合に関する研究を行う エネルギー貯蔵システムの性能や分散型エネルギーシステムとの両立を目指した試験に必要な手法を提供する エネルギー貯蔵研究所では MW 単位の電力試験や高度な HIL( ハードウェア イン ザ ループ Hardware-in-the-Loop) 試験 MIL( モデル イン ザ ループ Model-in-the-Loop) 試験を提供する 試験場空間 :9,600 平方フィートの空間を提供 環境試験室 : 電池パックやコンデンサ 電気機器の試験に適した中型試験室と車両乗り入れ式の大型試験室を完備 直流電力試験所 250kW 900Vdc まで可 各種試験用処理液 ガス ( 天然ガス バイオディーゼル 冷却水 加熱水 圧縮空気 ) 先進的な情報取得 監視機器 SCADA( 監視制御システム ) によるデータ収集 制御システム 一般的なマイクログリッド構成装置 交流用負荷バンク 双方向の直流供給源 シミュレータ 太陽光発電シミュレータ 風力発電シミュレータ 系統シミュレータ 電池性能評価 充放電効率 安全性試験 モデルの有効性検証 長期持続信頼度 上記の試験対象は以下の機器により実装される : 乗用車用電池 (V2G による充放電 ) 定置式電池 エネルギー貯蔵のための PCS 電気二重層キャパシタシステム 商用マイクログリッドのような直流システム 研究所 ( 試験場 ) には以下の専門家がスタッフとして在籍しており 蓄電池に関する基礎研究や製品開発を行なっている 電池製造メーカ技術者 エネルギー貯蔵システムのシステムインテグレータ 据付者 EV 充電スタンドインテグレータ 自動車メーカ技術者 72

85 電力会社 認可研究所 政府機関 大学 他の国立研究所 < 参考図 >

86 3. KEMA Powertest LLC 機関名試験場概要規模設備試験項目 KEMA エネルギー貯蔵説部を安全 適切に運用するためには その性能や特徴を定量的に評価する必要がある また メーカの公称スペックを実際のアプリケーションを想定した試験によって実際に試す必要がある としている California 州の Chalfont にある KEMA Powertest, Inc. の施設を利用 1MW 単位以上での試験を行いより正確な試験結果を提供する エネルギー貯蔵設備は実際の電力系統に接続されて試験される 最大電力 2MW 出力電圧 100V, 240V, 480V, 600V, 830V( 単相または三相 ) 最大出力電流 3,000A( いずれの電圧階級でも ) 充電源 放電先地元の電気事業ネットワークと同期 試験場所屋外 100ft.( フィート ) 60ft. 屋内 30ft. 20ft. 制御 計測システム 負荷モデリング機能により様々な充放電サイクル ( 時間規制 ピーク料金に対する応答等 ) を模擬 IEEE1547 に則り連系状態を試験することも可能 系統連系し PJM Interconnect からリアルタイム状況を入手し周波数変動や立ち上がり時間に対する応答性を解析する 電池 電池スタック試験 過充電 熱暴走試験 外部短絡試験 逆極性試験 高度試験 (60,000ft. まで可 ) 施設には天候制御試験室や有害試験室などが完備されており 特定の性能を試験することができる ディープサイクル寿命試験 環境模擬試験室による特定温度 湿度環境下での試験 振動 衝撃試験の実施 性能試験 定格容量 効率 充放電サイクルと実際の運転状態を比較し どの製品がどのアプリケーションに最も適しているかの判断を支援する 製品試験 1 セル 1 つ 1 つの構成 設計 管理手法を解析 2 電圧制御 電圧フリッカ 周波数制御等に着目し 系統連系状態においてどのように制御されているかを観察 ライフサイクル ( 寿命 ) 試験 不規則な充放電や装置の腐食等による性能劣化を評価する 安全性試験 IEC 規格 UL 規格に則りセル単位において物理的 電気的衝撃や過充電によってどのような影響が出るかを試験する 工場受入試験 (FAT) 蓄電池の制御機能を試験場で試験し試験計画を作成 結果を分析することでシステムが導入可能であることを認証する文書を提供する 74

87 その他 現地受入試験 (SAT) エネルギー貯蔵設備が現地に導入されてからも一定の性能が出ることを KEMA が保証する エネルギー貯蔵設備と変電所の監視装置を用いてリアルタイムに性能を評価 長期的に監視を行うことで 所定の条件に沿ってシステムが継続的に運転可能であることを確認する AES の 2MW リチウムイオン二次電池に対し 周波数調整機能における技術的応答特性を測定する試験を実施 IEC MIL UL UN 規格のための試験も実施可能 < 参考図 > 4 4 KEMA, Energy storage performance testing 75

88 4. TUV SUD China 機関名 TUV SUD China 試験場概要バッテリのセル モジュール パック試験を行う 対象となるアプリケーションは 電気自動車 固定バッテリ 鉄道船舶用 二輪車 グリッド用蓄電装置 バックアップ利用 無停電電源装置 (UPS) 電気自転車 航空宇宙等 規模設備試験項目 ライフサイクル試験 ( 環境サイクル試験 カレンダーサイクル試験 ) 性能試験 ( 要件に合わせ試験プログラムをカスタマイズして実施 ) 環境試験 ( 振動 衝撃 EMC 熱サイクル 腐食 粉塵 塩 湿度) 輸送試験 (UN38.3 に従い リチウムイオン電池輸送の安全性を試験 ) 過酷試験 釘刺し (Nail penetration) 過充電 / 過放電 短絡回路 熱安定性 能動冷却を伴わない循環 圧壊 / 破壊 落下 燃焼 浸漬 ガス分析その他 バッテリ試験には 電気試験 化学試験 腐食試験 機械試験 過酷試験などを含む全てのレベルを用意 対応する規格は以下のとおり DOE/ID DOE/ID IEC /2 IEC ISO /2 SAE J2464 SAND SBA S1101 UN 38.3 TUV-SUD の蓄電池向け試験場は世界で北米 ドイツ 中国 韓国 シンガ ポール等に設置 76

89 5. EPRI 機関名試験場概要規模設備試験項目その他 EPRI EPRI Knoxville Test Facility: EPRI ノックスビル試験場 系統 PV サイト 変電所における DESS( 分散エネルギー貯蔵設備 ) の有効性 信頼性を工場させることを目的として設置された 1MW までの蓄電池システムに対応 NaS 電池 亜鉛臭素電池 鉛蓄電池 リチウムイオン電池 新しいその他のエネルギー貯蔵装置に関し システムの性能とグリッドとの互換性に関して公平で客観的な評価を行う 環境試験室 高サンプリングレートでのデータ取得 IEEE1547 準拠単独運転防止試験 グリッド互換性試験 (UL 1741 準拠 ) ベースライン システム特性評価 ( 効率性 / 容量 / 持続性 ) メーカ仕様と比較した動作特徴試験 現場使用例のシミュレーション デュアル モード運用試験 ( ピークシェービングおよび周波数調整のデュアル運用を模擬 ) 収集された実験データに基づき OpenDSS モデル を開発する 対応する規格 IEEE1547 UL 1741 これまでに行われた試験 Greensmith (Satcon) / International Battery 50 kw / 82 kwh - 3 phase Greensmith (Satcon) / Boston Power 50 kw / 50 kwh; 3 phase BYD 50 kw / 46 kwh 3 phase NEC 25 kw / 50 kwh LG-Chem: 4 kw / 10 kwh RW Beckett: 25 kw inverter and TBD battery (with FirstEnergy ) International Battery 25 kva-50kwh w/transformer (with FirstEnergy) 新規プロジェクト 1 MW / 2 MWh Li-ion Demo: Phase I Specification FIAMM 25 kw System via a Supplemental project 1 kw / 7 kwh Sunverge System Duke Notress DOE ARRA Project 風力発電併設の蓄電池システムに関し EPRI が Duke Energy をサポート 風力発電併設蓄電池システムのケーススタディを実施することにより ERCOT 市場への参入を支援する MW / MWh Battery System の実証を予定 77

90 6. Intertek 機関名試験場概要規模設備 Intertek ミシガン州のデトロイト試験場において 中型および大型のバッテリ サイクリング システムを 5 基導入 Intertek では 国家規格 国際規格 業界特有規格に合わせた包括的なバッテリ試験を提供する 500 基を超える小型バッテリ試験ステーションに加え 今回の新システムにより 軍用 電気自動車用 バックアップ電源や無停電電源装置などを使途とする中型および大型のバッテリ パックの試験が最大 30 基まで可能となっている 試験項目 安全試験 性能試験 燃焼および過酷試験 コンサルティングおよびアドバイスのサービス モデリングおよびシミュレーション UN/DOT 38.3 準拠リチウム バッテリの輸送試験 Post-Mortem( 事後解析 ) CTIA バッテリ認証 :IEEE 1725 および IEEE 1625 EU バッテリ指令サービス その他 対応する規格 UN/DOT 38.3( リチウム バッテリの輸送試験 ) IEEE 1725 および IEEE 1625(CTIA バッテリ認証 ) IEC Intertek は 米国 NRTL の認定企業であり 同様にカナダの試験認証機構 (Testing Organization and Certifying Body) およびヨーロッパにおいて認定された機関 (Notified Body) として認められている 78

91 7. VDE Battery and Environmental Test Center 名称 規模 外観 VDE Battery and Environmental Test Center (Offenbach) 2500 平方メートル 試験項目 一次電池 二次電池 ( 特にリチウムイオン蓄電池 ニッケル水素電池 ) 電池パック レドックスフロー電池や燃料電池などのエネルギー貯蔵システムを対象とする 事故が起きた際の電池の動作を検査できる装置を備える サイズ m 400kg までの電池に対応可能 ( 電気自動車向けのリチウムイオン二次電池パックの規模 ) 以下の試験項目を実施可能 安全性試験 性能試験 過酷試験 化学試験 ( バッテリ規格 2006/66EC) バッテリ管理システム (BMS) 試験 輸送試験 振動 衝撃試験 負荷試験 ( 釘刺し試験 破壊試験 ) 10m の高さの落下台からの落下試験や時速 50km まで加速しての衝突試験などが実施可能 湿度や温度変化などの環境条件を模擬可能対応規格 電動車両関連規格 ISO series : 電気自動車リチウムイオン牽引バッテリパック及びシステムの試験仕様 ISO 6469 series : 電気自動車安全仕様 SAE J 2464 : Electric and Hybrid Electric Vehicle Rechargeable Energy Storage System (RESS) Safety and Abuse Testing その他電動車両関連以外の規格 DIN EN IEC 62133(VDE ) : Safety requirements for use in portable devices UL 1642 : Lithium batteries UL 2054 : Household and commercial batteries 79

92 試験所にて実施した試験結果をもとに 以下に示すような認証マークや証明書を発行可能 VDE マーク認証 CB 証明書 UL 認証 < 参考図 > 落下試験の様子 ( 動画 )

93 参考資料 2 海外における大型 PCS 関連試験場の事例 1. NREL ESIF( 米国 ) KEMA Flex Grid Laboratory( オランダ ) Fraunhofer IWES PNI( ドイツ ) アーカンソー大学 NCREPT( 米国 ) 中国電力科学研究院国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心 ( 中国 )

94 1. NREL ESIF( 米国 ) DOE 直轄の研究機関である国立再生可能エネルギー研究所 (National Renewable Energy Laboratory:NREL) は スマートグリッドの大型試験設備である ESIF (Energy System Integration Facility) を構築している コロラド州ゴールデンの NREL に併設されている本設備の概観を下図に示す 総予算は 1 億 3500 万ドルであり 面積 182,500 平方フィート (16,955m 2 ) 最大 200 名の研究者 スタッフが収容可能といった巨大な設備である 2012 年秋に完成し 2013 年より実務を開始する MW クラスの再生可能エネルギーの試験が可能であり 実系統を模擬したリアルタイムの系統シミュレータによって 様々な系統を模擬した上でのリアルタイムデータに基づく研究等が可能となっている 出所 )NREL Web ページ 図 1-1 ESIF 概観 ESIF の特徴は以下の通りである <ESIF の特徴 > MW スケールの Hardware-in-the-Loop MW スケールのループ系統となっていることで 市場投入前にフル出力かつ実負荷を用いたリアルタイムの統合試験 並びに構成要素とシステム性能の評価が可能となっている ハイパフォーマンスコンピューティンデータセンター ハイパフォーマンスコンピューティングセンターにおけるペタスケールの計算により 未だかつてない大規模のモデリングとシミュレーションが可能となっている ユニークな接続 エネルギー統合のあらゆる観点からの研究を支援するために ESIF 内の各研究室は様々な異なる設備 機能を有した独特のものとなっている 82

95 様々なエネルギー源を接続し 各研究室のプラグアンドプレイ試験の構成要素を連系するために 配電母線は AC と DC がある SCADA システム ESIF 全体を統合するために SCADA システムによる配電母線の運用と安全の監視 制御を行い 協調と可視化のためにリアルタイムかつ高解像度のデータを収集している データ解析と可視化 ESIF は典型的な電力給電所に見られるような解析と可視化能力を有する Hardware-in-the-Loop 配電母線 SCADA システム ペタスケールのコンピューティングを統合することにより 研究者並びに NREL のパートナーは複雑なシステムと振る舞いの可視化が行える ESIF 内部の研究設備を下図に示す 現在のスマートグリッドにおける課題は 発電から送電 配電 エンドユーザまでと 電力システム全体にまたがっている 従って ESIF では幅広い研究ができるように 電気系統としては AC600V DC±500V の配電母線 熱配給系統 燃料供給系統 SCADA が設備内で張り巡らされている構造となっている また 屋外設備では 米国の Middle Voltage である 13.2kV Low Voltage である 480V での給電があり 対応する再生可能エネルギー エネルギー貯蔵設備等の試験が可能となっている ESIF 内部では 研究の 4 つテーマ (Electrical Thermal Fuel Data/Analysis/ Visualization) 別に 19 個の研究室に分かれている 実験の設備構成の変更は容易にできるように設計されており 燃料電池や蓄電池などを組み合わせて実験することができ 異なる部屋に設備があっても簡単に連携可能で データも集約して収集できる 出所 )NREL Web ページ 図 1-2 ESIF 内の研究設備 83

96 表 1-1 ESIF 内の研究設備の実施内容 No 研究室 概要 Electricity Laboratories 1 Power Systems Integration 系統連系 スタンドアロンおよびマイクログリッドアプリケーション 用の大規模分散型エネルギーシステムの開発と試験に特化 太陽光や 風力発電 ディーゼルおよび天然ガス発電機 バッテリーパック マ イクログリッド連系開閉装置 自動車等の大型電力系統の構成要素を 収容することができる 2 Smart Power 分散型および再生可能電源 スマートエネルギーマネジメント等のス マート技術の開発と統合を行う 研究室は 5300ft 2 の広さがあり 最 新型のインバータや電力変換装置の開発から住宅用 / 商用のメータや 制御技術の試験まで幅広い業務に柔軟に対応できる 3 Energy Storage エネルギー貯蔵システム ( 固定型および車載型 ) の統合及び系統連系 4 Energy Characterization 5 Energy Systems Integration に特化した研究を実施 蓄電池技術に焦点を当て ウルトラキャパシ タ等の技術にも対応 エネルギー貯蔵システムの性能と分散型電源と の適合性の開発 試験および証明に必要な資源を提供する 構成要素およびシステムの詳細な電気特性評価を行う 標準燃料や水 素のような最先端燃料を利用し 高電圧サージや高電流障害に対する 機器の耐性を試験することができる 当研究室では 最新型の水素によるエネルギー貯蔵およびその他のエ ネルギー貯蔵システムの研究 開発 試験に関し 柔軟で再生可能エ ネルギー対応のプラットフォームを提供する 主として 技術的準備 状況 性能 特性の評価 および 最適な再生可能エネルギーによる 水素の生産および効率利用の研究を行う Thermal Laboratories 6 Thermal Systems 太陽光発電所を中心としたユーティリティスケールの発電所に関す 7 Thermal Storage Materials 8 Optical Characterization Thermal Systems Fuel Laboratories 9 Energy Fabrication 10 Manufacturing Materials Characterization Electrochemical Characterization Energy Sensor and Systems Systems る新しい熱エネルギー貯蔵技術の研究 開発 試験 評価を行う 熱 交換器や熱エネルギー貯蔵装置を評価するための試験システムを収 容 温風 二酸化炭素 蒸気といった代替熱伝導流体による 30kW 熱 システムの評価と将来展開のために 4 つの実験室がある 集光型太陽熱発電において高温熱伝導流体や熱エネルギー貯蔵媒体 として使用可能な材料の調査を行う 大規模太陽光集光装置の光学特性評価のための実験室 太陽光集光ミ ラーおよび集光システムの試験を行う 凹面 ( 放物面 ) ミラーの計測 を重視 触媒 薄膜 ガス拡散電極 膜 / 電極接合体等の燃料電池 電気化学電 池の構成要素の製作等を行うための研究室 メーカの水素 燃料電池 その他の再生可能エネルギー技術の大容量 化を支援するために 手法や技術の開発を行うための研究室 特に品 質制御技術に関する設備が充実している 材料の物理的 光電気化学的な研究を行うための研究室 燃料電池のコスト 性能 寿命の検討のために 電気化学特性に関す る研究 評価を行う研究室 水素インフラ構築のための商用 / 開発途上の水素センサ技術の開発 試 験 評価を行うための研究室 14 Fuel Cell Development 単セルの燃料電池や燃料電池スタックを含む研究開発を行うための 84

97 No 研究室 概要 研究室 15 High Pressure Test 高圧水素の安全性に関する試験を行うための研究室 本設備では 高圧水素アプリケーションの新しい要件や標準に関する検証を行う Data, Analysis, and Visualization 16 ESIF Control Room ESIF のコントロールルームでは SCADA が設置されており リアルタイムに近いデータの収集 可視化が可能である 系統母線の状況 開閉器 系統シミュレータの結果などを都度確認できる 17 Energy Integration electricity, thermal, and fuel 研究室での実験結果を可視化できる場所 Visualization である 複数のプロジェクタが設置されている 18 Secure Data Center 実世界での燃料電池技術 蓄電技術の解析を行うために 本データセンターは機微なデータの管理を行っている ESIF のハイパフォーマンスコンピューティングデータセンターは世界中で最も省エネ設計に優れたデータセンターの一つであり 温水冷 19 High Performance 却と排熱を利用している Computing NREL の再生可能エネルギーと省エネルギー技術のモデリングとシミ ュレーションをより良いものとするための設備となる 出所 )NREL Web ページ NREL としては 本設備を用いて 電力会社やメーカ等との協力のもと 再生可能エネルギー等に関する研究開発 試験を実施していく方針である また 認証関係についても 大型設備を持たない認証機関の試験代行や 大学やメーカと協力してパフォーマンスデータを作成し 認証前のサポートも実施することも視野に入れている 本設備は 有料で企業や他の研究機関 認証機関等に研究スペースと研究支援を有料で提供することを想定しており プロジェクトの複雑度合いや NREL の支援の程度によるが 1 時間当たり 200 ドル程度のフィーで利用できるとのことである 既に企業からの受注もあるようである (1) Power Systems Integration Laboratory ESIF 内の Power Systems Integration Laboratory では 系統連系 独立型 マイクログリッドといったアプリケーションにおける大規模分散型エネルギーシステムの開発と試験に関する研究に焦点が置かれている 同研究所は 太陽光発電用 PCS や風力システム ディーゼルや天然ガス発電機 バッテリーパック マイクログリッド連系開閉装置 自動車などの大規模系統の構成要素に対応できることが特徴である ESIF 内の配電系統母線と密に連携し MW レベルの DC および AC システムの試験を行 う能力を有する また Hardware-in-the-loop 1 や model-in-the-loop シミュレーションを行 うことが可能であることの他 ESIF 内の熱冷暖房系 (thermal heating and cooling loops) 1 Hardware in the loop simulation とは 特定システムの動きをモデル化してコンピュータ上で動作させるこ とで 実機との連動のもと システム全体を検証する方法である 85

98 や および燃料系との連携を行うことで 熱電併給システムの試験も行うことができる構成 となっている 本研究所では 以下のような試験 研究開発が可能となっている Hardware-in-the-loop に関する実験 パワーエレクトロニクスの制御アルゴリズムの開発 電力系統の構成要素やシステムの開発 評価を行う際の系統条件のシミュレーション 電力システムの統合関連 最適な給電アルゴリズムの開発と評価 通信インタフェースの開発と評価 プロトタイプ試験 : 系統連系試験 (IEEE 1547, UL 1741 等の試験 ) 先進的な機能に関する試験 ( IEEE , IEEE 2030 等の能力に関する試験 ) 電気的性能試験 ( 効率 最大出力等 ) 安全性試験 モデルの検証試験 長期機関の信頼性試験 NREL の専門家と連携し ESIF の最新機能を利用することで 基礎研究からアプリケー ションエンジニアリングまで幅広いプロジェクトの進展に役立てることができる ESIF の Power Systems Integration Laboratory のパートナーを以下のように想定している 分散型電源 マイクログリッド構成要素のメーカ PV インバータ マイクログリッド開閉器 蓄電池システム 発電機 など 電気事業者 マイクログリッドや独立型電力系統のインテグレータ 認証機関 政府機関 大学 他の国立研究所 86

99 研究室内の主な設備は以下の通りである <Power Systems Integration Laboratory の主要設備 > HIL シミュレータ (Hardware-in-the-Loop Simulator) グリッドシミュレータ (Grid simulator) AC 負荷バンク 双方向 DC 電源 研究用冷却装置 研究用ボイラー SCADA データ収集 制御システム PV シミュレータ また 研究所のスペックは以下のようになっている <Power Systems Integration Laboratory のスペック > 8,600 ft. 2 の広さ :3 つの 40 ft. と 3 つの 20 ft. の ISO コンテナが収容可能 高さ 30 ft. の部屋 高さ 30 ft. の巻き上げ式扉 室内型一酸化炭素排出システム ディーゼル貯蔵容器 AC と DC の電源 以下のサービス連携 : プロセス冷却水 プロセス水加熱 研究冷却水 ( 冷水 ) 天然ガス 圧縮空気 480 / 277 交流 208 / 120 交流 240 分相型交流 87

100 2. KEMA Flex Grid Laboratory( オランダ ) KEMA は 2008 年に Flex Power Grid Laboratory をオランダの Arnhem に設立している 本設備は複数の電気回路の構成を実装することが可能となっている試験場である 対象電圧は最大 24kV までであり 1MVA の電力供給が行われている 2.4kHz までの高調波電圧の歪み 電圧変動 周波数変動 瞬低や停電等 中圧における様々な系統異常を生成することができ その環境化における試験の実施が可能である 出所 )Flex Power Grid Lab Web ページ 図 2-1 KEMA Flex Power Grid Laboratory (FPGL) <Flex Power Grid Laboratory (FPGL) の特徴 > 24kV までの電圧階級 直流から 75 Hz までの可変周波数域 1 MVA までの連続電力供給 第 25 次までの高調波 外部電源との同期 制御可能な双方向電力潮流 調整可能な受動的負荷 (0.5MW 1MVar) 4kV までの組み合わせ可能な電圧幅 抵抗コイルコンデンサ 出力 500kW 1MVar 1MVar 88

101 図 2-2 FPGL 内の回路構成 出所 )FLEX POWER GRID LAB SUMMARY OF TECHNICAL POSSIBILITIES 89

102 表 2-1 FPGL において模擬できる電力システムの不安定現象定常状態 高調波 (2400 Hz まで ) による電圧ひずみ ( 第 15 次高調波以下の閉ル ープ制御 ) 過渡状態 電圧変動 周波数変動 ( 直流から 75 Hz まで ) 電圧ディップと瞬停 零または負のシーケンス変動 電圧不平衡 系統擾乱時の運転性能 出所 )Flex Power Grid Lab Web ページ FPGL は 正確には KEMA の保有設備ではなく stichting EMVT laboratorium とい う財団法人によって保有 運用されている stichting EMVT laboratorium は KEMA と オランダ政府が 50% ずつ所有する官民パートナーシップの財団であり FPGL の設備はこ の所有割合に基づき 50% が KEMA の商業ベースの利用に 50% がアイントホーフェン工 科大学 デルフト工科大学の協力に基づく ECN( オランダのエネルギー研究所 ) による研 究目的に利用されている FPGL においてこれまで実施されてきたプロジェクトを下表に示す 小規模 PCS の適合性試験を実施している事例もあるが 2012 年には 1MW の太陽光発電 PCS の適合性試験を実施しているなど 大型の適合性試験に対応している他 研究開発要素の多いプロジェクトを実施してきていることが特徴として挙げられる 表 2-2 FPGL がこれまで実施してきたプロジェクト年プロジェクト内容 2008 高調波フィルタの運用試験 kW 風力発電 PCS の適合性試験 (EN50438) 100kW 太陽光発電 PCS の適合性試験 250kW 太陽光発電 PCS の適合性試験 400kVA 10kV/0.4kV のスマート変電所の基本性能 安全性 運用試験 2010 牽引ケーブルの耐電圧試験 遮断機の i-t 特性の有効性 GIS 型高電圧計器用変圧器 (VT) の印加電圧試験 (150Hz 加振 ) 50Hz 60Hz 135Hz 加振における風車母線立ち上げシステムの耐熱試験 Rogowsky 型検流計の 60Hz 校正 kwh メータの短時間過電流の影響試験 電力系統の高調波ひずみの影響による 250kVA 配電変圧器耐熱試験 電圧調整器の性能試験 接触器の電流遮断試験 (400Hz 1kV 500A における )(1) 2011 接触器の電流遮断試験 (400Hz 1kV 500A における )(2) 中電圧駆動システムの適合性試験 90

103 2kW 太陽光発電 PCS の適合性試験 (EN50438) 鉄道利用のための変圧器試験 kwh 料金メータの適合性試験 (UC3) 中電圧系統の短絡状態における分散型電源の影響に関する研究支援 400kWh 低電圧エネルギー貯蔵システムの基本性能 運用試験 (1) 2012 kwh メータへの短時間過電流の影響試験 1MW 太陽光発電 PCS の適合性試験 400kWh 低電圧エネルギー貯蔵システムの基本性能 運用試験 (2) 電力品質と EMC の分野における研究結果の有効性出所 )Flex Power Grid Lab Web ページ また FPGL が Web 上で 関連する標準 としてリストアップしている標準を下表に示す この他 対応している標準として EN やドイツの BDEW のガイドライン FGW-TR3 が挙げられている 表 2-3 FPGL がリストアップしている標準標準タイトル EN (1999) Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems (amendments praa, prab and prac) IEEE Std 1547 (2003) Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems IEEE Std (2005) IEEE Standard Conformance Test Procedures for Equipment Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems IEEE Std 519 (1992) IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems IEC (1996) Electromagnetic compatibility (EMC) Part 3: Limits Section 6: Assessment of emission limits for distorting loads in MV and HV power systems IEC (2004) Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4: Testing and measurement techniques - Section 11: Voltage dips, short interruptions and voltage variations immunity tests IEC (2004) Adjustable speed electrical power drive systems Part 3: EMC requirements and specific test methods 出所 )Flex Power Grid Lab Web ページ 91

104 本試験場は 欧州におけるプロジェクト DER-ri (Distributed Energy Resource research infrastructure) のメンバーとなっている 本プロジェクトは 欧州内におけるテストベッドの共有を視座しているものであり この中で KEMA は本試験場を以て大容量の再生可能エネルギーの PCS 試験を行う設備として貢献している 92

105 3. Fraunhofer IWES PNI( ドイツ ) ドイツの再生可能エネルギーの研究機関である Fraunhofer IWES は 分散型電源の電力システムとのインタフェースとなる PCS の試験設備である PNI(Grid Integration Research and Test Laboratory) を設立している 本設備はスマートグリッドおよび電気自動車を対象とする Fraunhofer IWES Systec 試験センターの一つであり ドイツの連邦経済技術省主導のプロジェクト Erprobung Neuer Netze Aufbau eines Referenzlabors für neue Netzkomponenten und Netzbetriebsmittel によって設立された 図 3-1 Fraunhofer PNI 出所 )Fraunhofer IWES Web ページ PNI の試験設備の概要を以下に示す 本設備では 6MVA までを対象として 再生可能エネルギーやエネルギー貯蔵 CHP 可制御負荷 電気自動車 制御可能な変圧器等の電力システムとのインタフェースに関する研究と試験を実施しており 静的電圧サポート 電圧安定度 動的電圧サポート アクティブな電源管理 負荷管理 周波数安定化 制御装置動作の協調等の研究 試験を行うことができることが特徴として挙げられる なお EMC 試験場は ISO/IEC に基づく試験所認定を受けている <PNI の試験設備 > 最大電力点追従 (MPP tracking) を備えた太陽光発電シミュレータ (750A 1000V) 低周波数ネットワーク外乱と電圧変動 フリッカ測定のための 90kVA 双方向三相交流系統シミュレータ 1MVA 双方向三相交流系統シミュレータ 6MVA までの低 中電圧擾乱時の運転性能試験用モバイル機器 (LV- & MV-FRT) 人工気候室 認定された EMC 研究室 PNI の提供しているサービスを以下に示す 93

106 <PNI が提供しているサービス > 各種連系ガイドラインに基づく発電所の詳細検査 ( 低電圧 中電圧 ) 電圧安定装置 制御可能な低電圧および中電圧の変電所 電気自動車用充電スタンドなど 新種の送配電設備の調査 システム環境 ( ループシステムにおける電力ハードウェアとの組合せ ) の下での装置およびコンポーネントの試験 配電グリッドコンポーネント用保護装置の性能 ( 動作特性曲線 tripping characteristic ) 計量検査 電力システムの電力品質測定および性能分析 PNI では 以下の試験が実施されている これらの系統連系に関するドイツ国内の規格 の試験に関して ISO/IEC に基づく試験所認定を取得している <PNI が試験所として認定を受けているドイツの系統連系規格 > VDE-AR-N 4105 (Low Voltage guideline) BDEW (Medium Voltage guideline) FGW TR3 上記の系統連系関連規格の他に 以下のような欧州各国並びに米国の系統連系ガイドラインに関する試験を実施している 本取り組みは ドイツの分散型電源に関する欧州横断的なシンクタンク組織である DERLab との協力で進められている <PNI が実施しているドイツ以外の系統連系関連規格 > イタリア CEI 0-16 CEI 0-21 CEI C.1058 米国 ANSI C62.41 CEC Inverter Performance Protocol FCC part 15 Class A UL 1741 オーストリア OEVE/OENORM E ベルギー C10/11 スペイン RD 436/2004 RD 1663/2000 PVVC; P.O

107 PNI では 上記に示した既存の系統連系規格 アプリケーション等の要件に基づく試験 を実施していることの他 研究開発項目として 研究試験 を実施している 研究試験で は 得られたデータ等をもとに 系統連系要件等への示唆を与えることを目的としている 試験手順および試験設備は 中央制御室で操作される この操作の一環として 特に電力品質データを始めとする全ての電気関連データについて 取得 記録 分析が一元管理の下で行われる この操作には Matlab および Simulink のアプリケーションを統合することもできる 図 3-2 PNI の中央制御室出所 )Fraunhofer IWES, PNI: TESTING LABORATORY FOR GRID INTEGRATION PNI は 現在では 1.25MVA までの低格出力による LV ネットワークおよび6MVA までの MV ネットワークの二つの電圧階級を対象としており 発電機および送配電設備の静的および動的な応答を試験するため 多様な試験設定を用意している (1) LV 試験室低電圧ネットワークに接続した装置は 254VAC から 690VAC までの間で微調整可能な電圧幅および電子式 AC グリッドシミュレータ (100VAC-900VAC 45-65Hz max. 1MVA) に対応したタップ変圧器 (1.25MVA) での試験が可能である また 太陽光インバータなどのインバータ付き発電機は 迅速制御可能な DC 電源 5 ユニット ) などでの試験が可能である 負荷は 1kW 単位で調整可能な 3 200kW 抵抗負荷と 各々 1kvar 単位で調整可能な 3 200kvar 誘導負荷および 3 200kW 容量負荷によるプログラムも可能である 電圧安定装置その他の電力線の試験は 低電圧試験の母線を 2 区間に分割することで 便宜を図っている システム試験には 電圧安定装置 ( 定格出力 200kVA 電圧制御範囲 ±10%) が利用できる 同一グリッド箇所で稼動する別々のコンポーネントを対象とした相互作用試験には 設定可能な低電圧ネットワークを試験用母線に接続することが可能である 95

108 (2) MV 試験室デジタル試験信号発生器の利用により 発電ユニットおよびネットワーク アセットの二次制御技術 ( 保護リレーおよび防護管理 ) も試験が可能である 非定常挙動試験には 移動式試験用コンテナ (LVRT low voltage ride-through 試験施設 ) が利用でき これは 中央制御室に統合されている 試験のセットアップがコンテナ内なので 現場測定および発電所全体の試験も可能であり 試験施設は 試験対象機器およびグリッド運用者のネットワーク接続点との間の中電圧ネットワークに接続される これにより 電圧ディップは 公共電力グリッドを阻害することなく 試験対象機器の中電圧側で発生する この LVRT 試験施設により 3 相および 2 相における障害の発生にも対応できる 96

109 4. アーカンソー大学 NCREPT( 米国 ) アーカンソー州に位置するアーカンソー大学には IEEE 1547 や UL1741 を試験するための試験所である NCREPT (National Center for Reliable Electric Power Transmission) が存在する 本施設は 2005 年に一研究室として設立されたが 2008 年には 2008 年 10 月 31 日には 13.8kV/6MVA の試験設備を導入することで拡張されている 先進の電力システムの研究を行い プロトタイプを開発しているほか 電力事業 パワーエレクトロニクス エネルギー貯蔵装置の新興技術力を有するスタッフによるサービスを提供している 図 4-1 NCREPT の様子出所 )NCREPT, IEEE1547 and UL1741 Standard Testing NCREPT の試験設備の概要を下表に示す 6MVA までの電力に対応しており MV 系統の電圧は 13.8kV と 4.16kV LV 系統の電圧は 480V 対応となっており それぞれ可変値を設定することができる (MV:0V~15.18kV LV:0~528V) 系統周波数についても 40Hz から 70Hz を模擬することができる 表 4-1 NCREPT の試験設備の概要 パラメータ 評価 電力 6MVA まで 中圧 13.8kV 又は 4.16kV( 線間 )0 から 15.18kV まで可変 低圧 480V( 線間 )0 から 528V まで可変 周波数 40 から 70Hz まで範囲外 (20Hz 以上 400Hz 以下 ) は可能だが 能 力を下げる必要がある 電流 13.8kV において 300A 出所 )NCREPT, IEEE1547 and UL1741 Standard Testing NCREPT の試験設備構成を下図に示す EUT (Equipment under test) 用のテストセルは 97

110 4 つ用意されており 一つが LV 用 (480V 受電 ) 3 つが MV 用 (13.8kV 受電 ) となって いる 試験電圧は VVVF の可変電圧機能により LV 用のループで 0~528V MV 用のル ープで 0~15.18kV の間で調節が可能となっている 図 4-2 NCREPT のシステム構成 出所 )NCREPT, IEEE1547 and UL1741 Standard Testing NCREPT では パワーエレクトロニクス技術を始めとした研究開発等が実施されている が 上述の通り IEEE 1547 UL1741 の試験も実施されている NCREPT での試験内容 は以下の通りとなっている <NCREPT での試験内容 > 1. 最大電圧測定 (UL-1741/42) 2. 周辺温度 25 C (UL-1741/43) 3. 絶縁体耐電圧試験 (UL-1741/44) 4. 出力電力の特徴 : 出力評価 (UL-1741/45.2) 5. 入力幅 (UL-1741/45.3) 6. 異常時試験 : 出力過負荷試験 (UL-1741/47.2) 7. 異常時試験 : 短絡回路試験 (UL-1741/47.3) 8. 異常時試験 : 直流入力誤配線試験 (UL-1741/47.4) 9. 異常時試験 : 換気試験 (UL-1741/47.5) 10. 異常時試験 : 構成回路の短絡と開放 (UL-1741/47.6) 98

111 11. 異常時試験 : 負荷移動試験 (UL-1741/47.7) 12. 接地インピーダンス試験 (UL-1741/48) 13. 動作可能温度 (IEEE / ) 14. 貯蔵温度 (IEEE / ) 15. 異常電圧への応答 (IEEE /5.2) 16. 異常周波数への応答 (IEEE /5.3) 17. 同期 (IEEE /5.4, method 2) 18. EMI からの保護 (IEEE /5.5.1) 19. 耐サージ (IEEE /5.5.2) 20. 並列運転デバイス (IEEE /5.5.3) 21. 直流印加の制限 (IEEE /5.6) 22. 無意図的単独運転 (IEEE /5.7) 23. 欠相 (IEEE /5.9) 24. 電源システム (EPS) への再連携 (IEEE /5.10) 25. 高調波 (IEEE /5.11) 本設備は 試験所としての貸出サービスの提供も行っている サービス内容は以下のよう になっている 固定レンタル料金 (government rates あり ) 実際の使用に基づくユーティリティ費用 特殊な機器コンフィギュレーションの設定可能 ( 場合により追加料金あり ) 第三者認証料金 ( 必要に応じて ) 99

112 5. 中国電力科学研究院国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心 ( 中国 ) 中国の電力研究所である中国電力科学研究院は 2009 年 9 月に太陽光発電を中心とした研究開発 並びに試験を行うセンターである 国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心 を設立している 本センターは 江蘇州南京市に位置し 3 つのプラットフォーム ( 太陽エネルギー発電の基礎研究プラットフォーム 太陽光発電システムの試験プラットフォーム 太陽光発電の移動検査プラットフォーム ) を有する 中国電力科学研究院の親会社である国家電網は 太陽光発電は今後の中国 並びに世界における重要な技術であると位置づけており 中国の技術支援プログラムの一環として設立された 図 5-1 移動体式試験設備のイメージ図 出所 ) 図 5-2 国家能源太陽能発電研発 ( 実験 ) 中心の概観 出所 ) 100