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1 新潟県産業労働観光部産業振興課殿 再生可能エネルギー電力安定化研究業務 成果報告書 1 平成 29 年 3 月 15 日 ( 改訂 ) 平成 29 年 3 月 27 日 フォーアールエナジー株式会社株式会社イートラスト

2 目次 1. 本業務の目的 2. 実証設備概要 3. 実証試験パターン 4. 収集データのご紹介 ( 各試験パターン毎 ) 5. 収集データの分析 費用対効果 6. 本業務の拡張性及び事業性のシミュレーション 7. 関連事業の可能性 8. 今後における課題 2

3 1. 本業務の目的 再生可能エネルギーの導入拡大に伴い 年間 360 時間を超えてもなお 無保証で太陽光発電設備の出力制御を実施できるルールが導入される中 再生可能エネルギーの最大限の導入を図るためには 今後 売電できない太陽光発電電力を効率的に利用できる手法が必要である また 電気自動車の普及に伴い 電気自動車の使用済み電池 ( 以下 使用済み電池 という ) は 今後の流通拡大が見込まれており その再利用が期待されている そのため 本業務では 太陽光発電設備の出力制御時を想定し 使用済み電池を用いて 昼間の発電電力を夜間に供給する手法について 実証実施致しました 太陽光発電システム 2009 年以降 余剰買取開始 その後全量買取制度も加わり加速的に普及してきたが電力会社への買取受け入れが困難になってきており 発電したものに出力抑制をかける必要がでてきた 2019 年以降 余剰買取終了後は発電した電気を売電するのではなく エネルギーの地産地消が期待されている 電気自動車 2010 年に市場投入をされ 徐々に市場への拡大が広がっている 導入初期より 6 年が経過し 走行距離を担保するために電池交換のニーズが高まっている リチウムイオン電池は寿命が長いことより車両で使用した電池を他の用途に活用することが可能 3

4 1. 本業務の目的 コスト効率が高くなると想定されている電気自動車での使用済み電池を活用し 太陽光の出力制御に対応する蓄電システムの検証を実施致しました 太陽光発電システム 出力抑制により売電の制限が掛かる 買取制度終了により売電単価が下がる 不安定な発電機であるため安定供給ができる機器との組合せが必要 蓄電システムと組合せ課題を検証 電気自動車 普及に伴い使用済み電池が大量に発生 車両搭載後に交換した電池は残存容量が高く他用途への使用が可能 蓄電システムに電気自動車使用済み電池を搭載 システムが所有する運転モードにより出力抑制を想定した太陽光の自家消費モードを検証 4

5 2. 実証設備の概要 実証の目的を想定した太陽光発電システム 電気自動車の使用済み電池を搭載した蓄電システムを新潟県工業技術総合研究所に併設し 太陽光の出力制御を想定した試験を実施を致しました 各機器の役割 機能 機器名機能仕様 太陽電池 太陽の光エネルギーを直流電流への変換させる機能を有するもの 発電容量 :4.16kW モジュール枚数 :16 枚傾斜角 : 太陽光パワーコンディショナ 太陽電池により発電された直流電力を交流電力に変換する機器 出力 :4.4kW 蓄電システム 使用済み電池を搭載した蓄電システム 電気自動車への充電出力機能あり 出力 :2kVA バッテリ容量 : 定格 12kWh : 実容量 9.6kWh 分電盤 太陽電池 蓄電システム 負荷 系統等への配線分岐や保護のための遮断器を納めた収納箱 監視装置一式 分電盤及び監視盤内に設置された各 CT センサーからデータを取得し クラウドサーバーへデータを送信させるための各種機器 監視装置箱 監視装置一式を納めた収容箱 実証場所 5 新潟県工業技術総合研究所 ( 新潟市中央区鐙西 )

6 2. 実証設備の概要 設置写真 ( 太陽光発電設備 ) 新潟県工業技術研究所屋上に設置 6

7 2. 実証設備の概要 設置写真 ( 蓄電システム ) 新潟県工業技術研究所 1 階フロアー入り口に設置 監視計測装置 太陽光 PCS 蓄電システム 7

8 2. 実証設備の概要 実証システム構成図 既設キュービクルへ接続 太陽光モジュール 主幹 ELCB125A 太陽光用 ELCB40A 太陽光 PCS 蓄電池用 ELCB75A AC100V ( 非常用コンセント ) 操作パネル RPR 充電器 連系リレー ELCB INV 出力リレー 充電器部 蓄電パワーコンディショナ 2kW LIB 接続リレー 充電器リレー 使用済みリチウムイオン電池 蓄電システム ( 上 ) ( 下 ) 切替開閉器 蓄電システム情報 ( 充電 放電 残量 ) EV 充電スタンド (3kVA/200V) 負荷側 ELCB 系統電力 PCS 出力電力 ( 連系 ) 系統電力 負荷電力 EV 充電電力 監視盤 PCS 出力電力 ( 自立 ) 太陽光発電電力 太陽光発電電力 クラウドサーバに実証データを収集 小型植物工場 自販機 1 自販機 2 表示 PC クラウドサーバー 8

9 3. 実証試験パターン パターン 1 ピークシフトモード ( 昼間 ) 太陽光で発電された電力を蓄電池に充電 充電電力の最大は 2kW であるためそれを超える発電分は負荷へ供給 ( 夜間 ) 太陽光で蓄電池へ蓄えた電気を放電 実証の狙い 太陽光で発電された電力を蓄電池に蓄え 夕方以降に蓄電池より放電することでピークシフト運転を行うとともに 出力抑制が掛かった場合を想定し強制的な太陽光の充電により有効利用率を確認 ( 着眼点 ) 太陽光発電出力制御に対する有効性を確認 パターン 2 フルコントロールモード ( 昼間 ) 太陽光で発電された電力を負荷へ優先的に供給し 余剰電力を蓄電池に充電 ( 夜間 ) 系統電力を蓄電池に充電 実証の狙い 太陽光で発電された電力を優先的に負荷へ供給することで自家消費率を高めることを検証 ( 着眼点 ) 太陽光の有効利用性 ( 自家消費率 ) を確認 試験パターン内容負荷実施期間 1 充電時間帯 6:00~18:00 植物工場 + 自販機 =1.5kW ~ パターン 1: ピークシフトモード 2 充電時間帯 6:00~18:00 タイマー設定によるピークシフト充放電 太陽光が発電する左記時間帯で充電 18 時以降は放電 放電終了後は系統から負荷へ電力供給 自販機 =0.5kW ~ 充電時間帯 9:00~18:00 自販機 =0.5kW ~ パターン 2: フルコントロールモード 1 2 放電時間帯 9:00~23:00 放電時間帯 6:00~23:00 太陽光を優先的に負荷へ供給 太陽光余剰電力は蓄電池に充電 夜間 (23 時迄 ) は蓄電池に蓄えた電力を放電し負荷へ供給 太陽光が発電しない場合は 蓄電池に系統からの電力を蓄え 負荷へ供給 植物工場 + 自販機 =1.5kW 自販機 =0.5kW ~ ~

10 3. 実証試験パターン パターン 1 ピークシフトモード ~ WH WH 受電 太陽光の発電状況により買電量が変化します 3kW 4kW 太陽光モジュール ACL 又は ELCB 充電器用 ELCB 最大 75A (15kVA) 太陽光用 ELCB 太陽光 PCS RPR 充電器 連系リレー ELCB INV 出力リレー 蓄電パワーコンディショナ 2kW 2kW LIB 接続リレー 充電器リレー LIB 12kWh 蓄電システム ( 上 ) ( 下 ) 0.5kW 負荷側 ELCB 切替開閉器 1kW 1.5kW L L L L L ピークシフトモードは 太陽光で発電された電気をタイマー機能により強制的に蓄電池へ充電 夜間の電気を蓄電池でまかないます 想定時間 6:00-18:00 例 ) 太陽光が 3kW 発電し 負荷が 1.5kW の場合負荷 : 太陽光より 0.5kW を供給蓄電池 :1kW を放電売電 : なし 10

11 3. 実証試験パターン パターン 1 ピークシフトモード ~ WH WH 受電 蓄電システムの放電終了後 系統より電気を購入 4kW 太陽光モジュール ACL 又は ELCB 充電器用 ELCB 最大 75A (15kVA) 太陽光用 ELCB 太陽光 PCS RPR 充電器 連系リレー ELCB INV 出力リレー 蓄電パワーコンディショナ 2kW 1.5kW LIB 接続リレー 充電器リレー LIB 12kWh 蓄電システム ( 上 ) ( 下 ) 負荷側 ELCB 切替開閉器 1.5kW 1.5kW L L L L L ピークシフトモードは 太陽光で発電された電気をタイマー機能により強制的に蓄電池へ充電 夜間の電気を蓄電池でまかないます 想定時間 18:00-6:00 例 ) 太陽光は発電なし 負荷が 1.5kW の場合負荷 : 蓄電池より 1.5kW を供給蓄電池 :1.5kW を放電買電 : 蓄電池の放電終了後 系統電力より電気を購入 11

12 3. 実証試験パターン パターン 2 フルコントロールモード ~ WH 受電 3kW 4kW 太陽光モジュール WH ACL 又は ELCB 充電器用 ELCB 最大 75A (15kVA) 太陽光用 ELCB 太陽光 PCS RPR 充電器 連系リレー ELCB INV 出力リレー 蓄電パワーコンディショナ 2kW 1.5kW LIB 接続リレー 充電器リレー LIB 12kWh 蓄電システム ( 上 ) ( 下 ) 切替開閉器 負荷側 ELCB 1.5kW 1.5kW L L L L L フルコントロールモードは 太陽光で発電された電気を優先的に負荷へ供給し 余った分は蓄電池へ充電します 太陽光発電の供給順位負荷 蓄電池 ( 充電 ) 売電例 ) 太陽光 3kW 発電し 負荷が 1.5kW の場合負荷 : 太陽光より 1.5kW を供給蓄電池 :1.5kW を充電売電 : 蓄電池が満タン状態になると余った電気は系統側に供給 12

13 3. 実証試験パターン パターン 2 フルコントロールモード ~ WH WH 受電 太陽光 蓄電池で賄えない負荷量の場合は不足分を買電します 0.5kW 4kW 太陽光モジュール ACL 又は ELCB 充電器用 ELCB 最大 75A (15kVA) 太陽光用 ELCB 太陽光 PCS RPR 充電器 連系リレー ELCB INV 出力リレー 蓄電パワーコンディショナ 2kW LIB 接続リレー 充電器リレー LIB 12kWh 蓄電システム ( 上 ) ( 下 ) 1kW 負荷側 ELCB 切替開閉器 0.5kW 1.5kW L L L L L フルコントロールモードは 太陽光で発電された電気を優先的に負荷へ供給し 不足分は蓄電池が最大 2kW の電気を供給します 太陽光発電の供給順位負荷 蓄電池 ( 放電 ) 例 ) 太陽光が 0.5kW 発電し 負荷が 1.5kW の場合負荷 : 太陽光より 0.5kW を供給蓄電池 :1kW を放電売電 : なし 13

14 3. 実証試験パターン 収集データの着目点について 各試験パターンの差異は 1 負荷 ( 植物工場 自動販売機 ) 2 充放電の設定時間 3 運転モード 日々の効果の変動要因は A) 太陽光発電量 ( 天候に左右される ) B) 蓄電池の放電量 (A の発電に左右される ) ポイント 日々の天候 ( 日照時間 ) 雨 / 曇り時は 日照時間や日射量が減少し 太陽光の発電量が減少する フルコントロールモードでは 太陽光充電開始時刻に 蓄電池が 満充電状態 のケースが多く 先に負荷へ電力供給する そのため蓄電池残量を下げておく必要がある 午前 午後の天候変化が太陽光から蓄電池への充電量に影響を及ぼす 例 午前雨 : 太陽光発電量が少ない 蓄電池から負荷へ放電を行う ( 蓄電池残量が低下し 充電余裕代あり ) 午後晴 : 太陽光発電量が多い 太陽光余剰電力を蓄電池に充電 このケースの場合は 太陽光の有効利用が十分に発揮できる その他 降雪によって 太陽光パネル表面に着雪することで 太陽光の発電が極端に少なくなるケース 上記着眼を置き 下記 5 つ気象パターンに分け 試験パターンの代表日を選定 データを確認した 14 気象パターン 日照時間天気データ確認ポイント A 最大値快晴 晴太陽光発電量の有効利用状況 ( 売電量の多さが無いか?) B 最小値雨 曇 雪買電量の状況 蓄電池放電量の有効性 C-1 C-2 中間 ( 日照 : 午前有 午後無 ) 中間 ( 日照 : 午前無 午後有 ) C-3 中間 ( 時間ランダム ) 晴後曇など 曇後晴など 晴時々曇りなど パターン 1: 太陽光発電量と充電電力の収支 ( 買売電の量 ) 夜間放電量と負荷の収支 ( 充電前の蓄電池残存量 ) パターン 2: 午前の太陽光充電可否 ( 売電量 ) 太陽光充電量と蓄電池放電量の差異 パターン 1: 同上パターン 2: 午前の放電量 ( 買電量 ) 太陽光充電量と蓄電池放電量の差異 充電開始時間と日照の関係 パターン 1: 同上パターン 2: 太陽光充電量と蓄電池放電量の差異 充電開始時間と日照の関係

15 単語の定義 単語 定義 買電 系統より購入する電力 売電 太陽光で発電された電気の余剰分を系統へ送る電力 放電 蓄電システムより負荷に供給する電力 充電 1 太陽光で発電したものを蓄電システムへ充電する電力 充電 2 系統から蓄電システムへ充電する電力 評価基準の算定方法 11 日の太陽光発電量 3.55h(NEDO 日射量 ) 0.85( 損失 ) 4.16kW( 発電機容量 ) =12.6kWh 21 日の負荷容量 ( 設定負荷毎の買電量 ) (1.5kW) 1.5kW 24h=36kWh (0.5kW) 0.5kW 24h=12kWh 15

16 < パターン 1-1 の代表日の選定 > 気象パターン 日照時間 天気 パターン1-1 代表日 A 10.1h 晴時々薄曇 10/16 B 0h 雨時々曇 10/8 C-1 日照 : 午前有 5h 曇一時晴 10/11 C-2 日照 : 午前無 4h 曇時々晴 10/13 C-3 日照 : ランダム 2.4h 曇時々晴 10/6 C-3 B C-1 C-2 A C-1 10/1~17 パターン 1-1 負荷 :1.5kW 充電時間帯 6:00~18:00 10/14 14:12~ データ計測装置停止 10/18~11/17 パターン 1-2 負荷 :0.5kW 充電時間帯 6:00~18:00 16

17 < パターン 1-1 の代表日のデータ :10/16> 日照時間 ( 時間 ) 天気 10.1 快晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 放電割合 評価基準 日照の状況 :6 時から日照開始 9 時から17 時 30 分位迄日照有 太陽光発電の状況 :6 時から少量の発電開始 9 時より急に立ち上がり お昼をピークに徐々に減少する 蓄電池充電状況 :2kW 充電は6~10 時で 9 時位までの太陽光発電量は小さく 買電に頼っている 0.5kW 充電時は太陽光発電が上回り売電 充電終了後も15 時位迄売電を続ける 充電 2 充電 1 放電 買電 売 買 電 売電 買電 放電 充電電力量 =9.3kWh 充電開始時蓄電池残量 =2% 17 日射量は非常に高いが 太陽光が安定的に発電していない早朝に充電を開始しているため太陽光の充電量があまり高くない 放電は 98% と高く システムを有効に使用できている

18 < パターン 1-1 の代表日のデータ 10/8> 日照時間 ( 時間 ) 天気 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 雨実績 時々曇評価基準 日照の状況 : 気象データ上の日照時間は無し 太陽光発電の状況 :5 時頃から少量の発電開始 7 時 20 分頃の1.2kWをピークにわずかな発電を継続する 蓄電池充電状況 : 太陽光発電からの充電量は小さく 主に買電からの電力で充電する 放電割合 充電 2 充電 1 放電買電買電放電 日照無 充電電力量 =7.4kWh 充電開始時蓄電池残量 =21% 18 天候がわるく 日射量が少ないため太陽光からの充電が殆どできていない また放電割合は 79% となっているため接続された負荷の容量に変動があったことがわかる

19 < パターン 1-1 の代表日のデータ 10/11> 日照時間 ( 時間 ) 5 天気 曇一時晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 日照の状況 :7 時から日照開始 13 時位まで日照有 太陽光発電の状況 :6 時から少量の発電開始 9 時頃より急に立ち上がり お昼をピークに減少する 蓄電池充電状況 :2kW 充電は6~9 時で この時間帯の太陽光発電量は小さく 買電に頼っている 0.5kW 充電時はPV 発電が上回り売電 充電終了後は14 時迄売電 14~18 時迄買電する 放電割合 評価基準 充電 2 充電 1 放電買電売電買電放電 充電電力量 =7.1kWh 充電開始時蓄電池残量 =24% 19 日照量が比較的高いため太陽光からの充電量は多くなっているが 発電が安定しない早朝より充電を開始しているため買電比率も高くなっている 放電は 76% となっており 負荷の変動があったものと思われる

20 < パターン 1-1 の代表日のデータ 10/13> 日照時間 ( 時間 ) 天気 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 曇実績 時々晴評価基準 日照の状況 :8 時から少量の日照開始 10 時から徐々に日照が増加し 15~17 時位までピークの日照となる 太陽光発電の状況 :6 時から少量の発電開始 10 時位迄の発電量は小さい ピークは11~12 時位 日照のピークである15~17 時の発電量は小さい ( 太陽光パネルの向きが関係していることが予測される ) 蓄電池充電状況 :2kW 充電は6~10 時で この時間帯の太陽光発電量は小さく 買電がメインになっている 0.5kW 充電時はPV 発電が上回り売電 充電終了後は15 時 30 分迄売電を続ける 放電割合 充電 2 充電 1 放電買電売電買電放電 充電電力量 =8.8kWh 充電開始時蓄電残量 =5% 20 日照量が比較的高いため太陽光からの充電量は多くなっているが 発電が安定しない早朝より充電を開始しているため買電比率も高くなっている 放電は 95% となっており システムが有効的に活用できることがわかります

21 < パターン 1-1 の代表日のデータ 10/6> 日照時間 ( 時間 ) 天気 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 曇実績 時々晴評価基準 日照の状況 :8 時から少量の日照開始 8~10 時 13~17 時で日照があるものの 増減している 太陽光発電の状況 :6 時から少量の発電開始 8 時台 12 時台にピークを持つが短時間 日照のピークである15~16 時の発電量は小さい ( 太陽光パネルと太陽の位置が関係していることが予測される ) 蓄電池充電状況 :2kW 充電は6~10 時で この時間帯の太陽光発電量は小さく 買電がメインになっている 0.5kW 充電時も太陽光発電が小さく 供給電力は買電メインとなる 放電割合 充電 2 充電 1 放電 買電 売買電電 売電 買電 放電 充電電力量 =8kWh 充電開始時蓄電残量 =15% 日照量が比較的高いため太陽光からの充電量は多くなっているが 発電が安定しない早朝より充電を開始しているため買電比率も高くなっている 放電は 85% となっており 負荷の変動があったものと思われる 21

22 < パターン 1-2 充電開始時間 6:00 の代表日のデータ > 気象パターン 日照時間 天気 パターン1-2 代表日 A 9.7h 快晴 11/5 B 0h 雨 11/1 C-1 日照 : 午前有 5.2h 晴後雨 10/25 C-2 日照 : 午前無 1.3h 曇後一時晴 11/10 C-3 日照 : ランダム 2.2h 曇時々雨一時晴 11/3 B C-3 A C-2 10/18~11/18 パターン 1-2 負荷 :0.5kW 充電時間帯 6:00~18:00 11/19~1/23 パターン 1-2 負荷 :0.5kW 充電時間帯 9:00~18:00 22

23 < パターン 1-2 充電開始時間 6:00 11/5> 日照時間 ( 時間 ) 天気 9.7 快晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 日照の状況 :7 時から日照開始 8 時から17 時台迄日照有 PV 発電の状況 :6 時 30 分頃から少量の発電開始 9 時より急に立ち上がり お昼をピークに徐々に減少する 蓄電池充電状況 :2kW 充電は6~8 時頃で この時間帯の太陽光発電量は小さく 買電に頼っている 負荷が小さいため充電開始時の蓄電池残量が高い 0.5kW 充電時は太陽光発電が上回り売電 充電終了後は16 時迄売電を続ける 放電割合 評価基準 充電 2 充電 1 放電買電売電買電放電 充電開始時蓄電残量 =54% ( 残存量が多く蓄電池を生かせていない ) 充電電力量 =4.5kWh 23 日照量が比較的高いため太陽光からの充電量は多くなっているが 発電が安定しない早朝より充電を開始しているため買電比率が高くなっている また 負荷が少ないため放電量も 46% となっておりシステムを有効的に活用できていない

24 < パターン 1-2 充電開始時間 6:00 11/1> 日照時間 ( 時間 ) 天気 0 雨 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 日照の状況 : 気象データ上の日照時間は無し 太陽光発電の状況 : 日中に少量の発電があるが非常に小さい 蓄電池充電状況 : 太陽光からの充電量は小さく 主に買電からの電力で充電している 買電充電量 実績 放電割合 評価基準 充電 2 充電 1 放電買電放電 日照無 充電電力量 =4.6kWh 充電開始時蓄電残量 =54% 24 日照量が少なく 且つ発電が安定しない早朝より充電を開始しているため殆どが買電による充電となっている また 負荷が少ないため放電量も 46% となっておりシステムを有効的に活用できていない

25 < パターン 1-2 充電開始時間 6:00 10/25> 日照時間 ( 時間 ) 5.2 天気 晴後雨 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 放電割合 評価基準 日照の状況 :7 時から日照開始 13 時位まで日照有 太陽光発電の状況 :6 時頃から少量の発電開始 9 時頃より急に立ち上がり 11 時頃をピークに急に減少する 蓄電池充電状況 :2kW 充電は6~8 時頃で この時間帯の太陽光発電量は小さく 買電に頼っている 0.5kW 充電時は初期に太陽光発電が小さく買電 9 時 ~13 時頃までは売電 以降 PV 発電量が減少し 放電開始の18 時迄買電 充電 2 充電 1 放電 買電 売電 買電 放電 充電電力量 =4.7kW 充電開始時蓄電残量 =53% 25 日照量は高いが 発電が安定しない早朝より充電を開始しているため買電比率のほうが高くなっている また 負荷が少ないため放電量も 47% となっておりシステムを有効的に活用できていない

26 < パターン 1-2 充電開始時間 6:00 11/10> 日照時間 ( 時間 ) 天気 6.4 快晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 日照の状況 : 朝に少量の日照有 12~14 時位までピークの日照となる 太陽光発電の状況 :6 時 30 分頃から少量の発電開始 ピークは12 時 30 分位頃 蓄電池充電状況 :2kW 充電は6~8 時頃で この時間帯のPV 発電量は小さく 買電に頼っている 0.5kW 充電時はPV 発電が小さく買電に頼り 充電終了後は15 時 30 分迄売電を続ける 放電割合 評価基準 充電 1 充電 2 放電 買電 売電 買電 放電 充電電力量 =4.4kW 充電開始時蓄電残量 =52% 26 日照量が比較的高いが太陽光からの充電量は多くなっているが 発電が安定しない早朝より充電を開始しているため買電比率が高くなっている また 負荷が少ないため放電量も 46% となっておりシステムを有効的に活用できていない

27 < パターン 1-2 充電開始時間 6:00 11/3> 日照時間 ( 時間 ) 2.2 天気 曇一時晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 日照の状況 :8 時から少量の日照開始 その後 日照はランダム 太陽光発電の状況 :7 時から少量の発電開始 その後ランダムに発電 蓄電池充電状況 : 2kW 充電は6~8 時頃で この時間帯のPV 発電量は小さく 買電に頼っている 0.5kW 充電時は前半は太陽光発電が小さく買電に頼り 後半は太陽光電力で賄っている 充電終了後は15 時 30 分迄売電を続ける 放電割合 評価基準 充電 2 充電 1 放電 買電 主に売電 買電 放電 充電電力量 =4.4kWh 充電開始時蓄電残量 =53% 27 日照量が比較的高いが 発電が安定しない早朝より充電を開始しているため買電比率が高くなっている また 負荷が少ないため放電量も 47% となっておりシステムを有効的に活用できていない

28 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 の代表日の選定 > 気象パターン 日照時間 天気 パターン1-2 代表日 A 8.1h 晴 12/21 B 0h 雨 12/14 C-1 日照 : 午前有 5.2h 晴後雨 12/29 C-2 日照 : 午前無 1.3h 曇後一時晴 12/3 C-3 日照 : ランダム 2.2h 曇時々雨一時晴 12/15 C-2 B C-3 11/18~1/23 パターン 1-2 負荷 :0.5kW 充電時間帯 9:00~18:00 A C-1 28

29 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 12/21> 日照時間 ( 時間 ) 天気 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 晴評価基準 日照の状況 :8 時から17 時位まで日照有 太陽光発電の状況 :7 時頃から少量の発電開始 8 時 30 分位より急に立ち上がり お昼をピークに徐々に減少する 蓄電池充電状況 :2kW 充電は9~12 時頃で この時間帯のPV 発電量は2~3kWで 売電と買電を繰り返す 放電割合 充電 2 充電 1 放電 売電 買電 放電 充電電力量 =6.5kWh 充電開始時蓄電残量 =27% 日照量が高く 安定的に発電する時間帯より充電を開始しているため有効的太陽光の充電が行われている また 放電量は 73% となっており 比較的システムを有効的に活用できている 29

30 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 12/14> 日照時間 ( 時間 ) 天気 0 晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 日照の状況 : 気象データ上の日照時間は無し 太陽光発電の状況 : 日中に少量の発電があるが非常に小さい 蓄電池充電状況 : 太陽光からの充電量は小さく 主に買電からの電力で充電する 太陽光充電量 買電充電量 実績 放電割合 評価基準 充電 2 放電買電放電 日照無 充電電力量 =6.3kWh 充電開始時蓄電残量 =29% 30 日照量が低いが 安定的に発電する時間帯より充電を開始しているため有効的太陽光の充電が行われている また 放電量は 71% となっており 比較的システムを有効的に活用できている

31 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 12/29> 日照時間 ( 時間 ) 5.2 天気 晴後雨 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 放電割合 評価基準 日照の状況 :9 時から日照開始 13 時台まで日照有 太陽光発電の状況 :7 時頃から少量の発電開始 9 時頃より急に立ち上がり 12 時頃をピークに急に減少する 蓄電池充電状況 :2kW 充電は9~12 時頃で この時間帯のPV 発電量は大きく ほぼPV 電力で賄っている 0.5kW 充電時は初期に太陽光発電が大きく売電 その後 12 時 30 分以降 太陽光発電量が減少し 買電メインで賄っている 充電 1 充電 2 放電 買電 放電 充電電力量 =6.4kWh 充電開始時蓄電残量 =28% 日照量が高く 安定的に発電する時間帯より充電を開始しているため有効的太陽光の充電が行われている また 放電量は 72% となっており 比較的システムを有効的に活用できている 31

32 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 12/3> 日照時間 ( 時間 ) 1.3 天気 曇一時晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 日照の状況 :12 時から日照開始 14~17 時位までピークの日照となる 太陽光発電の状況 :6 時 30 分頃から少量の発電開始 ピークは12 時 30 分位頃 蓄電池充電状況 :2kW 充電は9~12 時頃で この時間帯の太陽光発電量は小さく 買電からの充電がメイン 0.5kW 充電時はPV 発電が大きく 売電しているもののPVから充電できている 放電割合 評価基準 充電 2 充電 1 買電放電売電放電 充電電力量 =6.6kWh 充電開始時蓄電残量 =27% 32 日照量が高く 安定的に発電する時間帯より充電を開始しているため有効的太陽光の充電が行われている また 放電量は 73% となっており 比較的システムを有効的に活用できている

33 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 12/15> 日照時間 ( 時間 ) 2.2 天気 曇雨一時晴 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 日照の状況 :8 時から日照開始 その後 日照はランダム 太陽光発電の状況 :7 時から少量の発電開始 その後ランダムに発電 蓄電池充電状況 : 2kW 充電は9~12 時頃で この時間帯の太陽光発電量はランダムで売電 買電を繰り返す 0.5kW 充電時は 太陽光発電がランダムに変動するが発電量は多めのため 主にPV 電力で賄っている 放電割合 評価基準 充電 1 放電 主に売電 放電 充電電力量 =6.5kWh 充電開始時蓄電残量 =27% 日照量が高く 安定的に発電する時間帯より充電を開始しているため有効的太陽光の充電が行われている また 放電量は 73% となっており 比較的システムを有効的に活用できている 33

34 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 の代表日の選定 > 気象パターン日照時間天気パターン 1-2 代表日 B 0h 雪 ( 積雪 26cm) 1/13 11/18~1/23 パターン 1-2 負荷 :0.5kW 充電時間帯 9:00~18:00 1/24~2/28 パターン 2-1 負荷 :1.5kW 放電時間帯 9:00~23:00 34

35 < パターン 1-2 充電開始時間 9:00 1/13> 日照時間 ( 時間 ) 天気 0 雪 項目 太陽光発電量 売電量 買電量 太陽光充電量 買電充電量 実績 放電割合 評価基準 日照の状況 :13 日は日照無 太陽光発電の状況 :13 日は発電無 蓄電池充電状況 :13 日は買電し充電 15 日は太陽光発電分も充電している 日照無 放電 買電 放電 充電電力量 =6.4kWh 充電開始時蓄電残量 =22% 悪天候のため充電のほとんどが系統からの買電になっていることがわかる 放電率は 78% と高く システムを有効的に活用できている 35

36 < パターン2-1 放電開始時間 9:00の代表日の選定 > 気象パターン 日照時間 天気 パターン2-1 代表日 A 10.8h 晴 2/28 B 0h 雨 2/20 C-1 日照 : 午前有 5.2h 晴後雨 2/1 C-2 日照 : 午前無 1.3h 曇後一時晴 2/27 C-3 日照 : ランダム 2.2h 曇時々雨一時晴 2/4 C-1 C-3 B C-2 A 36

37 < パターン 2-1 放電開始時間 9:00 2/28> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 A 10.8h 晴 日照の状況 :7 時から日照開始 18 時台迄日照有 太陽光発電の状況 :6 時 30 分頃から少量の発電開始 9 時より急に立ち上がり お昼をピークに徐々に減少する 蓄電池充電状況 :23 時から充電を開始し夜間充電する 太陽光発電の時間帯には蓄電池残量 =100% であり 太陽光充電の余地はない 買電量 充電 買電 売電 放電 充電 充電電力量 =3.3kWh 充電開始時蓄電残量 =62% 37

38 < パターン 2-1 放電開始時間 9:00 2/20> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 買電量 B 0h 雨 日照の状況 : 気象データ上の日照時間は無し 太陽光発電の状況 :8 時から少量の発電開始 以降わずかな発電をしている 蓄電池充電状況 : 太陽光からの充電量は無し 夜間の買電からの電力で充電している 充電 買電 放電 充電 日照無 充電電力量 =4kWh 充電開始時蓄電残量 =33% 38

39 < パターン 2-1 放電開始時間 9:00 2/1> 気象パターン C-1 日照 : 午前有 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 買電量 5.2h 晴後雨 日照の状況 :8 時から12 時位まで日照有 太陽光発電の状況 : 7 時頃から少量の発電開始 9 時より急に立ち上がり 10 時 30 分頃をピークに減少する 蓄電池充電状況 : 太陽光発電の時間帯には蓄電池残量 =100% であり 太陽光充電の余地はない 充電買電売電放電 充電 充電電力量 =3.9kWh 充電開始時蓄電残量 =47% 39

40 < パターン 2-1 放電開始時間 9:00 2/27> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 買電量 C-2 日照 : 午前無 1.3h 曇後一時晴 日照の状況 :8~9 時位まで少量の日照有 午後日照有 太陽光発電の状況 :7 時頃から少量の発電開始 11 時頃より急に立ち上がり 最大 4.5kWまでランダムに発電 蓄電池充電状況 : 太陽光発電の時間帯には蓄電池残量 =100% であり PV 充電の余地はない 充電買電売電放電 充電 充電電力量 =4.2kWh 充電開始時蓄電残量 =61% 40

41 < パターン 2-1 放電開始時間 9:00 2/4> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 買電量 C-3 日照 : ランダム 2.2h 曇時々雨一時晴 日照の状況 : 午前 午後にそれぞれピークがあり お昼頃の日照は少ない 太陽光発電の状況 : 7 時頃から少量の発電開始 9 時 30 分頃に急激に立ち上がり 午前午後それぞれに発電のピークがある 蓄電池充電状況 : 太陽光発電の時間帯には蓄電池残量 =100% であり 太陽光充電の余地はない 充電 買電 売電 放電 充電 充電電力量 =3.7kWh 充電開始時蓄電残量 =62% 41

42 < パターン 2-2 放電開始時間 6:00 の代表日のデータ > 気象パターン 日照時間 天気 パターン1-2 代表日 A 10.1 h 快晴 3/20 B 0h 雨 3/15 C-1 日照 : 午前有 2.8h 晴後雨 3/19 C-2 日照 : 午前無 3.4h 曇後一時晴 3/11 C-3 日照 : ランダム 8.2h 曇時々雨一時晴 3/17 C-2 B C-3 C-1 A 42

43 < パターン 2-2 放電開始時間 6:00 3/20> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 A 10.1 h 快晴 買電量 日照の状況 :7 時から日照開始 18 時台迄日照有 太陽光発電の状況 :6 時 30 分頃から少量の発電開始 9 時より急に立ち上がり お昼をピークに徐々に減少する 蓄電池充電状況 :23 時から充電を開始し夜間充電する 太陽光発電の時間帯には蓄電池残量 =90% であり 太陽光充電しない 充電 買電 放電 売電 放電 充電 充電電力量 =3.8kWh 充電開始時蓄電残量 =60% 43

44 < パターン 2-2 放電開始時間 6:00 3/15> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 B 0h 雨 買電量 日照の状況 : 気象データ上の日照時間は無し 太陽光発電の状況 :7 時から少量の発電開始 以降最大 1kW 程度発電する 蓄電池充電状況 : 太陽光充電量は 12~13 時の間で 0.12kWh のみ 主に夜間の買電からの電力で充電する 充電 買電 放電 売買電 太陽光充電 売買電 放電 充電 充電電力量 =3.6kWh 充電開始時蓄電残量 =53% 44

45 < パターン 2-2 放電開始時間 6:00 3/19> 気象パターン C-1 日照 : 午前有 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 買電量 2.8h 晴後雨 日照の状況 :8 時から13 時位まで日照有 太陽光発電の状況 : 6 時頃から少量の発電開始 9 時より急に立ち上がり お昼頃をピークに減少する 蓄電池充電状況 : 太陽光充電量は9~11 時の間で0.5kWhのみ 主に夜間の買電からの電力で充電する 充電 買電 放電 売電 太陽光充電 売電 放電 充電 太陽光充電電力量 =0.5kWh 充電電力量 =3.5kWh 充電開始時蓄電残量 =58% 45

46 パターン 2-2 放電開始時間 6:00 3/11> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 買電量 C-2 日照 : 午前無 3.4h 曇後一時晴 日照の状況 :11~12 時位まで少量の日照有 午後日照有 太陽光発電の状況 :6 時頃から少量の発電開始 10 時 11 時頃に小さなピークがあり お昼頃をピークに発電 蓄電池充電状況 : 太陽光充電量は10~12 時の間で0.94kWh 主に夜間の買電からの電力で充電する 充電 買電 放電 太陽光充電 売電 放電 充電 太陽光充電電力量 =0.94kWh 充電電力量 =3.6kWh 充電開始時蓄電残量 =64% 46

47 < パターン 2-2 放電開始時間 6:00 3/17> 気象パターン 日照時間 天気 太陽光発電の有効利用率 負荷に対する買電占有率 太陽光発電量 売電量 負荷電力量 買電量 C-3 日照 : ランダム 8.2h 曇時々雨一時晴 日照の状況 : 午前 午後にそれぞれピークがあり お昼頃の日照は少ない 太陽光発電の状況 : 6 時頃から少量の発電開始 9 時頃に急激に立ち上がり ランダムに発電 蓄電池充電状況 : 太陽光充電量は9~12 時の間で0.74kWh 主に夜間の買電からの電力で充電する 充電 買電 放電 太陽光充電 売電 放電 充電 太陽光充電電力量 =0.74kWh 充電電力量 =3.7kWh 充電開始時蓄電残量 =63% 47

48 5. 収集データの分析 費用対効果 試験パターン /16 ピークシフト 東北電力 / よりそうナイト 8 東北電力 / よりそうナイト 8 昼間 晩 深夜 昼間 晩 深夜 日の電気使用状況 項目 時間 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 kwh 円 使用量合計 21.4kWh 昼間 8.5kWh 晩 6.9kWh 夜間 6.0kWh 金額合計 システム導入後の使用状況 項目 単位 運転 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 昼間 kwh ( 単価 ) 円 朝 晩 kwh 円 深夜 kwh 円 使用量 kwh 金額 円 使用量合計 10.7kWh 金額合計 PV 蓄電池の動き 1 深夜 / 充電 ( 時間帯 )6:00~18:00 蓄電池充電量 kwh 充電量 深夜電力使用量 kwh 使用量 昼間 / 放電 ( 時間帯 )9:00~23:00 蓄電池充電量 11.0kWh 蓄電池放電量 kwh 放電量 合計容量 kwh 放電量 太陽光売電量 ( 時間帯 )6:00~17:00 蓄電池放電量 9.1kWh 太陽光発電量 kwh 発電量 売電電力量 kwh 売電量 売電単価 円 33 円 売電量計 6.5kWh 30 売電額計 円 電気料金コスト比較 No 項目 使用量 / 売電量 金額 1 購入電力 10.7kWh 116 円 2 太陽光売電 6.5kWh 214 円 差額 98 円 1 日あたりのシステム導入のコストメリット 98 円 太陽光の発電している時間帯に充電を行っているため 出力制御が行われた際の充電対応は実現しているが 系統に売電する量が下がっているためシステムの導入コストは 1 日当たり 98 円とごくわずかになっている 48

49 5. 収集データの分析 費用対効果 試験パターン /29 ピークシフト 東北電力 / よりそうナイト 8 東北電力 / よりそうナイト 8 昼間 晩 深夜 昼間 晩 深夜 日の電気使用状況 項目 時間 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 kwh 円 使用量合計 12.0kWh 昼間 4.0kWh 晩 4.0kWh 夜間 4.0kWh 金額合計 システム導入後の使用状況 項目 単位 運転 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 昼間 kwh ( 単価 ) 円 朝 晩 kwh 円 深夜 kwh 円 使用量 kwh 金額 円 使用量合計 8.5kWh 金額合計 PV 蓄電池の動き 1 深夜 / 充電 ( 時間帯 )9:00~18:00 蓄電池充電量 kwh 充電量 深夜電力使用量 kwh 使用量 昼間 / 放電 ( 時間帯 )18:00~23:00 蓄電池充電量 11.0kWh 蓄電池放電量 kwh 放電量 合計容量 kwh 放電量 太陽光売電量 ( 時間帯 )7:00~17:00 蓄電池放電量 9.1kWh 太陽光発電量 kwh 発電量 売電電力量 kwh 売電量 売電単価 円 33 円 売電量計 9.5kWh 30 売電額計 円 電気料金コスト比較 No 項目 使用量 / 売電量 金額 1 購入電力 11kWh 92 円 2 太陽光売電 9.5kWh 313 円 差額 221 円 1 日あたりのシステム導入のコストメリット 221 円 太陽光の発電している時間帯に充電を行っているため 出力制御が行われた際の充電対応は実現しているが 系統に売電する量が下がっているが 負荷の使用量が少ないため試験パターン 1-1 と比較するとシステム導入メリットは 221 円と大きくなっている 49

50 5. 収集データの分析 費用対効果 試験パターン 2-1 2/28 フルコントロール 東北電力 / よりそうナイト 8 東北電力 / よりそうナイト 8 昼間 晩 深夜 昼間 晩 深夜 日の電気使用状況 項目 時間 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 kwh 円 使用量合計 11.6kWh 昼間 4.0kWh 晩 3.9kWh 夜間 3.7kWh 金額合計 システム導入後の使用状況 項目 単位 運転 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 昼間 kwh ( 単価 ) 円 朝 晩 kwh 円 深夜 kwh 円 使用量 kwh 金額 円 使用量合計 7.3kWh 金額合計 PV 蓄電池の動き 1 深夜 / 充電 ( 時間帯 )23:00~7:00 蓄電池充電量 kwh 充電量 深夜電力使用量 kwh 使用量 昼間 / 放電 ( 時間帯 )9:00~23:00 蓄電池充電量 3.3kWh 蓄電池放電量 kwh 放電量 合計容量 kwh 放電量 太陽光売電量 ( 時間帯 )6:00~17:00 蓄電池放電量 9.1kWh 太陽光発電量 kwh 発電量 売電電力量 kwh 売電量 売電単価 円 33 円 売電量計 17.1kWh 30 売電額計 円 電気料金コスト比較 No 項目 使用量 / 売電量 金額 1 購入電力 7.3kWh 79 円 2 太陽光売電 17.1kWh 564 円 差額 485 円 1 日あたりのシステム導入のコストメリット 485 円 負荷の使用量が低いため 日中は太陽光で発電された電気の殆どが売電に回っている結果となった 蓄電システムからの放電量も非常に 3.3kWh と電池容量の 30% 程度しか放電できていないためあまり電池としての効果がでていない しかし 負荷が小さいため売電量が増えたためコストメリットは 485 円と大きな効果がもたされていることがわかりました また 充電時間設定が 23:00-7:00 となっており 余分に系統電力からの購入が増えている結果となった 50

51 5. 収集データの分析 費用対効果 試験パターン 2-2 3/17 フルコントロール 東北電力 / よりそうナイト 8 東北電力 / よりそうナイト 8 昼間 晩 深夜 昼間 晩 深夜 日の電気使用状況 項目 時間 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 kwh 円 使用量合計 11.3kWh 昼間 4.0kWh 晩 3.6kWh 夜間 3.7kWh 金額合計 システム導入後の使用状況 項目 単位 運転 0 時 1 時 2 時 3 時 4 時 5 時 6 時 7 時 8 時 9 時 10 時 11 時 12 時 13 時 14 時 15 時 16 時 17 時 18 時 19 時 20 時 21 時 22 時 23 時 昼間 kwh ( 単価 ) 円 朝 晩 kwh 円 深夜 kwh 円 使用量 kwh 金額 円 使用量合計 7.3kWh 金額合計 PV 蓄電池の動き 1 深夜 / 充電 ( 時間帯 )23:00~7:00 蓄電池充電量 kwh 充電量 深夜電力使用量 kwh 使用量 昼間 / 放電 ( 時間帯 )9:00~23:00 蓄電池充電量 3.3kWh 蓄電池放電量 kwh 放電量 合計容量 kwh 放電量 太陽光売電量 ( 時間帯 )6:00~17:00 蓄電池放電量 9.1kWh 太陽光発電量 kwh 発電量 売電電力量 kwh 売電量 売電単価 円 33 円 売電量計 11.5kWh 30 売電額計 円 電気料金コスト比較 No 項目 使用量 / 売電量 金額 1 購入電力 7.3kWh 79 円 2 太陽光売電 11.5kWh 378 円 差額 299 円 1 日あたりのシステム導入のコストメリット 299 円 負荷の使用量が低いため 日中は太陽光で発電された電気の殆どが売電に回っている結果となった 蓄電システムからの放電量も非常に 3.3kWh と電池容量の 30% 程度しか放電できていないためあまり電池としての効果がでていない しかし 負荷が小さいため売電量が増えたためコストメリットは 299 円と大きな効果がもたされているが 試験パターン 2-1 と比較すると太陽光の発電量が下がっているため効果も下がっている結果となった また 充電時間設定が 23:00-7:00 となっており 余分に系統電力からの購入が増えている結果となった 51

52 5. 収集データの分析 費用対効果 各試験パターンの費用対効果総括 試験パターン 運転モード 1 日あたりのコストメリット 1-1 ピークシフト 98 円 1-2 ピークシフト 221 円 2-1 フルコントロール 485 円 2-2 フルコントロール 299 円 コストメリットより 一番良い結果は 2-1 となっている 仮にこの金額を 10 年で計算すると約 177 万円のメリットが得られることになります ( ) 本価格は コスト回収の観点より太陽光発電と蓄電システムを導入するうえでの目安とした場合 太陽光発電 蓄電システムの更なるコスト低減を実現することが目標となります 日射量 負荷の使用量に応じ 1 日あたりのコストメリット額は変動が生じます 本価格はあくまで目安のものとなります システム導入におけるコストメリットを比較すると 試験パターン 2-1 が一番良い結果となった この結果は 使用する負荷が小さい 深夜電力による充電を主にしていることもあり 今回評価対象としていた太陽光発電システムの自家消費検証目的通りの結果が出ていないことも理由である 今後 継続してデータを取得するうえで設定モードを変更して自家消費率を更に高めたうえでのコストメリットを確認する必要があります 52

53 5. 収集データの分析 費用対効果 各日時における考察と課題 データ日付 10/16 考察 太陽光の発電は非常に効率がよいが 蓄電システムの充電開始時間が太陽光が多く発電している時間帯とずれているため系統からの買電率が高い 10/8 天候も悪く太陽光の発電量が少ないため系統からの買電率が高くなっている 10/11 10/13 10/6 11/5 11/1 午後より天候が回復しているが 蓄電システムの充電開始時間が早いため系統からの買電率が高くなっている 午後より天候が回復しているが 蓄電システムの充電開始時間が早いため系統からの買電率が高くなっている 午後より天候が回復しているが 蓄電システムの充電開始時間が早いため系統からの買電率が高くなっている 日射もよく太陽光は安定的に発電しているが 発電量が増えている時間帯が遅いため系統からの買電率が高くなっている 悪天候のため太陽光の発電量が殆ど無く系統からの買電率が高くなっている 10/25 充電開始が早いため殆どが系統からの買電で充電している 11/10 太陽光は安定的に発電しているが 充電開始時間が早いため系統からの買電率が高くなっている 11/3 太陽光は安定的に発電しているが 充電開始時間が早いため系統からの買電率が高くなっている 12/21 12/14 太陽光が安定して発電している時間帯に充電を開始しているため非常に効率よく太陽光発電を充電していることがわかる 悪天候のため太陽光の発電なし 系統からの買電による充電となっている 12/29 12/3 太陽光が安定して発電している時間帯に充電を開始しているため非常に効率よく太陽光発電を充電していることがわかる 太陽光を安定的に充電しているが 発電量が少ないため系統からの買電率が高くなっている 12/15 太陽光が安定して発電している時間帯に充電を開始しているため非常に効率よく太陽光発電を充電していることがわかる 53

54 5. 収集データの分析 費用対効果 各日時における考察と課題 データ日付 2/28 考察 太陽光を自家消費できているが 余剰電力がないため蓄電システムへの充電は深夜時間帯の系統電力となっている 2/20 太陽光を自家消費できているが 余剰電力がないため蓄電システムへの充電は深夜時間帯の系統電力となっている 2/1 太陽光を自家消費できているが 余剰電力がないため蓄電システムへの充電は深夜時間帯の系統電力となっている 2/1 太陽光を自家消費できているが 余剰電力がないため蓄電システムへの充電は深夜時間帯の系統電力となっている 2/4 太陽光を自家消費できているが 余剰電力がないため蓄電システムへの充電は深夜時間帯の系統電力となっている 3/20 太陽光を自家消費できているが 余剰電力がないため蓄電システムへの充電は深夜時間帯の系統電力となっている 3/15 微量ではあるが余剰電力が発生しているためその電力を蓄電システムに充電しているが 多くの電気を系統電力より充電をしている 3/19 微量ではあるが余剰電力が発生しているためその電力を蓄電システムに充電しているが 多くの電気を系統電力より充電をしている 3/11 微量ではあるが余剰電力が発生しているためその電力を蓄電システムに充電しているが 多くの電気を系統電力より充電をしている 3/17 微量ではあるが余剰電力が発生しているためその電力を蓄電システムに充電しているが 多くの電気を系統電力より充電をしている 54

55 5. 収集データの分析 費用対効果 各日時における考察と課題及び解決策 (1) ピークシフトモード実証データより 設定した時間帯により太陽光で発電した電気を高い割合で充電できていることが確認できました 特に 9 時以降 太陽光の発電量が高くなる際に効率よく充電ができております この結果より 出力制御が行われた際に気象情報との連動した充放電指令の制御が必要と考えられます また 今回の実証はタイマー機能によるピークシフト運転であったが 出力制御にあわせた遠隔操作による充放電指令を実現し より効率よく充電する機能が今後の開発テーマになると考えられます 実証試験の傾向 蓄電池は 負荷への放電率が高く 太陽光を充電した電気を有効的に利用されている 日中に充電されているため太陽光の売電は期待できない ( 売電量が下がる ) 今後の課題 1 気象と連動した充放電制御技術の開発 2 遠隔指令 ( 出力制御指令 ) に応じた充放電制御技術の開発 (2) フルコントロールモード検証データより太陽光の自家消費を高い割合で実現することができております 今後継続的に実証を行う場合は以下の条件を加えて引続き検証を行うことでより高い推移での再生可能エネルギーの自家消費実現を検討していく必要があると考えられます 実証試験の傾向 深夜に系統からの電気で満充電管理をしているため 日中に負荷が低い場合は太陽光の自家消費率が低く多くが売電にまわっている 今後の課題 1 負荷変動に応じた再生可能エネルギーの自家消費率を検証 2 系統からの充電割合を減らした再生可能エネルギーの自家消費率を検証 55

56 6. 本事業の拡張性及び事業性シミュレーション 出力制御における有効性東北電力管内における出力制御状況 702 万 kw の太陽光発電設備が接続された場合 13.7% の出力制御が行われる見通し ( 平成 28 年 11 月時点 ) 約 96 万 kw 相当の太陽光の売電ができなくなる 30 分間の出力制御が入った場合 約 48 万 kwh 分の電気を蓄電池に蓄え有効利用することが必要となる 1,002 万 kw になった場合 40.7% との大規模な出力制御が行われる見通し 407 万 kw 相当の太陽光の売電ができなくなる 30 分間の出力制御が入った場合 約 200 万 kwh 分の電気を蓄電池に蓄え有効利用することが必要となる 平成 28 年 11 月資源エネルギー庁各社接続可能量 (2016 年度算定値 ) の算定結果より抜粋 56

57 6. 本事業の拡張性及び事業性シミュレーション 損失量による有効性の可能性大規模な出力制御が行われた場合 本研究で実証した蓄電システムへの電力貯蔵が有効的な手段と考える 702 万 kw の太陽光発電設備が接続された場合 13.7% の出力制御が行われる見通し ( 平成 28 年 11 月時点 ) 約 96 万 kw 相当の太陽光の売電ができなくなる 30 分間の出力制御が入った場合 約 48 万 kwh 分の電気を蓄電池に蓄え有効利用することが必要となる 実証設備 (4kW の太陽光発電システム ) における年間発電量 3.55(NEDO 日射量 ) 0.85( 損失 ) 4.16( 発電機容量 ) 365 日 =4,599kWh 13.7% の出力制御が入った場合 628kWh 分が損失量となる 出力制御割合における損失量 出力制御 13.7% 出力制御 29.3% 出力制御 40.7% 628kWh 1,342kWh 1,865kWh 一般的に 戸建て住宅における 1 日あたり平均の電力使用量は約 10kWh 程度となる 出力制御が 13.7% となった場合年間 628kWh 分の太陽光で発電された電力を損失することとなり 家庭で使用した場合約 60 日間の電力を失うこととなる 57

58 6. 本事業の拡張性及び事業性シミュレーション 損失額における事業性シミュレーション大規模な出力制御が行われた場合 電力会社への全量及び余剰買取がストップとなる 設置時期により買取単価は変動するが事業者及び消費者とっては太陽光発電の売電による収入が減少することが考えられる 出力制御が行われると太陽光の買取がストップ その間 電気を使用すれば有効的に活用できるが使用負荷が無い場合はエネルギーを捨てることになる ( 発電したものが無駄になる ) この課題を対策するために蓄電システムを導入し 出力制御が行われる時間は蓄電システムへの充電を行うことが有効的な手段と考えられる 今回検証した規模のシステムにおいては以下の損失が考えられる - 実証設備で年間 13.7% の出力制御が行われた場合の売電による収入の損失 - 年間の損失量は628kWh 売電単価を33 円と設定 ( ) 売電単価は H27 年度単価を適用 10kW 以下余剰売電単価 :33 円 10kW 以上全量売電単価 :24 円 損失量 (13.7%) 売電単価 ( ) 損失額 ( 年 ) 628kWh 33 円 20,714 円 実証設備は 発電出力が小さいため損失額はあまり多くでていないが 10kW 以上の太陽光発電は全量売電契約ができるため設備の規模が大きくなるほど損失額は比例して増えていくことが考えられる 太陽光発電容量 売電単価 ( ) 出力制御 13.7% 出力制御 29.3% 出力制御 40.3% 損失量 損失額 ( 円 ) 損失量 損失額 ( 円 ) 損失量 損失額 ( 円 ) 58 4kW 33 円 ,714 1,342 44,301 1,865 61,538 10kW 24 円 1,509 36,214 3,227 77,450 4, ,584 50kW 24 円 7, ,068 16, ,248 22, , kW 24 円 15, ,136 32, ,496 44,826 1,075, kW 24 円 150,890 3,621, ,707 3,621, ,265 10,758,353 今回の事業規模では大きな損失は発生していないが 太陽光発電の容量を増加しシミュレーションをした結果 大型システムの場合の損失額が非常に大きくなります そのため 今回実証したシステムは大型設備への適用がより有効性を高めるものと判断できます 但し 大型蓄電システムは量産化が行われていないためコスト高となる課題があります

59 6. 本事業の拡張性及び事業性シミュレーション コスト面における事業性シミュレーション今回実証した設備は 車載用に搭載した中古バッテリーを使用しシステムを構築したが 今後このシステムを活用して出力制御への対応を行う場合 更なるコストダウンが必要であると考えられる また 太陽光の出力が大きくなるとそれに付随して出力制御による損失量及び損失額は増えてくる 現在 大型システムは受注生産品が多く量産化されていないため今回の実証データを参考にシステムスペックを検討しコストダウンの可能性を引続き検討していきたい 今回実証で採用した蓄電システムの価格 3,400,000 円 - コストダウンに関する課題 - 中古バッテリーをコントロールするプログラムの開発 中古バッテリー搭載型システムの量産化 バッテリーの取り外し作業の効率化 ( 新品 ) バッテリー組み込み作業の効率化 ( 中古 ) バッテリー交換作業の効率化 蓄電システム市場の拡大 新品時のシステム価格 目標とする中古システムの価格 約 3,00,000 円 約 1,000,000 円 ( 1) 中古バッテリーを搭載したシステム価格は概算価格となります 変動する可能性あり 新品の蓄電システムは量産化されたものが市場に展開されているが 今回の実証システムは 新品バッテリーの取り外し 中古バッテリーの組み込み プログラムの変更などの追加作業が発生しておりコスト高になっている この課題を解決し 新品システムの価格より安価な製品を市場投入できるよう製造メーカーだけでなく交換作業 サービスの効率化を検討することが必要と考える また 実証データより一番良い条件 ( 試験パターン 2-1) において 10 年間のメリット額が約 177 万円との結果となった 今後 太陽光発電 蓄電システムの価格はこのシミュレーション結果の価格が目標となる 59

60 7. 関連事業の可能性 中古バッテリーの状態検査 取り外し 分解 スタッキングは製造メーカーにて一連の作業を行うが 現地蓄電システムへの組み込みは今後幅広く普及されていくうえでコスト面 作業面において効率化を図る必要があります また 将来中古バッテリが劣化し交換時期となった場合においても効率的な交換作業が求められる 1 車両履歴の確認 2 バッテリーの取り外し 3 分解 日産故障診断システムを使用して故障履歴の有無 蓄電池残量を確認 正常なバッテリーを日産リーフから取り外す バッテリーパックを分解し モジュールを取り外す 参入の可能税あり 4 スタッキング 5 モジュール搭載 6 バッテリー交換 モジュールを点検したのち スタックに組み上げる スタックを蓄電池部に組み込み調整する リユース電池による電池交換作業 安価なリユース電池を搭載した蓄電システムを実現させるためには効率がよい電池交換作業が必要となります サービス拠点を細かく設定するなど作業工数を低減する仕組みの確立がするために各地域業者との連携を引続き検討していく リチウムイオン電池のリサイクルは 現在自社回収となっており より多くの企業がリサイクルに携われることが可能となれば本事業の拡張に期待が持てます 60

61 8. 今後の課題 本研究を通じて 実用性を追求していくうえで以下の課題解決が必要であると考えられる 今後大幅な出力制御が行われることを想定し 引続き実証で得られるデータの解析と最適システムの構築を検討が必要であると考えられる 1 中古バッテリーの寿命推移 2 出力制御に応じた遠隔監視制御システムの構築 3 事業規模に対応した大型システムの確立検証 4 太陽光を直流 (DC) で充電する方法 1 中古バッテリーの寿命推移 今回採用した車載用の中古バッテリーは 新品時の定格容量より約 20% 程度劣化したものである 太陽光や系統電力からの充電 接続した負荷への放電を約半年間実施したが 電池自身の劣化は殆ど見られなかった 今後 長期的に本電池を使用して検証を継続することで電池自身の劣化状況を把握し実用化が可能なものであるかの判断材料にする必要があると考えられる また 車載用で急速に充放電を行っていたバッテリーを使用用途を変えることにより劣化推移を引続き確認していく必要がある 新品のバッテリー 一般家庭で使用した場合 10 年後に約 20% 程度が劣化する ( ) 中古のバッテリー 20% 程度劣化した状態のものであるが約半年間の実証では劣化は見られず 新品電池の劣化推移はあくまでメーカーの見解となります 劣化推移は 設置環境の気象状況 ご家庭での使用状況により劣化推移は変動が生じます 61

62 8. 今後の課題 2 出力制御に応じた遠隔監視制御システムの構築 今回の実証を通じて気象状況 負荷の使用率により出力制御に応じた太陽光の有効活用性に変化が生じることがわかった この課題を解決するためには気象状況 エネルギー使用状況の監視を行い 出力制御が行われる際に遠隔による蓄電システムへの充放電指令を付加することで最適なシステムの構築が必要と考えられる 気象状況 ( 太陽光の発電量 ) を監視し蓄電システムの運転を操作 太陽光で発電された電気を有効活用 ( 自家消費 充電 ) するためのエネルギー監視システムの連携 蓄電システムを遠隔より操作が可能なクラウドシステムの構築 電力会社もしくはアグリゲータ側からの監視制御のルート整備 アグリゲータ ( 気象 発電 使用状況の監視制御 バッテリ状態監視も含めクラウドサービスは地元企業参入の可能性あり 気象情報 HEMS サーバ ストレージサーバ ( データ蓄積 ) 電力会社 BB ルーター スマートメータ HEMS- GW 測定装置 HEMS アダプタ 一般家庭におけるエネルギ監視ーシステム 蓄電池 太陽光発電 62 使用者側でのエネルギー監視

63 8. 今後の課題 3 事業規模に対応した大型システムの確立検証 今回の実証設備は 太陽光発電システムと蓄電システムを各々設置し タイマー機能による強制方法 ( ピークシフト ) と計測方法 ( フルコントロール ) よる充電技術にて検証を行ったが より確実に太陽光の電力を充電する場合は 直流による直接充電方式が良いと考えられる 市場規模が発展途上のため量産効果による低コスト化が実現できていない ( 中古バッテリー再利用への期待大 ) 出力制御が行われた際のエネルギーシステムとの連携が未整備 太陽光設置者への導入検討 安価な蓄電システム 中容量 大容量蓄電システム 大規模太陽光発電システムと組合せが可能 使用用途に合わせたシステム検討が可能 非常に大きな設置スペースが必要 大規模太陽光の出力制御対策が可能である システム検討後の受注生産品であるためコスト高 大規模太陽光発電所への蓄電システムは実証システムが多く 今後コストシュミレーションを行い事業性に沿ったシステム開発が必要と考えられます 63

64 8. 今後の課題 4 太陽光を直流 (DC) で充電する方法 今回は 一般家庭を想定した小型エネルギーシステムによる検証を行ったが 大規模太陽光発電と蓄電システムにおける事業確立の有効性を確認していく必要があると考えられる 今後は充電効率等も考慮した最適システムを開発し 検証を行っていく必要があると考えられる 太陽光を直流 (DC) 充電する方式 ~ 受電 WH 太陽光パワーコンディショナーレス WH ACL 又は ELCB 充電器用 ELCB 最大 75A (15kVA) 太陽光 PCS 太陽光モジュール RPR DC/DC 連系リレー ELCB INV 出力リレー 蓄電インバータ ( 上 ) ( 下 ) 切替開閉器 LIB 負荷側 ELCB 家庭内全負荷 太陽光を直接直流で充電し 充電効率を向上が必要 太陽光 蓄電システムを一体型にし システムコストダウンが必要 64 太陽光パワーコンディショナーが有する出力抑制機能は蓄電インバータに搭載します 実証設備において太陽光で発電した電気を蓄電する場合 太陽光パワーコンディショナーによる直流 交流への変換 その電気を蓄電池へ交流 直流への変換と変換回数が多いため実際の発電量に対し効率が落ちている 本システムを採用することによって 直流の電気を直接充電し 効率が高い太陽光の充電が実現できるものと考えられる