電力中央研究所フォーラム 2010 研究成果発表会電力流通部門 1 太陽光発電の大量導入に対応する次世代のグリッド技術 電中研における次世代の グリッド技術開発 システム技術研究所 所長栗原郁夫 2010/10/27 1
目標 低炭素社会を支える将来の日本の電力供給 利用インフラの構築 2010/10/27 2
目的 日本型スマートグリッドのコアとなる部分の技術開発 海外インフラ輸出 国際標準化戦略 第二のインターネット 新サービス創出 新成長戦略 ライフスタイル変革 環境未来都市 高効率 / 高品質 / 高信頼度な電力システム 1 2 3 4 再生可能エネ (PV) 有効活用 大規模停電リスクの最小化 ( 高経年 ) 設備維持管理の高度化 需要家と一体的なエネ利用有効化 エネルギー地産地消 スマートハウス ビル 地域活性化 町おこし スマートコミュニティ マイクログリッド グリーンジョブ 2010/10/27 3
研究アプローチ 課題対応分野の明確化 所内総合力発揮 ロードマップ ( いつまでに何を ) 段階的 ( フェーズ展開 ) 外部連携 2010/10/27 4
るラ 1 大規模停電リスクの極小化, 擾乱 停電回復力の強化 2 省エネ, エネルギーの有効利用を需要家と一体的に実現 3 再生可能エネルギー ( 主として太陽光発電 ) の有効活用 フェーズⅠ4 の研究設備維持管理の高度化 (2008-2010(/2011)), 時代ニーズに対応した設備形成 低炭素排出電源 新型配電機器 ( 需要家ゲートウェイ ) 需要家情報端末 電気 情報送電系統 蓄電池 配電系統 スマートメータ 石炭ガス化 高効率火力 Charger 需要家ゲートウェイ ( 需給インターフェース ) EV/PHEV EV 需給一体的電気利用 ) ク基幹系ネットワーク需要地系 ( 配電系 ) ネットワーク需要家内ネットワーク 価 再生可能発電(PV) 大量導入下での安定運用 系統回復力の強化 リアルタイム広域監視制御 系統復旧高速化 自動化 流通機器の有効活用( アセットマネジメント高度化 ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) PV 大量導入下での配電系安定 効率運用 分散形電源の有効活用 IT 活用による一層の信頼性向上 ( 事故区間極小化, 迅速復旧など ) と運用柔軟性 ( 平準化, 蓄電池活用など ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) 広域 高速制御ネットワーク設備保全 運用センサネットワーク需要地系セキュア通信ネットワーク 需要地系統技術 変動電源供給力評価 / 解析手法 PV 変動 余剰対応の最適分担 ( 蓄電池の役割分担 ) 需要地系統の需給一体化運用 制御 次世代通信ネットワークシステム 需要地系統と協調した基幹系統の運用 需要地系統用次世代機器 PV 大量導入時の系統事故時評価と対策 ( 系統シミュレータ ) 新型配電機器 ( 柱上設置 STATCOM) デマンドレスポンス (DR) 効果評価 電気の効率的利用, 省エネ 系統との一体的電気利用 ( 消費者利便性と系統利用 運用とが調和した電気利用 ) ( 最適屋内電力供給 ) デマンドレスポンスの評価 需給一体化運用制御 DR 連携 EMS(HEMS/BEMS) 2010/10/27 開発 5
るラ 1 大規模停電リスクの極小化, 擾乱 停電回復力の強化 2 省エネ, エネルギーの有効利用を需要家と一体的に実現 3 再生可能エネルギー ( 主として太陽光発電 ) の有効活用 フェーズⅠ4 の研究設備維持管理の高度化 (2008-2010(/2011)), 時代ニーズに対応した設備形成 低炭素排出電源 新型配電機器 ( 需要家ゲートウェイ ) 需要家情報端末 電気 情報送電系統 蓄電池 配電系統 スマートメータ 石炭ガス化 高効率火力 Charger 需要家ゲートウェイ ( 需給インターフェース ) EV/PHEV EV 需給一体的電気利用 ) ク基幹系ネットワーク需要地系 ( 配電系 ) ネットワーク需要家内ネットワーク 価 再生可能発電(PV) 大量導入下での安定運用 系統回復力の強化 リアルタイム広域監視制御 系統復旧高速化 自動化 流通機器の有効活用( アセットマネジメント高度化 ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) PV 大量導入下での配電系安定 効率運用 分散形電源の有効活用 IT 活用による一層の信頼性向上 ( 事故区間極小化, 迅速復旧など ) と運用柔軟性 ( 平準化, 蓄電池活用など ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) 広域 高速制御ネットワーク設備保全 運用センサネットワーク需要地系セキュア通信ネットワーク 需要地系統技術 変動電源供給力評価 / 解析手法 PV 変動 余剰対応の最適分担 ( 蓄電池の役割分担 ) 需要地系統の需給一体化運用 制御 次世代通信ネットワークシステム 需要地系統と協調した基幹系統の運用 需要地系統用次世代機器 PV 大量導入時の系統事故時評価と対策 ( 系統シミュレータ ) 新型配電機器 ( 柱上設置 STATCOM) デマンドレスポンス (DR) 効果評価 電気の効率的利用, 省エネ 系統との一体的電気利用 ( 消費者利便性と系統利用 運用とが調和した電気利用 ) ( 最適屋内電力供給 ) デマンドレスポンスの評価 需給一体化運用制御 DR 連携 EMS(HEMS/BEMS) 2010/10/27 開発 6
研究アプローチ 時間軸では短期 長期をミックス ① 大規模停電リスクの極小化 擾乱 停電回復力の強化 ② 省エネ エネルギーの有効利用を需要家と一体的に実現 ③ 再生可能エネルギー 主として太陽光発電 の有効活用 ④ 設備維持管理の高度化 時代ニーズに対応した設備形成 低炭素排出電源 1 需要家ゲートウェイ 需要家 情報端末 新型 配電機器 電気 情報 送電系統 蓄電池 スマート メータ 配電系統 需要地系統 センサ/制御 2 センサ/制御 石炭ガス化 需要家ゲートウェイ 需給インターフェース Charger 高効率火力 需要地系統 EV/PHEV EV 基幹系ネットワーク 需給一体的電気利用 需要地系 配電系 ネットワーク 需要家内ネットワーク 需要地系統の需給一体化運用 制御 再生可能発電 ＰＶ 大量導入下での安定運用 ＰＶ大量導入下での配電系安定 効率運用 系統回復力の強化 需要地系統 次世代通信ネットワークシステム リアルタイム広域監視制御 分散形電源の有効活用 系統復旧高速化 自動化 ＩＴ活用による一層の信頼性向上 事故区間極小化 迅 需要地系統と協調した基幹系統の運用 速復旧など と運用柔軟性 平準化 蓄電池活用など 流通機器の有効活用 アセットマネジメント高度 化 社会高度調和型流通機器 高密度 コンパクト 環境性 社会高度調和型流通機器 高密度 コンパクト など 環境性など 広域 高速制御ネットワーク 設備保全 運用センサネットワーク 需要地系セキュア通信ネットワーク 需要地系統技術 変動電源供給力評価 解析手法 電気の効率的利用 省エネ 系統との一体的電気利用 消費者利便性と系統利用 運用とが調 和した電気利用 最適屋内電力供給 需給一体化運用制御 PV変動 余剰対応の最適分担 蓄電池の役割分担 デマンドレスポンス ＤＲ 効果評価 次世代絶縁 PV大量導入時の事故時系統安定性評価と対策 ＤＲ連携ＥＭＳ(HEMS/BEMS)開発 超電導限流器 系統シミュレータによる実験検証を含む 非接触給電 需要家内給電 3 2010/10/27 7
るラ 1 大規模停電リスクの極小化, 擾乱 停電回復力の強化 2 省エネ, エネルギーの有効利用を需要家と一体的に実現 3 再生可能エネルギー ( 主として太陽光発電 ) の有効活用 フェーズⅠ4 の研究設備維持管理の高度化 (2008-2010(/2011)), 時代ニーズに対応した設備形成 低炭素排出電源 新型配電機器 ( 需要家ゲートウェイ ) 需要家情報端末 電気 情報送電系統 蓄電池 配電系統 スマートメータ 石炭ガス化 高効率火力 Charger 需要家ゲートウェイ ( 需給インターフェース ) EV/PHEV EV 需給一体的電気利用 ) ク基幹系ネットワーク需要地系 ( 配電系 ) ネットワーク需要家内ネットワーク 価 再生可能発電(PV) 大量導入下での安定運用 系統回復力の強化 リアルタイム広域監視制御 系統復旧高速化 自動化 流通機器の有効活用( アセットマネジメント高度化 ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) PV 大量導入下での配電系安定 効率運用 分散形電源の有効活用 IT 活用による一層の信頼性向上 ( 事故区間極小化, 迅速復旧など ) と運用柔軟性 ( 平準化, 蓄電池活用など ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) 広域 高速制御ネットワーク設備保全 運用センサネットワーク需要地系セキュア通信ネットワーク 需要地系統技術 変動電源供給力評価 / 解析手法 PV 変動 余剰対応の最適分担 ( 蓄電池の役割分担 ) 需要地系統の需給一体化運用 制御 次世代通信ネットワークシステム 需要地系統と協調した基幹系統の運用 需要地系統用次世代機器 PV 大量導入時の系統事故時評価と対策 ( 系統シミュレータ ) 1F/B 会場ポスター 新型配電機器 ( 柱上設置 STATCOM) デマンドレスポンス (DR) 効果評価 電気の効率的利用, 省エネ 系統との一体的電気利用 ( 消費者利便性と系統利用 運用とが調和した電気利用 ) ( 最適屋内電力供給 ) デマンドレスポンスの評価 需要家部門発表 (6F/D 会場 ) 需給一体化運用制御 DR 連携 EMS(HEMS/BEMS) 2010/10/27 開発 8
るラ 1 大規模停電リスクの極小化, 擾乱 停電回復力の強化 2 省エネ, エネルギーの有効利用を需要家と一体的に実現 3 再生可能エネルギー ( 主として太陽光発電 ) の有効活用 フェーズⅠ4 の研究設備維持管理の高度化 (2008-2010(/2011)), 時代ニーズに対応した設備形成 低炭素排出電源 新型配電機器 ( 需要家ゲートウェイ ) 需要家情報端末 電気 情報送電系統 蓄電池 配電系統 スマートメータ 石炭ガス化 高効率火力 Charger 需要家ゲートウェイ ( 需給インターフェース ) EV/PHEV EV 需給一体的電気利用 ) ク基幹系ネットワーク需要地系 ( 配電系 ) ネットワーク需要家内ネットワーク 価 再生可能発電(PV) 大量導入下での安定運用 系統回復力の強化 リアルタイム広域監視制御 系統復旧高速化 自動化 流通機器の有効活用( アセットマネジメント高度化 ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) PV 大量導入下での配電系安定 効率運用 分散形電源の有効活用 IT 活用による一層の信頼性向上 ( 事故区間極小化, 迅速復旧など ) と運用柔軟性 ( 平準化, 蓄電池活用など ) 社会高度調和型流通機器 ( 高密度, コンパクト, 環境性など ) 広域 高速制御ネットワーク設備保全 運用センサネットワーク需要地系セキュア通信ネットワーク 需要地系統技術 変動電源供給力評価 / 解析手法 PV 変動 余剰対応の最適分担 ( 蓄電池の役割分担 ) 需要地系統の需給一体化運用 制御 次世代通信ネットワークシステム 需要地系統と協調した基幹系統の運用 需要地系統用次世代機器 PV 大量導入時の系統事故時評価と対策 ( 系統シミュレータ ) 1F/B 会場ポスター 新型配電機器 ( 柱上設置 STATCOM) デマンドレスポンス (DR) 効果評価 電気の効率的利用, 省エネ 系統との一体的電気利用 ( 消費者利便性と系統利用 運用とが調和した電気利用 ) ( 最適屋内電力供給 ) デマンドレスポンスの評価 需要家部門発表 (6F/D 会場 ) 需給一体化運用制御 DR 連携 EMS(HEMS/BEMS) 2010/10/27 開発 9
電力系統シミュレータ増強 (PV 大量導入検討 ) 火力 3 号機 90kVA 66kV 模擬送電線 200km 連系用変圧器 9km 9km 火力 2 号機 60kVA 90kVA 9km 9km 200km 66kV 模擬送電線 基幹系 275kV 模擬送電線 系統事故 (3LG-O) 90kVA 連系用変圧器 9km 9km 200km 66kV 模擬送電線 通信系模擬装置 計測装置 隣接した系統模擬用インバータ電源 ±200kW 負荷系 負荷用変圧器 負荷 30kW PV 27kW 60kVA 風力模擬 25kW 分散形電源 12kW 負荷用変圧器 PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 負荷用変圧器分散形電源 12kW PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 経済産業省補助事業 : 分散型電源大量導入系統影響評価基盤整備事業 2010/10/27 10
柱上設置 STATCOM(SIC 半導体適用 ) 柱上設置 STATCOM(100kVA) トランスレス 交流フィルタ ( 連系リアクトル ) PV 大量導入のもとでは配電線の電圧調整機器が不可欠 (SVC SVR STATCOM など ) インバータユニット 現状技術で 100 kva 連系変圧器 現状 STATCOM(300kVA) 操作用パネル インバータユニット (SiC 適用 ) 2010/10/27 11
引き続き 3 件の研究発表をよろしくお願い申し上げます 基幹系統の需給面への影響の評価秘術 システム技術研究所永田真幸 需要家機器の連携運用 制御技術 システム技術研究所小林広武 次世代グリッドにおける情報通信技術 システム技術研究所芹澤善積 2010/10/27 12