隠岐諸島における ハイブリッド蓄電池システム実証事業の概要 環境省 平成 26 年度離島の再生可能エネルギー導入促進のための蓄電池実証事業 に採択 2016 年 6 月 16 日 中国電力株式会社流通事業本部
1. 島根県隠岐諸島の概要 1
島根県隠岐諸島の概要 2 隠岐諸島は, 本土の北方約 50km の日本海に位置 島前 ( ト ウセ ン )3 島と島後 ( ト ウコ ) および 180 余りの小島で構成 総面積は約 350k m2, 人口は約 21,100 人 ( 島前 : 約 6,100 人, 島後 : 約 15,000 人 ) 漁業 農林業および観光が主な産業 西ノ島 ( 西ノ島町 ) 知夫里島 ( 知夫村 ) 島前 中ノ島 ( 海士町 ) 島後 島後 ( 隠岐の島町 ) 隠岐ユネスコ世界ジオパーク 2013 年 9 月 世界ジオパーク に認定 2015 年 11 月 国際地質科学ジオパーク計画 としてユネスコの正式事業に決定 ( 出所 :Wikipedia, Japan natural location map with side map of the Ryukyu Islands.jpg) 摩天崖 ( 西ノ島 ) ロウソク岩 ( 島後 )
隠岐諸島における電力需要と供給設備 3 2 か所の内燃力発電所 ( 西郷, 黒木 ) を拠点として, それぞれを 22kV 送電線で連系し, 主に, 重油を燃料とした内燃力発電により電力供給 電力需要規模は, 最大で 24MW 程度, 最小で 10MW 程度 島前供給力 7.38MW H24 最大需要 7.3MW 県営隠岐大峰山発電所 ( 風力 ) 1.800kW 南谷発電所 ( 水力 ) 100kW 黒木発電所 ( 内燃力 ) 7,380kW 油井発電所 ( 水力 ) 200kW 22kV 西郷黒木線 18km ( 海底ケーフ ル部 ) 島後 島後供給力 25.32MW + 風力 水力 H24 最大需要 16.8MW 島前 西郷発電所 ( 内燃力 ) 25,320kW 隠岐諸島総合供給力 32.70MW + 風力 水力 H24 需要 24.1MW
隠岐諸島における再生可能エネルギーの導入状況 ( 蓄電池システム導入前 ) 4 隠岐大峯山風力発電所 (1.8MW) 島根県企業局 水力発電所 (0.3MW) 中国電力 住宅用太陽光設備 ( 約 0.8MW) H26.1 末時点 需要の特徴 22.0 20.0 18.0 (MW) 16.0 年間の電力需要変動大 ( 電力需要の少ない春 秋には 余剰電力が生じる ) 隠岐諸島の需要 H24 年度季節別実績 ( 代表日 ) 春 (5 月 ) 夏 (8 月 ) 秋 (10 月 ) 冬 (1 月 ) 再エネの大量導入は困難 14.0 12.0 10.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ( 時間 )
5 2. ハイブリッド蓄電池システム 実証事業の概要
隠岐諸島における再生可能エネルギー導入拡大における課題 6 短周期変動 自然条件による再エネの出力変動 長周期変動 太陽の位置の変化などに伴う再エネの出力変動 周波数調整力の不足 余剰電力の発生 再エネ出力変動 MW 再エネ導入量の増加太陽光 余剰電力の夜間利用 需要 内燃力 + 既設風力ほか 3 6 9 12 15 18 21 24 時間
再エネ導入拡大の課題を解決する ハイブリッド蓄電池システム 7 短周期変動対策 課題 長周期変動対策 二つの課題を同時に解決 リチウムイオン電池 ハイブリッド蓄電池システム NAS 電池 ベース電源 ( 内燃力 )
隠岐諸島におけるハイブリッド蓄電池システム実証事業の概要 8 実証期間平成 27 年 9 月 ~ 平成 31 年 3 月 (3 年間 ) 実証内容 1 蓄電池および内燃力設備の協調制御 2 蓄電池能力を最大限活用するための充放電管理手法 3 リチウムイオン電池 NAS 電池の蓄電池出力 容量の配分妥当性 蓄電池設備 種類 出力 容量 西ノ島変電所西ノ島変電所 NAS 電池 4,200kW 25,200kWh リチウムイオン電池 2,000kW 700kWh 新設 西ノ島変電所 ハイブリッド蓄電池システム 6,200kW 黒木発電所 ( 内燃力 ) 7,380kW 新設 住宅用太陽光増加分 500kW 油井発電所 ( 水力 ) 200kW 島後 県営隠岐大峰山発電所 ( 風力 ) 1.800kW 南谷発電所 ( 水力 ) 100kW 22kV 西郷黒木線 18km ( 海底ケーフ ル部 ) 島前 新設 海士風力発電 2,000kW 新設 旧隠岐空港メガソーラー 3,000kW 新設 メガソーラー 2,000kW 西郷発電所 ( 内燃力 ) 25,320kW
(MW) 再エネ導入計画 既存の再エネ約 2.6MW に, 新たに約 8.0MW を加え, 合計約 11MW の再エネ導入を目指す 9 最小需要時の需給イメージ 再エネによる発電余剰分を蓄電池で吸収 最小需要 10 再エネ 11 内燃力の運用上必要な最低出力 実証事業開始前 実証事業開始後 再エネ発電設備 島根県隠岐大峯山風力発電所 計画 MW 2016/3 末実績 MW 1.8 1.8 住宅用太陽光発電約 0.8 約 0.8 自社水力 0.3 0.3 小計約 3.0 約 3.0 メガソーラー発電所約 5.0 3.0 風力発電所 2.0 0.0 住宅用太陽光発電約 0.5 約 0.3 小計約 8.0 約 3.3 需要 供給電源 合計約 11.0 約 6.3
ハイブリッド蓄電池システムの設置状況 NAS 電池の性質に伴う安全対策や近隣の住民への騒音等に配慮して可能な限りコンパクトに配置 西ノ島変電所レイアウト 10 NAS 電池 4,200kW 25,200kWh NAS 電池 NAS 電池 連系設備変圧器 7,500kVA 他 NAS 電池用 PCS NAS 電池 NAS 電池 連系設備 敷地面積 : 約 2,400 m2 制御室 リチウムイオン電池 リチウムイオン電池用 PCS リチウムイオン電池 2,000kW 700kWh
ハイブリッド蓄電池システムのメリット 11 特性の異なる NAS 電池とリチウムイオン電池のハイブリッド NAS 電池の充放電管理の改善 導入コストの低減 システム効率の向上 NAS 電池とリチウムイオン電池で変動吸収を分担することで, 電池の残容量の校正に必要なリセット運転の回数を増やすことができるため,SOC 運用範囲の拡大が可能 一般的に kw 単価 が安価なリチウムイオン電池と kwh 単価 が安価な NAS 電池を組合わせることで導入コストを低減 NAS 電池の設備量を減らすことで, 所内電力を削減することができ, 蓄電池のシステム効率が向上 コスト比較 約 30% 低減
蓄電池容量の決定 12 シミュレーションにより再エネ導入可能量と必要な蓄電池出力 容量を決定
システム概要 13 リチウムイオン電池 (2,000kW) は,500kW ユニット 4 セット, NAS 電池 (4,200kW) は,1,200kW ユニット 2 セットと 1,800kW ユニット 1 セットで構成 300V 290V
14 3. ハイブリッド蓄電池システム による需給運用
隠岐諸島の電気をコントロールする仕組み EMS( エネルギー マネジメント システム ) のネットワーク 西ノ島変電所に EMS を設置し, ネットワークを通じて隠岐諸島全体の需給運用を一元的に実施 主な機能 再エネ出力 需要の予測 蓄電池の充放電制御 短 長周期変動の抑制制御 内燃力の制御等 15 凡例 : 電力系統 :EMS の情報 : 制御システムの情報 保守箇所 運転箇所
蓄電池システム運用方法 (EMS 機能 ) 基本的に人の手を介さない自動運転とし, 蓄電池と内燃力の協調制御を行う 短周期制御 長周期制御 内燃力出力 周波数 気象情報 過去実績 16 P+ f 制御 EMS 再エネ発電予測 需要予測 制御量 フィードバック制御 制御量配分 需給計画 ( 長周期 ) 需給制御 ( 中周期 ) 運転台数出力指令値 経済負荷配分又は優先順位方式 リチウムイオン電池内燃力 NAS 電池
蓄電池の運用状況 蓄電池と内燃力の協調制御は, 概ね良好に機能 17 蓄電池協調制御例 (2016.4.26) 総需要 (MW) 内燃力出力 NAS 電池出力 リチウムイオン電池細かい変動を吸収 再エネ出力合計値 リチウムイオン電池出力 0 NAS 電池日中の余剰電力を充電, ピーク帯に放電 周波数管理値 ( 上限 ) 周波数 (Hz) 60 周波数管理値 ( 下限 )
18 4. 実証事業による効果と 今後の展望
実証事業の期待効果 19 1 電力の供給安定性の向上 再エネと蓄電池システムを新規導入することにより電力を安定供給 2 地球環境負荷の低減 内燃力の発電量を減らすことにより二酸化炭素の排出を削減 年間約 1 万トン -CO2 を削減予定 3 地域活性化 ハイブリッド蓄電池は国内初の取組みであり, 視察による来島者増加等を期待 4 技術開発 展開 隠岐諸島と同規模の国内外の離島で, 実証事業で得られたノウハウの活用が可能 今後も, 更なる再エネの導入量拡大を目指し検討
謝辞 20 本プロジェクトは, 環境省の 平成 26 年度離島の再生可能エネルギー導入促進のための蓄電池実証事業 の採択を経て, 同省からの多岐にわたるご支援を得て実現したものです また, 変電所建設や再エネ設備導入にあたり, 西ノ島町はじめ, 隠岐諸島および島根県の各自治体様には, 多大なるご協力をいただきました 関係各位のご厚情, ご協力に深く御礼申し上げます
21 < 実証事業ホームページ ( 隠岐ハイブリッド大作戦 )> http://www.energia.co.jp/okihybrid/index.html