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 Copyright © 2010 CRIEPI 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 Copyright © 2010 CRIEPI 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 環境未来都市 新成長戦略 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 スマートハ 高効率／高品質／ ウス・ビル 高信頼度な電力システム スマート コミュニ 1 再生可能エネ（ＰＶ） 有効活用 2 大規模停電リスクの 最小化 3 （高経年）設備維持 管理の高度化 4 需要家と一体的な エネ利用有効化 ライフスタ イル変革 Copyright © 2010 CRIEPI エネルギー 地産地消 ティ マイクロ グリッド グリーンジョ ブ 地域活性 化・町おこ し 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 Copyright © 2010 CRIEPI 2010/10/27〔4〕 える フラ フェーズⅠの研究(2008-2010 低炭素排出電源 新型 配電機器 情報 送電系統 評価 蓄電池 スマート メータ 配電系統 （需要地系統） センサ/制御 センサ/制御 石炭ガス化 高効率火力 （需要地系統） 需要家ゲートウェイ （需給インターフェース） 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 ・電気の効率的利用，省エネ ・系統回復力の強化 （需要地系統） ・系統との一体的電気利用 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 （消費者利便性と系統利用・運用とが調 ・系統復旧高速化・自動化 和した電気利用） ・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） （・最適屋内電力供給） 需要地系統と協調した基幹系統の運用 ・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） デマンドレスポンスの評価 環境性など） 広域・高速制御ネットワーク 需要地系統用次世代機器 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 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） 需要地系統技術 御 た 用 （需要家ゲートウェイ） 需要家 情報端末 電気 題） ク ) Charger ーク 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 (/2011) 変動電源供給力評価／解析手法 Copyright © 2010 CRIEPI 需給一体化運用制御 新型配電機器（柱上設置STATCOM) 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 2010/10/27〔5〕 ＤＲ連携ＥＭＳ(HEMS/BEMS)開発 える フラ フェーズⅠの研究(2008-2010 低炭素排出電源 新型 配電機器 情報 送電系統 評価 蓄電池 スマート メータ 配電系統 （需要地系統） センサ/制御 センサ/制御 石炭ガス化 高効率火力 （需要地系統） 需要家ゲートウェイ （需給インターフェース） 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 ・電気の効率的利用，省エネ ・系統回復力の強化 （需要地系統） ・系統との一体的電気利用 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 （消費者利便性と系統利用・運用とが調 ・系統復旧高速化・自動化 和した電気利用） ・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） （・最適屋内電力供給） 需要地系統と協調した基幹系統の運用 ・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） デマンドレスポンスの評価 環境性など） 広域・高速制御ネットワーク 需要地系統用次世代機器 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 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） 需要地系統技術 御 た 用 （需要家ゲートウェイ） 需要家 情報端末 電気 題） ク ) Charger ーク 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 (/2011) 変動電源供給力評価／解析手法 Copyright © 2010 CRIEPI 需給一体化運用制御 新型配電機器（柱上設置STATCOM) 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 2010/10/27〔6〕 ＤＲ連携ＥＭＳ(HEMS/BEMS)開発 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 Copyright © 2010 CRIEPI 需要家内給電 3 2010/10/27〔7〕 える フラ フェーズⅠの研究(2008-2010 低炭素排出電源 新型 配電機器 情報 送電系統 評価 蓄電池 スマート メータ 配電系統 （需要地系統） センサ/制御 センサ/制御 石炭ガス化 高効率火力 （需要地系統） 需要家ゲートウェイ （需給インターフェース） 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 ・電気の効率的利用，省エネ ・系統回復力の強化 （需要地系統） ・系統との一体的電気利用 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 （消費者利便性と系統利用・運用とが調 ・系統復旧高速化・自動化 和した電気利用） ・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） （・最適屋内電力供給） 需要地系統と協調した基幹系統の運用 ・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） デマンドレスポンスの評価 環境性など） 広域・高速制御ネットワーク 需要地系統用次世代機器 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 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） 需要地系統技術 御 た 用 （需要家ゲートウェイ） 需要家 情報端末 電気 題） ク ) Charger ーク 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 (/2011) 1F/B会場ポスター 変動電源供給力評価／解析手法 Copyright © 2010 CRIEPI 需要家部門発表 （6F/D会場） 需給一体化運用制御 新型配電機器（柱上設置STATCOM) 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 2010/10/27〔8〕 ＤＲ連携ＥＭＳ(HEMS/BEMS)開発 える フラ フェーズⅠの研究(2008-2010 低炭素排出電源 新型 配電機器 情報 送電系統 評価 蓄電池 スマート メータ 配電系統 （需要地系統） センサ/制御 センサ/制御 石炭ガス化 高効率火力 （需要地系統） 需要家ゲートウェイ （需給インターフェース） 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 ・電気の効率的利用，省エネ ・系統回復力の強化 （需要地系統） ・系統との一体的電気利用 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 （消費者利便性と系統利用・運用とが調 ・系統復旧高速化・自動化 和した電気利用） ・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） （・最適屋内電力供給） 需要地系統と協調した基幹系統の運用 ・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） デマンドレスポンスの評価 環境性など） 広域・高速制御ネットワーク 需要地系統用次世代機器 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 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） 需要地系統技術 御 た 用 （需要家ゲートウェイ） 需要家 情報端末 電気 題） ク ) Charger ーク 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 (/2011) 1F/B会場ポスター 変動電源供給力評価／解析手法 Copyright © 2010 CRIEPI 需要家部門発表 （6F/D会場） 需給一体化運用制御 新型配電機器（柱上設置STATCOM) 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 2010/10/27〔9〕 ＤＲ連携ＥＭＳ(HEMS/BEMS)開発 電力系統シミュレータ増強（PV大量導入検討） 火力 ３号機 火力 ２号機 90kVA 通信系 模擬装置 基幹系 60kVA 計測装置 275kV模擬送電線 200km 200km 連系用 変圧器 66kV模擬 送電線 負荷用 変圧器 90kVA 9km 9km 9km 9km 66kV模擬 送電線 負荷用 変圧器 60kVA 負荷 PV 30kW 27kW 系統事故 (3LG-O) 90kVA 風力 分散形 模擬 電源 25kW 12kW PV 40.5kW 負荷合計で 50kW程度 隣接した 系統模擬用 インバータ電源 200km 連系用 変圧器 9km 9km 60kVA 負荷系 66kV模擬 送電線 負荷用 変圧器 分散形 電源 12kW ・抵抗負荷 ・エアコン負荷 ・回転機負荷 ・インバータ負荷 ±200kW 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」 Copyright © 2010 CRIEPI 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 操作用パネル インバータ ユニット （SiC適用） 現状STATCOM（300kVA） Copyright © 2010 CRIEPI 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 Copyright © 2010 CRIEPI 芹澤 善積 2010/10/27〔12〕
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