Power quality solutions for small grid by energy storage system by

日・ＩＲＥＮＡ（国際再生可能エネルギー機関）共催セミナー
「世界の再生可能エネルギー事業の展望と課題～アジアとアフリカから」
International Seminar on Market Challenges and Opportunities for Renewable Energy in Asia and Africa
電力貯蔵装置による小規模系統の品質向上対策
Power quality solutions for small grid
by energy storage system
07/Feb./2014
Takehiko KOJIMA
Fuji Electric Co., Ltd.
Copyright © 2014 Fuji Electric Co., Ltd. All rights reserved.
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CONTENTS 目次
１．小規模電力系統における再生可能エネルギー導入の課題と
対策
Issues and solutions of introducing renewable energy (RE) in
the small grid
2．小規模系統へのシステム導入事例
System introduction example in the small grid
3．まとめ
Summary
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１．小規模電力系統における再生可能エネルギー導入の課題と対策
Issues and solutions of introducing renewable energy (RE) in the small grid
◆再生可能エネルギー（風力・太陽光）は天候により出力が変動する。
Output of renewable energy (PV or WT) is fluctuated by weather.
◆小規模系統に再生可能エネルギーを大量に連系した場合には安定な周波数
を保つことができない。
ディーゼル発電機が停止して停電を引き起こす場合もある。
Introduction of huge amount of renewable energy into small grid may cause the
unsteadiness of frequency.
Electrical power outage may occur due to the stoppage of diesel generator influenced
by the frequency fluctuation.
◆再生可能エネルギーの出力変動に起因する問題を解決する必要がある
Solution for renewable energy output fluctuation is required.
電力貯蔵装置による小規模系統の品質向上対策
Solutions for the power quality improvement by energy storage system
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１．小規模電力系統における再生可能エネルギー導入の課題と対策
Issues and solutions of introducing renewable energy (RE) in the small grid
課題
Issues
1
2
3
原因
Causes
対策
Solution
電力の安定供給
Stable power
supply
電力貯蔵システムによる出力変動
風力・太陽光の出力変動の抑制
Output power
Power fluctuation
fluctuation of WT&PV compensation by energy
storage system
電力品質
Power quality
電力貯蔵システムとディーゼル発電
の協調制御
周波数変動
Frequency fluctuation Coordinated control energy
storage with diesel generators
余剰電力
Surplus energy
風力・太陽光の出力が需
要を上回る
Output of WT&PV
exceeds demand
電力貯蔵システムによるピークシフ
ト運用
Peak shift operation by using
energy storage system
(Note) WT : Wind turbine generation / PV : Solar power generation
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１．小規模電力系統における再生可能エネルギー導入の課題と対策
Issues and solutions of introducing renewable energy (RE) in the small grid
再生可能エネルギー
エネルギー導入率
Introduction rate of RE
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
ピークシフト運用（余剰電力対策）
Peak shift operation by energy storage system
Storage
capacity
System Fuel
cost
cost
Large
UP
Low
Small
Down
High
周波数変動の抑制（電力品質の向上）
Suppression of frequency fluctuation
(Improvement of the energy quality)
出力変動の抑制
Suppression of power fluctuation
対策不要
No requirement
小
small
電力貯蔵装置の容量
Capacity of energy storage system
大
Large
再生可能エネルギーの最適導入量は投資回収のバランスで決まる
Optimal introduction rate of RE is decided by the degree of investment return
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2．小規模系統へのシステム導入事例
System introduction example in the small grid
離島におけるディーゼル発電機と電力貯蔵装置の協調制御システム導入例
Examples of coordinated control system between diesel generators and energy storage
devices in the small islands
CHINA
KYUSHU AREA
(West part of JAPAN)
6 islands of Kyusyu area
OKINAWA island
再生可能エネルギーの導入率は最大
32%
32%以上（九州・黒島）
以上（九州・黒島）
Maximum Introduction rate of RE is
up to 32% (KYUSHU KUROSHIMA)
YONAGUNI island
Taiwan
KITADAITO &
MINAMIDAITO island
TARAMA island
制御システム及び電力貯蔵装置は九州地域６島と沖縄地域４島に導入されています
Control system and energy storage systems are installed at 6 small islands in Kagoshima
Prefecture and 4 small islands in Okinawa Prefecture
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2．小規模系統へのシステム導入事例
System introduction example in the small grid
多良間島におけるシステム構成
System configuration on TARAMA Island
Existing power station
Wind tubine (200kW)
Existing distribution system
6.6kV grid
Sensor
6.6kV grid
G
Diesel generator
(300kW)
Sensor
About 6km
G
Diesel generator
(230kW)
～
Sensor
Sensor
G
Optical fiber
Touch
panel
Touch
panel
Supervisory
control device
Supervisory
control device
Diesel generator
(230kW)
PV site
Sensor
G
Diesel generator
(200kW)
Sensor
～
PV (250kW)
Meteorological observation data
Monitoring PC
G
Remote monitoring system
Sensor
Diesel generator
(500kW)
Communication
I/F
Wireless
Network
Communication
I/F
Main Office
PC
Generator data
Touch
panel
Storage
system site
Supervisory
control device
～
Charge/discharge
inverter(±300kW)
Batteries
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2．小規模系統へのシステム導入事例
System introduction example in the small grid
電力の安定供給
Stable power supply
変動の傾斜を調整して蓄電池
とディーゼル発電機の制御を協調
Coordinate the control between
diesel generators and energy
storage devices by adjusting the
output fluctuation of RE
ピークシフト運用（余剰電力対策）
Peak shift operation
系統需要
内燃力
太陽光
電池出力
Island power demand
120
Active
power (kW)
出力（ｋW)
昼間の太陽光発電を蓄電池に充
電し夕方にシフトする
Charge power to energy storage
devices during the daytime and
discharge it in the evening
160
Diesel generators (Unit 1 + Unit 3)
80
Output shift of PV surplus power
Diesel generat or (Unit 3)
Discharging
40
WT
PV
0
Charging
Batteries
-40
0
3
6
9
12
15
18
21
24
Time
(hours)
時間(h)
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2．小規模系統へのシステム導入事例
System introduction example in the small grid
システムの外観
System overview
Overview of KUROSHIMA island system
コンテナ収納による現地施工の簡易化
For simplification of local construction, most of
equipment installed in container before shipping.
Overview of KODAKARA island system
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3．まとめ
Summary
再生可能エネルギーの大量導入に起因する問題を解決するため
に電力貯蔵装置が有効である
Energy storage system is effective to solve the Issues caused
by installing large amounts of RE in the small grid.
富士電機は電力品質向上のために、ディーゼル発電機と電力貯蔵
装置の協調制御システムを１０離島に導入した
Fuji Electric has introduced coordinated controlling system of
diesel generators and energy storage devices to improve the
power quality of the small grid in 10 remote islands of Kyushu
and Okinawa.
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Thank you !
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