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2014/6/19 スマコミサミット2014
アルバカーキ市における商業
地域マイクログリッド実証
ガスエンジンと燃料電池を用いた
太陽光発電の変動補完と自立運転
東京ガス株式会社
緒方隆雄
1
目次
1. ガスエンジンと燃料電池による太陽光
発電の変動補完について
2. 商業ビルの自立運転について
3. Sandia National Lab(SNL)との共同
実証試験について
4. 結論と今後の展開
2
1.PV変動補完について
背景



日本では2030年までに53GWの太陽光発電(PV)の導入目標を掲
げている。
電力システムの安定化を図るためにはPVの出力変動補完が必
要となる。
一般的に補完装置として非常に高価な蓄電池(BAT)が用いられ
ている。


ガスエンジン(GE)や燃料電池(FC)も出力の制御が可能で
ある。
GEやFCを用いてPVの変動補完制御をすることが出来る。
蓄電池容量(kWh)の削減に繋がる。
3
蓄電池容量(kWh)の削減ロジックについて
蓄電池のみを用いた時のPV出力の変動補完について
4
蓄電池容量(kWh)の削減ロジックについて
GEと蓄電池を用いた時のPV出力の変動補完について
=Battery
+50kW
0kW
-50kW
SOC of Battery
8.3kWh
a a`
b b`
c c`
削減量:50kWh→8.3kWh
d d`
5
東京ガスによるPV変動補完の実証試験
実証試験のシステム構成
Control System of PNM
Battery
2MW
Photovoltaic
500kW
Facilities Installed by PNM
Building smart grid
BEMS
PI Server
FC
60+20kW
-30kW
Facilities Installed by NEDO
GE
180±60kW
6
PV変動補完の実証試験結果
300
200
kW
100
0
-100 1
601
1201
1801
-200
-300
Time(s)
GE+FC+PV curve
PV curve
10
12.1kWh
14.7kWh
8
Compensation of PV fluctuation by
Gas Engine and Fuel Cell (After
high pass filter)
kWh
6
4
2
0
-2 1
1201
2401
3601
4801
6001
7201
8401
9601 10801 12001 13201
-4
-6
蓄電池容量の17.7% の削減を達成
Battery capacity for PV
Time(s)
Battery capacity with GE+FC for PV
7
PV変動補完の実証試験結果
PVに160sのHPFを掛けたデータの標準偏差
Reduction rate of BT and standard variation of PV
上の方ほど実証試
験中の太陽光の変
動が激しい
110
100
90
variation
standard
標準偏差
太
陽
光
の
出
力
変
動
の
標
準
偏
差
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.0%
2.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
削減率 rate
Reduction
12.0%
14.0%
16.0%
18.0%
20.0%
蓄電池容量の削減率
蓄電池容量の削減率はPVの変動が大きいほど大きくな
る結果となった。
8
2.東京ガスによる自立運転の実証試験
商業ビル
CB開放
BEMS
PV
50kW
FC
80kW
Load
GE
200kW
BAT
±100kW
GE、FC、BATを用いて商業ビ
ルの自立運転を実施
→ガスエンジンの負荷投入率
を大きく保つためにFCとBAT
の制御を実施した。
Load throw in factor of GE
Load throw in factor(％)
GEの負荷投入曲線
30
GE
Gas Engine(GE)
GE170kW
170kW(70％)
70%
25
20
15
Load=
200kW
20%
10
15%
Fuel Cell(FC）
FC30kW
30kW
5
0
50
（120kW）
60
70
80
90
GE load(％)GEの出力（％）
（170kW）
100
GEの負荷投入率
Load
throw in factor of GE
→ 15％
15％
GE120kW
120kW(50％)
50%
FC
FC80kW
80kW
GEの負荷投入率
Load
throw in factor of GE
→20％
20％
9
2.東京ガスによる自立運転の実証試験
GE+FC+BAT
FCとBATを制御することによりGEの出力
を120kW程度に保っている。
340
300
260
220
200kW
LOAD
Power(kW)
180
140
100
60
FC
GE 120kW
90kW
20
-20 1
301
601
901
1201
1501
1801
2101
2401
2701
Battery
-60
-100
Time(s)
BAT output
BAT set
GE output
FC output
FC set
LOAD
PV
10
3. PV変動補完に関するサンディア国立研究所
（SNL）と東京ガスの共同実証試験について
共同実証における
試験システム
実証試験システム
PV
PV
GE
FC
BAT
東京ガスによるPV
変動補完(BATとは
無関係に動作)
SNLによるPV変
動補完(GE,FCと
は無関係に動作)
GE+FC+PV
BAT+PV
GE
GE,FCを活用した際の
実機によるBAT容量の
削減効果を確認
FC
東京ガスによるPV
変動補完
BAT
GEとFCの補完制
御を加味したバッ
テリによるPV補完
GE+FC+BAT+PV
11
3. PV変動補完に関するサンディア国立研究所
（SNL）と東京ガスの共同実証試験について
SOC：1% 削減
SNLと東京ガスの協調制御による実証により、より少な
い蓄電池制御でPVの変動補完を実施した。
By 2013/12/4,5 NEDO Work Shop SNL presentation
12
4. 結論と今後の展開



PV変動補完について、GEを用いることに
より蓄電池容量を削減することが出来た。
東京ガスは、PV変動補完についてSNLと
共同で実証試験を実施した。
今回の実証試験を基に、PV変動補完や自
立運転について、実際のスマートエネル
ギープロジェクトに適用していく。
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田町プロジェクトについて
用途 :公共施設, スポーツセンター, 病院など (約8ヘクタール)
設備構成 :PV:67kW 、GE-CGS :370kW×2、FC:105kW
竣工 : 2014年末
・地域の自立運転
・PVの変動補完(実証レベル以外の物件では初導入)
スマートエネル
ギーセンター
Tokyo
Hamamatsucho
田町駅
Tamachi
JR Yamanote
line
Tamachi
project
Shinagawa
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ご清聴ありがとうございます。
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