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。 13 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 14 ご清聴ありがとうございます。 15
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