成果報告書詳細
管理番号20110000001098
タイトル平成19年度~平成22年度成果報告書 太陽光発電システム等国際共同実証開発事業 太陽光発電システム等出力安定化制御技術実証開発 (PV+小水力+キャパシタ)(ラオス)
公開日2011/8/5
報告書年度2007 - 2010
委託先名沖縄電力株式会社
プロジェクト番号P92034
部署名新エネルギー部
和文要約太陽光発電は、日射量の変化に伴う出力変動が大きいという課題がある。本事業は、太陽光発電の出力変動を緩和し、電力品質への影響を小さくするシステム制御技術等の実証開発を行うものである。具体的には、太陽光発電(以下「PV」という)で発電した電力を瞬時の充放電が可能な電気二重層キャパシタ(以下「キャパシタ」という)により調整を行い、さらに小水力発電設備により出力調整を行うことで、より安定的な電力供給が可能なPV設備の実証開発を実施する。また、実施サイトは雨季と乾季により各々のエネルギー源である日射量と河川流量が相反することから、両者を組み合わせることにより得られる相互の補完効果についても検証した。2010年4月28日の竣工後、2010年9月までの間、実証運転研究を行い、各種データを収集し、その解析を行った。その結果、本システムはキャパシタの出力変化率の設定値を増加させるに従い日射変動によるPV出力変動が大きくなり(抑制効果が小さい)、系統周波数に与える影響が大きくなることを定量的に把握することが出来た。逆に、キャパシタの出力変化率の設定値を減少させるに従い、日射変動によるPVの出力変動が小さくなり(抑制効果が大きい)、系統周波数へ与える影響が小さくなることを定量的に把握した。系統電圧については、管理目標値とした400V±10%内で維持できることを確認した。また、PVおよび小水力発電のエネルギー源である日射量および降水量は、乾季において日射量が増加するのに対し降水量は減少し、一方、雨季において降水量が増加するのに対し日射量は減少しており、日射量、降水量の年間推移は相反することから、エネルギー賦存量により補完効果を確認することができた。一方、小水力発電設備の流量(出力)調整では、系統負荷への追従・応答が遅く、系統負荷の変動が10kWを超えると周波数変動によりトリップに至ることから、PVの出力変動をキャパシタの充放電により抑制する△P制御に加え、系統周波数の基準周波数からの偏差をキャパシタにより抑制する△f制御機能を別途追加した。これにより、より安定した電力供給が可能となった。今後の課題として、小水力発電設備の応答性の向上およびサイトであるマイ郡では需要の増加に伴い電力供給不足による停電が頻発することが懸念されることから、その際の運用方法について検討する必要がある。
英文要約Title:International Cooperative Demonstration Project Utilizing Photovoltaic Power Generation Systems.Demonstrative Research Project to Stabilize Output of Hybrid Photovoltaic Power Generation Systems (PV + Micro Hydro Power + Capacitors)(FY2007-FY2010)Final Report
Photovoltaic power generation entails a challenge with large output fluctuation due to changes in insolation. This project is intended for the research and development of control system technology to mediate the impact of such output variability of PV system on the power quality. Specifically, development and demonstration of PV power facility capable of stable power supply are implemented by applying electric double-layer capacitors (EDLC) with instant charge / discharge ability adjusts the PV power in addition to control capacity of micro hydropower generation. Since utilizing solar radiation and flow rate of river as energy source, which contradicts between rainy and dry seasons at the site, we also examined the complementary effect of combining both technologies. We have executed a proof study from April 28, 2010 until September 2010 through various data collection and analyses. As a result, we have quantitatively figured out that output fluctuation of PV system due to insolation variation became large as setting of output variation rate with capacitor increases (less suppressive) and impact on system frequency becomes large as well. In contrast, decrease of capacitor setting with output variation rate reduces output fluctuation of PV (more suppressive) and impact on system frequency becomes less. We have confirmed that system voltage can be maintained at control target value of 400V±10%.As for the insolation and precipitation as being energy source of PV and micro hydro power, solar radiation increases as precipitation decreases in dry season while precipitation increases as insolation decreases in rainy season. Since annual transition of the amount of insolation and precipitation are inversely proportional, we were able to verify the complementary effect with potential quantity of energy. On the other hand, system load following capability and response with flow rate (output) control of micro hydropower is rather slow, and if the variability of the load exceeds 10kW, the system trips due to frequency instability. Therefore, besides the ΔP control, which regulates output fluctuation of PV with charging-discharging of capacitor, Δf control, which regulates deviation from the standard system frequency with capacitor, has been added to achieve more reliable power supply. For future challenge, because of possibility of frequent power outage due to insufficient supply capacity against growing demand in Mai district, the operation method of the system needs to be studied besides improvement in responsiveness of micro hydropower system.
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