成果報告書詳細
管理番号20120000000030
タイトル平成18~22年度成果報告書 系統連系円滑化蓄電システム技術開発 実用化技術開発 新型ニッケル水素電池の研究開発
公開日2012/6/27
報告書年度2006 - 2010
委託先名川崎重工業株式会社
プロジェクト番号P06004
部署名スマートコミュニティ部
和文要約モジュールの直・並列技術ならびに保守・管理技術の開発 : ニッケル水素電池の並列試験を実施し、充電量のアンバランスが生じた際の影響等の挙動を確認し、並列接続時の課題及び対策について検討した。また、蓄電池充放電試験、耐久試験を行い、蓄電池の基本特性を把握し、大容量化に伴う技術課題の抽出を行い、風力発電サイトでの実証試験に備えた。さらに、ニッケル水素電池を直列接続して実際の風力発電サイトにて100kW級実証試験用システムを構築し、出力平滑化制御手法の開発を行うとともに、実運用上の課題を抽出し、MW級蓄電システムの設計、製作に反映させた。 ・SOC管理技術の開発 : SOC計測手法として従来の電流積算方式のみならず、アレイ電圧等の瞬時値からの算出方式を併用することによりSOC算出精度の向上を図った。その結果、電池の過充電、過放電を防止して適正な範囲にSOCを保ちながら電池を運転することが可能になるとともに、定期的にSOCをリセットするための充放電プロセスを、ほぼ不要にすることが可能となった。 最終的には、本研究開発にて確立したSOC管理技術を適用し、MW級蓄電システムにて約9ヶ月にわたる出力平滑化運転実証を行うことができた。 ・セル・モジュールの量産化技術の開発 : 製造コスト低減のために、電極製造設備、セル、モジュールの組み立て技術の効率化、自動化を検討し、量産化技術の確立、量産時の生産コスト低減の見通しを得た。すなわち、電極の量産化については、活物質スラリー分散・塗布技術、塗布シート乾燥技術など、要素技術開発の中で開発した製造プロセスの主要技術に関して大型化を図るともに、これらを付帯設備として組み合わせて一連の連続製造プロセスとして完成させた。そして本プロセスを用いて電極を製造し、MW級実証機スタックに適用した。次に、積層構造に特徴を持つギガセルのセル、及びスタックの組み立て工程を効率化し、製造コスト低減の検討を行った。また、各工程の自動化等によるコスト低減効果について検討し、量産時の製造コストの評価に適用した。 ・MW級蓄電システムの実証 : 要素技術開発で得られた成果を反映した、実機の一系列分となる新仕様の電池モジュールとインバータによるMW級蓄電システムを風力発電サイトに設置して、9ヶ月の実証試験を行った。本実証試験にて、さらに高度化した出力安定化制御手法、SOC算出法、システム監視手法および全体システムの安全性を総合評価することができた。 以上、本研究開発では、電池モジュールの直・並列技術および保守管理技術を確立するとともに、要素技術開発を含めた成果を反映させたMW級蓄電システムを設計、製作し、当初目標である6ヶ月以上の風力発電出力安定化実証試験を実施することができた。
英文要約Title : Development of an Electric Energy Storage System for Grid-connection with New Energy Resources: Development of Practical Applications: Development of an Advanced Nickel-Metal Hydride Battery (FY2006-FY2010) Final Report
This work was carried out to develop the optimum system with advanced nickel metal hydride batteries to stabilize the output of wind power generators. At first as a preliminary study, Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (hereinafter referred to as KHI) produced a prototype system with a 100kW class nickel-metal hydride battery and installed it at Nishime Wind Power station in Akita Prefecture. This system was examined in order to evaluate the characteristics of the battery and propose the control method to stabilize the fluctuation of power output of the generator. KHI also examined the method of real time SOC (State of Charge) measurement from instant current, voltage and temperature values. In addition to that, KHI examined the method of calculating SOC by integrating input and output current. KHI could operate the battery within moderate SOC range (80% to 20%), using integrating SOC calculation calibrated by real time SOC measurement. And KHI ascertained that by controlling the SOC in accordance with the output of the wind power station, we could prevent the failure of wind power output stabilization by the lack of the battery capacity: in case of continuous high output, the SOC level was kept high to prepare for the expected decrease of the output. KHI examined the accuracy of the measurement of the SOC (using integrating SOC calculation calibrated by real time SOC measurement). The result shows that the dispersion of the measured SOC from the real value was within 10%. The batteries were produced on the basis of past achievements of the elemental technology development and the development of practical applications. An automated cell assembling system was designed to explore the cost reduction. Moreover, KHI has developed mass production technology of the positive electrode to reduce the cost. A 100 kW class nickel-metal hydride battery was newly manufactured to establish an electric energy storage system with the capacity of around 1 MW. The newly developed batteries and the power conditioner for the demonstration testing were replaced at the Nishime wind farm. The system was tested at the fully operational wind power station from May in 2010.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る