成果報告書詳細
管理番号20150000000456
タイトル平成26年度成果報告書 国際エネルギー消費効率化等技術・システム実証事業 実証要件適合性等調査 「レドックスフロー蓄電池実証事業( 米国 )」 調査報告書
公開日2015/8/13
報告書年度2014 - 2014
委託先名住友電気工業株式会社
プロジェクト番号P93050
部署名スマートコミュニティ部
和文要約世界のエネルギー需要が増大する中、温室効果ガスの削減に対する取組として再生可能エネルギーの導入が世界中で推し進められている。これは世界経済を牽引し続けている米国においても同様である。米国内の全発電の中に占める再生可能エネルギー発電(kW)の比率は2007年の8%から2013年には13%にまで拡大してきている。しかし一方で、再生可能エネルギーは不安定な電源であるため一定量を超えると調整力が不足し、電力システムに悪影響を及ぼすことも予見されている。この対策として、蓄電池に代表される調整能力の高い電力リソースの導入が検討されている。米国ではこのような調整能力を電力市場に取り込む試みが始まっており、先進的な電力市場システムの育成が進められている。
連邦レベルでは、2011年10月に米国連邦エネルギー規制委員会FERC(Federal Energy Regulation Commission)が、蓄電池に代表される調整能力の高いリソース(秒単位で出力が変動する太陽光発電に対応できるよう)には、高い対価を支払うよう指令を出した(FERC Order 755 Pay for Performance)。これを受け全米各地の独立系統運用機関は速い反応速度を持つ周波数調整市場の設置を開始し、系統用蓄電池商用化が始まりつつある。
各州の中では特にカリフォルニア州が蓄電池に対する取り組みが最も先進的である。カリフォルニア州は再生可能エネルギーの導入比率を2020年に33%にするという高い目標を掲げているが、これに伴って電力需要のいわゆる「Duck Curve」が問題視されている。州内の関連機関がこれの対策を議論中であるが、ここにも蓄電池の大きな出番があると考えられる。またカリフォルニア州では2010年9月に、州政府が州内の3大電力ユーティリティに蓄電電源の導入を義務付けたAB2514法案が制定され、2013年10月には1.3GWの蓄電を2024年までに導入することが決まった。既に2014年から2年毎の蓄電池調達プロセスが開始されている。
以上のような状況を調査、整理した上で、米国の電力系統内でレドックスフロー蓄電池を活用したシステム実証を行うことの意義と実証の方向性について検討した。電力系統に対する調整能力を考える時、大規模化が容易で充放電サイクルに対する耐性の高いレドックスフロー電池は、種々の蓄電システムの中でも上記のような諸問題の解決に最適と考えられ、特に、周波数調整等の高速応答が求められる用途と、エネルギー供給のように長時間容量を求められる用途の両方をマルチに対応した場合について、その経済価値を実証PJの中で実地に検証することの意義は大きいと考えられる。
レドックスフロー電池の技術に関しては、現在、日本が世界のトップの座にあり、この実証を米国にて行うことで、新しい蓄電池システム市場の創出を主導し、将来の我が国のインフラ事業の輸出拡大に貢献することが期待される。 
英文要約While the energy demand has been significantly increasing, an effort of introducing renewable energy has been done all over the world so as to reduce the emission of GHG (Greenhouse Gas). This is also what we can see in the United States which has led the global economy. The penetration rate of renewable energy in the United States has increased to 13 % in 2013 from 8% in 2007. On the other hand, due to the instability of renewable energy and the lack of flexible resource in electric power systems, the electric power grid is going to be unstable eventually. A lot of countermeasures against this issue have been investigated and Battery Energy Storage (BES) is one of the promising candidates as a flexible resource on the grid. In the US, the introduction of BES to the electric grid has started. Not only demonstration but also several deployments of BES in an actual electricity market have already started under regulatory support to form more advanced electric grid system with flexibility.
In Oct., 2011, FERC(Federal Energy Regulation Commission)issued FERC Order 755, Pay for Performance, which intends that higher performance resources such as BES should be paid more. This has encouraged many ISO/RTO to add new ancillary services of faster Frequency Regulation (response time of second order is needed) and BES market has been launched.
The state of California is the most aggressive and advanced for utilizing BES on the grid. They have a very ambitious target for renewable penetration ratio which is 33% in 2020. As a result of this high penetration, the so called “Duck Curve” (shape of electricity load curve) issue has been recognized as an important subject. Related organizations such as CEC/CPUC/CAISO including stakeholders have been discussing on this and they think that BES would be taking an important role. One of the most significant steps is AB2514 which was signed by the Governor of California in Sep. 2010. In Oct. 2013, based on AB2514, CPUC mandated IOUs (investor owned utilities) -PG&E, SCE, SDG&E- with a total of 1.3GW procurement target of BES by 2024. The first RFO (request for offer) process of AB2514 has just started in Dec, 2014.
Based on the research above, we have investigated potential use cases and direction of the demonstration, using Redox Flow Battery (RFB) systems in IOU’s distribution network in CA as a NEDO international demonstration project. RFB has very long charge-discharge life cycle, very fast response and very high safety characteristics. In addition, even though there are many cells in RFB, the electrolyte is common and the battery control system is simple, so it is easy to make a long duration battery using RFB technology. Thus it is considered that RFB would be very suitable to mitigate issues observed in a ramping period of the Duck curve, because this use case would need a high performance for fast response, long cycle-life and long duration together. Through the project in future, it is expected to prove and show RFB’s capabilities mentioned above.
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