成果報告書詳細
管理番号20150000000765
タイトル平成25年度成果報告書 「欧米における再生可能エネルギー導入による電力系統への影響および系統対策技術動向調査」
公開日2015/12/4
報告書年度2013 - 2013
委託先名一般財団法人エネルギー総合工学研究所
プロジェクト番号P09018
部署名新エネルギー部
和文要約本調査では、再生可能エネルギー(以下、再エネ)導入の先進地域である欧米における、系統対策技術の導入政策を、全般的に、すなわち、電力系統の管理・運用サイドと発電サイド、および、ハード技術とソフト技術について、欧米各国の関係者にヒアリングして、幅広く収集、整理した。そして、調査した系統対策技術政策のなかでも特に有効なベストプラクティスを抽出した。
また、立案された系統対策技術政策の前提条件となっている、欧米各国の再エネ導入による電力系統への影響の状況も、併せて調査した。
【欧米各国の電力系統の状況】
世界の風力発電導入量は2012 年末までに282GW 余りに達しており、堅調な伸びを示している。中国の伸びが著しいが、需要規模に対する風力発電導入量の比率や全電力需要に対する風力発電電力量の比率を見ると、デンマークなどの欧州各国が上位を連ねる。
電力系統への影響としては、周波数調整力の不足、電力需給調整力の不足、発電アデカシー(供給信頼度の低下など)、送電アデカシー(送電線混雑など)、系統安定度の低下などがあり、特に送電線混雑による新規送電線の増強が喫緊の課題となっている国もある。
【欧米各国の系統対策技術政策】
再エネ(特に風力発電)が大量導入した場合の電力系統への影響に対する対策技術および政策については以下の通りである。
再エネサイドでは、電力貯蔵装置、パワーエレクトロニクス応用電力制御機器
(FACTS:Flexible AC Transmission System)、事故時運転継続要件(FRT 要件:Fault Ride Through)、出力抑制・調整(以上、ハード)、出力抑制、発電出力予測(以上、ソフト)などである。系統サイドでは、電力貯蔵装置、新規送電線建設(以上、ハード)、広域運用、発電出力予測(以上、ソフト)などである。
需要サイドでは、デマンドレスポンス(ハードおよびソフト)である。
【有効な系統対策技術政策】
欧米各国における有効な系統対策技術および政策については、国際連系(隣国の揚水利用など)、高度な系統運用(風力出力予測、出力抑制など)、熱電併給(CHP:Combined Heat and Power)プラントの利用やデマンドレスポンスの利用、風力発電設置箇所の多様化(ならし効果)、電力貯蔵の利用(ガス貯蔵、熱貯蔵)、FRT 要件、新規送電線建設の促進が挙げられる。この中で、わが国でも適用可能で特に有効と考えられるものとして、風力出力予測、送電容量不足への対策(新規送電線建設)、および将来的に重要性が高いと考えられるものとして、ガスへの変換、蓄熱技術を抽出した。ただし、ガスへの変換および蓄熱技術に関しては、今後も本技術に関するプロジェクトや政策を追跡調査することが望ましい。これらにより、系統対策技術政策の世界的潮流を把握し、今後我が国で特に中長期的に適用すべき、再エネの大量導入に伴う系統対策技術の開発の方向性の策定の参考につながることが期待される。
英文要約 In this survey, we compiled Euro-American policies of introduction of countermeasure technologies for a large integration of renewable energy sources into power systems, which includes both hardware and software technologies not only on the management and operation side but also on the generation side, on the basis on the hearings conducted with parties concerned in Europe and the United States. In addition, we extracted best practices which are especially effective among those policies. Moreover, we also investigated the impacts of a large integration of renewable energy sources in Europe and the United States on their power systems, which brought about those policies.
[Current state of power systems in Europe and the United States]
The total installed capacity of wind power generation is as much as 282 GW in the world in 2012 and still growing. The impacts on power systems include insufficiency of system frequency regulating capacity, insufficiency of reserve capability, decline in generation adequacy (e.g., decrease in supply reliability), decline in transmission adequacy (e.g., line congestions), and decline in system stability. Some countries have to reinforce transmission lines to avoid line congestions as soon as possible.
[Power system countermeasure technology policies in Europe and the United States]
Countermeasure technologies for a large integration of renewable energy sources (especially wind power generation) into power systems are as follows. The technologies on the generation side include energy storage device (hardware), FACTS devices (hardware), FRT (hardware), output suppression and regulation (hardware), and generation forecast (software). The technologies on the network side include energy storage device (hardware), new transmission construction (hardware), and wide area operation (software).
The technologies on the demand side include demand response (hardware and software).
[Effective power system countermeasure technology policies]
The effective countermeasure technology policies in Europe and the United States include promotion of international interconnection, development of intelligent system operation, application of CHP and demand response, diversification of location of wind power generation, utilization of energy storage, arrangement of grid cords with FRT requirement, and encouragement of new transmission construction. Among them, we focus on wind power generation forecast and new transmission construction, which can be effectively applied to the power systems in Japan, and gas conversion and thermal storage technology, which are expected be important in the future. However, the follow-up investigations of the projects and policies related to the gas conversion and thermal energy technology are still expected.
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