成果報告書詳細
管理番号20150000000749
タイトル平成26年度ー平成27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/実証前調査/直流送電システム向け自励式変換器の実証事業(イタリア)」
公開日2017/1/12
報告書年度2014 - 2015
委託先名株式会社東芝社会インフラシステム社
プロジェクト番号P93050
部署名省エネルギー部
和文要約 本報告書では、直流送電システム向け自励式変換器の実証事業(イタリア)に先立ち、実証前調査の結果を報告する。
実証前調査は対象技術の背景や意義、実証事業に必要な構成・設備や実証内容、対象技術の省エネ・代エネ効果、実証を行うにあたっての課題、今後のビジネスプランを明らかにすることを目的として実施した。結果を以下に示す。
イタリアはエネルギー資源に恵まれない国であり、電力安定化、系統強化のための国際連系、国際送電を目的としたHVDCの導入を進めていることが確認できた。また欧州地域では、今後大量の洋上風力発電の導入が計画されており、これらの陸上までの送電には自励式変換器による直流送電システムが広く適用されており、今後特に欧州地域での市場拡大が見込まれる。
自励式変換器は、MMCと呼ばれる変換器方式を適用し、セル(変換器の最小単位)を多段化することにより高電圧・大容量化が可能である。実製品相当の主回路技術、制御技術の実現性は縮約モデルにて検証可能である。実証器は1アームあたり6セル構成で、定格電圧10 kV、定格電流1200 Aとして検証することが適当である。
実証検証では、自励式変換器から出力された交流電圧を測定し、解析から得られた出力電圧との等価性を確認する。等価性が評価できれば、今回の自励式変換器はセルの直列数を増やすことにより実機に適用できる。従来の自励式変換器では課題であった高電圧化が、今回のMMC技術を適用した自励式変換器により容易に実現でき、電力損失を抑えることができる。今回の自励式変換器は、従来の自励式変換器に比べて40%まで送電によるエネルギーロスを抑えることができることを試算した。
実証検証を実施する相手国のパートナーは、実証検証後も実証設備を有効に運用してもらう必要があるため、イタリア政府経済発展省傘下のエネルギー分野の研究機関が適当である。早期に海外での自励式変換器の実証事業実績を得るために、2015年度下期より実証事業を開始する必要がある。
ビジネスプランとしては、本事業の実証結果をもとに、現地法人の販売ネットワークの活用と、海外の学会での技術発表及び国際標準化活動を行うことより、欧州の案件を中心とした受注拡大が期待できる。
英文要約 This report discusses on the feasibility study for the International Demonstration project of the Voltage Source Converter for HVDC systems in Italy. This survey aims to clarify the backgrounds and the significance of the technology, the necessary system and the content of demonstration, energy-saving effect and alternative-energy effect of the technology. The results were as follows:
In Italy, no sufficient energy resource exists. Therefore, some HVDCs have been applied to Italian AC grid recently for the purpose of the power stabilization and reinforcement of network by international interconnection. Furthermore, many European countries are planning to implement a huge amount of the RSE such as offshore wind-power systems. Fundamentally, the offshore wind-power generation systems adopt the VSC-HVDC transmission systems. Consequently, it is expected to increase the sales of VSC-HVDC systems in the future market especially in Europe.
The Modular Multilevel Converter exists as a circuit topology of a VSC device. Series connection of cell modules makes it possible to realize high voltage and large capacity systems. The demonstration using a downscaled MMC model enables to verify the feasibility of this circuit technology and control strategy equivalent to an actual high-voltage MMC circuit. Therefore, the downscaled MMC models is able to adopt the circuit configuration of six-cells per arm with dc 10-kV and 1200-A rated.
Comparing the waveforms of output voltages on the downscaled model with the simulated ones shall verify the equivalency to each other. Increasing the series number of cells makes the MMCs possible to be applied to actual high-voltage HVDC systems. As a result, this technology realizes high-voltage VSCs. The high-voltage VSCs have the ability to reduce the energy losses and mitigate the carbon dioxide quantity, while it is difficult for the conventional VSCs. It is estimated that the high-voltage VSC devices can reduce about 60% of energy losses on the transmission lines compared to the conventional VSC devices.
Because the collaborative partner in Italy should utilize this demonstration equipment after taking over it without compensation, a national research institutes in energy field under the Ministry of Economic Development is suitable for this partner. It is necessary to start this demonstration from October 2015 to make an achievement of voltage-sourced converters abroad as soon as possible.
Regarding future business plan, it is expected that deliverables based on the results of this demonstration, including the utilization of sales networks of local subsidiaries, presentations at academic conferences, and international standardization activities, make receive orders of VSC-HVDC systems increase especially in Europe.

*1 HVDC: High Voltage Direct Current
*2 RSE: Renewable Source Energy
*3 VSC: Voltage Sourced Converter
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