成果報告書詳細
管理番号20100000001483
タイトル平成19年度-平成21年度成果報告書 太陽光発電システム等高度化系統連系安定化技術国際共同実証開発事業 マイクログリッド(高品質電力供給)高度化系統連系安定化システム実証研究(PV+補償装置:中国浙江省)
公開日2010/9/9
報告書年度2007 - 2009
委託先名清水建設株式会社
プロジェクト番号P05016
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約1.本実証研究は、太陽光発電を大きな割合で導入したマイクログリッドにおいて太陽光発電の出力が大きく変動した場合でも、電力系統との連系時、系統から独立した自立時において、安定した電力供給が可能な技術の実証開発を行い、我が国における自然変動電源を主体としたマイクログリッド構築に資する技術開発を行うことを目的としている。
2.本実証研究では、以下の項目について実施した。
 1) マイクログリッドの安定化に係る実証研究
 2) 太陽光発電等の自然変動電源を可能な限り活用する電力供給システム実証研究
 3) 1)および2)に関する系統連系時、自立運転時におけるシミュレーション解析
実証研究の実施期間は平成19年7月31日から平成21年12月末までであった。
実証研究の実施体制は、NEDOと中国国家発展委員会が基本協定を結び、これを受けて清水建設と杭州電子科技大学が実施契約を交わした。清水建設は、実施項目の一部を中国電力株式会社と株式会社明電舎に再委託した。
3.本実証研究の実施サイトは中国浙江省の杭州電子科技大学で、大学構内の一部の負荷を対象にマイクログリッドを構築した。
 実証研究設備は、太陽光発電出力の変動が大きい条件での電力安定供給技術を開発するために、太陽光発電の導入割合を主要電源容量の50%にしたことが特徴で、主要電源は、太陽光発電(PV)120kW、ディーゼルエンジン発電機(DG)120kWとした。また、太陽光発電の急激な出力変動を吸収し一定の電力品質を確保するための蓄電設備として、二次電池(BAT)と電気二重層キャパシター(EDLC)を採用した。
 マイクログリッドの運転方法として、連系運転では、PVを最大限利用しながら、PVの出力変動をDG、BATとEDLCで吸収し、電力系統から供給される電力量を一定に保つ運転(連系点潮流一定制御)を行なう。自立運転では、PVの出力と負荷との電力差をDGで賄い、さらに、BATとEDLCで電圧、周波数などの電力品質を維持するように運転を行う。
 このほか、PVが大量導入された場合の系統と自立範囲内の電力品質に与える影響を調査するため、品質補償装置と瞬低補償装置を設置した。
4.実証研究の成果を以下に示す。
1) 連系運転時にPVの出力が大きく変動する実負荷の下で、DG、BATとEDLCが互いの出力を監視をせずに、目標電力±10%の精度で連系点潮流一定制御を実現できることを確認した。
2) 自立運転時にPVの出力が大きく変動している場合でも、マイクログリッドの周波数を50Hz±0.3Hz以内、電圧を基準電圧±10%以内抑制できることを確認し、開発目標を達成した。
3) 連系運転、自立運転における高品質な電力供給対策として、高調波、フリッカについては品質補償装置による補償を行い、PVの導入比率が高いマイクログリッドにおいても補償後の電力品質が開発目標を満足することを確認した。
4) 単独運転検出機能のマイクログリッドに与える影響の把握および品質補償装置による補償の可能性について、実証試験およびシミュレーション解析によって検討した。
5) 連系運転、自立運転時に瞬時電圧低下補償装置を常時運転し、瞬時電圧低下が発生しても負荷には影響なく一定電圧が供給できることを確認した。
6) マイクログリッドが電力系統へ与える効果・影響等を把握するため、マイクログリッドのシミュレーションモデルを構築し、系統連系、自立運転におけるシミュレーション手法を確立した。
7) 気象観測データとPVの運転データより太陽光発電のシステム効率や実証システムの経済性を評価した。
英文要約Title : International Cooperative Demonstration Project for Stabilized and Advanced
Grid-connection PV Systems. Demonstration Study of Stabilized and Advanced
Grid-Connection PV Systems for Micro Grid System (High Quality Power Supply)
in Zhejiang China. (FY2007-Fy2009) Final Report
1.The purpose of the project is to construct the micro grid(MG) that introduces photovoltaic generation(PV) at rate of 50% of total power supply capacity, and to examine the stability of power supply in the grid connecting operation(GCO) as well as in the islanding operation(ILO). The goal of this project was to contribute to the establishment of stable operation technologies of the MG mainly composed of the natural fluctuation power supply.
2.The following items were conducted in this project.
 1)Demonstration Study Related to the Stabilization of the MG.
 2)Demonstration Study of Power Supply System which Maximizes the use of PV.
 3)Simulation Analysis of MG in the GCO and ILO.
The execution period of the project was up to Dec. 31, 2009 from July 31, 2007.
3.Experiment site of the project is Hangzhou Dianzi University in Zhejiang province of China. MG system was constructed for two buildings of the campus.
The feature of the experiment system was to have adjusted the introduction ratio of the PV to 50% of the main power supply capacity.
The main power supply of the MG was planned for 120kW of PV and 120kW of diesel engine generator. The battery and the electric double layer capacitor was adopted to absorb the rapid output change of the PV and to secure an power quality.
MG was operated for both GCO and ILO, and the goal of this study is to achieve constant power flow control at the grid connection point for GCO and stable power supply without a change of voltage and frequency for ILO while using PV to its maximum.
And as for the technology development of improvement of power quality, voltage dip compensator(VDC) and power quality conditioner(PQC) were installed .
4.Research and Development Results
1) In the GCO, the power current change at the connection points of the MG could be contained within the range of ±10kW from the targeted purchase power in the situation of the PV output changes greatly.
2) The results also proved the stable operation of the MG could be sustained in the ILO while keeping the voltage (within ±10% of standard voltage ) and the frequency (50±0.3Hz) under a real load to which output of PV greatly changes.
3) It was confirmed that the PQC could be applied in a MG with 50% implementation ratio of PV system. The power quality after compensation were within the scope of the final goal of this study.
4) The influence of the individual-operation detecting function in MG and the possibility of improvement of power quality with the PQC were examined by the experiment and the simulation analysis.
5) It was confirmed that a VDC could supply constant voltage to the load though the instantaneous voltage drop had occurred in the main grid.
6) The simulation analysis method was established to examine an effect and the influence that MG gave existing power system both in the GCO and the ILO.
7) The performance of PV system and the power cost of the MG system were evaluated by the weather observation data and the operation data of MG system.
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