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成果報告書詳細
管理番号20170000000809
タイトル平成23年度ー平成28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 ハワイにおける日米共同世界最先端の離島型スマートグリッド実証事業
公開日2018/3/8
報告書年度2011 - 2016
委託先名株式会社日立製作所 株式会社みずほ銀行 株式会社サイバーディフェンス研究所
プロジェクト番号P93050
部署名スマートコミュニティ部
和文要約本実証は、対象地域のマウイ島で普及しつつある電気自動車(Electric Vehicle; EV)等の分散エネルギー源を活用することによって、マウイ島で再生可能エネルギーをさらに導入するにあたっての電力系統上の課題を解決する手段の1つを提供することを目的として実施された。解決すべき主な課題は、再エネの出力抑制を減らし有効活用すること、再エネ増加に伴う周波数調整ニーズおよび配電系統設備の保護ニーズの拡大への対応である。本実証では、これらの課題を解決するために、EV関連インフラおよびそれらを制御するためのVirtual Power Plant (VPP)システムを以下のような実施内容と規模で導入、運転することによって、それらが有効であることを確認するとともに、商用化する上での課題も明らかにすることができた。
190軒の実証参加家庭におけるEV普通充電器による充電行動の分析の結果、EV充電はそのピーク時間帯が電力系統の需要ピーク時間と重なるため、今後EVがさらに普及すれば系統運用に影響を与える可能性があることが判明した。併せて、EV充電スケジュールを実証システムに預けてもらい、電力系統の需給予測に基づいてVPPで充電をスケジュールすれば、系統ピーク時間帯には充電が抑制され、あるいはEVからの放電(対象80軒)が行われることによって、電力系統運用に貢献し得ることが確認できた。また、系統需要が底となり風力発電が余剰になりやすい深夜や、太陽光発電が余剰になりやすい日中にはEV充電は増加し、再生可能エネルギーの有効活用や配電系統の電圧上昇問題の緩和に貢献し得ることも確認できた。さらに、島内13箇所に設置したEV急速充電ステーションは約400人の実証参加者が利用したが、日中のEV充電による系統需要を創出することによって、上記の効果と併せると、需要家側の太陽光発電により系統需要が下がる日中の系統需要を増やし、系統需要のピークをカットすることで、マウイ島における「ダックカーブ問題」の緩和に効果があると言える。また、低圧配電系統における太陽光発電とEV用のPCSに持たせたスマートインバータ機能、および低圧変圧器上で系統状態をセンシングし同じ系統下のスマートインバータを制御する機能は、低圧系統で生じた問題を同じ系統内で自律的に解消するために有効な技術であることが確認できた。
商用化に向けて、以上の効果は、実証期間中にハワイ電力がその計画として公表したデマンドレスポンスプログラムの技術的要件に適合する形で提供し得ることが確認できた。一方、EVの移動体としての属性から、エネルギー源としての利用可能性の予測が困難であることや、EVからの放電が制約されるルールが存在する等、EVをエネルギー源としてより効率的に活用するための商取引面、技術面、制度面の新たな課題も本実証を実施することでいくつか明らかになった。
英文要約Title: International Projects for Increasing the Efficient Use of Energy / Japan US Island Grid Demonstration Project in Hawaii (FY2011 - FY2016) Final Report

This demonstration project aimed to propose a solution for various grid issues in interconnecting more renewables by utilizing distributed energy resources such as electric vehicle being widespread recently in Maui. Major issues to solve are to mitigate curtailment of renewable generation, to stabilize the grid’s frequency against intermittency of renewables and to protect distribution grid equipment against issues caused by rapid increase of renewables there. In this demonstration we implemented and operated a Virtual Power Plant (VPP) system to find a solution for these issues and have confirmed that it could be effective. We have also found some challenges for its commercialization.
Our observation of 190 participants’ charging activity with their chargers at home showed that growth of EV numbers could impact on the grid operation as a peak time of their charging EV overlaps with the peak time of the grid’s demand. Our VPP, which schedules EV charging and discharging to balance the forecasted grid’s demand and supply, showed results of curtailment of charging EVs and dispatching discharge of EVs at the system peak time. The results also showed that VPP increased EV charging instead at night when wind power is more likely to be curtailed and during sunny daytime when solar power is abundant. We installed 13 DC Fast Charging (DCFC) stations in Maui that about 400 participants used. They also increased grid demand during daytime and decreased demand at the system peak time, which could result in mitigating “duck-curve” issues in Maui. In addition, we implemented smart inverter functions at the PCSs for solar system and EV at the participant’s houses and deployed equipment at distribution transformers to provide functions of sensing the grid’s condition and of controlling the smart inverters on the same circuit. It was confirmed that these functions are effective techniques to autonomously mitigate the problems in the circuit where they occurred.
Hawaiian Electric Company published its commercialization plan of demand response programs during this project and we have confirmed that the results above could meet their requirements. On the other hand, we faced some challenges in commercial, technical and institutional aspects to utilize EVs commercially as energy resources such as difficulties of forecasting available power due to EV’s mobility and existing interconnection rules to restrict discharging EV.
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