成果報告書 2019年3月

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成果報告書詳細
管理番号20190000000063
タイトル平成28年度―平成29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/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2019/3/23
報告書年度2016 - 2017
委託先名東芝エネルギーシステムズ株式会社
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試験結果をまとめる。さらには今後の計画についても触れる。

欧州委員会の「エネルギーロードマップ2050」では、2050年までに温室効果ガス排出量を1990年比で80%削減するための道筋を示しており、これに向けたエネルギーシステム改革として、再生可能エネルギー源の一つである洋上風力を拡大していく傾向にある。多数の再生可能エネルギーの発電が増加した場合、出力変動が大きくなるため、高い電圧・電流制御性能を有する自励式変換器が適用されている。

MMC変換器(MMC:Modular Multilevel Converter)は自励式変換器の一種であり、当該変換器は比較的低電圧な単位変換器であるセルを多段化により高電圧・大容量を実現できるという特長をもつ。今回の実証事業ではMMC変換器技術の実証検証を行った。

実証器として、実機と同一定格のセルを適用し、MMC変換器が実現可能な最小規模である1アームあたり6セルとして定格電圧10kV、定格電流1200A、定格電力12MWの変換器を製作し、イタリア経済振興省新技術エネルギー環境局(ENEA)のカサチア(Cassacia)研究センター内に構成した試験系統に初めて接続して性能試験を実施した。結果、変換器に課電して交直変換器システムとして正常な電圧出力することを確認できた。これにより、12MWの実証器において実機相当の主回路技術・制御技術が実証され、同様の技術を実機にも適用できるものと考える。

今回の実証事業にて、MMC方式を適用した自励式変換器システムの性能試験において良好な結果が得られた。この実証成果を広くPRして、今後イタリア、欧州地域に普及していく予定である。欧州では再生可能エネルギーの需要が拡大しており洋上風力の計画が多数見込まれていることから、直流送電システムに今回実証した自励式変換器を適用に向けて活動していく。
英文要約 This report describes the demonstration test result of VSC (Voltage Source Converter) for HVDC (High Voltage Direct Current) system. This report also refers to the future plan of VSC for HVDC.

“Energy roadmap 2050”, issued by European Commission, shows the way to reduce 80% of the total greenhouse gas emission, compared to 1990 levels by 2050. The wind power generator, one of the renewable energy sources, have been increasing recently, in order to meet the goal. VSCs which have high controllability of the output voltage and current are widely applied to the electric system because the fluctuation of the output power from the power source by renewable energy is generally very large.

MMC (Modular Multilevel Converter), one of the VSCs, can realize the high voltage and large capacity AC/DC converter by stacking the relatively low voltage converter unit, “cell”. The demonstration tests of technologies for MMC were carried out in this project.

We manufactured the demonstrator of MMC applying the very same cells as those for real-scale HVDC system. The number of cells per arm was 6, which is the minimum number for the MMC, and the rated DC voltage was 10kV, rated DC current was 1200A and rated power was 12MW. We carried out the verification test of demonstrator at ENEA (Italian National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable Economic Development), by the first grid test connected to the test AC system composed in ENEA. As a result, we confirmed that MMC can output the voltage correctly as a AC/DC converter by converter energization and operation. Therefore, the main circuit technologies and control technologies of MMC for real-scale HVDC system were demonstrated and the same technologies can be applied to the real-scale system.

Through this demonstration project, good results for the MMC-VSC system verification tests were obtained. These results will be widely promoted and disseminated in Italy and all of the Europe. The demand of renewable energy source system is increasing in Europe and many projects of offshore wind power plant systems are planned especially in Northern Europe. The activities for applying the VSC, which was demonstrated in this project, to the HVDC system is being planned.
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