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成果報告書詳細
管理番号20190000000649
タイトル2016年度―2018年度成果報告書 水素社会構築技術開発事業/水素エネルギーシステム技術開発/稚内エリアにおける協調制御を用いた再エネ電力の最大有効活用技術
公開日2019/6/14
報告書年度2016 - 2018
委託先名株式会社日立製作所 北海道電力株式会社 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P14026
部署名次世代電池・水素部
和文要約1. 研究開発の内容及び成果等
本提案事業は、再エネ電力の活用を最大化するため、水電解装置、蓄電池及び水素混焼エンジンの協調制御システムにより、短周期・長周期変動緩和及び下げ代不足対策等のサービスを提供する変動緩和事業を行うものである。
2030年の事業環境として、下記の前提条件を想定した。
(1)北海道電力の系統連系技術要件による短周期変動及び長周期変動の出力変動緩和対策は継続しており、変動緩和事業者が代行実施することが認められている
(2)下げ代不足対策として「出力制御の公平性の確保に係る指針」に示されている再エネ事業者への逸失利益補償スキームが確立し、変動緩和事業者が代行実施することが認められている。
(3)上記の系統連系を伴う変動緩和事業が制度として確立している。
(4)下げ代不足により相当量の再エネ出力制御が発生している。

これらの前提の下、以下の成果が得られた。
1.  出力変動抑制技術の成立性評価
1年間の再エネデータから、本提案システムの制御方案・運転パターン検証を行った。その結果、本提案では短周期・長周期変動制約を遵守しつつ、下げ代対策を行うことの技術的な実現可能性を明らかにした。また、500kW級水素混焼エンジンについては、BDF(B5)との水素混焼試験を行い、BDFと水素の混焼が問題ない事を確認した。また、500kW級水素混焼エンジンでの基礎的な発電データを取得し、発電効率も目標(35%)を達成できることを確認した。
2. 系統接続方法の検討と評価
再エネに要求される短周期・長周期変動緩和の方法及び下げ代不足時の出力制御の方法、2030年の下げ代不足による出力制約の可能性を検討した。その結果、本提案が有力な変動緩和対策の1つとなりうる可能性を示した。さらに、本実証設備が現行制度下で逆潮流を伴いFIT設備として系統連系できる可能性を示した。
3. トータルシステム経済性・総合評価
変動緩和事業としての事業性があること、2030年に向けて北海道での再エネの更なる導入拡大することと共に、1サイト当たり年間20百万Nm3の規模で安価な水素供給製造を実現できる可能性を示した。また、併せて北海道での2030年度の電力需給想定と、供給過剰電力の水電解と蓄電池の組合せ消費の検討を行い、北海道における風力発電の短周期・長周期変動緩和の接続要件を満たすのに、供給過剰電力の水電解による消費面において、水電解と(蓄電容量の小さな)蓄電池の組み合わせが優れていることを確認した。
4. 実証システム技術開発の検討及び試験計画概要
実証技術開発内容を整理すると共に、実証設備のシステムフロー図、配置計画図、機器リスト表等を作成し、コストミニマムな実証計画を作成した。
英文要約Title: Technology Development for the Realization of the Hydrogen society / Technology Development of Systems using Renewable Energy-derived Hydrogen / Technology for the maximum utilization of the renewable energy in Wakkanai by the coordinated control (FY2016-FY2018) Abstract

1. Contents and results
This technology development is to realize the power fluctuation control business including by the cooperative control system consisted of electorolyzers, and hydrogen mixed-combustion engine generators.
The following results was confirmed by this technology development.
(1) Technical study for the compensation of the fluctuation by the renewable energy
The possibility to realize the power fluctuation control business keeping the limitation against long and short period fluctuation was confirmed by the study of control program and operation pattern using 1-year renewable energy data.
In addition, no deviation between BDF and diesel oil was confirmed by the BDF mixed-combustion test and the power generation data including power generation efficiency as 35% was acquired by the 500 kW engine test regarding 500 kW hydrogen mixed-combustion engine generators.
(2) Grid connection study
The following possibility was shown; (1) Our proposal is the one of the strong countermeasure against power fluctuation considering Hokkaido’s grid condition in 2030. (2) This system is connected to the grid as FIT equipment with reverse power flow under current regulation.
(3) Economic study
The feasibility of the power fluctuation control business, the expansion of renewable energy in Hokkaido and the possibility to realize 20 million Nm3/year hydrogen supply per site was shown. In addition, it was confirmed that this system consisted of electrolyzer and small storage battery is superior against the surplus power.
(4) Economic and technology study for demonstration stage
Demonstration target was fixed and cost-minimum demonstration was planned with system flow diagram, plot plan and equipment list.
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