まとめ

本 章 で は 、太 陽 光 発 電 の 出 力 変 動 を 抑 制 す る た め に 、日 射 量 予 測 に 基 づ く 電 力 貯 蔵 装 置 の 新 た な 運 用 制 御 手 法 の 開 発 を 行 っ た 。

従 来 の 日 射 量 予 測 手 法 は 、気 象 レ ー ダ を 用 い て 雲 流 を 推 定 す る よ う な 簡 易 的 な 方 法 が 用 い ら れ て い た 。本 研 究 で 提 案 し た 雲 画 像 デ ー タ を 用 い た 予 測 は 、急 峻 な 雲 の 動 き も 捉 え る こ と が で き 、相 関 分 析 か ら 得 ら れ た 情 報 の み を 使 用 す る た め 複 雑 な 計 算 も 行 わ ず 日 射 量 を 予 測 す る こ と が 可 能 で あ る 。本 研 究 で は 、雲 画 像 デ ー タ に 画 像 処 理 を 施 す こ と で 色 の 属 性 、つ ま り 彩 度 、明 度 、色 相 を 抽 出 し 、予 測 手 法 の 変 数 と し て 用 い た 。そ れ ら の 変 数 の 過 去 時 系 列 デ ー タ と 日 射 量 の 過 去 時 系 列 デ ー タ の 相 関 分 析 に よ り 、彩 度 と 日 射 量 の 相 関 が 強 い こ と を 明 ら か に し た 。こ こ か ら 太 陽 に 掛 か る 前 に 彩 度 デ ー タ の 挙 動 を 把 握 し 、そ れ を 用 い た 予 測 手 法 を 提 案 し た 。彩 度 デ ー タ を 抽 出 す る ピ ク セ ル を 太 陽 か ら 離 れ た 箇 所 で 取 れ れ ば 、そ の 分 先 の 日 射 量 を 予 測 す る こ と が で き る 。相 関 が 強 い 彩 度 点 を 数 点 平 均 し て 予 測 し た 結 果 、従 来 で の 移 動 平 均 モ デ ル に よ る 予 測 よ り か 、 約 30%の 予 測 誤 差 低 減 が 可 能 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。 ま た 、 約 3 分 先 ま で の 日 射 量 を 高 精 度 で 予 測 で き る こ と も 明 ら か に し た 。

蓄 電 池 に よ る 太 陽 光 発 電 出 力 変 動 抑 制 で は 、 雲 量 と 快 晴 度 の 相 関 関 係 を 分 析 し 、

0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

0 50 100 150 200 250 300

所要kW容量/ kW

移動平均時間/ s MA FCF

SMFキャパシタ容量

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

0 50 100 150 200 250 300

充放電サイクル数/ 回

移動平均時間/ s

MA FCF SMF

そ の 結 果 を 用 い た 雲 量 予 測 を 考 慮 し た 運 用 制 御 手 法 SMF 法 を 開 発 し た 。従 来 の 蓄 電 池 運 用 手 法 と し て 、FCF 法 と MA 法 が 用 い ら れ て い た が 、 出 力 変 動 抑 制 改 善 に 限 界 が 存 在 し た り 、蓄 電 池 容 量 が 大 き く な っ た り す る 欠 点 が あ っ た 。そ の 欠 点 を 補 完 す る よ う に 、SMF 法 は 現 時 点 か ら 先 の 雲 量 を 把 握 し 、 そ の 雲 量 の 状 況 よ っ て 2 つ の 手 法 を 切 り 替 え る 手 法 で あ る 。そ の 結 果 、MA 法 に 対 し て kW 容 量 の 削 減 、FCF 法 に 対 し て kWh 容 量 の 削 減 を す る こ と が で き た 。さ ら に キ ャ パ シ タ と 蓄 電 池 を 組 み 合 わ せ る ハ イ ブ リ ッ ド 電 力 貯 蔵 シ ス テ ム の 構 築 を 図 り 、キ ャ パ シ タ 導 入 す る こ と で 蓄 電 池 の kW 容 量 及 び 充 放 電 回 数 を 大 幅 に 低 減 で き る こ と を 示 し た 。

今 後 の 課 題 と し て 、年 間 を 通 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 及 び kWh 容 量 低 減 を 目 的 と し た 残 存 容 量 フ ィ ー ド バ ッ ク 制 御 、放 電 深 度 や エ ネ ル ギ ー 損 失 を 考 慮 し た 場 合 な ど 考 慮 す る 制 御 手 法 の 開 発 を 行 う べ き で あ る 。

本 章 で は 太 陽 光 発 電 に 併 設 さ れ た 蓄 電 池 の 運 用 制 御 手 法 の 開 発 を 行 っ た 。し か し 、 太 陽 光 発 電 は 単 体 で 導 入 さ れ る だ け で な く 、需 要 家 に 導 入 さ れ る ケ ー ス が 急 速 に 増 加 し 始 め て い る 。そ の た め 次 章 で は 、需 要 家 に 太 陽 光 発 電 が 導 入 さ れ た 場 合 の 電 力 貯 蔵 装 置 の 運 用 制 御 手 法 に つ い て 述 べ る 。

参 考 文 献

[2-1] 松 山 他 、「 雲 頂 高 度 及 び 上 空 風 速 を 用 い た ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク に よ る 太 陽 光 発 電 の 出 力 変 動 予 測 の た め の 一 検 討 」、電 気 学 会 メ タ ボ リ ズ ム 社 会 ・ 環 境 シ ス テ ム 研 究 会 資 料, MES-11-007(2011)

[2-2] 山 本 達 也 、村 松 翼 、一 柳 勝 宏 、中 野 寛 之 、水 野 勝 教 、雪 田 和 人 、後 藤 泰 之 、 山 田 富 士 宏 、 和 澤 良 彦 、 杉 本 重 幸 、「 太 陽 光 発 電 に 起 因 す る 短 周 期 変 動 予 測 -全 天 雲 画 像 と 日 射 量 の 相 関 性 -」、 平 成 24 年 電 気 学 会 全 国 大 会 ， P30-31(2012)

[2-3] 瀧 川 喜 義 、岩 部 功 一 、「 雲 画 像 を 用 い た 太 陽 光 発 電 出 力 実 績 推 定 の 一 検 討 」、

電 気 学 会 全 国 大 会 講 演 論 文 集 、Vol.2011 号 、P35-36(2011)

[2-4] 瀧 川 喜 義 、「 全 天 雲 画 像 を 用 い た 太 陽 光 発 電 出 力 推 定 の 一 検 討 」、 電 気 学 会 電 力 ・ エ ネ ル ギ ー 部 門 大 会 論 文 集, Vol.2010, No.156, P10-12(2010)

[2-5] 七 原, 「 風 力 発 電 に 併 設 す る 蓄 電 池 の 所 要 容 量 に 関 す る 検 討 」,電 学 論 B, 129 巻 5 号, 2009.

[2-6] 松 川 洋 ・ 山 田 隆 夫 ・ 塩 谷 正 樹 ・ 黒 川 浩 助 ：「 多 面 ア レ イ 構 造 太 陽 光 発 電 シ ス テ ム に 対 応 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン ・ ツ ー ル の 開 発 」， 電 学 論 B， 124,3pp.447-454(2010)

[2-7] 村 上, 「 仙 台 地 区 の 太 陽 光 発 電 出 力 デ ー タ を 用 い た な ら し 効 果 の 評 価 お よ び エ リ ア 平 均 出 力 の 推 定 手 法 」, 平 成 23 年 電 気 学 会 電 力 技 術 研 究 会, 2011.

[2-8] 赤 塚 元 軌 ・ 原 亮 一 ・ 北 裕 幸 ・ 伊 藤 孝 充 ・ 植 田 喜 延 ・ 三 輪 修 也 ・ 松 野 直 也 ・ 滝 谷 克 幸・斉 藤 正 美：「NAS 電 池 を 用 い た 大 規 模 太 陽 光 発 電 所 の 出 力 変 動 抑 制 」， 電 学 論 B，130, 2, pp.223-231(2010)

[2-9] 奥 田, 「 太 陽 光 発 電 シ ス テ ム の 出 力 変 動 抑 制 技 術 」, 東 芝 レ ビ ュ ー,vol.65 No.9, 2011.

[2-10] 矢 後. 「 風 力 発 電 の 系 統 連 係 シ ス テ ム 」, 富 士 時 報,vol.78 No.6, 2005.

[2-11] 国 土 交 通 省 気 象 庁 気 象 統 計 情 報

http://www.jma.go.jp/jma/menu/report.html

[2-12] 新 エ ネ ル ギ ー・産 業 技 術 総 合 開 発 機 構：「 風 力 発 電 電 力 系 統 安 定 化 等 調 査 」，

平 成 13 年 度 調 査 報 告(2002)

[2-13] 高 野 富 裕 ：「 自 然 エ ネ ル ギ ー 発 電 と 電 力 貯 蔵 技 術 」, 電 学 論, 126, 9, pp.

857-860(2006)

[2-14] 村 田 晃 伸 ・ 山 口 浩 ・ 大 谷 謙 仁 ：「 広 域 的 に 多 数 台 導 入 さ れ た 太 陽 光 発 電 に 関 す る 出 力 変 動 幅 の 推 定 法 」, 電 学 論 B, 127, 5, pp. 645-652(2007)

[2-15] 由 本 勝 久 ・ 七 原 俊 也 ・ 輿 水 源 太 郎 ：「 風 力 発 電 出 力 平 滑 化 用 蓄 電 池 の 充 電 レ

ベ ル の 制 御 法-残 存 容 量 フ ィ ー ド バ ッ ク 制 御 に 関 す る 考 察-」, 電 学 論 B, 129, 5, pp. 605-613(2009)

[2-16] 加 藤 丈 佳 ・ 伊 奈 信 彦 ・ 鈴 置 保 雄 ：「MPPT 制 御 の 調 整 に よ る PV シ ス テ ム 出 力 平 準 化 の 経 済 性 評 価 」, 電 学 論 B, 125, 11, pp. 1055-1062(2005)

[2-17] 佐 藤 浩 行 ・ 高 山 聡 志 ・ 仲 村 宏 一 ・ 垣 本 直 人 ：「 太 陽 光 発 電 出 力 の 変 化 速 度 抑 制 制 御 及 び 必 要 な キ ャ パ シ タ 容 量 の 算 定 」, 電 学 論 B, 128, 4, pp.

647-653(2008)

[2-18] 千 住 智 信 ・ 菊 永 康 朗 ・ 與 那 篤 史 ・ 舟 橋 俊 久 ：「 風 力 発 電 機 に 用 い る 最 適 蓄 電 池 設 備 容 量 に 関 す る 検 討 」, 電 学 論 B, 128, 1,2008.

第 3 章 太 陽 光 発 電 が 導 入 さ れ た 需 要 家 に