大学キャンパスへの負荷追従運転の適用結果と有効性評価

現 在 、 明 星 大 学 に 設 置 し て あ る NAS 電 池 は 、 固 定 パ タ ン 運 転 に よ っ て 運 用 が 行 わ れ て い る 。 図 3-31 に 明 星 大 学 で 運 用 さ れ た 固 定 パ タ ン 運 転 に お け る 受 電 電 力 の 日 負 荷 率 と 、提 案 し た 負 荷 追 従 運 転 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 結 果 に よ る 受 電 電 力 の 日 負 荷 率 の 推 移 を 示 す 。実 績 デ ー タ の 固 定 パ タ ン 運 転 の 場 合 、一 年 を 通 し て 負 荷 率 が 変 動 し 安 定 し て い な い こ と が わ か る 。こ の 理 由 と し て 、固 定 パ タ ン 運 転 は 需 要 変 動 に 対 し て 放 電 電 力 出 力 を 変 え な い た め 、需 要 変 動 に よ る 受 電 電 力 ピ ー ク 抑 制 に 直 接 的 に 寄 与 し な い 。そ の た め 、出 力 が 計 画 さ れ て い な い 高 需 要 の 場 合 に は 、受 電 電 力 を 突 出 さ せ て し ま い 負 荷 率 の 低 下 を 招 い て し ま う 。一 方 、負 荷 追 従 運 転 は 、マ ー ジ ン の 違 い に よ る 変 化 は あ る も の の 、一 年 を 通 し て 安 定 し た 負 荷 率 が 保 た れ て い る こ と が わ か る 。

図 3-31 各 運 転 モ ー ド に お け る 日 負 荷 率 の 推 移(2008)

固 定 パ タ ン 運 転 と 提 案 し た 負 荷 追 従 運 転 に よ る 運 用 制 御 結 果 受 電 電 力 例 を 、 図 3-32 に 示 す 。 安 全 係 数 を 大 き く し マ ー ジ ン 大 き く す る と 、 電 池 枯 渇 に よ る 夕 刻 の 受 電 ピ ー ク 更 新 の 危 険 性 は 減 少 す る が 、一 方 で 放 電 が 制 限 さ れ る た め 朝 方 の 受 電 ピ ー ク を 更 新 の 危 険 性 が 増 え 、余 剰 リ ス ク も 大 き く な る た め 、余 剰 量 も 大 き く な っ て い る 。図 3-33 に 、各 運 転 モ ー ド に よ る ピ ー ク 時 間 帯 の 分 布 を 示 す 。こ の 図 か ら も 、 図 3-32 と 同 じ よ う な 傾 向 が 見 ら れ 、 マ ー ジ ン を 取 り 過 ぎ た 場 合 朝 方 に 放 電 が 制 限 さ れ て し ま う こ と が 確 認 で き る 。

本 研 究 で 行 っ た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 結 果 の ま と め を 表 3-12 に 示 す 。 こ こ か ら 、 固 定 パ タ ン 運 転 を 行 う よ り 負 荷 追 従 制 御 を 行 っ た 場 合 の 方 が 、最 大 受 電 電 力 を 抑 え ら れ る こ と が わ か る 。 ま た 、 負 荷 平 準 化 効 果 に よ り 日 負 荷 率 を 改 善 で き る 。 し か し 、 安 全 係 数 k を 大 き く し マ ー ジ ン を 多 く 持 つ と 、22:00 ま で に 電 池 残 量 を 使 い 切 る こ

0 20 40 60 80 100

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151

負荷率 [% ]

日数 [日]

パタン運転 k=0

k=1 k=2

k=3

率(余 剰 確 率)も 考 慮 し な け れ ば な ら な い 。一 方 、最 大 受 電 電 力 更 新 の 可 能 性 は 、昼 間 の み な ら ず 夜 間 の 充 電 時 間 帯 に も あ る た め 、充 電 時 に お け る 負 荷 追 従 制 御 も 行 う 必 要 が あ る 。 本 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は 過 去 1 年 の 最 大 受 電 電 力 を 超 え な い よ う に 負 荷 追 従 制 御 を 行 っ た が 、ほ ぼ 満 充 電 で き て お り 、昼 間 の 電 池 運 用 に 支 障 を き た さ な か っ た 。し か し 、需 要 家 に よ っ て は 満 充 電 す る こ と が で き ず 、昼 間 の 電 池 運 用 に 影 響 を 及 ぼ し て し ま う 可 能 性 が あ る 。そ の た め 、需 要 家 に 合 っ た 運 用 制 御 手 法 の 構 築 が 必 要 で あ る 。次 節 で は 、こ の 負 荷 追 従 型 制 御 手 法 を 多 様 な 需 要 家 に 適 用 で き る か 、 汎 用 性 の 有 無 を 検 討 す る 。

図 3-32 各 運 転 モ ー ド に お け る 受 電 電 力 例

図 3-33 各 運 転 モ ー ド に よ る ピ ー ク 時 間 分 布

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

6 8 10 12 14 16 18 20 22

電力 [k W]

需要 k=3 k=2 k=1

k=0 パタン運転

時刻 [h]

放電電力量抑制に

よる受電電力突出 畜電池残存容量枯渇

による受電電力突出

k=3 k=2 k=1 k=0

パタン運転

0 20 40 60 80 100 120

8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 頻度[回]

k=3 k=2 k=1 k=0 パタン運転

表 3-12 固 定 パ タ ン 運 転 と 提 案 手 法 の 比 較