第 3 章 太陽光発電が導入された需要家における負荷追従型運用制御
3.6 太陽光発電導入時の電力貯蔵装置の運用制御
3.6.1 対象とする需要家と太陽光発電の出力特性
需 要 家 負 荷 や 太 陽 光 発 電 に よ る 出 力 は 、 気 温 や 天 候 に よ っ て 大 き く 影 響 を 受 け 、 日 々 変 動 し て い る 。年 間 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 う 上 で 、そ の 需 要 と 供 給 の 変 動 は 十 分 に 把 握 し て お く 必 要 が あ る 。本 項 で は 、需 要 家 の 負 荷 特 性 、太 陽 光 発 電 の 出 力 特 性 に つ い て 述 べ る 。
(1)需 要 家 負 荷 曲 線
年 間 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 対 象 に す る 需 要 家 の 負 荷 特 性 を 論 ず る 。需 要 家 の 負 荷 種 別 と し て 、 前 節 ま で で 用 い た 一 般 的 な 需 要 家(工 場 、 商 業 ビ ル 、 シ ョ ッ ピ ン グ セ ン タ ー)の 実 績 曲 線 を 用 い る 。 大 学 負 荷 に 関 し て は 、 工 場 と 負 荷 特 性 が 類 似 し て い た た め 除 外 し た 。実 績 デ ー タ で は 需 要 家 毎 に 年 間 需 要 ピ ー ク が 異 な る が 、効 果 を 等 価 で 比 較 す る た め に 年 間 需 要 ピ ー ク を 10MW の 正 規 化 し た 。 以 下 に 各 需 要 家 負 荷 の 特 徴 、 図 3-41 に 各 需 要 家 の 一 週 間 の 需 要 曲 線 を 示 す 。
① 工 場
月 曜 日 か ら 金 曜 日 の 平 日 は 、そ れ ほ ど 大 き な 変 化 は な く 高 負 荷 で あ る 。需 要 の ピ
ー ク 時 間 帯 は 太 陽 光 発 電 時 間 と 同 様 に 9:00~16:00に 集 中 し て い る が 、12:00~13:00 に は 休 憩 時 間 が あ る た め 急 激 な 需 要 の 低 下 が み ら れ る 。土 曜 日 の 需 要 は 平 日 よ り 低 い が 、季 節 に よ り 減 少 率 は 異 な る 。夏 季 と 秋 季 の 需 要 の 変 化 は あ ま り な く 、需 要 に 対 し て の 気 温 特 性 は ほ と ん ど な い 。日 祝 日 は 年 間 を 通 し て 低 負 荷 で あ り 、ゴ ー ル デ ン ウ ィ ー ク ・ 盆 休 み ・ 年 末 年 始 な ど の 大 型 連 休 が あ る 。
② 商 業 ビ ル
工 場 負 荷 と 同 様 に 、月 曜 日 か ら 金 曜 日 の 平 日 は 高 負 荷 で あ る が 、土 曜 の 需 要 は 年 間 を 通 し て 日 祝 日 の よ う に 低 負 荷 で あ る 。 需 要 ピ ー ク 時 間 帯 は 、8:00~20:00 と 昼 間 の 休 憩 時 間 は な く 、高 負 荷 の 時 間 が 長 い 。夏 季 と 秋 季 で は 負 荷 の 変 化 が あ り 、気 温 に よ る 需 要 の 変 化 は 大 き い 。工 場 負 荷 と 同 様 に 年 末 年 始 な ど に よ る 大 型 連 休 も あ る 。
③ シ ョ ッ ピ ン グ セ ン タ ー
シ ョ ッ ピ ン グ セ ン タ ー は 、土 日 祝 日 に も 需 要 は 落 ち ず 年 間 を 通 し て 高 負 荷 で あ る 。 需 要 ピ ー ク 時 間 帯 は 開 店 時 間 の 10:00~22:00 で あ り 、 需 要 の 立 下 り は 遅 い 。 夏 季 と 秋 季 で は 需 要 の 変 化 が あ り 、 気 温 感 応 度 は 大 き い 。
(2)需 要 家 負 荷 曲 線
太 陽 光 発 電 出 力 は 、日 々 天 候 や 気 温 な ど の 不 確 定 要 素 に 大 き な 影 響 を 受 け る 。こ れ は 、蓄 電 池 の 適 正 容 量 を 決 定 す る 際 に も 考 慮 し な け れ ば な ら な い 要 因 で あ る 。本 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は 、 太 陽 光 日 射 強 度 と し て 気 象 庁[ 3 -2 ]の 全 天 日 射 量 実 績 デ ー タ を 用 い 、 こ の 不 確 実 性 を 模 擬 す る 。 図 3-42 に 1 月 度 に お け る 太 陽 光 日 射 量 の 実 績 曲 線 を 示 す 。 こ の 曲 線 は 、 年 間 最 大 出 力 で 正 規 化 さ れ て お り 、 年 間 365 日 分 入 手 す る こ と が で き る 。本 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は 、過 去 の 日 射 実 績 か ら ラ ン ダ ム に 抜 き 出 し 日 射 曲 線 を 模 擬 す る 。ま た 、太 陽 光 パ ネ ル は 外 気 温 や 日 照 に よ り 表 面 温 度 が 上 昇 す る と 、発 電 効 率 が 低 下 す る[ 3 - 1 2 ]。そ の た め 本 研 究 で は 式(3-9)[ 3 - 1 3 ]に よ り 外 気 温 に よ る 効 率 を 計 算 し 、外 乱 要 因 に よ る 太 陽 光 発 電 シ ス テ ム の 発 電 出 力 低 下 を 表 現 す る 。 気 温 は 、 月 毎 の 統 計 デ ー タ か ら 日 ご と に ラ ン ダ ム で 設 定 さ れ る 。
28 12 14
0 . .
T
(3-9) た だ し 、 η は 太 陽 光 発 電 シ ス テ ム の 効 率[%]、T は 外 気 温[℃]を 示 す 。図 3-41 各 需 要 家 の 週 間 需 要 曲 線
図 3-42 1 月 度 に お け る 太 陽 光 全 天 日 射 強 度 曲 線 0
2 4 6 8 10 12
電力需要[MW]
工場
0 2 4 6 8 10 12
電力需要[MW]
商業ビル
0 2 4 6 8 10 12
月 火 水 木 金 土 日
電力需要[MW]
ショッピングセンター