需要家に導入される電力貯蔵用蓄電池の実態

明 星 大 学 に は 、2003 年 7 月 に 定 格 出 力 1000kW の NAS 電 池 が 導 入 さ れ 、 現 在 ま で 運 用 を 行 っ て い る 。 本 節 で は 、 そ の 明 星 大 学 に 設 置 さ れ て い る NAS 電 池 の 構 成 ・ 仕 様 と 運 用 実 態 に つ い て 述 べ る 。 図 3-1 に 設 置 さ れ て い る NAS 電 池 の 外 観 と 内 観 を 、 ま た 図 3-2 に そ の 構 成 図 を 示 す 。 す で に 1 章 で 既 述 し た が 、NAS 電 池 の 1 モ ジ ュ ー ル は 50kWで あ る た め 、20 モ ジ ュ ー ル を 直 列 に 接 続 し 定 格 出 力 1000kW と な る 。電 池 タ イ プ に よ っ て 異 な る が 、明 星 大 学 の NAS 電 池 の 1 ブ ロ ッ ク 当 た り の 単 電 池 数 は 8直 列 6並 列 の 48本 で あ る 。1ブ ロ ッ ク 当 た り の 端 子 電 圧 は 約 16V、

こ れ が 8 ブ ロ ッ ク 直 列 と な り 1 モ ジ ュ ー ル 当 た り 約 125V、50kW の 出 力 を 実 現 し て い る 。表 3-1 に NAS 電 池 の 仕 様 を 示 す 。2003 年 の 導 入 当 時 は 特 別 高 圧 回 避 と い う 役 割 も 併 せ て 負 っ て い た が 、2007 年 に お け る 大 学 設 備 増 築 に 伴 い 、 現 在 で は そ の 役 割 を 終 え て い る 。し か し 、年 間 通 じ た ピ ー ク 電 力 に よ っ て 契 約 電 力 が 変 更 さ れ る こ と か ら 、 年 間 最 大 需 要 電 力 抑 制 の 役 割 は 現 在 も 継 続 し て い る 。

図 3-1 明 星 大 学 に 設 置 さ れ て い る NAS 電 池 の 外 観 ・ 内 観 図

図 3-2 明 星 大 学 に 設 置 さ れ て い る NAS 電 池 の 構 成 図

表 3-1 明 星 大 学 に 設 置 さ れ て い る NAS 電 池 の 仕 様 単電池8直列6並列 101

1ブロック 約16V 1モジュール

= 8ブロック 約125V 101

102 103 104 105

201 202 203 204 205

301 302 303 304 305

401 402 403 404 405 ユニット1 ユニット2 ユニット3 ユニット4 出力50kW

出力50kW×20モジュール= 1000kW

定格出力 1000kW

交直変換器定格出力 1200kW, 50Hz

ユニット数 300kW×4 ユニット

定格エネルギー容量 7200kWh( 放電可能電力量 )

モジュール構成 20 モジュール

モジュール当たりの単電池数 384 本

電池動作温度 280 ～ 360 ℃

図 3-3は 2003年 導 入 か ら 2009年 夏 季 ま で の 6 年 間 の NAS 電 池 の 充 放 電 実 績 記 録 と 電 力 需 要 の 変 遷 を 示 す 。2007 年 に は 、 大 学 の 設 備 が 大 幅 に 増 築 さ れ た こ と に 伴 い 、 電 力 需 要 が 飛 躍 的 に 伸 び て い る こ と が 確 認 で き る 。 し か し 、2007 年 以 降 は 周 期 的 に 需 要 変 動 が 繰 り 返 さ れ 、2006-2007 年 程 の 変 化 は 見 ら れ な い 。ま た 、設 備 増 築 に よ っ て 空 調 設 備 が 完 備 さ れ た こ と に よ っ て 、冬 季 の 需 要 の 伸 び が 顕 著 に 表 れ て い る 。 そ れ ま で は 、 夏 季 に 電 力 需 要 ピ ー ク を 記 録 し て い た が 、2008 年 に は 冬 季 に 最 大 受 電 電 力 を 記 録 し た 。 充 放 電 電 力 量 は 、 周 期 性 が 強 く 1 日 に お け る 充 放 電 電 力 量 は ほ ぼ 一 定 で あ る こ と が わ か る 。こ れ は 予 め 決 め ら れ た パ タ ン 通 り に 運 転 を 行 う 固 定 パ タ ン 運 転 を 採 用 し て い る た め で あ る 。図 3-4 に 充 放 電 電 力 量 を よ り 短 期 間 表 示 し た 図 を 示 す 。図 3-4 か ら 、周 期 的 に 充 放 電 が 行 わ れ て い な い 日 が 存 在 す る 。 こ れ は 日 曜 日 を 表 し て い る た め 、日 曜 日 や 休 日 は 運 転 を 停 止 し て い る こ と が 確 認 で き る 。何 ら か の 不 具 合 を 生 じ た 場 合 で も 運 転 を 停 止 さ せ る が 、図 3-3 か ら も 読 み 取 れ る よ う に 大 き な 事 故 が な い こ と が わ か る 。

図 3-3 NAS 電 池 の 運 用 実 績 と 電 力 需 要 の 変 遷

図 3-4 短 期 間 で 観 測 さ れ る NAS 電 池 に お け る 充 放 電 電 力 量 0

10 20 30 40 50 60 70

Jul-03 Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08 Jan-09

電力量[MWh/day] 受電電力量 充電電力量 放電電力量

0 2 4 6 8 10 12

7/23 7/27 7/31 8/4 8/8 8/12 8/16 8/20 8/24 8/28 9/1 9/5 9/9 9/13

電力量[MWh/day]

充電電力量 放電電力量

次 に 、 上 記 期 間 の 充 放 電 効 率 の 算 出 を 試 み た 。 充 放 電 効 率 η は 式(3-1)に よ っ て 求 め た 。

  ^{ 100}

 

heat charge

discharge

% W W

 W

た だ し 、Wd is c h ar ge は 年 間 平 均 放 電 電 力 量[kWh]、Wc h ar g e は 年 間 平 均 充 電 電 力 量 [kWh]、Wh e a tは 年 間 平 均 補 機 電 力 量[kWh]を 示 す 。

NAS 電 池 は 動 作 温 度 を 保 つ た め に 内 部 に ヒ ー タ を 内 蔵 し て い る 。 こ の ヒ ー タ を 駆 動 す る た め の 電 力 は 、デ ー タ 上 で は 補 機 電 力 と し て 記 録 さ れ る 。こ こ で の 効 率 η は 、 ヒ ー タ へ 供 給 さ れ る 電 力 を NAS 電 池 の 充 電 電 力 の 一 部 と し て 算 出 す る 。 η は PCS^{* 2}や 内 部 抵 抗 な ど で 発 生 す る 損 失 の 影 響 を 受 け る 。表 3-2 に 効 率 の 算 出 結 果 を 示 す 。 本 分 析 で は 、 全 デ ー タ を 含 む 場 合 と 休 日 を 除 外 す る 場 合 の 2 ケ ー ス の 方 法 で 効 率 を 算 出 し た 。休 日 を 除 外 す る と 効 率 が 向 上 す る 理 由 と し て は 、充 放 電 を 行 わ な い 休 日 に お い て も 、す ぐ に 運 用 で き る よ う に 電 池 内 部 温 度 を 300℃ 付 近 に 常 に 保 っ て い る た め で あ る 。そ の た め 、休 日 で 充 放 電 が な く て も ヒ ー タ 電 力 量 の 損 失 は 発 生 す る 。一 般 に 公 表 さ れ て い る 効 率 90%(カ タ ロ グ 値)と 比 較 す る と そ の 値 に 満 た な い 。 こ れ は 交 直 変 換 器 PCS に よ る 損 失 が 影 響 し て い る た め で あ る 。

表 3-2 運 用 実 績 に よ る 効 率 算 出 結 果