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再生可能エネルギーの導入可能量の拡大を目指した大型蓄電技術
-レドックスフロー電池を活用した南早来での取組みについて-

2021年4月22日開催の地球温暖化対策推進本部にて、「2050年目標と整合的で、野心的な目標として、2030年度に、温室効果ガスを2013年度から46パーセント削減することを目指します。さらに、50パーセントの高みに向けて、挑戦を続けてまいります。」と発表された。エネルギー政策において、再生可能性エネルギーの拡大は重要な課題です。また、再生可能エネルギーの導入可能量の拡大を実施する場合、系統安定化のためにも大型蓄電池の利活用は不可欠要素と考えられています。

北海道においてレドックスフロー電池を発電所に設置し、蓄電池の性能評価とともに、短周期/長周期変動抑制制御、下げ代不足対策運転の技術開発を推進した事例を紹介します。

実証事業を進めたのは、北海道電力株式会社、住友電気工業株式会社で、大型蓄電池としてはレドックスフロー電池を採用している。レドックスフロー電池は、正負極の電解液にバナジウムイオン水溶液を用いた電解液還流型の電力貯蔵用蓄電池であり、特徴として電極や電解液の劣化がほとんどなく長寿命であり、発火性の材料を用いていないことや常温運転が可能なことから安全性が高いなど、電力系統用蓄電池に適した特性を持っている。なお、電池盤・熱交換器盤・電解液タンク・ポンプおよび配管により構成された電池最小単位(モジュール)複数組と交直変換装置により出力制御の最小単位(バンク)とし、電池システムとしては複数個のバンクで構成されています。

結果として当初目指した実証内容を達成することともに、北海道胆振東部地震時にも壊れることがなく風力発電の再稼働に貢献したとの報告がある。

また、今後は電気自動車の充電への利用も将来期待されています。

【内容】
南早来変電所に大型蓄電池システムを設置し、以下の検証を実施

  • ①蓄電池の性能評価
  • ②蓄電池の制御・運転技術開発
  • ③再生可能エネルギー導入拡大効果の定量評価
出典:大型蓄電システム実証実験に係る成果報告会
出典:大型蓄電システム実証実験に係る成果報告会

【概要】

  • (1)事業者名 北海道電力株式会社 住友電気工業株式会社
  • (2)事業期間 平成25年度~平成30年度
  • (3)設置場所 北海道電力株式会社 南早来変電所〔北海道勇払郡安平町〕
  • (4)実証設備 レドックスフロー電池(出力:1.5万kW、容量:6万kWh)(設置面積:約5,000㎡程度)

【成果】

  • ①蓄電池の性能評価
    (容量評価)
     設備設置後2年目の容量試験での劣化なしを確認(設計寿命20年間の定格容量確保)。
    (効率評価)
     設備設置後1年目の効率試験での効率低下なしを確認。
    (補機制御最適化)
     出力、充電状態により電解液流量を最適化することで、効率の改善を確認。
    (その他性能評価)
     急峻な出力の応答特性を確認。
  • ②蓄電池の制御・運転技術開発
    (短周期/長周期変動抑制制御、下げ代不足対策運転)
     開発した各制御手法の機能確認・改良項目の抽出・改良を実施。改良後の制御効果の実証・分析を終え、有効性を確認。
    (風力・太陽光発電出力予測システム)
     予測誤差分析から、予測パラメータを変更することで精度向上を確認。
  • ③再生可能エネルギー導入拡大効果の定量評価
    (系統側蓄電池の活用による風力発電の募集)
     これまでに得られた成果、知見を活かして風力発電の募集プロセスを開始。
出典:大型蓄電システム実証実験に係る成果報告会
出典:大型蓄電システム実証実験に係る成果報告会

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