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隠岐に見る「系統用蓄電池」の実際と成果、再エネ・出力抑制を回避

短・長周期変動を緩和、最小需要を上回る再エネを受け入れへ

2022/05/17 05:00
金子憲治=日経BP 総合研究所 クリーンテックラボ
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NASとリチウム電池を併用

 太陽光・風力発電という変動性の再生可能エネルギーの大量導入が始まり、その調整力として、大型蓄電池への期待が高まっている。経済産業省は、電気事業法を改正して、系統用蓄電池の位置づけを明確にし、発電事業の1形態として、普及を促す方針を示している。

 こうした背景には、大型蓄電池を系統に直接、送電線に接続することで、系統運用の安定化に貢献できることが、技術的に確立できたことがある。

 そうしたケースの1つが、島根県の隠岐諸島で稼働している「ハイブリッド蓄電池システム」だ。出力6.2MW、容量25.9MWhもの大型蓄電池を島内の変電所内に設置し、電力系統に直接、連系して運用する系統用蓄電池だ(図1)。

図1●隠岐諸島に導入した日本ガイシ製のNAS電池
図1●隠岐諸島に導入した日本ガイシ製のNAS電池
(出所:日経BP・2016年に撮影)
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 「ハイブリッド蓄電池システム」は、中国電力が2015年9月から2019年3月31日まで実証として運営し、それ以降、同社から分離した中国電力ネットワークが引き続き、運用している。実証事業は、環境省の補助事業「CO2排出抑制対策事業費等補助金(離島の再エネ導入促進のための蓄電池実証事業)」の採択を受けて実施された(図2)。

図2●隠岐諸島に導入したGSユアサ製リウムイオン電池
図2●隠岐諸島に導入したGSユアサ製リウムイオン電池
(出所:日経BP・2016年に撮影)
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 中国電力ネットワークは、実証終了後にその運用の成果を公表した。そして、こうした蓄電池の機能を生かすことで、島の昼間最低需要である約10MWを超える11MWもの再エネ設備を、受け入れられるめどが立ったと発表した。

 同システムは、出力4.2MW、容量25.2MWhのNAS(ナトリウム硫黄)電池と、出力2MW、容量700kWhのリチウムイオン電池を併設したことが大きな特徴で、NAS電池は日本ガイシ製、リウムイオン電池はGSユアサ製、これらを充放電制御する双方向型パワーコンディショナー(PCS)は東芝三菱電機産業システム(TMEIC)製を採用した(図3)。

図3●リウムイオン電池を充放電制御する東芝三菱電機産業システム(TMEIC)製パワーコンディショナー(PCS)
図3●リウムイオン電池を充放電制御する東芝三菱電機産業システム(TMEIC)製パワーコンディショナー(PCS)
(出所:日経BP・2016年に撮影)
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 加えて、特徴的なのが、系統の安定運用の上で課題となる、再エネの「長周期変動」と「短周期変動」の両方に対応していることだ。長周期変動とは、数時間レベルの出力変化で、需給ギャップが大きくなると、系統維持が困難になることもある。短周期変動とは秒単位の出力変動で、周波数の変動につながる。「ハイブリッド蓄電池システム」は、長周期変動をNAS電池で、短周期変動をリチウムイオン電池で緩和するシステム構成を採用した。両電池の特性に応じて使い分けることで、費用対効果を高めたとしている。

 国内の離島では、系統運用の安定化のためにMWクラスの蓄電池を導入しているケースは多いが、そのほとんどが短周期変動に対応したもので、隠岐諸島のように長周期変動にも対応して、再エネの導入量を増やすことにつなげた例は珍しい。

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