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圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES)システムの実証試験を開始

圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES)システムの実証試験を開始

風力発電を安定利用するために蓄電システム制御技術の確立を目指す

早稲田大学とNEDOエネルギー総合工学研究所は、天候により出力が変動する風力発電を電力系統上で安定的に利用するために、発電量の予測情報に基づく制御技術を用いた圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES:Compressed Air Energy Storage)システムの実証試験を本日開始しました。実証試験は静岡県賀茂郡河津町に完成させた施設で行います。今後、CAESシステムの制御技術を確立させ、再生可能エネルギーの導入拡大に資することを目指します。

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図1.実証施設の外観

1.概要

風力発電や太陽光発電等、再生可能エネルギーの導入拡大が進められていますが、これらは天候によって出力が大きく変動し、電力の安定供給に悪影響を及ぼすことがあるため、出力の予測技術や制御技術を開発することが必要とされています。

そこで、早稲田大学とNEDO、一般財団法人エネルギー総合工学研究所は、風力発電の予測情報に基づく制御技術を用いた圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES:Compressed Air Energy Storage)システムの実証試験を静岡県賀茂郡河津町に完成させた施設で、2017年4月20日から開始しました。

今回のNEDOプロジェクト※1では、早稲田大学がCAESシステムの制御技術の開発、エネルギー総合工学研究所が設備構築を担当しています。株式会社神戸製鋼所は、エネルギー総合工学研究所より外注を受け、機器の設計や製造を行っています。

2.実証の概要

CAESシステムの制御技術については、風力発電の予測情報に基づく変動緩和制御と計画発電制御の2つの制御技術を開発しています。変動緩和制御とは、電力系統に対する風力発電の出力変動を緩和※2するために、CAESシステムの充放電を制御する技術です。計画発電制御は、事前に用意した発電計画※3と実際の発電量との差を極小化するために、CAESシステムの充放電を制御する技術です。

CAESシステムの設備は、空気を利用して充放電を行うものです。具体的には、風力発電から得た電力を使って、圧縮機(モーター)で空気を圧縮、高圧状態で貯蔵します。そして、電力が必要な際に、貯蔵した圧縮空気で膨張機(発電機)を回転させ、電力を発生させます(図2)。今回完成させた設備は、オイルフリー式スクリュータイプの圧縮機と膨張機を採用し、設備を汎用機器で構成することにより信頼性を高め、また、希少金属や有害物質を使用せず、空気と水しか排出しないクリーンなシステムとなります。さらに、圧縮の際に発生する熱も貯蔵し、放電時に再利用することで充放電効率を向上させています。

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図2.CAES構成模式図

2017年4月20日より、CAESシステムの制御技術を設備に実装し、東京電力ホールディングス株式会社東伊豆風力発電所と接続させ、電力の変動を緩和させる実証試験を開始します(図3)。CAESシステムの新しい制御技術と設備を実証することで、天候によって出力が大きく変動する不安定な風力発電の電力を電力系統上で安定的に利用するために、蓄電システムの制御技術を確立します。これにより、再生可能エネルギーの導入拡大に資することを目指しています。

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図3.実証設備概要図

用語解説
  • ※1  NEDOプロジェクト
    電力系統出力変動対応技術研究開発事業/風力発電予測・制御高度化/蓄エネルギー技術を用いた出力変動制御技術の開発(2014~2018年度)
  • ※2 電力系統に対する風力発電の出力変動を緩和
    風力発電を電力系統に新たに接続するにあたって、出力変動の上限などの技術要件が、複数の電力会社において設定されています。
  • ※3 事前に用意した発電計画
    2016年4月に開始された計画値同時同量制度では、発電事業者などは、前日および1時間前に30分1コマを単位とする発電計画を作成する必要があります。なお、現状は、FIT特例制度により、FIT電源である太陽光発電や風力発電については、発電事業者などに代わり、一般送配電事業者または小売電気事業者が計画を作成する場合もあります。
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