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公平に抑制できる、太陽光発電の新しい出力制御技術 抑制量を2/3に

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NECは24日、東京大学、東京農工大学と共同で、太陽光発電による余剰電力の抑制量を適切に配分する出力制御技術を開発したと発表した。

今回の技術では、余剰電力の抑制のために、太陽光による発電量を高精度に予測すると共に予測値のずれ幅を把握することで、各発電事業者に割り当て可能な最小限の抑制量を算出する。同時に、太陽光発電所の設置場所の気候条件と抑制履歴を考慮し、抑制量の公平な割り当てを行う。

これらにより複数の発電事業者に抑制量を一斉に配分する制御手法を実現する。本技術を電力システムの運用シミュレーションを用いて評価した結果、従来の手法と比べて、発電の抑制量を2/3に抑えられるという有効性が検証できたという。

この技術は、電力会社やエネルギー管理サービス事業者(アグリゲータ)が発電事業者に対して適用する。また、この技術は8月25日から27日まで、名城大学で開催される電気学会B部門大会において、26日に発表する。

新技術の特長

1.予測確率を設定できる太陽光発電量の高精度な予測

複雑な気象変化により予想が困難とされる太陽光の発電量を予測し、さらに気象パラメータ(雲の量や気温など)を使った独自の指標で、天気予報のような当たる確率(予測確率)を付与できる「信頼度つき発電量予測」技術を開発した。

本技術では、対象日の発電量の信頼度を予測する際、過去の気象変化の類似性に着目し、数千を超える気象パラメータの組合せを用いて、気象の類似度合いを表現する独自の手法を用いる。これにより発電量の信頼度を高精度に把握できるようになった。

例えば、予測確率95%での発電量は、下限X[kW]~上限Y[kW]、といった予測値の上下限幅を把握することが可能。このように、予測値のずれ幅が算出できることで、電力会社等は、上下限値内の複数のケースに対する制御の仮説が立てられるようになり、より適切な抑制量の設定と配分ができるようになる。

2.過剰抑制を低減し公平な最適配分・一括制御

「信頼度つき発電量予測技術」で予測した太陽光発電の発電量をもとに、電力会社やアグリゲータが実際の抑制量を決定し、各大規模電力発電事業者(出力500kW以上の太陽光発電事業者)に対して、抑制量を最適に配分・一括制御する技術を開発した。

最適配分では、先述の発電量予測と、過去の出力抑制の履歴や気候条件に基づき、公平性を考慮しながら過剰抑制を低減する独自のアルゴリズムで、きめ細かく抑制量を決定する。また、この抑制量を制御対象の発電事業者に一斉伝達して制御する。本技術について、NECが、電力システムの運用シミュレーションを行って評価した結果、従来よりも抑制日数は多くなるものの、発電抑制量そのものは低減できるという有効性を検証できた。

これらの技術を用いることで、再生可能エネルギー発電事業者の発電機会の損失を最小限に抑えることが可能となり、発電抑制の低減と配分の公平性に貢献する。

背景

2012年7月の固定価格買取制度の導入により、太陽光や風力をはじめとする再生可能エネルギーの電力供給の増加が見込まれている。しかし、発電量が天候に依存して大きく変化し不安定なため、導入拡大に伴い、季節や時間帯によっては、大幅な余剰電力の発生が予想され、電力の需給バランスが崩れる懸念がある。

現在、余剰電力を防ぐため、発電出力制御システムの導入が進められている。一方で、再エネ発電の正確な発電量予測は難しく、確実な電力需給バランスを実現するために、電力会社が発電事業者に求める発電抑制量は過剰になる傾向があり、課題になっている。また発電抑制が一部の発電事業者に偏ることなく、抑制量を公平に分担する制御が求められている。

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