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再生可能エネルギー発電の出力変動対応

再生可能エネルギー発電の出力変動対応

太陽光発電や風力発電のような再生可能エネルギー発電は、日射や風の強弱により出力が変動する。今後、一部の場所に集中して設置された場合、これらの変動が電力会社の供給する電力の電圧や周波数に影響を与えることが危惧されている。その対策として、蓄電池が検討されており設置事例が増えてきている。例えば、風力発電の急激な変動に対し、出力目標値以上のピーク部分を蓄電し、出力の谷部分では放電し平滑化する短期間変動対策、電力需要の少ない夜間の発電で充電し、昼間は一定出力となるように放電する長周期変動対策が考えられるが、後者では大容量の蓄電池が必要になる。

北海道電力では再生可能エネルギー導入拡大のため、蓄電池の一種であるレドックスフロー電池を設置することを2013年7月に発表した。出力15,000kW、容量は60,000kWhで、電力会社が大型蓄電池を導入する初めてのケースとなる。

夜間の余剰電力の蓄電のために揚水発電が以前から使用されているが、短期間変動の追従性を向上させるためには蓄電池による対応が有効と言われており、表1に示す再生可能エネルギー用に各種蓄電池が開発されている。表2に各種電池の風力発電への適用事例を示す。導入価格は揚水発電並みの2万円/kWhが要求されているが、現時点では満足できていない。今後の性能向上とコストダウンが期待されている。


表1 再生可能エネルギー発電の出力変動対応蓄電池

蓄電池種類 レドックスフロー電池 NAS(ナトリウム硫黄)電池 ニッケル水素電池 リチウムイオン電池
特徴 バナジウムイオンの酸化・還元反応で蓄電する。電解液をポンプで循環させる。電解液タンクの容量で蓄電量が決まる。 300℃程度で溶融したナトリウムと硫黄の反応による蓄電池。温度維持のためのエネルギーが必要。
2012年に火災事故があり、安全対策後製造再開
水酸化ニッケルと水素吸蔵合金である金属水素化物の電極と電解質からなる蓄電池。 コバルト酸リチウムとカーボン系の電極からなる蓄電池。単位重量当たりの蓄電量が高く、蓄電池の小型化に有利。
コスト 4万円/kWh 10万円/kWh 20万円/kWh
メーカー 住友電工 日本ガイシ 川崎重工業(大型) 三菱重工業(大型)
実績 瞬時停電補償用電源、非常用電源、負荷平準化電源として21件の実績 負荷平準化電源、瞬時停電補償用電源、非常用電源、再生可能エネルギー出力変動補償用電源
国内外合わせて約170カ所、30万kWの稼働実績
デジカメ、電動工具、ハイブリッド自動車 携帯電話、ノートパソコン、電気自動車など

資源エネルギー庁 第28回基本問題委員会資料
http://www.enecho.meti.go.jp/info/committee/kihonmondai/28th/28-5.pdf
2 0 1 1 年7 月・S E I テクニカルレビュー「電力貯蔵用レドックスフロー電池」
http://www.sei.co.jp/tr/pdf/special/sei10674.pdf
日本ガイシホームページ
http://www.ngk.co.jp/product/nas/about/index.html
川崎重工業ホームページ
http://www.khi.co.jp/gigacell/index.html

 

表2 風力発電出力変動への蓄電池適用例

  苫前ウィンビラ発電所 日本風力開発(株)
二又風力発電所
ウィンパワー西目
風力発電所
蓄電池種類 レドックスフロー電池 NAS(ナトリウム硫黄)電池 ニッケル水素電池
風力発電設備容量 30,600kW 51,000kW 1500kW
定格出力
(電池容量)等
4,000kW (6,000kWh)   34,000kW (102kWh)
場所 北海道 青森県六ヶ所村 秋田県西目町
設置年 2003年 2007年 2007年


北海道電力プレスリリース
http://www.hepco.co.jp/info/2013/1189137_1521.html
日本ガイシプレスリリース
http://www.ngk.co.jp/news/2008/0728.html
2 0 1 1 年7 月・S E I テクニカルレビュー「電力貯蔵用レドックスフロー電池」
http://www.sei.co.jp/tr/pdf/special/sei10674.pdf
川崎重工業ホームページ(西目風力発電所)
http://www.khi.co.jp/gigacell/use/wind.html

 

参考文献:
• 資源エネルギー庁 第28回基本問題委員会資料
http://www.enecho.meti.go.jp/info/committee/kihonmondai/28th/28-5.pdf
• 北海道電力プレスリリース
http://www.hepco.co.jp/info/2013/1189137_1521.html

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