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最近、太陽光発電や風力発電などの大量導入の話題が一段と大きくなっています。今までにも、「 分散電源に対する系統連系技術要件」に関し、変遷や技術課題などについて解説されていますが、かなり古いので最新の動きと長期的見通しについて解説をお願いします。できれば、「系統連系技術要件の動き」、「技術的課題と改善に関する動き」、「今後の課題、長期的見通し」などをお願いします。
系統連系技術要件は昭和61年8月に策定され、以後、分散型電源の系統連系に関する検討の都度、見直しされてきました。
前回の解説では平成10年3月改訂までを主対象にしているので、確かに古くなってきたが、きめ細かく説明しています。これに対し最近の動きはとても幅広いので、本解説では大きな流れを把握することを目標にします。
「第1回 技術要件の動き」では昭和61年から平成20年ごろまでの技術要件の動き・変遷が中心になります。
(1)全体的な動き
(a) 平成16年以前
① 系統連系技術要件ガイドラインは平成10年改訂でほぼ出来上がった状態。
・例えば、平成10年改訂では、「低圧配電系統への交流発電設備の連系要件」、「高圧配電系統におけるバンク逆潮流の制限」、「保護装置の省略要件」などがルール化されている。
② 技術指針も平成13年の段階で、連系技術指針(JEAG - 9701)として完成。
(b) 平成16年~平成20年
① 平成16年10月の段階で、「系統連系技術要件ガイドライン」が、「電技解釈(電気設備の技術基準の解釈)」と「品質ガイドライン(電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン)」に分類。
② ①に相応し、平成18年に系統連系規定(JEAG - 9701 - 2008)が作成された。
③ 太陽光発電や風力発電などの再生可能発電の導入に関する動きが大きくなり、マイクログリッドなどの構想・研究が盛んになった。
(c) 平成21年以降
① 平成21年初めのオバマ大統領発言を契機に、「スマートメータ」や「スマートグリッド」という用語・構想が猛烈な勢いで飛び交うようになった。
② 低酸素化に対応する動き・目標についても大きく進展している。
・例えば、太陽光発電の大量導入目標は2,800万kW(2020年)、5,300万kW(2030年)である。ちなみに2005年は140万kW程度。
③ 一方で、日本版スマートグリッドという用語も定着してきている。
(2)「分散型電源」と系統連系時の「基本的な考え方」
(a) 分散型電源の種類
① 一般に大規模集中型電源に対して以下のような電源を「分散型電源」と呼ぶ。
・「太陽光発電」、「風力発電」、「小水力」などの自然エネルギー
・「ディーゼルエンジン、ガスエンジン」、「ガスタービン」などの原動機
・その他、燃料電池、NAS電池、ごみ発電など
② 平成20年3月時点での我が国の導入量は以下のとおり(第1、2図)。
・太陽光発電は170万kW程度(この時点で、世界的にはドイツに次いで2位)
・風力発電は167万kW程度(設置台数は1,400機程度、世界的には13位程度)
(b)「分散型電源」系統連系時の技術要件の動き
① 構成概要
・分散型電源を系統連系するには、電力系統への影響、保安、安全などを考慮した「技術要件」を満たすこととしている。
・その「技術要件」の構成は以下のとおり動きが早い(第1表)。
・「電気設備の技術基準 解釈」 ---- 平成16年10月段階で分類
・「系統連系技術要件ガイドライン」---- 同上
・「分散型電源系統連系技術指針」 ---- 平成14年に制定、平成13年改訂、
更に平成18年に規格化
② 技術要件の基本的な考え方
この基本的な考え方は発足(昭和61年8月)以来変化はない。
・供給信頼度(停電など)、電力品質(電圧、周波数、力率など)の面で他の需要家に悪影響を及ぼさないこと。
・公衆及び作業者の安全確保と、電力供給設備または他の需要化との設備の保全に悪影響が生じないこと。
③ 年度的な主な動き(第2表)
・昭和61年8月 コージェネレーションなどの自家用発電設備を電力系統に連系するため、「系統連系技術要件ガイドライン」として制定
(資源エネルギー庁公益事業部長から各通商産業局長及び各一般電気事業者に対して通達)
・平成2年6月 直流発電設備(逆潮なし、特高、高圧一般配電)
・平成3年3月 直流発電設備(逆潮なし、低圧配電)
・平成3年10月 回転機、直流発電設備(逆潮なし、SNW)、回転機(逆潮なし、低圧配電)
・平成5年3月 回転機(逆潮あり、高圧一般)、直流発電設備(逆潮あり、低圧配電)
・平成7年10月 「独立発電事業者(IPP)などの新規参入者に対する系統連系対応」、「要件の透明性確保」、「技術開発を踏まえた要件の適正化」、「系統連系実績を踏まえた緩和などの要件大幅見直し」
・平成10年3月 「回転機(逆潮なし、低圧配電線)」、「太陽光、風力などの緩和」、「高圧連系容量に関する緩和」、「単独運転検出機能の技術評価、その適用条件の要件整備など実質的には大幅な見直し」
・平成16年10月以降、保安については技術基準の解釈へ追記、品質については電力品質確保に係る系統連系技術用件ガイドラインを制定
④ 当初の主な技術用語
・逆潮流:需要家構内から電力系統側へ向かう電力潮流(逆潮流がある場合、単独運転の可能性があり、連系時の技術要件は厳しい)
・単独運転:電力系統から切り離され、分散型電源が近傍の一般負荷などをもって単独運転している状態(技術要件では電気の品質や安全面から単独運転をしないようにしているが、現実にはいろいろな問題がある)
・線路無電圧確認装置:電力会社の変電所側で線路電圧を確認する装置
・2系列装置:例えば、保護リレーが二つの系列になっている場合をいう
(1系列目のリレーが不良でも、2系列目のリレーで保護できる)
・転送遮断装置:変電所遮断器の遮断信号を伝送し、分散型電源の受電遮断器を遮断させる装置(単独運転防止に有効)
・バンク容量:配電用変電所などの1変圧器の容量(分散型電源量の目安になる。例えば、分散電源が多くなると、バンク潮流が逆向きになり(バンク逆向き潮流)、万一の場合に単独系統の範囲がバンク単位になる)
⑤ 平成7年、10年ごろの状況
・平成7年改訂は31年ぶりの電気事業法の大改正によって、電力システムへの新規事業者の参入拡大が見込まれることに伴い、全面的に改訂された。特に大規模な入札電源が入ってくる可能性があることから、幅広い検討・見直しが行われた。このころのキーワードは以下のとおりである。
・独立発電事業者(IPP)などの新規参入者に対する系統連系対応
・要件の透明性の確保
・技術開発を踏まえた要件の適正化
・系統連系実績などを踏まえた緩和などの要件見直し
・平成10年改訂は規制緩和要望を受けて、比較的大きな改訂となった。
・交流発電設備の低圧商用系統への連系要件の整備
・太陽光、風力発電設備などの技術要件の緩和
・単独運転検出機能の技術評価、その適用条件などの要件整備
① 分散型電源の系統連系技術要件について、昭和61年から平成20年ごろまでを主対象に解説しました。第2回は同じ期間の技術面の動き・課題について解説します。
② 太陽光発電などの大量導入、スマートグリッドなどの新用語が吹き荒れるのは平成21年に入ってからになりますが、このあたりは第3回になります。