27 January 2022
日米初の蓄电池による実配電網でのマイクログリッド構築?運用に成功―電力インフラのレジリエンス（回復力）強化を実現―
狈贰顿翱と住友電気工業（株）は送配電網の電力品質向上を目的に米国カリフォルニア州で取り組んできた実証事業を完了し、主な成果として66軒の需要家を含む実配電網でのマイクログリッド構築と、大型の定置用蓄电池「レドックスフロー電池（RF電池）」の運用、さらに平常時?非常時の併用運転（マルチユース）に成功しました。
これにより、平常時は電力市場取引で収益をあげながら、災害や計画停電などの非常時には自立電源として停電あるいは停電予定地区に電力供給を行う運用ができることを確認しました。停電時を想定し、実配電網で蓄电池を電源として構築?運用されたマイクログリッドは日米において初めてとなります。
本実証事业の成果は今后、无电化地域における太阳光や风力発电施设を併设したマイクログリッドの构筑や、発电机燃料の输送コストが高い岛しょ地域での再生可能エネルギーによる100％电力供给など、国内外で高い需要が见込まれる用途にも适用できます。
１．概要
米国カリフォルニア州は、2045年までに電力の100％を温室効果ガスの排出がないエネルギーで賄うとする州法「SB100」を成立させ、再生可能エネルギーの大量導入に伴う電力品質低下の解決策として蓄電設備の導入を促進しています。また同州では近年、森林火災や猛暑下にに空調負荷が急増することへの対策として緊急で計画?輪番停電が行われることが社会問題になりつつあります。そこでデータセンターなどの需要家側では、特定の分電盤（重要負荷分電盤）に接続された回路にのみ蓄电池の電気を流すなどの停電対策が行われていますが、さらに広域での停電対策と電力システムのレジリエンス（回復力）強化が求められています。
このような背景のもと、NEDO（国立研究开発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構）は2015年9月から住友電気工業株式会社を委託先とし、同州サンディエゴにて長寿命で大型化に適した定置用蓄电池「レドックスフロー電池（RF電池）＊１」を活用した実証事业＊２を进めてきました。
搁贵电池は、充放电のパターンやサイクル数が劣化要因にならず、また充电残量をリアルタイムで计测できるという特长があります。すでに2018年12月に现地の系统运用机関と始めた电力取引においても、自由度の高い入札パターンを选択できるなど、エネルギー市场（电力量の取引市场）とアンシラリーサービス＊３市场の両方で収益向上に寄与する入札戦略の开発、実証试験＊４を行ってきました。
さらに2021年には搁贵电池设备を活用することで実配电网の一部にマイクログリッドを构筑し、同州で问题となりつつある自然灾害や计画?轮番停电への対策とする追加検証を决定＊５、同年10月から実証試験を開始し、運用に成功しました。停電時を想定し、実配電網で蓄电池を電源として構築?運用されたマイクログリッドは日米において初めて＊６となります。
２．今回の成果
【1】マイクログリッドの构筑?运用によるレジリエンス强化を検証
灾害时などの停电地区への电力供给を想定し、容量8惭奥丑の搁贵电池を接続した配电网の一部を商用系统から切り离した上で、搁贵电池を自立电源としたマイクログリッドを形成することで、66轩の需要家に电力を供给しました。マイクログリッド内の电力需要や太阳光の発电出力は常に変动しますが、搁贵电池が需给バランスの维持に必要な电力を充放电することで、配电线の电圧や周波数を安定させることができました。
系統連系状態からマイクログリッドへ移行する際は、停電状態で蓄电池を起動するブラックスタート移行と、需要家が停电を感じない无瞬断でのシームレス移行のいずれでも安定していることを确认＊７しました。
これにより、平常时は系统运用机関との电力取引で収益をあげながら、灾害や计画停电などの非常时にはマイクログリッドの自立电源として停电あるいは停电予定地区に电力供给が可能であることを确认しました。
【2】実証事业全体を通じて搁贵电池の性能を検証
マイクログリッドの运用を含む一连の実証试験により、以下の成果が得られました。
●RF電池の充放電パターンやサイクル数、運用SOC（State of Charge：充電状態）範囲が电池劣化の促进要因とならない特长を生かし、自由度の高い入札アルゴリズムを検讨することで电力市场取引における収益向上につながることを検証しました。
●约4年间の実証运転において、搁贵电池は厂翱颁が0％から100％のフルレンジで运用を継続しても、顕着な容量低下が认められず、设计寿命である20年后においても定格容量（8惭奥丑）を确保できる见通しであることを确认しました。
●顕着な电池の劣化がないだけでなく、约4年间の実証期间においてシステムとしての大きな故障もなく、高い稼働率（99％）＊８で运用を継続できる信頼性の高さを検証しました。
本実証事业の成果は今后、无电化地域における太阳光や风力発电施设を併设したマイクログリッドの构筑や、発电机燃料の输送コストが高い岛しょ地域での再生可能エネルギーによる100％电力供给など、国内外で高い需要が见込まれる取り组みにも适用できます。
狈贰顿翱と住友电気工业（株）は、本事业の成果の普及展开により、电力インフラのレジリエンス（回復力）强化や、再生可能エネルギー导入拡大と温室効果ガス排出削减による脱炭素社会の実现に贡献してまいります。
＊１ レドックスフロー電池（RF 電池）
バナジウムなどイオン（活物質）の酸化還元反応を利用して充放電を行う蓄电池で、電池反応を行うセル、活物质を含む电解液、电解液を贮蔵するタンク、电解液を循环させるためのポンプと配管から構成されている蓄电池です。電極や電解液の劣化がほとんどなく長寿命であり、電解液が不燃であることや常温運転が可能なことから耐火性?安全性の高い蓄电池です。充電残量を計測可能なほか、出力（kW）と容量（kWh）を独立に設計できる特長もあります。
＊２ 実証事業
事業名：「国際エネルギー消費効率化等技術?システム実証事業／米国加州における蓄电池の送电?配电併用运転実証事业」
事業期間：2015 年度～2021 年度
参考：NEDOニュースリリース 2015 年9月11日「米カリフォルニア州でスマートコミュニティ実証プロジェクト」
＊３ アンシラリーサービス
供给される电力の品质を维持するための技术的、运用的な仕组みです。たとえば、需给バランスの监视や系统运用、电圧、周波数の调整などがアンシラリーサービスにあたります。従来、日本では电力会社が担ってきた役割ですが、电力自由化に伴い発送电分离が进むためには、アンシラリーサービスの各机能についても内容や费用が明示化されていき、机能によっては市场での取引対象となることが求められています。
＊４ 実証試験
参考：NEDOニュースリリース 2018 年12月18日「米国初、レドックスフロー电池の电力卸売市场での运用を开始」
＊５ 追加検証を決定
参考：狈贰顿翱ニュースリリース 2021年1月22日 「蓄电池の世界初の平常時?災害時併用運転（デュアルユース）の追加実証を決定
＊６ 停電時を想定し、実配電網で蓄电池を電源として構築?運用されたマイクログリッドは日米において初めて
住友电気工业（株）调べ。
＊７ 安定して移行できることを確認
マイクログリッドの运用例としてブラックスタート（系统から切り离された停电状态からのマイクログリッド起動）にてマイクログリッド運転を実施した際の周波数および蓄电池の出力（负荷に追随）の波形を以下に示します。搁贵电池が自立电源となり、マイクログリッド内の負荷との需給バランスをとることで、安定な周波数を維持できていることを确认しました。
＊８ 高い稼働率（99％）
CAISO（California Independent System Operator）運用供試期間の稼働率、ただし电池设备以外の不具合による停止期间を除きます。