トリプルハイブリッド発電（自立給電）システム
三菱重工業株式会社
概要
太陽光発電、風力発電といった再生可能エネルギーによる発電は、天候や日照時間の影響を受けるため不安定であり、系統の行きわたっていないオフグリッド地域へ単独で導入することが出来ない。この問題を解決するために、太陽光発電等の再生可能エネルギーに蓄電設備（ESS）、エンジン発電設備を組合せたトリプルハイブリッド発電システム“EBLOX”を開発し当社グループ相模原工場内にその実証設備を建設した。(写真１) この実証結果を基に，現在ディーゼルエンジンでの発電が主体となっているオフグリッド地域へトリプルハイブリッド自立電力供給システムを導入し、再生可能エネルギーを最大限活用することにより、現状のカーボン排出量を大幅に低減することが可能となる。
説明
当社グループ相模原工場に導入したEBLOX実証設備の各機器の仕様は次の通り。エンジン発電装置としては当社の500kWガスエンジン発電機（GS6R2エンジン）を採用、太陽光発電として工場の屋根に1152枚の太陽光パネルを敷設し総出力300kWとした。また，蓄電池は出力500kW，蓄電容量は331kWhのシステムを導入した。(写真２)
自立給電とは，商用電源など系統がない地域（オフグリッド地域）で必要な負荷（電力を消費するもの）に対し電力を供給することをいう。ハイブリッド発電システムで自立給電を実現するためには、3電源を適切に制御する必要がある。当社グループでは，その制御装置を “COORDY”と名付けた。EBLOXとCOORDYのシステム構成図を図１に示す。先進技術を盛り込んで開発したCOORDYには以下の二つの大きな特長がある。
（特長１）３電源の自立給電最適電力配分機能
ハイブリッド発電で自立給電を行いかつ最大限CO2排出量を抑えるためには、3電源の電力配分を最適化し昼間の太陽が出ている時間帯は極力太陽光を活用する必要がある。そのため、COORDYにはエンジン発電装置の運転を最小限にする機能や，急に雲が出て太陽光の出力が落ちた場合には，蓄電池でカバーするとともに，エンジン発電装置の負荷を上げるといった最適な電力配分を行う機能を備えている。
（特長２）自立給電時の母線電源安定化制御
母線の周波数や電圧は，商用電源に系統連系している場合は，太陽光発電出力に大きな変動があっても，系統がその変動を吸収するため、周波数、電圧は常に安定している。しかし，自立給電の場合，太陽光発電等の再生可能エネルギー電源の出力に大きな変動があった場合、母線の周波数変動や電圧変動が生じ，給電している電源装置そのものが母線から解列（遮断器を開放し給電を止める）してしまうことになる。そこで，COORDYは母線の周波数変動や電圧変動が発生した場合に，蓄電池に対し素早く充放電の指令を出すことで母線電源の安定化を図る制御機能が搭載されている。この制御には，当社総合研究所が有する仮想同期発電機（Virtual Synchronous Generator）制御技術に当社グループで永年エンジン発電装置の開発で培ったドループ制御技術や異機種原動機間の連携技術を組合せた新しい制御方法を採用した。
トリプルハイブリッド発電システム‘EBLOX’導入の主なメリットは次の通りである。
自立給電システムにおいて再生可能エネルギー，特に太陽光発電とエンジン発電装置を組合せる場合は，太陽光発電の変動分をエンジン発電装置のみで吸収しなければならないため，一般的にエンジン発電装置の定格の約20%以下の容量分しか再生可能エネルギーを導入できない。しかし，EBLOXシステムおよびCOORDYの制御を使うことで，エンジン発電装置と同容量程度の太陽光発電装置を導入し，自立給電での再生可能エネルギー活用のメリットを最大限に引き出すことが可能となる。本実証設備で実際にエンジン発電装置の出力範囲と同程度の太陽光発電装置の導入を実現し、再生可能エネルギーの最大限活用というメリットを実際に享受できることを確認した。
またさらに、設置する場所の電力デマンドを模擬しハイブリッド発電システムを導入した後の運用状態でのシミュレーションを行っている。そのデータを基に発電所を設置するオフグリッドエリアに最適な自立給電システムの提案を行うことが可能となった。
アフリカ、東南アジアや発展途上地域に広がるオフグリッドエリアの電化は今後大きく進むと想定しており、それに伴うカーボン排出量は大幅に増加することが予想される。当社はトリプルハイブリッド自立給電システムの導入を促進しそれらの地域の再生可能エネルギーを最大活用することで、カーボン排出量低減に貢献していく。
連携先
三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
補足情報
＜補足情報（備考や参照ＵＲＬなど）＞
公開ニュース
http://www.mhiet.co.jp/news/20190624.html
システム説明動画
https://www.youtube.com/watch?v=JODYrTGmI90&feature=youtu.be
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