對大型蓄電池系統的期待日益高漲。因輸出會變動的光伏發電的快速普及,蓄電池對系統穩定化變得不可或缺,且隨著采用成本的降低,還出現了企業將其用于需求削峰的動向。
“蓄電池用PCS”的供貨量約達100MW
TMEIC表示,蓄電池用PCS的供貨容量2015年度擴大到了約100MW。TMEIC產業第三系統事業部高級營銷部長杉山正幸說,“截至目前,日本有很多實證項目,還有企業將其用于削峰的例子。除了蓄電池價格降低外,利用定置用蓄電池補助金制度的話,還有經濟上的好處”。
三友電子的項目也是這種案例之一,此外,對生產水泵和渦輪機的Shinko(廣島市)等多家中等規模企業,主要是供貨了由削峰來削減電費用途的TMBCS(圖3)。
圖3:利用蓄電池削峰的案例(出處:三友電子)
鋰離子蓄電池單體的成本,目前日本企業的產品已經降至10萬日元/kWh以下,海外企業的產品已只有日本的約7成。“僅最近1年就降低了約2成,今后若進一步降低的話,即使沒有補助金,蓄電池在削峰用途普及的可能性也很高”(杉山高級營銷部長)。
TMEIC沒有銷售單體蓄電池系統,而是以提供包含可確保經濟效益的運行方法的“蓄電池系統解決方案”的方式,在開拓新的蓄電池市場。除了削峰用途外,今后比較可行的解決方案,是與百萬光伏電站并設的系統。
杉山高級營銷部長說:“百萬光伏電站并設型的洽商已經超過500MW,需求非常大。設想的解決方案大致有3種”。
可再生能源并設型的3種解決方案
這三種方案,均是利用蓄電池系統解決百萬光伏電站與電望并網時存在的問題,從而實現并網。“問題”是指:(1)可再生能源的輸出變動影響系統頻率的“短周期問題”;(2)可再生能源的輸出增加造成供電超過需求的“長周期問題”;(3)本地系統規模小,并網容量有限,或者工程費負擔升高的“熱容量問題”。
(1)“短周期問題”在北海道、沖繩和九州的島嶼等日益顯現。例如,北海道電力要求,建設2MW以上的百萬光伏電站時,光伏電力的輸出變動幅度控制在1%以內,并公開了所需的蓄電池目標容量。對此,TMEIC提出的解決方案是,通過使蓄電池系統與“主站點控制器(MSC)”聯動,可將蓄電池容量削減37.5%。
MSC是指,在設置了可以允許太陽能電池板過積載,并且能輸出額定功率以上電力的PCS的站點,或者實施輸出抑制的站點,作為光伏發電用PCS的上級系統導入,能調節多臺PCS的輸出,使發電站整體的輸出功率最大化。例如,受云層影響等,部分PCS的輸出功率降低時,增加其他有富余的PCS輸出,使發電站整體的輸出功率最大化。由此還能緩和劇烈的輸出降低現象(圖4)。
圖4:“主站點控制器(MSC)”的原理(出處:TMEIC)
不過,當云層散開,輸出功率突然上升時MSC無法應對。這時如果有蓄電池,就可以把太陽能電池輸出的部分電力用來充電,無需抑制輸出就能緩解劇烈的輸出增加。反之,從蓄電池側來看,MSC與蓄電池系統聯動的話,可以承擔部分蓄電池的放電功能,因此能削減蓄電池容量。
利用蓄電池消除本地系統制約
另外,(3)的“熱容量問題”在日本全國各地有局部發生,是本地系統容量較小時,可再生能源并網造成送電線的熱容量超過限制的問題。當再要并網可再生能源時,電力公司索取的系統增強費用(工程費負擔金額)就會升高,由此無法確保可再生能源業務性的例子增加。
“熱容量問題”導致的蓄電池需求,因2015年10月九州電力就“限定發電時段的可再生能源并網”開始簽訂單獨協議,而開始凸顯。九州電力開始把每天9點~15點間的可再生能源電力全部存儲于蓄電池,在此外的時段放電為條件,簽訂單獨的并網協議(圖5)。
圖5:九州電力管轄內的發電機并網制約地圖(出處:九州電力)
這一條件應用于百萬光伏電站時,事實上就變成了“夜間用光伏電站”。實際上夏威夷群島的考艾島就在推進17MW(并網輸出為13MW)的光伏電站并設蓄電池(52MWh),把白天發電電力的85~90%存儲在蓄電池中,在傍晚至夜間的需求高峰時放電的蓄電池并設型百萬光伏電站計劃。
夏威夷從供需平衡上來說需要采取這種機制,由于原本電費就很高,預計能確保經濟效益。而在日本,本地系統規模較小的地區,作為與高額的工程費負擔相比較之下的選項之一,出現了相同的想法。蓄電池的成本降低,再利用補助金制度等降低初期投資的話,也是有業務可行性的。實際上,九州電力宣布之后,TMEIC接到了關于應對“熱容量問題”的蓄電池洽商。現已開始在探索業務性。