순발력과 지구력의 대규모 축전시스템

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-08

일본 H사는 2015년도부터 이즈오섬(伊豆大島)의 전력계통에 출력 1.5MW의 축전시스템을 직결하고 도쿄전력의 협력을 얻어 계통안정화 실증시험을 시작한다. 특징은 두 종류의 전지를 조합시켜 단주기, 장주기 변동에 대응할 수 있다는 것이다. 태양광 및 풍력 등 재생가능 에너지를 이용한 발전소의 대량도입이 추진되어 전력계통의 능력을 넘는 문제가 각 지역에서 표면화하고 있다. 이즈오섬은 면적 90km2, 인구 8,000명이 거주하는 섬이다. 본토에 확대되는 도쿄전력의 계통으로부터 독립되어 있으며, 섬 내에는 화력발전소가 한 군데만 있다. 오시마(大島) 내연력발전소이다. 소 내에는 디젤발전기가 6대 설치되어 있으며, 이것이 태양광발전 등의 출력발전을 흡수한다. 도쿄전력에 따르면, 오시마계통에 접속 가능한 재생가능 에너지 발전소의 용량은 단주기 변동을 고려하면 1,150kW이며, 장주기 변동으로는 1,430kW이다. 두 개 중 작은 쪽이 상한이 된다. 2014년 11월 말 시점에서 접속 가능량은 경우 “1kW"만 남아 있었다. 2014년 12월 11일 시점에 새로운 계통에 여유가 없는 상황이 되어 새로운 접속은 개별적인 협의가 필요하였다. 내연력발전기의 운전모델을 2015년 7월까지 조사하고, 단주기 접속 가능량을 증가시킬 것이다. 2016년 1월 이후 재생가능 에너지는 출력변동의 실적평가도 추진한다. 단주기의 제약 이외에 장주기에 관해서도 동일한 대응을 추진함으로써 접속가능량을 20% 정도 확대시킬 목표를 정하였다. 도쿄전력이 단독으로 추진하는 대책이외에 축전시스템의 능력을 살린 실증시험도 실시한다. 2015년부터 이즈오섬의 전력계통에 출력 1.5MW의 축전시스템을 체결하고 도쿄전력의 협력을 얻어 실증시험을 시작한다. 하이브리드 대규모 축전시스템을 섬 내의 발전소에 설치한다. 하이브리드 대규모 축전시스템의 특징은 단주기, 장주기의 변동에도 대응할 수 있다. 용량의 대부분을 개량형의 납축전지가 담당하고 있으며, 대응이 곤란한 급격한 변동을 리튬이온 캐퍼시터로 흡수한다. 개량형 납축전지의 용량은 8MWh이며 출력은 1MW이다. 리듐이온 캐퍼시터의 용량은 15kWh이며 용량은 0.5MW이다. 용량의 99.8%와 출력 66.7%를 납축전지가 담당하는 형태이다. 실증시험에 이르기까지 4년에 걸쳐 두 개의 기술개발을 추진하였다. 우선은 납축전지의 개량이다. 고입출력, 장수명 납축전지라고 한다. 신고베전기는 LL1500-WS라는 풍력발전소용 신형 납축전지를 개발하였으며, 종래 LL1500-W와 비교하여 최대 방전전류를 300A 증가시키고, 900A로 한 것이다. 기대수명이 17년으로 길기 때문에 풍력발전소의 출력변동 완화에 적합하다. 실증시험을 위해 개발한 납축전지는 최신형의 LL-1500WS보다 성능이 더욱 높다. 입출력의 능력을 1.7배 확장하고, 수명도 1.2배로 늘렸다. 전지의 구조 및 재료의 개량을 추진한 것 이외에 운용 시에 정기적으로 실시하는 리프레시 충전의 최적화에 의해 실현한다. 또 하나의 기술 개발은 신형 납축전지와 리튬이온 캐퍼시터를 조합시켜 최대 효과를 발휘하는 “1.5MW 하이브리드 대규모 축전시스템”으로서 정리한 것이다. 피크이동 및 피크컷과 같이 어느 정도 시간을 들여 대응하는 전력 저장에는 신형 납축전지를 사용하고, 전압 및 주파수의 단기변동에는 리튬이온 캐퍼시터를 이용한다. 앞으로 약 1년간 실증시험을 실시하여 개발한 제어 프로그램과 축전시스템을 이용하고, 축력 피크이동 및 변동제어기능 이외에 시스템 수명도 검증한다. (그림) 이즈오섬에서 전력계통과 실증시험에 이용한 시스템 구성 yh20150105Oshima_system_590px.jpg http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1501/05/news082.html