太陽光発電と停電について

個人宅向けの太陽光発電がもてはやされています。
今後、大量にこの発電方法が増えた場合の停電後の
復旧についての質問です。

停電が起きたとします。
その後、復旧する時に周波数、位相、電圧(特に位相)はどのようにして
制御されるのでしょうか。

小規模ならインバータが幹線に合わせて制御すると推測できる
のですが、一定地域で小さな電力が大きな発電所化、たとえば
50万KW程度あった場合は個々のインバータが制御するとは
想像できません。
しかも個人宅では単相であることから相バランスも狂うはずです。
位相だけは発電するものと送られるものがないと成り立たないので
以前より疑問に思っています。

私は80万KW級の発電所建設に携わったこともある者ですが
発電所における並入(間違えたかな--発電電力を送電線につなぐ)の
原則は周波数、位相、電圧が一致した時です。
並入時は周波数に変動が見られました。

No.10 回答者： aribo 回答日時： 2009/06/26 09:31

＃３、＃８です

発電機等は周波数を若干進めて、－２～１度（遅相側）程度で投入指令を出し、０度で接続となると思いますが、インバーターはサイリスタで接続なので、同期した瞬間に接続できます。インバーター出力なので、商用同期は簡単なことです。
＞送電側と太陽光側がそれぞれ独立して発電しており(停電後の復旧時に)何の制御もされないで並入された場合のことです。
独立して発電し続けるには、発電量と消費量が完全に一致しないと無理なのです。一致せずに発電量が下回ると電圧低下が起き、インバーター負荷（照明等）が電圧低下によって電流を増やす、さらに電圧低下を発生させ、変電所の電圧継電器が動作して、個々に遮断を開始する。電圧上昇の場合も電流が落ちて同じように電圧継電器が反応するでしょう。
周波数の軸が何も無いので、周波数が維持できるのも不可能でしょう、周波数異常でトリップが先と思いますが・・・

この回答へのお礼

いろいろと皆様のご回答に感謝いたします。
どうなるかは明確なことはわかりませんがオムロンを始め
業界ではすでに検討、研究が進んでいるということがわかりました。

私の勝手な想像では
1.停電が復帰したら1msもしないうちに太陽光のインバーターは異変を
検出し配電から切り離す。
2.その後、配電と同期を取り、再接続される。

これで締めたいと思います。

貴重なご意見、ありがとうございました。

お礼日時：2009/06/26 20:57

No.9 回答者： kichikara 回答日時： 2009/06/26 01:19

　No.5の回答をした者です。

　と云うワケで技術的なところをいくつか。質問者様も電気技術者のようですし、また、例によって私自身が実は以下の資料を未だ精読できておりませんので、今はＵＲＬの列記のみに留めさせていただきます。

********************

　先ず、オムロンの研究レポート。

http://www.omron.co.jp/r_d/omtec/latest/pdf/160_ …

********************

　日新電機の製品。

http://nissin.jp/product/substation/ry/ry_01/ind …

　動作原理のＰＤＦも見られます。また「製品に関するＱ＆Ａ」も参考になると思います。

********************

　三英社製作所の製品に関する資料。

http://www.san-eisha.co.jp/pdf/03general2_01.pdf

********************

　最後に「電気技術解説講座」から

http://www.jeea.or.jp/course/contents/03302/

　但し、「系統連系技術要件ガイドライン」は平成16年に廃止されていますが、このページではその点に触れていない為、ずいぶん古い情報のようです。

********************

　おまけでWikipediaの「系統連係」の項。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B3%BB%E7%B5%B1% …

　法的なところ(ガイドラインも電技解釈も「法」では無いですが)に関して簡潔に書かれています。ホントに「簡潔に」ですが。


********************

　結論としては、「単独運転検出の遣り様はいくらでもあるし、実際に遣れている」と云うことのようです。　
　ご参考になりましたら。

No.8 回答者： aribo 回答日時： 2009/06/25 19:44

太陽光発電量とそのエリアの電力消費量が完全に一致して、電力会社の電圧・周波数制御がされない状態で、自立運転した場合の、電力会社復旧時の質問ですね。

完全に一致の度合いがわかりませんが１％もバランスが崩れれば電力会社の変電所で、電圧・周波数は常に監視されていて異常でトリップと思います。そんな状態が復旧まで継続するとも思いませんが、もし発生して非同期で電力会社が送電して位相がずれた状態であれば配電・送電系統のどこかがトリップして自立運転崩れると思います。完全に逆位相で入れられても短絡事故と一緒です。安全に遮断するだけです。短絡時にどれだけの電流が流れるか把握していて、それを十分遮断できる機器を選定しています。

この回答への補足

>太陽光発電量とそのエリアの電力消費量が完全に一致して
とは言ってませんが、
送電側と太陽光側がそれぞれ独立して発電しており(停電後の復旧時に)何の制御もされないで並入された場合のことです。

発電所では送電線に対し進相もしくは遅相気味にして、ほぼ零相になる瞬間で並入します。
全体の電力は相当の力を持っており、いずれにしても発電機は一瞬
モータ(フライホイール現象?)になり、その後、系統と同期します。
ここで言いたいのは太陽光発電は発電所の様にフライホイール現象が
ないためどこで同期できるのかがわからないのです。

1軒や2軒なら停電復帰直後、インバータが個別に同期することはわかります。

思った以上の反響がありますが、もしかしたらこの手の法整備が
整っていないなんてないでしょうね。

補足日時：2009/06/25 22:09

No.7 回答者： pochi2tama 回答日時： 2009/06/25 12:25

質問者さんの言っていることがわかりました。

要するに、系に電力会社の発電所[A]と、弱小太陽光発電[B]（逆潮流あり）が少数の場合であれば、[A]が止まれば、[B]は商用ライン低下を検出して逆潮流を停止できるが、[B]がある一定以上に巨大になると、負荷が小さければライン低下が起きないので、これにぶら下がる個々の弱小太陽光発電の逆潮流コントローラが「停電はない」と判断してしまわないかということですよね。
そうすると、どの周波数、位相が主体になるのか…。
そして[A]が息を吹き返すときに何がおこるのか…。

＃５さんの、
> ＞インバータは停電と見なさないのではないかと考えています。
>
> 　と云うようなことがあっちゃイケマセンと、ちゃんと「単独運転になってしまっている」事を検出して（無電圧になっている）電力会社側の系統から切り離しなさいと、それが出来ない設備装置はそもそも連係しちゃダメですと、そういう事になっています。

は、たとえば仮に系の負荷が全太陽光発電の電力に対して十分に少ない場合、逆潮流しているときに停電になっても、逆潮流コントローラは停電を認識できない（かもしれない）ということですよね。（系にはお互いの逆潮流による電圧があるので）

発電所側が発電（継電）開始できないかもしれませんね。

#あとでSHARPに聞いてみようかな。

No.6 回答者： idletime 回答日時： 2009/06/25 07:57

技術的云々はわかりませんが太陽光発電設備並列運転に伴う受給協定書、低圧一般配電線連系(逆潮流あり、自立運転あり)...電力会社との個人契約。

色々トラブル発生した時の切り離し等記載されておりますが、この中で単独運転の防止、第１０条「乙の配電線路が無停電になった場合には、甲は太陽光発電設備を乙の系統から自動的に解列するものとする」又、乙の配電線路が無電圧の場合、甲は太陽光発電設備を乙の系統と並列させないものとする。
当然、メーカーの太陽光発電設備はこのガイドラインに従って製造、販売している。(このラインに添ったシステムで無いと電力会社の配電線に接続出来ない又、契約しない)
ただ、個々の太陽光発電インバータが一斉に色々なトラブルが起きた場合、どうなるのか予想出来ないと思う。所詮、人間が作ったものなので。
回答になりませんが参考までに。

No.5 回答者： kichikara 回答日時： 2009/06/25 02:19

　電気設備技術基準の解釈　第276条に曰く

「(前略）異常時に発電設備等を解列するための装置を施設すること。
　(中略)　三　発電設備等が単独運転となった場合又は逆充電の状態となった場合。
　(後略)」


　ざっくり云うと、

＞インバータは停電と見なさないのではないかと考えています。

　と云うようなことがあっちゃイケマセンと、ちゃんと「単独運転になってしまっている」事を検出して（無電圧になっている）電力会社側の系統から切り離しなさいと、それが出来ない設備装置はそもそも連係しちゃダメですと、そういう事になっています。

　と云うワケで、「電力会社抜きで、ご町内だけでの電力の遣り取り」と云うことの起こらない様、法整備もされていますし技術的にも確立されている(ハズ)です。
　(ハズ)と云うのは実は、恥ずかしながら技術的な面において具体的に【どのようにして単独運転を検出しているのか】まで、未だ調べがついておりませんでして…。

　ここまで宜しければご参考までに。

No.4 回答者： ohkinu1972 回答日時： 2009/06/24 23:57

素人なのでなんですが、

そのような状態になった場合、ノーコントロールの電力システムになるので、
短時間は回るような気がしますが、いずれ負荷バランスが狂い、
継電器遮断が発生し、それがさらなる遮断を引き起こし、
連鎖的に停電することになるのではないでしょうか？

しかしそんな状態だと、復電後じきに太陽光が連系を勝手気ままに始めるので、
系統側から連系動作をコントロールするとかなんか考えておかないと、
大停電を引き起こしそうですね。

No.3 回答者： aribo 回答日時： 2009/06/24 18:33

＞一定地域で小さな電力が大きな発電所化、たとえば

＞50万KW程度あった場合は個々のインバータが制御するとは
＞想像できません。
一定地域で５０万ｋＷがあっても、個々のインバーターが制御します。
難しく考えずに、停電するとインバーターは自分で配電線と切り離します。その後電気が復旧されたら、復旧した電気と同期を取って連携します。（復旧するときは、太陽光はつながっていないので普通の需要家です）基本的に商用電源があってそこにインバーターがあわせる。たまたま全部あわせると５０万ｋＷになるだけです。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
>停電するとインバーターは自分で配電線と切り離します。
確かにそのようです。

その辺をもう少し正確に言いますと
一定の地域、集まりで売電状態つまり、発電過多である場合は
インバータは停電と見なさないのではないかと考えています。
それを『発電所化』と表現しています。

悪い表現ですが、無造作に地域で電圧、周波数を作りあげてしまい
その状態で並入した時の恐怖を、私には想像できないのです。

今は(一定の地域においては)
電力会社の発電量>太陽光発電量
であると思いますが、このまま太陽光発電が増えると
電力を制御できなくなる可能性があると思っています。

補足日時：2009/06/24 22:16

No.2 回答者： ytrewq 回答日時： 2009/06/24 07:11

停電が起きたとき、つながる発電機は切り離します。

電力系統の上位が停電したときは下位部分は健全であっても停電します。　個別の配電線や変電所単位で独立系統になることはありません。　停電が復旧してから、順次連携していくことになります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
重複しますが電力会社側で停電と思っていても
現場は発電している様な状態になるのではないかと
思っています。
つまり、インバータが本当の停電に気がつかないほど
太陽光発電が余剰電力を持っている状態にどのように
なるのか、と考えています。

お礼日時：2009/06/24 22:27

No.1 回答者： siremono2496 回答日時： 2009/06/24 00:57

それは、地域内の各住戸で発電したものを束ねたら、50万KWになるだろうと言う話でしょうか？だとしたら、全体で連携を取っているわけではないので、個々のインバータで勝手に同期するしかないと思います。

連携していたとしても、それだけ多数のインバータを同時に立ち上げ、一斉に同期させるなんてまず不可能でしょうから、それこそ相バランスを考えつつ順次投入するくらいしか思い付きません。

どのみち、売電と自家発（太陽光）をパラで使うためには常日頃から同期が必要ですよね？逆潮流があればなおさらでしょう。単純にそれがたくさんあるのと同じことだと思うんですが、そういう話ではないですか？

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
ぱっと考えたらおっしゃる通りなのですが
よくよく考えてみると納得できる解を見いだすことが
できないのです。

お礼日時：2009/06/24 22:21