マイクログリッド（マイクロネットワークとも呼ばれる）は、分散型電源、エネルギー貯蔵装置、エネルギー変換装置、負荷、監視・保護装置などから構成される小規模な配電システムです。負荷に電力を供給し、主に電力供給の信頼性向上に貢献します。
マイクログリッドとは何ですか?
マイクログリッドは、自己制御、保護、管理が可能な自律システムです。完全な電力システムとして機能し、独自の制御と管理によって電力バランス制御、システム運用の最適化、障害検出と保護、電力品質管理を実現します。
目的と利点
マイクログリッドの概念は、分散型電源の柔軟かつ効率的な活用を実現し、膨大な数の多様な分散型電源を系統に統合する際の課題に対処することを目的としています。マイクログリッドの開発と拡張は、分散型エネルギー源と再生可能エネルギー源の大規模な統合を全面的に促進し、様々な負荷への安定した供給を確保します。これは、従来の電力網をスマートグリッドに移行するための効果的な方法となります。
マイクログリッドの主要コンポーネント
マイクログリッドは通常、パワーエレクトロニクスインターフェースを備えた小容量の分散型電源で構成されます。これには、マイクロガスタービン、燃料電池、太陽光発電セル、小型風力タービン、そしてスーパーキャパシタ、フライホイール、バッテリーなどのエネルギー貯蔵装置が含まれます。これらのコンポーネントはユーザー側に接続され、低コスト、低電圧、そして汚染の最小化を特徴としています。
システム設定例
- **エネルギー貯蔵コンバータ**:0.4KV AC バスに接続され、双方向のエネルギー フローを可能にする 50kW のグリッド接続/オフグリッド双方向エネルギー ストレージ コンバータ。
- **リン酸鉄リチウム電池**:110KWh
- **EMS & BMS**:上位レベルのディスパッチ指示に基づいて、エネルギー貯蔵システムの充電と放電を制御し、バッテリーの SOC 情報を監視するシステム。
システム機能
1. **ピークシェービングとバックアップ電源**:このシステムは主にピークカットやバックアップ電源として使用され、電力容量の増加を回避し、電力品質を向上させます。
2. **包括的な機能**:エネルギー貯蔵システムは、完全な通信、監視、管理、制御、早期警告、保護機能を誇り、長期にわたる安全な運用を保証します。
3. **高度な通信と監視**:BMS システムは EMS システムと通信し、RS485 バスを介して PCS と直接通信することで、包括的なバッテリー監視と保護を実現します。
運用戦略
- **グリッドインタラクション**:エネルギー貯蔵システムは、グリッド接続モードで動作し、充電と放電のニーズを満たすために PQ モードまたはドループ モードを通じて有効電力と無効電力を調整します。
- **ピーク管理**:電気料金がピークになる時間帯や負荷が高い時間帯には、エネルギー貯蔵システムが負荷に放電し、ピークカットとエネルギー補充を実現します。
- **シームレスなトランジション**:エネルギー貯蔵コンバータは、グリッド異常を検出すると、グリッド接続モードからアイランド (オフグリッド) モードに切り替えることができます。
- **独立操作**:オフグリッドモードでは、エネルギー貯蔵コンバータが主な電圧源として機能し、ローカル負荷に安定した電圧と周波数を提供します。
エネルギー貯蔵コンバータ（PCS）
- **高度な並列テクノロジー**:複数のマシンの無制限の並列動作をサポートします。
- **マルチソース統合**:ディーゼル発電機と直接ネットワーク接続できます。
- **高い電力分配精度**:電圧源並列モードで最大 99% の電力共有率を実現します。
- **シームレスなモード切り替え**:グリッド接続モードとオフグリッド モード間のオンラインでのシームレスな切り替えをサポートします。
- **高効率**:最適化されたハードウェアとソフトウェアの設計により、変換効率は最大 98.7% に達します。
- **長寿命**:20年の寿命を想定して設計されています。
コミュニケーション方法
1. **イーサネット通信**:エネルギー貯蔵コンバータの RJ45 ポートと上位コンピュータの監視用 RJ45 ポートを直接接続します。
2. **RS485通信**:標準イーサネット MODBUS TCP 通信に基づくオプションの RS485 通信方式。
3. **BMS通信**:エネルギー貯蔵コンバータは、状態の監視と保護のためにバッテリー管理ユニット BMS と通信します。
BMSシステム
バッテリー管理システム（BMS）は、バッテリーの電圧、電流、絶縁状態、SOCなどを監視します。潜在的な障害が発生した場合に警告と緊急保護を提供し、バッテリー動作の安全性と信頼性を確保します。
EMSシステム
エネルギー管理システム（EMS）は、エネルギー貯蔵システムの最上位管理システムであり、監視、データ分析、リアルタイムスケジューリングに重点を置いています。信頼性の高い電力供給を確保し、システムの経済性を向上させます。
主な機能:
- **デバイス監視**:システム機器のリアルタイムデータ監視および制御。
- **エネルギー管理**:エネルギー貯蔵と負荷調整のための最適化制御戦略。
- **イベントアラート**:調整可能なしきい値と対応措置を備えた多段階の警告システム。
- **レポート管理**:包括的なデータ統計、分析、レポート機能。
- **安全管理**:安全な運用を確保するためのシステム操作権限の設定。
安全と監視
- **包括的な監視**:主要な機器と操作スペースをカバーするマルチチャンネルビデオセキュリティ監視、長期のビデオデータ保存をサポートします。
- **火災および HVAC システム**:効率的で安全な火災管理のために、ヘプタフルオロプロパンなどの高度な消火システムを活用し、機器とバッテリー室に個別の冷却および防火対策を施します。
要約すると、マイクログリッドは、特に分散型エネルギー源と再生可能エネルギー源の統合により、柔軟で効率的かつ信頼性の高いエネルギー供給ソリューションの実現における大きな進歩を表しています。高度な技術と包括的な管理システムを活用することで、マイクログリッドはスマートグリッドの未来への道を切り開きます。
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投稿日時: 2024年7月31日
