太陽光発電の成長と送電網の信頼性に革命を起こす: 送電網を構成するインバータの役割

2024-03-06

接続機器という地味な領域に、潜在的な変革をもたらす可能性のあるもの、それがグリッド形成インバーターです。自動運転車と従来の車の違いと同じように、これらのインバーターは普通に見えるかもしれませんが、すべての違いを生むのはその内部にあります。

 

従来の系統追従型インバータとは異なり、系統形成インバータは、系統の信頼性を維持するだけでなく向上させる鍵となる可能性がある独自の制御を備えています。この控えめなボックスは、停電後にシームレスに送電網を起動できる可能性を秘めており、太陽光発電の拡張と全体的な送電網の堅牢性が大幅に向上します。グリッド形成インバーターの変革の世界と、太陽エネルギーの将来におけるその極めて重要な役割について詳しく掘り下げてみましょう。

 

グリッド形成制御を備えたインバーターは、太陽光、風力、電池などの広範な再生可能資源への移行における縁の下の力持ちです。これらの革新的なインバーターは、交通をナビゲートする自動運転車と類似しており、グリッド上のリアルタイムの変化を感知して適応する能力を示します。

 

選択されたグループのインバーターがグリッド形成モードで動作し、残りのグループがそれに従うという太陽エネルギー システムのネットワークを想像してください。この動的機能により、外乱時でも安定したグリッド電圧と周波数を維持できます。結果?中断に直面した場合の信頼性と回復力が強化され、シームレスに統合された堅牢な再生可能エネルギー グリッドに向けた極めて重要な一歩となります。

 

2035 年までに電力網を脱炭素化するという競争において、電力網を形成するインバーターが縁の下の力持ちとして浮上します。系統追従型のパワーコンディショナーとは異なり、これらの革新的なインバーターは、太陽光、風力、バッテリーなどのインバーター ベースのリソースを使用して、ダウンした系統を再起動する独自の機能を備えています。これはブラック スタートとして知られるプロセスです。

 

伝統的に、グリッド追従インバータは、グリッドに電力を注入する前に、確立されたグリッドの電圧と周波数を必要とし、多くの場合、天然ガス発電所などの電源に依存します。しかし、グリッド形成インバータはこのパラダイムを再定義し、野心的なクリーン エネルギー目標に沿った、より多用途で回復力のあるソリューションを提供します。インバータベースのリソースの導入が急増するにつれ、これらの最先端のエネルギー技術に対応する送電網の進化が最も重要になります。より環境に優しく、より持続可能な未来への道は、これらのグリッド形成インバータの適応性にかかっています。

 

将来の送電網は、慣性の低下、不確実性の高まり、分散型エネルギー リソースの急増という 3 つの特徴を特徴とする変革的な変化の瀬戸際にあります。風力と太陽光による発電量の 80% を達成するという野心的な目標に沿って、エネルギー省 (DOE) は技術の研究、開発、実証に投資を振り向けています。

 

ハワイのカウアイ島やマウイ島などの地域は、すでに 80% 以上のインバーターベースのリソースで運用するという課題を乗り越えており、DOE は適応する必要性を認識しています。焦点は、サイズと複雑さが拡大する電力網へのグリッド形成インバータの統合にまで及びます。注目すべき例は、エネルギー省によるNRELへの290万ドルの投資で、インバータベースのリソースのディスパッチおよび動的応答動作をシミュレートできる高度なグリッドモデルの作成と検証を目的としています。目標?マウイ島の 100% 再生可能エネルギー システムを安定化し、明日の送電網の形成における送電網形成インバータの極めて重要な役割を紹介します。

  

グリッド形成技術の可能性を最大限に活用するために、エネルギー省 (DOE) は 2021 年にグリッド形成インバーターのためのユニバーサル相互運用性 (UNIFI) コンソーシアムを立ち上げました。この 2,500 万ドルの取り組みは、NREL が主導し、テキサス大学オースティン校と電力研究所は、グリッド形成の卓越性を目指して業界を導く先駆者としての役割を果たしています。

 

UNIFI の主な目的は、普遍的な一連のガイドラインを作成し、インバーターベースのリソースをグリッドにシームレスに統合することです。標準、商品化、教育、トレーニング、現場でのデモンストレーションに焦点を当てた UNIFI は、包括的な取り組みとなっています。企業がグリッド形成インバータを構築し、大規模な電力網内で相互運用性をテストするためのガイドラインと仕様を開発しました。 UNIFI は、協力的かつ革新的な取り組みを通じて送電網の回復力と持続可能性を向上させるという DOE の取り組みを体現しています。

 

電力網の信頼性を強化する戦略的措置として、エネルギー省 (DOE) は 2023 年 5 月に 8 つの選ばれたプロジェクトに 2,600 万ドルを割り当てました。これらのプロジェクトは、大規模な電力会社が推進する重要な電力網の信頼性サービスの開発と実証を支援することを目的としています。 - 大規模な風力発電、太陽光発電、エネルギー貯蔵施設。

 

これらの取り組みの中で、ポートランド ゼネラル エレクトリックが主導する注目すべきプロジェクトは、オレゴン州のウィートリッジ再生可能エネルギー施設でグリッド形成インバーターを展示しています。この施設は、北米で初めて風力、太陽光、エネルギー貯蔵システムを組み合わせたもので、大規模電力システムに接続されたハイブリッド発電所におけるグリッド形成技術の先駆者です。このデモンストレーションが成功すれば、電力会社は系統形成機能を相互接続要件に統合するよう促され、系統の信頼性における変革の準備が整う可能性があります。

 

系統形成用インバータが最初の進歩を遂げる中、DOE が資金提供したこれらの実証は、系統の信頼性を維持する上での役割を確立する上で極めて重要です。今後数年間で、グリッド形成インバータは、現代のグリッドのユビキタスで不可欠なコンポーネントとなり、持続可能で回復力のあるエネルギーの未来に向けた革命的な飛躍を示す準備が整っています。

 

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