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メガソーラーの出力変動と周波数変動について、お訊ねしたいのですが。電気新聞2/2...

tgs********さん

2012/3/709:43:21

メガソーラーの出力変動と周波数変動について、お訊ねしたいのですが。電気新聞2/24付け1面に沖縄電力のマイクログリッド実証研究の記事がありました。周波数の変動はなぜ起こるのかを、やさしく!教えて下さい。

自然エネルギーの「出力」変動をNAS電池やでディーゼル発電でカバーするというのは、日が陰ったりしたら、という意味でしょうが。周波数変動が顕著になり、それを抑制する実験が行われているとの事。周波数の変動って、どうして起こるのですか?直流から交流に変換するあたりで発生するのでしょうか?なんか基礎的な事なのかもしれませんが、一般知識のレベル範囲で、教えていただけませんか。メガソーラーが家庭に行くまでの電圧や周波数の変遷等もお願いします。(どんな本読めとかでも結構です。)

補足お二人とも、専門的知識をかみ砕いて頂き、ご配慮に感謝いたします。すごく(無知のためそこまでは行きませんが)よく解ります。感謝いたします。あと、そもそも、発電電圧や、送電電圧が、何万ボルトとか6千ボルトの時も、周波数は50/60Hzなのでしょうか?メガソーラーの発電電圧は、交流にした時、どのくらいの電圧なのでしょうか?(ちょっと、質問がずれていそうな気もしますが、恥を忍んで、、、。)お願い致します。

周波数,メガソーラー,周波数変動,沖縄電力,マイクログリッド実証研究,ディーゼル発電,ソーラー

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bon********さん

2012/3/803:11:41

先に回答されているお二人が専門的ですので、
イメージができるようにもうすこし柔らかい回答をします。

ここでですが、電力系統を馬車に例えて考えてみましょう。
細かいことは抜きにして考えると、
●発電機⇒馬
●負荷 ⇒荷車
●周波数⇒馬車の速さ
●発電量⇒馬の力
になります。

通常は馬が荷車を一定の力で一定の早さで引いていると考えて下さい。
もしここで馬が急に疲れると、馬車の速さは遅くなりますよね?
また馬がいきなり頑張りだすと、馬車の速さは早くなりますよね?

ここで宮古島の電力系統を考えてみますと、
●自然エネルギー⇒子馬
●NAS電池やディーゼル発電機⇒親馬
の二頭立ての馬車みたいなものです。

子馬はお日様や天気次第で、立ち止まったり走ったりします。
こうした子馬を好きにさせてると、馬車の速さがめちゃくちゃになります。
馬車の速さがめちゃくちゃだと、電力系統運用できなくなりますので、
NAS電池やディーゼル発電機が親馬として、馬車の速度が一定になるように
頑張らないといけないのです。

イメージ感は上記の通りです。

======
またソーラーが家庭に行くまでの電圧や周波数ですが、
周波数は60Hzで変わりません。

電圧は沖縄電力殿の系統次第ですので残念ながら判りません。
ただ写真を見ると周辺に需要地がないようですので、
次の通りに勝手に推測してます。
(太陽電池@発電所)

(直流交流変換@発電所)

(3kV~22kVのいずれかに昇圧@発電所近傍)

(3kV~6kVに降圧@需要地近くの変電所)

(100~200Vに降圧@家庭の近くの柱上トランス)

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hek********さん

リクエストマッチ

編集あり2012/3/809:27:30

電力の需要と供給(正確には発電機を駆動する動力)のバランスが崩れると、先の回答にあるように周波数が変動します
需要が少なくなれば、発電機に必要な動力<タービンの出力、になってその差だけ発電機が加速し、周波数が上がります
逆に需要が多くなれば、発電機が減速して周波数が低下します
太陽光発電の出力が変動しても、同様に周波数の変動につながります
通常の電力系統だと、短時間の需要と供給のバランスは水力発電を調節することでバランスさせるのですが、沖縄電力には水力発電がほとんどなく、火力では出力を急変できないので太陽光発電の出力変動を吸収し周波数変動を抑えるのが困難です
そこで、出力を短時間で調節可能な蓄電池やディーゼル発電を導入し、太陽光発電の変動分を吸収してやろう、ということに
ーー
周波数は、電圧や発電機の種別にかかわらず、60Hz(あるいは東日本では50Hz)で全く同じになっています
(メガソーラの送電電圧は、わかりません、ごめんなさい
感覚的には、3万3千か7万7千くらいかなという気はしますが)

amb********さん

リクエストマッチ

2012/3/713:30:23

それを説明するには、交流連携とはどうやってやるかを説明しなければなりません。
電線を並列につないだだけでは連携にならないのです(それどころか、送電障害が起こる)。
まず、連携したい側は連携する側と電圧を一致させます。
そして、次に位相を同期させます。
ここで初めて連携用のスイッチを投入し、電線を並列接続します。このときは未だ電力はソーラー側からは送られません。
どうやって電力を送るかというと、ソーラー側の位相を少し進めてやるのです。位相を進めるということは、周波数を微妙に高くすることです。
もし負荷が変わらないとすると、系統全体の発電量は過剰になり、周波数が高くなるのですが、水力発電や火力発電の出力調整をして、ソーラーで増えた分の発電量を減らして、系統全体では負荷にみあった電力量になるようにします。
要するに、発電電力が需要電力より過剰になれば周波数は上がり、逆に不足すれば周波数は下がると覚えてください。
ところで、ソーラーとか風力発電は負荷調整ができません。あらかじめ需要量を予測して発電量を調整することができないのです。
これらの発電量はたかだか数10分程度で最大出力とゼロ出力の間を変動してしまうのですが、調整できる火力や水力は数時間というオーダーの時間遅れがあります。
このため、ソーラーや風力への依存率を高めると、周波数が変動するリスクが大きくなります。
特に日本では台風があり、広域でソーラーや風力発電が一斉停止することが考えられるので、欧州やアメリカの西海岸・内陸部と同じような議論はできません。

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