太陽発電普及に伴う系統の短周期変動対策について

質問

太陽光発電などが大量普及すると系統の周波数維持が難しくなるため、系統に大容量の蓄電池を設置するという話があります。

大容量の蓄電池が系統につながれている場合、インバーターによる出力が、系統の周波数にあわせて連系がされていると理解しているのですが、系統の周波数が下がった場合に蓄電池から系統への逆潮流の電力量を上げれば、周波数がもとに戻ろうとするのでしょうか？
それとも下がった周波数にあわせて電力を供給することになるので、いくら出力を増やしても周波数は下がったままになるのでしょうか？

いろいろネットで調べていると、数分以下の短周期変動は回転系の発電機によるガバナフリー運転で調整されていると知りました。
いろんな資料を読んで、発電より負荷が増えて周波数（回転数）が下がった場合に、自らが回転数を一定速度に維持しようと働くため、外部からの指令なしに発電量を増加（周波数を維持しようとする）し、系統の周波数が維持されるとう概念はある程度理解できました。
このような周波数維持の機能は、回転系の発電機だけが実現できることなのでしょうか？
それとも、上記のように連系されている蓄電池からのインバータ出力を増やすだけで、周波数はもとに戻ろうとするのでしょうか？

教えてください。

回答No.2

Denkigishi

応答性は回転機より早いので瞬時的にきめ細かく機能しますが、蓄電池容量には限りがあるので＜短時間＞と書きました。長時間的には発電所の運用で対処することになります。

お礼

ありがとうございました。

回答No.1

Denkigishi

系統に連係されているインバータの周波数は系統の周波数に追従するだけで、自ら周波数を調整する機能は持っていません。
インバータが設置されている地域の負荷が減少すると、その地域の電力が余剰気味となり、電圧が上昇するので、余剰電力は商用系統からインバータ側に流れて蓄電池に貯めます。逆に、地域の負荷が増加して商用系統の電圧が低下すると、蓄電された電力がインバータから商用へ流れて不足した電力を補い電圧の低下を食い止めます。
大量の蓄電池を各地に分散配置出来れば、比較的短時間の負荷変動を局所的に補償できるので、周波数変動の要因が少なくなります。つまり、周波数を目標値に維持するのではなく、負荷変動を減らして周波数変動が生じないように作用すると考えればいいと思います。
蛇足をすると、周波数を定値制御しているのは、特定の発電所（50Hz地域で1箇所、60Hz地域で1箇所）だけで、その他の発電所はすべて系統周波数を目標にガバナで追従制御しています。つまり既存の多くの発電所と蓄電池付帯インバータは原理的にはよく似た働きをします。

お礼

ご回答ありがとうございました。

電圧を基準に系統の電力の過不足に応じて蓄電池が入出力をすることによって、周波数変動の要因が減り、結果として周波数の変動がなくなる点は理解できました。

もう少し教えていただきたいのですが、ご説明の中に比較的短時間の負荷変動とはどのくらいの時間をイメージすればよいのでしょうか？

いろんな資料を読んでいると、数分程度までの負荷変動対応はガバナによる追従制御によって行っているけけど、太陽光発電などが普及して、火力発電などの稼働台数が減るとガバナ機能が不足するため、日射変動などに起因する数秒程度の出力変動が追従しきれなくなるという議論がよくあります。

蓄電池付帯インバータが系統に分散配置できれば、現在ガバナによって追従制御している数分程度までの負荷変動にも対応できるのでしょうか？