系統連系（商用系統と自家発電設備）の電力供給分担の方法を教えて下さい。

質問

系統連系（商用系統と自家発電設備）の電力供給分担の方法を教えて下さい。
現在、高圧受電設備に系統連系する発電設備を計画中ですが、負荷の商用側と発電側の分担方法が解かりません。考えられるのは、商用側と発電側の電圧差を利用して自家発の定格出力が出るようにするのでしょうか？又、出力変動に対しては電圧差を調整する事により、調整しているのでしょうか？
電力会社との契約では、自家発補給電力契約（逆潮流なしの場合）と表現されています。
取敢えず、逆潮流無しで検討しています。
３Φ３ｗ６．６ｋｖ５０ｈｚ地域です。
もっと、詳細な仕様が必要なのかも知れませんが、系統連系上での自家発電設備の供給出力を調整する方法を教えて下さい。（理論上で結構です）宜しくお願します。

回答No.8

denkio

電気は、現在のＡ重油の価格では、電力会社から受電したほうが圧倒的に安いです。
発電機を動かせば動かすほど電気代は高くつきます。
　電力会社との受電電力は、デマンド契約であり、年に一度しか契約値の
変更はできなくなっています。なるべく安く電気代を抑えるには、現在の
日負荷曲線に対して、もっとも効率的に受電する値にすることです。
発電機を、連続運転してもメリットはありません。電力会社の契約規則が
どの電力会社でもＰＤＦでダウンロード可能ですからその辺を調べてみては？
　電力会社とのデマンド契約についても、簡単にネットで調べられると思います。

お礼

ご回答有難うございます。

ところで、現在のＡ重油を燃料として発電した場合の、発電機での電気代（１ＫＷＨ当り）は幾らになっ

て居るのでしょうか？（概算で結構です）

買電に対しての、倍数でも結構ですので、教えて頂けませんか？

宜しくお願いします。

回答No.7

denkio

ご指摘のようにピークカット型です。発電機は、負荷のピークがでるときだけ運転しますので、ほとんど停止しています。運転は、全自動です。手動で発電機を動かすことも可能ですが、手動状態では系統に接続しないようになっています。発電機が、電力会社と連係開始する電力と連係解除する電力が必ず異なっております（ヒステリシス特性を持たせて、少しの負荷変動が起きても、発電機を解列されないため）。現在の日負荷曲線とＡ重油価格から考慮し、設定値は毎年見直しを行い、一番コストが安い値にしております。メーカに直接問い合わせるともっと的確な回答が得られると思います。

お礼

＜ヒステリシス特性＞

懐かしい言葉ですね。工業高校の電気理論で習いました。

ところで、今回はピークカット型での運用で、停止状態が多いとの事。

これを、ベースロード型に運用する検討はなされましたか？

２４時間連続運転は機械的に不可能な部分があるのでしょうか？

確かに、１台の発電機で故障されたら困りますし、修理代が高く付くのも考えられます。

それと、ランニングコストの問題もありますね。やはり、電力会社の電気代が安いのですか？

結果、ピークカット型運用と考えて宜しいのでしょうか？

色々と質問ばかりで申し訳有りませんが、宜しくお願いします。

回答No.6

denkio

私はある商業施設で電気主任技術者をしているものです。
現在系統連系を行っています。負荷の大きさにより動作は異なります。負荷が電力会社との契約電力以下の場合は、電力会社のみの受電で、契約電力以上になると発電機がある一定の出力（発電機が寿命等の条件で運転可能な最低ロード）で動いています。
このとき、負荷の大きさマイナス発電機の一定出力が受電電力になります。
負荷が、受電電力と発電機の一定出力を超えた場合は、発電機の出力を調整しています。
簡単に説明すると以上のような動作をしております。

お礼

回答有難うございます。

系統連系も色々有るようです。

ベース電力型とピークカット型等ですか？

今回の回答は、ピークカット型系統連系と考えて宜しいのでしょうか？

そう考えると、発電機の運転時間は、施設の稼動時間内が多い事となり、運営していない時は休止状態と

考えられますが、如何でしょう？また、その運転方法も自動または手動による操作も考えられますが、如

何でしょうか？

しつこい様ですが、宜しくお願します。

回答No.5

cbh55180

太陽光発電にしても電力さんは自分のとこ以外から電気が来ると電気の質が悪くなるかもって、いい顔はしないですよ。系統連系のすべてをここで説明するのは少々大変なので（ごめんなさい）幾分端折ってますが、ＡＶＲで周波数制御や力率制御なんかもして安定的に発電する様にします。ようするにＡＶＲが発電制御の大本と言っていいかも。エンジンの出力制御も重要ではありますね。発電機が高負荷でも低負荷でも出力を安定させるにはエンジン出力追従などの制御も重要なのでガバナ制御と一体で連系します。私はそのどちらかといえば機械屋の方なのですが。話が遡り、繰り返しになりますが、負荷の分担ってあまり考えないですよ。極力全力疾走。。何万ｋＷとかの大きな発電機では特に出力増減は嫌いますし、でもたとえば前に書いたように比較的融通の利く程度の容量の発電機なら発電出力を抑えて運転継続したりもします。

お礼

またまた、回答有難うございます。

今回の質問で得られた言葉でポイントと成るキーワードを抽出して見ましたので、間違えていたら、ご指摘願います。

AVR（自動電圧調整器）　　--　発電機本体の出力制御（電圧・電流・力率）を行なう装置

ガバナ制御（AVRの一部？）--　エンジンの出力制御（回転数制御・周波数に直結）を行なう装置
　　　　　　　　　　　　　(メーカー名では、ウエッジウッドとか言う名前を聞いたことがあります。)

保護継電器 -- 系統連系部分の監視及び解列を行なう装置(三菱電機のCPPシリーズ等）

自動同期検定器　　　　　　-- 系統連系部分の併列操作を行なう装置

以上のような、装置で構成されていると考えて良いのでしょうか？

私は、電気屋なので機械については、概念だけで結構ですので、宜しくお願いします。

有難うございました。

補足

ガバナ制御（AVRの一部？）--　エンジンの出力制御（回転数制御・周波数に直結）を行なう装置
　　　　　　　(メーカー名では、ウエッジウッドとか言う名前を聞いたことがあります。)

メーカー名が違っていました。ウッドワードでした。

回答No.4

cbh55180

自家発の系統連系は色々方法があります。方法という言い方は語弊があるかもしれませんが。基本的に系統連系する場合はコジェネ利用が殆どなので、出来るだけ発電機の出力が１００％運転になるように設計計画します。ただどうしても負荷の増減変動を吸収できなくなる状況も場合によってはあります。具体的に言うと受電契約が千、二千ｋＷ程度の施設でいくつかの動力負荷（合計で数百ｋＷとか)で、負荷の種類が誘導負荷の場合は特にですが、いきなり停止したりした場合とかいきなり発電機力率が進みに入り、電圧が上がったり周波数が上がったりします。それを防ぐ為にＡＶＲや保護継電器等で制御します。これは機械保護であったり電力系統保護の為だったりします。話を戻すと発電機出力はこの電圧、周波数等の保護継電器と、機械的制御で出力調整します。現状の系統連系では積極的な逆潮流は電力会社は嫌がりますので変動が激しいような場合施設の全負荷に対し発電機の容量を半分にしますよ、とかで計画したりします。勿論コジェネですから経済性も考慮しますが。私の経験で逆潮流の電力契約が出来たのは高圧受電設備でＭＧＴ低圧発電機の連系でした。基本的に受電電力０ｋＷまでの制御をします。ただ負荷が減った場合、数ｋＷ程度は数秒間は逆潮流しちゃいますよ。って程度です。それもＩＮＶでの連系でした。いまの太陽光に毛が生えた程度でしょうね。

お礼

回答有難うございます。

電力会社が逆潮流を嫌がるとは知りませんでした。又、ＭＧＴ（マイクロガスタービン？）と言う言葉も始めて耳
にしました。確かに、負荷の急変動が起こった場合、発電機力率が進み、電圧が上がったり周波数が上が
ったりは想定できます。系統連系保護継電器の例としては、三菱電機のＣＰＰシリーズが有ります。ＡＶＲ（自動電圧調整器？）で発電機の周波数や電圧を調整するのですよね。系統連系での発電機の出力制御の基本は、電圧の位相差を制御することによって発電機出力が調整されると、ここで教えて頂きました。
それを、つかさどる部分がＡＶＲと認識して良いのでしょうか？宜しくお願いします。

回答No.3

aribo

同期発電機ですよね、発電機に界磁電流をいっぱい流せば負荷は取っていきます。少なくすれば少なくなります。それだけです。負荷をいっぱい取っているのにエンジン出力を上げなかったらエンジンストップです。一般的に系統連係時は非常に少なく負荷をとって、徐々にエンジン出力を上げながら界磁電流を上げていきます。

お礼

回答有難うございます。発電機については記載しませんでしたが、同期発電機か誘導発電機かまでは考えて居ませんでした。取敢えず、ガスコジェネ発電機を自動運転させ高圧系統連系をと計画しての質問で、メーカーサイドがどちらで製作しているのか迄は不明ですが、一般的にはどちらで製作するものなのでしょうか？非常用発電機など、連系しない発電機は誘導型が一般のような気がします。誘導型でも系統連系は可能なのでしょうか？如何でしょうか宜しくお願いします。

回答No.2

noname#252164

ペーパー電気主任のため理論的な話だけ。
系統連携するときにどちらが負荷を負うかは系統の位相差で決まります。

負荷が軽くなる→発電機の回転数が早くなる→位相が進む→発電機の負荷が重くなる
→回転数下がる→位相遅れる→発電機の負荷が軽くなる(最初に戻る)

となります。

位相差がある範囲内に収まれば上のループで引き込めますが、範囲を超えると系統連携が崩壊します。機械的な安定化の部分とかは知りません。

お礼

早速の回答有難うございます。

そうですか、位相差は気が付きませんでした。当然、電圧の位相差でしょうが、例えば５０ＨＺの場合

発電機の回転数を定格出力（工場では水抵抗を使って、力率０．８で整定）状態で整定すると、無負荷時

は５５ＨＺとか、かなり高い回転になりますね。

商用系統は、５０Ｈｚ±０．５Ｈｚ位の範囲で収まっているのでしょうが、発電機は、負荷を投入した瞬

間に回転数が落ちるのは承知していましたが、位相が遅れるまでは気が付きませんでした。

大変、参考になりました。有難うございます。

回答No.1

foobar

どれ位きめ細かい制御が必要かは、発電機定格出力、負荷電力の様相、受電契約電力によるかと思います。
うちの仕事場だと、自家発電（契約電力に対して半分程度の容量）は負荷設備の使用予定と系統からの受電電力を見ながら出力調節しています。
（といっても、発電機容量がそんなに大きくはないので、それはどはきめ細かい調節をしているわけじゃなくて、大口設備が稼動するときには全力運転、そうでなければ出力を絞っていって、割と早めに停止、というようなかなり大雑把な制御のようです。）

発電機の出力調整は発電機を駆動する原動機（エンジンやガスタービン）の出力を調節して行っています。

お礼

早速の回答有難うございます。
発電機出力の制御の方法を、もう少し教えて頂けますか？
系統連系は商用と発電系が高圧母線で連系され併列運転となります。
発電機側からの電力供給は、電位差（発電機側が高い）が無ければ難しいのではないでしょうか？
言い方を替えれば、電力を発電機側から押し込むみたいな言い方に為りますか？
その為には、電流を発電機側から負荷に流す必要が有ります。
その電流制御の方法を教えて頂けませんか？
同電位で有れば、１/2負担となるのでしょうか？
今回の計画は無人で計画する予定です。系統連系は無人では不可能なのでしょうか？
当然、負荷への供給分担しないと商用契約電力のデマンドを超えてしまう恐れが有ります。
以上、宜しくお願します。