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コラム

2021/05/21

逆潮流対策の方法 | 自家消費型太陽光発電の課題

自家消費型太陽光発電で発生する「逆潮流」

太陽光発電の流れは、固定価格買取制度(FIT)を利用した「全量売電型」から、発電した電気を自ら使用する「自家消費型」へと変化し、工場などの事業施設で自家消費型太陽光発電システムを導入する事例が増えています。

現在の法人の電気代(高圧区分・従量電灯)が15~18円/kWh程度であることに対し、2020年の産業用太陽光のFIT(固定価格買取制度)による買取単価が12~13円/kWhであることから、売るより使うほうがお得であることは明白です。

2020年度は、FIT法改正による売電条件の変更があり、50kW以上の高圧のみ全量売電が可能、10kW以上50kW未満は全量売電ではなく余剰売電のみFIT適用となりました。このことからも、今後ますます「自家消費型」が増加していくことでしょう。

自家消費型太陽光発電の導入に関して知っておきたいことの1つに 「逆潮流」があります。
逆潮流の防止が万全でなければ、システムの性能を最大限発揮できない可能性があります。

自家消費型太陽光発電システムの導入を検討している方に向けて、逆潮流と自家消費型太陽光発電の関係、逆潮流によるトラブルや回避方法について、分かりやすくご紹介します。

 

 

自家消費型太陽光発電と逆潮流

逆潮流とは

電力会社から電気を購入する際のように、電気が電線(系統)から家庭や企業といった需要家側へ流れることを「順潮流」といいます。
一方、需要家側から系統側へ電気が逆流することを「逆潮流」といいます。
一般的に、全量売電・余剰売電を行っている場合、逆潮流することによって発電した電気を系統側へ流すことで売電しています。

自家消費型よくあるトラブル「逆潮流問題」

自家消費型太陽光発電で発電した電力は、「構内ですべて消費する」という条件で「系統連系」しているため、そこから系統(電線)に向かって電力が流れていくことを想定していません。

 

通常時、電力は自社内でどんどん消費され、「系統」側へ流れることはないのですが、祝祭日や連休等で自社で電力をほとんど消費しない状態となると、使われない電力は系統へ流れ込むことになります。これが逆潮流です。系統側は「入ってくるはずがない電力」が流入し、しかも一定ではなく、天気の具合で電力量が変わる、とてもやっかいな状態になってしまいます。こんなことが系統のあちらこちらで起きてしまったら、周波数の変動に耐え切れずに系統がダウン、つまり停電してしまいます。

 

逆潮流した電気量が急増し、変電所の受電能力を超える電力が流れ込んだ状態のことを「バンク逆潮流」といいます。この「バンク逆潮流」が発生すると、配電系統の電圧を適切に制御できなくなり、配電線の電圧品質の劣化・不良や電力の安定的な供給に支障をきたす恐れがあります。

バンク逆潮流
出典:経産省電力安全課 「バンク逆潮流の制限の緩和について

逆潮流によって起こる問題

発電損失

逆潮流が発生すると、逆電力継電器(RPR)が動作することにより、パワーコンディショナーが停止し、発電がストップします。これにより長時間の発電機会の損失につながります。
逆電力継電器(RPR)は、系統連系規定で設置が義務付けられています。

機器の故障

パワーコンディショナーなどが停止する可能性があります。
パワーコンディショナーが停止している間は発電はされません。これを防止するためには、太陽光発電出力の制御がカギとなります

感電事故の可能性

逆潮流によって停電が発生した場合、配電線の遮断器によって、一部の配電線が電力系統から物理的に切断されます。この時、そこに連系されている太陽光発電システムが発電を継続してしまうと、電力系統へ太陽光発電システムから電圧が印加されます。このような状況では、保守点検者は電圧印加に気付かず、停電により無電圧であると勘違いして配電線に触れ、感電するおそれがあり、その防止策として、パワーコンディショナーには単独運転防止機能が設けられています。パワーコンディショナーには受動的方式と能動的方式の2種類の単独運転防止機能を内蔵するよう系統連系規程に定められています。

自家消費型太陽光発電で逆潮流を防ぐ方法

電力を安定供給するためには、前提として電気量の供給と需要は常に一致してなければなりません。

自家消費型太陽光発電で逆潮流を防ぐ方法には、「①設置する太陽光パネルを少なくし、日中の電気を使い切れるようにする」「②発電出力の制御装置を設置する」という2つの方法があります。前者の場合、電気代削減効果は小さくなる可能性があります。

一方で、後者の場合は、太陽光パネルを可能な限り多く設置し、電気代削減効果を最大化しつつも、使用電力量の増減に合わせて、自動的に太陽光での発電量を抑制し、逆潮流の発生を未然に防ぐことができます。そのためには自家消費型太陽光発電においては、逆潮流が発生しないように「安全装置」と「制御装置」を付ける必要があるのです。

逆電力継電器(RPR:Reverse Power Relay)

逆方向の電力を検出すると信号を発信し、発電設備の停止や遮断器を開放する等の処理を行い、逆潮流を防止する電器です。低圧連系・高圧連系の場合、系統連系規定で設置が義務付けられています。RPRは「67P」と呼ばれることもあります。
RPRの作動は長時間の発電機会の損失につながるため、太陽光パネルを設置可能な屋根に最大限設置するのではなく、あえて消費電力量よりも少なめに設置することが一般的ですが、そもそもRPRが動作しないように発電電力を最適に自動制御する制御システムも存在します。

制御装置

系統へ逆潮流を起こす前に、太陽光発電設備の出力を制御します。
逆潮流が起こるとパワーコンディショナーなどが停止してしまう恐れがあるため、その制御がカギとなります。発電量と需要のバランスが崩れると逆潮流が発生してしまうため、そのギリギリを見極めたうえでどこまで設備効率を高められるかが肝になります。

負荷追従制御 

負荷追従制御は、パワーコンディショナーの出力や電力を比較しながら発電電力をあらかじめ制御します。消費電力に追従した発電量コントロールを行い、必要以上の発電抑制を行わないため、高い追従性能が期待できます。

遠隔監視装置

遠隔監視装置によって、負荷追従制御が発生した時間帯を把握することができます。
遠隔監視装置がない場合、発電量と消費電力量を日々観測できないだけなく、予期せぬ異常時が分かりません。

パワーコンディショナー

パワーコンディショナーそのものに逆潮流制御機能が組み込まれたものも販売されています。
パワーコンディショナーには「逆潮流制御機能」以外に「MPPT(最大電力追従制御)」「系統連系保護機能」といった役割があります。

自家消費型のカギは逆潮流の回避

自家消費型太陽光発電と逆潮流について参考になりましたでしょうか。

導入を検討される際は、是非これらのポイントを参考にしていただければと思いますし、不明点がある場合は質問し、しっかりと理解し納得した上で設備を導入するようにしましょう。長く安定的に発電を行っていくために信頼できる販売施工業者選びはとても重要です。

 

施工実績があり、見積もり時に細部まで説明ができる、そして導入後も安心してメンテナンスを任せられる。すなわち、技術力があり、工事内容を把握・理解している、ということになるかと考えます。

 

ユニバーサルエコロジーでは、太陽光発電システムの「設計・調達・工事」のすべてを自社で一貫して行っています。
当社では、5,000件以上の施工実績があり、業界初!㎡あたり4.7㎏の軽量モジュールを採用しているため、建物が強度不足により設置できなかった場合でも施工が可能な場合があります。社内の厳しい設計・施工基準を遵守する体制で、再度構造設計を行い、最適なシステムで安価な電力を供給いたします。

また、当社では、初期費用ゼロの自家消費型太陽光発電PPAモデル「UNIVERSAL ZEROをご用意しております。お客さまのご要望や環境や応じた太陽光発電システムをご案内させていただいておりますので、ぜひご検討ください。

 


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