太陽光発電所の設計を変える！ Ampt「ストリングオプティマイザ」の魅力とは

2020/06/15

Amptストリングオプティマイザを使った蓄電システム付き太陽光発電所が連系を開始した。DC側への蓄電池配置やDC側幹線回路数減など、設計を変える様々なポテンシャルを秘めている。

出力制御に対応する
新設計による太陽光発電所

発電ミスマッチ損失を低減する効果で知られるAmptストリングオプティマイザは、太陽光発電所全体の設計を変える能力を秘めている。

今年4月に鹿児島で完成した蓄電システム付き太陽光発電所は、もはや当たり前となった九州電力管内における太陽光発電所の出力抑制に対応する画期的なシステムだ。

太陽光発電から系統への電力供給と、系統への電力供給をストップし蓄電池への蓄電、さらには蓄電池から系統への電力供給といったように時間帯によって運転モードを変える。

発電した電力を最大限に活かしながら、出力抑制の影響を抑えることに成功。蓄電池の価格低減も進む中、新しい形の太陽光発電システムとして注目を集めている。

設計コンサル・設備設計、製作を兵庫県神戸市の有限会社パネルエンジニアリング、施工を同市のシンエスタ株式会社、監視装置は静岡県の岡村産業が担当した。
 

蓄電池付き発電所が
連系を開始！

鹿児島県／太陽電池 149.76kWp／パワコン出力 49kW／リチウムイオン蓄電池 537.6kWh
＜蓄電池コンテナ＞

※写真右奥

＜Amptストリングオプティマイザ＞

＜リチウムイオン蓄電池＞

九州電力管内では、太陽光発電による発電量が増加したことで、特に晴天日には電力供給が需要を上回り、太陽光発電を抑制することが多くなってきた。

この問題を解決するため、昼間は系統側に電力を供給せず蓄電池に蓄え、日没後、夕方の需要ピーク時に蓄電池から系統側へ電力を供給できるPV+蓄電池システムが、2020年4月から稼働を開始した。

蓄電池の価格低減もあり、昼間の抑制問題を解決するものとして、次第に増えてきた。このシステムは、事業主と九州電力とで協議し、以下の運転モードで運用を開始した。
 

一日の充放電スケジュール

①6時～9時：太陽光による連系運転
朝は太陽光発電量も徐々に増えてくることや、一般家庭等の需要も増えることもあり、本システムからは系統に電力を供給。

②9時～15時：系統への電力供給をストップし蓄電池へ充電
日中は、九州電力管内の太陽光発電電力が大きく供給過多になることが多いため、系統へ電力供給せずに蓄電池へ充電する。

③15時～18時：太陽光による連系運転
夕方からは、一般家庭等の需要が再び増えてくるため、系統に電力を供給。

④18時～翌6時：蓄電池から系統へ電力供給
夕方以降は、管内の太陽光発電所の電力が減少し、蓄電池から系統へ電力を供給する。
 

コストの大幅削減と
発電量アップを同時に実現

Amptストリングオプティマイザは、全てのストリングの最大出力を引き出すために、全てのストリングを「異なる」最適動作点で動作させるMPPT機能付きDC-DCコンバータ装置である。この機能により、ストリング間の最適動作点のズレによるミスマッチ損失を低減し結果として発電量を増加させることができる。

また、DC-DCコンバータは、DC Busの電圧と電流を制御できるため、パワコンの動作範囲内でDC Busの電圧と電流を制御、つまり電圧を上げて電流を下げることによってDC側の建設コストを削減できる。特に、パワコンと太陽電池アレイ間の距離が長くなる発電所では、コスト削減効果が大きくなる。

上に挙げた特別高圧の事例では、DC側建設費の削減によってオプティマイザ導入コストを吸収でき、しかも発電量が上がるため、事業性が大幅に向上するのだ。
 

表でみる！
DC側幹線回路数を減らした発電所設計

表1 特別高圧 AC 27MW／DC 33.3MW 太陽光発電システム 主要機器一覧表

Amptストリングオプティマイザは、DC bus電圧と電流を制御することで、DC側機器の数量を削減できる。1個の接続箱で従来設計での2接続箱個分のアレイ（この場合246kW分=640パネル）をカバーでき、DC幹線ケーブルも半減。1接続箱当たり、従来設計の「Vm,Im=826V,149A=123kW」から「Vm,Im=1100V,204A=224kW」に。

表2 建設コスト削減例

※表1と同条件の太陽光発電所。山間部でできるだけ造成工事を減らしたレイアウトを前提に試算。

接続箱とDC幹線ケーブル、それに伴う工事費が半減し、約1億7000万円も建設コストがダウン。オプティマイザ2160個の金額を十分にカバーできる。ハンドホール等も削減でき、トータルで従来型より安くできる可能性も。さらに、オプティマイザの導入により、影、アレイ角度の違い等の障害がある場合、初年度で1～5%程度、パネルの経年劣化によるミスマッチ損失を抑えることで、20年間の積算で3～5%の増加が期待できる。

問い合わせ

アンプトジャパン合同会社
神奈川県横浜市港北区新横浜3-6-12
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TEL：045-565-9977

SOLAR JOURNAL vol.33（2020年春号）より転載

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