東北電力送電罔

北日本に於ける再生可能エネルギー導入促進

■稚内（太陽光・既設風力[100MW]・新設風力[600MW]＋蓄電池[720MWh]＋送電線[300MW,68.7km]）
｜
■苫小牧(メガソーラー・廃プラ・バイオマス発電・南早来変電所[60MWh])
｜
北海道電力（道南幹線・函館幹線[900MW]・北本連系[900MW]）
　├─■下北・秋田
　├─■つがる
　├─■松尾八幡平・湯沢
東北電力(西仙台変電所[20MW]・南山形幹線・コネクト＆マネージ・南相馬変電所・常磐幹線)
　↓
首都圏

東北電力連系系統図
制約発生は2014年度の区間

出典：東北電力

◆西仙台変電所

2013年08月02日 11時00分更新
電力供給サービス：
巨大な蓄電池を北海道と東北の変電所に導入、太陽光や風力の出力変動に対応
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1308/02/news015.html
総額296億円の国家予算で実施する「大型蓄電システム緊急実証事業」の対象が2件に決まった。北海道電力と東北電力がそれぞれ1カ所の変電所に大型蓄電池を導入して、太陽光や風力発電設備からの出力変動に対応できる技術を5年間かけて検証する。
[石田雅也，スマートジャパン]
　1件目は東北電力が宮城県の「西仙台変電所」で実施する。蓄電容量が2万kWhのリチウムイオン電池を設置して、太陽光発電や風力発電の出力変動に伴って生じる送電時の周波数変動を抑制するシステムを開発する。
　東北電力は蓄電池のほかに火力発電機を組み合わせて、周波数を制御するシステムを開発する。地域内のメガソーラーや風力発電設備の出力を指令所で監視しながら、蓄電池と火力発電機を制御して周波数を安定させる（図4）。最初の2年間(2013～14年)で設備工事を完了して、残りの3年間(2015～17年)で実証試験を実施する予定だ。

図４　蓄電池と火力発電機を組み合わせた周波数調整の仕組み。出典：東北電力

◆山形幹線昇圧・延伸
朝日幹線と山形幹線が500kVの昇圧準備済みと云うのを聞いて以来秋田方面からの接続に使うしか無いと思ってたけど実際動き始めている様だ！！！
秋田幹線と奥羽幹線の境界点の羽後変電所辺りに接続かなあ，でも秋田幹線の容量が一杯かなと思ってたけど

http://www.meti.go.jp/committee/sougouenergy/denryoku_gas/saiseikanou_jisedai/pdf/002_02_00.pdf

◆南山形幹線
特に記述が無いが，秋田から首都圏方面への送電罔の増強に役立つのではないか。地図を見るに朝日幹線から更に南の米沢変電所迄延ばせばもう少しで福島～首都圏の原発廃炉後のがら空きの送電線が使えそう。(福島第一[4700GW]，福島第二[4400MW]が減って代わりに広野IGCC[540MW]・勿来IGCC[540MW]・福島天然ガス発電[590MW]が増える予定。仙台港(112MWバイオマス・住商／75MW・バイオマス・レノバ／112MW・関電伊藤忠・石炭)や秋田港(1300MW・関電丸紅・石炭・計画に不透明感／112MW・日本製紙・バイオマス混焼)で計画されてる火発を考慮に入れても，本稿で検討した稚内の800MW・秋田の600MW・上北の900MW辺りの自然エネを受け容れる余裕はある筈だ。)

2014年05月11日日曜日　河北新報
東北電、山形に高圧送電線新設へ　震災教訓で新潟ルート確保
http://www.kahoku.co.jp/tohokunews/201405/20140511_55012.html

　東北電力は２０１８年度の運用開始を目指し、山形県山辺町と上山市の間に２７万５０００ボルト高圧送電線「南山形幹線」を新設する。宮城、新潟両県を起点に山形県内を走る２本の高圧送電線をつなぎ、災害時の電力供給ルートを増強する。
　山形県内の主な送電網は地図の通り。新設する南山形幹線は全長２２．５キロで、山辺町の西山形変電所から上山市内で朝日幹線に接続する。
　１４年度の供給計画によると、１５年４月に着工し、１８年６月の運用開始を目指す。

　東北電力山形支店によると、飯豊、蔵王両幹線が通る米沢市など県南部を除き、県内の大半は宮城変電所（宮城県加美町）が起点の陸羽、山形両幹線から電力を供給する。朝日幹線は県内を走るが供給は行っていない。

　南山形幹線の新設で、災害時、陸羽幹線などの宮城ルートが寸断しても、朝日幹線から山形幹線に送電する新潟ルートが確保できるため、県内の安定供給が維持できる。

　新潟ルートから新庄変電所（大蔵村）を経由し秋田市などに送電することも可能。秋田県の大動脈の奥羽幹線の代替ルートとしても期待される。

◆南相馬変電所

HOME特集南相馬に稼働した40MWhの巨大蓄電池、運用の現場
再エネ蓄電池プロジェクト最前線
南相馬に稼働した40MWhの巨大蓄電池、運用の現場
福島に50MW分の「優先接続可能枠」を創出
https://tech.nikkeibp.co.jp/dm/atcl/feature/15/415282/080800010/?ST=msb
2016/08/10 00:00
金子憲治＝日経BPクリーンテック研究所

避難解除地区へのメガソーラー建設を支援
　東北電力は2016年2月、南相馬変電所に、容量40MWh、出力40MWの大容量蓄電池システムを設置して、営業運転を開始した（図1）。一般社団法人・新エネルギー導入促進協議会の公募した「大容量蓄電システム需給バランス改善実証事業」の採択を受け、2015年5月から設置工事を進めていたものだ。

　現在、福島第一原発周辺の居住制限区域や避難解除準備区域では、メガソーラー（大規模太陽光発電所）の建設計画が続々と動き出している。…南相馬変電所の大容量蓄電池は、こうした避難解除区域などに設置する再生可能エネルギーの系統接続を後押しすることになる。

需給バランス改善と電圧変動抑制が目的
　同変電所に設置した大容量蓄電池の実証目的は大きく２つある。「東北電力の中央給電指令所から充放電を指令・制御し、再エネの出力に起因する供給余剰と需要のバランス改善の効果」、そして、「蓄電池システムの無効電力制御を活用することによる、再エネの出力変動に伴うローカル系統の電圧変動の抑制効果」―――を検証することだ。

　これらの効果によって、蓄電池による再エネ導入量の拡大効果を算定する。東北電力は、太陽光の拡大効果を現時点で50MW程度と見込んでいる。新たな接続枠については、経済産業省からの要請に従い、福島県の避難解除区域などでの再エネ発電事業者に優先的に割り当る。

　実証期間は、2015～16年度。実証終了後も、東北電力が蓄電池システムを活用する。

　すでに福島県は、南相馬変電所の大型蓄電池を活用した優先的な再エネ接続枠を、「南相馬蓄電池優先接続枠」として、公募を始めている。第一次募集で6件（15.55MW）を採択し、6月の第2次募集で34.45MW分を公募した。

120台のコンテナ、20台の昇圧器が並ぶ
　南相馬市の市街から国道34号線で、南相馬変電所に向かうと、ゲートのすぐ近くに巨大な鉄塔がそびえている。これは50万V級変電設備で、東京電力との連系線につながっている。その奥には、東北電力の原町石炭火力発電所につながる27万V級設備と、南相馬市街や富岡町に電気を供給する6万V級（66kV）設備がある。

　大容量蓄電池システムは、27万Vエリアに隣接した未利用地、約8500m2に建設した。50万V級エリアはやや高台になっていて、その上に登ると、 120台ものコンテナ、20台の昇圧変圧器などから構成する大型蓄電池システムが一望できる。…100台を超えるコンテナが並ぶ光景は圧巻だ。…

　蓄電池の充放電は、蓄電池統括制御盤（MC）が全PCSを統合的に管理している。東北電力の中央給電指令所は、MCに対して制御指令を出す。並行して、原町技術センター制御所が、蓄電池の状態を監視制御しているという。

システム効率は70％以上
　今回、設置した蓄電池システムは、東芝製のLiイオン蓄電池「SCiB」を搭載している。東芝は、蓄電池のほか、系統連系用変圧器、昇圧用変圧器、蓄電池用PCSなどを納入した。蓄電池用の双方向型PCSは、東芝三菱電機産業システム（TMEIC）が製造した。…

　蓄電池の選定にあたり、その要求仕様として、秒単位の応答特性を持つこと、適性稼働率におけるシステム効率が70％以上であること、という性能が求められた。東芝製のLiイオン蓄電池は、こうした要求を満たすと評価された。

　40MWh分の蓄電池盤をどんな形で設置するかに関しては、安全性や設置コストなどの観点から検討した。筐体ごとに分散設置する現行の方式のほか、大きな建屋の中に一括して設置する方法も、選択肢となった。最終的に「汎用的なコンテナを使い、多数台、並べる方式が、安全性やコストなど総合的に利点が大きい」（東北電力）との結論になった。

　PCSのコンテナに際しては、コンクリート基礎に鋼製の架台を組み付けて1mほどの高床にし、その上にコンテナを固定した（図6、図7）。これは、雨水や海水の浸水への備えではなく、配線工事の作業を効率化するためという。立地上、浸水のリスクはないという。

「火力の下げ代不足」を克服
　大容量蓄電池の第一の目的は、「太陽光の大量導入に対応した需給バランスの改善」になる。電力系統に太陽光が大量に連系され始めた場合、まず問題になるが、昼間軽負荷期に太陽光出力が最大になる正午前後に起きる「火力発電の下げ代不足」と呼ばれるものだ。…運転を止めてしまうと立ち上げに時間がかかるため、安定稼働できるギリギリの部分負荷まで出力を絞る、という運用になる。
　だが、自社保有する火力発電をこのレベルまで下げても、太陽光出力がさらに増大していく場合、「火力発電の下げ代不足」となり、供給が需要を上回ってしまう。

　実際には、こうした場合、まず揚水発電の動力運転（汲み上げ）によって、需給バランスを維持し、それでも余剰電力を消費し切れない場合、以下の運用ルールが決まっている。（1）東北電力以外の火力電源の出力抑制、（2）連系線を活用した東北地区外への電力供給、（3）バイオマス専焼発電の抑制、（4）地域資源バイオマス発電の抑制――という順番で実施し、それでも供給が需要を上回る場合、太陽光の出力抑制を実施することになる（図8）。

　太陽光の出力抑制に至る、こうしたプロセスの中で、南相馬変電所に設置した40MWhの大容量蓄電池への充電は、揚水発電の動力運転と同じ役割を担うことになる。それによる太陽光の接続可能量（30日等接続可能枠）の拡大効果を50MWと見込んだわけだ。

　こうした蓄電池による需給バランスの改善効果は、東北地区全体に及ぶ。ただ、今回はそれによる接続枠の拡大を政策的に福島県の避難解除地区に割り当てることになった。

スケジュール制御で充放電
　東北電力管内では、現時点で、まだ「下げ代不足」の段階まで、太陽光が導入されていない。そこで、東北電力は、将来の「下げ代不足」を想定し、太陽光の出力が増すなかで需要が減る正午の昼休み時間（12～13時）の1時間に40MWh分を充電し、太陽光出力の小さい夕方や早朝に火力出力の一部代替として放電する、というスケジュールを運用パターンの１つとして実施している（図9）。

　こうした「下げ代不足」を想定した充放電制御は、時々刻々に変化する需給バランスを監視しながらリアルタイムで指令を出すわけではなく、あらかじめ入力した予定表に従った「スケジュール制御」になる。

　具体的には、毎日の太陽光の出力予測、需要想定、供給力の見直しなどに基づき、需給バランスのスケジュールを作成し、それに従って運用する。このスケジュールは、分単位、100kW刻みで設定できるという。

秒単位の制御で電圧上昇を抑制
　もう１つの実証目的が、蓄電池用に設置したPCSの付随的な機能を活用し、送電系統の電圧上昇を抑制する効果を検証することだ。

　PCSの付随的な機能とは、「無効電力を電力系統に投入して、系統側の電圧を一定に保つ仕組み」のこと。「無効電力」とは、仕事に変換できる一般的な電力（有効電力）に対する交流電気の種類で、仕事には変換できないものの、交流電気の流れをスムーズにする性質がある。PCSは、一定範囲内で有効電力と無効電力を同時に出力できる。

　太陽光発電の連系設備は、連系する送配電線の電圧よりやや高い電圧で逆潮させるため、逆潮する量が増えてくると系統側の電圧が上昇してしまう。その場合、太陽光のPCSが系統に無効電力を投入することで、電圧上昇を抑制できる。

　南相馬変電所の大容量蓄電池が連系する「南相馬66kV母線」には、すでに3つのメガソーラーが連系しており、今後も増える可能性がある（図10）。晴天時などに、太陽光出力が急増し、送電線の電圧が上昇した場合、無効電力を投入してその効果を検証する。

　こちらの制御は、66kV母線の電圧変動を監視しながら、PCSに対して指令を出すことになる。今回の蓄電池システムは、指令を受けてから実出力まで3秒以内の応答性を持つことから、短周期（秒単位）での電圧変動の抑制制御が可能という。

　一般的に送電系統の電圧上昇を防ぐには、SVC（無効電力補償装置）やSVR（自動電圧調整器）などの設備を系統側に設置することが多い。系統に連系した蓄電池のPCSを活用して電圧上昇を効果的に抑制できれば、SVCの代替として活用できる。

https://www.tohoku-epco.co.jp/news/normal/__icsFiles/afieldfile/2015/02/20/1189166t1.pdf
https://www.tohoku-epco.co.jp/news/normal/__icsFiles/afieldfile/2016/02/26/b1191223.pdf

南早来のは15MW*4hだそうで60MWhでいいのかな？んで，短周期・長周期両方を睨んでいるようだ。
http://www.hepco.co.jp/energy/recyclable_energy/large_accumulator/pdf/demo_poject.pdf
http://www.hepco.co.jp/energy/recyclable_energy/large_accumulator/development_evaluation.html

◆コネクト・アンド・マネージ

東北電、再生エネ調達拡大　送電の「空き」やりくり
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO26270830Z20C18A1MM8000/?n_cid=SPTMG002
2018/1/29 19:01日本経済新聞
　東北電力は再生可能エネルギーの受け入れを拡大するため、送電手法を見直す。これまでは全ての発電所が同時にフル稼働するケースを想定して送電線の空き容量を決めてきたが、実態に近い計算方法に変更。接続可能な再生エネなどの新規電源の容量を拡大する。東北電が今回適用する送電線の増強計画では容量は現行の最大約1.5倍となる見通しだ。
　東北電は現在、秋田県や山形県などを通る主要送電線網を新設・増強し、再エネなどの受け入れ拡大を計画している。北東北で洋上風力発電の計画が多く、発電事業者からこの送電線への接続希望が相次いでいる。
　現状では全ての接続はできないが、太陽光や風力発電など再生エネは発電量のピークが異なる。季節や天候に応じて送電線を通る電気の量を細かくはじき出し、容量の「空き」をやりくりすることで増強に伴う受け入れ容量を約1.5倍の最大450万キロワットに広げる。
　こうした手法は「コネクト・アンド・マネージ」といい、欧州などで普及しつつある。

送電線の有効活用で再生エネを伸ばそう
https://www.nikkei.com/article/DGXKZO26813940S8A210C1PE8000/?n_cid=SPTMG002
2018/2/12 23:14日本経済新聞
　経済産業省の有識者会議が、再生可能エネルギーの導入拡大に向けた送電線の効率利用策の検討を始めた。
　送電線の増設は手っ取り早い解決策ではあるが、巨額の資金を投じて利用率の低い設備を増やすべきではない。まずは既存の送電線を最大限、使う工夫を考えることが重要だ。
　送電線に流せる電力の算定方法を見直したり、非常時に備え確保してある枠を平時に使えるようにしたりすることで容量を増やす。
　東北電力が有識者会議で検討されている手法を先取りし、東北北部の送電線建設計画を見直したところ、従来計画の1.6倍にあたる電力が送れることがわかった。
　ただし、電力の安定供給を損なってはならない。非常時用の空き容量を開放しても、緊急事態でも問題なく送電を続けられる体制を整えなければならない。
　送電線の隙間を使って電気を送る事業者に、混雑してきたときにどう手控えてもらうのか。ルール整備と混乱を回避するシステムの開発に万全を尽くす必要がある。

宮城～いわき増強策
常磐幹線と相馬双葉幹線で熱容量がオーバーしてしまうようで増強が計られている。

出典：東北電力