停電中に送電網の近くにいたことがあれば、照明が消え、電化製品が急増し、地元企業が大打撃を受けるなど、状況がどれほど混乱するかを目にしたことがあるでしょう。エネルギー チームにとって最悪の事態は、太陽光発電システムや風力発電システムが稼働し続けることです。後グリッドがダウンします。これは孤立と呼ばれますが、これは単なる小さな問題ではありません。それは送電網設備に損傷を与え、停電を修復しようとしている送電線作業員に負傷を与え、さらには地域の電力網全体の安定性を損なう可能性があります。そこで、最新のエネルギー貯蔵インバーター統合マシン (正確なユニットは、/pad-mounted-transformers/energy-storage-inverter-integrated-machine.html で確認できます) が登場します。これは、電力を貯蔵したり放電したりするだけではありません。それは基本的に島嶼に対する防衛の第一線です。
ソーラーショップの技術者に説明するように、退屈な専門用語を使わずに詳しく説明しましょう。まず、同じ認識を持ちましょう。はまさに島国？単独運転は、主要な電力網がオフラインのときに、ソーラー パネル、風力タービン、蓄電池などの分散型エネルギー リソース (DER) がローカル グリッド セグメントに電力を供給し続けるときに発生します。無害に聞こえますが、系統運用者は電圧と周波数を非常に厳しい許容誤差 (周波数は ±0.5 Hz、電圧は ±5% と考えてください) で同期させます。 DER が独立して実行される場合、その正確な同期と一致させることができないため、バックフィードが発生したり、ライン作業員が触れても安全だと考えたときにグリッドの「見えない」部分に通電したりすることがあります。それは絶対にだめです。
さて、当社のエネルギー貯蔵インバータ統合マシンは、単に充電を保持しているだけではありません。 24時間年中無休で鷹のようにグリッドを監視するセンサーとスマートが満載です。ここでの秘密のソースは、孤立化防止検出です。実際には、2 つの主要なタイプが連携して動作するため、死角がなくなります。パッシブ検出は常にバックグラウンドで実行され、共通結合点 (PCC) で電圧、周波数、位相角をチェックします。つまり、システムがメイングリッドに接続する場所です。グリッドが低下すると、パッシブ検出により、人間がまばたきするよりもはるかに速く、これらの値の上昇または低下が検出されます。ただし、パッシブ検出では、小さくて緩やかなグリッド変動 (リスが回線をノックすることによる小さな停止など) を見逃す可能性があるため、アクティブ検出も使用します。私たちのユニットは出力周波数を微調整しますほんの少しだけ(0.05 Hz など) これは通常の負荷に影響を与えるには小さすぎますが、グリッドが停止している場合、その微調整を維持するための「グリッド バッファー」がありません。ユニットは自身の周波数シフトを認識し、即座にシャットダウンをトリガーします。遅れや混乱はありません。
待って、でももしあなたが欲しい孤島？たとえば、コーヒーショップや食料品店で、停電時に電力が必要になる場合です。これは意図的な単独運転と呼ばれるもので、当社のエネルギー貯蔵インバータ統合マシンもそのように設計されています。私たちはそれが間違いではないことを確認するだけです。ここでは、偶発的か意図的かにかかわらず、孤立化がどのように処理されるかを段階的に実況していきます。
まず、通常の系統接続モードです。このユニットは系統の周波数と電圧に同期しているため、余剰の太陽光発電や蓄電池の電力を電力会社に供給したり、DER が低い場合には系統から電力を取り出してバッテリーを充電したりできます。それはチームプレイヤーのようなもので、誰もその存在に気づかないようにグリッドのリズムに合わせています。さて、公共事業のサーキットブレーカーが落ちたり、送電線に障害が発生したりすると、系統信号が低下します。パッシブ センサーは偏差 (たとえば、周波数が 100 ミリ秒で 60 Hz から 58 Hz に変化する) を検出し、アクティブな周波数調整システムは、ロックオンするグリッドが存在しないことを認識します。この時点で、ユニットには 2 つの選択肢があります。偶発的な島の場合 (バックアップ電源が必要ない場合)、2 秒以内にインバータをシャットダウンします。意図的な場合 (ユーザーが「系統停止モード」ボタンを押した場合)、事前に設定された電圧と周波数 (冷蔵庫や照明などの局所負荷に最適) にロックされ、シームレスにオフグリッド モードに切り替わります。音も鳴らず、照明が暗くなることもなく、食べ物は冷たいまま、コンピューターは稼働し続けます。
私は実験室でのテストだけでなく、実際にこの成果を目にしました。昨年、テキサス州の田舎にあるクライアントは、当社のエネルギー貯蔵インバータ統合マシンと、すべてをローカル送電網に接続するコンパクトな変電所 (こちらのコンパクトな変電所のページをご覧ください: /pad-mounted-transformers/compact-substation.html) を備えた風力発電設備を設置していました。夏の嵐により、12kV 送電線が 3 時間にわたって停止しました。送電網はダウンしたが、風力と太陽光発電は継続し、バッテリーは充電された。私たちの部隊はすぐに孤立を検知しました。地元の小学校では冷却システムに電力が必要だったため、これは意図的なものでした。 1 秒以内にオフグリッド モードに切り替わり、ローカル負荷が 60 Hz および 480 V に同期したため、学校は電力を失うことがなくなりました。グリッドが戻ってくると、手動介入なしで簡単な同期チェックが実行され、グリッドのパラメータが照合され、グリッドタイ モードに戻りました。実際、その後電力会社から私たちに電話があり、その地域の他の DER がバックフィードを引き起こしたとのことでしたが、私たちのユニットの単独行動防止プロトコルによりそのようなことは起こりませんでした。
待ってください。なぜ私たちのユニットが昔ながらのセットアップよりも優れているのかについて話しましょう。古いバッテリー システムや太陽光インバーターの多くはパッシブ検出のみを使用しており、「バランスの取れた」単独運転に失敗する可能性があります。この場合、DER の電力出力がローカル負荷と正確に一致するため、電圧と周波数がほぼ正常に保たれ、パッシブ センサーが盲目になります。私たちのアクティブ検出は、小さな意図的な周波数微調整を追加することでこの問題を修正します。グリッドが存在する場合、その微調整は吸収されます。そうでない場合は、シャットダウンを引き起こすほど周波数がドリフトします。それはグリッドだけが「聞く」ことができる秘密の信号のようなものです。
また、当社のエネルギー貯蔵インバーター統合マシンは、パッドマウント変圧器 (パッドマウント変圧器のページはこちら: /pad-mounted-transformers/pad-mounted-transformer.html)、プレハブ変電所 (/pad-mounted-transformers/prefab-substation.html)、さらには風力太陽光発電の小型変電所など、他のグリッド ハードウェアとも連携できるように設計されています。 (/pad-mounted-transformers/wind-solar-power-compact-substation.html)。これらは連携して、たとえ孤立が発生した場合でも、ローカル グリッド セグメント全体が安全に保たれるようにします。たとえば、パッドに取り付けられた変圧器は系統電圧を使用可能なレベルまで降圧します。また、当社のインバーターは、系統がダウンした場合でも、ライン作業員に損害を与える可能性のある電力が変圧器に逆流されないようにします。
では、エッジケースについてはどうでしょうか?たとえば、ユニットが意図的なオフグリッド アイランド モードの間にグリッドが戻った場合などです。私たちのユニットは、スイッチバックする前に「グリッド チェック」を実行します。グリッドの周波数と電圧が許容範囲内にあり、継続的な障害がないことを確認します。すべてが良好であれば、同期してグリッドタイに戻ります。それでも問題がある場合は、グリッドが安定するまでオフグリッド モードのままになります。これは重要です。なぜなら、障害のある送電線に系統電力を突然戻す必要がないからです。
もう 1 つのこと: 私たちは、DER グリッド相互接続のゴールドスタンダードである IEEE 1547 など、すべての北米 (および国際) 規格に対して単独化防止プロトコルをテストします。そのため、当社のユニットを設置する場合は、コード準拠のために余分な苦労をする必要はありません。これは大きな問題です。古いシステムでは、孤立検出が遅すぎたり不正確だったりするため、コード インスペクションに失敗することがよくありました。
よくある質問は次のとおりです。「系統がダウンしたときに、なぜインバータをオフにできないのですか?」さて、あなたはできたしかし、エネルギーや再生可能発電を蓄えている場合、それは無駄です。重要な負荷に使用できる電力を捨てたり、送電網が復旧したときに電力会社に売り戻したりすることになります。当社のユニットを使用すると、安全を確保しながら電力を維持できるため、エネルギー システムから最大の価値を得ることができます。
また、当社のエネルギー貯蔵インバータ統合マシンは、大規模な商業施設や公益施設向けだけではなく、中小企業、農場、さらには住宅用（太陽光発電と家全体のバッテリーを備えた住宅所有者の場合）向けのユニットも用意していることにも言及しておきます。停電や島嶼規制への準拠が心配な場合でも、このユニットを使用すれば推測に頼る必要がなくなります。
会議を締めくくるように、要約しましょう。孤立は現実的なリスクですが、最新のエネルギー貯蔵インバーター統合マシンを使用すれば、停電時の電力と送電網の安全性のどちらかを選択する必要はありません。このユニットは、パッシブとアクティブの単独運転防止検出を組み合わせて使用して、グリッドがダウンしたときを特定し、それが偶発的か意図的かを判断し、ミリ秒単位でモードを切り替えます。パッドマウント変圧器や小型変電所などの他のグリッド機器とシームレスに動作し、すべてのコード規格を満たしており、実際の嵐や停電でテストされています。
当社のエネルギー貯蔵インバータ統合マシンがお客様のセットアップでどのように機能するかについて詳しく知りたい場合、または当社の全製品ライン (小型変電所や風力太陽光発電小型変電所を含む) を確認したい場合は、この投稿全体で共有したリンクにある当社の Web サイトにアクセスしてください。私たちは、お客様が孤立化を乗り越え、エネルギー システムをより安全にし、バッテリーと再生可能発電を最大限に活用できるようお手伝いします。
参照：
- 電気電子学会。 （2018年）。 IEEE 1547-2018: 関連する電力システム インターフェイスとの分散型エネルギー リソースの相互接続および相互運用性に関する規格。
- サンディア国立研究所。 （2020年）。分散型エネルギー資源の単独運転検出手法: 比較分析。
- 米国エネルギー省。 （2022年）。送電網の近代化: 単独運転防止技術とエネルギー貯蔵システムのベスト プラクティス。
