太陽光発電用超電導エネルギ-貯蔵の研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550213
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 大澤 靖治 筑波大学, 構造工学系, 助教授 (80026294)
• 研究分担者: 本間 琢也 筑波大学, 構造工学系, 教授 (30134208)
• キーワード: 太陽光発電 / 電力貯蔵 / 超電導コイル / 系統連系 / 交直変換装置

研究概要

太陽光発電用の電力貯蔵に超電導コイルを用いるための回路方式として、太陽電池を降圧チョッパ回路を通して超電導マグネットに接続し、さらに直交変換回路を通して交流系統につながるシステムを考案した。系統との連系は既に確立された技術であるので、実験では太陽電池から超電導コイルへの電力貯蔵のみを考え、チョッパ回路を設計・製作した。また、太陽電池の動作点を、日射が変動しても最大出力点に維持するための制御方式を導出し、制御回路を製作した。以上の実験装置と既存の太陽電池(40〜160W)、超電導コイル(約20KJ)を用いて実験を行い、その計算機シミュレ-ションも実施した。その結果、次のような知見が得られた。
1.定電圧制御と最大出力制御の2つの制御方式で実験した結果、前者でも電圧を適切に選べばかなり広い日射範囲にわたって最大出力に近い出力が得られるが、後者によって、さらに最大出力点に近付けることができる。
2.半導体(ダイオ-ド、サイリスタ)やリ-ド線の損失のため、太陽電池1モジュ-ル(40W)を用いた実験では、超電導コイルの定格電流(20A)以下の17A程度で太陽電池からの入力と損失が等しくなり、それ以上の電力貯蔵ができない。太陽電池を4モジュ-ルに増加すると、20Aまで貯蔵が可能となった。
3.2.で述べたような貯蔵限界は、実験システムのような小規模な場合に損失が相対的に大きくなるために生ずる。現実規模の太陽光発電システムに対して、超電導コイルを用いた電力貯蔵の設計をし、計算機シミュレ-ションを行った結果、十分高い効率(80〜90%)で貯蔵できることが明らかになった。
次年度には、太陽電池の温度変化も考慮して制御の精度を改善するとともに、風力発電など太陽光以外の自然エネルギ-利用システムへの応用についても検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 加藤,本間,大澤: "太陽光発電用超電導エネルギ-貯蔵システムのシミュレ-ション" 平成元年電気学会全国大会講演論文集. 11. 142-143 (1989)
• [文献書誌] Ohsawa,Kato,Honma: "Interconnection of Photovoltaic Power Generation System with Power System via Superconducting Coil" PREPRINTS of IFAC Int.Symp on Power Systems and Power Plant Control. 515-519 (1989)
• [文献書誌] 大澤,加藤,本間: "超電導コイルを用いて系統連系した太陽光発電システムの制御方式" 電気学会電力技術研究会資料. PE-89-90. 35-44 (1989)
• [文献書誌] 加藤,高島,大澤,本間: "太陽光発電用超電導エネルギ-貯蔵の実験的検討" 第9回エネルギ-・資源研究発表会講演論文集.
• [文献書誌] 加藤,高島,大澤,本間: "太陽光発電への超電導エネルギ-貯蔵の応用に関する検討" 平成2年電気学会電力・エネルギ-部門全国大会.