太阳能系统团队

太阳能发电长期稳定电源技术

研究背景

2021年10月内阁批准的第六次能源基本计划中，将可再生能源作为主要电源的努力表述为“以S+3E为基础，彻底将可再生能源作为主要电源，按照可再生能源优先的原则，鼓励最大程度地引进可再生能源，同时尽量减少公民负担，与地区社会共存”。为了使太阳能发电作为能源基础设施扎根并成为主要电源，重要的是使太阳能成为长期稳定的电源。

研究目标

为了使太阳能发电成为主要动力来源，我们的团队正在进行与太阳能发电设备安全相关的设计技术和运行技术相关的研发和基础设施开发。我们还正在开发先进的发电预测和控制技术，以确保在大量引入太阳能时确保顺利并网和可持续发电业务。此外，我们正在开发系统技术以扩大使用范围，以便将来扩大其引进范围。

研究内容

我们的团队不仅要使太阳能发电成为一种有用的发电技术，还要在建设能源基础设施所需的技术扩展中发挥作用。除了支持国内太阳能发电产业外，本研究的目的是从“太阳能发电系统的所有者和用户”和“构成能源基础设施的太阳能发电系统”的角度，为日本太阳能发电系统的可持续发展做出贡献。

1。与太阳能发电系统的长期可靠性和安全性相关的举措

　太阳能发电系统一般预计运行时间超过20年，但最重要的部件太阳能电池组件安装在用户视线之外，运行时安静无声。此外，太阳能发电系统发出的电力受周围环境和天气的影响，瞬息万变，使其成为工业产品，在其长期运行期间，发电性能的下降和安全风险的增加难以理解。
另外，在白天，即使太阳能发电系统停止运行，太阳能组件本身仍会继续产生直流电压，因此，如果白天安装太阳能发电系统的建筑物发生火灾，工人也存在潜在的触电风险。
　因此，我们的团队正在通过各种调查和分析，考虑采取技术和制度措施来提高太阳能发电系统的安全性。

2。太阳能发电系统发电预测技术相关举措

　太阳能发电系统是一种直接、瞬时将太阳能转化为电能的发电技术，本身不具备蓄电功能，完全听天由命。如果大量具有现有发电技术所不具备的特征的太阳能发电系统以混乱的方式接入日本电网，整个电力基础设施将无法吸收太阳能发电系统发电量的波动，存在电力稳定供应中断的风险。另一方面，作为降低这种风险的措施之一，正在考虑增加电力基础设施的蓄电功能，但这也需要相当大的费用，理想的是尽可能将其保持在最低限度。我们的团队正在研究和开发技术，以利用科学和工程方法（例如天气观测和预测技术以及机器学习）来理解和预测太阳能发电的输出。
　此外，我们还在研究新的系统控制技术，这将有助于提高太阳能发电系统的质量（性能和安全性）并扩大其引进范围。

主要研究成果

1。有关太阳能发电安全的基础设施发展

　为了发展太阳能发电安全的基础设施，我们发布了总结直流电气安全、太阳能发电火灾风险和对策、现场维护和检查程序、未遂事件信息以及结构设计中雪荷载设计支持工具的技术信息。
详情请参阅《太阳能发电安全信息》。

＜相关信息＞“太阳能发电直流电气安全指南和技术信息（第二版）”等

2。太阳能发电量预测技术的发展

　我们正在进行研究和开发，以减少基于天气预报技术的太阳能发电预测的较大偏差。图4是使用多个国内外天气预报模型对东京电力地区进行的集合预报（中观集合）的示例。利用集合预测的特点，即能够用区间宽度来表达预测的分散性（不确定性），我们正在进行分析预测偏差较大的因素等研究。
　图 5 还显示了使用以中观集成预测为输入的机器学习模型减少预测大偏差的结果。我们正在开发一种方法，在一定程度上保持平均误差的同时减少大的偏差误差。这项研究有可能使制定和调整现有发电和输电设备的运行计划成为可能，并降低稳定供电的风险，即使在大量太阳能发电系统互连的电力基础设施中也是如此。

3。太阳能电池电动汽车示范实验

　减少交通运输领域的二氧化碳排放是实现碳中和社会的紧迫问题，汽车电动化正在加速。汽车电动化和太阳能电池的安装与实现脱碳社会的目标高度契合，太阳能电池的安装有望带来用户便利性和服务的改善。
　我们的团队正在开展示范实验，以加速此类太阳能电池电动汽车（PVEV）的社会实施。

　我们还开发了一种电路，可以自动调整由于曲面上的输出特性变化而出现的电流-电压特性。我们还在进行配电电路的研究，以减少电路失配损耗并提高发电性能。

4。与福岛县的公司合作

　作为“构建太阳能发电运维技术开发和人力资源开发基地”的一部分，FREA的成立目的是在福岛县创建公司，通过将太阳能发电的运行和维护（O&M）系统化并培养相应的人力资源，为实现福岛县太阳能发电的长期稳定电源做出贡献。除了通过安装运行维护等技术开发所需的设备来升级太阳能发电设施以进行示范测试外，我们还建立了一个基地，福岛县内的企业将共同开发维护系统技术并验证项目期间的运行有效性，并开展太阳能发电运行维护和人力资源开发等技术开发业务。

＜相关信息＞“太阳能发电运维等技术开发和人力资源开发基地建设”项目（2021-2025年）

5。其他（专利）

• 专利6103595、专利6128684、专利6256915：太阳能电池配电电路
• 专利6078914：太阳能电池串电压调节电路
• 专利5246866：太阳能电池模块故障检测电路
• 专利6238219：太阳能发电系统故障检测电路
• 专利6061260：太阳能发电系统防触电电路

主要研究设备

实验太阳能电池阵

用于进行各种太阳能发电实验的太阳能电池阵列。
可提供用于垂直安装的双面模块和安装座。

示范太阳能发电设备

FREA 场所安装的太阳能发电系统有两个系统：一套连接到多台 10kW 分布式 PCS（图 10 右），一套连接到 250kW 集中式 PCS（图 10 左）。可以在实际发电条件下进行实验。

会员

*截至 2024 年 10 月 1 日

标题	名称
研究组组长	大关隆	大关贵
高级首席研究员	水野英德	美津浓秀则
首席研究员	加藤和彦	加藤和彦
首席研究员	高岛匠	高岛匠
首席研究员	大竹秀明	大竹英明
研究员	高松直宏	高松贵宏

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