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太陽光発電研究センター

エネルギー・環境領域
 

システムチーム(PV System and Application Team)

 

研究の目的

システムチームは、当センターの中で唯一太陽光発電(PV)をエネルギー技術として取り扱う役割を担っています。国内太陽光発電産業の支援とともに、「太陽光発電システムの所有者・利用者の視点」と「電力インフラを形成するPVシステム」という視点から、わが国におけるPVシステムの健全な普及拡大に資することを研究の目的としています。

アプローチ

  • PVシステムの安全性および長期信頼性に関する取り組み
  • 電力インフラ形成のためのPVシステムの発電予測技術に関する取り組み
  • PVシステムの健全な普及拡大のための社会制度やエネルギー・環境政策に関する取り組み
  • PVシステムの品質(性能・安全性)向上や導入可能域拡大に貢献する新しい制御技術に関する取り組み

研究内容

(1)PVシステムの長期信頼性および安全性に関する取り組み

 PVシステムは一般に20年以上運用することが期待されていますが、もっとも重要な構成機器である太陽電池モジュールは利用者の目の届かない場所に設置されており、運転中は無音・無可動です。また、PVシステムの発電電力は周辺環境や時々刻々変動する気象の影響を受けるため、その長い運用期間中における発電性能の低下や安全リスクの増大を把握することが困難な工業製品といえます。
 また、日中においては、PVシステムの運転を停止しても太陽電池モジュール自体は直流電圧を発生し続けるため、昼間にPVシステムを搭載した建築物の火災が発生した場合に、消火活動中の消防隊員が感電するというリスクも潜在します。
 そこで、当チームでは、さまざまな調査・分析を通じてPVシステムの直流電気安全性向上のため技術的・制度的対策を検討しています。

(2)PVシステムの発電量予測技術に関する取り組み

 PVシステムは、太陽エネルギーを直接かつ瞬時に電力に変換しそれ自身は蓄電機能を持たない、いわば「お天気まかせ」の発電技術です。このような既存の発電技術にはない特性をもったPVシステムがわが国の電力系統に無秩序に大量に連系された場合、PVシステムの発電電力の変動を電力インフラ全体として吸収できなくなり、電力の安定供給を阻害するリスクをはらんでいます。一方、このリスクを低減する方策の一つとして電力インフラでの電力貯蔵機能の増強が検討されていますが、これも相応の経費を要するものであり、可能な限り最小限にとどめることが理想です。
 そこで、当チームでは、気象データなどをもとに広範囲に設置されたPVシステムの発電を事前に予測する手法の研究開発を実施しています。図1は東京電力エリアを対象に気象予報モデルによって前日に翌日の日射量予測(予測の信頼度情報付き)を行った例です。これによって、PVシステムが大量に連系された電力インフラにおいても既存発送電設備の計画運用が容易になり、電力の安定供給リスクを低減できるほか、電力貯蔵機能の過剰な配備を回避することも可能になることが期待されます。

このほか、PVシステムの品質(性能・安全性)向上や導入可能域拡大に貢献する新しいシステム制御技術の研究もあわせて実施しています。

 

  図2

図1.日射量の実測と気象予報モデルによる日射量予測(前日予測)の比較

図2                                                          

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