成長する課題その4：効果的な統合 - 送電網と蓄電池の要件を管理する

太陽光発電プロジェクトの規模が大きくなり、その数も増加するにつれて、国内送電網への統合を成功させるための課題も増えている。太陽光発電の断続性には特別な管理が必要で、発電量が不足したり過剰になったりした太陽光発電事業者は、系統運用者から抑制や罰則を受けることになる。

ベトナムやオーストラリアなどの市場では、近年急速に太陽光発電容量が増強されており、オーストラリアは豊富な土地と太陽光資源を持つクリーンエネルギー大国になろうとしている。大規模太陽光発電所、ハイブリッド・プロジェクト、「メガプロジェクト」は、ギガワットのクリーン・エネルギーを供給できる可能性がある。この可能性を引き出すためには、系統運用者と太陽光発電の所有者が協力して、新しい容量を効果的に統合する必要がある。

現場での測定にまつわる「成長の痛み」で取り上げたように、劣悪なデータを使ってプロジェクトの出力を予測することは、ますます困難になっている。データ標準を向上させるための広範な投資は、業界の成長におけるボトルネックを解消し、ソーラーセクターが積極的にグリッド統合に取り組むのを助けることができる。

大規模な太陽光発電容量を全国送電網に統合するには、きめ細かく信頼性の高い太陽光資源と電力のシミュレーション・データが必要です。これらのデータは、大規模太陽光発電プロジェクトの設計を成功させるためにも不可欠であり、プロジェクト設計に関する「Growing Pains」の第1回で分析したトピックでもある。

この記事では、技術的・財政的な問題を含め、系統制約による太陽光発電資産のリスクを概説し、高解像度のリソースデータをどのように活用すればこれらの課題を軽減し、大規模太陽光発電＋蓄電池プロジェクトの次の波を切り開くことができるかを探ります。

系統制約によるソーラー資産家の技術的・財務的リスクとは？

オーストラリア、ベトナム、チリなどの市場では、デベロッパーや大規模太陽光発電のアセットオーナーに対する送電網の制約が見られます。これは、再生可能エネルギーによる断続的なエネルギー供給が、地域や国のエネルギー需要と整合せず、混乱を引き起こす可能性がある場合に発生します。これは、送電容量や接続性の不足によって悪化する可能性がある。この問題は多くの場合、特定の時間帯における太陽光資源の供給過不足によって引き起こされる。

大規模なプロジェクトは技術的な要求が高く、資産所有者がより大きな財務リスクにさらされるため、系統統合は大規模太陽光発電にとって特に難しい課題となっている。開発段階で高品質で詳細な太陽・気象データを利用することで、事業者はPV設計と財務戦略を最適化することができる。その目的は、PV電力を高需要・高価格のパターンに近づけ、大規模太陽光発電と電力網の結束を高めることである。

技術的リスクとは？

大規模太陽光発電プロジェクトの円滑な統合に失敗した場合の技術的リスクは、主に過剰生産による資産抑制の必要性から生じ、クリッピングやメンテナンスコストの増加を引き起こす。

その他の技術的課題としては、以下が挙げられる：

• 地域の送電網の要件、特に周波数規制を満たすこと。
• 特定のPVモジュール設計と蓄電システムによる、発電量の需要プロファイルへの適応
• 規制要件への迅速な対応 - 電力会社によっては厳しい条件を設けている場合があり、発電事業者が変動制限を満たさない場合に罰則を課す場合がある。

ソーラーギスは、プロジェクト設計の段階で以下の重要なステップを踏むことを推奨している：

• サブアワー（1～15分）の時系列データを利用してPVハイブリッドプロジェクトの設計を最適化し、AC/DC比率を改善する。
• 高解像度の短期ナウキャストおよび予測データを利用し、より誤差の少ない電力会社への配電を行う（また、そのような不測の事態を早期に財務モデルに組み込む）
• プロジェクト設計の段階で過去の予測を利用し、予測誤差に対応した蓄電を行う。
• 将来的な系統要件の変更に備え、プロジェクトの長寿命化を図り、蓄電システムの追加、より高度なスポット取引市場への参入、アンシラリーサービスへの参加など、将来的なプロジェクトのアップグレードや開発を初期段階の開発計画の中で検討する。

財務リスクとは？

グリッド統合の課題による太陽光発電資産所有者の財務リスクは、グリッド運営者からの直接的なペナルティと長期的な収益損失の2つに大別されます。ソーラーギスは、これらのリスクを以下に概説している。

1.抑制料金およびその他のグリッドペナルティ

太陽光発電設備が予想以上のエネルギーを生産した場合、送電網の安定性を確保するために発電を抑制する必要があります。これは、インバーターを制御して最大出力を下げることを意味し、システムの技術的な負担やメンテナンスコストの増加につながる可能性がある。発電量が不足した場合、系統運用者は契約発電量を満たしていないとして、発電事業者に罰金を科すことができる。

2.収益の損失

長期的に見ると、グリッドに販売できる以上のエネルギーを生産している太陽光発電資産の所有者は、資産の耐用年数中に多額の収益を逃すことになります。

予測された生産量を常に達成できない資産は、メディアから否定的な注目を集め、投資家の信頼に影響を与える可能性がある。また、業界に対する社会的信頼が損なわれ、プロジェクトの再融資や売却が困難になる可能性もある。

こうした財務リスクを軽減するためには、大規模太陽光発電資産の所有者がその資産の生産量を当初から把握する必要がある。Solargisは、太陽光発電プロジェクトのオーナーやオペレーターに対し、次のような対策を講じるよう提言している：

• プロジェクト設計に情報を提供するため、非常に詳細で長い履歴を持つ太陽・気象モデルデータを確実に使用する。
• モデルデータと質の高い地上計測を組み合わせ、プロジェクト運営の基礎とする。
• 最も楽観的な評価を選択するのではなく、現実的で検証済みのPVエネルギー収量値を収益予測に利用する。

より複雑なプロジェクトの管理風力、太陽光、蓄電

系統制約が大規模太陽光発電プロジェクトの収益性に与える影響を軽減する鍵は、ストレージを効果的に利用することだ。バッテリー技術が成熟し、価格も手頃になるにつれ、「ソーラー＋ストレージ」プロジェクトの普及が進んでいる。風力タービンを組み込んだ混合またはハイブリッド・プロジェクトも、立地とシステム設計を最適化すれば、どちらか一方の技術だけよりも安定したエネルギーを供給できる。

収益性の高い太陽光＋蓄電プロジェクトを設計するには、プロジェクト・シミュレーションに使用される既存のデータセットに欠けている可能性のある、明確なデータ・インプット・セットが必要である。

Solargisは、再生可能エネルギー開発者が混合プロジェクトを設計する際に、以下のデータ入力を使用することを推奨している：

• 少なくとも15分間隔、理想的には1分間隔で確率的に生成された放射照度データセットを使用した、粒度の細かい時間データ。
• バッテリーディスパッチモデルを設計する際に、予測誤差を管理し、その影響を軽減するための過去の予測データ。
• PVトラッカーの動作に影響を与える強風の発生を特定するための風速。
• 風力、太陽光、ストレージ資産に対する適切な緩和策を特定するための環境リスク要因。

グリッド管理

送電網管理者は、送電網の安定性と自然エネルギーからのエネルギー供給をサポートし、補助エネルギー生産を適切に計画するために、高品質で粒度の細かい予測への投資をますます検討しています。

系統運用者が野心的な成長目標を達成するために新たな自然エネルギー容量を接続する際、正確な生産予測は円滑な系統統合において重要な役割を果たします。電力輻輳、送電網の過負荷、周波数変動など、供給の断続性に関連する課題を管理するために不可欠です。

最終的には、信頼性の高い予測に投資することで、系統運用者の資源変動への対応力を高め、送配電システム全体の信頼性を向上させることができる。

自然エネルギーの未来スマートグリッドとスマートデータ

太陽光発電のきめ細かな資源データと高精度の予測への投資は、太陽光発電資産の応答性を変え、このセクター全体にストレージを普及させる扉を開くことができます。

長期的には、系統運用者は多数のデータソースを利用して、複数の分散型電力システムをシームレスに展開するために、広い空間領域にわたって専門化されたアルゴリズムによってエネルギー供給を管理できるようになるだろう。送電網の統合はわずかな問題となり、太陽光発電資産の所有者は、消費者が必要とするときに、クリーンなエネルギーを妨げられることなく販売できるようになる。

Solargisは、太陽光発電資産所有者や系統運用者と協力して、太陽光発電資産の予測出力に対する信頼性を高め、円滑な系統統合を実現しています。

Solargisが大規模太陽光発電プロジェクトのグリッド統合をどのように支援できるかについて、詳しくはこちらまでお問い合わせください： https://solargis.com/contact-us