分散型エネルギー資源(DER)は、大規模、リモート発電所から小規模な地域に電力を移すことで、世界規模のエネルギー環境を変革しています。これらの資源は、屋上ソーラーパネル、小型風力タービン、バッテリー貯蔵システム、および制御可能な負荷を含む、これらは、住宅と商業セクターの両方で急速に成長しています。その採用が加速するにつれて、DERは、電力が生産され、供給され、消費される方法の根本的変化であり、従来の流通インフラに新たな需要が生まれ、電力が1方向に設計されました。

分散型エネルギー資源とは?

分散型エネルギー資源とは、消費の点に近いモジュラー、小規模発電および貯蔵技術を指します。集中型発電とは異なり、高電圧伝送ラインに接続されたいくつかの大きな発電所に依存する、DERは、顧客施設やローカルユーティリティネットワーク内で、分布レベルでサイト化されます。一般的なタイプは次のとおりです。

  • []ソーラー太陽光発電システム[] - 数キロワットから数メガワットまでの範囲の容量で、日光を電力に変換する屋上または地上パネル。
  • 風力発電機] - 家庭用、農場、または商業施設に設置された小規模タービン(約100kW未満)。
  • [:電池式エネルギー貯蔵システム(BESS)[ – リチウムイオン、フロー、または後々使用のために過剰生成を保存する他の電池技術、ピークシェービングや周波数規制などのグリッドサービスを提供します。
  • [] 結合熱と電力(CHP)ユニット[ - 単一の燃料源、しばしば天然ガスまたはバイオマスから電力と有用な熱エネルギーを生成するシステム。
  • 車両と車両をグリッド(V2G)で充電する電気自動車(EV)充電器 - EV電池がグリッドに電力を出力できるように双方向充電器。
  • []制御可能な負荷] - リモートでグリッド条件に応答してシフトの需要を管理できるスマートアプライアンス、給湯器、およびHVACシステム。

DERは、従来のユーティリティではなく、個人、企業、またはサードパーティの開発者によって通常所有されています。 この所有権モデルは、より大きな消費者選択、エネルギー独立性、および電力市場への参加を可能にします。 [U.S. Energy[[[]]]によると、分散型太陽光発電容量は、米国で40ギガワットを2023年初旬に超え、過去10年以上の劇的な増加を表しています。

DERが従来の流通インフラをどのように変化させるか

従来の分布グリッドは、中央生成ステーションから、伝送ライン、サブステーション、およびフィーダーをエンドの消費者に通した単方向の電力の流れのために設計されました。 DERは、双方向フロー、断続的な生成、および可変的な電力品質条件を導入しています。 これらの変更は、流通システム事業者の機会と課題の両方を作成します。

中央グリッドの負荷を軽減

DER は、電力をローカルに生成するとき、中央伝送および流通資産は、ピークの太陽光や風化期間の間に、より低いネット需要を経験します。これにより、過給率を低下させ、過給輸送からエネルギー損失を削減し、システム全体の効率性を向上させることができます。一部の地域では、高 DER の浸透は、新しいピーク工場の構築を避けるためにユーティリティを許可しました。しかし、需要の減少は、ボリュームの売上高に依存するユーティリティの収益を低下させるだけでなく、金融モデルやビジネスモデルの課題を要求する必要があり、ビジネスモデルの規模が重要である必要があります。

グリッド安定性と電圧管理

特に太陽光発電は、電圧変動、逆流の分散フィーダー、および発生時における過電圧条件を発生させる可能性があります。 分布システムは、もともとそのようなシナリオのために設計されていない。 スマートなグリッド通信を備えた高度なインバータ技術は、積極的な電力サポート、電圧調整、およびランプレート制御を提供することで、これらの効果を軽減するのに役立ちます。 それにもかかわらず、適切な計画と活動的な管理なしで、ユーティリティは、そのような周波数の防御や調整などの信頼性の問題に直面している可能性があります。

インフラのアップグレードの必要性

DER の大量に安全に統合するには、配布ネットワークは近代化を必要とします。 主なアップグレードには、以下が含まれます。

  • ] 導電フィーダー]] は、容量と双方向のフローを増加させる。
  • ]電圧調整器とコンデンサバンクを取り付けて、電力品質を維持します。
  • ]リアルタイム監視と制御のためのセンサーと通信ネットワーク[をデプロイする。
  • [分散エネルギー資源管理システム(DERMS)[を統合し、数千の小さな発電機を座標化します。

国立再生可能エネルギー研究所(NREL)[は、積極的なグリッドモダニゼーションを提示し、反応性が悪化するだけでなく、統合コストを削減し、システムレジリエンスを改善しました。

グリッドの近代化とスマートグリッド技術

スマートグリッド技術による流通インフラの近代化は、信頼性を維持しながら、DERのフルポテンシャルを解除することが不可欠です。スマートグリッドは、ユーティリティとDERデバイス間の双方向通信を可能にし、自動応答で条件を変更することができます。

高度のメーターで計るインフラ(AMI)

スマートメーターは、消費と生成に関する粒状、時間同期データを配信します。このデータは、使用率の実行、使用率の検出、クレジットの早期の検証、およびネットメーターのクレジットの検証を可能にします。AMIは、再生可能エネルギーの生成ピークと並列する負荷をシフトする要求応答プログラムもサポートしています。

物流オートメーション

自動化されたスイッチ、リクローナー、および欠陥の位置システムは、最小限の手動介入で送り装置を分離し、再構成できます。 DER の島々の機能と組み合わせると、これらのシステムは、グリッド全体でブラックアウト中に重要な負荷を引き続き提供するマイクログリッドを作成できます。 IEEE Standard 1547-2018 は、配布自動化で DER の相互接続と相互運用性に関するガイドラインを提供します。

エネルギー貯蔵の統合

バッテリーストレージは、断続的なDER出力、スムーズな分散性、迅速な対応能力を提供する緩衝として機能します。ストレージシステムは、夜間ピーク時に過剰な太陽光発生を吸収し、夜間ピーク時に排出し、効果的に再生可能エネルギーを変化させ、より高い価値の倍数にシフトすることができます。ユーティリティは、アップグレードを延期し、信頼性を高めるために、分布サブステーションで太陽とストレージを組み合わせています。 ]DOEのソーラーエネルギー技術オフィスは、グリッドを有効にするためのストレージを強調表示します。

経済・規制の検討

DERの経済性は、ネットメーター、フィードインターフ、税務インセンティブ、市場アクセスなどの政策に依存します。これらのポリシーの変更は、導入率とユーティリティと推定者の財務健康を大幅に影響することができます。

純メーターおよび税率の設計

純メーターは、DER所有者がグリッドに戻って過剰な世代のフィードのためにクレジットを受け取ることを可能にします。 DERの浸透が成長するにつれて、ネットメーターで計るシフトが非参加者にコストを削減し、レートの改革に関する議論につながることいくつかのユーティリティが議論されています。 ネット請求、購入オール/セルオールの手配、または固定料金など、代替関税構造は、DERサービスの付加価値とより良いアライメントを検証するパイロットです。 注意して、エネルギーの節約のために必要である。

市場参加と集計

個々のDERは、卸売市場に直接参加する余りに小さいです。 規制委員会(FERC)は、数千のDERをプールするサードパーティ企業です。これらのリソースは、容量、エネルギー、および補助サービス市場に入札することができます。 米国では、連邦エネルギー規制委員会(FERC)注文222222が、分散リソースを集約し、地域伝達機関によってまだ導入されるマイルストーンを開口しました。 この規制シフトは、消費者が彼らのDERSから収益を獲得し、信頼性を向上させるために、その信頼性を向上させる一方で、消費者に役立ちます。

未来展望

DERの統合は、通過傾向ではありませんが、分散化、脱炭素化、およびデジタル化エネルギーシステムへの基本的なシフトです。 コストが引き続き、太陽光、風力、および電池のために落ち、電気自動車の増殖として、分布インフラストラクチャへの影響が深まる。 主な開発には、以下が含まれます。

  • [マイクログリッド拡張] - コミュニティとキャンパスのマイクログリッドは、高度制御と局所エネルギー市場を必要とする、グリッド接続と島の両方をますますます操作します。
  • [人工知能と機械学習[ - AIは、発電、負荷、および障害を予測して、操作を最適化することにより、DERMSを強化します。
  • []電気自動車の統合 - V2G対応車はモバイルストレージ資産になることができますが、充電負荷を処理するために重要な配分のアップグレードが必要になります。
  • []Policy evolution – 国家と連邦の政策は、公平なアクセス、グリッドの信頼性、およびコスト配分をサポートするように進化する必要があります。 []IEEEスマートグリッド相互運用性基準[[]]]は、技術的で規制の一貫性のための基盤を提供します。

ポリシーメーカー、ユーティリティ、テクノロジープロバイダー、消費者は、DERがグリッドをひずみするのではなく、DERが強化する未来を設計するために協力しなければなりません。 インフラストラクチャ投資、更新された規制、およびグリッドアウェアの展開は、すべての人々に、より信頼性が高く、より手頃な価格の電力を運ぶ機会に課題を回すことができます。