蓄電池コストが膨大になる理由と解決策

 ハイブリッド・バッテリー・システム(HBBS)を利用すると
膨大な蓄電池が必要となる。
ご安心ください。
膨大な蓄電池の費用は、解消できます。
(1)何故、蓄電池コストが膨大になるのか?
















































 
 




 

  
 
(2)コスト回収可能の
理由
理由1.まる一日の発電量を保存する容量が必要
                太陽光発電の最大の欠点、「タケノコシンドローム現象」を解決するために
                太陽光が発電した電気は一旦蓄電池に蓄電し、発電終了後、翌日の稼働開始
                時刻に合わせて24時間かけて均等に放電する。そのため、一日の発電量を保
                存出来る容量が必要となる。
                                                                                                              (図1)
(図面をクリックすると拡大します)

理由2.蓄電と放電を同時に処理するため蓄電用と放電用と2倍の容量が必要
                発電終了後の午前ゼロ時から、24時間かけて均等放電すると、翌日の発電
                時間にも放電することになる。
                蓄電池は、蓄電と放電を同時に行う事は出来ない。そのため蓄電専用と放電専
                用の蓄電池を設置し、日替わりで切り替えながら、蓄電と放電の並行処理を
                行う。本日はNO1蓄電池を蓄電専用に、NO2蓄電池は放電専用にする。翌日は、
                NO1蓄電池に前日分が蓄電されているので放電専用にする。NO2蓄電池は前日
                に放電しつくしているので蓄電専用にする。
               蓄電 の容量は一日分の発電量を蓄電できる容量が必要である。結局2倍の容量
                必要になる。
                                                                                                            (図2)
図面をクリックすると拡大します)

                            HBBSを使用すると2倍の容量が1.33倍の容量でできます

理由3.蓄電池の価格は高価である。
                現在、蓄電池の価格は高価である。家庭用として販売されている小規模の蓄電
                池は20万円/kWh程度である。
                大容量が必要な産業用は、メーカーによってかなり異なるが10万円/kWhに
                なっている。
                1MWのパネルに必要な蓄電池の容量を 7.〜8.MWhとすると、価格は 
                7.億円〜8.億円となる。蓄電と放電の同時処理にはその2倍が必要となる。
                パネル単体の価格は現時点で1kWあたり5万円強で、1MWでは5千万程度
                であることと比べると、蓄電池は圧倒的に高価である。

  
膨大な蓄電池の費用は、次の理由により解決できる。
回収可能理由1.パネルと蓄電池の電池の一体化でコストを大幅削減できる
                 パネルと蓄電池を一体化すると、重複機能などを取り除くなどで一体化メリット
                 が多発する。主な一体化メリット次に列挙する。
                    ①パネル側のパワコンが不要となる。
                        パネルの下で働くパワコンの機能は図4の通りであるが、HBBSシステムでは
                        全く不要となる。
                                                                                                                         (図4) 
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                         HBBSシステムでは、パネルと蓄電池を図5のように直流と直流で結合する。                                                                                                            (図5)
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                ②一体化によるその他のコスト削減効果
                        イ.蓄電池とパネルの流通一体化でトータルコストの削減
                        ロ.蓄電池とパネルの据え付け工事の一体化でトータルコストの削減
                        ハ.蓄電池の上にパネルを設置し、敷地を一本化できる。
                        ニ.パネルを蓄電池の上に設置し、パネル架台の簡素化できる。

                            詳細は ⇒⇒  パネルと蓄電池の一体化でコストダウンができる


            (参考)
              パネルと蓄電池の直流結合がもたらす価格低下効果
                    現時点(18年)のパネルの価格構成は主にパネル部分とパワコン部部に分かれ
                   いる。メーカーもそれぞれ異なっているのが一般的である。
                    その標準的価格はパネルが5万円/kW、パワコンが万円/kWで、その他諸経
                    費の合計が10万円/kWと言われている。(図6)
                    パネルと蓄電池を一体化すると、パネルで発電した電気を直流のままで蓄電池に
                    入力できるので、パワコン部分は不要となる。いきなり、2万円減となる。
                    10MWの太陽光発電なら、2億円コスト減となる。

                                                            パネルの価格構成 (図6)
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                ②蓄電池容量拡大時のスケールメリット価格の適応
                    蓄電池価格は高いという事は、よく耳にする。
                    しかし、価格がどのような構成になっているかの話は全く聞いたことがない。
                    苦労して弊社が調査したところ産業用蓄電池のkW当たり価格構成が分かった。
                    この調査から分かったことは、蓄電容量を増やすときの計算は、全体価格の
                    10万円に容量を掛けるのではなく、蓄電機能の5万円に掛ければよいことも
                    分かった。5万円に掛けるか10万円に掛けるかでは、計算結果が倍も違って
                    くる。

                                                                                                                        (図7)
図面をクリックすると拡大します)




回収可能理由2.投資効果最大となる蓄電池容量を選択する。
                    蓄電池には一日分の発電量を収容する容量が必要であるが、一日の発電量には
                    バラツキがあり、365種類あると言っても過言ではない。(図3)
                    容量を選択するにあたっては、投資効果が最大となる容量を選ぶべきである。
                    図3の例では、売電価格と蓄電池の価格から、35,000kWhが投資効率の高い
                    容量であった。
                       
                                                  365種類ある一日の発電量              (図3)                                  
図面をクリックすると拡大します)
 
                                        詳細は ⇒⇒ 投資効果の高い蓄電池容量を選択


回収可能理由3.蓄電と放電の同時処理を、1.33倍の容量で行う
                    蓄電専用蓄電池と放電専用を2つ用意すると、日替わりで交換しながら蓄電と放
                    の同時処理が可能であるが、2倍の容量が必要となる。
                    HBBSではこの並行処理を1.33倍の容量で可能である。(図8)

                                      最大発電日が2日続いた時の蓄電量の変化    (図8)
    (図面をクリックすると拡大します)

                            詳細は ⇒⇒ 「ハイブリッド蓄電池システム」の効率を数理モデルで検証


回収可能理由4.系統接続の工事負担金を大幅削減可能となる。
                    太陽光発電の場合、南中時に発電量が最大となる。系統への接続はこの南中時の
                    最大値を基準に決められている。(図9)
                    蓄電池経由で系統へ接続すると南中時の最大値は3分の一~4分の一の電圧の容量
                    になる。3分の一になると接続する変電所がワンランク下の変電所になる(図9)
                    変電所ランクが下がると対象変電所数が多くなり、変電までの距離が近くなる
                    可能性が増える。また使用する変圧器なども小型となり機器コストが大幅に少なく
                    なる。
                    サンプルとして、一つの太陽光発電所と変電所までの距離を(図10) のように設
                    定した。発電所が50MW以上の時は接続変電所は超高圧変電所で、そこまで
                    距離を20kmとする。10MW~50MWの時は1次変電所接続で距離が10kmとなる。
                    発電所が2MW~10MW未満の時は中間変電所接続で距離は5kmとなる。同様に、
                    発電所が50kW~2MW未満の時は配電変電所接続で距離は1kmである。

                                                                                                               (図10)
図面をクリックすると拡大します)

                    図12の説明。
                    発電所が30MW以上の場合、超高圧変電所接続になるが、HBBSを使用しないで接
                    続すると、負担金は83.3億円であるが、HBBSを使用すると、距離は同じでも接続
                    電圧が下がるため負担金は26.3億円となる。 57.0憶円少なくなる
                   
                    発電所が10MW~30MW未満の場合、HBBSを使用しないときは同じ超高圧変電所
                    接続で負担金は83.3億円だが、HBBS使用の場合は1次変電所接続となるので13.2
                    億円の負担金となり、70.1憶円少なくなり、蓄電池コストの殆どをカバーできる。
                    1次変電所以下の場合も同様である。
 
                                           直接接続とHBBS経由継続の負担金比較    (図12)
図面をクリックすると拡大します)
 
                            詳細は ⇒⇒ 系統接続工事負担金大幅減少


回収可能理由5.大規模になればスケールメリット単価が適応できる。
                    物を大量に買えば。1個当たりの単価が安くなるのは資本主義社会の常識。
                    売る側も大量に購入してもらえれば、販売手数料や在庫管理費や宣伝広告費が安く
                    なるので、単価を下げても損したという感覚にはならない。それこそ、「喜んで」
                    安くさせて頂きますというところだろう。
                    商品をnパーセントの割引で、m個ごとにX回繰り返せば価格はいくらになるかは、
                    中学生でも計算できる。商品価格を1個ごとに2パーセント割引きしたとすると、1個
                    目はa円だが、2個目はa×0.98になる。2個合わせると1.98×a円となる。同じこと
                    を繰り返すと10個目の価格はa×0.98×9乗となり、10個合わせた料金は
                            a×( 1+0.98×1乗+0.98×2乗+0.98×3乗+・・・+0.98×9乗)となり、
                    1個当たりの平均価格は上記金額を10で割った数字になる。
                    図8では0.91464となっている。同様に、0.5パーセント、1.0パーセント、1.5パー
                    セントでの平均価格はそれぞれ0.97797、0.95618、 0.93513となる。図8には10個
                    の場合から1000個の場合までが表示されている。価格が半額になるのは、1パーセン
                    ト値引きの場合は160個で、1.5パーセント値引きの場合は110個強、2パーセントでは
                    80個で価格が半額に達成する。
                    ここでいう1個とは、パネルの場合は50kWでも80kWでもよい。価格にすると、750
                    万円とか1,200万円ごとに1パーセント7.5万円または12万円の割引となる。
                    蓄電池の場合は100kWhでも350kWhでもよい。同様に、価格にすると1,000万円また
                    は3,500万円毎に、10万円か35万円の割引となる。
                    割引単位と割引率はメーカーが決めることで、決められた価格表最大の企業秘密に
                    なる。
                                                                                                        (図13)
図面をクリックすると拡大します)

                    現在我が国で稼働している産業用太陽光発電の平均容量は61kWと、世界でも最小
                    容量である。また、未稼働の太陽光の平均容量は、22000kWで、稼働中の360倍の
                    容量である。ここで、61kWを1個とすると、22000kWは360個となる。1パーセント
                    割引を360回繰り返すと、15万円の価格は4.05万円となり、2パーセント割引きで
                    2.08万円となる。驚くべき激安単価である。


回収可能理由6.出力抑制完全解消により予定通りの売電収入を確保できる
                    蓄電池経由にすると出力抑制は一切発生しない。天気通りの発電収入が得られる。
                    太陽光の大量導入があっても、原発再稼働があっても、省エネで電力需要が落ち
                    込んでも、出力抑制にはならない。
                    逆に、蓄電池を使用しない直接接続の方式では、それらの影響を受けて雨の日以
                    外は発電させて貰えなくなる。

                    10月から九州本土でも出力抑制が発生し、既に10月、11月だけで8回の抑制となっ
                    ている。九州本土全域が晴れると出力抑制になる確率が極めて高いが、その全域が
                    晴れる回数は過去の実績からすると、94回、ほぼ全域が晴れる回数は140回である。
                    計算上は、九州の一つの太陽光発電所は1年間に45.3回の抑制となり、年間収
                    20パーセントが減少することになる。

 
                   注意しておくべきことは、数年後には、出力抑制は電力需要が減るために、もっと
                   もっと多く、例えば70~80パーセント減少となることである。

                   抑制が増える原因は、
                     ①九州地区で玄海2号機55.9万kWが再稼働し、更に再エネ導入量が増えた場合。
                     ②九州地区で再エネの自己消費や省エネ、節エネが進んみ需要が減少した場合。
                     ③他電力会社の原発再稼働や再エネ導入が進み、彼らも南中時に需要超過で、九州
                         電力超過分引き受けの余裕がなくなった時。



                                          詳細 ⇒⇒ 「節電」すると、出力抑制が拡大する

                 詳細 ⇒⇒  出力抑制の解消で蓄電池コストはお釣りがくる




  FIT価格が15円の場合、2MW以上の発電所規模別に17年間の粗利益を計算した結果、蓄電池を使用した発電所の方が、使用しない発電所より粗利益が大きいことが分かった。
また、FIT価格が4円程度にまで下がっても、蓄電池使用は利益が確保できるが、蓄電池を使用しない者は、FIT価格10円以下には耐えられないことも判明した。



    



最後までご精読ありがとうございます。ご質問、ご感想、反論等
ozaki@smart-center.jpまで直接お送りください。

          












蓄電池に貯まった発電実績を使用して、翌日の系統運転計画が作成される。その計画は翌日のゼロ時に稼働開始となる。それに合わせて、蓄電池に貯まった電気を24時間かけて放電する。したがって、天気予報からの発電予測は不要となる。また南中時に集中する発電量は無くなるので、接続拒否の原因は解消される。










初日は第1蓄電ユニットが蓄電用で、午前ゼロ時に放電用に切り替わり、蓄電されている電気を24時間かけて放電する。同時に、第2蓄電ユニットが蓄電用になりその日の発電分を蓄電する。
第一ユニット,第二ユニットにも一日の発電量を蓄電できる必要があるので、両蓄電池合わせた容量は
         一日の最大発電量 × 2
出なければならない。
太陽光発電の場合一日当たりの最大発電量は、そのパネルメーカーや設置される地域の天気などによって異なるが、弊社が測定した実績からすると
最大出力の  5.2倍 〜7.4倍あった。
第1ユニットと第2ユニット合わせて
10.2 倍 〜 14.8倍
の容量が必要となる。


































































































































(図9)



(図11)

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