連系／非連系 マイクログリッド：電網が不安定な場所で、安定した電気を
連系／非連系 マイクログリッドは両方のモードで動作し、弱電力グリッド向けは短絡容量が小さく電圧変動の大きい配電路を対象とします。 両者の技術的な中核は一つの言葉：グリッドフォーミング。 グリッドフォローイング型は「従属側」にすぎません。外部の電圧・周波数基準がなければ機能しません。弱いグリッドにはまさにこの基準が欠けています。こういう線路では、一般的な追従型 PCS は電圧降下や周波数のずれ、甚至は連系できないという問題を起こします。中騰数能のソリューションは、グリッドフォーミング PCS が電圧・周波数の基準を確立し、連系／非連系のシームレス切替と組み合わせることで、「電網があれば電網を、なければ蓄電池を」という運用を実現します。
- 0ms一体機の能動連系／非連系切替
- <20ms受動切替／STSモジュールの切替
- 125%連系不平衡度の許容
- -20%~+15%連系電圧適応範囲
追従型とグリッドフォーミング：本質的な違い
これは弱電力グリッドでの機種選定における最初の分水嶺であり、「設備を入れても負荷が動かない」という多くの事例の根本原因でもあります。
追従型（グリッドフォローイング）
動作原理：外部電網の電圧と周波数の位相を測定し、同期した電流を注入します。実質的に電流源です。
前提条件：十分に強い外部電網が、電圧・周波数の基準として機能していること。 短絡容量が不足していたり、遠端の故障で電圧が大幅に低下したりすると、追従型は同期基準を失います。
典型的な症状：末端電圧が低下すると電流指示が実行できず、連系故障の報告、周波数のずれ、繰り返し脱網という症状が出ます。
グリッドフォーミング（VSG）
動作原理：電圧的大小と周波数の基準を能動的に確立し、電圧と位相を出力します。実質的に電圧源であり、システムにおける真の主電源です。
主要な能力：外部基準なしで独立運転できること。波形は独自のアルゴリズムで生成されるため、外乱に対する耐性が強い。
工学的価値：太陽光、ディーゼルなどの追従型設備を安定して接続・運転させ、システム単体で孤島を形成することもできます。
一言で判断すると
晴れた日の正午、太陽光が満出力でも末端電圧が低下するなら、グリッドフォーミングが必須です。 判定は簡単で、連系点の短絡容量と末端電圧を実測します。定格未満、あるいは電圧偏差が許容値を超えていれば、それは弱電力グリッドの範囲です。
連系／非連系切替の技術的実現
切替経路は2つあります。設備内部に統合する方法と、独立モジュールとして設置する方法です。改装費用と切替時間の差が明確に出ます。
経路1：PCS内蔵切替（一体型方式）
[SP250HAG2T オールインワン](/ja/product/sp250hag2t-2) は PCM 連系／非連系切替スイッチを内蔵し、能動切替 0ms、受動切替 10ms 未満です。現場では電網と負荷の2系統を接続するだけで、判定と切替は自動です。追加の切替装置は不要で、新規案件では最も簡易な方式です。
経路2：独立STSモジュール（改装方式）
既存システムに連系／非連系機能を追加するには、通常交流母線に [STS200/400/600 静電切替モジュール](/ja/product/sts200-400-600) を増設します。定格 200/400/600kW、最大交流電流 330/660/1000A、切替時間 20ms 未満、電網側と負荷側の双方向検出、LocalEMS、RS485/CAN/4G を備えます。欠点は変換段が一つ増えることによる損失と設備費です。
切替時間は何を意味するか
切替時間の工学的意味は負荷の性質で決まります。照明、IT、制御回路は数十ミリ秒の中断を許容しますが、精密切削、医療機器、半導体製造ラインは瞬時遮断によって直ちに不良品や製造停止につながります。選定時は最も敏感な負荷種別を基準に決めるべきで、平均で決めてはいけません。
中騰数能の連系／非連系・弱電力グリッド製品群
主力はグリッドフォーミング一体機です。壁掛け機種と独立切替モジュールを併用し、30kVA から 500kVA までをカバーします。
光蓄電 連系／非連系オールインワン（グリッドフォーミング）
- 定格出力（連系）250kVA
- 最大出力（非連系）275kVA
- 能動切替時間0ms
- 受動切替時間<10ms
- 絶縁変圧器Built-in
シリーズ 光蓄電 連系／非連系オールインワン
- 定格出力（連系）375kVA / 500kVA
- 能動切替時間0ms
- 受動切替時間<20ms
- 連系不平衡度125%
- 非連系不平衡度100%
マイログリッドPCS（STS内蔵仕様あり）
- 定格出力（連系）125kVA
- 連系／非連系切替時間<10ms
- 最高効率98,5%
- 結合方式DC / AC
- 過負荷能力125%
STS 静電切替モジュール
- 定格出力200KW / 400KW / 600KW
- 最大交流電流330A / 660A / 1000A
- 切替時間<20ms
- 周波数範囲50/60Hz (±5Hz)
壁掛けマイログリッドPCS
- 保護等級IP65
- 設置方式Wall
- 最大バイパス電流230A
- ATS 二重交流入力Built-in
ハイブリッドインバータ（中・小容量）
- 定格出力（連系）60/50/40/30kVA
- 最高効率98,2%
- 過負荷能力150%
- 対応セル280/314Ah
弱電力グリッドの技術的課題
弱電力グリッドには典型的な四つの症状があります。互いに関連しますが、それぞれ独自の対策が必要です。
短絡容量が小さく電圧が不安定
短絡容量は電網の「強さ」を決めます。容量が小さいほど、同じ電力変動による電圧のずれが大きくなります。末端に太陽光発電や蓄電を大容量で接続すると、電圧が GB/T 12325 の ±7% 帯から外れることがあります。連系点の電圧が大幅に低下すると、一般的な追従型 PCS は連系故障を報告します。
電圧不平衡と高調波
単相負荷比率の高い農村配電や末端線では、電圧不平衡度が標準を大きく超えることがあります。中騰数能の機は連系側 125%、非連系側 100% の不平衡度を許容し、抵抗性負荷で出力電圧高調波は 2% 未満です。これが不平衡負荷の下で過流保護による誤動作を起こさずに運転を続けられるかどうかを決めます。
周波数変動と慣性不足
同期発電機が系統から外れるにつれ、系統の等価慣性が低下し、周波数は電力の入出力に対してより敏感になります。グリッドフォーミング PCS は自身の制御ループで周波数偏差に応答し、仮想慣性を補給します。これが弱電力グリッドで電圧と周波数がより安定する理由です。
末端電圧の低下
連系点から遠いほど、线路の電圧降下が積み上がります。実用的な判定は、満負荷時に連系点と末端の電圧差を測定することです。偏差が 7% を超えるなら、その線路は弱電力グリッドとして設計し、PCS の選定を追従型からフォーミング型に変更します。
一体機はすべてグリッドフォーミング運転と内蔵切替スイッチを備えています。SP250HAG2T はさらに絶縁変圧器を内蔵し、電気的絶縁が必要な案件に適しています。
代表的な応用シーン
VSG グリッドフォーミング光蓄電
太陽光が満発で末端電圧が上昇する地域で、グリッドフォーミング PCS が逆向きに電力を吸収し、電圧を安定させつつ太陽光を消費します。
変電所級蓄電
農村低圧変圧器の電圧管理。壁掛け機は設置が速く占有面積も少なく、分散配置に適します。
光・蓄電・柴油直流結合マイクログリッド
太陽光・蓄電池・PCS が直流母線を共用し、直流結合充電効率が 99.3% を超えて、変換段を一つ減らします。
弱電力グリッド地域の工場
電圧降下により設備が頻繁に再起動したり電力品質が基準を満たさない場合、省エネの前に供給品質を解消する必要があります。
島嶼と遠隔地域
配電末端や間欠供給の現場では、電気があれば連系運転し、停電時に重要な負荷を自動的に引き継ぎます。
重要負荷の供給保証
切替時間に敏感な生産ラインや医療施設では、最も厳しい負荷種別を基準に切替時間を指定します。
緊急電源と柴油蓄電
停電時は蓄電池が引き継ぎ、同時に柴油発電機を長時間バックアップとして起動し、両者が SOC に応じて役割を分担します。
太陽光発電所向け蓄電
連系点の電圧上限に制約がある再エネ案件では、グリッドフォーミング蓄電が連系規定と消費要求を同時に満たします。
設計と施工の要点
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① 連系点と切替点を明確にする
この二つの位置は切替時の過渡現象を直接左右します。切替点が重要な負荷から遠いと、瞬時の電圧降下が先に負荷へ伝わります。実務では切替点を負荷側にできるだけ近づけ、重要な負荷の前に过渡用コンデンサを設けます。
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② SOC 運用ウィンドウを定める
連系／非連系対応システムの SOC ウィンドウは純粋な連系型よりずっと狭くなります。時間帯差活用の調度可能域を確保しつつ、停電時のバックアップ電量も残す必要があるためです。実務では放電下限を 30〜40% 程度に設定し、基準はバックアップ時間とサイクル寿命のトレードオフで決めます。
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③ 負荷起動電流を検証する
非連系へ切り替えた瞬間には、蓄電池が全負荷の起動電流を単独で負担します。中騰数能の機は一般に1.1倍連続／1.25倍短時間の過負荷に対応し（SP60HCG2 は 150%）、それでも最大単機モーターの 6〜7 倍起動電流は個別に検証しなければなりません。定格出力の合計では代用できません。
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④ 保護と孤島防止
連系／非連系システムの保護論理は純粋な連系型より複雑です。非計画孤島を防ぐ孤島防止保護と、切替後に計画どおり成立させる計画孤島保護の両方が必要です。判別基準と遅延時間が異なるため、設計時にそれぞれの設定を個別に検討する必要があります、同一の定値を共用できません。
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⑤ 並機の通信と協調
グリッドフォーミング PCS を並列接続すると、周波数の基準源は必ず一つに限定します。実務では一台を主機として電圧・周波数の基準を確立し、他は追従させます。二台が同時に基準を作ると、周波数の競合と循環電流が発生します。SP250HAG2T と SP375/500HAG2 はいずれも 3 台並機に対応します。
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⑥ 環境と保護等級
弱電力グリッドの案件は屋外や半屋外が多いものです。壁掛け機は IP65（SP135HAPSS）、一体機キャビネットは IP54（SP250HAG2T、SP375/500HAG2）を使います。45℃超と標高 2000m 超では出力低下が必要です。
納入実績
よくある質問
連系／非連系の切替で設備は停止しますか。
いいえ。グリッドフォーミング PCS は切替中も運転を続けます。これは「停止してから再起動する」方式との根本的な違いです。中騰数能の一体型は能動切替 0ms、受動切替 10ms 未満で、負荷は瞬断しません。停止するのは純粋な追従型設備のほうで、外部基準を失うと出力を維持できないためです。
なぜ弱電力グリッドではグリッドフォーミング設備が必須なのですか。
弱電力グリッドには、まさに追従型設備が正常に動作するために必要なもの——外部の電圧・周波数基準——がありません。短絡容量の小さい線路では連系点の電圧が追従型デバイスのロックを外すまで低下することがあります。電圧を能動的に確立できるのはグリッドフォーミング PCS だけです。これが「並網は正常だが電力用到動かない」案件の説明でもあります。設備の出力が足りないのではなく、弱い基準の下で機能できないのです。
既存の系統連系蓄電は連系／非連系に改造できますか。
既存機器が非連系運転できるかどうかで決まります。多くの一般的な連系型 PCS は非連系出力を備えず、ソフトウェア更新で機能が得られるものでもありません。機器の変更が必要です。現実的な折衷案は交流母線に独立 STS モジュールを増設し、非連系運転可能な蓄電池を接続することですが、いずれにせよ蓄電池の追加は避けられません。プロジェクト初期に要否を決める方が、後からの改造より経済的です。
グリッドフォーミング型は連系モードで余計な損失がありますか。
グリッドフォーミング型と追従型では電力変換段の設計が近く、効率水準も同等です。損失差の本来の原因は制御方式ではなくトポロジーです。一体機は MPPT と配電をキャビネットに統合し、中間の交流接続段を減らします。交流結合方式は変換段が一段増えます。採否は損失差ではなく、切替機能の要否で判断するのが妥当です。
切替時間はどのように検証しますか。
実地測定が基本です。重要な負荷に電力記録器（またはオシロスコープ）を接続し、連系点を人為的に遮断して負荷電圧の中断時間を記録します。中騰数能製品の出荷指標は能動 0ms、受動 10ms 未満ですが、実値はスイッチの機械動作と検出論理に左右されるため、受入時は実測値を用い、受入報告書に明記します。
ディーゼルハイブリッドはどのように実現しますか。
本質は、ディーゼルを発電効率のよい運転領域に留めることです。SOC が閾値を下回るか負荷が PCS の出力を超えたとき、ディーゼルが始動して PCS と並給電します。SOC が十分で負荷が小さいときは停止し、すべてを蓄電池が負担します。EMS が SOC と負荷に基づきリアルタイムに分担を決めます。中騰数能の一体型には油電混動戦略とエンジンの自動起停内装されています。
その配電線は弱電力グリッドに該当しますか？
連系点の位置、線路長、実測電圧のデータをお送りいただければ、中騰数能が弱電力グリッドの判定を行い、追従型とフォーミング型の選定提言、および切替方式をご提案します。
判定と選定を依頼