分散型マイクログリッド：分散した太陽光・蓄電池・負荷を、调度可能な一つの系にまとめる
分散型マイクログリッドと単一拠点型との最大の違いは、ノードが多く、権利関係が分散し、調度の経路が長いことにあります。工場パークに異なる所有者の光蓄電ユニットが十数台あり、連系点容量もまちまちです。電圧が落ち、いずれかの机组が遮断された瞬間に、全体を誰が調整するかが問題になります。中騰数能のソリューションは各ノードを独立運転できる分散電源として作り、その上に站級 EMS で全体を編成します。故障隔離、功率分層、就近消納、非連系自己修復 を実現します。
- 99.3%直流結合充電効率
- 0ms一体機の能動切替
- 99.26%太陽光MPPT最高効率
- 3台単機並機能力
分散型と単一拠点型マイクログリッドの違い
単一拠点型は大容量の蓄電池を核に据え、供給半径も限られます。分散型は分散した資源を網状に組織し、互いに支え合う構造です。この違いを理解することが、機種の選定と運用設計の出発点になります。
単一拠点
一台の大容量機器を核に
機器室 一式、PCS 一式、電池 一系統。供給半径はケーブル長と電圧降下に制限されます。単一の工場やパークには適しますが、その一套が点検になると系全体が止まります。
故障の影響範囲が系全体に及び、増設には停止と改造が必要です。
分散型
互いに支え合うノード
各ノードが独立運転できる分散電源であり、上位 EMS が協調します。あるノードが遮断されても他のノードが給電を継続し、その負荷を吸収します。供給半径は単一機器ではなく系統構成によって決まります。
故障はノード内に封じ込められ、並機やノード追加で段階的に増設できます。
権利関係
複数业主・複数契約
パーク内の太陽光発電は A 社、蓄電池は B 社、充電設備は物业公司という所有関係にあります。分散型設計では計量・精算・制御権限の分離を最初から考慮し、投運後の後付けにしてはなりません。
一般的な運用は、エネルギーと資金は契約ごとに精算し、制御指令は EMS が一元的に配信し、物理的隔離は遮断器と保護で実現することです。
系统的レイヤー構成：ノードから上位調度まで
分散型マイクログリッドの運用論理は層別化しないと、站レベルとノードレベルで同じ電力を奪い合う混乱が起きます。以下 4 層が推奨される区分です。
站級調度層
サイトと电网の交換電力量と、ノード間の配分を決めます。制約は連系点容量と電力購入契約から生じます。站級 EMS だけが電力指令を下発でき、ノード級が連系点の潮流を勝手に変えることはできません。
ノード制御層
各ノード内で太陽光・蓄電池・当地負荷の運用を決め、站級指令に応えてピークカット・出力制限・電圧整定を実行します。切替論理と保護論理はこの層にあるため、切替応答時間はノード機器の検出と遮断器の動作でほぼ決まります。
機器層
PCS、DCコントローラ、MPPT、蓄電池、STS いずれの制御周期もミリ秒から数百ミリ秒です。この層は上位からの分単位指令を実電力・電流曲線に変換し、運転状態と警報を正しく上位へ報告します。
計測・保護層
電力量計・サンプリング・保護リレーが事実の基盤です。この層のデータ品質が運用判断の質と故障箇所の特定速度を決めます。多ノード系では全站で 1 台を共有するのではなく、各ノードに電力品質記録器を設置することを推奨します。
中騰数能の分散型マイクログリッド製品
ノード規模に応じて選定します。太陽光入力は MPPT か DCコントローラ、蓄電池接続は一体型か DC モジュール、ノード間の切替は STS、容量不足は並機で対応します。
シリーズ 光蓄電オールインワン
- 定格出力（連系）375/500kVA
- 太陽光入力120kW × 3/4
- 充電効率>99.3%
- 能動切替0ms
- 保護等級IP54 / IP20
光蓄電 オールインワン
- 定格出力（連系）250kVA
- 最大出力（非連系）275kW
- 最大電池電流200A × 2
- 太陽光出力60kW × 2
- 保護等級IP54 / IP20
DCコントローラ
- 定格出力210kW
- 入力電圧範囲600-1000V
- 最大入力電流220A
- 最高効率99.2%
- 並機6 units
太陽光MPPTコントローラ
- 定格出力200/150kW
- MPPT電圧範囲200-900V
- 最高効率99.26%
- 保護等級IP65
- 設置方式Wall
静電切替モジュール
- 定格容量200/400/600kW
- 最大交流電流330/660/1000A
- 切替時間<20ms
- 双方向検出Bidirectional
DC-DC モジュール
- 定格出力120/60kW
- 充電効率>99.3%
- 並機Supported
上表は典型的な構成例です。実際の選定には工場の単線図、負荷曲線、連系点の実測データが必要です。中騰数能はこれらに基づいて完全な選定報告書を作成できます。
自律機能 4 つ
これらはオプションではなく、「機器を並べただけ」の系と本物の分散型マイクログリッドを分けるものです。提案が本当に分散型の能力を持つかは、この 4 つが単独で成立するかで判断できます。
故障隔離
あるノードが故障するとそのノードの保護が作動して切離し、站級 EMS が電力を再配分して給電を維持します。各ノードの保護設定は個別に整定し、共通设置为避けてください。
功率分層
重要負荷はまず蓄電池が現地で支え、次要負荷はピーク時に切離します。太陽光はまず全量自消費し、残余のみを売電します。この順序は明示的に定義してください。暗黙の既定値では最優先の瞬間に違う負荷を切ってしまいます。
就近消纳
直流結合により太陽光と蓄電池は直流側で直接交換でき、電力変換段を 1 つ省けます。站級調度により余剰を持つノードが同一区間の逼迫ノードを優先して補い、すべてを電网へ返すことを避けます。多ノード系の収益はほとんどここにあります。
非連系自己修復
電网が失電すると、站級 EMS が各ノードの切替装置を非連系へ切り替え、蓄電池が電圧・周波数の基準を作り、所定の優先順位で負荷を復帰させます。この順序が成立するかは、どのノードが実際に非連系出力を持つかによるため、設計段階で確認が必要です。
調度・計量・通信
多ノード系の運用体験の大半はこの層の設計品質でほぼ決まります。機器選定は変わりませんが、現場の担当者が明確なデータを見るか、警報の山を見るかが変わります。
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站級 EMS の責務範囲
站級 EMS は連系点潮流の制御、ノード間の電力配分、ピークカット戦略の実行、対外精算データの生成を担当します。機器側の MPPT 追従と電流ループ制御はノード級の担当で、站級が重複実装する必要はありません。この境界が曖昧だと、二つの論理が制御権を奪い合って系統が不安定になります。
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計量と精算
複数业主の場合は各ノードの連系点で独立計量し、站級は集計のみを行い、再計算は行わないでください。这样各方の契約条件が異なっても、精算データを特定のノードまで追跡できます。
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通信アーキテクチャ
ノードと站級の間は RS485 またはイーサネットを使い、順に上位へ上報します。站級は 4G または有線で監視プラットフォームに接続します。中騰数能の機器は RS485/CAN と 4G をサポートするものが多く、站内ネットワークが律速になることはほとんどありません。ただし注意が必要で、通信は監視と指令配信のみを伝搬し、保護経路として使用できません。保護はハードウェア保護装置が単独で完遂しなければなりません。
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非連系・連系の権限管理
非連系への切替は人の安全に関わるため、権限を厳しく管理します。切替指令は站級 EMS からのハード接点または認証済み通信のみ受け付け、ローカル盤を緊急バイパスとして設けてください。あらゆる来源の指令で切替が起爆しないことが重要です。
代表的な応用シーン
工場パークの多ノード型
パーク内に複数所有者の太陽光発電と蓄電池があり、連系点容量が限られるため自家消費を優先します。変圧器区画でノードを分け、各ノードを独立運用させ、余剰電力の融通は站級 EMS に任せるのが定石です。屋上の太陽光、蓄電池、充電設備を一つの機器室に集約せず、3 から 5 つのノードに分けるのが定石です。
工場・商業施設の屋根太陽光と蓄電池
屋上の太陽光出力曲線と負荷曲線は時刻的に一致しません。正午の出力が大きいまま、日中の一部時間帯で消費も大きい状態が続きます。蓄電池を入れると正午の余剰を夕方のピークへ移せます。ノードは通常屋根の下に設置し、インバータ台数に合わせて容量を決め、RS485 でパークの集積点へ接続します。
充電設備と光蓄電の協調
充電負荷は特定の時間帯に集中するため、直接接続すると変圧器のピークが持ち上がります。充電設備を光蓄電ノードの後ろに置き、站級 EMS が充電需要に応じて太陽光と蓄電池の出力を配分します。谷時充電を優先して需要料金を下げ、充電の起動電流が他の負荷に影響しないようにします。
複合エネルギー工場のマイクログリッド
太陽光、蓄電池、ディーゼル発電機、冷却・圧縮空気など制御可能な負荷が同時に存在します。重要なのは設備を単に並べるのではなく、どの条件で誰が電力を供給すべきかを確定することです。ディーゼル発電機は蓄電池 SOC が閾値を下回るか負荷が PCS の出力を超えたときにだけ起動し、それ以外は待機します。
データセンターのバックアップ電源
切替時間が重要なシーンでは、並連系機器に STS を組み合わせるのではなく、そのノードが実際の非連系出力能力を持つことが前提です。蓄電池は IT 負荷の実使用電力で容量を決め、上流の電網点検時にどの範囲を供給し続けるかを確認します。
農村配電区での光蓄電実証
日中の太陽光発電の逆送が末端電圧を持ち上げ、夕方は負荷と出力が同時に下がるため、電圧越限が起きやすくなります。この実証では通常、小容量の壁掛け机型を配電変圧器の下流に分散配置し、変電所内の大型設備に頼らずノード側の電圧制御で逆送を抑制します。
ゼロ炭素パークの全体プラン
パークがゼロ炭素認証や绿色電力を申請する場合、計量口径が認証規則と一致している必要があります。この種案件の難点は設備ではなくデータにあります。自家消費割合、余剰売電の帰属、グリーン証書の扱いについて、ノード区分の段階で確定させないと後から遡及できません。
既存変電所の分散増設
既存の機器室と連系容量があり、新規連系を申請せずに光蓄電を増やしたい場合，新增機器を負荷中心近くへ分散配置し、既存の連系点容量を共通制約として使う手法を取ります。ただし既存 EMS が外部からの電力指令を受け付けられることが前提で、できなければ追加したノードが各自で動くだけになります。
設計と施工の要点
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① 先にノードを区分し、その後に設備を選ぶ
ノード区分の根拠は変圧器区画、権利関係、連系点位置であり、機種ではありません。「誰がどこにあり、どこへ接続し、誰の計量か」を先に確定させてからでないと、機種の選定に制約条件がありません。順序を逆にすると、機種は合っているが接続できない結果になります。
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② 各ノードの容量は個別に計算する
站級の総容量が足りていても、各ノードで足りているとは限りません。ノード容量はそのノード内の太陽光出力、負荷曲線、利用可能な連系点容量で決まり、三者が噛み合っている必要があります。全駅の負荷ピークに合わせて蓄電池容量を決めると、遠方のノードの蓄電池が長く游休状态的になります。
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③ 非連系時の供給範囲を明示する
停電時も給電が必要な機器をすべて挙げ、各機器の起動電流を確認します。蓄電池はこれらの起動電流を単独で負担し、定格出力の合計では代用できません。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%）、ただし大容量モーターは個別に検証する必要があります。
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④ 保護設定をノードごとに整定する
多ノード系では各ノードの短絡電流レベルが異なるため、全站に単一の設定を適用すれば必ず問題が起こります。過電流、瞬時、接地保護の設定値と遅延時間は各ノードの等価インピーダンスから個別に算出し、上位・下位との時間差を配合します。連系保護と非連系保護は判定条件が異なるため、それぞれ整定します。
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⑤ 並列時は基準源を一つに限定する
グリッドフォーミング機器を並列に接続する場合は、電圧・周波数の基準を作る主機を一台指定し、残りを従機とします。主機が二台あると周波数の競合と循環電流が発生します。中騰数能の SP250HAG2T と SP375/500HAG2 はいずれも 3 台並機に対応するため、主機の割り当てと切替論理を設定時に確定させてください。
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⑥ 設置環境と保護等級を合わせる
屋外・半屋外では、壁掛け机型は IP65（SP135HAPSS）、一体機キャビネットは IP54（SP250HAG2T、SP375/500HAG2）を使います。高温地域では出力の低減に注意してください。45 ℃ を超えると出力は曲線に沿って低下し、高標高（2000 m 超）でも同様に downrating が必要です。この 2 つを見落とすと、夏の夕方のピークで問題が出ます。
納入実績
よくある質問
分散型と単一拠点型はどのように選ぶべきですか。
判断基準は 2 点です。ノードが分散していて所有者が異なるか、連系点容量が逼迫しているか。資源がひとつの機器室に近く单一所有者なら単一拠点型のほうが単純で経済的です。資源が複数箇所に分かれ所有者も異なる、あるいは連系点容量が上限に近いなら分散型が必然になります。主力を単一拠点とし一部だけノードにする混在型もあります。
一つのノードにどれだけの太陽光と蓄電池が接入できますか。
ノード内の設備構成によって決まります。中騰数能の製品線は 30kVA から 750kVA まで、壁掛けハイブリッドインバータと電池 1 系統から、375/500kVA 一体機の複数系統太陽光入力までをカバーします。実際の制約は主に 3 点です。太陽光入力の系統数と 1 系統あたりの出力（インバータ制約）、電池電流（PCS とケーブル断面積の両方制約）、連系点容量。前二つは仕様書で確認でき、三番目は現地測定が必要です。
ノード間の通信が途切れるとどうなりますか。
各ノードは単独で運転を続ける必要があります。これは分散型設計の基本要件です。通信が途切れた場合、ノードは最後に受信した電力指令のまま本地コントローラにフォールバックして運転を続け、遮断しません。ただし注意が必要で、非連系時に通信を失うことは連系時とは意味が異なります。連系時は电网から周波数基準を得られますが、非連系時は完全に自らに依存するため、ローカル制御論理が電圧・周波数を単独で調整できることが前提です。
分散型は単一拠点型より投資額が高くなりますか。
設備費は通常高くなります。点小容量になるほど台数、通信、保護の設定が増え、そのぶん費用も増えるためです。ただし総所有コストは下がる場合があります。分散発電はケーブル長と損失を削減し、故障の影響範囲が小さいため停止損失が減り、容量も必要に応じて段階的に増設できます。経済的かは増設頻度と停電損失の大きさによります。初期見積ではなく 10 年の総保有コストで比較してください。
単一拠点型を後から分散型に改造できますか。
できましたが、初期から分散型として設計するより費用がかかります。改造には連系点と保護の追加、通信と計量の見直し、分散型インターフェースを持たない既存 EMS の交換が必要です。実際の問題は別のところにあります。初期にノード単位の計量と通信がなければ、後から過去のデータを復元できず、複数业主の精算が難しくなります。つまり改造可能かどうかではなく、初期にインターフェースと計量点を確保していたかどうかが問題です。
契約から運転開始までどのくらいかかりますか。
時間の大部分は设备的供給ではなく、設計と承認に費やされます。標準的な流れは、現地調査とデータ収集 2 から 3 週間、設計と機種選定 2 から 3 週間、納期 4 から 8 週間（一体型と壁掛け型で差が大きい）、据付と試運転 1 から 3 週間、連系検査と届出 2 から 6 週間（地域の電力会社の手続きによる）です。蓄電池の連系試験や消防審査が絡む場合は、さらに時間が加わります。
貴社の敷地は分散型マイクログリッドに適合しますか？
連系点の位置、既設の分散資源リスト、電力使用曲線をお送りいただければ、中騰数能がノード区分と容量の一次試算を行い、分散型と単一拠点型を比較してご提案します。
分散型マイクログリッドの提案を依頼