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エネルギー・環境・蓄電および電力系統

電力需給とエネルギー貯蔵

電力系統は、常に供給と需要をバランスさせる必要があります。 1日の総発電量が均一であっても、それが需要と異なるタイミングで発生する場合は、蓄電や補助的な供給が必要となります。

関連する実験:再生可能エネルギーと電力網の収支 →
再生可能エネルギーと電力網の収支
再生可能エネルギーと電力網の収支の実験画面 →

概念と仕組み

電力は、瞬間のエネルギーの転送率を意味し、蓄積されたエネルギーは蓄積容量を意味します。これらの2つの量を同じ単位で加算または比較する必要があります。

供給量が需要量よりも多い場合、エネルギーを蓄積することが可能であり、需要量が供給量よりも少ない場合、それを放出することが可能である。 バッテリーが同じエネルギー量を持つ場合でも、蓄積容量と放電出力の制限によって機能は異なる。

関係式と成立条件

この実験は、各時間間隔において、供給、需要、充電、放電、および出力の制限が満たされることを確認します。充電および放電の効率を個別に適用した場合、累積的な損失が発生します。

このシステムは、24時間の合成データと、シンプルな保存モデルを使用します。実際の送電網、周波数調整、予測誤差、およびコストは、別個の問題です。

仮想実験で読み取る変化

毎時の供給と需要を合わせる必要があります。蓄電は余剰電力を移しますが、損失と容量上限があります。

24の1時間区間で合成需要、日射、風を使います。初期蓄電量は容量の50%、充電と放電の効率は各90%です。不足は補完発電で補います。送電網、予測誤差、周波数制御、費用は省略します。

重要な関係式と記号

Demand = Supply + Discharge − Charge − Curtailment · ΔESS = 0.9 Charge − Discharge/0.9

式で使う記号と単位
記号意味単位
出力ある時間区間のエネルギー伝達率kWまたはMW
蓄電残量現在貯蔵されているエネルギーkWhまたはMWh

例で確かめる

補完発電を含む供給が需要より多いとき、収支を合わせる項目は?

充電と出力抑制です · 毎時の供給と需要を合わせる必要があります。蓄電は余剰電力を移しますが、損失と容量上限があります。

よくある誤解

  • 単に、1日の発電量が1日の需要と等しいという事実だけで、常に需要が不足するのを完全に解消するとは限らない。

この概念を実験で確かめる

参考資料

OpenStax · University Physics Volume 2(英語)