研究の概要

風力発電の大量導入が進む電力系統において、系統安定化装置として広く使われる同期調相機（synchronous condenser）と、最新のグリッドフォーミング機能を持つ電力用コンデンサ（Enhanced STATCOM: E-STATCOM）を比較した論文です。電力アドミタンスベースの線形モデルと電磁過渡（EMT）シミュレーションの両手法を用いて厳密な比較を実施しました。

特に問題となっている「サブシンクロナス共振（SSR）」と呼ばれる風力発電所の不安定振動現象に対する制振効果を中心に評価しています。

主な発見・成果

  • E-STATCOMが全項目で優位: サブシンクロナス共振の制振、動的応答速度、過渡過電圧抑制のすべてにおいてE-STATCOMが同期調相機を上回ることを実証
  • 機械的制約からの解放: 同期調相機は機械的な慣性に制約されるが、E-STATCOMはソフトウェアでパラメータを自由に調整でき、仮想インピーダンスのエミュレーションも可能
  • 系統運用者向け設計基準を提供: 本研究は系統運用者が膨大なシミュレーションを実施せずにE-STATCOMの適合性を評価できるベンチマーク設計基準を提示

実務への応用

日本の洋上風力開発において、遠隔地の弱い系統に大規模風力発電所を接続する際の安定化技術選定に直接活用できます。①既存の同期調相機に代えてE-STATCOMを採用することで設備費・保守コストを削減できる可能性がある ②直列補償のある長距離送電線を持つ系統への風力接続時はSSR対策として特に有効 ③本論文が提示する設計基準を使うことで、コストのかかる詳細EMTシミュレーション前のスクリーニングが可能になる