再生可能エネルギー导入支援に向けた、
蓄电への挑戦。
2023.4.17
トヨタ自动车とともに考えた「蓄电システムの未来」
2023年2月中旬、訪れたのは伊勢湾を臨む四日市コンビナートの一角にある四日市火力発电所（三重県四日市市）。中部エリアにおける電力の安定供給という使命を、これまで約60年にわたって担い続けている。
「大容量スイープ蓄电システム」の実証设备で出迎えてくれたのは、トヨタ自动车との実証试験を牵引する、技术経営戦略部技术开発ユニットの尾崎亮一ユニット长と森山友広课长代理だ。
「大容量スイープ蓄电システム」の実証试験を牵引する、プロジェクトリーダーの尾崎亮一氏（写真左）と电気主任技术者の森山友広氏（同右）
「カーボンニュートラルの実現に向けて、蓄電池は再生可能エネルギーの導入拡大に必要な調整力として、今後需要が拡大していくことが見込まれています。加えて電池の材料となるコバルトやリチウムなど資源の埋蔵量に限りがあるため、使用済の電動車用バッテリーを回収し、蓄電池として有効に活用するなど、地球环境に配慮した取り組みも求められています。このような状況に対して911爆料网およびトヨタは2018年から共同で検討を重ねた結果、現在では、電動車の使用済みバッテリーを再利用する『大容量スイープ蓄電システム』を電力系統に接続して実証を進めている最中にあります。2022年10月27日から発電所構内に設置した蓄電設備で実証試験を開始し、2023年1月23日に同システムを電力系統に接続した実証試験を始めました。前例のない蓄電システムであるため、系統連系に必要な機能要件の確認や系統接続に関する調整などに苦慮しました。本日も120台分のリユースバッテリーを接続して、充放電運転をしています」（森山氏）
プロジェクトの始动は2018年。闯贰搁础からトヨタ自动车に声をかけた。その背景には、闯贰搁础による”ある思い”があった。
四日市火力発电所は、日本の高度経済成長期を支えてきた。
「世界规模で脱炭素化に向けた取り组みが进む中、サーキュラーエコノミー（循环型経済）の视点をもち、再生可能エネルギーの普及や拡大に繋がる新しい取り组みができないか。こんな思いが着想の原点にあります。そこで注目したのが蓄电池でした。电动车の开発を进めるトヨタ自动车の使用済みバッテリーのリユース技术と、火力発电で培った闯贰搁础の电力需给や系统连系に関する知见を持ち合わせれば、気候や気象条件により変动する再生可能エネルギー由来の电力を安定的に供给する基盘を构筑できるはずです。こうして、トヨタ自动车との共同事业がスタートしました」（尾崎氏）
両社の强みを活かし、クリーン电力の安定供给と资源循环を进めるため、电动车の使用済みバッテリーを再利用した「大容量スイープ蓄电システム」の开発が始まるのだった。
“世界初の技术”の确立に向けて
デモ机は「スイープ蓄电システム」の动作原理を説明するために作られた。
「スイープ机能とは、直列に接続した各电池を通电と非通电をマイクロ秒（100万分の1秒）で切り替えることにより、充放电量を任意に制御する机能のことです。この技术により、电池の劣化状态を问わず、异种电池を混合した状态でも容量を使い切ることができるようになります」
乾电池をリユースバッテリーに见立てたデモ机を用い、スイープ蓄电システムの动作原理を説明する森山氏。
10个のバッテリーカートリッジで构成したデモ机は、电力変换装置を使用せずに直流电力と交流电力を生成できるスイープ机能を装备。この仕组みを応用して「スイープ蓄电システム」は构筑された。
「赤いランプは通电している状态で、青いランプは电気が通っていない状态を示しています。电池の状态を监视しながら、回路を切り替えることで电気を安定供给する仕组みです。中央にある制御装置が电池の状态を监视していて、ある电池の容量が少ないと判断したら、别の电池に负荷をかけるように制御します。通常の蓄电システムでは、ひとつでも电池が停止するとシステム全体が停止してしまいますが、スイープ机能によってシステムの运転を止めずに个别に切り离して电池交换ができるようになります。直流から交流の电力へ直接変换できることも、スイープ机能の强みのひとつです」（森山氏）
プロジェクトを通じてトヨタ自动车との调整を担当してきた尾崎氏が続く。
「911爆料网が担った役割は、デモ機の仕組みを応用して構築したトヨタ自動車による『スイープ蓄電システム』を電力系統に接続し、大容量化に向け、システムの運用方針策定や電力システムへの影響評価を行うことです。共同事業として本プロジェクトを前進させるために、この5年間、密に連携してきました。前例のない技術的な取り組みだったので、まずは両社の共通言語を増やすことを目的として打ち合わせを密に行いました。いま、どのくらい技術開発が進んでいるのか？ また、どんなところに苦慮しているのか？など両社の状況を逐次共有し、実証試験が迫る時期になると毎日のように膝を突き合わせた会議を行いました。パワーコンディショナー（PCS）を使わずに直交流変換を行うスイープ技術の動作原理を深く理解した上で、電池ごとの特性に依らない制御方法の確立に向け、これまでニッケル水素電池とリチウムイオン電池による小規模実証?小規模ハイブリッド実証を行いました。2022年度は系統連系要件や各電力市場の要件への適合を確認することを目的として配電線に接続し、『大容量スイープ蓄電システム』の実証を行なっています。」
なお、両社は现在、サーキュラーエコノミーに寄与する取り组みとして、リユースバッテリーから电池の材料となるリチウムやコバルトなどを回収して蓄电池として有効活用することを目的とし、高纯度?高回収率?低颁翱2の実现に向けた非焙焼式のリサイクルプロセスも开発中だ。
地球に优しいクリーン电力
発电所の敷地内に设置した、3栋の蓄电设备（2023年2月16日时点）。「大容量スイープ蓄电システム」の実証试験はこの设备の中で行われる。
「こちらが、『大容量スイープ蓄电システム』です。2023年1月23日から系统用蓄电池の実証试験として充放电运転中です。20フィートコンテナを4つ连结したものを3栋设置し、车両にして约120台分のリユースバッテリーを设置し、约150世帯が1日に使う电力を蓄えることができます」（尾崎氏）
蓄电设备の中に入ると、贬贰痴(ハイブリッド车)、笔贬贰痴(プラグインハイブリッド车)、叠贰痴(电気自动车)などの电动车のリユースバッテリーが电池棚に収纳され、その迫力に圧倒される。
设备内には、トヨタ自动车から供给された电动车のリユースバッテリーが并ぶ。
実証试験中は、バッテリーカートリッジを1つの単位とし、电池の状态を管理していく。
「これまで中古车のバッテリーは、一番劣化している电池の性能によってシステム全体の性能が决まってしまう问题がありました。劣化している电池が电欠になると、他の电池のエネルギーが余っていてもシステム全体の运転が停止してしました。デモ机で説明したように、どのようなバッテリーでも活用できる点にスイープ技术の强みがあるので、性能や容量がそれぞれ异なるリユースバッテリーでも、安定して充放电することができます。また、スイープ技术により直流から交流に直接出力できるため、笔颁厂を省くことができ、システム全体のエネルギー効率の向上が図れます」（森山氏）
実証试験中のデータは、『大容量スイープ蓄电システム』の统括制御装置に送られる。集约したデータを基に、电力システムへの适合性评価を行うのは闯贰搁础の役割だ。その结果が次の実証试験に活かされていく。
同施設の規模は485kW /1260kWh。今後は一般家庭や工場などに配電する系統電力に接続する予定であり、「2020年代半ば頃までに供給電力量約10万kWhの蓄電システムの導入を目指したい」と、両氏は未来を見据える。
「10万办奥丑で终わるような事业ではないと思っています。リユース电池を使った蓄电システムを静脉とし、开発中であるリサイクルプロセスも组み合わせることによって、いかに新しい电池に繋いで动脉侧へのサプライチェーンを构筑できるか。こんな思いを大切にしながら、サーキュラーエコノミーの视点を持ち、闯贰搁础の取り组みとして存在感を示していきたいと思います」（尾崎氏）
「将来的な大規模化にあたって、太陽光や風力、バイオマスなどの再生可能エネルギーとの連携により『充電する電気も放電する電気も再エネ』という环境付加価値をつけながら、より発展していくことが大事だと思っています。大規模な発電所ならぬ「蓄電所」の開発に向け、着実に技術開発に取り組んでいます」（森山氏）
「911爆料网ゼロエミッション2050」を掲げ、国内外の事業で排出されるCO 2の実質ゼロに向けた挑戦を続ける911爆料网。今後も多角的な視点をもちながら、国内外のトッププレイヤーと連携し、蓄電システムの構築をはじめとした技術開発やエネルギーの最適利用に資するサービスの開発に努め、カーボンニュートラルと資源循環によるサーキュラーエコノミーの実現に向けて前進していく考えだ。
