小形風力発電のしくみ

小形風力発電とは

■JISで、風車直径が16m(受風面積200u)以下と定義されている。
■電気事業法で規制範囲が決められており、発電容量20kW未満の製品。
風車サイズ
(発電容量)
適用
電気工作物区分 工事計画届出 使用前検査 電気主任技術者
マイクロ
(1kW未満)
一般電気工作物 不要 不要 不要
小形
(20kW未満)
中小形
(20kW〜500kW未満)
自家用・事業用電気工作物 外部委託可
中型
(500kW〜1MW未満)
必要 必要
大型
(1MW〜)
専任

固定価格買取制度とは

■再生可能エネルギーで発電された電気を、電力会社が一定金額で買い取ることを国が約束する制度。
■小形風車は、買取価格55円/kWで、買取期間20年間と決められている。
平成28年度 風力発電買取価格と期間 *価格は税抜き価格
風力発電 20kW未満 20kW以上 洋上風力
買取価格 55円 22円 36円
買取期間 20年間 20年間 20年間
■本制度を適用するには、国の設備認定を必ず受ける必要が有る。
■設備認定の用件(満足する基準)が決まっている。
小形風力発電における基準
(20kW未満)
@メンテナンス体制が確保されていること
A特定計量器を用い適正な計量が可能なこと
B発電設備の内容が具体的に特定されていること
CNK(日本海事協会)の型式認証を得ていること

NK型式認証とは(ClassNK)

■日本海事協会による、風車の性能が基準に適合しているか確認するサービス。
NK型式認証

ソリッドウインドパワー風力発電装置の基本原理

システム概要図
風のエネルギーを回転エネルギーに変えて、電気エネルギーに変換し、商用電源系統に連系します。

ソリッドウインドパワー風力発電所の構成

システム概要図

発電システム基本構造及び動作について

発電システムの基本構造
3枚の固定ピッチストール制御ブレード ナセルを回転させるヨー駆動装置
ブレードを主軸に固定するハブ 回転部及び発電機を収納したメインフレーム
ローターの回転を増速機に伝える主軸 ヨー駆動装置を収納したサブフレーム
回転軸の回転を増速して発電機に伝える増速機 ナセルを支える可倒式高強度タワー
増速した回転を電気に変える発電機 発電機の制御と発電機からの電力を連系させる連系盤
増速機の増速側に取り付けられたブレーキ    
システム概要図
発電システムの動作
ブレードが風を受けてハブを回転させ主軸に回転を伝えます。
主軸から増速機により発電機へ増速した回転力を伝えます。増速比は1: 20で発電機の定格最大回転数は毎分1,000回転となります。
発電機からの電力はタワー内を通るケーブルにより制御盤に送られローターを最大定格毎分50回転にコントロールします。
送られた電力は連系インバータで連系可能な電力に変換されます。
変換された電力は、スマートメーターを通り連系線に送られ売電されます。電力は、3相3線200Vで低圧連系されます。
これらの発電を効率良く行うため、風向・風速計のデータを基にヨー制御により風車の向きを風向に追従させます。
風車の安全を確保するため風速が毎秒25m以上になった時には、ブレーキにより風車の回転が一時停止されますが、一定の風速まで下がった時点で再度発電が自動的に再開されます。
風車外観と発電量カーブ
システム概要図

発電システム基本構造及び動作について

年間平均風速別推定年間発電量
番号 年間平均風速 ※年間推定発電量
@ 5 m/s 50,500kWh
A 6 m/s 68,800kWh
B 7 m/s 83,500kWh
C 8 m/s 94,600kWh

SWP-19.8kW 製品仕様

項目 仕様
構成 水平軸型アップウィンド方式、3枚翼固定ピッチ、アクティブヨー制御
定格出力 19.8kW(定格風速10m/s)
発電機 非同期式誘導型発電機
増速機 平行軸2ステップヘリカルギア(1:20)
ローター径 14m (タイプSWP7000TB GRP製)154u(受風面積)
IECタービンクラス クラスV
重量 1450kg(ナセル)390kg(ローター)3100kg(タワー)360kg(コントローラー/インバータ)
カットイン風速 3m/s
カットアウト風速 25m/s
極値風速(3秒) 52.5m/s
定格ローター回転数 50rpm(最大)
最大作動温度範囲 -20℃〜+50℃
ハブ高さ 18m
風車保護システム インバータ回転制御 + 電磁作動ディスクブレーキ + 翼端チップブレーキ
騒音値 47dB
落雷対策 避雷針(ナセルトップ) + 翼端レセプタ
設計寿命 20年
制御監視 Web経由で制御及び状態監視が可能(e-メールによる警報転送機能有り)
保証 基本部品1年/主要部品5年
主要部品 ・ブレード(RMV社:デンマーク)
・発電機(VEM社:ドイツ)
・増速機(SALA社:スウェーデン)
・コントローラ(SWP社:デンマーク)
・インバータ(DVEテクノロジー社:デンマーク)
・ヨーイングシステム(BJ Gear社:デンマーク)

製品保証とメンテナンス

1年〜5年の製品保証(基本保障1年、主要部品保障5年)
年1回タワーを倒してのメンテナンス(必須有償契約:年次更新)
定期推薦交換部品の取替(5年〜10年毎:有償)
SWP-19.8kW 専用の損害保険付き(必須有償契約:2年目以降年次更新)
SCADAシステムと24時間監視(必須有償契約:年次更新)
PL保険加入済