太陽光発電・バッテリー蓄電池システム（BESS）・双方向電力潮流向け配電用変圧器

従来の配電網は、基本的に単純な潮流モデルに基づいて設計されてきました。すなわち、電力は送配電事業者の系統から変圧器を経て、最終的な需要家へと一方向に供給されるというモデルです。しかし、近年の急速な普及により、 太陽光発電（PV）、バッテリー蓄電池システム（BESS）、マイクログリッド、および柔軟な負荷 がこのモデルを大きく変えています。

現代の配電用トランスフォーマーは、複数方向への電力潮流に対応する必要がある場合があります。太陽光発電出力が高まる時期には、PVシステムから送電網へ向けて電力が流れることもあります。蓄電池システム（BESS）は、充電時に送電網または太陽光発電システムから電力を供給され、放電時には地域の負荷や送電網へ電力を供給します。

このような変化する負荷サイクルは、以下の機器に対する新たな技術的検討事項を生じさせます。 太陽光発電用配電トランスフォーマー 、BESS用トランスフォーマーおよび双方向電力潮流対応トランスフォーマー 。トランスフォーマーの定格容量、電圧調整性能、インピーダンス、熱特性、高調波対策、保護機能、監視機能、および電力会社との連系要件など、すべてを総合的に検討する必要があります。

当社はトランスフォーマーおよびプレハブ式変電所のメーカーとして、 鼎新電気 当社は、太陽光発電（PV）、蓄電池システム（BESS）、マイクログリッド、送配電事業者、商業施設、産業施設向けに、用途に応じたカスタマイズ型トランスフォーマーを提供しています。

1．一方向型配電から双方向電力潮流へ

従来の配電モデルは次のように表されます。

送配電網 → 配電用トランスフォーマー → 電気負荷

太陽光発電とバッテリー蓄電池の導入により、この関係性は変化します。

太陽光発電

太陽光発電設備の発電量が当地の負荷需要を下回る場合：

送配電網 → 変圧器 → 負荷

太陽光発電量が当地の消費量を上回る場合：

太陽光発電 → 変圧器 → 送配電網

この状態は一般的に次のように呼ばれます： 逆動力流量 または 逆潮流（送電網への電力供給） .

バッテリー蓄電池（BESS）の充電

バッテリー蓄電池（BESS）が充電中である場合、電力の流れは以下のようになります：

送配電網／太陽光発電 → 変圧器 → バッテリー蓄電池（BESS）

BESS放電中

バッテリーが放電しているとき：

BESS → トランスフォーマー → 地域負荷／送配電網

太陽光発電＋BESSのハイブリッド方式

ハイブリッド方式では、以下のすべての運転モードを組み合わせることが可能です：

送配電網 ↔ 配電用トランスフォーマー ↔ 太陽光発電（PV）／BESS／商業用負荷

このため、トランスフォーマーには1日のうちに変動する負荷レベルおよび双方向の潮流が生じる可能性があります。

トランスフォーマーはシステムの一部にすぎません。完全な再生可能エネルギー事業においては、トランスフォーマーの構成をインバーター、PCS（パワーコンディショナシステム）、開閉器、保護装置、接地設備、計測機器および送配電事業者との連系設計と整合させる必要があります。

2．太陽光発電およびBESSがトランスフォーマーの負荷サイクルを変化させる理由

従来の電気負荷は、比較的予測可能なパターンで変動することが多い一方、太陽光発電およびBESSは、よりダイナミックな運転条件をもたらします。

日中の太陽光発電量の変化

太陽光発電出力は以下の要因によって変動します：

• 日射量

• 雲の量

• 時間帯

• シーズン

• 設置方位

• 太陽電池アレイの容量

• インバータの制御戦略

したがって、太陽光発電所に接続された変圧器は、1日の間に負荷率が大きく変化する可能性があります。

蓄電池（BESS）は運転モードを切り替えることができます

蓄電池システムは、以下の条件に応じて充電または放電を行います：

• 時間帯別電気料金

• ピークカット

• 需要管理

• 再生可能エネルギーの最適化

• グリッドサービス

• 予備電源の要件

• 送配電指令

このため、変圧器は送電と受電を繰り返し切り替える状態に陥る可能性があります。

平均電力では不十分です

変圧器の選定は、平均電力のみに基づいて行ってはなりません。

プロジェクトチームは以下の項目を評価する必要があります：

• 最大受電電力

• 最大送電電力

• 連続負荷

• 短時間負荷

• 充電・放電サイクル

• 1日の運転プロファイル

• 季節ごとの運転プロファイル

• 今後のシステム拡張

変圧器は、その使用期間中に想定される実際の運用シナリオに基づいて評価する必要があります。

3. 逆潮流：プロジェクトチームが検討すべき事項

逆潮流が自動的に問題になるわけではありません。

配電系統がもともと一方向の電力供給を前提に設計されており、その後、分散型発電設備や蓄電池など、出力規模の大きな機器が接続された場合に、工学的な検討課題となります。

選択する前に 双方向潮流対応変圧器 プロジェクトチームは、電気系統全体を評価する必要があります。

電力会社との連系要件

地域の電力会社が定める要件には、以下が含まれる場合があります：

• 最大送電可能容量

• 圧力の調節

• 保護性能

• 計測

• 電力品質

• トランスフォーマーの構成

• 停車

• スイッチング

• 系統連系検討

これらの要件は、変圧器の設計を確定する前に確認する必要があります。

変圧器のタップ構成

変圧器の巻線比は、下流系統に供給される電圧に影響を与えます。

逆方向に潮流が流れる場合、電圧の挙動も変化することがあります。したがって、適切なタップ配置は、当該プロジェクトにおける送電（系統への出力）および受電（系統からの入力）の運転条件に基づいて評価する必要があります。

保護協調

逆潮流は、保護機能の前提条件に影響を及ぼす可能性があります。

エンジニアは以下の点を再検討する必要がある場合があります：

• 方向性保護

• 過電流保護

• 地絡保護

• リクローザの設定値

• ヒューズの協調

• アンチアイランド保護

• ブレーカーの定格

トランスフォーマーは、全体的な保護システムから切り離して考えることはできない。

ケーブルおよび開閉器の定格

最大出力電流が影響を及ぼす要素：

• 中圧ケーブル

• 低圧導体

• Switchgear

• 切断します

• 母線

• 計測装置

すべての機器は、双方向に想定される最大電流に対して確認する必要がある。

4．電圧調整およびタップ選定

太陽光発電およびBESS（バッテリー蓄電池システム）プロジェクトにおいて、電圧管理も重要な検討事項である。

太陽光発電関連の電圧上昇

太陽光発電（PV）システムが配電網に電力を供給する際、特に地域の需要が低く発電量が高い状況では、フィーダー沿线で電圧が上昇することがあります。

電圧上昇の大きさは、以下の要因に影響されます：

• 出力電力

• フィーダーのインピーダンス

• 変圧器のインピーダンス

• ケーブル長

• 地域の負荷

• ネットワーク構成

• インバーターの制御方式

変圧器単体では、すべての電圧上昇問題を解消することはできません。

蓄電池（BESS）の充電と電圧降下

蓄電池（BESS）が高電力で充電している場合、局所的な大きな需要を生じさせます。

この現象が電圧降下を引き起こすかどうかは、以下の要因によって異なります：

• 充電電力

• トランスフォーマー容量

• フィーダーのインピーダンス

• ケーブル長

• 既存負荷

• 系統の強さ

タップおよび電圧制御

プロジェクトに応じて、エンジニアが以下を評価する場合があります：

• 固定タップ設定

• 無励磁タップチェンジャー

• 負荷時タップチェンジャー

• 圧力の調節器

• インバータによる電圧制御

• 無効電力制御

適切な戦略は、電力会社の系統およびプロジェクトの構成に応じて異なります。

したがって、変圧器の選定は、インバータ制御、電圧調整機器、および全体的な連系系統調査と整合を図る必要があります。単独の対策として扱ってはなりません。

5. 高調波、電力品質、および熱的考慮事項

太陽光発電用インバータおよびバッテリー蓄電池システムは、電力電子機器を用いて交流（AC）と直流（DC）の間で電気エネルギーを変換します。

その他の現代的な機器—たとえば、 PCS（パワーコンディショナ）装置、UPS（無停電電源装置）、EV充電器、および可変周波数駆動装置（VFD） —もまた、非線形な電流特性を引き起こすことがあります。

高調波が重要な理由

高調波電流は以下のような影響を及ぼす可能性があります：

• 変圧器の過熱

• 損失の増加

• 機器の効率低下

• 電圧歪み

• 熱応力の増加

実際の影響は、機器の設計、高調波スペクトル、系統インピーダンス、運転条件、および適用される規格に依存します。

何を評価すべきか？

プロジェクトによって異なりますが、エンジニアは以下を検討することがあります：

• 総合ひずみ率（THD）

• 各高調波次数

• 負荷電流スペクトル

• 変圧器の熱容量

• 必要となる出力低減（デレーティング）要件

• インバータおよびPCSの仕様

• 力率

• 無効電力要件

非線形負荷が多量に存在するプロジェクトでは、変圧器を選定する際に、その定格kVA値のみを根拠とすべきではありません。

最終設計は、適用される電気規格およびプロジェクト固有の電力品質要件に対して検証される必要があります。

6．太陽光発電およびBESS向け適切な変圧器タイプの選定

両方 油入配電トランス であり、 樹脂封止型変圧器 再生可能エネルギー分野への適用が可能です。最適な選択はプロジェクトによって異なります。

プロジェクト要因	油浸式トランスフォーマーに似ています	ドライタイプトランス
屋外用送配電用途	一般的な選択肢	用途に依存
大容量プロジェクト向け	よく検討される	設計および現場条件に応じて異なる
屋内設置	絶縁油／防火対策を要する	屋内用途に適していることが多い
火災に敏感な場所	流体の選定および封止について検討が必要な場合がある	絶縁用液体なし
環境への曝露	構成によって異なる	構成によって異なる
メンテナンス	変圧器の設計および使用流体によって異なる	換気状況および運用環境によって異なる
冷却	液体を用いた熱伝達	空気冷却
最終的な選定	電圧、容量、設置場所、規格、および総コストに基づく	電圧、容量、設置場所、規格、および総コストに基づく

Oil-filled transformers

油入変圧器は、送配電会社向けおよび屋外配電用途で広く使用されています。

プロジェクトの内容に応じて、絶縁油には従来の鉱物油のほか、エステル系油などの代替油が用いられることがあります。

油の選定に当たっては、以下の点を考慮する必要があります：

• 防火性能に関する要件

• 環境条件

• 送配電会社の仕様

• 取付場所

• メンテナンス戦略

• 環境リスク

樹脂封止型変圧器

乾式変圧器は液体絶縁を必要としないため、屋内や商業・産業施設、あるいは火災リスクの高い用途において有利な選択肢となります。

ただし、乾式変圧器は適切な換気、熱管理、設置スペース、および環境保護対策も必要です。

太陽光発電やBESS（バッテリー蓄電池システム）プロジェクトに「最も優れた」変圧器タイプは一概には存在しません。選定は、プロジェクト全体の設計に基づいて行う必要があります。

関連記事： 【乾式変圧器 vs. 油入配電変圧器】

7．太陽光発電および蓄電池プロジェクトにおける変圧器設計に関する検討事項

「太陽光発電用トランス」または「BESS用トランス」の見積りを依頼する前に、プロジェクトチームは運用要件を明確にしておく必要があります。 太陽光発電用トランスまたはBESS用トランス 、プロジェクトチームは運用要件を明確にしておく必要があります。

電気関連の質問

• 一次側電圧は何Vですか？

• 二次側電圧は何Vですか？

• トランスの定格容量は何kVAですか？

• 最大受電電力は何kWですか？

• 最大送電電力は何kWですか？

• 系統周波数は何Hzですか？

• 必要なインピーダンスは？

• 必要なベクターグループは？

• 必要なタップ構成は？

用途に関する質問

• このトランスフォーマーは太陽光発電（PV）のみに接続されますか？

• バッテリー蓄電池システム（BESS）のみに接続されますか？

• 太陽光発電（PV）とバッテリー蓄電池システム（BESS）のハイブリッドシステムの一部ですか？

• このシステムは商用電源網（グリッド）に連系されていますか？

• マイクログリッドはアイランド運転モードで動作可能ですか？

• このトランスフォーマーには双方向の電力潮流が発生しますか？

• 1日の予想運転サイクルは？

電力品質に関する質問

• 著しい非線形負荷は存在しますか？

• 予想される高調波スペクトルは？

• 無効電力制御は必要ですか？

• 電圧調整は必要ですか？

• 電力会社が定める特定の電力品質制限はありますか？

将来の拡張に対応できるよう設計されています

プロジェクトチームでは、以下の点も検討する必要があります：

• 追加の太陽光発電（PV）容量

• 追加の蓄電池（BESS）容量

• 輸出制限値の引き上げ

• 新規負荷

• EV充電

• マイクログリッドの拡張

• 追加の変圧器

初期設置時のみ選定された変圧器は、将来的な拡張を考慮していない場合、ボトルネックとなる可能性があります。

8. モニタリングと資産可視化

再生可能エネルギー事業では、変圧器の負荷が1日のうちに大きく変動する場合があります。

モニタリングにより、発電所の運転担当者および保守チームにとって有用な運用データが得られます。

変圧器の種類やプロジェクト要件に応じて、モニタリング項目には以下が含まれる場合があります：

• トランスフォーマー負荷

• 現在の

• 電圧

• 油温

• 巻線温度

• オイルレベル

• 冷却状態

• アラーム発生条件

• 過負荷イベント

• リモート通信

SCADAおよびEMSとの統合

大規模な太陽光発電およびBESSプロジェクトでは、変圧器の監視を以下と統合することがあります：

• SCADA

• エネルギー管理システム（EMS）

• 発電所監視プラットフォーム

• ビル管理システム

• 遠隔資産管理システム

これにより、運用担当者は変圧器の運転状態を把握し、異常事象を特定できます。

監視は機器の故障を完全に防止するものではありませんが、状態に基づく保守（CBM）を支援し、運用の可視化を向上させます。

これは、定期的な現地点検が少ない可能性のある、遠隔地の再生可能エネルギー施設において特に有効です。

9．太陽光発電およびBESS用配電変圧器の仕様策定方法

明確な技術仕様書を作成することで、変圧器メーカーがプロジェクトの実際の運転条件を正確に理解できます。

太陽光発電およびBESS用変圧器のRFQチェックリスト

要件	ご提供いただく情報
サイト	設置場所および周辺環境条件
応募	太陽光発電／蓄電池（BESS）／太陽光発電＋蓄電池（PV＋BESS）／マイクログリッド
容量	定格容量（kVAまたはMVA）
一次電圧	高圧／中圧電圧
二次電圧	低圧または中圧電圧
輸入電力	系統からプロジェクトへの最大送電電力
出力電力	プロジェクトから系統への最大送電電力
ベクトルグループ	プロジェクト固有の要件
インピーダンス	要求される割合
タップ構成	固定式／無負荷タップ切替式／負荷時タップ切替式
冷却	要求される冷却方式
トランス種別	乾式／油入式
液体で	鉱物油／エステル油／その他の適用される絶縁油
ハーモニクス	予想される非線形負荷および電力品質要件
モニタリング	必要なセンサーおよび通信機能
規格	適用される電力会社規格および電気規格
認証・資格	対象市場／プロジェクトで求められる認証
納品	必要な製造および納期スケジュール

送電容量と受電容量が重要な理由

再生可能エネルギー用トランスフォーマーのRFQに追加すべき最も重要な項目の一つは 最大受電・送電電力 .

従来型の負荷専用仕様では、最大負荷は明記されるものの、システムがどれだけの電力を送電（売電）できるかが記述されない場合があります。

双方向システムでは、電気的解析および機器仕様において、両方向（受電および送電）の要件を含める必要があります。

10. マイクログリッド用トランスフォーマーの検討事項

マイクログリッドは、系統連系運転と独立運転（アイランド運転）の両モードで動作する可能性があるため、さらに複雑さが増します。

マイクログリッドには、以下を組み合わせることができます。

• 補助設備（ユーティリティ）の供給状況

• 太陽光発電

• BESS

• バックアップ発電機

• 商業・産業用負荷

• EV充電

• エネルギー管理システム

系統連系運転中は、トランスフォーマーが電力会社系統と電力を授受することがあります。

独立運転中は、潮流のパターンが大きく変化する場合があります。

このため、エンジニアは、単一の通常負荷条件ではなく、複数の運転状態におけるトランスフォーマーの挙動を評価する必要があります。

主な検討事項には、以下が含まれます。

• 最大受電量

• 最大送電量

• アイランドモード充電

• 短絡電流

• 停車

• 保護協調

• 圧力の調節

• 周波数制御

• BESSインバータ制御

• 発電機との連携

したがって、変圧器の仕様は、マイクログリッド全体の電気設計の一環として策定する必要があります。

11．太陽光発電またはBESS用変圧器メーカーの評価方法

再生可能エネルギー向けプロジェクトでは、変圧器メーカーの評価にあたっては、標準的な製品供給能力以上の観点から検討する必要があります。

プロジェクトチームは、メーカーの以下の点を確認することを検討できます。

• 変圧器の設計・開発能力

• 製造能力

• カスタマイズ機能

• 工場出荷時の検査手順

• 品質管理

• 技術文書の可用性

• 納品計画

• 再生可能エネルギー分野への適用実績

• 監視機能および付属機器の選択肢

• アフターサービス支援

カスタマイズプロジェクトでは、製造開始前に電圧、インピーダンス、結線グループ、冷却方式、監視機能、筐体仕様などの要件を早期に技術検討することで、課題の事前解決が可能です。

Dingxin 太陽光発電およびバッテリー蓄電池システム（BESS）向けトランスフォーマー・ソリューション

鼎新電気 当社は、再生可能エネルギー、送配電、産業、商業、インフラ分野のプロジェクト向けに、トランスフォーマーおよびプレハブ型変電所を製造・提供するメーカーであり、お客様のニーズに応じたカスタマイズソリューションを提供しています。

私たちの製品ラインには以下が含まれます：

• 配電変圧器

• 電力変圧器<br>

• オイルインマージドトランス

• 樹脂封止型変圧器

• パッド取り付け型トランスフォーマー

• プレファブリケート変電所

• お客様向けカスタマイズ変圧器ソリューション

太陽光発電（PV）、バッテリー蓄電池システム（BESS）、ハイブリッドエネルギープロジェクトにおいて、当社は以下のようなプロジェクト固有の要件に対応できます。 容量、電圧、インピーダンス、結線グループ、タップ構成、冷却方式、監視機能、筐体仕様、設置条件 .

再生可能エネルギーのプロジェクトでは、負荷特性の変動や双方向潮流が生じるため、トランスフォーマーの選定には、プロジェクト全体の運転モデルを踏まえた総合的な検討が必要です。

ディンシンは、標準カタログの定格に頼るだけでなく、実際の電気的要件に基づいて変圧器の構成を設計するために、EPC請負業者、開発業者、システムインテグレーター、電力会社、およびプロジェクトオーナーと協働できます。

よくあるご質問

太陽光用配電変圧器とは何ですか？

太陽光用配電変圧器とは、太陽光発電（PV）システムを中圧またはその他の電力配電網に接続するために使用される変圧器です。その定格および構成は、PV設備容量、電圧レベル、送電要件、連系設計、および適用される規格に応じて決定されます。

BESS用変圧器とは何ですか？

BESS用変圧器とは、バッテリー式エネルギー貯蔵システム（BESS）およびその電力変換機器を電力配電網または送電網に接続するための変圧器です。システム構成に応じて、充電および放電の双方の電力潮流に対応できる必要があります。

変圧器は双方向の電力潮流に対応できますか？

トランスフォーマーは双方向電力潮流に対応するように設計・仕様設定可能ですが、その適合性は電気系統全体の一環として評価する必要があります。保護機能、電圧調整、熱負荷、インピーダンス、接地方式、および電力会社との連系要件など、すべてを検討する必要があります。

太陽光発電では逆潮流が生じますか？

太陽光発電（PV）では、発電量が当地域の電力需要を上回り、余剰電力が上流の配電網へ送電される場合に逆潮流が生じます。この現象が実際に発生するかどうかは、系統の負荷状況、PVの設置容量、エネルギー貯蔵装置（ESS）の有無、および送電制御の設定によって決まります。

蓄電池システム（BESS）はトランスフォーマーの負荷に影響を与えますか？

はい。BESSは充電時にトランスフォーマーの負荷を増加させ、放電時には電力を供給します。したがって、トランスフォーマーの評価には、平均負荷だけでなく、想定される充電・放電プロファイルを用いる必要があります。

太陽光発電および蓄電池システム（BESS）は高調波を発生させますか？

太陽光インバーターやBESS用PCSなどの電力電子機器は、高調波電流を発生させる可能性があります。実際の高調波特性は、使用機器およびシステム設計に依存するため、エンジニアは想定される高調波スペクトルおよび適用される電力品質要件を評価する必要があります。

鼎信は、太陽光発電およびBESS用変圧器をカスタマイズできますか？

はい。鼎信では、プロジェクトごとの電圧、容量、インピーダンス、結線グループ、タップ、冷却方式、監視機能、外装構造など、さまざまな仕様要件に応じたカスタマイズ変圧器およびプレファブサブステーション（予製変電所）ソリューションを提供しています。

太陽光発電、BESS、またはハイブリッドエネルギー事業を計画中ですか？

再生可能エネルギー用変圧器は、プロジェクトの 最大受電電力、最大送電電力、負荷プロファイル、電圧要件、電力品質、保護戦略、将来的な拡張計画などを基準として設計されるべきです。 .

単線結線図、一次・二次電圧、変圧器容量、最大送電／受電電力、運転プロファイル、および系統連系要件を、ディンシン社へご送付ください。当社のエンジニアリングチームがこれらの情報をもとに審査を行い、お客様に最適な変圧器構成をご提案いたします。

太陽光発電、蓄電池（BESS）、マイクログリッド、双方向潮流対応プロジェクト向けに、本日中にディンシン社へ技術的見積りを依頼してください。

ディンシン電気 — 再生可能エネルギー向けカスタマイズ変圧器およびプレハブ式変電所ソリューション