太陽光発電（PV）およびバッテリー蓄電池用昇圧トランスフォーマーの設計：双方向潮流制御、熱応力管理、保護対策

太陽光発電（PV）とバッテリー蓄電池システム（BESS）の導入が進むにつれ、再生可能エネルギー発電所が電力配電網に接続する方法が大きく変化しています。

従来の太陽光発電設備は主に発電した電力を系統に送電する一方通行の運用が中心でしたが、PVとBESSを組み合わせたハイブリッド型施設では、太陽光による送電、系統や太陽光発電からの蓄電池充電、蓄電池からの放電、および系統支援サービスの提供など、複数の運用モードに対応できます。

こうした運用条件の変化により、「 太陽光発電用昇圧変電所 」およびその関連変圧器には、新たな技術的要件が生じています。

適切に設計された 双方向潮流対応変圧器 負荷プロファイルの変動に対応し、許容範囲内の熱性能を維持し、規定された電気的妨害に耐え、かつ協調型保護システム内で正常に動作する必要があります。

太陽光発電のEPC請負業者、BESS統合業者、送配電事業者のエンジニア、産業用電力システム設計者にとって、変圧器の選定はプロジェクトの信頼性およびライフサイクルコスト管理において極めて重要な要素です。

本ガイドでは、太陽光発電（PV）およびバッテリー蓄電池システム（BESS）の連系に伴う電気的・熱的・保護面の課題について検討し、現代のハイブリッド再生可能エネルギー事業向けに適切な昇圧変圧器を仕様設定する方法を解説します。

1．PV-BESSハイブリッド電源システムの理解

1.1 太陽光＋蓄電池が電力配電にもたらす変化

従来の系統連系型太陽光発電所では、太陽光インバータが太陽電池モジュールから出力される直流電力を交流電力に変換します。

昇圧変圧器は、インバータ出力電圧を10kV、20kV、35kVなどの所定の中圧配電レベルまで高めます。

通常、太陽光発電設備から集電ネットワークまたは送配電網へと電力が供給されますが、補助負荷や特定の運転条件により、ごく限定的に逆潮流が生じることがあります。

蓄電池（BESS）を導入すると、電気系統の構成がより複雑になります。

太陽光発電（PV）と蓄電池（BESS）を組み合わせたハイブリッド型設備は、以下の複数の運転モードで運用可能です。

動作モード	エネルギーの流れ	変圧器の検討事項
太陽光発電	PVパワーコンディショナ → 変圧器 → 送配電網	継続的な発電負荷運転
送配電網からの蓄電池充電	送配電網 → 変圧器 → BESS用PCS	有効電力の逆潮流
蓄電池放電	BESSのPCS → トランスフォーマー → 送配電網	送電負荷および熱性能
太陽光発電およびBESSによる送電	太陽光発電＋BESS → トランスフォーマー → 送配電網	総合最大出力
グリッド支援	双方向の有効電力／無効電力の授受	電圧制御および保護協調
待機	最小有効電力伝送	無負荷損失および補助電力需要

AC連系方式では、太陽光発電用インバータと蓄電池用電力変換装置（PCS）が共通のAC集電ネットワークに接続される場合がある。

システム容量および電気的アーキテクチャに応じて、専用のBESS用変圧器、共用の昇圧変圧器、または複数台の変圧器を組み合わせた構成が採用される場合があります。

1.2 双方向潮流の重要性

従来型の変圧器は、電圧・電流・絶縁・熱・保護に関する制限値を守る限り、通常、交流電力を双方向に送電できます。

そのため、 双方向潮流を実現するために、変圧器の磁気回路設計を根本から変更する必要はありません。 .

技術的な課題は、太陽光発電と蓄電池を組み合わせたハイブリッドシステムに伴う運転条件から生じます。

これらには以下が含まれます：

• 充電と放電を繰り返し切り替える運用。

• 1日のうちに負荷が変動する運用。

• インバータから発生する高調波電流。

• 無効電力の授受。

• 直流電流の流入（DCバイアス）の可能性。

• さまざまな運転モードにおける故障電流の寄与の違い。

• 集電ネットワークにおける電圧変動。

• 長時間にわたる通電待機運転。

太陽光発電用昇圧トランスフォーマーは、潮流の方向のみならず、こうした実際の運転条件に基づいて評価する必要があります。

2．熱応力および負荷に関する課題 蓄電池システム（BESS）用昇圧トランスフォーマー

2.1 充電・放電時の熱サイクル

BESS用昇圧トランスフォーマーを選定する際には、熱性能が重要な検討事項となります。 BESS用昇圧トランスフォーマー .

トランスフォーマーの巻線および絶縁油の温度は、主に電気的損失、冷却条件、周囲温度、および過去の負荷履歴によって決まります。

バッテリー蓄電所では、1日の中で複数回の充電・放電サイクルが発生することがあります。

例えば、バッテリー系は太陽光発電の出力が高い時間帯に充電し、夕方の需要ピーク時に放電し、その間の時間帯には系統支援サービスも提供します。

逆潮流そのものは、実効電流値が同じであれば追加の発熱を引き起こしませんが、電流値の頻繁な変動により、繰り返しの加熱・冷却サイクルが生じます。

このようなサイクルは以下の要素に影響を与えます：

• 巻線のホットスポット温度

• 絶縁材の劣化速度

• 熱膨張および収縮

• 巻線支持構造物への機械的負荷

• 長期間における絶縁油および絶縁材の状態

こうした温度変動の大きさは、負荷の持続時間および変圧器の熱時定数によって決まります。

したがって、トランスフォーマーの容量選定にあたっては、PCSの定格出力のみを対象とするのではなく、実際の運用条件全体を考慮する必要があります。

2.2 トランスフォーマーのホットスポット温度の評価

トランスフォーマーの絶縁寿命は、巻線のホットスポット温度に大きく左右されます。

油入トランスフォーマーの場合、ホットスポット温度は概算で次式で表されます。

θH = θA + ΔθTO + ΔθH

ただし：

• θH： 巻線のホットスポット温度

• θA： 周囲の温度

• δθTO： 周囲温度に対する上部油温の上昇

• δθH： 上部油温を超える巻線のホットスポット温度勾配。

実際の温度上昇は、負荷、冷却方式、変圧器の形状、および運転履歴によって異なります。

エンジニアは、プロジェクト仕様に応じて、IEEE C57.91 や IEC 60076-7 などの適用されるガイドラインに基づいて負荷を評価する必要があります。

BESS（バッテリー蓄電池システム）の設置においては、代表的な時系列負荷プロファイルを用いることで、定格容量のみによる単純な計算では見過ごされがちな熱的リスクを特定できます。

2.3 直流電流注入と鉄心の磁気飽和

パワーエレクトロニクス変換装置は、特定の条件下でその交流出力に微小な直流成分を導入することがあります。

過度な直流電流注入は、変圧器の鉄心に磁気バイアスを生じさせ、以下のような影響を及ぼす可能性があります。

• 励磁電流の増加。

• 鉄心の磁気飽和。

• 追加の漏れ損失。

• 局所的な加熱。

• 騒音の増加。

• 異常な振動。

ただし、設計が適切な系統連系インバータおよびPCS機器には、直流電流の注入を制限するための制御機能および保護機能が組み込まれています。

直流オフセットは、双方向運転に起因する避けられない現象と見なすのではなく、電力品質および機器互換性に関する要件として評価されるべきです。

トランスメーカーは、互換性評価に際して、PCSメーカーが定める直流注入限界値を明示的に要求する必要があります。

3．高調波ひずみおよび トランス ハイブリッド型太陽光発電・蓄電池システムにおける損失

3.1 電力電子コンバータが重要な理由

太陽光発電用インバータおよび蓄電池用PCS機器は、半導体スイッチングと制御アルゴリズムを用いて電気エネルギーを変換します。

これらの変換プロセスにより、高調波電流成分が発生することがあります。

コンバータのトポロジー、スイッチング周波数、制御方式、およびフィルタリングに応じて、関連する高調波成分には5次、7次、11次、13次高調波のほか、より高周波の成分が含まれることがあります。

実際の高調波スペクトルは、機器メーカーまたは適切な電力品質調査から取得する必要があります。

高調波電流によって以下のような影響が生じる可能性があります：

• 巻線内の渦電流損失の増加

• 構造部材における漏れ損失の増加

• 導体の追加的な発熱

• トランス全体の熱負荷の増加

• 広範な系統内における共振に起因する電気的応力の発生

高調波に起因する渦電流損失は周波数に依存するため、基本波周波数における実効値電流のみを評価すると、特定の損失寄与を過小評価してしまう可能性があります。

3.2 BESS用トランスフォーマーにはKファクター評価が必要か？

Kファクターは、特に特定の乾式トランスフォーマー用途において、指定された非線形負荷特性に対応するトランスフォーマーの能力を表すために一般的に用いられる指標です。

ただし、液体浸漬型の太陽光発電およびエネルギー貯蔵用ステップアップ・トランスフォーマーでは、K-4、K-9、K-13といった任意のKファクターレーティングを選択することが、普遍的な要件ではありません。

中圧液体充填型トランスフォーマーについては、想定される高調波スペクトルおよびそれによって生じる追加損失を評価するという、より適切な工学的アプローチが推奨されます。

IEEE C57.110では、その適用範囲内で、非正弦波負荷電流条件下におけるトランスフォーマーの能力を評価するための手法が示されています。

推奨される工学的ステップは以下のとおりです：

1. 太陽光発電用インバーターおよびBESS用PCSの高調波電流データを取得する。

2. 充電モードおよび放電モードの両方における想定運転条件を評価する。

3. 該当する場合は、巻線および漏れ磁束による追加損失を算出する。

4. 巻線の温度上昇および絶縁体の負荷状態を確認する。

5. 特殊な巻線構造、追加の冷却対策、または出力降格が必要かどうかを判断します。

このアプリケーションに特化したアプローチにより、不要な変圧器の大型化を避けつつ、長期的な性能を確保します。

3.3 ハーモニクスに起因する熱応力の低減

インバータの特性およびプロジェクト要件に応じて、変圧器の設計上の対応策には以下が含まれます：

• 最適化された巻線導体設計。

• 適切な導体交換（トランスポジション）または巻線配置。

• 余裕のある熱設計余裕度。

• 向上した冷却性能。

• 指定されたハーモニクス負荷条件における損失評価。

• インバータまたはシステムレベルでの協調フィルタリング。

高調波フィルタリングは、通常、PCSサプライヤー、EPC請負業者、および系統連系設計者が関与するシステムレベルのエンジニアリング上の判断事項である。

変圧器の設計単体では、ハイブリッド発電所内におけるすべての高調波問題を解決することはできない。

4．双方向潮流に対応した電圧調整およびタップチェンジャーの選定

4.1 ハイブリッドシステムにおける電圧上昇および電圧降下

変圧器端子電圧は、有効電力および無効電力の潮流方向と大きさ、変圧器のインピーダンス、および接続される系統の特性に依存する。

太陽光発電による出力または蓄電池（BESS）からの放電時、送電により特定の接続点で電圧上昇が生じることがある。

系統からの充電時、受電により電圧降下が生じることがある。

ただし、実際の電圧応答は、無効電力制御、系統インピーダンス、上流側の電圧調整機能、および系統の運転状況にも影響を受ける。

ハイブリッド型太陽光発電＋蓄電池（PV-BESS）連系システムでは、電圧調整をインバータ、トランスフォーマーおよび系統連系設備間で統合的に制御する必要があります。

4.2 無負荷タップチェンジャーと負荷時タップチェンジャー

電力用変圧器では、一般的に2種類のタップ切換方式が採用されています。

無負荷タップチェンジャー（DETC）

無負荷タップチェンジャーは、メーカーの取扱説明書に従って変圧器を安全に停電させた状態でのみ、巻線比の調整が可能です。

特長：

• 構造が比較的シンプルです。

• 初期導入コストが低いです。

• 機械的な複雑さが低減されます。

• 他の機器によって運転中の電圧変動を十分に管理できる場合に適しています。

負荷時タップチェンジャー（OLTC）

負荷時タップチェンジャー（OLTC）は、変圧器を停電させることなく、負荷をかけたままタップの調整が可能ですが、その設計および運転制限の範囲内に限られます。

ネットワークの電圧条件により、変圧器の変圧比を能動的に調整する必要がある場合に、負荷時タップ切換装置（OLTC）を採用することが適切です。

ただし、蓄電池システム（BESS）が頻繁に充放電を行うからといって、自動的にOLTCが必要になるわけではありません。

最新のインバータベース電源は、その性能範囲および系統連系規程（グリッドコード）の要件に基づき、電圧および無効電力制御を提供できます。

タップ操作を頻繁に行うと、追加の保守作業が必要になる場合もあります。

工学的推奨事項： OLTC機器を仕様策定する前に、インバータのボルト・バー（Volt-VAR）制御機能、中圧系統の電圧調整能力、系統連系要件、および想定されるタップ操作頻度を評価してください。

5．適切な太陽光発電用昇圧変電所アーキテクチャの選定

5.1 統合型太陽光発電・蓄電池（PV-BESS）昇圧変電所

A太陽光発電用昇圧変電所 低電圧再生可能エネルギー設備を中圧集約系統に接続するために必要な電気機器を一括して収容する変電所です。

設計内容に応じて、統合型変電所には以下のような機器が含まれる場合があります。

• 昇圧用配電変圧器。

• 中圧開閉装置またはリング・メイン・ユニット（RMU）

• 低圧受電開閉装置

• 保護および制御装置

• 計測機器

• サージ保護。

• 補助電気系統

• 監視および通信インターフェース

統合ソリューションを採用することで、現場設置の個別部品点数を削減し、機器の配置を簡素化できます。

本プロジェクトにおける期待される効果には、設置面積の縮小、工場内での接続一体化、機器間の連携性向上、および設置計画の合理化が挙げられます。

ただし、最終的な設置スケジュールは、土木工事の進捗、公益事業会社による承認、現地試験、および全体の建設工程に左右されます。

5.2 統合型変電所とモジュール式機器配置の比較

選定要因	統合型昇圧変電所	モジュール式機器配置
設備の配置	工場内統合パッケージ	変圧器と開閉装置を別個に設置
現場占有面積	比較的小型化が可能	機器間の配置間隔に依存
工場連携	事前組立の程度がより高い	現場での調整・連携作業が必要になる場合が多い
保守アクセス	外装設計に組み込む必要がある	機器間の分離距離をより大きく確保可能
将来の拡張に対応できるよう設計されています	パッケージ設計に依存	多くの場合、レイアウトの柔軟性が高まる
代表的なアプリケーション	太陽光発電／蓄電池（BESS）ブロックおよび敷地面積が限られたサイト	規模が大きく複雑な変電所

送配電事業者規模のハイブリッド発電所では、保守性、増設要件、電気的クリアランス、安全性、および総設置コストを踏まえて、機器の構成方式を選定する必要がある。

5.3 二重低電圧巻線トランス設計

一部の太陽光発電＋蓄電池（PV-BESS）発電所では、太陽光発電用インバータと蓄電池用PCS（パワー・コンバージョン・システム）それぞれに専用の低電圧巻線を備えたトランスを採用している。

この構成により、2つのコンバータシステムに対して個別の電気的インターフェースを提供しつつ、中電圧側の接続は共用できる。

期待される利点には以下が含まれます：

• 独立した低電圧接続方式

• 巻線電圧の選択に柔軟性が高まります。

• 特定の外部AC並列接続機器の必要量が削減されます。

• 用途に応じたインピーダンスおよびアース設計が可能です。

ただし、別個の巻線を採用しても、あらゆる運転条件下で接続されたシステム間を完全に電気的に分離することはできません。

地絡電流、巻線間結合、電圧過渡現象、および保護協調性については、変圧器の多巻線等価回路を用いて評価する必要があります。

したがって、二重二次側設計は、必要な定格出力、巻線電圧、ベクトル群、インピーダンス、短絡特性に基づいて仕様化する必要があります。

6. トランス 双方向PV・BESS運転向け保護

6.1 方向性過電流保護

従来の配電系統保護では、地絡電流が主に系統電源から負荷側へと流れるものと仮定している場合があります。

ハイブリッド型PV-BESSシステムでは、運転モード、インバータ制御、および系統構成に応じて、異なる地絡電流供給経路が生じ得ます。

地絡方向の判別が必要な場合、ANSI 67および67Nなどの方向性過電流機能が適しています。

その他の保護機能には以下が含まれます：

ANSI番号	保護機能	適用上の考慮
50/51	瞬時／時間遅延過電流	相間故障保護
50N／51N	地絡過電流	接地故障検出
67／67N	方向性過電流	複数の原因が存在する場合の故障判別
87T	変圧器差動	内部トランスフォーマーの故障検出
49	熱保護	熱的過負荷監視
27/59	低電圧／過電圧	異常電圧状態
81U／81O	低周波数／過周波数	系統周波数の乱れ

保護方式の選定は、トランスフォーマーの容量、接地方式、系統連系規程の要件、およびプラント構成に応じて行う。

有効電力の向きが逆転する可能性があるという理由だけで方向性保護を指定してはならない。その必要性は、保護協調検討を通じて明確に示す必要がある。

6.2 雷保護および絶縁協調

太陽光発電およびBESS（バッテリー式エネルギー貯蔵システム）の設置では、落雷によるサージ、スイッチング過渡現象、電圧障害が発生する可能性があります。

変圧器の絶縁システムは、想定される電気的環境と協調させる必要があります。

重要なパラメーターには以下が含まれます：

• 機器の最高使用電圧

• 雷インパルス耐圧レベル

• 商用周波数における絶縁耐圧

• サージアレスタの定格

• 接地方式

• ケーブルの絶縁特性

• スイッチング過渡条件

金属酸化物避雷器は、系統の絶縁協調要件に応じて採用可能である。

その選定にあたっては、接地方式、最大連続運転電圧、一時過電圧条件、および想定されるサージ環境を考慮する必要がある。

6.3 変圧器の監視およびSCADA統合

大規模な太陽光発電・蓄電池（PV-BESS）プラントでは、通常、中央集約型の監視制御・データ収集（SCADA）システムが導入される。

変圧器の設計およびプロジェクト要件に応じて、以下の項目を監視対象とする場合がある。

• 上部油温

• 巻線温度の指示または推定値

• 液体レベル

• 圧力解放装置の状態

• 該当する場合は、ガス蓄積保護

• 冷却システムの状態

• アラームおよびトリップ用接点

ブッホルツリレーは、通常、適切なコンサバータ型油入変圧器に用いられるが、すべての密閉形配電用変圧器に適用されるわけではない。

監視データは、適切な制御インターフェースを介して、プラントレベルのSCADAシステムやエネルギー管理システムに接続可能である。

このような統合により、状態監視、保守計画、運用状況の可視化を支援できる。

7．IEEEおよびIEC規格 太陽光発電・蓄電池（PV-BESS）用昇圧変圧器

国際的な再生可能エネルギー事業では、適用される変圧器規格および現地の系統連系要件を満たす必要がある。

以下の規格が関連する技術的参照資料となる。

標準	適用範囲	PV-BESS事業への関連性
IEEE C57.159	分散型太陽光発電システム用変圧器のガイド	太陽光発電用インバータ変圧器の適用ガイド
IEEE C57.12.00	油入変圧器の一般要件	変圧器の構造および性能
IEEE C57.110	非正弦波負荷電流下における変圧器の能力	高調波損失および負荷率評価
IEEE C57.91	鉱物油入変圧器の負荷率	熱性能および絶縁劣化
IEC 60076-1	電力用変圧器の一般要件	評価および一般的な仕様
IEC 60076-2	油入変圧器の温度上昇	熱試験および温度限界
IEC 60076-5	短絡耐受能力	短絡耐受要件
IEC 60076-7	鉱物油入式変圧器の負荷運転ガイド	負荷サイクル評価
IEC 60076-16	風力タービン用変圧器	主に風力タービン用昇圧変圧器に関連
IEEE 1547	分散型エネルギー資源（DER）の系統連系	当該範囲内におけるDERの系統接続要件

IEC/IEEE 60076-16 は、風力タービン用昇圧変圧器の適用を目的として特別に策定された規格であり、太陽光発電（PV）およびバッテリー蓄電池システム（BESS）専用の変圧器規格として位置づけるべきではありません。

同様に、IEEE C57.159 は分散型太陽光発電用変圧器の適用に関する指針を提供していますが、一般向け変圧器の設計・試験・系統連系に関する基本的な規格を代替するものではありません。

ハイブリッド型設置においては、エンジニアが適用される要件を個別に明記し、選定した変圧器構成に対して特定の規定が実際に関係するかどうかを確認する必要があります。

8．太陽光発電およびBESS用変圧器における絶縁油の選定

絶縁液体の選定は、絶縁性能、放熱性、防火性、および環境への配慮といった観点に影響を与えます。

8.1 矿物油変圧器

鉱物油は、油入変圧器における絶縁および冷却のための一般的な媒体として、現在も広く使用されています。

その利点には、確立された製造プロセス、広範な供給網、実績のある運用経験、および一般的に競争力のある初期導入コストが挙げられます。

8.2 天然エステル絶縁油

火災安全性および環境性能が重要な設置用途において、天然エステル油が採用されるケースが増加しています。

従来の鉱物系絶縁油と比較して、適切な天然エステル油は一般に以下の特性を有します。

• より高い発火点。

• 優れた生分解性。

• 異なる水分管理特性。

• 特定の火災感受性が高い用途における潜在的な利点。

一部の商用天然エステル油では、発火点が300℃を超えるものがあります。

ただし、選定した油は、変圧器の絶縁システム、シール材、冷却方式および保守手順と互換性を有している必要があります。

流体の選定にあたっては、適用される防火規制、貯留要件、およびプロジェクトの環境仕様も考慮する必要があります。

天然エステル油および鉱物油のいずれも、単一の性能特性に基づいて選定してはなりません。

9．ハイブリッド型太陽光発電＋蓄電池システム（PV-BESS）プロジェクトにおける実用的な変圧器容量選定

以下の設計パラメーターを有する代表的なハイブリッド設備を例に考えます。

• 太陽光発電用インバーター容量：3 MW

• 蓄電池システム（BESS）用パワーコンディショナー（PCS）の放電容量：2 MW

• 蓄電池システム（BESS）用パワーコンディショナー（PCS）の充電容量：2 MW

• 中圧集電系統：35 kV

• 共通の交流集電方式

制御システムが太陽光発電と蓄電池システム（BESS）の双方を、それぞれの最大有効電力で同時に送電可能とする場合、合計出力は以下の値に達します：

3 MW ＋ 2 MW ＝ 5 MW

力率を0.95と仮定した場合、必要な皮相電力はおよそ以下の通りです。

S ＝ P ÷ PF

S ＝ 5,000 kW ÷ 0.95 ＝ 5,263 kVA

このため、予備的な技術評価では、計算された皮相電力値を上回る変圧器容量を、運転条件、冷却状態および適用される規格に応じて検討することになります。

ただし、実際の選定にあたっては、さらに他の要因も検討する必要があります。

例えば、発電所の制御装置が総出力（送電）を4 MWに制限している場合、それに応じた変圧器負荷要件は異なる可能性があります。

同様に、蓄電池の充電によって、太陽光発電からの供給、系統からの供給、あるいはその両方による供給といった、さまざまな潮流パターンが生じ得ます。

最終的な変圧器容量は、以下の要素を含む包括的な運転マトリクスに基づいて決定すべきです。

1. 太陽光発電（PV）と蓄電池（BESS）の最大同時送電量。

2. 許容最大系統連系電力

3. 無効電力の運転制限

4. 高調波負荷

5. 変圧器付帯負荷

6. 周囲の温度

7. 将来的な容量増強

8. 許容過負荷条件

多巻線変圧器の場合、各巻線についても個別の定格および電流制限に対する評価が必要である。

変圧器の選定にあたっては、設置機器の定格表示値の単純合計ではなく、想定される最大の電気的・熱的運転条件に基づいて適切な容量を決定することが基本原則である。

10．江蘇鼎信電気によるカスタム太陽光発電＋蓄電池用昇圧変圧器ソリューション

江蘇鼎信電気は、配電用変圧器、電力用変圧器およびプレハブ式変電所を製造するメーカーであり、国際的な電気インフラ市場に製品を供給している。

変圧器業界で30年以上の実績を有する当社ディンシンは、再生可能エネルギー、産業用配電、送配電事業向けに、製造およびアプリケーション志向のエンジニアリングサポートを提供しています。

10.1 太陽光発電およびバッテリー蓄電池プロジェクト向けカスタマイズ変圧器

太陽光発電（PV）およびバッテリー蓄電池システム（BESS）の用途では、従来の商用配電プロジェクトとは異なる電気的構成が求められることが多くあります。

当社ディンシンでは、お客様とともに、以下のプロジェクト固有の要件を検討いたします。

• 中電圧変圧器の定格

• 太陽光発電用インバータおよびBESS用PCSの接続方式

• 一次・二次電圧の組み合わせ

• 低電圧巻線の単一または複数設置

• 変圧器のベクトル群

• インピーダンス要件

• 絶縁液体の選定

• 冷却方式

• 屋外設置用筐体の構成

• 保護・監視用付属機器

35kV級集電システムを採用するプロジェクトでは、所要の電圧・容量・開閉装置配置および設置条件に応じて、カスタマイズされた統合変電所設計を検討できます。

10.2 双方向潮流対応のエンジニアリング支援

信頼性の高いPV（太陽光発電）とBESS（蓄電池システム）の連系には、変圧器設計とシステムレベルの電気工学的調整が不可欠です。

技術仕様書のレビューにおいて、特に留意すべき点は以下のとおりです。

熱評価： 負荷サイクル、周囲温度、巻線の温度上昇を評価します。

高調波評価： インバータおよびPCSの高調波データをレビューし、追加の損失計算や設計上の配慮が必要かどうかを判断します。

電気構成： 巻線電圧、インピーダンス、ベクトル群、接地方式をハイブリッド電源システムに適合させます。

保護機能の互換性： 変圧器の保護要件を、系統のリレー保護および開閉装置の配置と整合させます。

試験および文書化： 製造開始前に、適用されるIEEE／IEC規格、工場受入試験基準、および技術文書を明確に定めておきます。

Dingxin社は、太陽光発電EPC請負業者、再生可能エネルギー開発事業者、およびBESS統合パートナー向けに、カスタマイズされた変圧器仕様に関する検討を支援できます。

実際の製品定格、適合状況、試験範囲、および利用可能な構成については、プロジェクト固有の技術文書に基づき確認してください。

11. PV-BESS用昇圧変圧器に関するよくあるご質問

双方向電力潮流トランスフォーマーとは何ですか？

双方向電力潮流トランスフォーマーとは、有効電力がどちらの方向にも流れる可能性がある電気系統に適用されるトランスフォーマーです。

従来型の交流トランスフォーマーは一般に、両方向への電力伝送が可能です。ただし、ハイブリッド再生可能エネルギー用途では、負荷サイクル、高調波、電圧調整、保護機能などについて追加的な評価が必要となる場合があります。

BESS用昇圧トランスフォーマーと従来型の太陽光発電用トランスフォーマーの違いは何ですか？

BESS用昇圧トランスフォーマーは、充電・放電・待機・無効電力支援といったさまざまな運転モードで動作します。

従来型の太陽光発電用途と比較して、その運転プロファイルには異なる負荷サイクルや電力品質要件が含まれる場合があります。

トランスフォーマーの設計は、実際のPCSの特性およびシステムの運転条件に適合させる必要があります。

1台のトランスフォーマーで、PVインバーターとBESS用PCS装置の両方を接続できますか？

はい。電気アーキテクチャ、巻線の定格、電圧レベル、保護協調性、および熱容量が適切に設計されていれば、共用トランス方式が可能となる場合があります。

選択肢には、共通の低電圧母線方式や多巻線トランス方式があります。

双方向の電力潮流によってトランスの磁気飽和が生じますか？

単体では守りません。

コアの飽和は、電圧対周波数比の過大、直流バイアス、または特定の過渡現象など、磁気的な動作条件に関連しています。

通常の交流有効電力潮流の方向そのものは、トランスコアの飽和を本質的に引き起こすものではありません。

BESS設置にK係数トランスは必須ですか？

いいえ。高調波負荷は、実際のPCS電流スペクトルおよび適用されるトランス設計手法に基づいて評価する必要があります。

液体浸漬型BESS用トランスすべてに対して、特定のK係数指定が必須であると一概に見なすべきではありません。

PV-BESS用昇圧変電所には、無励磁タップチェンジャー（OLTC）は必要ですか？

必ずしもそうとは限りません。

OLTCの要件は、系統電圧条件、インバータの無効電力対応能力、系統の電圧制御戦略、およびプロジェクト仕様に依存します。

多くの設置事例では、停電時タップ切替方式を採用し、適切なインバータおよび系統レベルの電圧制御と組み合わせています。

PV-BESS用変圧器に適用される規格は何ですか？

関連する規格には、IEEE C57.159、IEEE C57.12.00、IEEE C57.110、IEC 60076-1、IEC 60076-2、IEC 60076-5および関連する負荷率ガイドが含まれます。

系統連系要件は、別途検討する必要があります。

変圧器メーカーは、ハイブリッド型PV-BESSプロジェクトをどのように支援できますか？

メーカーは、プロジェクト固有の変圧器選定、巻線構成、損失評価、絶縁設計、熱性能評価、付属機器の選定、および工場試験に関する文書作成を支援できます。

最終的な機器仕様は、EPC請負業者、PCSサプライヤー、系統エンジニアおよび変圧器メーカーの間で調整する必要があります。

12．結論：信頼性の高いエンジニアリング PV-BESS電力インフラ

太陽光発電とバッテリー蓄電池システム（BESS）の統合が進むにつれ、変圧器の選定は従来の定格容量や電圧マッチングにとどまらず、新たな要件へと進化しています。

信頼性の高い 太陽光発電用昇圧変電所 変圧器は、ハイブリッド型再生可能エネルギー系統の運転特性に対応できるとともに、適切な熱的・絶縁的・電気的性能を維持する必要があります。

重要な技術的検討事項は以下のとおりです：

• 双方向の有効電力および無効電力の潮流

• 変動する充放電プロファイル

• 高調波電流の特性

• 変圧器の熱負荷および絶縁劣化

• 電圧調整およびタップ選定

• 複数電源からの短絡電流および保護協調

• 適用されるIEEE／IEC規格。

• 長期的な信頼性および保守要件。

大規模な再生可能エネルギー事業では、変圧器メーカー、EPC請負業者、PCSサプライヤー、および電力会社のエンジニア間で早期に調整を行うことで、系統連系リスクを低減し、機器間の互換性を向上させることができます。

カスタマイズ可能なPV-BESS用昇圧変圧器のお問い合わせ

太陽光発電と蓄電池を組み合わせたハイブリッド事業を計画中ですか？ あるいは既存の再生可能エネルギー変電所のアップグレードをご検討中ですか？

江蘇鼎新電気（ジャンスー・ディンシン・デンキ）は、太陽光発電、バッテリー式エネルギー貯蔵システム（BESS）、および中圧電力配電向けに、カスタマイズ可能な変圧器および統合型変電所ソリューションを提供しています。

当社の技術チームが、変圧器容量、系統電圧、巻線構成、保護付属機器、および適用される技術基準など、お客様の電気的要件を詳細にレビューいたします。

プロジェクトに特化した変圧器仕様のレビューまたは技術的なRFQ（情報請求書）をご希望の場合は、江蘇鼎新電気までお問い合わせください。

ウェブサイト: https://www.dishinelectric.com/