太陽能、風力發電與電網接駁技術

第1章 新能源發電的普及現況與背景
1. 地球暖化對策與新能源
1-1　地球暖化
1-2　地球暖化對策與新能源
2. 日本、世界的新能源普及狀況
2-1　太陽能發電
2-2　風力發電
2-3　燃料電池
2-4　生質能源發電

第2章 利用新能源的發電系統──太陽能發電系統、風力發電系統
1. 太陽能發電系統
1-1　太陽能電池的原理
1-2　太陽能電池的種類
1-3　太陽能電池的特性
1-4　互連式系統與反向售電的有無
1-5　太陽能發電系統的基本構造
1-6　太陽能電池陣列
1-7　整流器
1-8　電網接駁保護繼電器（獨立運轉偵測功能）
2. 風力發電系統
2-1　風力發電的原理
2-2　風力發電系統的基本構造
2-3　風力能源、變速控制與功率曲線
2-4　風力發電系統的種類與特徵
2-5　接駁條件與電網接駁保護繼電器
2-6　風力發電系統的發電原理

第3章 新能源與電網接駁技術
1. 新能源發電系統與電網接駁
2. 電網接駁技術要件指南
3. 可與電網接駁的發電系統
4. 電網接駁相關基本事項
4-1　接駁方式
4-2　電網接駁與獨立運轉防止
4-3　供電方式
4-4　功率
4-5　電壓變動
5. 與低壓配電線的連接
5-1　基本思維
5-2　必要的保護繼電器種類與功能
5-3　避免進入獨立運轉模式
5-4　保護裝置的配裝範例
6. 與高壓配電線的連接
6-1　基本思維
6-2　必要的保護繼電器種類與功能
6-3　防止獨立運轉
6-4　重新閉路時的故障排除
6-5　短路故障保護的注意事項（限流電抗器的安裝）
6-6　保護裝置的構造示例

第4章 發電設備建置之相關法令與手續
1. 發電設備相關法令概要
1-1　與電氣事業法相關的法令
2. 發電設備相關手續的概要

序

　　世界各國皆在努力推動節能減碳運動，而簽署京都議定書的日本則希望在2008～2012年之間，讓溫室氣體的產生量較1990年減少6%。可惜占全世界溫室氣體產生量達40%的美國與中國未能簽署京都議定書，而日本在此目標的達成上也岌岌可危，可見京都議定書的實質效果並不顯著。此外，在2011年綜合資源能量調查會的新能源部會報告書中，雖然建議2010年的新能源採用目標應為太陽能發電：482萬kW、風力發電：300萬kW、生質發電：33萬kW，但五年前日本已將太陽能發電世界第一的寶座讓給德國，因此上述目標已完全不可能達成，所以希望能建立新制度，以求讓新能源（可再生能源）得以普及。另一方面，聯合國雖然希望能就京都議定書，建立開發中國家與已開發國家共同開發新能源的制度，但各國各有自己的考量，仍需一段時間磨合。

　　在太陽能方面，福田Vision2008年發表了太陽能發電長期規劃，希望太陽能發電在2030年之前要增長至現況的40倍，也就是5300萬kW，而在2020年之前要增加至2800萬kW。此外，太陽能發電的補助制度已於2009年1月復行，電力公司向住宅用太陽能發電系統收購多餘電力的價格也提升至48日圓／1kWh，多了一倍，在日本國內掀起一波太陽能發電的浪潮。尤其在2009年，因政黨輪替而上臺的鳩山內閣更向聯合國提出：日本希望2020年溫室氣體產生量能較1990年減少25%，期待與已開發國家以及新興國家一同致力於溫室氣體的削減。同時也討論了電力公司必須義務性地全面收購由新能源產生的電力的制度，考慮了收購對象、收購價格以及電費上限（家庭或業界的自行負擔額度）等相關政策的制定，也準備進入最重要的階段。

　　為了大量導入新能源的應用，必須建立將分散型電源（在電力公司之外設置的電源）連接至傳統電力系統的接駁機制。因此，能大量接收太陽能發電與風力發電的智慧電網（Smart Grid）的開發也受到全世界的高度關注，全世界希望透過在傳統的電網裡加入資訊傳輸技術（ICT）、電力電子技術（Power Electronic）、蓄電池技術，藉此在需要電力的地區周圍大量設置分散型的電源。目前日本的經濟產業省已於橫濱市等四個都市進行環保城市的實證測試。另外，電器製造商等廠商也已計畫獨力進行其他的實證測試。

　　本書將以太陽能發電、風力發電這兩項最具代表性的新能源為核心，從第一章開始敘述這兩種能源的概要與普及現況，而第二章則開始介紹「太陽能發電系統」以及「風力發電系統」的原理與構造。雖然太陽能發電與風力發電這兩類分散型電源系統接駁時的相關安全問題、電力品質維護問題，日本政府已發布「電網接駁規程（JEAC 9701-2006）」的民間章程，但第三章準備以最基本、最容易理解的方式說明章程內容。第四章將介紹電網接駁協議以及安全章程這類的手續問題。隨著新能源的大量普及，同時介紹新能源與電網接駁技術的本書正好躬逢其盛，而且本書可說是前無古人的創作。重新檢視本書之後，雖有許多未能提及和完整說明的內容，但仍然希望本書可帶領各位讀者進入新能源的世界，這也將是作者的榮幸。

　　最後要藉此機會感謝給予此次寫作機會的株式會社高岳製作所顧問松田高幸先生，以及株式會社Ohmsha與其餘相關人士，更感謝提供各種資料的株式會社明電舍以及其他公司與團體，在此由衷地感謝各界友人。