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あくまでも将来の話

周波数統一について考えてみるという記事で、今回の1000万kWもの電力不足において、周波数統一をしても最大半分程度しかまかなえないことを説明しました。

その理由については、分量が多くなりすぎる説明しませんでした。
電力融通に制限があるのは、発電能力の問題と、送電距離や位相の問題からです。
電力会社間で電力をやり取りしようとすると、どうしても送電距離が長くなりがちで、送電線のインダクタンスが大きくなります。インダクタンスがあると、送電側と受電側の位相に差が生じます。この差があまりに大きくなると、制御が困難になりますし、力率が低下します(効率が悪くなります)。これが、位相の問題です。

なぜこんなことが起こるのか…それは交流送電を使っているからです。
では、直流送電を使えばいいのではないか。直流送電についてはこちらで説明しています
しかし、直流送電には費用がかかる…。


ただ、どうせ直流を使わなければいけない発電方法があります。それが、太陽光発電です。

そこで、太陽光発電を直流送電に直結すれば、直流送電を行うのに必要な交流-直流変換設備にかかる費用をいくらか抑えられます。まあ、実際には太陽電池の後に電圧変換を行う必要はありますが、 太陽電池から直流→交流送電→直流送電→交流送電で負荷へ という多段階の変換を行うより低予算になるはずです。

それから、普通の発電機の直後で交流-直流変換を行う「直流発電所」を作るのもいいのではないかと思います。
通常の直流送電に用いる変換装置は、電力が交流系統から直流系統に流れても、逆に直流系統から交流系統に流れてもいいように、双方向に変換ができる必要があります。そのため、サイリスタという素子と、変換を制御する装置を用意する必要があります。
しかし、発電機からは電力が出ていくだけで、双方向の変換は必ずしも必要ありません。この場合は、ダイオードという単純な素子を用いればよく、変換装置について特別な制御が必要ありません。さらに、発電機を自由な速度で運転できます。交流発電機のように、位相や周波数を合わせる必要が無いのです。(位相も周波数も直流-交流変換装置が合わせてくれる。瞬時電力で見ると、発電機への電力の逆流は必要だが、これは変換装置で直流系統へ逆流させ、他の負荷やコンデンサで消費させればよい。)これは、自然エネルギーに左右される、水力発電や風力発電と相性がいいのです。しかも、いくつかの発電機を微妙に位相をずらして運転すれば、電圧の変動を抑えて完璧な直流に変換するための「フィルタ」を小さくできます。

さらに、この直流送電線を通して、60Hzと50Hzの間で電力融通することも可能です。そもそも、周波数変換所というのは、2つの交流-直流変換装置の直流入出力を接続したもので、交流→直流→交流と変換することで、周波数変換を行っているのです。

このような直流送電を大規模に取り入れれば、長距離送電も可能ですし、周波数の境界も無関係で、交流に比べて同じ送電設備でも大容量の送電が可能となります。さらに、太陽光発電と直流発電所を組み合わせれば、総合コストはある程度押さえられます。

ですが、現在の技術ではやはり予算がかかります。土地だって簡単には手に入りません。だからこれは将来の話。
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