东北电力的南相马变电站位于福岛县南相马市南端，距离东京电力福岛第一核电站十几公里。其周边的放射性放射性污染清除已经结束，开始推进重建，但数公里之外依然是居住限制区域，几乎不见人影。在这样的情况下，变电站内通过可再生能源的普及促进避难地区重建支援的准备工作正在稳步推进。

支援在避难解除地区建设百万瓦级光伏电站

东北电力2016年2月在南相马变电站设置了容量40MWh、输出功率40MW的大容量蓄电池系统，开始了商业运营(图1)。该项目是入选了新能源导入促进协会公开征集的“大容量蓄电系统供需平衡改善实证事业”，于2015年5月动工设置的。

图1：南相马变电站设置的40MWh大容量锂离子蓄电池(摄影：日经BP社)

目前，福岛第一核电站周边的居住限制区域及避难解除准备区域，纷纷提出了百万瓦级光伏电站建设计划。

这是因为，瞄准避难指示的解除，要将百万光伏电站作为重建的立足点。南相马变电站的大容量蓄电池将推动在这种避难解除区域等设置的可再生能源的系统并网。

以改善供需平衡和抑制电压变动为目的

南相马变电站设置的大容量蓄电池的验证大的目的有两个：即“由东北电力的中央供电指令所发出指令控制充放电，验证起因于可再生能源输出的供需平衡改善效果”，和“运用蓄电池系统的无功功率控制，验证伴随可再生能源输出变动的本地系统电压变动抑制效果”。

由这些效果可推算基于蓄电池的可再生能源导入量扩大效果。东北电力预测光伏发电的扩大效果目前约为50MW。而关于新的并网容量，将根据经济产业省的要求，优先分配给福岛县避难解除区域等的可再生能源发电运营商。

验证时间为2015～16年度。验证结束后，东北电力将继续利用蓄电池系统。

福岛县已经把由此而来的优先可并网容量，作为“南相马蓄电池优先并网容量”，开始了公开征集。第一次征集有6个项目(15.55MW)入选，6月份的第二次征集将采纳34.45MW。

2015年12月福岛县等出资成立的福岛发电公司(福岛市)，在大熊町居住限制区域运转的1.89MW“大熊町故乡复兴百万瓦级光伏电站”，就是通过“南相马蓄电池优先并网容量”实现的(图2)。

图2：用“南相马蓄电池优先并网容量”并网的“大熊町故乡复兴百万瓦级光伏电站”(摄影：福岛发电)

设置120台机箱和20台升压器

从南相马市的市区沿国道34号线去往南相马变电站，可以看到入口附近耸立着一座巨大的铁塔。这就是50万V级的变电设备，与东京电力的并网线相连。往里是连接东北电力原町煤炭火力发电站的27万V级设备，以及为南相马市区和富冈町供电的6万V级(66kV)设备。

大容量蓄电池系统建在与27万V区域相邻的约8500m2空地上。50万V级区域在稍高的台地上，登上去，由120台机箱和20台升压变压器等构成的大型蓄电池系统尽收眼底(图3)。

图3：两端是蓄电池，中间设置着光伏逆变器(PCS)和升压器(摄影：日经BP社)

最近几年出现了九州等的岛屿导入百万瓦级蓄电池系统，用于应对光伏和风力发电造成的频率变动的例子。那时一般也是将蓄电池收纳在集装箱中，但最多不过2～3台。但排列着100多台集装箱的场景相当壮观。

120台集装箱中，收纳蓄电池的为80台，收纳光伏逆变器(PCS)的为40台。蓄电池输出直流500V电力，利用PCS转换成交流300V。交流300V的电流利用20台升压变压器升压至6000V，主变压器再进一步升压至6万V(66kV)后与特高压线(66kV)并网。给蓄电池充电时为相反的流程。

据称，蓄电池的充放电由蓄电池综合控制箱(MC)对所有PCS作统一管理。东北电力的中央供电指令所向MC发送控制指令。同时，原町技术中心控制所监控着蓄电池的状态。

系统效率达70%以上

此次设置的蓄电池系统配备的是东芝制造的锂离子蓄电池“SCiB”。东芝除蓄电池外，还提供了系统并网用变压器、升压用变压器及蓄电池用PCS等。蓄电池用双向型PCS为东芝三菱电机产业系统(TMEIC)制造。

锂离子电池单元(元件)每个为2.3V，容量为23Ah。24个单元构成一个蓄电池模块;一个蓄电池箱中内置22个模块(图4)。一个蓄电池集装箱中收纳26个蓄电池箱(图5)。就是说，一个集装箱(长约9m的30英尺集装箱)中内置1万3728个电池单元。

图4：前为锂离子蓄电池单元，后为由24个单元构成的模块(摄影：日经BP社)

图5：一台集装箱收纳26个蓄电池箱(摄影：日经BP社)

选择蓄电池时要求的性能为：具有以秒为单位的响应特性、合理运转率的系统效率在70%以上。东芝制造的锂离子蓄电池满足了这些要求。

就以怎样的形式设置40MWh的蓄电池箱，从安全性和设置成本等方面进行了探讨。除了以机壳为单位分散设置的现行方式外，还有在大型建筑中一总设置的方法可选。最终得出的结论是，“使用通用集装箱设置多台的方式从安全性和成本等整体方面来看优点较大”(东北电力)。

PCS的集装箱是在混凝土基础上安装钢制架台，形成1m左右的底板，在上面固定集装箱(图6、图7)。据称这不是为了防雨水和海水的浸水，而是为了提高布线工程的作业效率。建设用地没有浸水的风险。(未完待续)

图6：PCS设置在高台的架台上(摄影：日经BP社)

图7：双向型PCS采用东芝三菱电机产业系统(TMEIC)的产品(摄影：日经BP社)