スーパーグリッド
スーパーグリッドまたはスーパーグリッドは、長距離にわたって大量の電力を取引できるようにする広域伝送ネットワークです。また、「メガグリッド」とも呼ばれます。
歴史
遠く離れた場所にある再生可能エネルギー源を活用するために、長距離伝送ラインを作成するという考えは新しいものではありません。 1950年代の米国では、太平洋岸北西部で建設中のダムから南カリフォルニアの消費者に水力発電を出荷する提案がなされましたが、反対され廃棄されました。 1961年、米国大統領ジョンF.ケネディは、スウェーデンの新しい高電圧直流技術を使用した大規模な公共事業プロジェクトを承認しました。このプロジェクトは、米国のゼネラルエレクトリックとスウェーデンのASEAの間の緊密な協力として行われ、システムは1970年に試運転されました。数十年の間にコンバータステーションのいくつかのアップグレードにより、システムは現在3100 MWの容量を持ち、 Pacific DC Intertieとして知られています。
「スーパーグリッド」の概念は1960年代にまでさかのぼり、イギリスグリッドの新たな統一を説明するために使用されました。ブリティッシュグリッドを管理するコードであるグリッドコードでは、スーパーグリッドが現在定義されています。これは、1990年にこのコードが初めて記述されて以来、過剰な電圧で接続されている英国の送電システムの部分を指すものとして定義されています200 kV（200,000ボルト）したがって、英国の電力システムの計画立案者および運用スタッフは、常にこの文脈でスーパーグリッドについて語っています。実際には、使用される定義は、イングランドおよびウェールズのナショナルグリッド社が所有するすべての機器をキャプチャし、他の機器はキャプチャしません。
過去40年間で変化したのは、スーパーグリッドで考えられるエネルギーと距離の規模です。ヨーロッパは1950年代にグリッドの統合を開始し、最大の統合グリッドは24か国にサービスを提供するヨーロッパ大陸の同期グリッドです。この同期ヨーロッパグリッド（以前はUCTEグリッドとして知られていました）と、一部のCIS諸国の近隣の同期伝送グリッドであるIPS / UPSグリッドとの統合に関して、深刻な作業が行われています。完了した場合、結果の大規模なグリッドは、大西洋から太平洋に伸びる13のタイムゾーンにまたがることになります。
このようなグリッドは長距離をカバーしますが、輻輳と制御の問題により、大量の電力を伝送する能力は限られたままです。 SuperSmart Grid（ヨーロッパ）およびUnified Smart Grid（米国）は、このような大陸横断メガグリッドの実用的な運用と約束された利点を保証するために支持者が必要であると主張する主要な技術アップグレードを指定します。
概念
現在の使用法では、「スーパーグリッド」には2つの意味があります。1つは、既存の地域送電グリッドにオーバーレイまたはスーパーストラクチャーレイヤーを重ねること、もう1つは、最先端のグリッドを超える優れた機能を備えていることです。
メガグリッド
「オーバーレイ」または「上部構造」の意味では、スーパーグリッドは、再生可能な電力の大規模な伝送が可能な広域同期ネットワークに相当する非常に長い距離です。いくつかの概念では、HVDC送電線の送電網は、スーパーハイウェイシステムが街路や地方の高速道路のシステムから分離されるように、明確に分離された層を形成します。同期ヨーロッパグリッドUCTEとCISのIPS / UPSシステムの提案された統一などの従来の概念では、このようなメガグリッドは、電気が直接アドホックな輸送ルートを通る典型的な広域同期伝送システムと違いはありません。必要に応じて、ローカルユーティリティ伝送ラインまたはHVDCライン。このような大陸規模のシステムの研究では、ネットワークの複雑さ、伝送の輻輳、および迅速な診断、調整、制御システムの必要性の結果としてスケーリングの問題があると報告されています。そのような研究は、州、地域または国、さらには大陸の国境によって制限されない距離で妨げられないエネルギー取引を促進するために、送電容量が現在の送電システムよりも著しく高い必要があることを観察します。実際問題として、2003年の北東部停電などの主要な停電を回避するために、広域センサーネットワーク（WAMS）などのスマートグリッド機能を適度なサイズの地域グリッドに組み込むことが必要になりました。発電グループ間の動的相互作用ますます複雑になり、隣接するユーティリティにカスケードする一時的な外乱は、オペレータが手動でネットワークを安定化しようとする際のネットワークトポロジの急激な変化を伴い、突然、大きく、激しくなる可能性があります。
優れたグリッド
高度なグリッドの第2の意味では、スーパーグリッドは、広域メガグリッドであるだけでなく、国や大陸にまたがるマクロレベルからミクロレベルのスケジューリングまで高度に調整されているため、優れています。給湯器や冷凍などの優先度の低い負荷。欧州のSuperSmart Gridの提案および米国の統合スマートグリッドの概念では、このようなスーパーグリッドには、広域伝送層にインテリジェンス機能があり、ローカルスマートグリッドを単一の広域スーパーグリッドに統合します。これは、インターネットが小さなネットワークを単一のユビキタスネットワークに結合する方法に似ています。
広域伝送は、スマートグリッドの水平方向の延長と見なすことができます。パラダイムシフトでは、エネルギーの流れが双方向になるため、伝送と分配の区別が統合によってあいまいになります。たとえば、地方の配電網は、使用するよりも多くのエネルギーを生成し、地元のスマートグリッドを仮想発電所に変えたり、100万台の電気自動車の街を使用して、送電網のピークを統合して送電供給のピークを調整したりすることができますVehicle to Gridテクノロジーを使用したスマートグリッド。
このような地理的に分散し、動的にバランスの取れたシステムの利点の1つは、海洋、太陽、風などの一部のソースの間欠性を滑らかにできるため、ベースロード生成の必要性が大幅に削減されることです。 HVDCケーブルを使用した欧州全体での再生可能エネルギーの採用と電力網の連結を検討したグレゴールチシュ博士による一連の詳細なモデリング研究は、欧州の全電力使用量が風力からの総エネルギーの70％で再生可能エネルギーから得られることを示しています現在と同じレベル以下のコスト。
一部の批評家にとって、このような広域伝送層は目新しいものではありません。彼らは、この技術は地域および国の送電網に使用されているものとほとんど差がないことを指摘しています。提案者は、国際的な境界を越えた断続的な電源の瞬時の調整とバランスを可能にする定性的なスマートグリッド機能を超えて、定量的包括性には独自の品質があると答えています。スーパーグリッドは市場を開放すると主張されています。高速道路が州間輸送に革命をもたらし、インターネットが包括的な大容量ネットワークの構築時にオンライン商取引に革命をもたらしたのと同じように、流通ネットワークを非常に包括的で利用可能な容量で提供するために、大容量のスーパーグリッドを構築する必要があると主張されていますエネルギー取引は、電力事業者が市場に投入できる量によってのみ制限されます。
技術
広域スーパーグリッド計画では、通常、高圧直流送電線を使用したバルク送電が必要です。ヨーロッパのSuperSmart Gridの提案はHVDCに依存しており、米国では、Steven Chuなどの重要な意思決定者が全国の長距離DCグリッドシステムを支持しています。 HVACの業界の支持者がいます。 FACTS交流には長距離の欠点がありますが、American Electric Powerは、I-765と呼ばれる765 kVスーパーグリッドを擁護しており、中西部に拠点を置く風力発電所から米国のエネルギーの20％を生産するために必要な400 GWの追加の送電容量を提供します。 （上の図を参照）。 HVACの支持者は、HVDCシステムはポイントツーポイントバルク伝送向けであり、それらへの複数の接続には、ACラインが使用される場合に必要な単純な昇圧トランスとは対照的に、高価で複雑な通信および制御機器が必要であることを指摘します。現在、マルチポイント長距離HVDC伝送システムは1つしかありません。遠い将来、現在の方法の電圧損失は、送電ケーブルがエネルギーを全国的に移動させるために使用される液体水素パイプラインによって冷却される実験的な超伝導「SuperGrid」技術を使用して回避できます。液体水素を生成、含有、再冷却するためのエネルギー損失を考慮する必要があります。
ネットワークの調整と制御は、フェーザー測定ユニットなどのスマートグリッドテクノロジーを使用して、変動する再生可能エネルギー源によって引き起こされるネットワークの不均衡を迅速に検出し、プログラムされた自動保護スキームで瞬時に応答して、再ルーティング、負荷の削減、またはネットワーク障害。
政府の政策
重要な規模
欧州のスーパーグリッドの1つの研究では、750 GWの追加の伝送容量が必要になると推定されています。これは、HVDC回線で5 GWの増分で収容できる容量です。 Transcanadaによる最近の提案では、1,600 km、3 GWのHVDCラインの価格を30億ドルに設定しました。幅60メートルの廊下が必要です。インドでは、最近の6 GW、1,850 kmの提案の価格は7億9000万ドルで、幅69メートルの道の権利が必要です。欧州のスーパーグリッドに必要な750 GWの新しいHVDC送電容量では、新しい送電線に必要な土地とお金は相当なものになります。
エネルギー自立
ヨーロッパでは、スーパーグリッドのエネルギーセキュリティへの影響は、ロシアのエネルギー覇権を防ぐ方法の一部として議論されてきました。米国では、T。ブーンピケンズなどの支持者が、米国のエネルギー独立を促進するために、全国送電網のアイデアを推進しています。アルゴアは、包括的なスーパーグリッド機能を備えた統合スマートグリッドを提唱しています。ゴアやジェームズE.ハンセンなどの支持者は、地球温暖化をもたらす温室効果ガスの化石燃料使用を最終的に完全に置き換えるにはスーパーグリッドが不可欠であると考えています。
廊下の許可
スーパーグリッドの新しい送電線が使用する送電回廊には、大量の土地が必要になります。視覚的影響、知覚される健康問題に対する不安、および環境への懸念に関する懸念から、電力線の設置に大きな反対があり得る。米国には、国益送電回廊を指定するプロセスがあり、このプロセスを使用して、その国のスーパーグリッドの経路を指定する可能性があります。 EUでは、新しい架空送電線の許可は10年に達する可能性があります。場合によっては、これにより地下ケーブルがより便利になりました。必要な土地はオーバーヘッドの5分の1であり、許可プロセスは大幅に高速化できるため、地下ケーブルは、高価で容量が小さく、寿命が短く、ダウンタイムが大幅に長くなるという弱点があるにもかかわらず、魅力的です。
事業利益
設置場所
スーパーハイウェイが貴重な商品を輸送する能力に近いために土地の評価を変えるように、企業は彼らの利益のためにスーパーグリッドの立地に影響を与えるように強く動機づけられています。代替電力のコストは電力の供給価格であり、ノースダコタ州の風力発電やアリゾナ州の太陽光発電による生産が競争力がある場合、風力発電所から州間送電網への接続距離は長くてはなりません。これは、発電機から送電線への給電線が通常、発電所の所有者によって支払われるためです。一部の地域は、公共事業委員会などの地域の規制の費用で、これらの回線の費用を支払うのに役立ちます。 T.ブーンピケンズのプロジェクトは、フィーダーラインの費用を個人で支払うことを選択しました。テキサスなどの一部の地域では、そのようなプロジェクトに卓越したドメインの力を与えており、企業は計画された建設の過程で土地を奪取することができます。
テクノロジー設定
エネルギー生産者は、HVDCラインへの接続コストが一般にACを使用する場合よりも大きいため、スーパーグリッドでHVDCテクノロジーを使用するかACを使用するかについて関心を持っています。 Pickensの計画では、765 kV AC伝送が優先されますが、これは長距離伝送では効率が悪いと考えられています。
コンペ
1960年代、カリフォルニアの民間の電力会社は、太平洋インターティープロジェクトに反対しましたが、技術的な異議が却下されました。プロジェクトが完了すると、ロサンゼルスの消費者は、地元の電力会社がより高価な化石燃料を燃やすのではなく、コロンビア川のプロジェクトからの電力を使用して、1日あたり約60万米ドルを節約しました。
