報告書番号

GD24034

タイトル（和文）

負荷機器個別の静特性・脱落特性を活用した住宅部門・業務部門における負荷特性の推定

タイトル（英文）

An Analysis of Load Characteristics in Residential and Commercial Sectors using Static and Self-disconnection Characteristics of Load Devices

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
　近年の負荷機器のインバータ化等に伴い，系統負荷の特性（負荷特性注1））が変化してきていると想定される注2）。この変化を考慮した系統安定性評価が重要となることから，現在，わが国でも実系統での負荷特性の把握が進められている注3）。この結果に対する説明性向上の観点から，負荷機器個別の特性把握が重要となっている。
目　　的
　負荷機器のインバータ化が進行している住宅部門・業務部門の負荷機器個別の静特性・脱落特性を試験により把握する。さらに，部門別の負荷特性を推定する。
主な成果
1．住宅部門・業務部門の負荷機器個別の静特性・脱落特性の把握
　計18種類の負荷機器について，国内シェアの高い機種を対象に，有効・無効電力の静特性，瞬低時の脱落特性を把握した（図1）。主な特徴は以下のとおりである。
・有効電力の静特性：電熱機器全般と掃除機が正の電圧特性指数を示した。また，電子レンジが正，掃除機と一部の温水便座が負の大きな周波数特性係数を示した。
・無効電力の静特性：大半の負荷機器が正の電圧特性指数を示した。また，電子レンジが正，一部の冷蔵庫と食洗乾燥機が負の大きな周波数特性係数を示した。
・瞬低時の脱落特性：冷蔵庫，複合機，温水便座，掃除機は脱落しなかった。一方，エアコン，ヒートポンプ式給湯機は脱落しやすい傾向にあった。
2．住宅部門・業務部門別の負荷特性の推定
　各部門について，需要シミュレーションツール等注4）を用いて負荷機器の消費電力比率を算定し（図2），同比率と負荷機器個別の特性を活用して負荷特性を推定した（図3，図4）。その結果，両部門で，従来の特性と比較して静特性定数の大半が小さくなること，および，瞬低時の負荷脱落量が増加することを確認した。また，特に住宅部門では，図2に示した負荷機器の比率の違いにより，図3，図4に示す季節差が生じることを確認した。

注1）系統負荷とは上位系統から見た負荷機器の集合体をさし，負荷特性は一般に静特性（下式）と脱落特性で表現される。α_P>0，β_P>0，α_Q>0，β_Q≦0かつ相応の大きさであることで，電圧・周波数変動を緩和する効果があるとされている。これらが0に近い，インバータ負荷の増加により当該効果が逓減することが懸念される。
P=P_0 (V⁄V_0 )^(α_p ) (1+(β_P∙∆f)⁄100)　 Q=Q_0 (V⁄V_0 )^(α_Q ) (1+(β_Q∙∆f)⁄100)　
α_P，α_Q ∶有効・無効電力の電圧特性指数　β_P，β_Q ∶有効・無効電力の周波数特性係数
P_0，Q_0 ∶有効・無効電力の初期値　　V_0 ∶電圧の初期値　　Δf∶初期周波数(f_0 )からの周波数偏差 [Hz]
負荷機器の脱落とは運転停止をさし，脱落特性は一般に瞬低時の端子電圧 対 脱落量のカーブで表現される。
注2）電気協同研究第67巻第2号，「電力系統瞬時電圧低下対策技術」（2011），負荷機器のインバータ化による系統負荷の電圧特性指数・周波数特性係数の減少，瞬低時の負荷脱落量の増加が懸念されている。
注3）広域機関，「系統特性定数に関する詳細検討について（その1）」，第5回将来の運用容量等の在り方に関する作業会
注4）上野，「需要シミュレーションツールの開発（その3）事業所を含む地域全体の推定モデルへの拡張」，電力中央研
究所 研究報告C18003（2019），経産省，「夏季/冬季の省エネ・節電メニュー」（2024）
注5） 浅田，山下，「わが国60 Hz系統における負荷特性の実態分析」，電気学会論文誌B，121巻10号pp. 1371-1378（2001）

概要 （英文）

In recent years, the use of inverters in load devices has been increasing, and there is concern that this will lead to a decrease in the types of load characteristics that contribute to mitigating voltage and frequency fluctuations in the power system and an increase in the amount of load self-disconnection to instantaneous voltage sag. As it is important to evaluate the power system stability considering these changes, the characteristics have been identified based on measuring voltages and currents of transmission lines that supply power to consumers. In Japan, those kinds of measurements are currently being taken to identify the latest characteristics. Investigating the characteristics of each load device that make up the load characteristics at the transmission line level is also important to validate the measurement-based characteristics and improve their reliability.
In this report, we investigated the static and self-disconnection characteristics of each load device in the residential and commercial sectors through lab tests and identified the load devices that mainly characterize the load characteristics. Furthermore, we estimated the static characteristic constants and self-disconnection characteristics of the load demand in each sector, considering the operating status of each load device. As a result, it was clarified that, for both sectors, most of the static load characteristic constants decreased compared to the previous characteristics, and the load self-disconnection amount increased. It was also clarified that seasonal differences could occur in each characteristic depending on the ratio of specific load devices that are sensitive to seasons. These findings are expected to improve the reliability of the measurement-based characteristics.

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