世界１、２の経済大国である米国と中国は、科学や技術開発でも世界を牽引しているが、その技術には直流も含まれる。直流に関わる動向については、日本国内でも導入されている送電分野以外に、配電、需要家レベルで様々な事例がある。直流は電化の促進や拡大のための基礎・基盤技術であり、海外における直流利活用の進展は、想像している以上に速い。この分野における米中の動向を見た上で、我が国の立ち位置を客観視し、次の目標を定める必要があるだろう。
信頼性生かし月面基地活用探る
米国では老朽化した電力流通設備の更改や増強が検討されているが、費用、用地確保、また工期の長さなどから困難が伴う。代替案の一つとして、直流マイクログリッドがあり、米企業やサンディア研究所などが、エネルギー省、国防総省の支援を受け、ニューメキシコ州の空軍基地で２０１９年に実証を開始した。太陽光パネルと蓄電池の組み合わせを基本とし、特定エリア内で複数の設備同士を直流で連系する。負荷には直流をインバーターで変換し交流を供給、また、交直変換器を用い交流と直流との連系も可能にする。
この実証の成功を経て、直流マイクログリッドは、フロリダ州の住宅街区での電力供給事業として、タンパ電力会社による商用化に移行する。また、月へ人類を送るＮＡＳＡアルテミス計画の一部に、月面基地のエネルギーシステムに関する研究テーマもあり、高い安定性・信頼性を有する技術として、直流マイクログリッドの展開が期待されている。
一方、中国では、１９８９年、同国初の高圧直流（ＨＶＤＣ）送電システム（５０万Ｖ湖北省葛洲～上海）が稼働し、２００７年には国産のＨＶＤＣ送電（５０万Ｖ貴州～広東）が運開。中国独自の技術を確立させた。０９年、世界初の超高圧直流（ＵＨＶＤＣ）送電（８０万Ｖ雲南～広東）を建設、さらに１９年には新疆ウイグル自治区～中国東部の３３００キロメートルで１１０万ＶのＵＨＶＤＣ送電システムを導入するなど、短期間に直流送電の分野で世界一に昇りつめた。
北京冬季五輪に再エネ電気を供給
０６年以降、中国は、電圧源コンバーターをベースとする柔軟性多端子直流送電についても、独自で技術体系を築き上げた。１４年に５端子２０万Ｖ直流送電実証を浙江省舟山で開始。その２年後、２０万Ｖ―１５ｋＡの直流高速遮断器の開発・運用にも成功している。２０年６月には、張北直流送電が新たに運開した。風力発電、太陽光発電、エネルギー貯蔵（揚水）を４端子で結ぶ柔軟性多端子ＨＶＤＣ送電システムは、北京冬季五輪・パラリンピック会場へ再生可能エネルギー１００％の電力を輸送した＝図１。こうした豊富な導入・運用実績もあり、中国勢は、２３年にドイツの北海で運用開始する洋上風力用直流送電（ＢｏｌＷｉｎ６）の変換所の受注を勝ち取った。
中国は、配電レベルの直流事業も多数手がけており、注目に値する。１８年９月に中国初の５端子中圧直流（ＭＶＤＣ）配電事業が、貴州大学のキャンパスで始まった。「エネルギーインターネット」の実現であり、５つの電力変換部を中圧直流で連系、負荷機器へは低圧直流に変換し直流電力の供給を行う＝図２。直流系統には、マイクログリッド、分散型電源、ＥＶ充電器などが接続される。この開発には、ＨＩＬ（ハードウエアインザループ）によるリアルタイムシミュレーションが用いられ、多端子直流配電レベルの制御・保護の機能検証など、評価手法を確立している。
【用語解説】
◆ＵＨＶＤＣ Ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ 中国では８０万Ｖおよび１１０万Ｖの超高圧直流階級を示す。
◆ＭＶＤＣ Ｍｅｄｉｕｍ Ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ 概ね１５００～５万Ｖの直流電圧、国内の交流６６００Ｖ～２万２０００Ｖ配電レベルの設備・応用に該当。
◆ＨＩＬ Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ 設備やシステムの容量・規模・サイズが大きく、また、高価であるなど、制約のある実機試験に代え、実機の制御部のみを用い、電力系統や使用環境などをモデル化し、計算機によりシミュレーション、評価・検証する手法。
電気新聞２０２２年７月１１日
