内容

目次

第１編　分散型電源の導入計画と将来展望第１講　分散型発電システムの現状と今後の展望１．　エネルギー需給構造の現状１．１　総合需給部会における検討１．２　エネルギー需給の見通し１．３　ＣＯ２排出量の問題２．　省エネルギーの推進２．１　省エネルギー推進の条件２．２　省エネルギー推進における金融機関の役割２．２．１　日本の金融機関の現状２．２．２　プロジェクトファイナンスの重要性２．３　省エネルギー推進のための公共投資の導入３．　新エネルギー３．１　新エネルギーの普及における課題３．２　新エネルギー普及のための手段３．３　新エネルギーにおける世界と日本の関係４．　今後の施策４．１　新エネルギーの現状４．２　クォーター制、ＲＰＳの導入４．３　ＥＵの施策４．４　ポートフォリオの重要性第２講　コージェネレーションシステムの現状と将来展望１．　日本におけるエネルギー供給形態の現状と見通し２．　古代ローマ帝国におけるコージェネレーション３．　海外におけるコージェネレーションの導入状況４．　日本におけるマイクロコージェネレーションの現状と評価５．　マイクロコージェネレーションの課題と最適化手法の導入第３講　マイクロコージェネレーションシステムの評価１．　はじめに２．　従来のコージェネレーションシステムの省エネルギー性の評価２．１　コージェネレーションシステムの評価ツール２．２　コージェネレーションシステムの導入評価２．２．１　運転パターン２．２．２　１次エネルギー、ＣＯ２削減量２．２．３　地域熱供給システムへのコージェネレーションシステム導入３．　住宅用マイクロコージェネレーションシステムに関するシステム評価３．１　住宅用マイクロコージェネレーションシステムの現状３．２　住宅用マイクロコージェネレーションシステムの検討事項３．３　分オーダの給湯負荷パターンを用いた住宅用マイクロコージェネレーションシステムの評価３．３．１　戸建住宅における給湯負荷パターンの特徴３．３．２　評価モデルの構成・運用方法３．３．３　評価モデルの定式化および評価項目３．３．４　運転パターン３．３．５　蓄熱容量３．３．６　１次エネルギー削減率３．３．７　設備利用率３．３．８　逆潮流が不可能な場合のマイクロコージェネレーションシステム導入の可能性３．３．９　給湯負荷パターンによる貯湯槽容量の評価の違い４．　導入側からみた検討課題４．１　負荷データの整備４．２　最適運転制御の確立４．３　系統への電力逆潮流４．４　系統発電機に対する代替性５．　給湯負荷の実測に基づく住宅用マイクロコージェネレーションシステムの構成の評価５．１　検討の背景５．２　給湯負荷の実測５．３　給湯負荷の熱量の算定５．４　給湯負荷原単位の比較５．５　住宅用マイクロコージェネレーションシステムの設備構成の評価方法５．６　補助熱源なしの場合の設備容量５．７　補助熱源ありの場合の設備容量５．８　負荷パターンによる評価の相違５．９　給湯負荷の平準化効果５．１０　考察５．１０．１　運転形態５．１０．２　補助熱源５．１０．３　貯湯槽容量６．　エネルギーシステム全体の省エネルギー性から見たマイクロコージェネレーションシステムの評価６．１　背景６．２　計算方法６．３　計算条件６．４　計算結果７．　まとめ第４講　マイクロコージェネレーションシステムの導入計画と採算性１．　マイクロコージェネレーションシステムの市場状況１．１　日本のエネルギー事情１．２　コージェネレーションシステム導入促進の背景と効用１．３　コージェネレーション市場の現状１．４　マイクロコージェネレーションシステムの市場１．５　マイクロコージェネレーションの特徴１．６　マイクロコージェネレーションの市場予測２．　マイクロコージェネレーションの主要機器の特徴２．１　マイクロコージェネレーション用原動機の分類と特徴２．２　往復動内燃機関の特徴２．３　ディーゼルコージェネレーションの特徴２．４　ガスエンジンコージェネレーションの特徴２．５　マイクロタービンコージェネレーションシステムの特徴２．６　固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の特徴２．７　コージェネレーションの排熱回収３．　マイクロコージェネレーションの分散型電源への導入計画３．１　コージェネレーションの経済性検討３．２　コージェネレーションの経済性検討用データ３．３　建物別電力・熱負荷の設定３．４　マイクロガスタービン導入の一例３．５　施設別マイクロタービンの導入の検討例３．６　施設別マイクロガスエンジンコージェネレーションの導入の検討例第２編　各種分散型電源システムの最新動向第１講　燃料電池の開発動向とコージェネレーションなどへの応用・市場展望１．　燃料電池の原理と特徴１．１　原理１．１．１　燃料電池とは１．１．２　燃料電池の動作原理１．１．３　燃料電池の種類１．１．４　燃料電池の反応１．２　燃料改質１．３　システムの概要１．３．１　水蒸気改質１．３．２　吸熱反応１．３．３　触媒１．３．４　変成反応１．３．５　部分酸化法１．４　併用式１．４．１　併用式のシステム１．４．２　最近の研究動向１．５　特徴１．５．１　燃料電池の効率１．５．２　熱力学上の関係１．５．３　理想効率１．５．４　燃料電池の定格１．５．５　スケール、コージェネレーション１．６　課題１．６．１　効率の考え方１．６．２　発熱量換算１．６．３　コンバインサイクル１．６．４　コンバインサイクルの実例２．　燃料電池の種類と開発動向２．１　ＰＡＦＣ（りん酸形燃料電池）２．１．１　ＰＡＦＣの概要２．１．２　現状１）　費用２）　設備２．１．３　実例２．２　溶融炭酸型燃料電池（ＭＣＦＣ）２．２．１　概要２．２．２　実例２．２．３　アメリカの実例２．３　固体電解形燃料電池（ＳＯＦＣ）２．３．１　概要２．３．２　実例２．４　固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）２．４．１　概要２．４．２　Ｎａｆｉｏｎ膜２．４．３　実例３．　燃料電池の市場展望３．１　自動車などの移動体の動力源３．２　定置式発電システム３．３　電子機器用ポータブル電源４．　エネルギー事業の自由化と燃料電池の市場第２講　固体酸化物燃料電池のコージェネレーションへの応用１．　はじめに２．　各種燃料電池の特徴比較２．１　燃料電池の電荷担体と動作温度２．２　ＳＯＦＣの動作原理２．３　ＳＯＦＣの内部改質２．４　ＳＯＦＣのその他の特徴２．４．１　発電効率２．４．２　高温排熱の活用２．４．３　形状自由度１）　平板型２）　円筒型３．　構成材料３．１　電解質３．２　カソード３．３　アノード３．４　インタコネクタ３．５　その他の構成材料４．　電池システムの構成４．１　コージェネレーションシステムの概要４．２　燃料予備改質の必要性４．３　予備改質の実例４．４　水蒸気の利用４．５　複合発電システムの組合せ５．　高効率化のポイント５．１　効率の考え方５．２　燃料電池の理論効率と実際５．３　発熱量基準５．４　高効率化のポイント６．　ＳＯＦＣの研究開発動向６．１　日本における開発状況１６．２　ＳＯＦＣの開発実例６．３　日本における開発状況２６．４　日本における開発状況３６．５　日本における開発状況４６．６　日本における開発状況５７．　ＳＯＦＣの世界における開発状況７．１　Ｓｉｅｍｅｎｓ　Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ　Ｐｏｗｅｒ社の実績７．２　コージェネレーション試験機７．２．１　２５ｋＷクラスのコージェネレーション試験機７．２．２　１００ｋＷクラスのコージェネレーション試験機７．３　コンバインによる超高効率発電７．４　コスト削減への取り組み７．５　今後の実証プログラム８．　小型システム開発８．１　家庭用コージェネレーションシステム８．２　家庭用コージェネレーションシステムの分析８．３　その他の開発情況９．　将来への期待１０．　参考図書第３講　家庭用ＰＥＦＣのコージェネレーションシステムの開発と応用１．　はじめに２．　固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）２．１　ＰＥＦＣの開発経緯２．２　燃料電池の種類２．３　燃料電池の適用市場２．４　日本における最終エネルギー消費の傾向２．５　ＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）２．５．１　ＰＥＦＣの特徴２．５．２　ＰＥＦＣをめぐる一般動向２．５．３　国内における定置型、携帯型ＰＥＦＣの開発２．５．４　海外における定置型、携帯型ＰＥＦＣの開発２．６　各業界の燃料電池の取り組み２．６．１　自動車業界の取り組み２．６．２　ポータブル電源に対する家電業界の取り組み２．７　ＮＥＤＯ（新エネルギー・産業技術総合開発機構）技術開発プロジェクト２．７．１　ＮＥＤＯ技術開発プロジェクトの開発体制２．７．２　ＮＥＤＯ助成事業３．　家庭用ＰＥＦＣの開発状況３．１　ＰＥＦＣコージェネレーションシステム構成と特徴３．２　家庭用燃料電池システム構成３．３　家庭用ＰＥＦＣコージェネレーションシステム４．　商品コンセプトおよび目標仕様４．１　２００５年商品化開発目標仕様４．２　家庭用ＰＥＦＣコージェネレーションの効率・環境性４．３　主な技術開発項目４．４　大阪ガス㈱での技術開発への取り組み４．５　家庭用と自動車用のＰＥＦＣ比較５．　ＰＥＦＣ用改質装置の開発と実用化のための課題５．１　燃料改質装置の原理と特徴５．２　都市ガス改質プロセス５．３　ＯＧ（大阪ガス）式燃料電池用リフォーマーの特徴５．４　ＯＧ式ＰＡＦＣ用改質プロセス５．５　ＣＯ選択酸化触媒の原理とポイント５．６　ＣＯ除去器触媒の開発５．７　ＯＧ式複合反応器６．　潜在市場と今後の開発計画６．１　家庭用ＰＥＦＣ潜在市場（大阪ガス管内）６．２　住宅用太陽光発電導入数と導入補助６．３　国の燃料電池導入目標６．４　目標価格と初期販売目標６．５　ＰＥＦＣ普及促進のための環境整備６．６　ＰＥＦＣ開発スケジュール第４講　災害対応用燃料電池発電システムの開発事例１．　はじめに２．　災害対応用燃料電池の概要とコンセプト３．　環境負荷の低い燃料電池発電設備３．１　発電の原理とエネルギー効率３．２　燃料電池の構成と仕様３．３　システム図３．４　災害対応用燃料電池発電設備の全景３．５　上部より見た災害対応用燃料電池発電設備３．６　フロー図３．７　燃料電池の使用実績３．８　燃料電池導入前後のＣＯ２排出量３．９　通常時・災害時の運転方法４．　災害用設備の仕様４．１　飲料水製造装置４．２　災害用設備配置４．３　殺菌水製造装置４．４　シャワー４．５　中水利用設備４．６　照明・コンセント設備５．　設備導入支援策６．　燃料電池用新水処理システム６．１　従来の水処理システム６．１．１　システムの概要と問題点６．１．２　具体的な問題点６．２　問題点の解決方法６．３　新水処理システム（ＫＣＤＩ）６．３．１　システムの概要６．３．２　実例６．３．３　システムの特徴６．３．４　プロセス６．３．５　イオン交換樹脂の機能６．３．６　純水ができる過程６．４　処理結果６．５　デミナー方式との比較７．　災害時の地元への協力体制第５講　マイクロガスタービンの開発状況と技術的課題１．　はじめに２．　マイクロガスタービン出現の背景２．１　需要の増大２．２　技術的シーズの進展３．　ガスタービンエンジンの開発経緯３．１　ガスタービンエンジン開発小史３．２　大型ガスタービンエンジンの性能向上技術３．３　小型ガスタービンの開発経緯３．３．１　自動車用ガスタービン３．３．２　ハイブリッド車４．　マイクロガスタービンの構造上の特徴と開発状況４．１　マイクロガスタービンの特徴４．２　マイクロガスタービンの構造上の特徴４．３　開発状況４．３．１　Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社４．３．２　Ｃａｐｓｔｏｎｅ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社４．３．３　Ｅｂａｒａ／Ｅｌｌｉｏｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社４．３．４　Ｔｕｒｂｅｃ社４．３．５　Ｉｎｇｅｒｓｏｌｌ−Ｒａｎｄｓ　ＮＲＥＣ社５．　性能向上と技術的課題５．１　メンテナンス性５．２　マイクロガスタービンの用途５．３　ガスタービンの性能を決めるパラメーター５．４　技術的課題５．４．１　エンジン熱効率向上５．４．２　排気の清浄化５．４．３　騒音の課題５．４．４　コスト６．　おわりに第６講　木質系バイオマスによる発電・熱供給システム１．　はじめに２．　温暖化対策における木質系バイオマス活用の意義２．１　再生可能エネルギー利用による分散型発電・熱供給（ＣＨＰ）システムの必要性２．２　ＣＯＰ３目標への具体的対応２．３　経済成長予測値に基づくＣＯ２排出量の推移と対策内容２．４　非化石燃料（原子力＋新エネルギー）による５，１００万ｋｌ　分担の内訳２．５　２００１年６月新エネルギー部会報告について２．６　各国におけるエネルギー総供給量に占める再生可能エネルギーの割合３．　国内外における木質系バイオマス利用３．１　海外における木質系バイオマス利用３．１．１　海外における木質系バイオマス利用の現状３．１．２　海外における木質系バイオマス利用発電プラント例１）フォルサの発電プラント例２）ロイエットの発電プラント例３．２　国内における木質系バイオマス利用３．３　フォルサ（フィンランド）のＣＨＰプラント３．３．１　ＣＨＰプラントの概要３．３．２　ＣＨＰプラントの技術の現状４．　木質系バイオマス利用技術の流れ４．１　バイオマス利用形態の分類４．２　木質系・草木系バイオマスエネルギーの利用技術５．　当面の取るべき活動について５．１　木質系バイオマスの利用効果実証の重要性５．２　国内木質系バイオマスエネルギー賦存量の把握５．３　地域と連携した木質系バイオマス利用の研究５．３．１　バイオマス利用の事例５．３．２　森林系バイオマス燃料の集荷供給事業５．３．３　木質系バイオマス利用ＣＨＰの事業成立性の検討６．　バイオマスの展望６．１　政府による再生可能エネルギー導入支援検討の開始６．２　アメリカのＲＰＳ（Ｒｅｎｅｗａｂｌｅｓ　Ｐｏｒｔｆｏｌｉｏ　Ｓｔａｎｄａｒｄ）とＥＵのＲＥＣＳ（Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　ＣｅｒｔｉｆｉｃａｔｅＳｙｓｔｅｍ）の内容６．３　予想される政策的支援導入６．４　事業実施への支援：ＮＥＤＯ（新エネルギー・産業技術総合開発機構）による導入促進補助の例第７講　太陽光発電に関する現状と課題１．　太陽光発電はなぜ必要か（循環型経済社会の構築に向けたオプション）２．　太陽光発電システム技術開発の経緯（サンシャイン計画、ニューサンシャイン計画）３．　太陽光発電システムの導入状況と普及拡大への課題について４．　太陽光発電システムの経済性について５．　太陽光発電システムのさらなる普及拡大を進めるには６．　太陽光発電システムの普及は社会に何をもたらすのか第８講　安定した電力資源として認識されつつある風力発電１．　世界の風力資源２．　風力発電所の設備容量３．　世界の風力市場シェア４．　世界の風力開発４．１　ヴェスタス社の例４．２　エネルコン社の例４．３　ラガウェイ社の例５．　風力発電電力１ｋＷｈ当たりの価格６．　日本の風力開発（北海道苫前町の例）６．１　北海道苫前町の風力発電所の概要６．２　風力発電所建設の必要最低条件６．３　日本の風力発電の現状７．　騒音問題８．　コストの変遷９．　まとめ第３編　分散型電源における系統連系技術第１講　分散型電源の導入形態と系統連系における技術課題およびその対策１．　はじめに２．　分散型電源の概要２．１　分散型電源とは２．２　分散型電源の特徴２．３　分散型電源の系統連系３．　分散型電源の種類３．１　自然エネルギー３．１．１　太陽光発電システム３．１．２　風力発電システム３．１．３　小水力発電システム３．２　化石燃料３．２．１　回転機コージェネレーションシステム３．２．２　マイクロガスタービンの構成３．２．３　燃料電池発電システム１）　燃料電池の出力特性２）　燃料電池の種類３．３　未利用エネルギー３．３．１　廃棄物発電３．３．２　バイオマス発電４．　分散型電源の種類と系統連系形態４．１　交流発電機とインバータ４．２　交流発電機（回転機）とインバータの連系上の相違４．２．１　力率調整４．２．２　インバータの高調波発生、系統事故時過電流、保護機能４．２．３　系統事故時過電流４．２．４　保護機能４．２．５　起動時突入電流４．３　逆潮流の有無４．４　系統連系の相違５．　系統連系技術課題と対策５．１　現状配電系統への分散型電源系統連系に関する検討課題５．１．１　供給信頼度確保５．１．２　電力品質の確保５．１．３　安全の確保と設備の保全５．１．４　電源設置者側の要求５．２　分散型電源側での対策６．　系統連系技術要件ガイドライン６．１　目的と基本的考え方６．２　系統連系技術要件ガイドラインで適用される発電設備６．３　系統連系技術要件ガイドラインの整備状況６．４　解説・技術指針６．５　１９９８年３月改訂のポイント６．６　系統連系技術要件ガイドラインの連系区分７．　連系区分ごとの技術要件制定事項７．１　技術要件の概要７．２　保護協調１７．３　保護協調２７．４．単独運転現象７．４．１　単独運転とは７．４．２　単独運転の防止対策７．４．３　単独運転検出方式７．５　保護継電器７．５．１　低圧配電線連系：インバータ７．５．２　高圧配電線連系７．６．線路無電圧確認装置７．６．１　線路無電圧確認装置とは７．６．２　線路無電圧確認装置の省略条件８．　電圧変動８．１．常時電圧変動許容範囲８．２．常時電圧変動対策８．３　瞬時電圧変動許容範囲と対策８．４．高調波の問題８．４．１　高調波の抑制８．４．２　高調波に対する規定８．５　短絡容量の制限９．　分散型電源大量導入時における課題９．１　現状の課題の困難化９．２　今後の対応策第２講　分散型電源におけるインバータおよび系統連系技術１．　はじめに２．　太陽光発電用インバータ技術２．１　インバータの種類２．１．１　動作原理による分類２．１．２　絶縁方式による分類２．１．３　連系方式による分類２．２　各種トランスレスインバータと特徴３．　ＰＶインバータの制御と保護３．１　加重平均効率３．２　低圧配電系統のガイドライン３．２．１　逆変換装置内部の保護・遮断機能３．２．２　単独運転防止機能３．２．３　交流系統への直流分の流出防止３．２．４　電圧の適正値の維持３．２．５　発電設備の電気方式３．３　インバータの効率評価４．　トランスレスＰＶインバータの商品開発４．１　インバータ仕様４．２　単相３線ＰＶインバータの方式４．３　インバータの性能・検証結果４．３．１　インバータの効率４．３．２　出力電流高調波／直流分流出保護４．３．３　地絡保護４．３．４　人体への影響４．３．５　その後の開発５．　ＡＣモジュールとストリングインバータ５．１　ＡＣモジュール５．２　ストリングインバータ６．　燃料電池のインバータ６．１　燃料電池のインバータの主回路方式６．２　マイクロタービン７．　単独運転検出装置の動向と開発７．１　単独運転状態とは７．２　単独運転検出装置の検出条件７．３　単独運転検出機能の種類７．３．１　受動的方式７．３．２　能動的方式１）　周波数シフト方式２）　その他の能動的方式７．４　単独運転検出装置の選定７．５　単独運転検出装置の詳細７．５．１　負荷インピーダンスチェック方式７．５．２　負荷変動方式７．５．３　無効電力変動方式７．５．４　高調波電圧急変検出方式１）　高調波電圧急変検出方式の試験結果２）　柱上トランス励磁電流と磁束の関係７．５．６　有効電力変動方式８．　太陽光発電用インバータの新しい単独運転検出保護８．１　各種の単独運転検出保護８．３　新しい能動的方式（スリップモード周波数シフト方式）の動作原理８．３．１　単独運転中の電圧と周波数８．３．２　スリップモード周波数シフト方式の周波数特性１）　インバータと負荷の位相特性２）　スリップモード周波数シフト方式の負荷条件８．４　シミュレーションとその結果９．　同期発電機用単独運転検出装置の開発９．１　ＱＣモード周波数シフト方式の基本構成９．２　ＱＣモード周波数シフト方式の動作原理９．３　シミュレーション結果１０．　おわりに