自家消費型太陽光発電の制御とは？仕組みと種類をわかりやすく解説

このような悩みを抱えている方も多いのではないでしょうか。

太陽光発電で発電した電力を無駄なく使い切り、安全に運用するには適切な制御が必要です。

竹中工務店で設備設計におけるBIMや環境シミュレーションの活用を推進した後に、AIベンチャーGRIDで主にスマートシティ関連PJのPMとして提案から開発まで一気通貫で担当。2023年より株式会社メンテルを経営しています。

当社はAIやIoTを用いて、太陽光発電の自家消費を効率化するための運用改善や、発電した電力を無駄なく活用する仕組みづくりに取り組んでいます。

自家消費型太陽光発電の制御の仕組みを理解し、コスト削減と安定運用を両立させるために、ぜひ最後までお読みください。

太陽光発電の運用でお悩みがある企業様は、以下の公式サイトから、エネルギー管理や電力運用の最適化に関する『お役立ち資料』をダウンロードいただけます。ぜひご覧ください。

自家消費型太陽光発電で制御が必要な理由

自家消費型太陽光発電の制御は、需給のバランスを保ち、自家消費率の向上や電気料金の削減、電力設備の安定運用につなげるために必要です。

そもそも自家消費型太陽光発電とは、太陽光で発電した電気を売電せず、施設内で使うことを前提としたシステムです。

しかし、太陽光の発電量は天候や季節によって変動します。施設の電力使用量も生産設備の稼働状況や時間帯によって変わるため、発電量と電力需要が常に一致するとは限りません。

その結果、生じる可能性があるのが自家消費率の低下や逆潮流です。自家消費率が低下すると、太陽光発電による電気代の削減効果を十分に得られず、投資回収に時間がかかる恐れがあります。

こうした課題を解決するために必要になるのが「制御」です。適切な制御を行うと、発電量や電力使用量に応じて電力の流れを調整できます。

太陽光の自家消費の仕組み

自家消費型太陽光発電では、太陽光パネルで発電した電気を施設内で使い切ることが基本です。しかし、発電量が使用量を上回ると「余剰電力」が発生し、逆潮流が起こる場合もあります。

ここでは自家消費型太陽光発電の運用で重要となる「余剰電力」と「逆潮流」について解説します。

余剰電力とは

余剰電力とは、発電した電気のうち施設内で使い切れず、余ってしまう電力を指します。余剰電力は、休日や設備の稼働が少ない時間帯など、電力需要が低いタイミングに発生しやすいのが特徴です。

余剰電力が増えると、発電した電気を十分に活用できず、自家消費率が低下します。自家消費率が下がると、太陽光発電による電気料金削減効果が小さくなり、設備投資の回収期間が長くなる可能性があります。

そのため、自家消費型太陽光発電では、発電量と施設の電力使用量のバランスを把握しながら運用し、余剰電力をできるだけ減らすことが重要です。

逆潮流とは

逆潮流とは、施設内で使い切れなかった電気が、電力会社の送電網へ流れてしまう現象です。

太陽光発電には売電する仕組みもありますが、売電契約のない自家消費型では、原則として逆潮流を発生させない運用が必要です。

もし逆潮流が発生すると、電力品質の低下や大規模停電を起こす恐れがあります。安定した電力供給を守るためにも、逆潮流を防ぐ対策が必須です。

太陽光発電の逆潮流の対策は「太陽光発電の逆潮流対策4選！自家消費型で安定運用する方法を解説」で詳しく解説していますので、あわせてご覧ください。

自家消費型太陽光発電の目的ごとの制御方法

自家消費型太陽光発電を最適に運用するには、目的に応じた制御の使い分けが必要です。主な制御方法は以下の2つです。

それぞれの特徴を理解すると、太陽光発電を効率的に運用でき、電力系統への悪影響を防げます。詳しく見ていきましょう。

自家消費率を上げる制御

自家消費率を高めるには、太陽光発電で発電した電気を施設内で使い切る必要があります。そのために用いられる主な制御方法は次のとおりです。

制御方法	仕組み
負荷追従制御	施設の電力使用量に合わせて、パワーコンディショナーが出力を自動調整する。
蓄電池の活用	余剰電力を蓄電池に貯め、夜間や電力使用量が多い時間帯に利用する。
EMS（エネルギーマネジメントシステム）	発電量と電力使用量を可視化し、最適な運転になるよう制御する。

上記の制御を適切に組み合わせて、需給バランスを調整することで余剰電力を減らし、太陽光発電による電気代の削減効果を最大化できます。

なお、EMS（エネルギーマネジメントシステム）の詳細は「エネルギーマネジメントシステム（EMS）の種類とは？メリット・デメリットも紹介」で解説しているため、ぜひご覧ください。

逆潮流を防ぐ制御

逆潮流を防ぐ制御は、電力系統への影響を防ぎ、自家消費型太陽光発電を安全に運用するために行われます。主な制御方法は次のとおりです。

制御方法	仕組み
パワーコンディショナーの制御機能	逆潮流を検知すると発電出力を自動で抑制する。
RPR（逆電力継電器）	逆潮流を検知すると パワーコンディショナーを停止させる。

施設の設備構成や電力使用状況に応じて、適切な制御方法は異なります。

自家消費率の向上と設備の安全運用を両立させるためには、発電量と電力需要のバランスを把握しながら、これら2つの制御を組み合わせて運用することが重要です。

太陽光発電の自家消費率の平均

資源エネルギー庁によると、2024年の設置事例では自家消費率は約38%です。平均値をひとつの指標として、売電するのか、自家消費率を高めるのかを決めましょう。

近年は売電価格が下がる一方で電気料金は高止まりしているため、電力会社から購入する電力を減らす目的で、売電よりも自家消費を優先する運用が増えています。

ただし、企業の方向性によって、導入すべき制御システムの種類や規模は変わります。平均値を目安にして、自社の電力使用パターンに合った制御方法を検討すると、無駄のない設備投資につながるでしょう。

太陽光発電を自家消費型にする方法

太陽光発電を自家消費型にするには、現在の契約形態や連系条件、設備構成の確認が必要です。そのうえで、電力会社への契約変更申請を行います。

また、逆潮流防止対策としてRPR（逆電力継電器）の設置や設備の改修が必要になる場合もあります。申請手続きや技術要件は電力会社によって異なるため、事前に確認しておきましょう。

発電量と電力需要のバランスを分析し、充放電や電力利用の計画を最適化することで、電力コストの削減と効率的なエネルギー運用を実現します。

太陽光発電の自家消費率を高めたい企業様や、電力データを活用した運用改善を検討している企業様は、ぜひ以下の公式サイトから『お役立ち資料』をお受け取りください。

自家消費型太陽光発電の制御に関するよくある質問

自家消費型太陽光発電の制御に関するよくある質問をまとめました。

順番に見ていきましょう。

太陽光発電の自家消費は蓄電池なしではできませんか？

蓄電池がなくても実施できます。ただし、発電した電気をその場で使う必要があるため、余剰電力が発生しやすくなります。自家消費率を高めるには、発電量が多い昼間に生産設備や空調の稼働を調整するなど、電力の使い方を工夫することが重要です。

太陽光発電の自家消費率を上げるにはどうしたらいいですか？

太陽光発電と蓄電池を連携させる方法が有効です。日中に余った電力を蓄電池に貯め、夜間に使用することで電力の無駄を減らせます。また、蓄熱機器へ電力を供給し、エネルギーを別の形で蓄える方法もあります。

太陽光発電は自家消費と売電のどちらがいいですか？

自家消費がおすすめです。売電価格は年々低下している一方、電気料金は上昇傾向にあるためです。発電した電気を自社で使って購入電力量を減らすほうが、電気料金の削減効果が高くなる場合が多いでしょう。

まとめ

自家消費型太陽光発電の制御は、コスト削減と安全性確保の両面で重要な役割を果たします。発電量と電力需要のバランスを保つには、自家消費率の向上や逆潮流対策、運用の最適化を目的とした制御が欠かせません。

需要に合わせて発電出力を調整する負荷追従制御や、逆潮流を防ぐパワーコンディショナー、RPRなどの保護装置も重要です。

自家消費を最大化するには、発電量や電力使用量をデータで把握し、設備の運用を適切に管理することが大切です。

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