可能出力スタック

交流で連系する300 MWの洋上風力発電所を、風車のコンバータから66 kVアレイ系統、洋上変電所、60 kmの送電ケーブル（エクスポートケーブル）までモデル化しました。定常潮流計算を107,291回（うち104,111回が収束）実行し、陸上の連系点で供給できる無効電力を描き出しています。スタックの各スライスは連系点電圧の一つの値に対応し、0.875 puから1.100 puまでを網羅します。解が得られた各点は、モデル内のすべての制約と照合しています。コンバータの電流・端子電圧・直流リンクの制約、ケーブルと洋上変圧器の定格、そして66 kV・220 kV機器の設備最高電圧です。

このスタックを、EUの発電設備系統連系コード（EU規則2016/631、Art. 21(3)(b)–(c)、図8と表9の範囲、Pmax = 300 MW、風車の定格）が定める包絡線の内側に私たちが引いた例示プロファイルと照合しました。すべての出力レベルで同じ範囲を求めていますが、これは同規則が系統運用者に委ねている選択です。65 Mvarの陸上分路リアクトルを固定で投入した状態では、スタックは二つの領域で不足します。

• 定格出力で無効電力を供給する側では、すべての電圧で20–45 Mvar不足し、これを決めているのはコンバータの直流リンク制約です。1.100 puでは不足が57.6 Mvarまで深まり、最後に到達する制約は、洋上220 kV母線の245 kVです。
• 0.875–0.900 puで吸収する側では、有効電力ゼロで最大44.4 Mvar不足します。このときコンバータ端子は0.90 puに達し、負荷時タップ切換器は調整範囲の端にあります。

これらは、同規則自体がコストのかかる領域として挙げている二つの隅、すなわち高電圧での供給と低電圧での消費にあたります。

供給側の不足は、主に私たち自身がモデルに置いたリアクトルによるものです。これがなければ、発電所は供給側の要求をすべての点で満たします。1.100 puでは、固定リアクトルが79 Mvarを吸収しています。連系点の母線に接続した機器は、発電所内の系統には何の影響も与えません。各スライスでは連系点電圧を固定しているためです。そのため補償設備の容量は、最後の一段階として厳密に算出できます。固定リアクトルに加えて±52.4 MvarのSTATCOMを設置すれば、両方の領域が解消します。125 Mvarのリアクトルを、発電所が供給するときは開放し、吸収するときは投入するように切り換えれば、STATCOMなしで両方とも解消できます。

この構成は代表例であり、実在のプロジェクトではありません。連系点は陸上にあり、発電所が自前で送電設備を建設する場合に相当します。連系点の位置は国によって異なり、適用される条項もそれに従います。陸上に連系点がある場合、同規則は発電所を陸上の発電パークモジュールとして扱います（Art. 23(1)）。また同規則は、系統運用者がケーブルの所有者に対し、送電ケーブル分を補う追加の無効電力を求めることも認めています（Art. 21(3)(a)）が、私たちのプロファイルではこれを求めていません。タップ切換による調整を供給能力に含めてよいかどうかは系統運用者次第のため、スタックは両方の場合について計算しています。