泊原発稼働で北海道全域停電が防げたか 電力系統分析からの報告

結論から言うと  泊原発稼働していれば全域停電は回避できていた。ただし(注意点)がある。きちんと電源分散できたいた。系統運用が適切であることなど諸条件が付帯してだ 課題: 今回の地震時、北電は遮断負荷の設定が十分でなかったようにみうけられる。これは北海道特有の問題、フィーダが長いとか地域が広いなどの問題とからむ。 続きを読む
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リンク Togetter 75 users 23 泊原発が稼働していれば、北海道電力管内全域の停電は回避出来たのか(2018.9.6作成) まとめました。 更新日:9月6日14時54分
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
北海道ブラックアウトの考察 深夜3時  総需要  300万kW 脱落発電量 165万kW 脱落発電機 苫東厚真1号35万kW     2号60万kW     4号70万kW 地震による脱落原因 ボイラー故障 タービン火災 発電量の減少で周波数が大幅に低下し北海道全域の周波数リレー動作で全停電 pic.twitter.com/JwHqXHjWnq
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0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
発電量 ≪ 需要 となり、 伊達1号2号 70万kW 知内1号2号 70万kW 奈井江1号2号35万kW も停止 この発電機は自分を守るために停止 周波数リレーもしくは励磁電圧不足リレー遮断 お客様を送電している送電線も周波数リレーもしくは距離リレーで送電停止 9電力初の全停電が発生した。
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
なお、北海道ー本州の連系は 周波数低下リレーにより遮断し融通電力は来なかったと思われる。 2通りの方法で、苫東3台脱落時の周波数低下を簡易計算してみる。 ⊿P/⊿F=ー(Kg+Kl)=ーK ⊿P:電力変動 ⊿F:周波数変動 Kg:発電機系統定数 Kl:負荷の系統定数
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
①系統定数Kによる計算  Kは、通常 0.8〜1.2%MW/0.1Hz 1.0%MW/0.1Hz を使う 需要300万kW時のK =3000✕0.01=30%MW/0.1Hz 脱落165万kWでの周波数低下⊿F =ー1650/(30✕10)=ー5.5Hz 50Hz→44.5Hz(0.89PU) 周波数リレーの整定値は通常 0.95PU (47.5Hz) (各社違うので詳細不明)
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
周波数リレー動作域であり、 北海道電力の変電所、発電所設置された周波数リレーは動作したと思われる。 ②発電機と需要の周波数特性で計算  上記の①とイメージ同じ 発電機周波数特性 Gf=1.0%MW/0.1Hz 需要の周波数特性 Pf=0.3〜0.8%MW/0.1Hz   0.5を使う
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
需要300万kW時の Gf=3000✕0.01=30%MW/0.1Hz Pf=3000✕0.005=15%MW/0.1Hz よって、 苫東165万kW脱落時の周波数低下は ⊿F=ー1650/((30+15)✕10) =ー3.666≒ー3.7 50Hz→46.3Hz (0.926PU) これも周波数リレー動作域
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
さて、瞬動予備力3% 需要300万kW時の必要分は、3000✕0.03=90MW (9万kW) 苫東1号 10.5 苫東2号 18.0 苫東4号 21.0 伊達1号 10.5 伊達2号 10.5 知内1号 10.5 知内2号 10.5 奈井江1号 0.525 奈井江2号 0.525 合計 92.55MW 水力発電含めて充分守られていたと思われる
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
❍まとめ ①泊停止でも全停電を回避できたのではないか? →できない! *石油火力ほぼ運転で電源分散し可能な限り信頼度を上げていた *苫東は2ルート送電していた ②泊原発を稼動していたら全停電を回避できたのではないか? →できる! *ボイラーは無い *苫東を停止でき電源分散できていた
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
追加 発電機停止情報 画像3枚目 苫東厚真は 4号機3:08停止(70万kW) 2号機3:08停止(60万kW) 他の発電機 3:25停止 周波数低下 ⊿F=ー1300/((30+15)✕10)  =ー2888≒ー2.9Hz 50Hz→47.1Hz (0.942PU) 周波数リレー整定値 47.5Hz(0.95)>47.1Hz 動作域です。 pic.twitter.com/jueLE11q8Z
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0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
名案発見 👀 60kW→60万kW(たぶん) で、この方の名案 北海道需要300万kWで全停電したんなら本州からの現在60万kW融通限度を300万kWまで増強すべきだ 皆さんお気づき❓       300万kW融通してて融通設備に事故発生すれば、北海道も東北も全停電 北海道:周波数低下 東 北:周波数上昇 😁 pic.twitter.com/7bXwJfmpNy
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fjswkts @fjswkts
@pasuteruXX22 概略計算 ⊿P/⊿F=ーK ⊿P:電力変動、⊿F:周波数変動 K:系統定数 全停止する周波数を47.5Hz, Kを1%MW/0.1Hz とすると 2.5Hz変化は全電力の25%で 慣性力の瞬発能力を3%とすると、 28%を超える発電所が停止すると全停止する。 PVは慣性力がなく増えると更に悪化するので それなりのVPPが必要?
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
北海道ブラックアウトの考察2 泊原発3台運転でブラックアウト は防げたか? ❍結論から 緊急負荷制限装置の設置がされており、かつ需要が420万kW以上あれば回避できる。 需要420万kWは、 泊原発3台計207万kWの2倍 2台時は、 57.9✕2≒116万kWの2倍 需要230万kW以上
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
まず、 緊急負荷制限装置と周波数リレーの 違い *周波数リレー(負荷制限用) 一次、二次変電所に設置され動作周波数まで低下すれば、負荷送電線を遮断させる。 *緊急負荷制限装置 脱落発電量に見合った必要な遮断負荷を演算する。パルス結果を上記の変電所に送信し負荷送電線を遮断する。
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
発電機出力等の電力をオンラインで取込み高速演算し、不公平が無いように輪番制に遮断順位を入替している。 *緊急負荷制限装置は、大容量の電源脱落による周波数低下を回復させ系統を維持する。周波数リレーは、バックアップである。 ここから、泊原発3台での説明 ①需要420万kW以上の条件
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
a.解析シュミレーションが可能であるから(法的、社会的に実験は不可)である。 ただし、以下の誤差が生じる。 a.3台の脱落時刻がズレた場合、需要の電圧及び周波数特性から実際の遮断量と誤差が生じる。 b.地震(震度5以上)などは、需要側も停電しており実際の遮断量と誤差が生じる。
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
上記、a.b.は、負荷制御量からすると多めに遮断と言えるもので周波数は上昇側に向かう。 ②現実の電源脱落量の考え方 日本は、 当該電力会社の最大電源脱落時を想定する(個別案件は別だが、たぶん世界共通) 北海道電力の場合、泊原発3号機の 91.2万kWである。 その場合の需要は、最低需要である
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
逆に言い換えると、単機容量の大きい発電機はいくらでも作れるのに、泊3号機は、何故91.2万kWなのかと言うこと。 最低需要が約300万kWで、 脱落しても周波数低下が47.5Hz以上になる発電機容量は、 ⊿F=50ー47.5=2.5Hz Pg=2.5✕30✕10=750万kW       (諸元データ誤差)
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
北海道には、大飯の様な100万kW級の発電機は原発でも火力でも需要が増えない限り設置出来ない。 ❍まとめ 実証実験が出来ないものは、解析シュミレーションでしか妥当性は言えない。シュミレーションでは、脱落から負荷制限で、最低でも0.017秒刻みの演算で妥当性や対策が分かる。
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
泊原発3台運転ではブラックアウトが防げた防げないは幾ら議論しても誰も答えが出せない。 過去より各社は、原発、火力、主要水力が脱落した時の系統の周波数特性データを分析、緊急負荷制限の信号分析し誤動作等は無い。 原発が特定負荷を持って122%の周波数で単独運転成功し系統並列の実績もある
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
◎現在、 緊急負荷制限装置について情報が無い。果たして、設置しているのかどうか、設置しており誤不動作だったのか公表が待たれる。 最後に、他の方の意見 *水力では無く、サイリスタ装置で 系統過電復旧 →運転員復旧が一番 *北本連系で北海道深夜需要送れるよう増強 →本州周波数上昇
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
北海道の全停電 簡単に言うと バイクのお兄さんの両肩につかまったチャリンコの「鳶の源さん」と「麻由ちゃん」 小雨が降ってきて、源さん離脱 代わりに、苫東校の希望ちゃんがつかまった 運悪く、希望ちゃん小石に乗り上げ転倒 ブレーキ踏んだお兄さんに麻由ちゃんぶつかり全員転倒 (*゚ェ゚*)
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
@norikazu_harada *泊は、既知のように100ガル以下で停止しない。 *苫東は、3台脱落したとする。 ボイラーは、メーカーと製造年の違い、4号はタービン火災で脱落時刻に差がある。(数十秒程度) a.周波数低下計算  4号70万kWが初発脱落とする ⊿F=ー700/(30✕10)=ー2.333Hz ≒ー2.34Hz(0.953PU)
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
@norikazu_harada 50Hz→47.67Hz<48.0Hz(95L) 全系統持ちこたえるかどうか ギリギリの状態である。 *ここで、制御系システムの出番! 系統安定化システムが動作する。 まず、 ①京極の揚水Pump遮断 ②瞬時調整契約の負荷遮断 上記、1秒以内 たぶん、この辺りで一旦、周波数は回復方向(計算省略)
0726 ขอบคุณ @pasuteruXX22
@norikazu_harada *系統安定化システムは、 瞬時調整契約を遮断しても周波数が低い場合に一般負荷を遮断する。 *4号脱落後、数秒〜数十秒後に2号及び1号脱落すれば、同様に一般負荷を追加遮断する。 が、問題は 北電は、遮断する負荷の量を幾ら設定していたか? です。また、系統安定化システムの運用状況は? 以上
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コメント

夢乃 @iamdreamers 2018年9月13日
要するに、「泊原発稼働で北海道全域停電が防げたか」という問自体が愚問なんだよね。(原発稼働有無も含めて)送電網だの電源分散だの諸々をどうしていれば良かったか、を検討して、それを今後どう活かすか、が大事なのであって。 (当たり前のことしか言ってなくてすまんけど)
beigyiaa @beigyiaa 2018年9月13日
大半の人たちは「電力供給を一ヶ所ではなく分散させていたら…」という話から、「当時動いてなかった中で賄えるレベルの発電所は泊原発か」からの「泊原発動かしてたら…」という前提あっての話なんですよね。
naoyuki sasanami @naotko 2018年9月13日
岩内協会病院の停電が328です
おろろ @fYe39CoQsPrbZVK 2018年9月13日
苫東厚真クラスの火力発電所をもう一箇所作っておけば良かったて話になんでならんのかな。原発でなければならない理由て何よ
ええな@豚バラ🐽ばらまくニャ @WATERMAN1996 2018年9月13日
苫東は4号機70万KWの脱落までは需要を切り離すことで耐えられたが、2号機60万KWの脱落までは耐えられなかったということ、つまり苫東と泊で供給を分散しておけば苫東が一機脱落しても脱落分の需要を切り離すことで耐えられた可能性が高い。そして北本融通線を300万KWに強化していた場合、融通施設が落ちると北海道と東北がまとめて落ちる危険性が出てくると。
LCO @f_lco 2018年9月13日
fYe39CoQsPrbZVK 泊を不当に取り上げられた北電は、代替として石狩火力を作っていた、が、間に合わなかった よっぽど馬鹿な国でなければ、石狩が出来てから泊を止めるけど 菅直人とソレを総理にした国民が馬鹿だっただから順番が逆になった
ええな@豚バラ🐽ばらまくニャ @WATERMAN1996 2018年9月14日
タイムラインを考えると、苫東2号4号130万kW脱落→需要側遮断&北本連系供給で維持→苫東1号35万kW脱落→周波数低アラートで他の中小発電所の保護装置が次々と作動→全道停電
岡崎美合NMLE神戸宗像袋井千葉 @OkazakiMiai 2018年9月14日
fYe39CoQsPrbZVK 立地を選定し、用地を買収し、漁業補償で同意に至り、環境アセスメントを経て2015年にようやく着工。2019年2月に最初のプラントが起動予定だったのが石狩湾新港1号機。老朽化した苫東厚真の代替計画だったからこれでもある程度進んでいた方だが、着工できても4年はかかるもの。
ヘルヴォルト @hervort 2018年9月14日
fYe39CoQsPrbZVK 建設中だけどゲームじゃないから課金石で建設短縮できないからだよ
spin_out @spin_over 2018年9月14日
とりあえず、「地震時泊が動いていたらブラックアウトはなかった可能性が高い」は理論上証明されてしまったか。
笑い猫 @bokudentw 2018年9月14日
まとめを更新しました。
文里 @wenly_m 2018年9月16日
これは良いシミュレーションのまとめ
啓人 @keitoht 2018年9月16日
”泊が動いていれば”だけで大丈夫ではないことはよくわかった。と同時に泊も稼働した状態で分散運用することでリスクヘッジが可能ということも。あと北本融通増強は東北を道連れにしかねないリスクがやはりあることも。とても参考になるまとめ。
赤木智弘@アカギさんなのだ @T_akagi 2018年9月16日
いくら誰かが真面目に考えても、結局はそのコメント欄で「菅直人とソレを総理にした国民が馬鹿だった」にいいねが赤くなるほどつくくらいに、国民は無責任なわけですよ。
うにら @riafeed 2018年9月16日
T_akagi そうだね、しょうがないね。
憑かれた大学隠棲:再稼働リプレイスに一俵 @lm700j 2018年9月17日
というかこの季節は冬に備えてメンテ入りしてる基が多かったんですな
Tsuyoshi CHO @tsuyoshi_cho 2018年9月17日
「菅さんと国民」だから、自分も含めて国民全体としてマズかった、と言っているとも言えるけど...。まあ全体だけに言えばいいわけじゃないけど、国民の運営が有用とはいえない結果をだしたことの反省はある、ような。
kampfer @kampfer2009 2018年9月17日
野田は大飯が必要だと判断して稼働させたんだから、安倍もそうすりゃいいんじゃねえの。「泊はいち早く認可出せるように審査はじめた」のに認可が遅れに遅れるところまで菅のせいかよ。何年経ってると思ってんだ。何年経ってもその間の政権が無策でも菅のせいか。アホか。
笑い猫 @bokudentw 2018年9月18日
0726氏の結論部分を追記部分に追加しました。 結論からいうと 三台目脱落でブラックアウトは発生するので原発稼働でブラックアウトするかどうがの議論は意味がない 原発稼働していたら安定性は向上していたので、ブラックアウト回避できてた可能性は高い 使えるものは十分留意して使えばよい
うにら @riafeed 2018年9月19日
kampfer2009 >何年経ってもその間の政権が無策でも菅のせいか そうだよ(便乗)、それくらい菅はアレだったからね、しょうがないね。
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