電圧変動（Voltage Fluctuation）は、電力系統において、電圧の大きさが時間的に変動する現象で、需要・電源の急変、設備故障、雷サージ、再エネ出力変動等の様々な要因で発生する。系統機器の正常運転、需要家機器の保護、電力品質確保のため、電圧変動の抑制が系統運用の重要な技術要件となる。蓄電所の連系では、PV等の再エネ出力変動を吸収する電圧調整機能が新たな付加価値として注目されている。
電圧変動の類型は、（1）短期変動：（a）瞬時電圧変動（半サイクル〜数サイクル、数十ms〜数百ms、雷サージ、機器投入時の突入電流、保護動作）、（b）電圧フリッカ（数Hz〜数十Hzの変動、アーク炉、大型電動機）、（c)瞬時電圧低下（Sag、Dip、系統故障時、数百ms〜数秒）、（d）瞬時電圧上昇（Swell、軽負荷時）、（2）長期変動：（a）日変動（朝夕・昼夜の需要変動）、（b）季節変動（夏冬の需要・気温による）、（c）長期トレンド（系統増強の遅れ、再エネ大量接続）、で多様な時間スケールで発生する。
電圧変動を引き起こす主要要因は、（a）需要側：大型負荷の起動停止（製鉄所、電炉、大型モーター）、エアコン需要、（b）電源側：火力発電所の起動停止、再エネ出力変動（PVは雲影響で数秒〜分単位、風力は風速変動）、（c）系統側：故障（地絡、短絡）、保護動作、機器切替、（d）外的要因：雷、地震、台風、（e）負荷の力率：誘導性負荷（モーター、変圧器）の無効電力消費、で複合的に発生する。
蓄電所の電圧変動への対応・貢献は、（i）電圧変動抑制：PCSの4象限制御による無効電力供給で系統電圧を安定化、（ii）瞬時電圧低下対応：FRT（Fault Ride Through、低電圧時の運転継続義務、IEC 62116等）、（iii）電圧調整サービス：継続的な無効電力供給、力率改善、（iv）配電系統電圧管理：分散電源連系時の電圧上昇抑制（PVと需要のミスマッチ対応）、（v）瞬時電圧上昇抑制：太陽光余剰時の自動低下、（vi）将来的な電圧調整市場：北米・欧州で先行している電圧調整サービス市場、日本では検討段階、（vii)系統慣性低下対応：再エネ拡大による同期発電機減少での仮想慣性供給（Grid-Forming Inverter）、で多面的な技術貢献が可能である。
系統連系における電圧変動関連技術要件は、（A）系統連系規程（JEAC9701）：常時電圧変動・瞬時電圧変動の許容範囲、（B）電気設備技術基準・解釈：保護リレー設定・電圧調整、（C）IEC 61727・IEEE 1547：分散電源連系の国際標準、（D）IEC 62116：単独運転検出・FRT機能、（E）IEC 61000-3-3・3-11：電圧フリッカ制限、で詳細が定められる。蓄電所のPCSは、これらの規格・規程適合のための電圧調整機能・FRT機能・通信機能を標準装備する必要があり、機器選定の重要評価項目となる。
2030年代に向けて、再エネ大量導入時代における系統慣性低下・電圧変動増大への対応として、（i）Grid-Forming Inverterの普及（仮想慣性、自律的な電圧・周波数支援）、（ii）蓄電所の電圧調整サービス市場化、（iii）動的電圧調整器（DSTATCOM、SVC）との連携、（iv）配電系統の高度化（スマートインバータ、ボルトワット制御）、（v）電力品質市場の整備、で技術・制度両面の進化が見込まれる。蓄電所事業者にとって、電圧変動対応技術は将来の追加収益源として戦略的に重要である。
主な出典・参考情報
- IEC（国際電気標準会議）規格群（IEC 62933、IEC 62619、IEC 61850等）
- IEEE（米国電気電子学会）標準（IEEE 1547、IEEE 2030.5等）
- JIS（日本産業規格）電気・電池関連規格
- UL認証規格（UL 9540、UL 9540A、UL 1973等）
- 各メーカー製品仕様書・技術資料
- NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）技術ロードマップ
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