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トピックス●Ｇ Ｓユアサによる運用保守サービス技術の開発の歩み（その 4）－寿命予測に基づく ESS の最適設計－●全 固体電池の技術開発に関して大阪公立大学との共同研究を開始～ NEDO グリーンイノベーション基金事業「先進固体電池開発」を加速～●H
 onda 熊本製作所向けに国内最大級の需要家用リチウムイオン蓄電池設備を受注～太陽光発電と組み合わせて再生可能エネルギーの有効活用に貢献～●栗 東事業所に発電能力 2.2MW の太陽光発電設備を導入～「GY カーボンニュートラル 2050」達成に向けた取り組み～

電力を電池設備に充電し，発電出力が少ない時は電池ＧＳユアサによる運用保守サービス技術の開発の歩み（その 4）設備から放電し，それにより合成出力の変動を抑制す
る．これら充電や放電のパターンが，電池設備にとっ－寿命予測に基づく ESS の最適設計－ての負荷パターンであり，季節や天候，ESS の設置環境や使用条件に応じ，多様な負荷パターンが ESS の使用期間中に電池設備に与えられる．

リ チ ウ ム イ オ ン電池設備を用いた蓄電シス テ ム（ESS）の導入が，世界的に拡大している．再生可能リチウムイオン電池の劣化は，電気が流れることにエネルギーによる発電設備などに併設される ESS（図よる通電劣化（サイクル劣化）と，通電以外の要因に1）は，発電設備の規模や使用環境に応じて，電池のよる非通電劣化（カレンダー劣化）とに分けることが直列接続数や並列接続数（電池構成）が決定される．

できる．電池に電気が流れている間はサイクル劣化と10 年以上の使用期間にわたって充放電が繰り返されカレンダー劣化が進行し，流れていない間はカレンダる間に，リチウムイオン電池設備は徐々に劣化し，そー劣化のみが進行する※２．の蓄電容量が低下していく．劣化が進んだ状態でも要寿命予測のためのシミュレーターでは，ある電池設求される充放電能力を発揮できるように，ESS の電池備に所定期間（1 日，1 カ月，1 年，10 年など）に構成は設計される．
GS ユアサは，長年の研究から得たリチウムイオン電池の劣化メカニズムおよび数理モデルに関する知見※１ に基づき，電池設備の寿命予測のためのシミュレーターを開発し，ESS の電池構成の設計にもそれを役立てている．寿命予測のためには，ESS の充放電を数値で表現した仮想的な負荷パターンを用意する必要がある．本稿では，負荷パターンを用いた寿命予測および ESS 設計の概要と，負荷パターンの生成や修正を簡単に行うための支援ツールとを紹介する．

１ 負荷パターンを用いた寿命予測と ESS 設計
再生可能エネルギー発電設備などに併設される ESS
図1（図 1）は，発電設備の発電出力が多い時はその余剰© 2023 GS Yuasa International Ltd., All rights reserved.

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風力発電向け大規模蓄電システム

GS Yuasa Technical Report

2023 年 6 月

２わたる仮想的な負荷パターンを与えたときに，その電池設備においてサイクル劣化とカレンダー劣化がどの程度進行するかを算出する．

第 20 巻第1号

負荷パターン生成ツール

寿命予測のために必要とされる負荷パターン（数値

図 2 に，仮想的な負荷パターンの一部を示す．右ファイル）は，図 2 の例のような単純な形状の折れ側の折れ線グラフの縦軸は，プラス方向に充電電力の線グラフに対応するものであれば手作業で作ることも大きさ，マイナス方向に放電電力の大きさを表し，横可能である．しかし，実際の ESS の設計のためには，軸は時間（秒）を表す．この例では，0 秒から 3600

複雑な形状の折れ線グラフに対応する負荷パターンが秒にかけて，電池設備への充電電力が 5.5 キロワット何種類も必要とされ，そのような負荷パターンを手作（kW）から 10 kW に線形に増加し，その後 10800業で作ることは極めて煩雑である．

秒まで電池設備は充放電が 0 kW のまま放置され，そそこで，負荷パターンの生成や修正を簡単に行うたの後 14400 秒まで電池設備からの放電電力が 8kWめに，パーソナルコンピューターやタブレットといっの一定値である．

た端末装置で動作する支援ツール（ソフトウェア）が

図 2 左側の負荷パターン（数値ファイル）は右側開発された．の折れ線グラフに対応するもので，電池設備における図 3 に示すように，端末装置の表示部に，ESS の充1 秒きざみの電力の推移を表し，0 秒から 3600 秒ま放電に関する選択や入力を受け付けるための受付画面

では電力の数値が線形に増加している．寿命予測のたが表示される．
「パターン」の列では，複数種類の充めに，このような仮想的な負荷パターンを，シミュレ放電動作がプルダウン表示され，いずれかを選択可能ーターに投入する．シミュレーターは，電池設備におになっている．
「電力」の列には，選択された充放電いて，0 秒から 3600 秒までは，増加する充電電力の動作に対する設定値が入力される．「時間」の列には，大きさに応じて進行するサイクル劣化と時間経過に応選択された充放電動作が継続する時間が入力される．

じ て 進 行 す る カレンダー劣化とを算出し，そ の 後

図 3 に示す入力内容でパターン生成を実行すると，10800 秒までは時間経過に応じて進行するカレンダ

図 2 右側の折れ線グラフが端末装置の表示部に示さー劣化のみを算出する．

れる．折れ線グラフによって，意図したとおりの負荷電池構成（例えば，並列接続数）を仮に設定してシパターンかどうかを視覚的に確認できる．充電の到達

ミュレーションを行うことを繰り返す試行錯誤によっ値を変更する（例えば，10kW を 12kW に変更する）て，ESS の長期の使用期間にわたって所定の充放電能など，変更が必要な場合は，図 3 の受付画面に戻っ力を発揮可能な，最適サイズの電池構成が決定されて値を修正する．その後，ファイル出力（図 2 左側て，ESS が設計される．の数値ファイルの出力）が実行される．これら一連の操作は，ほんの数分で完了する．負荷パターンを手作

秒（S）

電力（W）
15500.00
25501.25

35502.50

負荷パターン生成ツール（PC）

［kW］
10…

…

パターン

電力（kW）

時間（秒）

3599

9998.75

充電（増加）

5.5→103600

3600

10000.00

301

0.00

0（ゼロ）

…

…

50

放電（一定）

7200
83600

サイクル（充電→放電）
サイクル（放電→充電）‒5

充電（増加）
放電（一定）‒10

図20（ゼロ）
03600 7200 10800 14400 18000 ［s］

負荷パターンと折れ線グラフ

図331

負荷パターン生成ツール※３

GS Yuasa Technical Report

2023 年 6 月

第 20 巻第1号

本稿では，仮想的な負荷パターンを用いた ESS 設業で作る場合に比べ，大幅に工数を削減でき，ヒュー計の概要と，負荷パターン生成ツールを紹介した．

マンエラーも低減できる．
図 4 に示すように，受付画面では各種の効率も設GS ユアサは長年の研究に基づく，詳細な条件を考慮定される．ESS には電池設備に加え，PCS（パワーコ可能なリチウムイオン電池の寿命予測技術を活用し，ンディショナー）やトランス，それらを接続する電力使用環境に最適な ESS を提供していく．

線がもうけられる（図 1）．PCS やトランスの変換効率と，電力線の伝送効率を考慮することで，電池設備※1に実際に出入りする電力を反映した負荷パターンを生

https://www.gs - yuasa.com/jp/newsrelease/article.php?ucode=gs210415592602_975

成することができ，シミュレーターによる寿命予測の※2

精度が向上する．

https://www.gs - yuasa.com/jp/technology/
making_history/pdf/no18.pdf※3

日本特許第 6835140 号，日本特許第 7173180 号（2019 年出願）

図4

PCSの変換効率

0.98

トランスの変換効率0.98

電力線の伝送効率

1.00＜問合せ先＞（株）ＧＳユアサ

各種効率の入力※３32

知的財産部

GS Yuasa Technical Report

2023 年 6 月※

全固体電池の技術開発に関して大阪公立大学との共同研究を開始

第 20 巻第1号

本事業は，国立研究開発法人新エネルギー・産業
技 術 総 合 開 発 機 構（NEDO） の 助 成 事 業（JPNP21026）により実施されるものです．

～ NEDO グリーンイノベーション基金事業「先進固体電池開発」を加速～＜「先進固体電池開発」の開発項目＞
１．⾼いイオン伝導度と優れた耐⽔性を兼ね備えた固体電解質の開発（株）ＧＳユアサは，国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（以下，NEDO）のグリー

２．コバルト含有量が少ない⾼容量正極開発

ンイノベーション基金事業として採択された全固体電３．⻑寿命かつ⾼容量を有する負極開発

池の研究開発について，大阪公立大学との共同研究を

４．⼤量⽣産を可能にするセル設計・製造プロセス開発開始しました．
ＧＳユアサは，独自開発してきた高性能な固体電解質を活用し，従来の蓄電池を凌駕する性能を備えた全＜参考＞ 2022 年 4 月 19 日ニュースリリース

固体電池の開発を行っています．この実績が評価さ

NEDO グリーンイノベーション基金事業「次世代蓄れ，2022 年 4 月に NEDO「グリーンイノベーション電池の開発プロジェクト」に採択

基金事業／次世代蓄電池・次世代モーターの開発」～独自開発の高性能固体電解質を活用した全固体電に採択されました（採択テーマ名：「先進固体電池開池の実用化を加速～※発」）．大阪公立大学 大学院工学研究科 応用化学分野

https://www.gs-yuasa.com/jp/newsrelease/article.

無機化学研究グループは，固体電解質の劣化解析におphp?ucode=gs220410174818_1152

いて，これまでも多数の優れた研究成果を報告されてきた実績があり，ＧＳユアサが独自開発している固体＜お問い合わせ先＞

電解質の分析・解析について共同研究を行うことで，

株式会社 ＧＳユアサ

本プロジェクトを加速させます．

ション部

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コーポレートコミュニケーGS Yuasa Technical Report

2023 年 6 月

第 20 巻第1号＜リチウムイオン蓄電池設備の特長＞

Honda 熊本製作所向けに国内最大級の需要家用リチウムイオン蓄電池設備を受注

1．全セルの電圧監視，全モジュールの温度管理機能を搭載し，高い安全性を確保～太陽光発電と組み合わせて再生可能エネルギーの有効活用に貢献～

2．ファンレスモジュール構造により故障率低減，交換部品点数の大幅な削減を実現
3．法令に合致した火災予防条例適合キュービクルを採用（株）ＧＳユアサは，本田技研工業株式会社（以下，4．寒冷地にも対応可能なコンテナシステムHonda）熊本製作所における再生可能エネルギーの有効活用に使用されるリチウムイオン蓄電池設備（以＜ＧＳユアサのサービス対応＞

下，本設備）を，東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社（以下，TGES）より受注しました．

常時全セルの電圧監視や故障監視を行い，システム本設備は，2023 年度に納入し，2024 年 4 月から TGES全体の信頼性を担保しています．万が一の故障発生時のエネルギーサービス設備として稼働予定です．

は，業界最大級の全国を網羅するサービスネットワー
クを活用し，お客様のご要請に対応します．

今回受注したリチウムイオン蓄電池設備は，国内需※1

要家向けの自家消費用としては国内最大規模
20 MWh※2の容量※3で，TGES が「ソーラーアドバンス」
で＜リチウムイオン蓄電池設備概要＞

電池の種類
リチウムイオン電池 LEPS-2-14出力（MW） 2.6
容量（MWh） 20
寸法（mm）
W 2,350 × L 9,400 × H 2,800（1 コンテナ）
コンテナ数
10

Honda 熊本製作所に導入した太陽光発電設備と連携運用します．工場の休日等に余剰となった電力をリチウムイオン蓄電池に充電し，夜間等に蓄電池から電力を供給することで，天候等によって変動する太陽光発電による電力を有効活用する役割を担います．なお，
本設備は，ＧＳユアサが新たに開発した産業用リチウムイオン電池「LEPS-2-14」を搭載しています．今＜写真＞

回，ＧＳユアサ製品の品質や安全対策，迅速なアフタリチウムイオン蓄電池設置イメージーサービス体制が評価され，受注が決定しました．
※1

2023 年 3 月 1 日現在

※2

当社調べ

電気自動車に換算すると約 1,250 台分※3

お客さまの施設の屋根や敷地に初期投資不要で太陽光発電を設置し，保守管理まで一貫したソリューションを提供するサービス．
＜お問い合わせ先＞（株）ＧＳユアサ本部

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産業電池電源事業部

事業企画

GS Yuasa Technical Report

2023 年 6 月

第 20 巻

第1号

ーコンディショナ，施工，運用，サービスのすべてが栗東事業所に発電能力 2.2 MW の太陽光発電設備を導入

国内サプライチェーンから調達した製品で構成されており，国産メガソーラーの信頼性の高さの実証，なら～「GY カーボンニュートラル 2050」達成に向けた取り組み～びにエネルギーの地産地消につながると考えています．なお本設備導入は，環境省の補助事業である「令和３年度補正 ストレージパリティの達成に向けた太（株）
ＧＳユアサは，栗東事業所に定置用蓄電設備付陽光発電設備等の価格低減促進事業」に採択されておき太陽光発電設備（発電能力 2.2 MW，蓄電池容量り，日本が推進するカーボンニュートラルへの貢献に35.3 kWh）を導入し，2023 年 1 月末より稼働を開つながる取り組みです．
ＧＳユアサグループでは，温暖化に伴う気候変動が始しました．発電した電力は同事業所での生産活動に社会にとっての重要な課題であると認識し，事業活動使用します．
本設備による発電量は年間約 2,300 MWh で，これに伴う温室効果ガス削減を推進しています．2023 年

による CO2 削減量は年間約 900 トン を見込んでい4 月には，2021 年度に発表した「GY 環境長期目標

ます．平時には CO2 削減に寄与し，太陽光発電設備2030」からさらに省エネ・再エネ発電の推進，再エによる発電量の一部を蓄電することで，災害時には非ネの調達などの対策を講じ，Scope1，Scope2 排出量常用の電源として利用することを想定しています．

をゼロとする「GY カーボンニュートラル 2050」を※本設備には，長州産業株式会社の製品である国産太実現させることを表明し，取り組みを進めています．

陽電池モジュール（出力 340 W，6,531 枚），ＧＳユ目標の達成に向けて，栗東事業所においては同クラスアサ製のパワーコンディショナ（三相ラインバックαの太陽光発電設備の追加導入を計画しており，他事業Ⅴ）ならびに定置用蓄電設備（三相ラインバックマイ所においても太陽光発電設備投資を推進しています．

スター）を採用しました．太陽電池モジュール，パワ

＜概要＞

＜写真＞

設置場所

（株）
ＧＳユアサ 栗東事業所
滋賀県栗東市蜂屋 780-1
発電能力
2.2 MW ( 年間発電量 2,300 MWh)
CO2 削減量 900 トン※（見込み）※

屋上に設置した太陽光発電設備の外観

補助事業の申請時に試算した排出量です．

＜問い合わせ先＞（株）
ジーエス・ユアサ コーポレーションコーポ

レート室（広報・ＩＲ）35