HVDCコンセントバー集 HVDC整流装置特高電圧直流給電システム情報通信サービスの環境負荷低減に向けた取り組み高電圧直流給電システム導入に向けた装置開発ほしひでかずやじま星　秀和ばばさきただとしひろせ馬場崎忠利まつお NTTファシリティーズでは高電圧直流（HVDC）給電システムの通信ビル・データセンタなどへの導入に加え，将来的には太陽光発電システムなど再生可能エネルギーを直流のまま連系したスマートグリッドへの適用も視野に入れた研究開発を行っています．本稿では幅広い領域での活用に向けた，システム開発，構築・保守などの取り組みを紹介します． ICT装置の課題近年，サーバや情報通信装置などの ICT装置は社会に広く普及し，経済活 HVDCコンセントバー・電源プラグひでのり松尾英徳たけだひろや /矢島寛也けいいち /廣瀬圭一のりたけまさとし /則竹政俊たかし武田隆 NTTファシリティーズす．電源プラグを抜く際は，機械的スイッチをOFF側へスライドすることで，内部の接点が開き，アークを遮断直流の高電圧化に際して課題となる＊２し，ロックを解除するため，外部へアー動を支えています．通信ビルやデータ遮断時のアーク対策として，HVDC クが発生することなく，作業者・保守センタは，ICT装置を集中的に管理し専用のHVDCコンセントバーと電源者が安全に挿抜作業を行うことがでており，ICT装置の社会への浸透に伴プラグを開発しました（図１）．きます．い，社会インフラとして重要性を増して ICT機器などの電源プラグをコンセいます．重要性の高まりとともに，消費ントに接続し，プラグ未挿入時は動作される電力量も増加しており，消費電力しない機械的スイッチをON側へスラ量の低減が課題となっています．イドすることで内部の接点が閉じ，電＊1 高電圧直流（HVDC）給電システ流が流れるとともに電源プラグの抜けムは，省エネルギー効果と高い給電信防止ロックが作動する構造としていま＊1 高電圧直流：ICT分野において，直流の給電電圧は，電気通信用として世界的に直流 −48 Vが使用されています．これに対して，直流300〜400 V程度のなる高い電圧範囲を高電圧直流と呼んでいます．＊2 アーク：電極に電位差が生じることにより，電極間にある気体に持続的に発生する放電の一種．頼性の観点から世界中で大きな期待が寄せられており，NTTグループでは NTT環境エネルギー研究所とNTTファシリティーズが世界に先駆けて基礎研究から各装置開発を行ってきました（1）． HVDC整流装置 HVDC整流装置は電力会社から供給される商用の電力を直流380 Vに変換する整流装置です（2）．100 kWクラス， 500 kWクラスの容量があり，最高98％と高い変換効率を有しています．また，冗長構成を採用しており，万一障害発生時も継続的な運用が可能です．図 1 HVDCコンセントバー・電源プラグ NTT技術ジャーナル　2015.1 41 情報通信サービスの環境負荷低減に向けた取り組みテム移行の過渡期には，導入予定のる直流380 Vを受電し，交流200 V， ICT装置すべてがHVDCに対応してい交流100 V，直流－₄8 Vいずれかの電ないことが想定されます．そのため，力を出力するマイグレーション用電源 HVDC給電システムを導入するに HVDC給電システムの大枠を変更す変換装置が必要となります（図 ₂ ）．あたって，HVDC整流装置やHVDC ることなく，部分的に従来の給電方式分電盤といった装置のほか，HVDCにである交流200 V，交流100 Vや直流 S（小容量）タイプとM（中容量）タ対応したICT装置の調達が必要となり－₄8 Vで動作するICT装置を利用するイプのマイグレーション用電源変換装ます．しかし，導入初期におけるシスために，HVDC整流装置から供給され置を開発しました（図 ₃ ）．Sタイプは，マイグレーション用電源変換装置の開発当社は，供給先の種類に合わせて， 19インチラック交流200 V 直流380 V HVDC整流装置（100 kW・500 kW） 380 V対応ICT装置直流380 V HVDC分電盤マイグレーション用電源変換装置（S・M）既存交流，直流 −48 V ICT装置マイグレーション用電源変換装置（S・M）既存交流，直流 −48 V ICT装置直流380 V 蓄電池図 ₂ HVDC給電システムの構成マイグレーション用電源変換装置（S）マイグレーション用電源変換装置（M）交流出力タイプ直流出力タイプ交流出力タイプ直流出力タイプ W：430 × D：700 × H：43（1U） W：430 × D：700 × H：43（1U） W：430 × D：553 × H：130（3U） W：430 × D：652 × H：130（3U）外観寸法（mm）入力電圧出力電圧出力容量ユニット効率定格直流 380 V 交流 100 V 直流 −48 V 交流 100 V，交流 200 V 1.0 kW （500 W ユニット× 2 台＋ 1 台） 90％以上 93％以上直流 −48 V 7 kW 90％以上 94％以上 ※ M タイプの寸法はユニット部図 3 マイグレーション用電源変換装置ラインアップ 42 NTT技術ジャーナル　2015.1 特集商用電力（北海道電力）整流装置（15 kW）左：リチウムイオン蓄電池充放電器右：直流電力変換装置整流装置（15 kW）太陽光パネル（10 kW）太陽光パネル（10 kW）交流電力直流電力情報通信直流EMS※ 6600 V/ 200 V 直流電力変換装置（10 kW）直流電力変換装置（10 kW）直流380 V リチウムイオン充電器電気自動車用双方向充電器 LED照明直流アダプタノートPC 冷蔵庫直流コンセント直流EMSサーバ直流スイッチ直流アダプタ液晶TV BMU 電気自動車リチウムイオン（三菱i-MieV）（25 kWh）電気自動車リチウムイオン蓄電池直流スイッチブルーレイディスクプレーヤ直流コンセント直流380 V周辺機器液晶TV＋ブルーレイ冷蔵庫ディスクプレイヤ直流380 V家電 LED照明太陽光パネル（10 kW× 2 ） ※運用計画に基づいて各装置を制御する運用管理システム EMS: Energy Management System BMU: Battery Management Unit 図 4 環境省フィールド実証システム（北海道帯広市）モニタなどのコンソール系の装置で消費電力数100W程度の装置用に開発しています．Mタイプは，消費電力が数 kW程度のICT装置を想定して開発しています． ■参考文献（1）朝倉・田中・馬場崎：“高電圧直流給電システムの導入に向けて，” NTT技術ジャーナル， Vol.22，No.11，pp.1₆-19，2010．（2）宇田川・松尾：“情報通信分野における給電技術・空調技術， ” NTT技術ジャーナル， Vol.2₆，No.₇，pp.13-19，201₄．（3）廣瀬: “直流技術と応用の動向， ” 電学論B， Vol.131，No.₄，pp.358-3₆1，2011．今後の展開本稿では，通信ビル・データセンタなどへのHVDC給電システム導入における取り組みについて紹介しました．将来的には，通信ビル・データセンタなどへの導入だけでなく，太陽光発電システムなど直流で発電する分散型電源や蓄電池と組み合わせて，再生可能エネルギーをHVDCで運用するスマートグリッドへの展開も視野に入れています（3）．環境省による地球温暖化対策技術開発・実証研究事業において，北海道帯広市，山形県山形市にてフィールド検証が実施されており（図 ₄ ），得られた成果を積極的に活用していく予定です．（上段左から）星　秀和/ 矢島寛也/ 馬場崎忠利/ 廣瀬圭一（下段左から）松尾英徳/ 則竹政俊/ 武田隆 NTTグループでは使用電力量の削減にエネルギーマネジメントの推進，エネルギー効率の高い装置の導入･更改といった取り組みが行われてきましたが，社会的に環境負荷低減がより重要視されている中，一層の使用電力量削減に貢献が出来るような研究開発に努めたいと思います． ◆問い合わせ先 NTTファシリティーズエネルギー事業本部　研究開発本部 TEL 03-₅₆₆₉-0₇8₅ FAX 03-₅₆₆₉-1₆₅0 E-mail　matsuo₅₆ ntt-f.co.jp NTT技術ジャーナル　2015.1 43