【研究領域課題番号】20K14715 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生可能エネルギー / 太陽光発電 / デマンドレスポンス / 可制御負荷 / 送水システム / ヒートポンプ給湯機 / 最適化 / 電力システム / 離島 / 蓄電池 / 週間ディスパッチ / 離島電力系統 / 脱炭素化

【研究成果の概要】

本研究は、2030年から2050年の将来を対象に、人口数万人規模の大規模な離島に着目した電力・エネルギーモデルを構築し、蓄電池やデマンドレスポンスの運用手法を提案し、その効果を解析する。今年度は、最適化モデルによって大規模離島における複数種類の可制御負荷の挙動を解析するモデルを構築した。合わせて、可制御負荷の電力需要シフト可能な時間スケールが可制御負荷ごとに異なり、また季節性があることの影響を確認するため、最適化区間を1日とした場合と2週間とした場合の比較検討を行った。
モデルでは、電源として太陽光発電・風力発電とディーゼル発電を模擬し、需要側では通常の電力需要に加えて、ヒートポンプ給湯機、蓄電池に加えて、宮古島に特徴的な負荷である送水システムを模擬した。
年間を通じたシミュレーションの結果として、太陽光発電の導入量が宮古島の最大電力需要よりやや多い64MWの時には、秋から冬にかけて日をまたいだ最適化を行う効果が確認された。これは、電力需要が大きいために余剰電力が少なく、一日ごとに最適化しても十分に余剰電力を使いきれる一方、秋から冬にかけては余剰電力が増えるため一部抑制が生じ、火をまたいだ最適化によって送水システムの電力需要をシフトできるためであると分かった。更に、太陽光発電を２倍の128ＭＷとしたときには、逆に夏場に日をまたいだ最適化の効果が出ることが判明した。これは、夏場の比較的大きな水需要を支える上で、夜間の水需要を翌日まで見越して制御することが効果的であるためである。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究領域課題番号】19K15491 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生可能エネルギー / 電力システム / 太陽光発電 / 風力発電 / 卸電力取引市場 / 電力市場モデル / 電力システム改革

【研究成果の概要】

本研究では、変動型自然エネルギーの自立に向けた経済的課題に対して、電力システム（インフラ・政策・市場ルール）の転換による解決策を探求することを目的として、広域需給モデルを用いた電力市場価格分析を行った。構築したモデルによる各エリアの毎時の短期限界費用算出結果は、2018年度の多くの時間帯において、日本の卸電力取引市場価格（前日市場）を再現可能であることを示し、本モデルを用いて発電設備の短期限界費用価格の観点から市場における電力システムの転換施策の影響が分析できることを示した。さらに本モデルを用いて、変動型自然エネルギーの拡大時の市場価格画の影響や、日韓国際連系の有効性について分析した。

【研究の社会的意義】

本研究で構築したモデルを用いることで、発電設備の短期限界費用価格の観点から、市場における電力システムの転換施策の影響が分析できることが示された。本成果によって、今後電力システムの制度設計や国際連系などのインフラ計画立案を行う上で、定量的な評価に基づく議論が促進されることが期待される。変動型自然エネルギー普及の観点からも、定量的な市場価格の見通しをもとに、施策や設備計画の影響の分析が重要であることが示された。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】電力工学・電力変換・電気機器

【研究領域課題番号】15K18017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

電力システム / 太陽光発電 / 二次電池 / 広域計測システム / 過渡安定性 / 電圧安定性 / 電力系統 / 太陽光発電システム / 緊急制御 / 短時間電圧安定性

【研究成果の概要】

近年，我が国で普及が進んでいる太陽光発電(PV)は、従来の大規模電源と系統事故時の動特性が異なり，大量普及により電力系統の各種安定性を損ねる恐れがある。本研究では，これまで系統事故時の制御対象でなかった蓄電池やPVのインバータを，広域リアルタイム情報等によって制御することで，運用状態の変化しやすい将来の電力系統運用環境下においても電力系統の各種安定性を安定化できる新たな理論を開発した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】電力工学・電気機器工学

【研究領域課題番号】14350141 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

電力システム / 配電系統 / 分散型電源 / マイクログリッド / FACTS / 蓄電池 / 最適潮流制御 / ディジタルシミュレータ / FACTS機器 / 太陽光発電 / 風力発電 / 電圧制御 / 単独運転 / 電圧 / UPFC / 新電力ネットワークシステム / 安定度 / 直並列補償器

【研究成果の概要】

本研究では、回転体である同期発電機、交直変換器をもつ発電装置(太陽光発電、風力発電の一部、マイクロガスタービン発電、燃料電池)や制御用のパワーエレクトロニクス応用電力機器等が多数連系され、動的な特性を持つことなる配電系統において発生すると予想される電圧分布異常、系統不安定性や変換器間の相互干渉による不安定化、そして系統周波数変動などの問題に対して、現在の供給信頼性、経済性をできるだけ維持しつつ運用、制御する手法や、新しい設備計画の手法を提案している。
具体的には、太陽光発電や風力発電が大量に連系された配電線の電圧分布異常現象を、パワーエレクトロニクス応用電力制御機器であるFACTS機器により適正に制御する方式、その設置位置、必要最小設置容量算定手法を提案し、風力発電が電力システム全体に大量に連系されると問題となる系統周波数変動を、蓄電池制御により抑制する手法、その必要最小設置容量の算定方法の提案も行っている。また、配電系統の電圧分布問題、回転機に起因する安定度問題を抑制するために、同期発電機の一部を超電導発電機に置き換えることの効果についても検討を加えている。次に、これらの様々な問題を三相瞬時値計算機シミュレーションにより解析のできる配電系統シミュレータモデルを構築し、マイクログリッドの需給制御シミュレーションを行っている。これらにより、配電系統に連系された複数の変換器制御系間の干渉問題の解析、それを抑制する変換器安定運転方式の開発などが可能になった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】11,900千円 (直接経費: 11,900千円)