電力システム研究室  Power and Energy Systems Lab.

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電力系統における需給計画・運用に関する研究

【キーワード】 設備計画,発電機起動停止計画(UC),周波数制御,需要家側制御(DSM)

 近年,再生可能エネルギー(RE)電源の導入が進んでいます。しかし,将来的にそれらの電源の導入量が増加した場合に,周波数を一定に保つため従前とは異なる需給計画・運用を実施する必要があります。
 需給計画は,”中長期”,”短期”の計画に分類できます。前者は主に設備計画の部分で,新規RE電源は「いつ」「どこに」「どのくらい」導入されるかが不透明なため,この不確実性を考慮した設備計画について考える必要があります。また,後者は,RE電源は出力変動や予測誤差が存在するため,それらを他電源で補償できるように発電機の出力配分(図1)等を計画する必要があります。
 さらに,他電源での補償のみではなく,RE電源と蓄電設備を協調的に運用し出力平滑化を図ることで,出力変動そのものの抑制や(図2),気候の影響で需要が急激に増加するといった電力需給ひっ迫が予想される場合に,需要家側制御によって需要の半強制的な抑制の効果が期待されています。

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配電系統における運用・制御技術に関する開発

【キーワード】 配電系統,電圧制御,系統構成,スマートメーター,需要家側制御(DSM)

 太陽光発電(PV)の大量導入は固定価格買取制度(PVで発電した電力を高値で買い取ることを一定期間保証する制度)の施行により現在,配電系統においても進んでいます。これによりPV導入以前では起こりえなかった様々な問題が配電系統において顕在化しており、対策が急務となっています。この問題に対応するためには蓄電池やSVCといった新しい設備の導入が検討されていますが、いずれも高価な設備となっており簡単に普及するものではありません。
 そこで本研究室では,これらの設備の導入量を最小限に留めるための最適な運用方法・制御技術を提案しています。また同時に,既存の設備の運用方法についても検討していくことで,新たな設備との協調運用の方法についても考案しています。
 また当研究室では,配電系統内でも比較的大きい電力負荷需要である電気自動車用急速充電器に着目し,充電利用者の利便性に影響を与えない範囲で効率よく制御することで系統の制御に役立てることを検討しています。

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需要家リソースを活用した電力系統運用に関する研究

【キーワード】 需要家リソース,デマンドレスポンス,需要家側制御(DSM),コージェネレーション,マイクログリッド


環境負荷の低減やエネルギー利用の高効率化を目指し,太陽光発電や風力発電といった自然エネルギーを活用する技術が注目されてます。

これらのエネルギーを有効に活用するため,電力システムにインテリジェント制御技術,エネルギー貯蔵技術,パワーエレクトロニクス技術および情報通信技術(IT)を融合させることで柔軟に制御できるとされている,エアコンや電気自動車(EV),蓄電池などの需要家の機器(リソース)を効率良く制御することで電力系統全体の電力負荷平準化や電力需給調整,電圧制御などに貢献できることが期待されています。

当研究室では,これらの需要家のリソースの活用によりどれだけ電力系統の制御に貢献できるかといった能力評価や能力を最大限引き出すための需要家のリソースの運用方法について検討してます。
さらに,熱と電力を高効率に利用できるコージェネレーションシステムについても,需要家リソースの一つとしてシミュレーションベースでの能力評価や最適な運用に関する研究を行っています。

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HP/BG併用熱供給システムによる風力発電出力ランプ変動抑制の検討

【キーワード】 ウィンドファーム,メガソーラー,蓄電池,バイオガス発電,気象予報


太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電は発電出力が天候に依存して変動します。そのため,これらの電源が大量に導入されると,瞬間瞬間での需要と供給の一致が必要な電力系統の安定運用に支障をきたす可能性が懸念されています。
このような背景から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)では,再生可能エネルギーを最大限加速させるという政府目標の達成に向けて,「電力系統出力変動対応技術研究開発事業」を2014年度?2018年度にかけて実施しています。
これまで,出力変動対応技術の一つとして蓄電池の充放電制御による出力安定化が検討されてきましたが,現状ではコストが高く,代替案の模索が喫緊の課題となっています。
そこで本プロジェクトでは前述のNEDO事業の一環として,バイオガス発電機(BG)にヒートポンプ(HP)を組み合わせた,あたらしい熱供給システムを用いた出力変動対応技術の開発を目指しています。

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