| Project/Area Number |
21K04965
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 電力ネットワーク / 送配電ケーブル / 架空送電線 / 熱等価回路モデル / 熱時定数 / 許容電流 / 有限要素解析モデル / 電力ケーブル / 潮流計算 / 地中送電ケーブル / 導体温度モデル / ダイナミックレーティング |
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| Outline of Research at the Start |
出力変動型電源（太陽光、風力）や電気自動車の大幅な普及を実現するため、地中送配電ケーブルの混雑問題に適切に対応する必要がある。これに対して、物理的な原理原則に立ち返ると、ケーブルは絶縁層の熱容量が大きいため、ケーブル温度上昇の時間遅れを考慮した送電容量評価が重要である。本課題では、ケーブル温度の簡易推定モデルを開発し、これを最適潮流計算手法に組み込むことにより、太陽光発電や電気自動車の大量導入に対応可能な系統潮流マネジメント手法を開発する。
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| Outline of Final Research Achievements |
One of the serious concerns is the power flow congestion problem in transmission and distribution lines towards high penetration of intermittent renewable energy resources. This study develops a thermal equivalent circuit model of insulated wire in medium-voltage distribution network, and the thermal equivalent circuit model is validated by simulations and experiments. The line conductor temperature can be evaluated using the model assuming a high penetration of photovoltaic systems in distribution networks. Comparing with the conventional line current limit of power flow, the proposed conductor temperature limit can flow more line current by thermal inertia characteristics of insulated wires. Consequently, through some case studies, the more fluctuation the line current has, the more advantage the temperature-based distribution line capacity can obtain.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
高圧配電系統で用いられている架空配電ケーブル(OC-W)を対象として熱等価回路モデルを構築し、導体温度制約下における通電電流制御の効果検証を行うことにより、配電系統の潮流計算に考慮することによるメリットを定量的に示した。また、架空送電線の導体温度を推定するための有限要素解析(FEM)モデルを開発し、特に低風速時において風洞実験による導体温度の測定結果を高精度に再現できる可能性を示した。これらのモデルは、今後、様々な条件下で妥当性を検証する必要があるものの、将来的に送配電ネットワークの有効利用の観点から有用なモデルになる可能性があると考えられる。
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