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ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の開発と実機検証

Research Project

Project/Area Number 22K14233
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21010:Power engineering-related
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

小岩 健太  千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (80815481)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords仮想同期発電機 / 再生可能エネルギー / 電力貯蔵装置
Outline of Research at the Start

太陽光・風力発電をはじめとした再生可能エネルギー発電の導入拡大が期待されている.しかしながら,これらの電源は電力系統の大規模停電を引き起こすことが問題視されている.このような中で,仮想同期発電機は再生可能エネルギー発電の導入拡大を実現する基盤技術ではあるが,そこに含まれる蓄電池は非常に高コストであり,実用化のボトルネックとなっている.そこで,本研究では,再生可能エネルギー発電の導入拡大に資するために,システムコスト最小化を実現するハイブリッド蓄電システムからなる仮想同期発電機を開発する.

Outline of Annual Research Achievements

化石燃料の枯渇や地球温暖化などの環境問題の深刻化に伴い,太陽光・風力発電をはじめとした再生可能エネルギー発電の導入拡大による恒久的な社会実現が期 待されている.しかしながら,これらの電源は火力発電と異なり慣性力および同期化力を持たないため,電力系統の大規模停電を引き起こすことが問題視されて いる.本研究が対象とする「仮想同期発電機」は上記問題を解決し,再生可能エネルギー発電の導入拡大を実現する基盤技術ではあるが,そこに含まれる蓄電池 は非常に高コストであり,実用化のボトルネックとなっている. 本研究では,この問題を解決し仮想同期発電機技術の確立,引いては再生可能エネルギー発電導入拡大に資するために,具体的に下記に取り組んでいる.
1.ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の開発
2.蓄電池のエネルギーマネジメントと仮想同期発電機制御系を統合した制御方法の開発
上記2つの項目に対し,今年度は昨年度までのシミュレーションによる結果を踏まえ,実機実験により提案システムの有効性を検証するために準備を進めた.結果として実験環境を構築することに成功し,予備実験によりシミュレーションと同様の兆候が示していることを確認した.また,机上計算により,提案システムが従来システムに対しコスト面での有効性を有することを明らかにした.来年度は本実験環境を利用し,実機実装の観点から提案システムの有効性を検証する予定である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

理由
1)ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の実験環境が完成したため.
2)予備実験によりシミュレーション同様の有効性を有している兆候がみられたため.
3)机上計算により,提案システムが従来システムに対しコスト面での有効性を有することを明らかにしたため.

Strategy for Future Research Activity

ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機に対し,実機実験により実装の観点から有効性を明らかにする.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] A Novel Filter With High Harmonics Attenuation and Small Dimension for Grid-Connected Inverter2023

    • Author(s)
      Koiwa Kenta、Takahashi Harutaka、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi、Natori Kenji、Sato Yukihiko
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Power Electronics

      Volume: 38 Issue: 2 Pages: 2202-2214

    • DOI

      10.1109/tpel.2022.3207432

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimal Hydrogen Production and High Efficient Output Smoothing in Wind Farm2022

    • Author(s)
      Koiwa Kenta、Cui Linman、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 10 Pages: 122001-122009

    • DOI

      10.1109/access.2022.3223476

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Passivity-Based Robust Controller Design for Load-Independent Voltage Source Inverters2022

    • Author(s)
      Koiwa Kenta、Goto Taiki、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 10 Pages: 132742-132751

    • DOI

      10.1109/access.2022.3230967

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 高調波抑制を考慮した PWM インバータのロバスト制御器設計2024

    • Author(s)
      後藤大輝, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • Organizer
      第11回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム 2024年3月
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] A Study on Virtual Synchronous Generator with Hybrid Energy Storage System2023

    • Author(s)
      Tomo Hirabayashi, Kenta Koiwa, Tadanao Zanma, Kang-Zhi Liu
    • Organizer
      The 4th International Conference on Power and Electrical Engineering (ICPEE 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Harmonic suppression of inverter by LMS adaptive filter2023

    • Author(s)
      Taiki Goto, Kenta Koiwa, Kang-Zhi Liu, Tadanao Zanma
    • Organizer
      The 42nd Chinese Control Conference (CCC 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の基礎検討2023

    • Author(s)
      平林智萌, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • Organizer
      令和5年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Optimal Control for Energy Storage System Using Prediction of Wind Farm Output2022

    • Author(s)
      Tomonori Tashiro, Kenta Koiwa, Tomoya Ishii, Kang-Zhi Liu, Tadanao Zanma
    • Organizer
      The 41st Chinese Control Conference (CCC 2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coordinated Control of Combining Wind Farms with Hydrogen Production2022

    • Author(s)
      Linman Cui, Kenta Koiwa, Kang-Zhi Liu, Tadanao Zanma
    • Organizer
      The 41st Chinese Control Conference (CCC 2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 系統連系インバータの適応スイッチング周波数制御による減衰極を有するフィルタ体積の低減2022

    • Author(s)
      高橋春孝, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • Organizer
      第65回自動制御連合講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ウィンドファーム出力の最大最小予測を利用した電力貯蔵装置の最適制御2022

    • Author(s)
      田代智徳, 小岩健太, 劉 康志, 残間忠直
    • Organizer
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] A Coordinated Control Method for Integrated System of Wind Farm and Hydrogen Production2022

    • Author(s)
      崔琳曼, 小岩健太, 劉康志, 残間忠直
    • Organizer
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 系統連系インバータにおける LCTCL フィルタの設計およびアクティブダンピングの適用2022

    • Author(s)
      高橋春孝, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • Organizer
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] モデル予測制御を用いた仮想同期発電機の最適制御2022

    • Author(s)
      苫米地 晃, 小岩健太, 劉康志, 残間忠直
    • Organizer
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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