| Project/Area Number |
22K14638
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
吉田 彬 早稲田大学, スマート社会技術融合研究機構, その他(招聘研究員) (90707887)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 蓄エネルギー資源 / 需要家側エネルギー資源 / 運用計画 / Power-to-Gas / 水電解 / 水素貯蔵 / 分位点予測 / 地域冷暖房システム / 配水システム / 最適運用 / 蓄エネルギー / エネルギー管理システム / 再生可能エネルギー / 最適設計 |
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| Outline of Research at the Start |
カーボンニュートラルの実現に向け，既存設備を最大限活用しつつ需要家側のエネルギー転換への受容性を高めることが求められており，解決策としてデジタル通信を用いて需要家側資源を遠隔から運転管理するエネルギー管理システム(EMS)と，EMS同士の双方向通信に期待が寄せられている．本研究の目的は，需要・電力市場価格および変動性再生可能エネルギー(VRE)の発電量など種々の不確実性を有する要因を予測し，予測値と予測の信頼度を入力として運転管理を弾力的に行う方法論を構築することである．提案手法により，蓄エネルギー資源を経済・環境性など同一基準で整理し，需要家側蓄エネルギー資源の価値評価手法の確立を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
既存設備を最大限活用しつつ、需要家側エネルギー転換への受容性を高めるため、本研究では、予測・運用計画の方法論を構築し、配水システムおよび地域冷暖房システムに対して適応性を評価してきた。本年は、変動性再生可能エネルギーの出力変動を補償する需要家側エネルギー資源としてPower-to-Gas(P2G)技術を考察の対象に取り上げた。P2G技術は、燃料の直接燃焼により供給されている高温熱の脱炭素化という課題に対して解決策として期待が寄せられている。一方で、高温需要のどの用途からP2G技術を適用していくべきかという問いに対しては十分な答えが得られていないと考える。そこで、公的統計、ここでは経済産業省特定業種石油等消費統計調査の調査票情報、を用いて直接加熱用として消費される燃料の月合計値を読み取り、業種毎の熱需要を推計した。月合計の熱需要量はある仮定の下で30分単位に按分し、これまで構築してきた運用計画手法の外成変数として入力した。水電解システムの部分負荷特性を入出力関係から同定し、混合整数計画(MIP)モデルとして定式化した。本問題を水素製造単価の観点で最小化することで、水電解装置および水素貯蔵装置を含む最適な設備構成および水素製造単価の内訳を評価・分析した。これらより、既存設備に対してP2G技術の適用順序を評価する基本的な枠組みを構築できたといえる。また、学会発表では、本枠組みを面的・時間的に拡張することで、PV余剰電力の有効活用に加えて卒FIT電源のP2G技術による熱需要も含めたエネルギーの地産地消を誘導する政策補助の在り方などを評価・分析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
発電およびエネルギー消費の予実管理をするシステム構築より先んじて、2050年に向けた段階的なスマートエネルギーシステムの最適設計手法の構築に優先して取り組んだため。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる2024年度は、発電およびエネルギー消費の予実管理システムの要件と設計指針を整理するとともに、具体的なエネルギー供給システムのプロセス変数を取り込めるデータベースを整備し、実プロセスの環境価値評価と運用方策提案を行える枠組みへの拡張を目指す。
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