2015 Fiscal Year Annual Research Report
大規模ウインドファームを有する電力系統の総合的安定化
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15H03956
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田村 淳二 北見工業大学, 工学部, 教授 (40171897)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢神 雅規 北海道科学大学, 工学部, 教授 (30364243)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 風力発電 / 電力系統 / 周波数変動 / 過渡安定度 / 太陽光発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度における研究成果を以下に箇条書きにて示す。
1) 可変速風力発電機を用いて、その風車・発電機部分の運動エネルギーを利用し、ウィンドファームからの出力を平滑化するための制御方法を検討し、3機9母線系統モデルを用いたシミュレーション解析によりその有効性を確認した。続いて、系統周波数変動に対してDead Bandを利用した出力制御方法を検討し、電気学会EAST10機標準モデル系統を用いた解析によりその有効性を確認した。
2) 風力発電機からの変動電力による系統周波数変動を蓄電池により抑制するため、系統周波数変動の周波数特性を基にして蓄電池からの入出力を決定するためのフィルターの設計法を検討し、フィルタと蓄電池の所要kWh容量の関係性を明らかにした。そしてこの関係性を利用し、蓄電池の最小化を達成する最適なフィルタを選定するための枠組みを確認した。導出した設計法は容量の最小化を達成できるため、従来のLPFを用いた場合よりも少ない貯蔵装置容量でWF出力平滑化が可能となり、よって蓄電池の低コスト化に繋がると考えられる。
3) 太陽光発電システムを有する電力系統の地絡故障に対する過渡安定度解析を行った。その際、系統に無限大母線がある場合と無い場合、また太陽光発電システムにFRT性能が具備されている場合と具備されていない場合とで解析を行い、それぞれの場合における系統内同期発電機の過渡安定度の特性を明らかにした。その結果、無限大母線がある系統の場合、FRT無の太陽光システムの場合において同期発電機の安定度が向上すること、無限大母線がない系統の場合、FRT無の太陽光システムの場合に同期発電機の安定度が低下するとの相反する結果が得られた。
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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
1) 各種調査結果等を基にして解析のためのモデル系統を構築することに関して、電気学会のEAST10機標準モデル、IEEE(米国電気電子学会)の3機9母線標準モデルを基礎とした系統モデルをそれぞれ作成し、種々解析を実行していること。
2) 風力発電に起因する系統周波数変動の抑制制御に関して、可変速風力発電機の風車・発電機部分の運動エネルギーを利用した制御方法、並びにDead Bandを利用した出力制御方法に関して基本的な方法を導出し、その有効性を確認したこと。
3) 蓄電池による風力発電に起因する系統周波数変動の抑制制御に関して、フィルターの設計のための基本的な枠組みを構築したこと。
4) 太陽光発電システムを有する系統において、FRT能力の有無に対応して系統の過渡安定度の基本的な特性を示したこと。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 風力発電に起因する系統周波数変動の抑制制御に関して、可変速風力発電機の風車・発電機部分の運動エネルギーを利用した制御方法とDead Bandを利用した出力制御方法に関して、更にその性能の向上を図る。
2) HVDC直流連系線の潮流制御による風力発電に起因する系統周波数変動の抑制を達成する制御システムの検討。
3) 太陽光発電システムに加えて風力発電も有する系統において、FRT能力の有無に対応した系統の過渡安定度の基本的な特性を明らかにする。
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