2015 Fiscal Year Annual Research Report
大量の再生可能エネルギーが導入された電力系統の革新的広域運用・安定化制御システム
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15H03958
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横山 明彦 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30174866)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 豊 東京都市大学, 工学部, 准教授 (50372537)
河辺 賢一 東京工業大学, 工学院, 助教 (60634061)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ＷＡＭＳ / 電力システム / 再生可能エネルギー / 適応制御 / 安定性 / 蓄電池 / 系統安定化装置 / ＰＭＵ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生可能エネルギーが大量導入され, 電力潮流や発電状況の不確定な電力系統において、広域で同期計測される電圧位相角、有効電力潮流のデータ群から定常時・外乱発生時に支配的な動揺モードを抽出する方法を提案した。そして、そのデータから、発電機の同期化力係数、制動力係数を推定する手法を開発した。また、その動揺モードの安定性を向上するために、系統状態に応じてアダプティブに、制御入力情報として最適な基幹系統内の発電機を選択し、その情報を最適な発電機に設置されたＰＳＳに入力し、制御パラメータも最適値に変更する統合型アダプティブ制御系を検討し、ディジタルシミュレーションで有効性を確認した。
系統安定性向上のための制御を需要家側の分散型蓄電デバイス(電気自動車搭載を含む)に分担させる場合には、分散型デバイスが連系する配電系統への影響を考慮することも必要となるため、電力系統と配電系統を同時に考慮できる解析の準備を整え、配電系統における位相角計測値を用いた協調制御手法について検討した。
そして、系統事故時の短時間電圧不安定現象に対して、電圧上昇幅の最大化を目的とした最適化問題の解に基づいて、太陽光発電システムのインバータの有効電力出力と無効電力電力の双方を制御することによって安定化する手法を開発した。本提案手法では、無効電力のみを制御する従来の電圧安定化手法と比較して、より高い安定化効果を得ることができることを明らかにした。さらに、系統平常時にPVを進み力率で運転することが、短時間電圧安定性の維持に寄与することを明らかにした。
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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
平成27年度の研究課題である計測値からのモデリング、広域系統制御方法の設計、多数の需要家制御デバイスとの協調について理論構築、オフラインの計算機シミュレーション研究を実施しており、また、PV大量連系が短時間電圧安定性や過渡安定性に与える影響についても明らかにし、連系インバータの利用による短時間電圧安定性の安定化効果を明らかにしており、おおむね計画通りに順調に進捗している。平成28年度の研究課題に向けて、系統現象をリアルタイムで模擬するリアルタイム系統シミュレータや発電機、制御機器側の端末IED(Intelligent Electronic Device)などのハードウェアの仕様策定とその試用にも着手しており、さらに、系統設置型の大型蓄電池による過渡安定性の安定化手法の開発にも着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、以下の点について研究を推進する。
1.広域系統の発電端や変電所端等で計測されるオンライン実測データから特定の動揺モード成分を抽出する方法や定常・外乱状態を検出する手法を用いて、このオンライン実測データから、システム全体の安定性に関する指標や地域システム間の特性を効果的に抽出する手法を開発する。広域電力系統の地域毎の動揺しやすさの度合い(慣性力)と動揺抑制効果(制動力)、地域間の連系の強さ(同期化力)を定量評価できるモデルなどの検討を行う。ここでは、再生可能エネルギー電源の出力状況・出力変動や再生可能エネルギー電源自体の動特性が考慮できるような広域状態検知(WASA)に応じた運用・安定化制御手法を検討する。
2.電力系統/配電系統のパワーセンシングと計測値のビックデータ解析に基づいた分散型蓄電デバイスの制御方針の設計を完了し、センサ、データ解析、制御指令、通信、蓄電デバイス実機を電力系統リアルタイムシミュレータに連携させたモデル試験を実施する。
3.過渡安定性の安定化に対して，系統設置型の大型蓄電池による安定化手法の開発を引き続き推進する。開発した安定化制御システムを、連系インバータによる既提案の安定化制御システムと併せて適用することで、同じ時間領域で進展する過渡安定性と短時間電圧安定性の両方の安定化効果を明らかにする。
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