2019 Fiscal Year Research-status Report
再生可能エネルギー電源の大量導入を支える希ガスＭＨＤ発電の高速負荷追従能力の検証
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17K07026
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
藤野 貴康 筑波大学, システム情報系, 准教授 (80375427)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | MHD発電機 / 非平衡プラズマ / 再生可能エネルギー / 高速出力調整 / 電磁流体シミュレーション / 電力系統解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽光/風力発電の大量導入時における電力安定供給の実現は喫緊の課題であり，火力発電には高効率のみならず電力需給ギャップの調整電源としての高い負荷追従能力が求められている。本研究で対象とする希ガスＭＨＤ発電機は，機械的可動(回転)部をもたず作動気体のエネルギーを直接電気エネルギーに変換することから，既存の火力タービン発電機とは異次元の負荷追従能力を発揮する可能性がある。本研究では，電磁流体解析技術を駆使して，希ガスＭＨＤ発電機の高速負荷追従能力を定量的に把握するとともに，再生可能エネルギー電源大量導入時の数秒周期の激しい負荷変動への希ガスＭＨＤ発電機の追従可能性を見極めることを目的としている。今年度は，前年度の解析から見出した外部電力系統に安定接続可能な熱入力1000ＭＷ級の商用規模非平衡ＭＨＤ発電機に対し、シード率を変化させた際の非平衡MID発電機の発電出力動特性を非定常数値解析から調べた。同解析では、二温度プラズマモデルに基づくＭＨＤ方程式と電力系統への接続電気回路方程式が連成して解かれた。解析結果から，この大型の非平衡ＭＨＤ発電機は，200 ms 程度という短時間で電力系統へ送られる有効電力を定格値の20％程度まで減少させることが可能であることがわかった。また，この出力応答時間は発電機内の非平衡プラズマ流れの応答時間に比べると10倍以上遅く，系統接続モデル側の回路定数によってその応答時間が決まっていることも本研究から示された。
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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
R1年度の研究計画を概ね達成できた。ただし，現在使用している電力系統接続電気回路モデル（特にインバータ関連）に関して，出力調整を更に高速に行える回路定数を見出すことが課題として残された。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 電力系統接続電気回路モデル（特にインバータ関連）に関して，出力調整を更に高速に行える回路定数を見出すための検討を今後更に進める必要がある。
(2) R1年度の成果を年度末およびR2年度の国際会議にて発表予定であったが，コロナウイルス感染拡大防止のため，いずれも会議が中止になってしまった。そのため，新型コロナウイルス感染症収束後にR1年度の研究成果を国内外に発信したい。
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| Causes of Carryover |
1.本研究目的を精緻に達成するために，現在使用しているインバータ解析モデルに関して，現状からさらに多面的に考
察・検討することが望ましいと判断し，そのためには，さらに解析を行う必要があるため。
2.本研究の成果を国内外に発信する必要があるため。
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Research Products
(6 results)
