2019 Fiscal Year Research-status Report
社会実装を目指したAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドに関する研究
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19K04336
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
雪田 和人 愛知工業大学, 工学部, 教授 (60298461)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 直流給配電 / マイクログリッド / スマートグリッド / 電力変換装置 / 保護協調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，交流給電方式を用いたマイクロ／スマートグリッドに，社会実装を目指した直流給配電を導入したAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドの開発を実施した。これまで開発してきたハイブリッド型のグリッドにおける直流給電部分は，交流系統と絶縁し，直流給電部分を対地から浮かしたシステムであった。このシステムにおいては，交流系統との保護協調が容易であるという利点があるが，直流系統に故障が発生した場合，大事故につながる可能性も否定できない。このため，ハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドを広く社会に導入するには，直流システムの安心・安全に課題があった。
本研究では，直流給電システムにおいて従来用いてきたユニポーラ型のシステムではなく，中性線接地方式を用いたバイポーラ型システムを採用し，システムの安全・安心性能を高めたAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドの開発し, 社会実装を目標として実施した。このために，マイクログリッドの運転状況におけるシステムの接地方式について研究を実施した。このとき系統と連系しているACグリッドシステムは系統と連系して運転いるときは，系統との連系点などでシステムの接地がなされているものの系統から解列した運転を実施するには，システムの接地方式が異なり制御・保護方式が変更され運転が実施されていることが多い。このため，DC方式を採用したときの系統連系―自立運転―系統連系のシステムの運転状況が変化するときの接地方式の変化におけるグリッドの制御方式について検討を実施した。
さらに，本研究では直流給電システムにおける変換装置に関して，モノポーラ方式とバイポーラ方式の接地方式を検討するとともに，バイポーラ方式の変換装置の設計を実施した。
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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
本研究では，申請者がこれまで開発してきたAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドの直流部分をバイポーラ型に改良をすることを計画した。具体的には、従来型のモノポーラ型システムを提案型のバイポーラシステムに変更することを目指している。ここで、従来型のモノポーラ型と提案型のバイポーラ型を比較した。
まず，直流系統においては，これまでの2線方式で大地から浮かせていた直流システムを３線式に変更し中性線接地方式を採用する。このとき，直流給電システムの変換装置に注目すると，変換器は1台であるが，電源装置を複数に増設する必要があることが分かった。このため，これまで1台で実施してきた装置を複数に改良するために、基礎的な設計と基本装置の製作を実施した。このとき，バイポーラ型直流給配電方式を採用したAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドシステムにおいては，各変換器がこれまでよりも複数台になるため，制御および運用方式の検討が必要となった。さらに，交流系統と直流系統との保護協調問題についても検討が必要となったため，基本的な保護方式について実施した。この保護方式については，高抵抗接地方式や中性点接地方式の他，対象システムにおける接地抵抗値についても検討した。
以上のことから，本研究は計画通り進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，交流給電方式を用いたマイクロ／スマートグリッドに，社会実装を目指した直流給配電を導入したAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドの開発を行うことである。これまで開発してきたハイブリッド型のグリッドにおける直流給電部分は，交流系統と絶縁し，直流給電部分を浮かしたシステムであった。このシステムにおいては，交流系統との保護協調が容易であるという利点があるが，直流系統に故障が発生した場合，大事故につながる可能性も否定できない。このため，これまで開発したハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドを広く社会に導入するには，システムの安心・安全に関して課題があった。
本研究では，直流給電システムにおいて従来用いてきたユニポーラ型のシステムではなく，中性線接地方式を用いたバイポーラ型システムを採用し，システムの安全・安心性能を高めたAC/DCハイブリッド型マイクロ／スマートグリッドの開発し社会実装を目指す。このため，今年度では昨年度の研究成果をもとに，具体的に製作した変換装置を実験室に構築した小型モデルでの実証実験を行う。この実験では，なるべく実システムと同様な環境にて実施するために，各種保護装置を導入して検討を行う予定である。
さらに，可能であれば製作した電力変換装置を，実際のシステムに導入して基礎的な検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度の使用金額に約50万円の発生は、国内旅費、海外旅費、消耗品に関する項目である。海外旅費については、IEEE GM2019にて研究成果の一部を発表予定であったが、特許に関しての検討があったために、発表を控えた。このため、海外旅費を次年度に先送りした。このため、論文の英文添削費用に関しても、次年度の使用に至っている。また、国内旅費については、最近の新型コロナの影響により、学会が開催されないことにより、旅費の使用がなかった。
今年度は、上記内容を考慮して研究成果を発表していく予定である。
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