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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Study on Renewable Energy Integration with Mathematical Programming Model considering Electricity and Non-Electricity Sectors

Research Project

Project/Area Number 20H02679
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小宮山 涼一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60537819)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords再生可能エネルギー / 電力システム / 分散型電源 / 調整力 / 電力ネットワーク
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の目的は、数理計画モデルにより、再生可能エネルギー大量導入シミュレーションを行い、それを実現するための具体的な再エネ大量導入シナリオを提示することにある。令和3年度はエネルギー政策動向を踏まえ、新たに、CCUS付石炭火力、CCUS付LNG火力、水素専焼発電、水素混焼LNG火力、アンモニア混焼石炭火力を考慮した最適電源構成モデルを構築し、再生可能エネルギー大量導入に関する数値シミュレーション分析を主に実施した。また電力系統ネットワークに関しても、再エネ大量導入を見据えて広域的な系統開発計画が検討されていることから、北海道-東京間の高圧直流送電(HVDC)等を新たにモデル化し、電力基幹系統の規模を拡張した。また特に、再生可能エネルギーの余剰電力により水電解で製造した水素や、その水素の利用用途としてメタネーション(合成メタン製造)を考慮した最適電源構成モデルを開発し、再生可能エネルギーの部門横断的利用の可能性に関して、分析を実施した。合成メタンの利用用途としては都市ガスを考え、発電部門と都市ガス部門を横断的に取り扱う最適電源構成モデルを開発して分析を行った。具体的には、国内水素製造、輸入水素、メタン合成の経済性について分析を行い、送電線制約の他にLFC調整力の確保制約や各発電機の起動停止について考慮して分析した。またその際、電力系統の安定性確保において重要な役割を担う系統慣性力を明示的に考慮することにより、詳細な再エネ大量導入分析を可能とした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

電力システムの数理計画モデルの詳細化をさらに進め、再生可能エネルギーの部門横断的利用の可能性も踏まえた再エネ大量導入シミュレーションを行い、再エネ普及を実現するための具体的なシナリオを導出できたため、おおむね順調に進展している。加えて、新たに得られた分析結果や知見を査読付き原著論文として発表している。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度は、令和3年度に構築した再エネ余剰電力の部門横断的利用のモデルの詳細化を進め、メタネーションに加えて、合成石油などの燃料製造プロセスをモデリングし、複数のシナリオ分析(技術コストの感度分析など)を通じて、再エネの部門横断的利用の可能性を検討する。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 洋上風力発電の出力変動を考慮した世界エネルギーモデルによるカーボンニュートラル実現可能性に関する分析2022

    • Author(s)
      吉武宗浩, 小宮山涼一, 藤井康正
    • Journal Title

      エネルギー・資源学会論文誌

      Volume: 43(2) Pages: 108-118

    • DOI

      10.24778/jjser.43.2_45

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deep decarbonization of integrated power grid of eastern South Asia considering hydrogen and CCS technology2021

    • Author(s)
      Gyanwali Khem、Komiyama Ryoichi、Fujii Yasumasa
    • Journal Title

      International Journal of Greenhouse Gas Control

      Volume: 112 Pages: 103515~103515

    • DOI

      10.1016/j.ijggc.2021.103515

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] How Will the Capital Cost Influence the Integration of CCS Coal Plants into the Chinese Low-carbon Optimal Power Expansion Plan by 2050 ?2021

    • Author(s)
      Yi Y., Gyanwali K., Komiyama R., Fujii Y., Yamaguchi A.
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Energy and Resources

      Volume: 42(6) Pages: 368-384

    • DOI

      10.24778/jjser.42.6_368

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic Multi-Sector Energy Economic Analysis to Identify Potential of Nuclear and Renewable Energy Options in Expanding Electricity Sector of Developing Countries: Bangladesh Case Study2021

    • Author(s)
      Sieed, J., Komiyama, R., Fujii, Y.
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Energy and Resources

      Volume: 42(5) Pages: 295-304

    • DOI

      10.24778/jjser.42.5_295

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Energy Modelling Study for Achieving Carbon Neutrality in Japan2021

    • Author(s)
      Komiyama, R.
    • Organizer
      The International Conference on Electrical Engineering (ICEE)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Installable Potential of Small Modular Reactors and Renewable Energy for Achieving Carbon Neutrality in Electric Power System2021

    • Author(s)
      Komiyama, R.
    • Organizer
      6th AIEE Energy Symposium
  • [Presentation] Long-term Energy Strategy for Carbon Neutrality in Japan and the World2021

    • Author(s)
      Komiyama, R., Fujii, Y., Kawakami, Y., Otsuki, T.
    • Organizer
      Global Alliance of Universities on Climate(GAUC) ‘Pathways to net zero emissions and carbon/climate neutrality’

URL: 

Published: 2022-12-28  

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