2022 Fiscal Year Annual Research Report
再生可能エネルギー電源による電力系統安定化制御システムの構築
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20K04448
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| Research Institution | Hokkaido University of Science |
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Principal Investigator |
矢神 雅規 北海道科学大学, 工学部, 教授 (30364243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一戸 昌則 北海道科学大学, 工学部, 准教授 (70806968)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 系統安定度 / 可変速風力発電 / 太陽光発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究実績を以下に記す。
1. 可変速風力発電の系統安定化効果と信頼性を高めるために，風車ブレードのピッチ制御とdeloaded運転を組み合わせた系統安定化制御モデルを構築した。ピッチ制御およびdeload制御により回転速度が増えるため，風車が受け取る風エネルギーの一部を運動エネルギーの形で保有しながら運転することになる。そのため定常時の出力は低下するが，系統擾乱時にはより多くの電力を供給できるため，周波数変動を抑制して系統安定度の維持・向上に貢献できる可能性がある。系統事故を想定したシミュレーション解析により，系統周波数のRoCoF（変化率）とNadir（最下点）が改善されることを確認した。 2. 仮想同期発電機制御方式のGFM（系統形成型）インバータの基本的な制御モデルを構築し，系統擾乱による電源脱落を想定したシミュレーションにおいて，周波数変動の抑制効果を確認した。
研究期間全体では，以上の他に以下の研究成果が得られた。
3. 可変速風力発電の慣性エネルギーを利用する系統安定化制御システムを構築した。系統周波数と回転速度から有効電力，端子電圧から無効電力の制御量を決定するアルゴリズムを実装した。系統擾乱時の過渡安定度を改善すると共に系統電圧・周波数変動の抑制を図った。 4. 太陽光発電の無効電力制御システムを構築した。系統擾乱のため低下した電圧を素早く回復させることで可変速風力発電の有効電力制御の効果を増長させた。また，制御時定数を調整することで，可変速風力発電の無効電力制御との干渉による制御システムの不安定化を回避した。
3,4の制御システムについては，負荷配分，負荷モデル，系統事故点などを変更した様々なシチュエーションを想定したケーススタディにて検証し，概ね有効に作用することを確認した。
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