2023 Fiscal Year Research-status Report
次世代電力システムを支える高速大規模出力調整用低温駆動希ガスMHD発電機の創出
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20K05397
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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) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | MHD発電 / 電力系統 / プラズマ / 電磁流体解析 / 電力系統解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大量の再生可能エネルギー電源を含む次世代電力システムを見据え，今後の火力発電機には電力需給ギャップの調整電源としての高い出力調整能力が求められて いる。この要求に対し，希ガスMHD発電機が回転型火力発電機とは異次元のレベルで応じられることが研究代表者の先行研究から予測されている。そこで，研究代表者は，次世代電力システムの系統安定化に貢献する高速大規模出力調整用希ガスMHD発電機の開発を早期に実現すべく，独自に発案した「低温駆動希ガスMHD発電機」の創出を目指す研究を本科研費の支援のもとで開始した。
R5年度は，R4年度に設計した低温駆動希ガスMHD発電機を，DC(発電機側)-AC(電力系統側)変換システムを介して外部電力系統に結線することを想定し，外部電力系統と発電機の連成非定常解析から同発電機の定格運転の安定性について調べた。また，従来的な高温駆動希ガスMHD発電機を用いる場合との安定性に関する比較検討も行った。その結果，MHD発電機を電力系統に連系した場合，低温駆動と高温駆動いずれの発電機を用いても，系統へ送られる有効電力の時間変動は十分小さく，設計定格電力を安定して系統へ送電可能であることが示された。ただし，系統連系回路内にある平滑コンデンサに要求される容量が高温駆動に比べて低温駆動の方が一桁以上小さくなることが解析結果から示された。以上の結果を受け，現在，次の研究段階として，低温駆動希ガスMHD発電機を電力系統に接続した上で，出力調整運転時の発電機の時間応答性・調整幅・安定性の解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本申請段階では既に出力調整運転時の発電機の安定性(時間応答性)の解析が終了している計画であるため，このような評価をした。ただし，設定した研究目的の達成に向け，研究は着実に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在進めている外部電力系統に接続した低温駆動希ガスMHD機の出力調整に関する電力系統-電磁流体場の連成解析の結果から同発電機の出力調整能力を評価するとともに，これまでの一連の解析結果から本科研費研究を総括する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響で，申請時に予定していた国際・国内会議出張が行えず，計画通りの予算執行が行えなかったことが主の要因である。次年度の研究費の主な使途は，計算機環境の整備費および保守管理費，計算補助・データ整理補助等のための雇用費，および国際会議の参加旅費と成果公表のための経費を予定している。
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