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2020 Fiscal Year Annual Research Report

協調給電による再生可能エネルギー指向自律分散グリッドの開発と実証

Research Project

Project/Area Number 20K20314
Allocation TypeMulti-year Fund
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

横川 慎二  電気通信大学, i-パワードエネルギー・システム研究センター, 教授 (40718532)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川喜田 佑介  神奈川工科大学, 情報学部, 准教授 (30468540)
市川 晴久  電気通信大学, i-パワードエネルギー・システム研究センター, 特任教授 (80463959)
澤田 賢治  電気通信大学, i-パワードエネルギー・システム研究センター, 准教授 (80550946)
曽我部 東馬  電気通信大学, i-パワードエネルギー・システム研究センター, 准教授 (90778367)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2021-03-31
Keywordsバーチャルグリッド / ポリシーアウェアDCネットワーキング / 深層強化学習 / 制御セキュリティ / システムレジリエンス
Outline of Annual Research Achievements

低電圧DC協調給電を特徴とする、再生可能エネルギーを指向した電力グリッド技術、“バーチャルグリッド”の開発により、電源グリッドにポータビリティとレジリエンスを付与し、急激な増加が予測されている新興国の無電化地域への給電や、災害発生時の迅速な復旧への貢献などを経て、世界の電力網を再生可能エネルギー指向に変革することを目指し、分野の横断性と新規分野の確立を目指し、最終年度の研究を推進した。
昨年度までに得られた成果に基づき、全体概要と要素技術の位置付け、必要な技術分野を明確に体系化した“バーチャルグリッド”を定義し、査読付き学術論文10件(うち3件は投稿中)、国際会議12件、国内会議35件、図書2件、特許1件などを通じて広く国内外に発信した。また、自動制御連合講演会においてオーガナイズドセッションを企画し、研究分担者全員で本研究における成果について示した。
また、提案するバーチャルグリッドとその関連基礎技術を、超スマート社会を実現するためのエネルギープラットフォームとして実証・検証することを念頭として検討を進め、COVID-19の感染拡大予防のためにレイアウト上の対策が必要となる図書館などのパブリックスペースにバッテリー電力供給を導入し、その有効性を国内会議などで報告した。その一部の成果は、現在自治体において運営されているCOVID-19のワクチン接種仮設会場の環境センサーネットワークの運用に実装され、実証検証を続けている。また、バッテリー給電の可能性についてルワンダ共和国大使館などと協議を行い、実証実験としての実装も検討開始した。
基礎研究として進めてきた、環境情報を推定するためのAI技術や必要最小限なセンサネットワーク構造を決定するためのグラフ信号処理については、研究期間に発表した協調給電の概念を統合し、バーチャルグリッドの体系を示す総括論文として投稿中である。

  • Research Products

    (59 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 6 results) Presentation (47 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Joule Physics Laboratory/University of Salford(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Joule Physics Laboratory/University of Salford
  • [Int'l Joint Research] School of PV and Renewable Ener. Eng./University of New South Wales(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      School of PV and Renewable Ener. Eng./University of New South Wales
  • [Journal Article] 位相的データ解析を用いた室内環境に関する時系列多次元データの分析2021

    • Author(s)
      遠藤 駿、横川 慎二
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J104-D Pages: 318~327

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020PDP0023

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental demonstration of energy-transfer ratchet intermediate-band solar cell2021

    • Author(s)
      Sogabe Tomah、Hung Chao-Yu、Tamaki Ryo、Tomi? Stanko、Yamaguchi Koichi、Ekins-Daukes Ned、Okada Yoshitaka
    • Journal Title

      Communications Physics

      Volume: 4 Pages: 1~10

    • DOI

      10.1038/s42005-021-00543-1

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Applications of lifetime distribution functions with two shape parameters for reliability analysis in advanced interconnect technologies: a brief review2020

    • Author(s)
      Yokogawa Shinji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Pages: SL0802~SL0802

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7f1f

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Humidity reliability of commercial flash memories for long-term storage2020

    • Author(s)
      Murota Tomoki、Mimura Toshiki、Gomasang Ploybussara、Yokogawa Shinji、Ueno Kazuyoshi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Pages: SLLC01~SLLC01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab85dc

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Switched Pinning Control for Merging and Splitting Maneuvers of Vehicle Platoons2020

    • Author(s)
      WAKASA Takuma、NAGATANI Yoshiki、SAWADA Kenji、SHIN Seiichi
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E103.A Pages: 657~667

    • DOI

      10.1587/transfun.2019EAP1108

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An Analysis of the Worst-case Disturbance on Airplane Vertical Acceleration using the Generic Transport Model2020

    • Author(s)
      Fukunaga Hideki、Hamada Yoshiro、Sawada Kenji、Shin Seiichi
    • Journal Title

      Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers

      Volume: 33 Pages: 250~252

    • DOI

      10.5687/iscie.33.250

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On The Energy-Based Auto-Verification and Modeling Guideline for Model Based Development2020

    • Author(s)
      Sakura Mamoru、Sawada Kenji、Kaneko Osamu、Shin Seiichi、Matsuda Isao
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 140 Pages: 1064~1073

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.1064

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 特定地域における太陽光発電のポテンシャルに関する基礎的検討2021

    • Author(s)
      後川知仁,武田隆,中里諒,横川慎二,市川晴久
    • Organizer
      電子情報通信学会電子通信エネルギー技術研究会
  • [Presentation] 航空LiDARデータとGISソフトウェアを用いた太陽光発電における検討2021

    • Author(s)
      中里諒,野秋拓真,横川慎二,市川晴久,後川知仁,武田隆
    • Organizer
      電子情報通信学会電子通信エネルギー技術研究会
  • [Presentation] USB-PDハブによる電力配信の効率化に向けた制御検討2021

    • Author(s)
      高家和暉,田村光汰,戸辺義人,川喜田佑介,横川慎二,市川晴久
    • Organizer
      令和3年電気学会全国大会
  • [Presentation] Trends between indoor CO2 concentration and electricity usage through topological data analysis2021

    • Author(s)
      Shun Endo, Shinji Yokogawa
    • Organizer
      2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ユーザーの利用調査データに基づくモバイル端末のバッテリー劣化傾向の診断2021

    • Author(s)
      浅野実, 横川慎二
    • Organizer
      電子情報通信学会信学技法
  • [Presentation] コアシェル量子ドットの光物性予測における第一原理計算と AI 逆設計 手法の応用2021

    • Author(s)
      吉田 響、坂本 克好、山口 浩一、沈 青、岡田 至崇、曽我部 東馬
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 強化学習を用いた量子井戸の電荷型量子ビットの電磁波の振幅の最適化2021

    • Author(s)
      熊倉 健太、坂本 克好、曽我部 東馬
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 連続行動型深層強化学習を用いた半透明薄型中間バンド太陽電池の3次元逆設計2021

    • Author(s)
      斯波 廣大、坂本 克好、山口 浩一、沈 青、岡田 至崇、曽我部 東馬
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 連続時間最適化アルゴリズムによる線形モデル予測制御と受動性に基づく収束性解析2021

    • Author(s)
      佐藤海斗,澤田賢治,井上正樹
    • Organizer
      MSCS2021
  • [Presentation] 車群速度制御のためのスパースピニング制御2021

    • Author(s)
      若狭拓馬,澤田賢治
    • Organizer
      MSCS2021
  • [Presentation] 複数列縦隊移動するロボット群の障害物回避のためのネットワーク重み関数2021

    • Author(s)
      柴原将太朗,若狭拓馬,澤田賢治
    • Organizer
      MSCS2021
  • [Presentation] ドライバの予見動作を支援するMPC型自動運転システムに関する研究2021

    • Author(s)
      堀内柚那,山藤勝彦,澤田賢治
    • Organizer
      MSCS2021
  • [Presentation] An analysis of expansion and reduction speeds of traffic jams on graph exploration2021

    • Author(s)
      Yukari Mochizuki, Kenji Sawada
    • Organizer
      AROB 26th 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Toward efficient power delivery using USB Power Delivery hub2020

    • Author(s)
      Kazuki Takaie, Kota Tamura, Yuusuke Kawakita, Shinji Yokogawa, Yoshito Tobe, Haruhisa Ichikawa
    • Organizer
      ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (Sensys 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Practical Issues in Aggregation and Distribution of Electrical Power Among USB-PD-Connected Devices2020

    • Author(s)
      Kota Tamura, Yuusuke Kawakita, Yoshito Tobe, Shinji Yokogawa, Haruhisa Ichikawa
    • Organizer
      Proc. Workshop on the Reliability of Intelligent Environments (WoRIE 2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超小型電力システムを単位に再構成可能なマイクログリッド2020

    • Author(s)
      市川晴久,横川慎二,戸辺義人,川喜田佑介
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] USB-PDによるポリシーアウェアDCパワーネットワーキング2020

    • Author(s)
      川喜田佑介,高家和暉,田村光汰,戸辺義人,市川晴久,横川慎二
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 分散電力の統合とグリッドレジリエンス確保のためのデバイス識別と蓄電池診断技術2020

    • Author(s)
      横川慎二, 浅野実, 中里諒
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 環境・エネルギーセンサーネットワークデータの位相的データ解析を用いた空間環境評価2020

    • Author(s)
      遠藤駿, 横川慎二
    • Organizer
      第33回秋季信頼性シンポジウム
  • [Presentation] 自律分散グリッドのセキュリティ確保のための機械学習によるデバイス識別方法2020

    • Author(s)
      浅野実, 横川慎二, 市川晴久
    • Organizer
      第33回秋季信頼性シンポジウム
  • [Presentation] リチウムイオン二次電池の内部状態を考慮した階層ベイズによる容量劣化診断2020

    • Author(s)
      中里諒, 横川慎二
    • Organizer
      第33回秋季信頼性シンポジウム
  • [Presentation] Ambient Intelligence(環境知能)によるフリーアドレススペースのリスク評価2020

    • Author(s)
      横川慎二,石垣陽,遠藤駿,高原廉,川内雄登
    • Organizer
      第11回横幹連合コンファレンス
  • [Presentation] 電気化学インピーダンス法と階層ベイズによるリチウムイオン二次電池の容量劣化量診断2020

    • Author(s)
      中里諒, 横川慎二
    • Organizer
      電子情報通信学会信学技法
  • [Presentation] 量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)を用いた複数制約条件付き最適化問題への応用2020

    • Author(s)
      斯波 廣大、Chen Chih-Chieh、曽我部 完、坂本 克好、山口 浩一、曽我部 東馬
    • Organizer
      第34回人工知能学会全国大会
  • [Presentation] 部分観測マルコフ決定過程(POMDP)を用いた 異常前兆予測検知手法の開発2020

    • Author(s)
      木村 友彰、 Malla Dinesh、曽我部 完、坂本 克好、山口 浩一、曽我部 東馬
    • Organizer
      第34回人工知能学会全国大会
  • [Presentation] ベイジアン逆強化学習を用いた異常前兆予測検知手法の開発2020

    • Author(s)
      Malla Dinesh、木村 友彰、曽我部 完、坂本 克好、山口 浩一、曽我部 東馬
    • Organizer
      第34回人工知能学会全国大会
  • [Presentation] 深層強化学習を用いたアメリカンフット ボールコーチング戦略の研究2020

    • Author(s)
      高柳 里紗、 Malla Dinesh、酒井 剛、曽我部 東馬
    • Organizer
      第34回人工知能学会全国大会
  • [Presentation] ハイブリッド量子古典的 Ulam-von Neumann線形ソルバーベースの量子動的プログラミングアルゴリズムの開発2020

    • Author(s)
      Chen Chih-Chieh、斯波 廣大、曽我部 完、坂本 克好 、曽我部 東馬
    • Organizer
      第34回人工知能学会全国大会
  • [Presentation] 深層強化学習を用いた AGV搬送システムのオンライン最適化2020

    • Author(s)
      Sung Jaebok、高橋 慧、Malla Dinesh、坂本 克好、山口 浩一、曽我部 東馬
    • Organizer
      第34回人工知能学会全国大会
  • [Presentation] Bootstrapping Baysian Inverse Reinforcement Learning in Robotics through VR Demonstration2020

    • Author(s)
      Sogabe Reed、木村 友彰、Malla Dinesh、曽我部 完、坂本 克好、曽我部 東馬
    • Organizer
      第34回人工知能学会全国大会
  • [Presentation] Q-learning for square lattice Ising model2020

    • Author(s)
      ChihChieh Chen, 斯波 廣大, 曽我部 完, 坂本 克好, 曽我部 東馬
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季術講演会
  • [Presentation] AI予測最適化手法を用いたペロブスカイト/PbSコロイド量子ドット中間バンド太陽電池の逆設計2020

    • Author(s)
      斯波 廣大, 坂本 克好, 山口 浩一, 沈 青, 岡田 至崇, 曽我部 東馬
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季術講演会
  • [Presentation] 再生エネルギーミックスにおける深層強化学習予測・最適化技術の開発2020

    • Author(s)
      曽我部 東馬, Dinesh Malla, 坂本 克好
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 1AO.2.3 Demonstration of GaAs-Based Energy-Transfer Ratchet Intermediate-Band Solar Cell2020

    • Author(s)
      Tomah Sogabe, C.-Y. Hung, R. Tamaki, S. Tomic, N. Ekins-Daukes, Y. Okada
    • Organizer
      EU PVSEC 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hybrid Quantum Dynamic Programming and Beyond2020

    • Author(s)
      Tomah Sogabe
    • Organizer
      IBM Quantum Summit
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 小型マイクログリッドにおける協調給電プロトコルと正当 性検証のためのモデル化2020

    • Author(s)
      澤田賢治
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 分散協調部分状態オブザーバを用いた車群位置推定 における補間関数のスパースモデリング手法2020

    • Author(s)
      若狭拓馬,澤田賢治
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 連続時間最適化アルゴリズムによる非線形モデル予測 制御の提案2020

    • Author(s)
      佐藤海斗,澤田賢治,井上正樹
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
  • [Presentation] プラトゥーン走行における分散協調オブザーバを用いた位置推定2020

    • Author(s)
      若狭拓馬,武藤僚佑,澤田賢治
    • Organizer
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会
  • [Presentation] 非線形システムに対するinstant iterative learning MPCの提案2020

    • Author(s)
      佐藤海斗,澤田賢治,井上正樹
    • Organizer
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会
  • [Presentation] Human-In-The-Loop Systemによるドライバー個性を反映した後輪操舵制御2020

    • Author(s)
      松下遥香,佐藤海斗,佐倉衛,澤田賢治,新誠一,井上正樹
    • Organizer
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会
  • [Presentation] Distributed Cooperative Partial-State Observer for Position Estimation of Vehicle Platoon2020

    • Author(s)
      Takuma Wakasa, Kenji Sawada
    • Organizer
      IECON2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rear-wheel steering control reflecting driver personality via Human-In-The-Loop System2020

    • Author(s)
      Haruka Matsushita, Kaito Sato, Mamoru Sakura, Kenji Sawada, Seiichi Shin, Masaki Inoue
    • Organizer
      SMC2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] On the Instant Iterative Learning MPC for Nonlinear Systems2020

    • Author(s)
      Kaito Sato, Kenji Sawada, Masaki Inoue,
    • Organizer
      SICE Annual Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Path Planning and Tracking Method for Multiple Platoons via Switched Pinning Control2020

    • Author(s)
      Takuma Wakasa, Kenji Sawada
    • Organizer
      SICE Annual Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Event-Triggered Control for Extended Plants of Discrete-Time Linear Systems2020

    • Author(s)
      Hiroyuki Ichihara, Kenji Sawada, Koichi Kobayashi, Sophie Tarbouriech
    • Organizer
      IFACWC2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Event-Triggered Switched Pinning Control for Merging or Splitting vehicle Platoons2020

    • Author(s)
      Takuma Wakasa, Kenji Sawada, Seiichi Shin
    • Organizer
      IFACWC2021
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Pythonによる異常検知2021

    • Author(s)
      曽我部 東馬、曽我部 完
    • Total Pages
      272
    • Publisher
      オーム社
    • ISBN
      978-4-274-22541-3
  • [Book] 工場・製造プロセスへのIoT・AI導入と活用の仕方2020

    • Author(s)
      曽我部東馬 他 共著
    • Total Pages
      605
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-832-6
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 発電量推定装置2021

    • Inventor(s)
      中里諒, 横川慎二, 市川晴久, 武田隆, 後川知仁
    • Industrial Property Rights Holder
      中里諒, 横川慎二, 市川晴久, 武田隆, 後川知仁
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2021-037410

URL: 

Published: 2021-12-27  

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