2015 Fiscal Year Research-status Report
地域独立系統と大規模電力系統の連系システム安定化制御の研究
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26420882
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
奥野 光 筑波大学, システム情報系, 教授 (10160813)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エネルギーシステム / 安定化制御 / 電力系統 / 複雑系制御 / 色素増感太陽電池 / クローズドグリッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
資源枯渇と地球温暖化の対策として、再生可能型や分散型の電源、また小規模地域独立型系統の研究が進められている。一方、従来の商用大規模電力系統は、定態安定度限界を超えないよう、また事故等による過渡安定度を確保するため相差角20～30度以内で運転されるが、需要増加による運用点相差角の増大により不安定性の増大が強く懸念されている。さらに災害対策や経済性を考慮すると、再生可能型、分散型はもとより、地域独立型系統といえども商用電力系統との連系が指向され、大規模複雑な系統の安定化が重要となると考えられる。そこで、色素増感太陽電池、エネルギー貯蔵装置、独立系統を三機無限大母線系統に連系した系統模擬実験システムを構築し、複雑系制御法を用いて安定化を実証することを目的とした研究を進めた。
三機無限大母線系統からなる実験装置において、系統の状態を計算機に取り込むためのAD ボード関連部と、制御入力を印加するためのDA ボード関連部を作製した。また、色素増感太陽電池の変換効率と耐久性を向上させるため、二種類の色素を用いた多層光電極型セルの作製と、多種カチオンによるゲル電解質型セルの開発を行った。地域独立クローズドグリッドの過渡安定度を高めるため、仮想同期発電機制御法を改良したMKD制御法を考案し、擾乱除去特性が優れている事を明らかにした。クローズドグリッドにおいて、従来のPID制御法と遅延フィードバック法を比較検討し、慣性定数の大きい発電機にはPID制御が、小さい発電機には遅延フィードバック法が有効であることから、小容量電力系統における遅延フィードバック制御法の有利性を明らかにした。得られた8件の研究成果を、電気学会東京支部茨城支所研究発表会講演予稿集、および平成28年電気学会全国大会講演論文集に投稿し、口頭発表を行った。
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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
開発してきた複雑系制御法が、クローズドグリッドのような小容量で安定性に問題のある系統で有利であることを想定していたことから、MKD制御法の考案や遅延フィードバック制御法の有利性を示すことにつながった。また、色素増感太陽電池は、波長感度特性から散乱光も有効に利用できるため、クローズドグリッドにおける分散型電源に適していると考えている。従って、その変換効率と耐久性の向上は、連系システムの安定性能の向上に大きく寄与する。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、制御実験を継続し、仮想同期発電機制御法を改良したMKD制御法における、擾乱除去特性についてさらに詳細な検討を行う。クローズドグリッドにおいて、慣性定数の小さい発電機に有効な遅延フィードバック法について、遅延時間や増幅度に対する依存性を測定し、最適な制御パラメータを求める。AD ボード、DA ボードの特性を改善し、制御性能の向上を検討する。
色素増感太陽電池においては、多層光電極型セルと、多種カチオンによるゲル電解質型セルの検討を進め、さらに変換効率と耐久性の向上を図る。最後に、総合的にまとめて、国際会議等で発表して広く専門的な評価を仰ぐ。
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