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自然災害に強い電力システム設計と最適運転計画モデルの開発

Research Project

Project/Area Number 12J04463
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 電力工学・電力変換・電気機器
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

山下 大樹  早稲田大学, 環境エネルギー研究科, 特別研究員PD

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords電力システム / スマートコミュニティ / ダイナミックプライシング / デマンドレスポンス / 最適運用計画 / コージェネレーション / 電気自動車(EV) / 発電機運用計画 / 風力発電
Research Abstract

自然エネルギー電源の大量導入や特定供給に係る電気事業制度の見直しなど、電気事業をめぐる環境が大きな変革期に突入していることや、防災面を考慮し分散型電源を持つ集合住宅やコミュニティの導入が進んでいるという背景を踏まえて、スマートコミュニティの最適運用計画という見地に立ち本年度は下記2テーマに取り組んだ。
①ダイナミックプライシングによるデマンドレスポンスを利用したコミュニティの最適運用計画
スマートコミュニティの運用者として特定供給事業者が、自身が管理するコミュニティ内において動的価格制度(ダイナミックプライシング)を用いてエネルギーマネジメントを行う最適運用手法の開発を行った。コミュニティ内の電力価格を時間帯によって動的に変化させることで、需要家のデマンドレスポンスを誘導し、コミュニティ全体の利益(welfare)を最大化するという最適運用手法をシミュレーションモデルに適用した結果、電力需要のピークカットやピークシフト、ボトムアップを実現することができ、電力需要家及びコミュニティの運用者双方が効果を得られるということを示すことができた。
②スマートコミュニティにおける防災性を考慮したコージェネレーションシステムの最適運用計画小規模集合住宅において防災性を考慮し発電設備などを導入する際に、発電機を非常用電源としてのみ用いるのではなく、平常時においても経済性及び環境性を実現した運用に活用するための最適運用計画手法の開発を行った。本研究で開発した手法は24時間先及び30分先の熱需要、電力需要の予測を行うと共に、貯熱タンク内の状況を把握し、それらから得られる情報により適宜システム全体の運用を調整することで適切な運用を実現するものである。本研究で開発した手法を実在する集合住宅に適用した場合のシミュレーションを行ったところ従来型の集合住宅に比べ20%程度の経済性及び環境性向上効果があることを示すことができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、昨年度作成した発電機運用計画手法などを拡張し実在する集合住宅やコミュニティを踏まえたモデルに適用することができた。また、計画策定時には考慮していなかった熱電併給システムにも提案手法を改良し適用することができ、一定の成果を得ることができたため「①当初の計画以上に進展している。」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

デマンドレスポンスやダイナミックプライシングを用いたコミュニティの運用手法を提案したが、実際の需要家の価格弾力性を分析したわけではなく、他の実証研究から推定した値を用いているため、今後は実測を含めた需要家の動向の分析を行いたい。また、集合住宅向けのコージェネレーションシステムの最適運用計画手法を開発したが、これを実際の集合住宅に適用することで提案手法を普及させるための課題を洗い出す必要がある。今後の研究ではこれらを念頭に、スマートコミュニティの設計(設備計画問題)及び、実際の適用に伴う課題を実測を通して明らかにし、事業性も含めた検討を行う予定である。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Plug-in Electric Vehicle Markets and its Infrastructure Investment Policies under Fuel Economy Uncertainty2013

    • Author(s)
      D. Yamashita, T. Niimura, H. Takamori, T. Wang, R. Yokovama
    • Journal Title

      International Journal of Real Options and Strategy

      Volume: Vol.1(ONLINEISSN:2186-4667) Pages: 39-60

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermal Unit Scheduling for CO2 Reduction including Wind Power and Electric Vehicles2013

    • Author(s)
      D. Yamashita, T. Niimura, R. Yokoyama
    • Journal Title

      Journal of Advanced Computational Intelligence & Intelligent Informatics

      Volume: 17 Pages: 109-115

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 実測データを反映した小規模集合住宅における分散型電源の協調運用に関する最適計画モデルの開発2013

    • Author(s)
      山下大樹, 丹澤健三, 平山雅之, 里屋大輔, 横山隆一, 辻重幸, 有川敏隆, 赤津欣弥
    • Organizer
      電力技術・電力系統技術合同研究会
    • Place of Presentation
      九州工業大学
    • Year and Date
      2013-09-01
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 発電機運用計画に関するプラグイン電気自動車大量導入の影響評価2012

    • Author(s)
      山下大樹, 新村隆英, 高森寛, 横山隆一
    • Organizer
      電力技術・電力系統技術合同研究会
    • Place of Presentation
      日本 東京大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimal Strategy to Support the Development of Charging Infrastructure for Electric Vehicles towards Low Carbon Emissions2012

    • Author(s)
      D. Yamashita, T. Niimura, K. Yoshimi, R. Yokoyama, H. Takamori
    • Organizer
      IEEE POWER & ENERGY SOCIETY Geperal Meeting 2012
    • Place of Presentation
      アメリカ サンディエゴ
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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