Multi-Scale Robust Control System Design for Next-Generation Power Grids Based on Multi-Dimensional Systems and Dissipativity
Project/Area Number |
20K04552
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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Research Institution | Toyama Prefectural University |
Principal Investigator |
小島 千昭 富山県立大学, 工学部, 准教授 (00456162)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
薄 良彦 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40402961)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | スマートグリッド / マイクログリッド / 電気自動車 / 太陽光発電 / 数理計画 / 配電ネットワーク / ロードヒーティング / 電力ネットワーク / デスクリプタシステム / 多次元システム / ロバスト制御系設計 / 電力システム / 階層的ネットワークシステム / 消散性 |
Outline of Research at the Start |
本研究では,送電・配電ネットワークから構成され,発電機,再生可能エネルギー,電気自動車など異種の電力機器が連系しているような次世代電力ネットワークを考える.この電力ネットワークは,電力機器の速いダイナミクスと電線路の電圧分布の遅いダイナミクスからなるマルチスケール性を持つ.はじめに,電線路の多次元性と電力機器の消散性に基づき,電力機器や電線路の変動に対しても各機器の周波数同期と各電線路の電圧安定性を達成するロバスト制御系設計の理論を確立する.さらに,電力機器の故障,電力需要の急変,サイバー攻撃など典型的な緊急事象を想定し,ロバスト性の破綻にも的確にレジリエンスを保証する技術を確立する.
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では,送電・配電ネットワークから構成され,発電機,再生可能エネルギー,電気自動車など異種の電力機器が連系しているような次世代電力ネットワークを考える.令和4年度では,これまでの内容に引き続きこのような電力ネットワークを対象として,そのモデリング,解析,制御に関する(i)-(iv)の内容を遂行した. (i) ロードヒーティングを含む配電ネットワークを非線形ODEモデルによって記述し,ケーブル表面温度の過渡的な変化,地中の熱拡散や地表の融雪も含む数理モデルを提案した.特に,電気自動車や負荷を含むような配電システムに対する数値シミュレーションを通じて,その妥当性や有効性を検証した.本成果は電子情報通信学会の英文論文誌Nonlinear Theory and Its Applicationsに掲載された. (ii) 非線形ODEモデルによって記述される配電ネットワークに対して,全体のシステムの電圧サブシステムと位相サブシステムの分解に基づき,それらの消散性を明確化した.この結果に基づいて,従来の配電システムにおける電圧降下などの典型的な現象のメカニズムの解明や送電損失の低減化に関する知見を与えた.本成果は,国際会議IFAC World Congress 2023に採択となった. (iii) 太陽光発電,電気自動車や蓄電池を含む送電ネットワークに対して,エリア間の最適な電力融通を検討し,全体の運用コストの導出を行った.本成果は,計測自動制御学会第10回制御部門マルチシンポジウムにて発表を行った. (iv) 太陽光発電,電気自動車や蓄電池を含む配電ネットワークに対して,各充電スポットに対する最適な電力配分のアルゴリズムを導出し,富山県射水市を想定したマイクログリッドに対するシミュレーションを通じてその有効性を検討した.本成果は,第65回自動制御連合講演会にて発表を行った.
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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
令和4年度では,「研究実績の概要」で説明したように,本研究課題で想定する次世代電力ネットワークに対して,モデリング,解析,制御に関する一連の成果を得ることができた.しかしながら,新型コロナウイルスへの対応のため,研究発表の面において当初予定していた学会参加による情報収集や研究打ち合わせなどの定期的な遂行が困難となった.これらによって,当初計画していた国際会議を含む対外発表を十分に行うことができなかった.これらを総合すると,現在までの進捗状況は,おおむね順調に進展していると判断される.
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Strategy for Future Research Activity |
令和5年度は,非線形ODEモデルを含む配電・送電ネットワークの理論的な性質の解明を行う.また,当初に想定していたレジリエンスの保証技術についても着手を行う.なお,令和4年度に対外発表に至らなかった項目に関しては,成果のまとめを急ぐことによって,学術論文や国内・国外の会議において積極的に発表を行っていく.
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)