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分散型エネルギーシステムの設計と運用の階層的関係を考慮した最適化手法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K05017
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
研究機関大阪府立大学

研究代表者

横山 良平  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70158385)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードエネルギーシステム工学 / 分散型エネルギーシステム / 最適化 / 混合整数線形計画法
研究成果の概要

分散型エネルギーシステムの設計を対象として,これまでに構築してきた独自性の高い最適化手法を基盤として,(1) 最適化計算の効率化:モデル縮約手法の開発,並列計算手法の開発,(2) 最適化計算の機能拡張:多目的最適化への適用,K-ベスト解導出への適用,(3) 応用展開:ロバスト最適設計への適用,蓄エネルギー機器を有するシステムへの適用,時間集約による近似最適設計への適用,MILPソルバーへの実装および汎用化,など多様な課題の研究を着実に実施することによって,最適化手法を飛躍的に発展させ,実用に耐えられる最適化手法の構築を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

分散型エネルギーシステムの設計への最適化手法の適用に関する研究は,最適化計算に必要なソルバーの高性能化に伴って近年盛んに行われるようになっている.その中でもこれまでに構築してきた最適化手法は独自性が高く,それに加えて本課題で行った最適化手法の高性能化および高機能化に関する研究によって得られた成果は,エネルギーシステムを対象とするシステム工学の学術分野の発展に貢献することができる.一方,構築した最適化手法を実際の分散型エネルギーシステムの設計に活用することによって,エネルギーのシステム的な有効利用という観点から,CO2排出量の削減や省エネルギー化に貢献することができる.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Zuse Institute Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Zuse Institute Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Zuse Institute Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Zuse Institute Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of Model Reduction by Time Aggregation in Multiobjective Optimal Design of Energy Supply Systems by a Hierarchical MILP Method2021

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, K. Takeuchi, Y. Shinano and T. Wakui
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 228 ページ: 120505-120505

    • DOI

      10.1016/j.energy.2021.120505

    • NAID

      120007124032

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Hierarchical Optimization Approach to Robust Design of Energy Supply Systems Based on a Mixed-Integer Linear Model2021

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, H. Kamada, Y. Shinano and T. Wakui
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 229 ページ: 120343-120343

    • DOI

      10.1016/j.energy.2021.120343

    • NAID

      120007124031

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Model Reduction by Time Aggregation for Optimal Design of Energy Supply Systems by an MILP Hierarchical Branch and Bound Method2019

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, Y. Shinano, Y. Wakayama and T. Wakui
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 181 ページ: 782-792

    • DOI

      10.1016/j.energy.2019.04.066

    • NAID

      120006724787

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for K-Best Solutions in Optimal Design of Energy Supply Systems by an Extended MILP Hierarchical Branch and Bound Method2019

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, Y. Shinano, S. Taniguchi and T. Wakui
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 184 ページ: 45-57

    • DOI

      10.1016/j.energy.2018.02.077

    • NAID

      120006726259

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 時間集約によるエネルギー供給システムの近似最適設計解の導出および評価 (階層的最適化を援用した設計解の評価)2022

    • 著者名/発表者名
      横山良平, 品野勇治, 涌井徹也
    • 学会等名
      エネルギー・資源学会第38回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] エネルギー供給システムの設計および運用の階層的関係を考慮した最適化 (蓄エネルギー機器を有するシステムへの適用)2021

    • 著者名/発表者名
      横山良平, 品野勇治, 涌井徹也
    • 学会等名
      第40回エネルギー・資源学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Hierarchical Optimization Approach to Robust Design of Energy Supply Systems Based on a Mixed-Integer Linear Model2020

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, H. Kamada, Y. Shinano and T. Wakui
    • 学会等名
      33rd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Model Reduction by Time Aggregation in Multiobjective Optimal Design of Energy Supply Systems by a Hierarchical MILP Method2020

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, K. Takeuchi, Y. Shinano and T. Wakui
    • 学会等名
      33rd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エネルギー供給システムの設計および運用の階層的関係を考慮した最適化, (多目的最適設計へのモデル縮約の適用)2020

    • 著者名/発表者名
      竹内孝太郎, 横山良平, 品野勇治, 涌井徹也
    • 学会等名
      エネルギー・資源学会第36回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 階層的最適化手法の援用によるエネルギー供給システムのロバスト最適設計2020

    • 著者名/発表者名
      鎌田拓希, 横山良平, 品野勇治, 涌井徹也
    • 学会等名
      エネルギー・資源学会第36回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 階層的最適化手法を用いたエネルギー供給システムのロバスト性評価2020

    • 著者名/発表者名
      鎌田拓希, 横山良平, 品野勇治, 涌井徹也
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第95期定時総会講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] エネルギー供給システムの設計および運用の階層的関係を考慮した最適化, (k-メドイド法に基づく期間クラスタリングの適用)2020

    • 著者名/発表者名
      竹内孝太郎, 横山良平, 品野勇治, 涌井徹也
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第95期定時総会講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Evalustion of Design Alternatives for a Gas Turbine Cogeneration Plant Based on Multiobjective K-Best Solutions2019

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, Y. Shinano and T. Wakui
    • 学会等名
      International Conference on Power Engineering (ICOPE-2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Operation-Based Time-Period Clustering for Optimal Design of Energy Supply Systems by a Hierarchical MILP Method2019

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, Y. Shinano, K. Takeuchi and T. Wakui
    • 学会等名
      32nd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エネルギー供給システムの設計および運用の階層的関係を考慮した最適化, (モデル縮約のための期間クラスタリング手法の比較)2019

    • 著者名/発表者名
      横山良平, 品野勇治, 竹内孝太郎, 涌井徹也
    • 学会等名
      第38回エネルギー・資源学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] エネルギー供給システムの設計および運用の階層的関係を考慮した最適化 (運用を考慮した期間のクラスタリングによるモデル縮約)2019

    • 著者名/発表者名
      竹内孝太郎, 横山良平, 品野勇治, 涌井徹也
    • 学会等名
      エネルギー・資源学会第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 混合整数線形モデルによるエネルギー供給システムのロバスト最適設計 (階層的最適化手法の適用)2019

    • 著者名/発表者名
      鎌田拓希, 横山良平, 涌井徹也
    • 学会等名
      エネルギー・資源学会第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal Design of a Gas Turbine Cogeneration Plant by a Hierarchical Optimization Method With Parallel Computing2018

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, Y. Shinano, Y. Wakayama, T. Wakui
    • 学会等名
      ASME TURBO EXPO 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Model Reduction by Time Aggregation for Optimal Design of Energy Supply Systems by an MILP Hierarchical Branch and Bound Method2018

    • 著者名/発表者名
      R. Yokoyama, Y. Shinano, Y. Wakayama, T. Wakui
    • 学会等名
      31st International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 大阪府立大学エネルギーシステム工学研究室

    • URL

      http://www.me.osakafu-u.ac.jp/esalab/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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