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電力・非電力部門を考慮した数理計画モデルによる再エネ大量導入可能性の分析

研究課題

研究課題/領域番号 20H02679
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
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
研究機関東京大学

研究代表者

小宮山 涼一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60537819)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード再生可能エネルギー / エネルギーシステム / 電力システム / カーボンニュートラル / 分散型電源 / 調整力 / 電力ネットワーク / 電力系統 / 需給計画
研究開始時の研究の概要

本研究は、再生可能エネルギー大量導入実現のため、電力部門のみならず、非電力部門(電力以外のエネルギー転換・最終消費部門)も考慮して、技術的対策を定量的に示し、従来にはない再エネ導入シナリオ提示を目的とする。変数や制約条件の数で世界最大規模の電力需給モデルや、エネルギーシステム全体を網羅した最適化型エネルギー需給モデルを改良し、合成燃料製造、熱貯蔵・利用技術などの導入可能性を定量的に検討する。

研究成果の概要

自然変動電源の導入拡大のためには、余剰電力の発生や、再エネ残余需要の急激な変動に対応するための対策が必要になる。本研究では、詳細な時間解像度や地理的解像度を有する電力系統モデル、ならびに、一国のエネルギー全体をカバーしたエネルギーモデルを構築することにより、電力部門の対策に限定せず、再エネ余剰電力による水素や合成燃料製造・利用を考慮した、総合的な再エネ大量導入策を定量的に分析した。数値シミュレーション分析を通じて、カーボンニュートラルや再エネ大量導入時に、再エネ出力変動の電力系統への影響が水素製造や合成燃料製造により緩和される可能性があること等を定量的に具体的に示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、再生可能エネルギー大量導入実現のため、電力部門のみならず、非電力部門(電力以外のエネルギー転換・最終消費部門)も考慮して、技術的対策を具体的に定量的に示し、従来にはない再エネ大量導入シナリオを提示した点に学術的意義があると考えられる。特に、全国の全ての電力基幹系統を383ノード、475本の送電線で考慮し、年間8,760時間で電力システム全体の挙動を分析可能とした点は、学術的意義、社会的意義が大きいと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 災害の予測可能性を考慮した近似確率動的計画モデルによる分散型エネルギーシステムのレジリエンスに関する定量的分析2023

    • 著者名/発表者名
      西倉寛太, 小宮山涼一, 藤井康正
    • 雑誌名

      エネルギー・資源学会論文誌

      巻: 44 号: 2 ページ: 74-86

    • DOI

      10.24778/jjser.44.2_74

    • ISSN
      2433-0531
    • 年月日
      2023-03-10
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CCU技術を詳細化した技術選択モデルによる日本の2050年カーボンニュートラル実現可能性に関する分析2023

    • 著者名/発表者名
      今川智稀, 小宮山涼一, 藤井康正
    • 雑誌名

      エネルギー・資源学会論文誌

      巻: 44 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.24778/jjser.44.1_1

    • ISSN
      2433-0531
    • 年月日
      2023-01-10
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Chinese Dynamic Optimal Power Expansion Planning Model Integrated with Hydrogen and Fuel Cell System2023

    • 著者名/発表者名
      Yi Y., Komiyama R., Fujii Y.
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: - 号: 6 ページ: 834-848

    • DOI

      10.1002/tee.23793

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 洋上風力発電の出力変動を考慮した世界エネルギーモデルによるカーボンニュートラル実現可能性に関する分析2022

    • 著者名/発表者名
      吉武宗浩, 小宮山涼一, 藤井康正
    • 雑誌名

      エネルギー・資源学会論文誌

      巻: 43 号: 2 ページ: 45-52

    • DOI

      10.24778/jjser.43.2_45

    • NAID

      40022672889

    • ISSN
      2433-0531
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep decarbonization of integrated power grid of eastern South Asia considering hydrogen and CCS technology2021

    • 著者名/発表者名
      Gyanwali Khem、Komiyama Ryoichi、Fujii Yasumasa
    • 雑誌名

      International Journal of Greenhouse Gas Control

      巻: 112 ページ: 103515-103515

    • DOI

      10.1016/j.ijggc.2021.103515

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] How Will the Capital Cost Influence the Integration of CCS Coal Plants into the Chinese Low-carbon Optimal Power Expansion Plan by 2050?2021

    • 著者名/発表者名
      Yi Y., Gyanwali K., Komiyama R., Fujii Y., Yamaguchi A.
    • 雑誌名

      エネルギー・資源学会論文誌

      巻: 42 号: 6 ページ: 368-384

    • DOI

      10.24778/jjser.42.6_368

    • NAID

      130008115428

    • ISSN
      2433-0531
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Multi-Sector Energy Economic Analysis to Identify Potential of Nuclear and Renewable Energy Options in Expanding Electricity Sector of Developing Countries: Bangladesh Case Study2021

    • 著者名/発表者名
      Sieed, J., Komiyama, R., Fujii, Y.
    • 雑誌名

      エネルギー・資源学会論文誌

      巻: 42 号: 5 ページ: 295-304

    • DOI

      10.24778/jjser.42.5_295

    • NAID

      130008087646

    • ISSN
      2433-0531
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large-scale integration of offshore wind into the Japanese power grid2021

    • 著者名/発表者名
      Komiyama Ryoichi、Fujii Yasumasa
    • 雑誌名

      Sustainability Science

      巻: 16 号: 2 ページ: 429-448

    • DOI

      10.1007/s11625-021-00907-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Power sector analysis of the BBIN sub‐region with a spatially disaggregated dynamic power generation mix model2020

    • 著者名/発表者名
      Gyanwali Khem、Komiyama Ryoichi、Fujii Yasumasa
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 15 号: 11 ページ: 1641-1654

    • DOI

      10.1002/tee.23234

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Representing hydropower in the dynamic power sector model and assessing clean energy deployment in the power generation mix of Nepal2020

    • 著者名/発表者名
      Gyanwali, K., Komiyama, R., and Fujii, Y.
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 6 May 2020 ページ: 117795-117795

    • DOI

      10.1016/j.energy.2020.117795

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A Comprehensive Analysis of the Role of Innovative Technologies for Achieving Green Transformation with Optimal Power Generation Mix Model2023

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Komiyama
    • 学会等名
      IEEJ PES-IEEE PES Thailand Joint Symposium on Advanced Technology in Power Systems 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 最適化型電力需給モデルによる電力需要の柔軟性に関する基礎的分析2023

    • 著者名/発表者名
      小宮山涼一
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal Deployment of Small Modular Reactors Under Large‐scale Integration of Variable Renewable Energy2022

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Komiyama
    • 学会等名
      39th USAEE/IAEE North American Conference(
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンニュートラル実現に向けたエネルギー・電力システムシミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      小宮山涼一
    • 学会等名
      日本学術会議 公開シンポジウム「2050年カーボンニュートラル実現に向けたエネルギーシナリオ」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Energy Modelling Study for Achieving Carbon Neutrality in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Komiyama, R.
    • 学会等名
      The International Conference on Electrical Engineering (ICEE)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Installable Potential of Small Modular Reactors and Renewable Energy for Achieving Carbon Neutrality in Electric Power System2021

    • 著者名/発表者名
      Komiyama, R.
    • 学会等名
      6th AIEE Energy Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Long-term Energy Strategy for Carbon Neutrality in Japan and the World2021

    • 著者名/発表者名
      Komiyama, R., Fujii, Y., Kawakami, Y., Otsuki, T.
    • 学会等名
      Global Alliance of Universities on Climate(GAUC) ‘Pathways to net zero emissions and carbon/climate neutrality’
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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