| 研究課題/領域番号 |
20K05397
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
藤野 貴康 筑波大学, システム情報系, 准教授 (80375427)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | MHD発電 / 電力系統 / プラズマ / 電磁流体解析 / 電力系統解析 / 希ガスプラズマ / MHD発電機 / 電磁流体力学 / 再生可能エネルギー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大量の再生可能エネルギー電源を含む次世代電力システムの系統安定化に貢献可能な高速大規模出力調整用希ガスMHD 発電機の開発を早期に実現すべく，高温利用による高効率発電を期待した従来の希ガスMHD 発電機の開発意義から脱却し，独自に発案した「低温駆動希ガスMHD 発電機」の創出を目指す研究を今後進めていく。その起点となる本研究では，代表者が独自に積み上げてきた高度な電磁流体解析技術を駆使して，低温駆動希ガスMHD 発電機の安定作動を可能とする方策を見出すことを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
大量の再生可能エネルギー電源を含む次世代電力システムを見据え，今後の火力発電機には電力需給ギャップの調整電源としての高い出力調整能力が求められて いる。この要求に対し，希ガスMHD発電機が回転型火力発電機とは異次元のレベルで応じられることが研究代表者の先行研究から予測されている。そこで，研究代表者は，次世代電力システムの系統安定化に貢献する高速大規模出力調整用希ガスMHD発電機の開発を早期に実現すべく，独自に発案した「低温駆動希ガスMHD発電機」の創出を目指す研究を本科研費の支援のもとで開始した。
R5年度は，R4年度に設計した低温駆動希ガスMHD発電機を，DC(発電機側)-AC(電力系統側)変換システムを介して外部電力系統に結線することを想定し，外部電力系統と発電機の連成非定常解析から同発電機の定格運転の安定性について調べた。また，従来的な高温駆動希ガスMHD発電機を用いる場合との安定性に関する比較検討も行った。その結果，MHD発電機を電力系統に連系した場合，低温駆動と高温駆動いずれの発電機を用いても，系統へ送られる有効電力の時間変動は十分小さく，設計定格電力を安定して系統へ送電可能であることが示された。ただし，系統連系回路内にある平滑コンデンサに要求される容量が高温駆動に比べて低温駆動の方が一桁以上小さくなることが解析結果から示された。以上の結果を受け，現在，次の研究段階として，低温駆動希ガスMHD発電機を電力系統に接続した上で，出力調整運転時の発電機の時間応答性・調整幅・安定性の解析を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本申請段階では既に出力調整運転時の発電機の安定性(時間応答性)の解析が終了している計画であるため，このような評価をした。ただし，設定した研究目的の達成に向け，研究は着実に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在進めている外部電力系統に接続した低温駆動希ガスMHD機の出力調整に関する電力系統-電磁流体場の連成解析の結果から同発電機の出力調整能力を評価するとともに，これまでの一連の解析結果から本科研費研究を総括する。
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