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ダイナミックプライシングに基づく次世代エネルギープラットフォームの研究

研究課題

研究課題/領域番号 21J10312
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分62020:ウェブ情報学およびサービス情報学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

渡 大地  大阪大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードデマンドレスポンス / ダックカーブ / ダイナミックプライシング / 再生可能エネルギー / 太陽光発電 / エネルギーマネジメント / 蓄電池 / スマート家電
研究開始時の研究の概要

近年太陽光発電の大量普及にともない、ダックカーブと呼ばれる現象が問題となっている。これは太陽光発電が日中しか行えないことで、昼と夜の電力需要に大きなギャップが生じる現象である。その解決策として、電力網の状況に応じて電力価格を変化させるダイナミックプライシングを通じた電力需給バランス調整が期待される。そこで本研究では,ダックカーブの解決に向けたダイナミックプライシングの方法論確立を目指す。供給側の深層強化学習に基づくダイナミックプライシングと、需要側の価格予測に基づくエネルギーマネジメントの相互運用によってダックカーブの解決が可能か、また最適な電力網構成についても検討するなど多角的に評価する。

研究実績の概要

本年度は、作年度に引き続いてダイナミックプライシングに基づく需要家向け次世代エネルギーマネジメント技術に関する研究を実施した。特に、ダイナミックプライシング環境下で蓄電池、家電、空調の最適なスケジュールを決定して電気代の削減と熱的快適性維持のトレードオフ改善を図るフレームワークを提案した。提案フレームワークは、変動する将来の電力価格、太陽光発電予測、直近データに基づく快適室温予測を入力として用いることによって、高精度かつ電気代削減と熱的快適性維持を両立する運用スケジュールを求めることが可能である。当該の研究成果は国際論文誌にて採択済み・発行予定である。
一方で、本年度は大学キャンパスにて空調の実証実験環境を構築した。上記エネルギーマネジメント技術を空調マネジメントへと特化させ、夏季・冬季双方で実証実験を行った。提案手法は最適化計算に基づく空調マネジメントによって、熱環境を不快にすることなく、通常の成り行き運転に比べて電力ピーク・消費電力量双方の削減に成功した。本実験では固定価格を入力として用いたが、電力価格を最適化計算の入力に用いることで容易にダイナミックプライシングを考慮した空調マネジメントへと拡張可能である。この実証的研究に関する成果については国際論文誌にて発表し、更に最新の研究結果を国際学会にて発表予定である。
今後は、ダイナミックプライシングを考慮した需要家向け次世代エネルギーマネジメント技術の拡張および改良を引き続き実施する予定である。また、シミュレーション上において、多数(数百棟以上)の需要家に対しても高速で適切な電力価格を決定可能なダイナミックプライシング手法について研究を行い、需要家のエネルギーマネジメント技術と協調運用を行う。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] imec/Katholieke Universiteit Leuven(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Aristotle University of Thessaloniki/National Technical University of Athens(ギリシャ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal-Comfort Aware Online Co-Scheduling Framework for HVAC, Battery Systems, and Appliances in Smart Buildings2023

    • 著者名/発表者名
      Daichi Watari, Ittetsu Taniguchi, Francky Catthoor, Charalampos Marantos, Kostas Siozios, Elham Shirazi, Dimitrios Soudris, Takao Onoye
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E106.A 号: 5 ページ: 698-706

    • DOI

      10.1587/transfun.2022MAI0001

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2023-05-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] EV Aggregation Framework for Spatiotemporal Energy Shifting to Reduce Solar Energy Waste2023

    • 著者名/発表者名
      Kenshiro Kato, Daichi Watari, Ittetsu Taniguchi, Takao Onoye
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E106.A 号: 1 ページ: 54-63

    • DOI

      10.1587/transfun.2022EAP1029

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2023-01-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Thermal Comfort and Peak Power Demand Aware VRF Heating/Cooling Management Framework: Simulation and On-site Experiment2022

    • 著者名/発表者名
      Dafang Zhao, Daichi Watari, Yuki Ozawa, Ittetsu Taniguchi, Toshihiro Suzuki, Yoshiyuki Shimoda, Takao Onoye
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 30 号: 0 ページ: 476-485

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.30.476

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-time scale energy management framework for smart PV systems mixing fast and slow dynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Watari Daichi、Taniguchi Ittetsu、Goverde Hans、Manganiello Patrizio、Shirazi Elham、Catthoor Francky、Onoye Takao
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 289 ページ: 116671-116671

    • DOI

      10.1016/j.apenergy.2021.116671

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Data-Driven HVAC Control Using Symbolic Regression: Design and Implementation2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ozawa, Dafang Zhao, Daichi Watari, Ittetsu Taniguchi, Toshihiro Suzuki, Yoshiyuki Shimoda, Takao Onoye
    • 学会等名
      IEEE PES General Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱的快適性を考慮したスマートビルディング向けオンラインエネルギーマネジメントに関する実証研究2022

    • 著者名/発表者名
      渡大地, 谷口一徹, Francky Catthoor, Charalampos Marantos, Kostas Siozios, Elham Shirazi, Dimitrios Soudris, 尾上孝雄
    • 学会等名
      システム数理と応用研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deep Reinforcement Learning-Based SOH-aware Battery Management for DER Aggregation2022

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Nonaka, Daichi Watari, Ittetsu Taniguchi, Takao Onoye
    • 学会等名
      ACM International Conference on Systems for Energy-Efficient Buildings, Cities, and Transportation
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Evaluation of Electricity Demand Forecasting Models for Smart Energy Management Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kaneko, Koki Iwabuchi, Kenshiro Kato, Daichi Watari, Dafang Zhao, Ittetsu Taniguchi, Hiroki Nishikawa, Takao Onoye
    • 学会等名
      International SoC Design Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scheduling for Multiple HVAC Systems with Electrical Power Allocation2022

    • 著者名/発表者名
      Kenshiro Kato, Daichi Watari, Dafang Zhao, Hiroki Nishikawa, Ittetsu Taniguchi, Takao Onoye
    • 学会等名
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スマートビルディングにおける熱的快適性を考慮したオンラインエネルギーマネジメントフレームワーク2021

    • 著者名/発表者名
      渡大地, 谷口一徹, Francky Catthoor, Charalampos Marantos, Kostas Siozios, Elham Shirazi, Dimitrios Soudris, 尾上孝雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会システム数理と応用研究会 (MSS)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Demand-Aware Electricity Price Prediction Based on LSTM and Wavelet Transform2021

    • 著者名/発表者名
      Koki Iwabuchi, Kenshiro Kato, Daichi Watari, Ittetsu Taniguchi, Francky Catthoor, Elham Shirazi, Takao Onoye
    • 学会等名
      European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EUPVSEC)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving duck curve by dynamic pricing and battery scheduling based on a deep reinforcement learning approach,2021

    • 著者名/発表者名
      Daichi Watari, Ittetsu Taniguchi, and Takao Onoye
    • 学会等名
      ACM International Conference on Systems for Energy-Efficient Buildings, Cities, and Transportation (BuildSys’21)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 渡 大地 Home page

    • URL

      https://sites.google.com/view/daichiwatari/home_jp

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 尾上研究室 Home page

    • URL

      http://www-ise2.ist.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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