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観測データに基づく低慣性電力システムオンライン統合制御

研究課題

研究課題/領域番号 21K04025
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21010:電力工学関連
研究機関九州工業大学

研究代表者

渡邊 政幸  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (90398115)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード電力システム / 低慣性 / 仮想慣性 / WAMS / WADC
研究開始時の研究の概要

電力システムにおける電力変換器連系型電源の増加による電力動揺特性の変化に対して,広域観測情報のフィードバックによる適応的かつ柔軟な電力システム制御による安定化方法を探究する。観測情報利用と最適化手法の組み合わせにより,特に同期状態を保つ能力の低下に着目したシステム安定化手順を確立し,その有効性をシステムモデルに基づくシミュレーションを用いて検証し,手法の有用性を明らかにする。

研究成果の概要

低慣性電力システムの安定化方策として,エネルギー貯蔵の容量制約を考慮した仮想慣性制御方式を構築した。擾乱発生後の周波数変化に応じて機能を切り替える出力制御方式,エネルギー貯蔵の残量モニタリングによる同期発電機との協調制御方式,感度分析に基づく制御パラメータ決定方法,ロバスト制御適用による制御器設計,非整数階制御器の適用,および制御パラメータ最適化手法を検討し,その有効性をシミュレーションによって明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電力システムに大量に連系される電力変換器連系型電源を積極的に系統制御に参加させる場合における,その制御方式および同期発電機との協調制御方式の設計問題に対して,効率的・効果的な設計方法を検討したものである。限られたエネルギーで最大限の効果を発揮する制御器の設計方法の有効性を検証できたことから,低慣性電力システムの周波数安定性を向上してシステム全体の特性を改善できる方法としての利用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Optimized Non-Integer Load Frequency Control Scheme for Interconnected Microgrids in Remote Areas with High Renewable Energy and Electric Vehicle Penetrations2023

    • 著者名/発表者名
      Mokhtar Aly, Emad A. Mohamed, Abdullah M. Noman, Emad M. Ahmed, Fayez F. M. El-Sousy, Masayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Mathematics

      巻: 11 号: 9 ページ: 2080-2080

    • DOI

      10.3390/math11092080

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] New Tilt Fractional Order Integral Derivative with Fractional Filter (TFOIDFF) Controller with Artificial Hummingbird Optimizer for LFC in Renewable Energy Power Grids2022

    • 著者名/発表者名
      Emad A. Mohamed, Mokhtar Aly, Masayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Mathematics

      巻: 10 号: 16 ページ: 1-33

    • DOI

      10.3390/math10163006

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimal Frequency Control of Multi-Area Hybrid Power System Using New Cascaded TID-PIλDμN Controller Incorporating Electric Vehicles2022

    • 著者名/発表者名
      Amira Hassan, Mokhtar Aly, Ahmed Elmelegi, Loai Nasrat, Masayuki Watanabe, Emad A. Mohamed
    • 雑誌名

      Fractal and Fractional

      巻: 6 号: 10 ページ: 1-29

    • DOI

      10.3390/fractalfract6100548

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement the Frequency Stability and Protection of Interconnected Microgrid Systems Using Advanced Hybrid Fractional Order Controller2022

    • 著者名/発表者名
      Emad A. Mohamed, Mokhtar Aly, Ahmed Elmelegi, Emad M. Ahmed, Masayuki Watanabe, Sayed M. Said
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 111936-111961

    • DOI

      10.1109/access.2022.3216212

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 感度分析による仮想同期発電機の制御パラメータ設計2022

    • 著者名/発表者名
      行武 亨,西谷壽祥,渡邊政幸
    • 学会等名
      2022年度(第75回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 低慣性電力系統における仮想同期発電機の出力制御方式の検討2021

    • 著者名/発表者名
      西谷壽祥,Thongchart Kerdphol,渡邊政幸,三谷康範
    • 学会等名
      2021年度(第74回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Switching Control Method of Virtual Synchronous Generator after the Disturbance in Low Inertia Power System2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Nishitani, Thongchart Kerdphol, Masayuki Watanabe, Yasunori Mitani
    • 学会等名
      9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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