| 研究課題/領域番号 |
21K04965
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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 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
杉原 英治 関西学院大学, 工学部, 教授 (10359854)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 電力ネットワーク / 送配電ケーブル / 架空送電線 / 熱等価回路モデル / 熱時定数 / 許容電流 / 有限要素解析モデル / 電力ケーブル / 潮流計算 / 地中送電ケーブル / 導体温度モデル / ダイナミックレーティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
出力変動型電源（太陽光、風力）や電気自動車の大幅な普及を実現するため、地中送配電ケーブルの混雑問題に適切に対応する必要がある。これに対して、物理的な原理原則に立ち返ると、ケーブルは絶縁層の熱容量が大きいため、ケーブル温度上昇の時間遅れを考慮した送電容量評価が重要である。本課題では、ケーブル温度の簡易推定モデルを開発し、これを最適潮流計算手法に組み込むことにより、太陽光発電や電気自動車の大量導入に対応可能な系統潮流マネジメント手法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では、再生可能エネルギーの大量導入時における送配電系統の混雑緩和に向けて、送配電ケーブルの熱等価回路モデルを構築し、シミュレーションと実験によりモデルの妥当性を検証した。その上で日射強度の実測データを用いてケーブル通電電流制御の効果検証を行い、従来の定格電流による線路潮流制限に比べ、導体温度に基づく線路潮流制約時のメリットを定量的に明らかにした。また、送配電ネットワークの主たる構成要素である架空送電線にも着目し、導体温度の有限要素解析モデルを構築し、風洞実験結果と比較検証した結果、従来のCIGREモデルに比べて、特に低風速時において高精度に導体温度を推定できることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高圧配電系統で用いられている架空配電ケーブル(OC-W)を対象として熱等価回路モデルを構築し、導体温度制約下における通電電流制御の効果検証を行うことにより、配電系統の潮流計算に考慮することによるメリットを定量的に示した。また、架空送電線の導体温度を推定するための有限要素解析(FEM)モデルを開発し、特に低風速時において風洞実験による導体温度の測定結果を高精度に再現できる可能性を示した。これらのモデルは、今後、様々な条件下で妥当性を検証する必要があるものの、将来的に送配電ネットワークの有効利用の観点から有用なモデルになる可能性があると考えられる。
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