| 研究課題/領域番号 |
21K04968
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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 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2021) |
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研究代表者 |
涌井 徹也 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (40339750)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | エネルギーシステム / 最適化 / 分解法 / 再生可能エネルギー / 蓄エネルギー / エネルギー融通 / 脱炭素化 / エネルギーネットワーク / 数理最適化 / 長期間エネルギー貯蔵 / 低炭素化 / エネルギー貯蔵 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電力や熱を需要家間で融通するエネルギーネットワークは低炭素社会の構築に向けた重要技術である．その最適設計は大規模な数理計画問題として表せるが，候補機器数やエネルギー貯蔵の評価期間が長くなると問題の規模が飛躍的に増大する．商用最適化ソルバーを用いても候補解すら求められないことが多い．そこで本研究では，水素貯蔵なども考慮した低炭素エネルギーネットワークの大規模設計問題に対して，変数と制約に基づく分解法を多段階で導入した最適化手法を構築する．さらに，この手法を用いて低炭素エネルギーネットワークの導入可能性を高めるための設計指針を解明する．
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| 研究成果の概要 |
再生可能エネルギーにより生成した電力と熱を複数の需要家間で融通する低炭素エネルギーネットワークの最適設計は大規模な数理最適化問題に帰着する．高性能な商用最適化ソルバーを用いても合理的な設計解を探索することが困難であることから，本研究では最適化問題における決定変数と制約問題の関係に着目し，複数の小規模な最適化問題に多段階で分解して準最適解を探索する近似解法を構築した．また，この解法を用いて，経済性とエネルギー供給の自立性を評価指標とした低炭素エネルギーネットワークの設計指針を提示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
低炭素エネルギーネットワークの最適設計問題は混合整数線形問題として表すことができるが，システム構成機器の候補数や運転性能を評価する計画区間のサンプリング時間数が増えると大規模な問題となり，高性能な商用最適化ソルバーを用いても合理的な設計解を探索することができない．本研究では，最適化問題における決定変数と制約条件の関係を利用して，複数の小規模な最適化問題に分解し，相互に問題を解くことで最適解に近い設計解を高速で探索することができる．また，この解法を用いた設計分析を行うことで低炭素エネルギーネットワークの設計指針を提示することが可能となり，脱炭素社会構築に大きく貢献できる．
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