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ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の開発と実機検証

研究課題

研究課題/領域番号 22K14233
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関千葉大学

研究代表者

小岩 健太  千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (80815481)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
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)
2024年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード仮想同期発電機 / 再生可能エネルギー / 電力貯蔵装置
研究開始時の研究の概要

太陽光・風力発電をはじめとした再生可能エネルギー発電の導入拡大が期待されている.しかしながら,これらの電源は電力系統の大規模停電を引き起こすことが問題視されている.このような中で,仮想同期発電機は再生可能エネルギー発電の導入拡大を実現する基盤技術ではあるが,そこに含まれる蓄電池は非常に高コストであり,実用化のボトルネックとなっている.そこで,本研究では,再生可能エネルギー発電の導入拡大に資するために,システムコスト最小化を実現するハイブリッド蓄電システムからなる仮想同期発電機を開発する.

研究実績の概要

化石燃料の枯渇や地球温暖化などの環境問題の深刻化に伴い,太陽光・風力発電をはじめとした再生可能エネルギー発電の導入拡大による恒久的な社会実現が期 待されている.しかしながら,これらの電源は火力発電と異なり慣性力および同期化力を持たないため,電力系統の大規模停電を引き起こすことが問題視されて いる.本研究が対象とする「仮想同期発電機」は上記問題を解決し,再生可能エネルギー発電の導入拡大を実現する基盤技術ではあるが,そこに含まれる蓄電池 は非常に高コストであり,実用化のボトルネックとなっている. 本研究では,この問題を解決し仮想同期発電機技術の確立,引いては再生可能エネルギー発電導入拡大に資するために,具体的に下記に取り組んでいる.
1.ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の開発
2.蓄電池のエネルギーマネジメントと仮想同期発電機制御系を統合した制御方法の開発
上記2つの項目に対し,今年度は昨年度までのシミュレーションによる結果を踏まえ,実機実験により提案システムの有効性を検証するために準備を進めた.結果として実験環境を構築することに成功し,予備実験によりシミュレーションと同様の兆候が示していることを確認した.また,机上計算により,提案システムが従来システムに対しコスト面での有効性を有することを明らかにした.来年度は本実験環境を利用し,実機実装の観点から提案システムの有効性を検証する予定である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

理由
1)ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の実験環境が完成したため.
2)予備実験によりシミュレーション同様の有効性を有している兆候がみられたため.
3)机上計算により,提案システムが従来システムに対しコスト面での有効性を有することを明らかにしたため.

今後の研究の推進方策

ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機に対し,実機実験により実装の観点から有効性を明らかにする.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] A Novel Filter With High Harmonics Attenuation and Small Dimension for Grid-Connected Inverter2023

    • 著者名/発表者名
      Koiwa Kenta、Takahashi Harutaka、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi、Natori Kenji、Sato Yukihiko
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Power Electronics

      巻: 38 号: 2 ページ: 2202-2214

    • DOI

      10.1109/tpel.2022.3207432

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal Hydrogen Production and High Efficient Output Smoothing in Wind Farm2022

    • 著者名/発表者名
      Koiwa Kenta、Cui Linman、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 122001-122009

    • DOI

      10.1109/access.2022.3223476

    • 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] Passivity-Based Robust Controller Design for Load-Independent Voltage Source Inverters2022

    • 著者名/発表者名
      Koiwa Kenta、Goto Taiki、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 132742-132751

    • DOI

      10.1109/access.2022.3230967

    • 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
  • [学会発表] 高調波抑制を考慮した PWM インバータのロバスト制御器設計2024

    • 著者名/発表者名
      後藤大輝, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • 学会等名
      第11回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム 2024年3月
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study on Virtual Synchronous Generator with Hybrid Energy Storage System2023

    • 著者名/発表者名
      Tomo Hirabayashi, Kenta Koiwa, Tadanao Zanma, Kang-Zhi Liu
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Power and Electrical Engineering (ICPEE 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Harmonic suppression of inverter by LMS adaptive filter2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Goto, Kenta Koiwa, Kang-Zhi Liu, Tadanao Zanma
    • 学会等名
      The 42nd Chinese Control Conference (CCC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイブリッド蓄電システムを有する仮想同期発電機の基礎検討2023

    • 著者名/発表者名
      平林智萌, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • 学会等名
      令和5年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal Control for Energy Storage System Using Prediction of Wind Farm Output2022

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Tashiro, Kenta Koiwa, Tomoya Ishii, Kang-Zhi Liu, Tadanao Zanma
    • 学会等名
      The 41st Chinese Control Conference (CCC 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coordinated Control of Combining Wind Farms with Hydrogen Production2022

    • 著者名/発表者名
      Linman Cui, Kenta Koiwa, Kang-Zhi Liu, Tadanao Zanma
    • 学会等名
      The 41st Chinese Control Conference (CCC 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 系統連系インバータの適応スイッチング周波数制御による減衰極を有するフィルタ体積の低減2022

    • 著者名/発表者名
      高橋春孝, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • 学会等名
      第65回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ウィンドファーム出力の最大最小予測を利用した電力貯蔵装置の最適制御2022

    • 著者名/発表者名
      田代智徳, 小岩健太, 劉 康志, 残間忠直
    • 学会等名
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] A Coordinated Control Method for Integrated System of Wind Farm and Hydrogen Production2022

    • 著者名/発表者名
      崔琳曼, 小岩健太, 劉康志, 残間忠直
    • 学会等名
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 系統連系インバータにおける LCTCL フィルタの設計およびアクティブダンピングの適用2022

    • 著者名/発表者名
      高橋春孝, 小岩健太, 残間忠直, 劉康志
    • 学会等名
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] モデル予測制御を用いた仮想同期発電機の最適制御2022

    • 著者名/発表者名
      苫米地 晃, 小岩健太, 劉康志, 残間忠直
    • 学会等名
      令和4年 電気学会 電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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