分散電源の導入された負荷電力系統におけるSMESの有効利用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650306
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 白井 康之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (60179033)
• キーワード: SMES / 分散電源 / 配電系統 / 状態把握 / 電力制御 / 固有値 / 系統安定度 / 自立運転

研究概要

将来のエネルギー需給に関しては,需要の多様化、電源の多様化・分散化などが進んでいくと考えられ,これらに対応した柔軟なエネルギーシステムを樹立することが重要な課題となってくる。循環型エネルギーや、環境保全という社会のニーズに対して、自然エネルギーや未利用エネルギーの開発利用、熱併給による総合エネルギー効率の向上などの観点から、電気エネルギーシステムにおいては、ベースエネルギー電源に加えて,より小型で制御性に富む分散型エネルギーシステム(太陽光発電設備や燃料電池発電、マイクロガスタービン発電風力発電など)の開発・導入が加速されていくものと考えられる。しかし、今後導入が進めば系統の運用管理に影響を与えることが予想されるため、分散エネルギーの導入可能容量や導入インパクト、連系条件、運用方法、さらには新たな系統形態・運用形態などのシステム的な検討が必須である。
本研究では、このような分散電源を含み、高効率エネルギー貯蔵機器や電力制御機器、系統制御機器を持つ新たな需要地系統を想定し、超電導エネルギー貯蔵装置(SMES : Superconducting Magnetic Energy Storage)を代表とする電力制御装置を用いて、系統状態把握や安定度維持、供給信頼度向上などに関して新たな利用法を提案し、電力系統シミュレータを用いた実験によって有用性、効果などを検討した.
その結果、非回転系発電機(Non-RG : Non Rotaly Generator)が配電系統に連系された場合のSMESを用いた配電系統の運転状態把握に関して、回転型あるいは非回転型分散型発電機の台数、設置位置・構成配電系統の電圧分布、など様々な状態を考え、潮流、電圧、慣性による固有周波数の変化について考察した。配電用変電所に設置されたSMESからの微小な電力変動に対する配電系統の応答から、設置されている分散電源の構成や電圧プロファイルなど運用状態の把握がある程度可能で有用であることが、電力系統シミュレータを用いた模擬実験によって確認された。さらに、分散電源を含む負荷系統において、上位系統での事故によって切り離されたときの単独運転検出、および高速電力制御機器による自立運転への移行実験などを行い、その有用性を確認した.

研究成果

• [文献書誌] 中丸成人, 白井康之, 仁田旦三, 山下武健志, 柴田勝彦: "SMESを用いた負荷系統の自立運転への移行"電気学会 電力技術・電力系統技術合同研究会資料. PE-03-25, PSE-03-36. 1-6 (2003)
• [文献書誌] 山下武健志, 三宅陽一郎, 仁田旦三, 白井康之: "SMESを用いた電力系統の運転状態把握に関する研究"電気学会 電力技術・電力系統技術合同研究会資料. PE-03-27, PSE-03-38. 13-18 (2003)
• [文献書誌] Y.Shirai, T.Nitta: "On-line Grasp of Dynamic Stability of Power System by Use of Superconducting Magnet Energy Storage"Proc. of IEEE/PES Transmission & Distribution Conference and Exhibition 2002 ; Asian Pacific. Vol.3. 1548-1553 (2002)
• [文献書誌] Y.Shirai, S.Takeda, S.Mohri, T.Nitta, H.Nishigaito: "Experimental Study on On-line Measurement of Bigen-Modes of Longitudinal Multi-Machine Power System by Use of SMES"Proceedings of the International Conference on Electrical Engineering 2002. 89-950037-5-8-98560. 197-202 (2002)
• [文献書誌] Yasuyuki Shirai, etc.: "ON-LINE GRASP OF LOAD SYSTEM CONDITIONS WITH DISTRIBUTED GENERATORS BY USE OF SMES"Proceedings of 14th Power Systems Computation Conference 2002. 84-89673-25-. 1-6 (2002)
• [文献書誌] Y.Shirai, T.Nitta: "On-Line Evaluation of Power System Stability by Use of SMES"Proceedings of IEEE Power Engineering Society Winter Meeting. 0-7803-7322-7. 900-905 (2002)