| 研究課題/領域番号 |
18K04097
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
佐野 憲一朗 東京工業大学, 工学院, 助教 (60589307)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 直流送電システム / 直流系統 / 系統事故解析 / 自励式変換器 / 直流遮断器 / 基幹送電系統 |
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| 研究実績の概要 |
近年，洋上風力発電の導入に向け，多端子直流送電システム（多端子HVDC）の開発が行われている。将来的に普及した場合，これらは拡張および相互接続され，多端子HVDCによる基幹送電系統（直流系統）の構築に至る可能性も考えられる。しかし現状では，こうした直流系統が，基幹送電系統の要件を備えたものであるか否かが明らかではない。本研究では，多端子HVDCを拡張および相互接続することで，広域運用可能な基幹送電系統を実現するための基本概念の提示と検証を行うことを目的に，実施内容1：直流系統の構成法の検討，実施内容2：直流系統の制御・保護技術の開発，実施内容3：交直変換器の制御技術の開発，について取り組んでいる。
これまでの研究では，短期的な実用化のための直流遮断器を用いない直流系統と，中長期的な実用化のための直流遮断器を用いた直流系統について検討を実施した。これらの基本回路構成を考案し，またこれらの直流系統に事故が発生した際の制御・保護技術の開発を行った。そして，シミュレーションに基づきその検証を実施した。また，直流系統に用いるような大容量の交直変換器が連系しても，交流系統側の電力品質を維持できる見込みが得られた。また前年度には，実験的な検証を実施するために，スケールダウン構成の直流系統および交直変換器を構築した。今後の研究では，これらを用いて実験的な検証を実施する予定である。
こうした概念は体系的に整理された例はなく，学術的にも取り組む意義は大きい。本研究により直流系統の構築方法が明確になれば，今後導入される多端子HVDCを，将来の直流系統への拡張を見据えて設計できるようになり，長期に亘る設備の有効活用を可能にする。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
【実施内容1：直流系統の構成法の検討】本項目では，広域連系にも対応できる直流系統の基本回路構成の開発を目的としている。今年度は，前年度に考案した基本回路構成について，得られた知見を論文に取りまとめ，学会発表を実施した。また，前年度に考案した基本回路構成をより一層具体化したシナリオを設定し，考案した基本回路構成を適用した場合の技術課題の抽出とコスト評価を実施した。従来回路構成と比較し，提案回路方式はコストメリットがあることが確認された。
【実施内容2：直流系統の制御・保護技術の開発】本項目では，直流系統に事故が発生した際の，制御・保護技術の開発を目的としている。今年度は，直流遮断器を用いない直流系統について，直流線路に地絡事故および短絡事故が発生した際の制御・保護動作を開発し，シミュレーションによる検討を実施した。そして，開発した制御・保護手法について特許出願を行った。また，前年度に計画以上の進展が見られたことから，シミュレーション検討に加えて，スケールダウン構成の直流系統を構築し，実験的に制御・保護技術の検証を行うこととした。今年度は実験システムの立上げ作業が完了し，所望の実験的検証が実施できることを確認した。
【実施内容3：交直変換器の制御技術の開発】本項目では，大容量の交直変換器が交流系統に連系された際にも，交流系統側の電力品質を維持できる交直変換器の制御技術の開発を目的としている。今年度は，前年度に考案した交直変換器の制御方法について，特許出願を行った。さらに，シミュレーション結果と合わせて学会発表を実施した。また，当初の計画ではシミュレーションによる検証のみを予定していたが，前年度に計画以上の進展が見られたことから，スケールダウン構成の交直変換器を構築し，実験により制御技術の検証を実施する方針とした。今年度は実験システムの立上げ作業が完了した。
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| 今後の研究の推進方策 |
【実施内容1：直流系統の構成法の検討】これまでに考案した基本回路構成について，得られた知見を論文に取りまとめ，学会等で報告する。さらに，考案した基本回路構成を適用した場合の課題について改良を実施する。
【実施内容2：直流系統の制御・保護技術の開発】直流遮断器を用いない直流系統について，直流線路に地絡事故および短絡事故が発生した際の制御・保護動作を開発し，実験による検証を実施する。また，得られた知見を論文に取りまとめ，学会等で報告する。
【実施内容3：交直変換器の制御技術の開発】前年度にシミュレーションによる検証を行った，電力品質を維持できる交直変換器の制御方法について，スケールダウン構成の交直変換器を用いて実験による検証を実施する。また，得られた知見を論文に取りまとめ，学会等で報告する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成30年度に研究代表者の所属研究機関が変更となった。これに伴い，当初計画していた解析データ処理用ソフトウェアおよびワークステーションの購入の必要性が無くなった（新たな所属研究機関である東京工業大学にて既導入であったため）。
この分の費用は令和2年度に実施する実験において，実験用設備および実験補助委託費に充当する予定である。
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