経済性指向の再生可能エネルギー発電システム構築：発電と蓄電の統合化制御技術

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04452
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21040:制御およびシステム工学関連
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 劉 康志 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (70240413)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 風力発電 / 蓄電設備 / 出力平滑化 / 事故時継続運転 / 潮流計算

研究成果の概要

以下の研究成果が得られた。
１．蓄電設備による風力出力の平滑化：風力発電の出力平滑化に必要な蓄電設備の制御構造を解明し設備容量の最小化を図った。さらに、重要な仕様をを最適化できる適応ゲインの設計法も考案した。２．発電機制御による蓄電設備の低減：風車の回転エネルギーを活用して風力出力を平滑しながら、風車停止の防止方策も取ることで平滑に必要な蓄電設備の容量を低減した。３．事故時運転継続能力の向上：風力発電機の保護装置Crawbarに対して作動後早期に解除できる最適なタイミングを見出した。４．スマートグリッドの潮流計算法：スマートグリッドに対する高効率のハイブリッド型の潮流計算アルゴリズムを開発した。

自由記述の分野

制御工学、電力工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生可能エネルギー発電を一層普及させ、エネルギー供給の基盤に育て上げるには、コストの大幅な削減が求める。このためには、発電と蓄電の技術だけでなく、両者を有機的に制御することが必要である。
本研究で開発された統合化制御技術は、風力発電機と蓄電設備の運用を協調させ一体化することにより、従来法より大幅に蓄電設備の容量を抑えることに成功した。そして、関連技術として電力系統事故時の発電機の保護と電力系統の安定度保証の両立、発電計画を立てるための基盤技術である潮流計算、ならびに分散型負荷周波数制御方法についても成果を上げられた。以上の研究成果は、再生可能エネルギー発電に大きく貢献するものである。