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2020 年度 実績報告書

実機を用いた単相マイクログリッドの構築

研究課題

研究課題/領域番号 20H00251
研究機関広島大学

研究代表者

餘利野 直人  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70182855)

研究分担者 清水 敏久  東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (30254155)
造賀 芳文  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (40294532)
関崎 真也  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (70724897)
佐々木 豊  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (10511561)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード電力システム / インバータ / 単相交流 / マイクログリッド / 需給制御システム
研究実績の概要

本研究では、再生可能エネルギー(再エネ)の導入を拒む電力系統の課題を克服し、再エネ大量導入と災害時の安定な電力供給を同時に実現する革新的なパワーエレクトロニクス・電力システム技術を開発する。研究代表者らは、単相交流で三相同期機の同期化力を発生させる単相同期化力インバータを世界に先駆けて開発し、これを用いた単相マイクログリッドの構築に向けて、シミュレーションと実験で基本動作の検証を済ませた。当該年度では、これらの成果に基づき、さらに故障対応機能などのインバータ制御機能を拡充して、蓄電池、太陽光、負荷からなる需要家モデル(需要家ユニット)の設計を試みた。簡単なシステムとして、2台のインバータシステムおよび負荷システム、模擬電源からなるシステムをシミュレーションおよび実機にて構築した。実機実験として、1台インバータシステムと模擬電源からなるシステムの安定動作確認、その後、2台のインバータシステム間の電力融通実験を実施した。開発した電圧安定制御機能および、周波数制御機能が有効に働き、簡易的なシステムであるが比較的安定したマイクログリッド運転を実現することができた。これは、同期化力がそれぞれのインバータシステム間で相互的に働き、加えて、回転機と同等の電圧・周波数制御が実現できたためであり、災害時などの独立電源としても有用であることを実機にて示すことができ、当該年度の研究成果はマイクログリッドの構築に向けた大きな進歩といえる。

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

当該年度の研究では、以下の項目IからIVおよびVIIを実施する計画とした。このうち、計画通りに、新型インバータシステムの設計・改良(項目I、II、III、IV、V)を実施し、マイクログリッド運用技術の実装として、項目VIIを予定通りに実施した。I. SSI制御回路設計(制御用ソフトウエアの改良および機能追加)のさらなる改良を実施。II. 需要家ユニットの構築(ハードウエア製作)のためにハードウエアの発注・製作を実施。III. 需要家ユニット制御用ソフトウエア開発について、コア部分をハードに実装。IV. 需要家ユニット実機試験の準備。V.需要家ユニットの製作(試験完了後に複数台を発注)(2022年度に実施予定) VI.需要家ユニットを用いたマイクログリッドの構築(2022年度に実施予定) 。VII.マイクログリッドの運用技術開発(系統側から見た課題を検討しハードウェア開発にフィードバック)。以上より、当該年度における研究は、おおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

今後、需要家ユニットを複数台、メーカーに発注して製作し、大学キャンパス内の実系統において、マイクログリッド簡易実証試験を計画通り実施予定である。なお、コロナ禍の半導体不足などの製品納入遅延に対応して、先行的に、新型インバータ周辺機能(ノイズ対策フィルタなど)の設計、シミュレーションによる機能検証(過渡安定度、定態安定度の評価など)を行う予定である。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] PVの地点別PQ価格に基づく配電系統の電圧値指令型電圧管理手法2020

    • 著者名/発表者名
      餘利野 直人, 渡壁 翼, Ahmed Bedawy Khalifa, 佐々木 豊, 造賀 芳文
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌)

      巻: 140 ページ: 456-464

    • DOI

      10.1541/ieejpes.140.456

    • 査読あり
  • [学会発表] 臨界トラジェクトリー法の高速化に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      稲見 啓生,餘利野 直人,造賀 芳文,佐々木 豊
    • 学会等名
      2021年電気学会全国大会
  • [学会発表] SSIを用いた定態安定度向上効果に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      小石 純平,餘利野 直人,造賀 芳文,佐々木 豊,関崎 真也
    • 学会等名
      2021年電気学会全国大会
  • [学会発表] エリア分けした配電系統における地点別PQ価格に基づく電圧管理手法2021

    • 著者名/発表者名
      妙中 宏行,餘利野 直人,造賀 芳文,佐々木 豊
    • 学会等名
      2021年電気学会全国大会
  • [学会発表] Optimal Voltage Control Strategy for Voltage Regulators in Active Unbalanced Distribution Systems Using Multi-Agents2020

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Bedawy, Naoto Yorino, Karar Mahmoud, Yoshifumi Zoka, Yutaka Sasaki
    • 学会等名
      IEEE PES General Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 単相安定化インバータの機能検証に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木 豊,足立 虹太,松本 宗一郎,関崎 真也,造賀 芳文,餘利野 直人,網本 和也,大地 秀二,伊東 仁,間屋口 信博
    • 学会等名
      2020年電気設備学会全国大会
  • [学会発表] 地域コミュニティにおける複数の蓄電池を用いた電力融通制御に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      福原 敦,谷岡 佳紀,佐々木 豊,Samuel Kihembo Mumbere,造賀 芳文,餘利野 直人
    • 学会等名
      2020年電気設備学会全国大会
  • [学会発表] 地点別PQ価格に基づく配電系統のPCSによる電圧管理手法2020

    • 著者名/発表者名
      妙中 宏行,餘利野 直人,造賀 芳文,佐々木 豊
    • 学会等名
      2020年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • [学会発表] 電力系統過渡安定度の最過酷状況を改善する予防制御2020

    • 著者名/発表者名
      餘利野 直人,中村 優希,浅見 貫太,造賀 芳文,佐々木 豊
    • 学会等名
      2020年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • [学会発表] PEBS条件を導入した臨界トラジェクトリー法の改良2020

    • 著者名/発表者名
      稲見 啓生,餘利野 直人,造賀 芳文,佐々木 豊
    • 学会等名
      2020年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • [学会発表] 提案型GFMインバータの定態安定度向上効果に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      小石 純平,餘利野 直人,造賀 芳文,佐々木 豊,関崎 真也
    • 学会等名
      2020年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • [学会発表] 単相同期化力インバータの実効値モデルを用いた系統安定度評価に関する基礎的検討2020

    • 著者名/発表者名
      松本 宗一郎,足立 虹太,関崎 真也,餘利野 直人,佐々木 豊,造賀 芳文,清水 敏久
    • 学会等名
      2020年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • [学会発表] 電力系統における電圧監視制御手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      餘利野 直人,都田 龍平,井上 直紀,佐々木 豊,,造賀 芳文,杉山 弘幸
    • 学会等名
      2020年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • [学会発表] 2台の単相同期化力インバータによる自立(独立)マイクログリッド運転の実験検証2020

    • 著者名/発表者名
      足立 虹太,松本 宗一郎,関崎 真也,餘利野 直人,佐々木 豊,造賀 芳文,清水 敏久
    • 学会等名
      2020年電気学会電力・エネルギー部門大会
  • [学会発表] 単相同期化力インバータによるマイクログリッド運転の実験検証2020

    • 著者名/発表者名
      足立 虹太,松本 宗一郎,関崎 真也,餘利野 直人,佐々木 豊,造賀 芳文,清水 敏久
    • 学会等名
      2020年電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
  • [学会発表] 単相同期化力インバータの実効値シミュレーションに関する基礎的検討2020

    • 著者名/発表者名
      松本 宗一郎,足立 虹太,関崎 真也,餘利野 直人,佐々木 豊,造賀 芳文,清水 敏久
    • 学会等名
      2020年電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
  • [学会発表] 電力系統における最適電圧制御手法の検討 ~電圧制御機器を用いた電圧制御問題の定式化~2020

    • 著者名/発表者名
      餘利野 直人,井上 直紀,都田 龍平,佐々木 豊,造賀 芳文,神田 光章
    • 学会等名
      2020年IEEE広島支部学生シンポジウム
  • [図書] 電力・エネルギー産業を変革する50の技術2021

    • 著者名/発表者名
      電力50編集委員会、オーム社編
    • 総ページ数
      212
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      4274226816

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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