| 研究課題/領域番号 |
20K04434
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| 研究機関 | 中部大学 |
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研究代表者 |
飯岡 大輔 中部大学, 工学部, 准教授 (30377808)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | セミオフグリッド / 需要想定 / LSTM / ディープラーニング / 蓄電池 / 太陽光発電 / 潮流制約 / 送電線混雑 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，未来の電力システムとして提案するセミオフグリッドにおける需要想定と設備計画の両手法を多地点多次元のデータ解析に基づいて構築することを目指している。R3年度はR2年度に実施した需要想定に基づいて，セミオフグリッドの設備構成と仕様を決定する手法の開発に取り組んだ。セミオフグリッドに導入する蓄電池容量の削減とセミオフグリッドにおける電力の地産地消の両立を目指して，セミオフグリッドが受電する有効電力の大きさに対して制約条件を設定し，その制約条件に基づいて蓄電池の充放電のタイミングを決定する手法を提案した。蓄電池の充電率（SOC）を考慮し，太陽光発電の発電電力が過剰な昼間には充電しやすい制約条件と，上位系統からの受電電力が増える夜間には放電しやすい制約条件の設定方法を考案した。また，太陽光発電や需要家負荷には不確定成分が含まれるが，天候や負荷の状況に応じて制約条件を変更するアルゴリズムを開発した。
開発手法の効果を確かめるために計算機シミュレーションを実施した。電気学会の電力系統標準モデルの一つである地域供給系統モデルとセミオフグリッドモデルを複数接続したシミュレーションモデルを作成し，さまざまな制約条件に対する効果を検証した。その結果，セミオフグリッドに設置する蓄電池の容量が20MWhと大きい場合について，地産地消を実現することは提案手法を用いなくても容易であることを確認したが，蓄電池容量が5MWhと小さくなると，提案手法により制約条件を適切に設定しなければ地産地消を実現できないことを明らかにした。また，天候の違いを考慮したシミュレーションを実施したところ，天候に応じて制約条件を変えることで地産地消を実現可能なケースが存在することを明らかにした。さらに，制約条件の設定方法によっては上位系統の送電線混雑を解消できる効果も期待できることを定量的に示した。
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| 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
多地点多次元のデータ解析に基づいてセミオフグリッドにおける需要想定と設備計画の手法を構築するために，本研究ではR3年度に②十分な品質の電気エネルギーを供給できるセミオフグリッドの設備計画手法を開発する計画としていたが，おおむね計画通りに目標を達成することができた。セミオフグリッド内で消費する電力をできるだけ地産地消するために，上位系統からの受電電力に適用する制約条件を設定する方法を提案した。この検討の過程では，上下限制約条件の設定パターンを多数設定して計算機シミュレーション結果を比較することで，制約上限により得られるメリット・デメリットを明確に定量化することができた。この検討を実施したことで，天候の変化に対して制約条件を変更するアルゴリズムを開発することができた。また，当初の計画には記載していなかったが，提案手法は上位系統の送電線混雑にも有用であることに気づき，データを用いた検証で実証することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究項目③としてセミオフグリッド構築に必要なコストを評価する手法の開発に取り組む。セミオフグリッドで供給する電気エネルギーの品質をパラメータにとり，必要となる設備構成のコストを算出する方法を開発する。高品質を追求するほどコストは高くなるが，従来の電力システムに必要となるコストとのブレークイーブンポイントを定量化することで，セミオフグリッドが有利となる需要形態と設備構成を明らかにする。①の需要想定や②の設備計画に用いる計算機とは別の計算環境をR4年度に整備することで，アルゴリズム開発の効率を向上させるとともに，①と②の検討結果を③にフィードバックさせることを可能とする。また，①～③の研究を通して，セミオフグリッドの設計手法を確立し，総括を通して，本研究の次の課題であるセミオフグリッドの運用に関する課題を抽出する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
海外文献を購入したが配送遅延により納品が遅れてしまい，年度内に納品することができなかった。今年度，購入予定であった文献を購入する予定であるが，再び納品が遅れそうな場合は代替となりそうな文献を探して購入し，研究に活用していく予定である。
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