| 研究分担者 |
津田 理 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10267411)
谷貝 剛 上智大学, 理工学部, 准教授 (60361127)
新冨 孝和 日本大学, 総合科学研究科, 教授 (10016082)
槙田 康博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (30199658)
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| 研究概要 |
持続性のある低炭素社会を構築するために再生可能エネルギーの有効利用は人類の喫緊の課題である。その代表である風力や太陽光発電は気象条件に大きく左右され,時間的に変動する電力となるので,品質の良い電力として使用するには問題がある。変動のない品質の良い電力を得るために,変動する再生可能エネルギーの発電波形を比較的ゆっくりとした平均的なトレンド成分と,急峻に変動する成分に分解し,それぞれの機能に適した貯蔵装置を用いて制御した電力波形となるように電力制御を行った。
トレンド成分は時間積分すると大きなエネルギーとなるので,無限に近く貯蔵できる水素と,それを燃料とする燃料電池と水素を製造する電気分解装置と水素の貯蔵タンクで構成した水素貯蔵システムを用いた。一方,激しい変動成分は時間積分するとほぼゼロになるので,大電力を瞬時に入出力でき,かつ,高効率で入出力できる超伝導電力貯蔵装置(SMES)を用いた。燃料電池や電気分解装置は指令が出てからある時定数の遅れを持って定格運転に達するので,これらの装置に適切に分担させるためには,事前に定格となる時刻の平均電力を知る必要があり,再生可能エネルギーの時系列データにカルマン・フィルタを適用して,変動する波形のトレンド予測を行った。このアルゴリズムを基にして一定の電力出力の場合について,再生可能エネルギーから直接に出力される電力と,急峻な変動電力分と,トレンド成分の間の電力バランスのシミュレーションを行い,本提案のシステムの電気的効率を解析した結果,水素貯蔵のみの単独貯蔵の場合と比較して電気効率が高くなることが分かった。
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