| 研究課題/領域番号 |
23360103
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金子 成彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70143378)
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| 研究分担者 |
山崎 由大 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (60376514)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| キーワード | 動的設計 / エネルギーシステム / 分散型エネルギー / マイクログリッド / スマートエネルギー / 過渡特性 / ガスエンジン / ガスタービン |
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| 研究概要 |
本研究は、太陽光や風力などの変動を伴う再生可能エネルギーによる分散型電源の変動を補償するため、ガスエンジン（GE）やマイクロガスタービン（MGT）を用いたマイクロコジェネレーションシステム（熱電併給システム）と蓄電池から構成されるスマートエネルギーシステムの動的設計に関する研究である。この計画は、以下の3つのパートより構成されている。
①GEによる供給側変動補償技術の進化と確立
②MGTによる供給側変動補償技術の進化と確立
③スマートエネルギーシステムダイナミクスシミュレーション技術の構築
本年度は、①については、リアルタイムセンシング技術により瞬時の燃料の特性を推測し、最適な燃焼状態を保持できるように空気流量、燃料流量、点火時期を適切に制御するアルゴリズムを構築することができた。また、スマートエネルギーネットワークでの変動補償装置として、要求される負荷の変動にも十分な応答性をもって追従できるような制御アルゴリズムに進化させることができた。②については、燃焼振動の発生において燃料と空気の予混合気が燃焼するまでの遅れ時間 τ が最も重要なパラメータであることが知られている。τには化学反応による着火遅れτchemと対流による遅れτconvがある。前者を化学素反応計算より求め、後者をCFDによって求めて熱発生代表位置を特定させ安定性判別に組み込むことに成功した。③については、大手ガス会社では再生可能エネルギー由来の電力をガスエンジンと蓄電池によって変動補償する実験を既に行っており、本研究では、これら一連の実験で得られた実測データをシミュレーションで再現することを目指している。ここでは、変動補償に必要な蓄電池とガスエンジンの台数を効率とコストの両面から最適化する方法を提案するための研究を継続して行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究は、以下の3つのサブテーマより構成されている。
①GEによる供給側変動補償技術の進化と確立
②MGTによる供給側変動補償技術の進化と確立
③スマートエネルギーシステムダイナミクスシミュレーション技術の構築
このうち、①については順調に進んでいる。②については、運転の支障となるMGT燃焼器内部で発生する燃焼振動の予測の精度を高めるところは成功していない。また、③についても最適化のために用いる手法にはいくつかの候補があるが、未だ絞り切れてはいない。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、②のMGT燃焼器の燃焼振動については、測定点を増やすとともに、より精緻な実験を実施する。また、計算についてもモデルの精度を高めたものをベースに検討し、実験データと計算値を比較検討する。また、③の最適化については、計算に用いる手法と評価関数を詳細に検討し、方針を定めた後に手法の構築を進める。
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