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2013 年度 実績報告書

スマートエネルギーシステム実現のための高度熱電併給システム制御技術

研究課題

研究課題/領域番号 23360103
研究機関東京大学

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)

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)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
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
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。本研究計画は、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
このうち、本年度は、③に重点を置いた研究を実施した。その結果、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーの変動抑制に利用するシステムについて、ガスエンジンの排気特性までも評価に入れて蓄電池とガスエンジンの台数を決定することの可能なアルゴリズムを構築することができた。さらに、ガスエンジンの効率を高めることを目的として、ガスエンジンの回転数可変制御運転と当量比可変制御運転について検討した。さらに、今回新たに、遺伝的アルゴリズムを適用して、自然エネルギー平準化システム内の分散電源の最適化を図り所望の成果を得ることができた。
なお、②については、MGTの燃焼振動の実験中に、燃焼器に接続された配管系等を含む全体システムを解析対象としなければ理解不能な振動現象が新たに観測されたことから、今後は、システム全体を対象としての安定性解析の必要性が判明した。これは、今後の研究課題である。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Development of an engine control system using city gas and biogas fuel mixture2013

    • 著者名/発表者名
      Yudai Yamasaki, Masanobu Kanno, Yoshitaka Suzuki and Shigehiko Kaneko
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: Vol.101,issueC ページ: 465-474

  • [雑誌論文] バイオマス由来ガス燃料を用いるエンジンの制御 (素反応数値計算とクランク軸瞬時トルクの適用)2013

    • 著者名/発表者名
      山崎由大,津田健嗣, 金子成彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 C編(Web)

      巻: 79-801 ページ: 1453-1460

    • 査読あり
  • [雑誌論文] バイオマス熱分解ガスを用いるディーゼルエンジンに関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      山崎由大,野口雄平,藤原直人,金子成彦
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 92-10 ページ: 957-963

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ガスエンジンを利用した自然エネルギー電源の出力変動補償2013

    • 著者名/発表者名
      山崎由大,小林大悟,野口雄平,牛島宏太,金子成彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 B編(Web)

      巻: 79-806 ページ: 2038-2048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自然エネルギーの変動抑制に利用するガスエンジンの排気特性とコスト評価2013

    • 著者名/発表者名
      見並克俊,山崎由大,金子成彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 79-808 ページ: 2836-2845

    • 査読あり
  • [雑誌論文] バイオマス由来ガス燃料を利用するHCCIエンジンの自動運転制御2013

    • 著者名/発表者名
      山崎由大,新井太一,金子成彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 C編(Web)

      巻: 79-807 ページ: 4263-4274

    • 査読あり
  • [学会発表] 変動抑制に利用するガスエンジンの回転数可変制御

    • 著者名/発表者名
      荒川大輝,山崎由大,金子成彦
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
  • [学会発表] 変動抑制に利用するガスエンジンの当量比可変制御

    • 著者名/発表者名
      清水文也,山崎由大,金子成彦
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムによる自然エネルギー平準化システム内の分散電源の最適化

    • 著者名/発表者名
      町田陸,山崎由大,金子成彦
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)

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公開日: 2015-05-28  

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