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2014 年度 実施状況報告書

カオスを用いた太陽光発電電力予測と電力平滑化制御法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 24560333
研究機関岡山大学

研究代表者

舩曳 繁之  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60108123)

研究分担者 高橋 明子  岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (10644213)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード太陽光発電 / 電力変動 / カオス / 電力平滑化制御
研究実績の概要

本研究補助金で設置した日射強度計および太陽光発電システムでの、カオス短期間予測での精度向上を目指し、昨年度に指摘したカオス性成分と周期性成分の分離について検討を行った。先ず、太陽光発電電力の正規化データを周期回帰分析し、周期回帰モデルを作成して3つの周波数成分に分離した。この分離した周波数成分の内 LFC(Load Frequency Control)領域成分が、カオス性を有することを自己相関解析によって明らかにした。次に、この周波数成分のアトラクタを状態空間に再構成し、リアプノフスペクトラム解析によりカオス性の評価を行った。これらの解析により、正規化データを周波数により分離し、カオス短期間予測手法と周期性のある成分の予測手法を組み合わせて予測を行うことで、予測精度の改善が可能であることを明らかにした。
また、カオス短期間予測手法の欠点である遅れを改善するため、複数個の差分ベクトルの連なりからアトラクタの軌跡を予測する新しい手法を検討した。この新しい予測手法により、遅れの改善ができること、そして最も予測効果が期待される太陽光発電電力変動の激しい日で予測精度が向上することを明らかにした。800kWの太陽光発電システムの半年間のデータを用いて、太陽光発電電力変動の平滑化制御シミュレーション実験を行った結果、この発電電力変動を平滑化するために設置する電力貯蔵装置のエネルギー容量を、予測を用いない平滑化制御の約20%まで低減できることを示した。
また、平滑化制御法として、FIRフィルタを用いた平滑化についての検討を行い、移動平均や指数関数を用いた平滑化手法との比較・評価を行った。さらに、日射強度の平面分布の推定と配電変電所下流の電力潮流を推定する手法の開発し、高圧配電系統モデル域での潮流シミュレーションを実施し、日射強度推定の潮流制御への有効性を明らかにした。

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

「研究実施の概要」で記載したとおり、本研究の初期の目的の多くは達成できた。しかし、メガソーラーでの太陽光発電電力予測と平滑化制御の検証は、そのデータの入手が遅れたために実施できていない。なお、岡山県が所有しているメガソーラー(3.5M)のデータを本年度末に入手しており、このデータを用いた予測手法の検証を来年度に行い、本研究のまとめとする予定である。

今後の研究の推進方策

(今後の推進方策)
平成26年度に予定していたメガソーラーでの検討を実施し、本年度までに開発した太陽光発電電力の短期間予測手法(カオス性を利用した手法、差分ベクトルを用いた手法)の有効性を検証する。同時に、これらの予測手法を用いた電力平滑化制御の計算機実験を行い、短期間予測の電力貯蔵装置のエネルギー容量低減への効果を評価する。以上を実施し、研究成果の公表とともに研究総括とまとめを行う予定である。
(次年度使用額が生じた理由と使用計画)
平成26年度にメガソーラーでの予測手法の検証を行う予定であったが、メガソーラーの発電電力データの入手が遅れて平成26年度末となったため、これの検討が未実施となったことおよび学会への研究成果の公表が遅れたために、未使用額が生じた。

次年度使用額が生じた理由

平成26年度にメガソーラーでの予測手法の検証を行う予定であったが、メガソーラーの発電電力データの入手が遅れて平成26年度末となったため、これの検討が未実施となったことおよび学会への研究成果の公表が遅れたために、未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

平成26年度に予定していたメガソーラーでの検討を実施し、本年度までに開発した太陽光発電電力の短期間予測手法(カオス性を利用した手法、差分ベクトルを用いた手法)の有効性を検証する。同時に、これらの予測手法を用いた電力平滑化制御の計算機実験を行い、短期間予測の電力貯蔵装置のエネルギー容量低減への効果を評価する。以上を実施し、研究成果の公表とともに研究総括とまとめを行う。

備考

http://www.psc.ec.okayama-u.ac.jp/pps.html

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 分散型電源システムにおける電力平滑化制御法の比較2014

    • 著者名/発表者名
      金平知之、髙橋明子、今井 純、舩曳 繁之
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B

      巻: 134 ページ: 596-603

    • DOI

      10.1541/ieejpes.134.596

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Reduction of Energy Storage Capacity in a Large-scale Photovoltaic Generation System2014

    • 著者名/発表者名
      T. Makino, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
    • 学会等名
      Proceedings of the 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-27
  • [学会発表] Estimation of the Output from the Photovoltaic Systems Using the Estimated Solar Radiation Distribution2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
    • 学会等名
      Proceedings of the 6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-27
  • [学会発表] クリギング法を用いた日射量分布推定におけるバリオグラム関数のパラメータの検討2014

    • 著者名/発表者名
      木下達也、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
    • 学会等名
      平成26年度電気・情報関連学会中国支部大会
    • 発表場所
      福山市
    • 年月日
      2014-10-25
  • [学会発表] 太陽光発電電力の気象変動成分の周期に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      山形彰宏、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
    • 学会等名
      平成26年度電気・情報関連学会中国支部大会
    • 発表場所
      福山市
    • 年月日
      2014-10-25
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた太陽光発電電力予測法の実験的検証2014

    • 著者名/発表者名
      青木公佑、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
    • 学会等名
      平成26年度電気・情報関連学会中国支部大会
    • 発表場所
      福山市
    • 年月日
      2014-10-25
  • [学会発表] Energy Management Method for Residential Distributed Generation System using Photovoltaic Cells and Fuel Cell Vehicle2014

    • 著者名/発表者名
      S. Sakae, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE IAS Annual Meeting 2014
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-09
  • [学会発表] 水素貯蔵分散型電源システムにおける太陽光発電電力の短周期成分平滑化制御法2014

    • 著者名/発表者名
      岡田成平、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
    • 学会等名
      平成26年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 発表場所
      京田辺市
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-12
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムを用いた太陽光発電電力予測法のパラメータ最適化2014

    • 著者名/発表者名
      青木公佑、髙橋明子、今井 純、舩曳繁之
    • 学会等名
      平成26年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 発表場所
      京田辺市
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-12
  • [学会発表] Power Smoothing Control Methods using Moving Average and FIR Filter in Distributed Generation Systems2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, A. Takahashi, J. Imai, S. Funabiki
    • 学会等名
      Proceedings of Grand Renewable Energy 2014
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-08-01
  • [備考] 電気エネルギー・システム制御工学研究室

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公開日: 2016-05-27  

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