| 研究課題/領域番号 |
24561061
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
石田 武志 日本工業大学, 工学部, 准教授 (50438818)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | スマートグリッド / 自律分散システム / チューリングパターン / 太陽光発電 / コージェネレーションシステム / 燃料電池 |
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| 研究概要 |
太陽光発電（PV）などの自然エネルギーが大規模に導入されると、1)天候による大規模な出力変動，2)電力系統の電圧上昇，3)周波数の不安定化，などの問題が発生する。本研究は、これら諸問題を解決するため、地域内住宅群に分散エネルギー（燃料電池やヒートポンプ、蓄電池など）を適切に配置することで, 電力系統への影響が低減できることを示すものである。特に需要家（住宅）のエネルギー設備が不規則に更新されていく中で、需要家にいくつかの設備導入・運用ルールを設定し、分散エネルギー間の相互連携を誘発させることにより、分散エネルギーを構成要素とするクラスター群が自己組織的に形成され、電力系統の恒常的安定性とロバスト性（牽牛性）が保たれることを、マルチエージェントシステムで示すことを目的としたものである。
平成24年度においては、街区内で適切な設備の組合せを創発させる「設備導入ルール」の構築を行った。基礎モデルをセルオートマトン法やマルチエージェントシミュレーション手法を用いて構築し、クラスターが形成されるルール群及びパラメータを特定した。具体的には、生物の群れ形成や生体模様形成の基礎モデルであるチューリングモデルの概念（活性因子と抑制因子の相互作用によるパターン形成）を基礎としたルールを設けることで、クラスターの自己組織的形成モデルの構築を行った。さらに、隣接設備間でのエネルギー融通ルールを設定することで、中央集権的な制御無しに、個別のエージェントが、各自のルールに従って行動することで、地域のPV余剰電力の大部分を吸収することが可能であることを示すことができた。
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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
研究実績の概要に述べた成果について、国際会議での発表を２度（2012 Pacific Rim Energy & Sustainability Congress(PRESCO 2012)、及びThe 10th International Conference on EcoBalance）、国内学会での口頭発表を２度（第２５回自律分散システムシンポジウム（計測自動制御学会）、及び第29回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス（エネルギー・資源学会））実施することができた。さらに、国内学会の論文誌（日本シミュレーション学会論文誌）に査読論文を掲載することができた。また平成２５年４月にはIEEEの国際会議（2013 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence）で発表を行う予定である。以上のように当該研究テーマについて、順調に成果の発表を行うことができている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度においては、街区内で余剰電力を吸収することができる「設備運用ルール（エネルギー融通ルール）」の構築をさらに進める。具体的には、設備の運用ルールをエージェントシステムにより構築する。クラスター内では適切な設備構成が実現しているため、比較的単純な設備運用ルールで、クラスター内の需給バランスの保持が可能であることを示す。各エージェントが、設備導入ルールと設備運用ルールを踏まえて、経済的に有利な選択をすることで、PV電力余剰を吸収し、1次エネルギー消費量も削減できることを確認する。さらに、24年度の実施事項を踏まえて、実街区をモデルとしたケーススタディの実施を行う。(1）実街区の配電系統のモデル化；戸建住宅により構成されている地区の配電系統のモデル化（6600V以下の配電、住宅数を百戸程度）を行う。 (2)電力系統シミュレーションモデルを構築 ；電力系統とインターネットを介した情報伝達を合わせたモデル構築を行う。従来の系統シミュレーターでは情報制御の部分が記述できないため、Matlab＋Simulinkにより電力系統と情報系統の２つを同時にモデル化する。 (3)シミュレーションの実施 ；設備導入ルール、運用ルールを適用することによるクラスター形成の有効性（余剰電力の吸収、PV許容量の増大）、ロバスト性（牽牛性）等を確認する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
平成25年度においては、より実街区でのケーススタディを実施するため、より詳細な系統シミュレーションを行うことができるシミュレーションシステムが必要となる。このため、数理処理ソフトMatlab及びSimulinkを２セット（80万円）購入する予定である。さらに、研究成果の取りまとめや発表が順調に進むことが想定されるため、英文論文の校正費（8万円）、論文掲載費（10万円）、国際会議への出席・旅費（45万円）、国内学会への出席・旅費（4万円）などを支出する予定である。
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