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2015 年度 実績報告書

アルキメデスポンプを用いた揚水発電による大規模風力発電の電力安定化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25420246
研究機関新潟大学

研究代表者

菅原 晃  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (00270934)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード風力発電 / 揚水発電 / アルキメデスポンプ / 間欠運転 / 電力安定化 / CO2削減
研究実績の概要

本研究で製作したアルキメデスポンプ模擬実験装置(全長約2m,直径約0.3m)において,エネルギー変換効率を求めた。傾斜角を23°から38°,汲み上げ高さ0.78mから1.23mまで変えて,回転数30~75[rpm]の定常状態で,摩擦等によるロスを差し引いた値として,最大エネルギー変換効率約42%を得た。
風況データについて,平成25年度から収集を開始し約2年間蓄積した。この風向風速データの一部を利用し,揚水発電によるウインドファーム出力の安定化について,風上検知法,加重平均移動法,およびこの両者を用いる3種類のウインドファーム出力不足判定により,水力発電を起動する運転シミュレーションを行った。シミュレーションを行った全日程のうち,平成27年9月25日のみに最大で約250MWの電力不足が発生することが分かった。これは,直前までの風速予測が低い値を示し,急激な風速の上昇が観測されたためである。これ以外の日のデータでは,周波数変動が許容範囲内であり,電力を平滑化できる可能性を示した。
また,揚水発電による電力安定化と上池水位の適正化モデルを提案し数値シミュレーションを行った。結果として,調整しなかった場合は約130MWの出力不足であったが,提案モデルを適用することで約70MWの出力不足に改善でき,貯水率も21.5%改善できることを明らかにした。
新たに提案した統計モデル法を用いることで,アルキメデスポンプを用いた揚水発電による大規模風力発電の電力安定化の数値シミュレーションを行った。その結果,統計モデル法を適用することで,ウインドファーム出力の過不足をそれぞれ約38%,約49%改善することができた。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 2015

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、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Power stabilization by windfarm applied statistical model and pumped storage generation using Archimedean screw2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Mitsuyose, Daichi Mizuse, Hiroatsu Fujiwara and Akira Sugawara
    • 雑誌名

      Journal of Mechanics Engineering and Automation

      巻: 5 ページ: 681-686

    • DOI

      10.17265/2159-5275/2015.12.005

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 揚水発電によるウインドファーム出力の安定化2016

    • 著者名/発表者名
      藤原裕充,菅原 晃,水瀬大地,三ツ寄裕也,山栗健嗣
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] 複数の判定法を用いた風力発電システムの安定化2015

    • 著者名/発表者名
      水瀬 大地, 藤原 裕充, 三ツ寄 裕也, 菅原 晃
    • 学会等名
      平成27年度(第25回)電気学会東京支部新潟支所研究発表会
    • 発表場所
      長岡技術科学大学(新潟県長岡市)
    • 年月日
      2015-10-31 – 2015-10-31
  • [学会発表] Power stabilization by windfarm applied statistical model and pumped storage generation using Archimedean screw2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Mitsuyose, Daichi Mizuse, Hiroatsu Fujiwara and Akira Sugawara
    • 学会等名
      The International Conference on Electrical Engineering (ICEE) 2015
    • 発表場所
      The University of Hong Kong(Hong Kong, China)
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-09
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2023-03-16  

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