| 研究課題/領域番号 |
25630115
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
若尾 真治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70257210)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 太陽光発電 / 日射予測 / 予測信頼区間 / 蓄エネルギー |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、環境エネルギー問題を背景に今後予想される太陽光発電の配電ネットワークへの大量連系を見据え、太陽光発電電力の効率的な利用を実現する蓄電デバイスへの蓄エネルギー運用技術の確立を目指し、日射予測・最適充放電制御の探索手法・最終的なエネルギーマネジメントの指針決定支援までを一体化した統合型シミュレータの構築を目的としている。
太陽光発電システムを安定・効率的に利用するためには既存の電力系統と連系させて太陽光発電の出力不安定性を補償する必要がある。昨年度に開発したJust-In-Time（JIT）Modelingに基づく翌日日射予測技術を活用して太陽光発電の余剰電力を予測し、多目的な条件下での蓄電デバイスの最適な充放電制御を今後検討するに際し、誤差を伴う予測値の信頼性を確率的に評価可能であれば、予測情報の導入効果を最大限に高められるものと考えられる。そこで蓄電デバイスの運用検討に先立ち、本年度は、昨年度開発したJIT Modelingにカーネル密度推定法を組み入れることで日射予測手法をさらに展開し、予測値の信頼性の指標である予測信頼区間を推定する手法の開発に取り組んだ。
実測データを用いた精度検証の結果，JIT Modelingにおける調整パラメータの一つである近傍数を過去のデータベースから時間別に学習し、カーネル関数に対して重み付けを行うなどの工夫を施すことで、高精度な予測信頼区間の推定が可能であることを実証した。
本開発手法により，太陽光発電出力予測を確率的に議論することが可能となり，蓄電デバイスを用いて太陽光発電システムの出力不安定性を補償する上で有益な予測情報になりうると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
開発に取り組んでいる統合型シミュレータの構成要素のうち、「Just-In-Time Modelingに基づく翌日日射予測技術」は、本研究が目指す太陽光発電システムにおける蓄エネルギー運用の高度化に極めて重要な役割を担う。この日射予測技術において、本年度は、当初計画には含まれていなかった「予測信頼区間の推定」まで展開することができ、精度検証の結果、今後の蓄電デバイス運用に十分貢献可能な推定精度を実現していることが確認できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の目的である統合型シミュレータの構成要素のうち、「Just-In-Time Modelingに基づく翌日日射予測技術」が本年度に確立したことを受け、次年度では、「翌日の日射予測情報に基づく蓄電デバイスへの最適な充放電制御の多目的最適化」および「得られたパレート最適解より、最終的なネットワーク全体におけるエネルギーマネジメント指針の決定を行う情報処理」に焦点を当てる。
前者においては、太陽光発電出力安定化策の一つとして太陽光発電システムに蓄電装置を併設し余剰電力を制御・有効活用する運用手法の開発に取り組む。特に、本年度開発した翌日日射量の予測信頼区間推定法に基づき太陽光発電の余剰電力を確率的に予測し、多目的な条件下での運用最適化を試みる。また、後者に関しては、太陽光発電連系者や需要家、ネットワーク管理者等の多種多様なニーズ（目的関数）とネットワークエネルギーマネジメントの自由度（設計変数）が多様化した状況下でも、最終的な運用指針の決定を効率的に支援可能な情報処理手法を検討する。
最終的には、本研究期間における各開発手法を融合させ、日射予測からネットワークにおける蓄電デバイスのエネルギーマネジメントの指針決定支援までの一貫したプロセスを全てカバーする高速・高精度な統合型シミュレータを構築する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
過去の履歴データに基づいた簡便かつ精度も良好なブラックボックスモデリングであるJust-In-Time（JIT）Modelingに対し、カーネル密度推定法を組み入れることで日射予測手法をさらに展開し、予測値の信頼性の指標である予測信頼区間を推定する手法の開発に本年度は取り組んだ。本年度の検討内容における計算負荷は、計画全体において相対的に軽いことから、より効率的な研究費の活用を考慮し、次年度に計算機環境の整備等を重点的に行う方針をとることとした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成27年度には、「翌日の日射予測情報に基づく蓄電デバイスへの最適な充放電制御の多目的最適化」および「得られたパレート最適解より、最終的なネットワーク全体におけるエネルギーマネジメント指針の決定を行う情報処理」を予定している。電力インフラの性格上、多数の目的関数や設計変数が検討対象となることから、多大な計算負荷に耐えうるよう計算機環境の整備等に研究費を使用予定である。
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