|
本年度は最終年度として、時空間階層システムに対する分散最適制御手法の確立とその分散型エネルギー管理システムへの応用展開を目指して研究を実施し、以下の成果が得られた。
１．階層協調型モデル予測制御を用いた電力系統の周波数制御：本研究では、より経済的で効率的な周波数制御としてモデル予測制御を基にした分散最適制御手法を提案した。 まず、複数の電力系統が接続されている大規模電力ネットワークの状態空間表現を導出した。次に、階層協調型モデル予測制御を用いた周波数制御を構成している経済負荷配分と協調型モデル予測制御を用いた周波数制御手法を提案した。上位階層では経済負荷配分問題をコストの最小化問題として定式化した。下位階層では負荷周波数制御問題を隣接系統との協調型モデル予測制御問題として扱い、繰り返し型の最適化手法を提案した。数値実験では、提案手法と従来手法とを周波数変動の抑制・燃料費の観点で比較することで、提案手法の有効性を示した。
２．マイクログリッドの負荷周波数制御問題：再生可能エネルギー導入により、従来の負荷周波数制御では電力需給バランスの維持が困難となっている。本研究では、風力発電機と蓄電池を含む電力ネットワークに対して、H∞制御と外乱推定器を基にした負荷周波数制御法を提案した。まず、ディーゼル発電機と蓄電池のモデリングを行い、応答速度の違いを考慮した一般化プラントを構成した。そして、一般化プラントに対して静的H∞制御器と外乱推定器を設計した。次に、静的H∞制御の繰り返し計算において、過大な制御入力をもたらすゲインを回避するためのLMI条件を導出した。数値シミュレーションにおいては、従来制御器と比較することで、周波数変動の抑制と蓄電池残容量変化の抑制を示した。また、小型発電機実験装置を用いた制御実験においても、提案手法によって周波数変動を抑制できることを実証した。
|
