2016 Fiscal Year Annual Research Report
再生可能エネルギー出力変動抑制のためのHP/CGS併用熱供給システム
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15H03954
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
北 裕幸 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (30214779)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 亮一 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (80361872)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電力系統工学 / 再生可能エネルギー / 太陽光発電 / 風力発電 / コージェネレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ガスエンジン，燃料電池など，熱供給を行っている既存のコージェネレーションシステム(CGS)にヒートポンプ(HP)を併設することで，熱供給量を一定に維持したまま，蓄電池と同様に電力系統との間で電気の吸収／発生を行うことが可能な技術を開発することを目的としている．今年度の実績は以下の通りである．
１．複数システムを考慮した制御要求量の決定：各サイトの需要家が所有する複数のCGSとHPをそれぞれ集約し，仮想的に連続制御可能な1台のCGSとHPとしてモデル化した．集約されたバーチャルシステムとウインドファーム(WF)出力予測の合成出力に対して，(1)ランプ出力変動の抑制，(2)電力市場取引を考慮した計画発電，を実現するための制御要求量を求める手法を開発した．
２．各サイトの運用計画目標の決定：１．の最適化では，WF出力変動の大きな時間帯の付近にのみ依存するため，それ以外の時間帯におけるHP・CGSの運用には任意性を有する．そこで，１．で求めた出力変動の最大値を制約条件として，全サイトのCGS出力の合計値が，CGSの出力可能範囲の中央値にできるだけ近い値となるように最適化することで，各サイトのHP・CGSの制御目標値を決定する手法を開発した．
３．制御目標値に基づくリアルタイム制御：実際の合成出力を1分間隔で常に計測し，２．で決定された制御目標値と比較することにより，CGSならびにHPの運転を調整するリアルタイム制御を行うアルゴリズムを開発した．
４．蓄電池との比較のためのシステムの動特性の測定並びにモデル化：蓄電池と調整用電源を用いてランプ出力変動を抑制する場合との比較を行うため，酪農学園大学に設置されている実規模プラントを用いた測定に基づき，提案システムの応答特性を正確にモデル化した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
HP/CGSシステムの制御については，具体的な制御手法の開発を行い，シミュレーションによってその有効性を明らかにした．また，HPおよびCGS自体の制御特性（出力応答特性やリミタなど）を酪農学園大学に導入された実機の特性に基づきモデル化することができた．
さらに，風力発電のランプ変動補償だけではなく電力市場への入札のための計画発電に基づいてシステムの制御要求量を決定する手法の検討も行った．その際，風力発電のランプ変動予測については，昨年度まで用いていた翌日予測を当日予測に変更することで，制御性能の向上が図れることも明らかにした．
加えて，複数のHP/CGS群を考慮し，各システムにどのように制御量を分担させるかについても，具体的な手法の開発を行い，シミュレーションによってその有効性を明らかにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は，最終年度であるため，より実際的な運用を考慮して手法の改良を行うと共に，提案システムの導入によって再生可能エネルギー電源の導入可能性がどの程度拡大するかを定量的に評価する．具体的には，以下の項目について研究を実施することを予定している．
１．RE電源のランプ変動予測誤差に伴う制御要求量の修正：HP/CGSシステムが担うべき制御要求量は，前日のRE電源の出力予測値に基づいて決定する必要がある．しかしながら，前日予測値には必然的に誤差が含まれるため，当日の運用においてはRE電源の最新の出力予測情報をオンラインで収集し，前日に求めた目標値を適切に修正していく必要がある．そこで，修正に伴う運用制御手法を開発すると共に，予測誤差に対してロバストな制御要求量及び制御目標値の決定手法についても検討する．
２．RE電源の導入拡大量の評価：将来的なコージェネレーションの導入量推定に基づき，HP/CGSシステムによる電力系統全体の調整力増大量を算定し，それに伴ってRE電源の導入可能量がどの程度拡大するかを定量的に評価する．
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Research Products
(12 results)
