2015 Fiscal Year Research-status Report
広域ビル空調群の高速電力需要制御における確率的均し効果不安定現象の解明と対策
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26420226
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
蜷川 忠三 岐阜大学, 工学部, 教授 (80630821)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | デマンドレスポンス / スマートグリッド / ビル空調 / OpenADR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度において開発したFastADR（Fast Automated Demand Response）エミュレーション実験設備を用いて，ビル空調設備電力需要の動特性を表す伝達関数をシステム同定し，FastADRアグリゲーションを実行すべくフィードバック制御系統を設計できるよう技術開発ができた。ビル20棟（ビル用マルチ空調設備100台）をアグリゲーション管理単位として複数並列に集約することで，2千棟のオフィスビル空調機1万台を種々バラツキを与えてFastADRアグリゲーション集約シミュレーションモデルを構築できた。
このFastADRアグリゲーションの効果を定量評価すべく，電力系統全体の負荷周波数制御LFCシミュレーションシステムを構築できた。LFCシミュレーションシステムの電力系統側の要素としては，メガソーラ発電変動，火力発電機群のガバナーフリー制御特性と慣性ダンピング周波数特性，一般電力需要変動，中央給電指令所のLFC用PI制御を表す伝達関数を既存研究を参考にMATLAB/Simulink上に構築した。
その電力系統全体シミュレーションシステム上に，上述のビル20棟分モデルの伝達関数を必要分だけ並列配置することで必要な規模のビル空調設備FastADRアグリゲーションの制御特性を盛り込んだ。たとえば，数百MWメガソーラを想定して10分程度で急激に発電量が減少した場合の周波数維持のシミュレーション評価を行ったところ，ビル500棟（空調機1万台）程度のビル用マルチ空調電力のFastADRフィードバック制御により，LFCへの効果が確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画では，前年度はビルマルチ空調設備の動特性数式モデルを構築し，それを100台分がビル20棟分としてPCクラスターに実装したリアルタイムシミュレーション実験設備を完成させるまでであった。しかし，実際にはその実験設備に対して，模擬電力系統指令所や模擬FastADRアグリゲータも同時に完成したので，それらを実験設備と通信接続することができて，ビル20棟分の空調電力を制御するFastADRステップ応答実験，およびFastADRフィードバック制御を実験設備で実施することもできた。そして，本研究の最大のポイントである20棟のビル空調群に対するフィードバック制御時の電力制限指令に対する電力応答が振動する現象を実験計測としてとらえることができた。これは，当初，満2年経過時点で想定していた進度であり，研究目標の大部分を完了したことになる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの2年間で予定を上回る進度できたため，最終年度である今年度は当初計画には含まれていなかった研究項目も追加することに挑戦したい。具体的には，電力系統側からのFastADRデマンドレスポンス要求に対して，これまではビル空調電力制御が必ずフィードバック操作量に対して固定比率で従うモデルであったが，今度は，個々のビルの事情により，たとえば平均室温偏差などにより，場合によってはフィードバック操作量である電力制限指令に対して違う応答をするといった高度はビヘイビアーモデルを伝達関数としてモデル化することの次期研究テーマの予備検討を追加したい。
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| Causes of Carryover |
申請当初，その他の予算項目に予定していたプログラミング外注500千円があったが，大学院生にプログラミング可能となったのでその額が発生しなくなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
MATLAB/Simulinkによる電力系統負荷制御シミュレーションは当初計画にはなかったが，リアルタイム実験が予定より進んだため研究項目を追加した。そのMATLAB/Simulinkによる電力ケ系統全体シミュレーション実施することなり，MATLAB/Simulinkによる長大離散時間かつ大規模な制御系をプログラミング可能なの研究員を使うことになったので，その人件費に充てる予定である。
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