HP/CGS併用熱供給システムを用いた防災型地域マイクログリッドに関する研究

HP/CGS联合供热系统防灾区域微电网研究

基本信息

批准号：
21K03992
负责人：
北裕幸
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，研究代表者らがすでに提案した，ヒートポンプとコジェネレーションを併用する熱電併給技術を，マイクログリッド（MG）に導入し，その等価的な蓄電機能を利用して，再生可能エネルギー電源の不安定な出力変動を抑制しつつエネルギー供給を継続できる防災型の地域MGの内部構成及び運用・制御手法を提案し，その有効性を明らかにすることを目的としている．今年度は，災害時に上位系統からの電力供給が途絶えた際に自立運転可能なMGを構築する際に必要なPV，蓄電池の容量を評価することを目的に試算を行った．MG運用者が制御できないFIT既設分のPVが多く導入されている場合，余剰電力を充電しきれないことが要因で自立運転ができないことがあることが示された．FIT既設分が少ない場合にはPV，蓄電池の新設によって自立運転が可能であることを明らかにした．併せて，非常用電源として使用する蓄電池に対して，停電回避に必要な最低確保充電量を確率的に求める手法の開発も行った．これにより，最低確保充電量を時間軸に沿って動的に変化させ，空いた蓄電池容量の一部を平常時に有効活用することの経済的価値を評価した．さらに，緊急事態が発生した後の動的なMG構成の実現に向けた基礎検討として，区間ごとの自立運転への移行順序を決定するための手法についても検討を行った．この他に，MGの構築が電力系統の安定化にどの程度貢献できるか，またその貢献を得るためにはMGにどれだけ投資しなければいけないのかの両者の関係も明らかにした．試算結果より，水素供給のための設備を導入することは買電量削減と調整力確保の両面で効果的であることが示された．その際にかかる追加投資も現状の価格ベースではあるが，回収可能な範囲の追加投資で実現可能であることを確認した．

在本研究中，我们将主要研究人员提出的将热泵和热电联产相结合的热电联产技术引入微电网（MG），并利用其等效的蓄电功能来产生可再生能源电力本研究的目的是提出一种防灾区域MG的内部配置和运行/控制方法，该方法可以在抑制不稳定的输出波动的同时继续提供能源，并阐明其有效性。今年，我们进行了试算，目的是评估在发生灾害时上位系统供电中断时能够独立运行的MG所需的光伏和蓄电池的容量。事实证明，如果在现有的FIT中安装大量光伏发电，而MG运营商无法控制这些光伏发电，则可能会因剩余电力充电不足而无法实现自主运行。据透露，如果现有FIT容量较小，可以通过安装新的光伏和蓄电池来独立运行。同时，我们开发了一种方法，可以概率确定用作应急电源的蓄电池避免断电所需的最小充电量。因此，我们评估了沿时间轴动态改变最低保证充电量并有效利用正常时间的一部分空蓄电池容量的经济价值。此外，作为紧急情况发生后实现动态MG配置的基础研究，我们还研究了确定每个部分向自主操作过渡的顺序的方法。此外，我们还明确了MG的建设对电力系统稳定的贡献程度与需要对MG进行多少投资才能获得这种贡献之间的关系。试算结果表明，引入供氢设备对于减少购电量和保证调节电量均有效。虽然当时所需的追加投资是按照现价计算的，但我们已确认追加投资在可回收范围内是有可能变现的。