Multi-Scale Robust Control System Design for Next-Generation Power Grids Based on Multi-Dimensional Systems and Dissipativity

基于多维系统和耗散性的下一代电网多尺度鲁棒控制系统设计

基本信息

批准号：
20K04552
负责人：
小島千昭
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Toyama Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では，送電・配電ネットワークから構成され，発電機，再生可能エネルギー，電気自動車など異種の電力機器が連系しているような次世代電力ネットワークを考える．令和4年度では，これまでの内容に引き続きこのような電力ネットワークを対象として，そのモデリング，解析，制御に関する(i)-(iv)の内容を遂行した．(i) ロードヒーティングを含む配電ネットワークを非線形ODEモデルによって記述し，ケーブル表面温度の過渡的な変化，地中の熱拡散や地表の融雪も含む数理モデルを提案した．特に，電気自動車や負荷を含むような配電システムに対する数値シミュレーションを通じて，その妥当性や有効性を検証した．本成果は電子情報通信学会の英文論文誌Nonlinear Theory and Its Applicationsに掲載された．(ii) 非線形ODEモデルによって記述される配電ネットワークに対して，全体のシステムの電圧サブシステムと位相サブシステムの分解に基づき，それらの消散性を明確化した．この結果に基づいて，従来の配電システムにおける電圧降下などの典型的な現象のメカニズムの解明や送電損失の低減化に関する知見を与えた．本成果は，国際会議IFAC World Congress 2023に採択となった．(iii) 太陽光発電，電気自動車や蓄電池を含む送電ネットワークに対して，エリア間の最適な電力融通を検討し，全体の運用コストの導出を行った．本成果は，計測自動制御学会第10回制御部門マルチシンポジウムにて発表を行った．(iv) 太陽光発電，電気自動車や蓄電池を含む配電ネットワークに対して，各充電スポットに対する最適な電力配分のアルゴリズムを導出し，富山県射水市を想定したマイクログリッドに対するシミュレーションを通じてその有効性を検討した．本成果は，第65回自動制御連合講演会にて発表を行った．

在本研究课题中，我们将考虑由输电和配电网络组成的下一代电力网络，其中发电机、可再生能源和电动汽车等不同类型的电力设备相互连接。在2020财年，我们继续之前的内容，开展了与此类电力网络的建模、分析和控制相关的内容（i）-（iv）。 (i) 我们使用非线性 ODE 模型描述了包括道路供暖在内的配电网络，并提出了一个数学模型，其中还包括电缆表面温度的瞬态变化、地下热扩散和地表融雪。特别是，我们通过对包括电动汽车和负载的配电系统的数值模拟验证了其有效性和有效性。该成果发表在电子信息与通信工程师学会英文期刊《非线性理论及其应用》上。 (ii)对于非线性ODE模型描述的配电网络，我们通过对整个系统的电压子系统和相位子系统的分解来阐明其耗散特性。基于这些结果，我们阐明了传统配电系统中电压降等典型现象的机理，并提供了减少输电损耗的知识。这一结果在国际会议 IFAC 2023 年世界大会上获得通过。 (iii) 研究了包括太阳能发电、电动汽车和蓄电池在内的输电网络区域之间的最佳电力交换，并得出了总体运营成本。该结果在仪器与控制工程师学会第十届控制分部多次研讨会上发表。 (iv) 推导包括太阳能发电、电动汽车和蓄电池在内的配电网络的每个充电点的最佳配电算法，并通过假设富山县射水市的微电网进行模拟来检验其有效性。该成果在第65届自动控制协会大会上公布。