風力発電の導入拡大に向けた電力系統の品質保証に関する研究

扩大风力发电的电力系统质量保障研究

基本信息

批准号：
17J04587
负责人：
小岩健太
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04587/
关键词：
電力システム風力発電電力貯蔵装置制御工学最適化

项目摘要

本研究では，風力発電の導入拡大の障害となっている出力変動に関する問題および系統事故時における風力発電機の運転継続に関する問題に取り組んだ．その中で，今年度は，上記の出力変動に関して，次の課題の解決を目指した．(1)風力発電の出力平滑化を行う電力貯蔵装置の所要kWh容量・所要定格出力の決定方法の構築，(2)電力貯蔵装置の所要kWh容量および所要定格出力を低減化する制御器設計法の構築．上記(1)に関しては，制御工学において用いられる評価指標であるH∞ノルムを用いて所要kWh容量・所要定格出力を記述できることを明らかにした．当初の予定では所要kWh容量についてのみ決定方法を明らかにする予定であったが，研究の過程で所要定格出力に関してもH∞ノルムにより記述できることが明らかとなった．したがって，これまで試行錯誤的に決定されていた電力貯蔵装置のkWh容量や定格出力が体系的に算出可能となったため，予想以上の成果が得られたと言える．上記(2)に関しては，(1)で得られた結果を利用して所要kWh容量および所要定格出力を低減化する方法を以下に示すように2つ構築した．①数値最適化手法を用いた電力貯蔵装置の制御系フィルタ設計法②H∞制御による電力貯蔵装置の制御系設計法の制御器設計方法上述した成果の内，「風力発電の出力平滑化を行う電力貯蔵装置の所要kWh容量・所要定格出力の決定方法」および「数値最適化手法を用いた電力貯蔵装置の制御系フィルタ設計法」を論文としてIEEE Transactions on industrial Electronics に投稿し掲載された．また，「H∞制御による電力貯蔵装置の制御系設計法」に関して，研究開発レターとして電気学会論文誌．Bに投稿し掲載された．以上の結果から期待以上の成果が得られたと言える．

在这项研究中，我们解决了与输出波动有关的问题，这些问题是扩大风力发电的引进的障碍，以及与电网故障时风力发电机的持续运行有关的问题。本财年，针对上述产量波动，我们的目标是解决以下问题。 (1)开发一种确定蓄电装置所需kWh容量和所需额定输出的方法，以平滑风力发电的输出，(2)降低所需kWh容量和所需额定输出的控制器设计方法存储设备的构建。关于上述（1），我们明确了所需的kWh容量和所需的额定输出可以使用控制工程中使用的评价指标H∞范数来描述。最初的计划是阐明仅确定所需 kWh 容量的方法，但在研究过程中发现，所需的额定输出也可以使用 H∞ 范数来描述。因此，现在可以系统地计算出之前通过反复试验确定的蓄电装置的kWh容量和额定输出，可以说结果比预期要好。关于上述（2），我们利用（1）中获得的结果构造了两种方法来降低所需的千瓦时容量和所需的额定输出，如下所示。 1) 使用数值优化方法的蓄电设备控制系统滤波器设计方法 2) 使用H∞控制的蓄电设备控制系统设计方法的控制器设计方法论文《确定蓄电装置所需kWh容量和所需额定输出的方法》设备”和“使用数值优化技术的电力存储设备控制系统滤波器的设计方法”发表在 IEEE 工业电子学报上。此外，在日本电气工程学会杂志上发表了关于“使用H∞控制的蓄电装置的控制系统设计方法”的研究开发信。已在 B 上发布并发表。从以上结果来看，可以说结果超出了预期。