SDGs加速のためのAI/IoTを活用した仮想蓄電池による再生可能エネルギー導入

利用人工智能/物联网通过虚拟蓄电池引入可再生能源，以加速实现可持续发展目标

基本信息

批准号：
22F31344
负责人：
千住智信
金额：
$ 1.47万
依托单位：
University of the Ryukyus
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-09-28 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22F31344/
关键词：
カーボンニュートラル

项目摘要

カーボンニュートラル実現のためには再生可能エネルギーを大量に導入することが求められている。風力発電は季節風が吹く時期に大量の発電を行うが夏季のような風力エネルギーが弱い時期は発電電力が期待できない。太陽光発電では晴天の日中に発電電力が大きいが夜間や雨天の際には発電電力が期待できない。以上のような理由により発電電力が必要な時に必要な量だけ発電電力を期待する事は非常に困難である。このため、再生可能エネルギーを大規模に導入してカーボンニュートラルを実現するためには大容量のエネルギー貯蔵装置を構築し、再生可能エネルギーの発電電力と電力需要を適切に需給制御することが求められる。受給調整を行う手法は色々存在する。代表的な例として、①デマンドレスポンス、②蓄電池、③水素貯蔵、④揚水発電所、⑤電気自動車、⑥蓄熱（冷熱、温熱）が報告されている。①のデマンドレスポンスは需要家機器を制御する必要があるため、需要家の快適性を損なう可能性があるため、需要家の自由度を制限する事になる。②は高価な蓄電池を設置する必要がある。③は需要家が気軽に導入できる技術ではなく、法的な規制が多数存在する。④はこれまでも大規模な揚水発電所は建設されているが、導入可能な適地は殆ど存在しない。⑤は導入数が少なく、系統の受給調整は見込めない状況である。⑥は電気として利用を考えている需要家への導入は困難である。本研究では、今後蓄電池の価格が大きく低下する事を予測しており、小規模な蓄電池を広範囲に束ね集中制御することにより仮想発電所(VPP)として受給調整能力を付与する事を考えた。仮想発電所は大型火力発電所の運用を最適化する事を考え、発電機起動停止計画問題として定式化を行った。また、大型火力機を含む運用コストを最小化するための仮想発電所の運用方法を明らかにし、全体の運用コストを最小化することができた。

为了达到碳中立性，有必要引入大量可再生能源。在季节性风吹期间，风能产生会产生大量的电力，但是不可能期望在风能较弱（例如夏季）期间发电。太阳能发电会在阳光明媚的日子内产生大量的电力，但不能期望在夜晚或下雨天发电。由于上述原因，很难期望在必要时产生的产生功率。因此，为了通过大规模引入可再生能源来实现碳中立性，有必要构建大容量的能源存储设备，并适当控制可再生能源的功率和功率需求。有多种调整福利的方法。典型的例子包括1）需求响应，2）储存电池，3）氢存储，4）泵送电厂，5）电动汽车和6）热量存储（冷却，加热加热）。 1中的需求响应需要控制消费设备，这可能会损害消费者的舒适性，因此限制了消费者的自由度。 ②需要安装昂贵的存储电池。 ③不是客户可以轻松引入的技术，但是有许多法律法规。长期以来，长期以来一直使用大型抽水厂建造，但是几乎没有任何合适的位置可以引入。 ⑤是一种情况，引入的人数很少，并且没有调整的前景来获得该系统的福利。很难向考虑将其用作电力的客户介绍。在这项研究中，我们预测，将来存储电池的价格将大幅下降，并且我们认为小规模的存储电池可以捆绑并集中，以提供调整接收和接收作为虚拟发电厂（VPP）的能力。考虑优化大型热电厂的运行，虚拟发电厂是作为发电机启动和关闭计划问题的制定的。此外，已经澄清了虚拟发电厂的运营方法，以最大程度地降低包括大型热电厂在内的运营成本，并且总体运营成本已被最小化。