Integrated Design of Carbon-Neutral Energy Systems Considering Sector-coupling and Region integration

考虑部门耦合和区域一体化的碳中和能源系统集成设计

• 批准号: 22KJ0228
• 负责人: 小野寺 弘晃
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0228/
• 关键词: エネルギーシステム; Power-to-X; 再生可能エネルギー

はじめに、脱炭素技術への公共投資および需給調整の事業性を考慮可能なエネルギーシステムモデルを開発した。モデルは、エネルギーシステムの構築に係る総コストを最小化する大規模線形計画問題として定式化され、内点法などのアルゴリズムによって求解可能であることを検証した。次に、開発したモデルを用いて、公共投資を外生的に与えた場合のエネルギーシステムの構造およびシステムコストへの影響を観察した。その結果、特定の技術への公的投資が競合技術の導入を抑制し、補完的技術の導入を促進することが確認された。このことから、社会受容性などの非技術依存制約により特定の技術の導入が制限される場合などにおいて、公共投資は政府が目標とするシステムの構造に誘導できる可能性が示された。次に、需給調整オプションの一つとして注目されるPower-to-X (P2X)について、LCOX (平準化製造原価)の感度解析を実施し、そのコスト特性を評価した。このコスト特性に基づき、損益分岐点を実施し、事業性成立条件を検討した。具体的には、一定の燃料供給コストを達成するために求められるP2Xの設備利用率を評価した。さらに、前述のエネルギーシステムモデルにおいて、事業性成立条件を付与した場合と付与しない場合のケーススタディを実施し、事業性成立条件が考慮されない場合にシステムコストが過少に評価される可能性があることを示した。また、両ケースでP2Xの需給調整力としての役割が異なることを明らかにした。

首先，我们开发了一个能源系统模型，可以考虑到公共投资在脱碳技术以及供应和需求调整的业务可能性。该模型是作为一个大规模线性编程问题制定的，可最大程度地减少构建能源系统的总成本，并被证实可以使用算法（例如内部点方法）求解。接下来，我们使用开发的模型来观察外源性公共投资对能源系统结构和系统成本的影响。结果，已经证实，公众对特定技术的投资抑制了竞争技术的引入，并促进了补充技术的引入。这表明，公共投资可以针对政府针对的系统的结构，例如，由于非技术依赖性约束，例如社会可接受性，因此限制了特定技术的引入时。接下来，对于作为供需选项之一引起人们注意的力量对X（P2X），对LCOX（级别的制造成本）的灵敏度分析进行了评估以评估其成本特征。基于这种成本特征，实施了分支，并考虑了成功的业务潜力条件。具体而言，我们评估了实现一定燃料供应成本所需的P2X设备利用率。此外，在上面提到的能源系统模型中，进行了一个案例研究，涉及是否给出了业务成功条件以及没有给出业务成功条件时，表明如果未考虑业务成功条件，则可能低估了系统成本。它还表明，在两种情况下，P2X作为供求调整能力的作用都不同。

项目成果

地域エネルギー需給データベース

区域能源供需数据库