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電力系統の安定化に貢献する需要家リソース群の運用

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Please use this identifier to cite or link to this item:http://doi.org/10.14943/doctoral.k13530
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Title: 電力系統の安定化に貢献する需要家リソース群の運用
Other Titles: Operation of customer’s resources contributing stability of power system
Authors: 中村, 勇太 Browse this author
Keywords: 電圧制御
電気自動車用急速充電器
需給調整
需要家リソース
voltage regulation
rapid charger
suppl y and demand regulation
customer’s resources
Issue Date: 25-Mar-2019
Abstract: 低炭素化社会への関心の高まりから,近年風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギー電源の導入が進んでいる。しかしながらこれらの電源の発電電力は気象条件等によって変動するという性質から,電力系統へ大量導入された際に,電力系統内の電圧や電力需給バランスに悪影響を与え,系統運用者が適切に運用することが困難になる可能性がある。その従来の対策としては,電圧や電力需給を調整するための機器の設置が挙げられるが,その機器設置には多くのコストを必要とするという問題がある。この問題点を解決するために,需要家が所有する可制御機器(リソース)を活用することが検討されつつある。そのリソースの中で,電気自動車用急速充電器(以下,充電器)は,需要家リソースの中でも比較的大容量機器であり,原理的には充電の有無に関わらず無効電力補償(発生・吸収)が可能であることから,現在電圧制御機器として使用されている静止型無効電力補償装置の代替となることが期待される。しかしながら,充電器は,通信機能を持たない,需要家の都合(充電)により補償可能な無効電力が制限される等,電圧制御機器にはない特有の性質を有する。そこで本論文では,これらの特徴に配慮した充電器の無効電力補償を用いた電圧制御手法を提案する。一方,電力需給面に関しては,これまで行われてきた火力発電機等の出力調整能力(調整力)の代替として,需要家リソースの消費(あるいは発電)電力を調整することが検討されている。しかしながら,有効電力の調整がリソースを所有している需要家への経済性に与える影響は大きく,リソース活用に伴うコストの増分と対価(報奨金)を比較しながら経済的に運用するような手法が必要である。また,需要家のリソースは比較的小規模かつ多数存在しているという性質から,多数のリソース群を効果的かつ経済的に活用するためのアグリゲータの存在が不可欠であり,このアグリゲータの役割を含めた,リソース活用を目的とした運用手法の検討が必要である。そこで本論文ではコージェネレーションシステム(CGS)に着目し,調整力提供を目的としたCGS群を統括・運用するアグリゲータの運用手法,およびCGS所有の需要家の経済性が最適となるような,需要家の運用手法を提案する。また提案手法を適用した数値試算により,これらの需要家リソース群の活用能力を評価する。
For low carbon society, naturally fluctuating power supplies such as photovoltaic generation system and wind turbine generator are being installed in power systems, however, these power supplies with natural variability decrease stability of voltage and/or power balancing (supply and demand regulation) in the system. As conventional measures, the installation of regulation equipment is used, however, it is remained costly to install additionally. To resolve this problem, utilization of device (resources) with controllability, which is owned by customer, is considered. Rapid charger (RC) for electric vehicles (EVs) which is one of customer’s resources, would be suitable to regulate voltage in distribution system from volume of rated capacity and component of a typical RC. Anovel method is required since a typical RC has two different characteristics from voltage regulation equipment: One is that reactive power compensation range is pushed away by current capacity of inverter when RC is utilized as EV charging. Another one is that a typical RC has no communication between other RC and voltage regulation equipment. Therefore, this paper proposes a new voltage regulation method that utilizes the reactive power compensation by RCs, which be employed autonomous and decentralized approach. On the other hand, as alternative measures for power balancing control by generator, regulating consumption/generation power of customer’s resource is considered, however, the customer impacts profitability by the regulation of active power because of decrease income or increase payment in terms of energy trade. Therefore, a new method to operate economically by means of comparing additional cost and benefit is required. Moreover, since, the size of a lot of resources for single consumer is small and the amount and the time with respect to available regulation capacity depend on the demand of each customer, aggregation of multiple resources is advantageous in realizing more efficient and flexible contributions. Therefore, the authors focus on co-generation system (CGS) as one of power balancing resources, this paper proposes a novel optimal operation strategy of CGS coordinated by the aggregator considering the energy balance and operation cost of individual CGS owner. This paper also demonstrates the availability of these customer’s resources for regulation ability through numerical case studies is employed.
Conffering University: 北海道大学
Degree Report Number: 甲第13530号
Degree Level: 博士
Degree Discipline: 情報科学
Examination Committee Members: (主査) 教授 北 裕幸, 教授 五十嵐 一, 教授 小笠原 悟司, 准教授 原 亮一
Degree Affiliation: 情報科学研究科(システム情報科学専攻)
Type: theses (doctoral)
URI: http://hdl.handle.net/2115/74328
Appears in Collections:課程博士 (Doctorate by way of Advanced Course) > 情報科学院(Graduate School of Information Science and Technology)
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