自然災害に強いスマートコミュニティ/エコタウンの設計と運用

2012-0312-02
研究者名
研究者情報 横山 隆一 特任教授 (当時)
所属
理工学術院 大学院環境・エネルギー研究科
キーワード
電力系統工学 、 制御システム 、 自然エネルギーの利用 、 エネルギーシステム 、 ライフライン防災

背景

昨今のエネルギー需給逼迫や価格の高騰、温暖化対策、そして東日本大震災を受けて、再生可能エネルギーの利用、それを有効活用するための地域エネルギー供給システム、ならびに旧来のエネルギー供給システムの構造改善が重要な課題となっている。

シーズ概要

気象等に影響を受けやすい再生可能エネルギーを利用した地域エネルギー供給システムの構築には、電力を安定的に供給する技術が不可欠である。本研究室では安定的に電力を供給する地域エネルギー供給システムの計画、構築、評価を行うことができる。また、独立系の電力を確保することにより、災害に強い電力構成を構築することが可能である。技術的シーズとして、以下の支援も可能なツールがあり、いずれも実用規模の対象システムへの適用が可能である。 1. 大規模組合せ問題の最適化アルゴリズム 2. ループ及びPV指定ノードを含む大規模配電ネットワークの潮流解析アルゴリズム 3. 所与の敷地において最大出力を得るための太陽光パネルの最適配置決定アルゴリズム 4. 実規模電力系統の発電出力決定のための多目的最適化アルゴリズム 5. 途上国の電源開発のための大規模動的計画法の拡張高速アルゴリズム 6. 電気自動車の走行パターンを考慮した充放電制御シミュレーション支援ツール 7. スマートグリッドの電源、バッテリーの最適組み合わせと容量決定アルゴリズム 8. 熱と電気の融通を目的としたスマートコミュニティの構成と運用解析アルゴリズム 9. 風力出力変動を緩和するピッチ角とバッテリー制御シミュレーション支援ツール 10. 地域主導の地産地消型エコシティ構築のためのエネルギーシステム最適化アルゴリズム

応用・展開

集落や行政単位ではなく、オフィスや工場内といった単位においても、エネルギー供給システムを構築することが可能である。これらを応用し、マンション等に再生可能エネルギーを用いた独立電力網を構築することで、停電時にも最低限の電力を確保できるような、災害に強いマンションの構築が可能である。

優位性

これまで評価が難しかった大規模な配電系統について、高速で評価を行うことができるソフトや組み合わせ最適化プログラムなど、狭い範囲内での電力網の構築に必要なソフトや知見を有している。

提供目的

受託研究、共同研究、技術相談

資料

  • 電力システムにおける発電設備の多目的（環境性、採算性、信頼性）最適運用手法の開発
  • 電気自動車の充放電制御によるスマートハウスのエネルギー利用の効率化
  • 太陽光発電出力最大化を目指したパネル適正配置の設計手法
  • 再生可能エネルギー大量導入時の配電系統への影響分析と安定化対策

関連論文

  • D. Yamashita, T. Niimura, R. Yokoyama, "Thermal Unit Scheduling for CO2 Reduction including Significant Wind Power Penetration", IEEE PESGM 2011, Jul. 2011.
  • K. Yoshimi, M. Osawa, D. Yamashita, T. Niimura, R. Yokoyama, T. Masuda, H. Kondou, T. Hirota, "Practical Storage and Utilization of Household Photovoltaic Energy by Electric Vehicle Battery", ISGT2012, Jan. 2012.
  • Y. Ito, N. Okutaki, Y. Hida, K. Koyanagi, R. Yokoyama, "Optimal Arrangement and Operation for PV Generation System for Regional Smart Grid", IFAC2011, Aug. 2011.
  • Y. Nonaka, D. Yamashita, K. Koyanagi, T. Niimura, R. Yokoyama, "Multi-Attribute Impact Evaluation of Large-Scale Installation of Photovoltaic Generation on Distribution Networks", ICEE2011, Jul. 2011.
  • D. Yamashita, R. Yokoyama, T. Niimura, H. Takamori, "Model for Policy Assessment to Facilitate the Proliferation of Electric Vehicles - For Strategic Evaluations of Infrastructure Investment -", リアルオプション研究 Vol.4, No.2 2011年8月号.
  • K. Koyanagi, Y. Hida, R. Yokoyama, S. Nagata, K. Nakao, T. Hirai, "Electricity Cluster-Oriented Network: A grid-independent and autonomous aggregation of micro-grids", IEEE MEPS2010, Sept. 2010.
  • T. Ichimura, R. Yokyama, H. Magori, "A faster exact method for large-scale knapsack problems with setup costs and times", Int. J. Operational Research.
  • 伊藤俊之, 渡邊崇範, 毛内俊晴, 仁井真介, "ガスエンジンと蓄電池の協調制御による自律運転性能改善および瞬時電圧低下対策", 電気設備学会 2010年4月号.
  • 伊藤俊之, 塚田龍也, 佐藤進, 仁井真介, 横山隆一, "電力貯蔵装置の有効活用による希薄燃焼ガスエンジンの自律運転性能改善", 電気設備学会 2011年3月号.

関連特許

  • 特願2011-183204 「蓄電システム及びその制御方法」
掲載日: 2012/03/12