太陽光・風力発電などの変動性再生可能エネルギー電源の導入が拡大し、蓄電池や電気自動車に代表される新たな電力機器の普及やデジタル化が進む中、低炭素で高品質な電力供給を持続的に実現し続けるためのエネルギーシステムの在り方が問われています。

林研究室では電力系統工学・システム工学を技術基盤に数理工学・機械学習的手法を取入れ、蓄積データの高度活用によって、こうした再生可能エネルギー電源、蓄電池や電気自動車などの分散型パワーリソースが機能する低炭素で持続可能な社会を実現するために、以下の先進エネルギーマネジメント技術の開発を目指しています。

①分散型パワーリソースと電力系統の協調運用計画・制御に関する研究

再生可能エネルギー電源や電気自動車などの新たな電力機器が電力系統へ大量に導入された際に問題となり得る電圧管理の複雑化に対応するため、電圧制御機器や蓄電池、スマートインバーターなどの制御機器の運用ロジックの開発を行い、電力品質を持続的に高度管理するための手法の研究を進めています。また、送配電損失が最小となる系統構成制御の方法論の開発なども実施しています。

②不確実性を有する変動性再生可能エネルギーの有効活用に関する研究

天候に発電出力が左右される太陽光や風力発電を有効に活用するには、現在の気象状況や天気予報などの情報を頼りに、数時間先、数日先の発電量がどのくらい見込めるかを極力精緻に予測・把握し、その情報に基づき、予測が外れた時の影響を考慮しながら、安定な電力供給を実現するための代替の発電機の運用計画を立案したり、変動を充放電によって補償するための蓄電池の蓄電残量の計画的な運用指針を定めたりする必要があります。林研究室ではデータに基づく高度な予測の方法論の開発や不確実さが残る予測結果をいかに有効に制御機器の運用に活かすかといった研究を実施しています。

③電気エネルギー消費のスマート化に関する研究

再生可能エネルギー電源や新たな電力機器の導入が進む中、これまで整備されてきた電力系統を極力活用しながら高品質な電気利用を継続するには、電気の消費特性を把握し利便性や経済性を損ねない形で需要発生の時間や場所をずらすための機構も重要となります。分散型パワーリソースを活用したデマンドレスポンスの効果的な実現手法の開発や、配電ネットワークのEMS(GEMS)と協調しエネルギー消費のスマート化を実現する住宅のEMS(HEMS)、商業・オフィスビル等におけるEMS(BEMS）等の技術開発に取り組んでいます。

上記の研究は、送配電系統における実際の制御ロジック効果を物理的に模擬可能な先進グリッド実験模擬装置(ANSWER)や都市規模分散協調エネルギーマネジメントシステム(EMS)評価のための計算機シミュレーションモデル等を活用する形で進められます。

研究室で展開する先進エネルギーマネジメント技術研究