NGUYEN THI HOAI THU

Tsukuba Repository

太陽光発電連系直流系統のための蓄電・水素システムに関する予測を基にした出力制御方策ならびに最適容量設計

Prediction-based power management strategy and
optimum capacity design of a battery and
hydrogen system for DC grid with photovoltaic
power generation
著者 NGUYEN THI HOAI THU
発行年 2017
その他のタイトル 太陽光発電連系直流系統のための蓄電・水素システ
ムに関する予測を基にした出力制御方策ならびに最
適容量設計
学位授与大学 筑波大学 (University of Tsukuba)
学位授与年度 2016
報告番号 12102甲第8094号
URL http://hdl.handle.net/2241/00148186
    
氏  名 NGUYEN THI HOAI THU 
学 位 の 種 類 博 士（工 学） 
学 位 記 番 号 博 甲 第 8094 号 
学位授与年月日  平成 29年 3月 24日 
学位授与の要件 学位規則第４条第１項該当 
審 査 研 究 科 システム情報工学研究科 
学位論文題目 
Prediction-based power management strategy and optimum 
capacity design of a battery and hydrogen system for DC 
grid with photovoltaic power generation 
(太陽光発電連系直流系統のための蓄電・水素システムに関
する予測を基にした出力制御方策ならびに最適容量設計) 
主  査 筑波大学 教授 博士（工学） 石田 政義 
副  査 筑波大学 准教授 博士（工学） 藤野 貴康 
副  査 筑波大学 助教 博士（学術） 花田 信子 
副  査 筑波大学 助教 博士（工学） 中山 知紀 
副  査 
産業技術総合研究所 
 主任研究員 
博士（工学） 安芸 裕久 
論 文 の 要 旨 
本論文では、長時間および短時間での安定かつ持続的な運用を目的として、太陽光発電や電力貯蔵
設備で構成されるマイクログリッドの技術的および経済的な問題が検討されている。先ず、カルマン
フィルター（KF）を用いた入出力予測に基づく入出力トレンド、そして各装置の実際の動特性を踏ま
えた、新しい電力管理計画（PMS）が提案され、これを太陽光発電システムに適用することを試みた
ものである。従来型 PMSと比較して、高いエネルギー変換効率が得られ、その結果水素消費量を削減
できることが示されている。蓄電設備の充放電時の電気化学変換効率の違いを考慮しつつ、KF-PMSの
適用で所要貯蔵容量を削減できたと結論が導かれている。次にシステムに係る全エネルギーデバイス
の最適化を行っている。気象状況と各機器容量に基づく系統依存度（GD）を評価可能な経験式を導出
された。要求 GD 条件でコスト最小化とする単純反復法が適用され、太陽光発電と蓄電設備の最適な
容量を即座に算出することをできるようにした。また、最適解の評価結果に関して、提案 PMSの効果、
負荷変動波形、経済指標等が分析された。総合的な結論として、提案した PMS手法は、貯蔵機能が付
加するマイクログリッドに適用する太陽光発電について、安定運用可能かつ経済的にも優れた、運用
ならびに容量計画を策定できることが主張されている。 
 審 査 の 要 旨 
【批評】 
本論文では以下に列記する新規性および優れた成果が認められる。 
マイクログリッドの構成要素機器だけでなく、それぞれを繋ぐ DC-DCコンバータの特性を考慮して、
さらには過渡応答特性を加味してシステムシミュレーションを実施している。 
カルマンフィルター（KF）をベースとした入出力トレンド予測手法を採り入れながら、構成機器の
動特性を踏まえた新規の電力管理計画（PMS）を提案した。KF パラメーターの適切な設定によって太
陽光発電は短時間および長期間の両方で安定に運用でき、適用しない場合に比べ高いエネルギー回収
効率が得られていることが確かめられた。 
提案 PMSに改良を重ね、予測を含まない PMSに比べて、蓄電池容量を有意に削減できることを検証
した。 
系統依存度（GD）を簡便かつ高精度で見積もる計算式を導出した。GDは年間の総日射量および構成
機器容量を与えることで算出され、得られた GDとエネルギーコスト（LCE）を最小化することで、マ
イクログリッド構成各機器の容量最適化が可能となっている。 
感度分析の結果、LCEは水電解/燃料電池コストよりも、太陽光発電コスト、蓄電池コスト、蓄電池
寿命、そして利率の変動に大きく影響されることを見い出した。 
需要の不確実性を踏まえ、提案する入出力トレンド予測 PMSによって、GDおよび LCEの再評価を行
っている。GDを求める経験式は、誤差検証を行った上で、不確実な場合においても適用可能であるこ
とを示している。 
これら研究成果は、将来において展開されるであろう、再生可能エネルギーの大規模導入をともな
う、水素システム含むマイクログリッドにおいて、望ましい運用ならびに容量計画を作成する基盤構
築を可能とし、新エネルギーシステムの実用に大きく貢献するものと評価される。 
【最終試験の結果】 
平成 29年 2月 6日、システム情報工学研究科において、学位論文審査委員の全員出席のもと、著
者に論文について説明を求め、関連事項につき質疑応答を行った。その結果、学位論文審査委員全員
によって、合格と判定された。 
【結論】 
上記の学位論文審査ならびに最終試験の結果に基づき、著者は博士（工学）の学位を受けるに十分
な資格を有するものと認める。 
  


太陽光発電連系直流系統のための蓄電・水素システムに関する予測を基にした出力制御方策ならびに最適容量設計

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Tsukuba Repository

Tsukuba Repository