芝浦工業大学工学部電気工学科 電力システム研究室の紹介 研究トピック 発電・送電・配電システムの解析・制御・運用 分散型電源システムのモデリング・最適構成 交通システムのエネルギーマネージメント メンバー 准教授 藤田吾郎 博士課程 D3 : 1名，D2 : 1名 修士課程 M2 : 2名 学部 B4 : 11名 学外共同研究 M1 : 1名，M2 : 1名 研究対象 発電 送電・配電 パワエレ技術 制御システム シミュレーション評価・ 最適化・制御設計・ ハイブリッド構成を含めた エネルギーマネージメント 都市開発 新交通システム 電気機器 新世代自動車 プラント 新エネルギー これまでの研究テーマ 例 軸ねじれ制御 電力事業の自由化と分散電源普及に伴い，ガスタービン 発電機が増加している。系統事故時にタービンと発電機 の間に生じるトルク変動は，軸に過度なストレスを与え， 電力系統の可視化 複雑・大規模な電力ネットワークの電圧分布・有効無効電力 潮流や限界費用などを，グラフィック表示する。また，過渡 安定度計算結果をアニメーション表示することで，直感的な 理解を促進する。系統の弱点の発見，動揺モードの理解など に有効。 これが累積すると軸破断に結びつく。本研究では，同期 発電機の励磁制御を行うことで，その軸ねじれの低減を はかり，安定した発電システムを構築した。 1 -51.00 2 3 4 5 8 1.03 117 11 12 70.00 6 -52.00 7 14 13 16 4041 39-66.00 15 33 37 -90.00 19 241.09 17 18 34 38 -60.00 -59.00 43 245.70 3020 35 36 347.15 442.95 29 31 28 447.61 10 450.00 27 -71.00 21 22 114 115 23 165.68 25 220.00 26 314.00 219.81 56 55 -84.00 -63.00 1.02 5758 44 48 45 53.00 47 46 32 -59.00 54 -65.00 52 113 9 42 -96.00 53 200.37 5051 49 117.00 66 353.00 65 391.00 73 24 7271 70 -66.00 69 68 502.00 184.11 63 59 158.79 -122.00 67 254.64 64 60 78.00 61 1.01 1 174.60 160.00 62 -77.00 165.14 116 79 -184.00 78 81 7475 11876 71.00 80 -68.00 -68.00 347.00 77 -61.00 97 98 82 96 99 106 8354.00 95 94 100 104 105 107 215.00 84 108 -50.00 85 93 88 89 92 103 109 166.63 607.00 -65.00 102101 110 86 91 111 112 -68.00 90261.69 -163.00 87 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 これまでの研究フローチャート FACTSグループ 発電機制御グループ 軸ねじれグループ 1998 年度 高速移相器を 用いた 動揺抑制 植木俊哉 H-i nf 制御理論に基づく PSSの設計 大石将章 発電機軸共振のモ ード 解析 上野保裕 高速移相器を 用いた ループ 投入 吉岡寛樹 PSSを 含んだ 系統シ ミ ュ レ ーシ ョ ン 星田知宏 軸ねじ れ共振現象の可視化 高橋一夫 ロ ーカ ルTCSC制御の多機系統適用 松本智義 ↓ ↓ 潮流角速度情報を 用いた TCSC制御 菅沼弘史 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 1999 H∞制御に基づく TCSC制御 加藤健一 SI MULI NKシ ミ ュ レ ーシ ョ ン 遠藤千華 分散型発電設備の運転特性 宇山高幸 年度 串形電力系統ロ ーカ ルTCSC制御 富張貴仁 Hef f r on-Phi l l i psモ デルPSS設計 関口智治 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 2000 HVDCの潮流計算 阿部晋太郎 Hef f r on-Phi l l i psモ デルPSS設計 佐藤美緒 軸ねじ れ検証装置の解析 小白方猛 年度 HVDCの解析手法 菅野真也 自家用発電設備シ ミ ュ レ ーシ ョ ン 中嶋康雄 ( 修論) 発電シ ス テ ム運転特性解析柿木哲郎 TCSC装置の理論解析 奥野英彦 ↓ ↓ ↓ TCSC装置の高調波解析 谷田貝論 ↓ ↓ ↓ ↓ ←← → → ↓ ↓ ↓ 2001 TCSCの制御設計 中田考浩 HVDCを 用いた LFCの検証 阿部桂大 自家発電設備シ ミ ュ レ ーシ ョ ン 西村光太郎 年度 多地域PSSの制御 畠山薫 HVDC連系シ ス テ ムの揃速制御 玉川亜希子 ↓ TCSCと PSSの協調制御 吉原敏 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 軸ねじ れ検証装置の解析 岡崎央 ↓ 回転型風力発電出力安定化装置の検討 江崎公太 軸ねじ れ検証装置の製作 火口彰彦 ↓ 経済性を 追求し た 風力発電導入の検討 石田隆介 ↓ ↓ 安定性を 追求し た 風力発電導入質の検討 佐々木亮 ↓ ↓ ↓ ↓ 2002 FACTS制御東日本系統への適用 新島良昭 風力発電機出力安定化装置モ デリ ン グ 上野秀幸 軸ねじ れ現象計測装置の製作 岩田俊一 年度 ↓ EUROSTAGを 用いた シ ミ ュ レ ーシ ョ ン 澤野知子 系統連系実験装置の製作 近田明利 ↓ 電力シ ス テ ムへの風力発電導入影響評価 友光淳一 軸ねじ れ装置シ ミ ュ レ ーシ ョ ン 藤澤紘輔 ↓ ↓ 軸ねじ れ現象解析装置の製作 飯山博行 ↓ ↓ ↓ 2003 ( 修論) 大規模系統へのTCSC適用検証 ( 修論) 風力発電出力安定化装置の需給制御への応用 ( 修論) 軸ねじ れ制御装置の適用検証 年度 吉原敏 江崎公太 岡崎央 大規模地域TCSC適用の制御設計 風力発電シ ス テ ムシ ミ ュ レ ーシ ョ ン モ デルの開発 電力ネ ッ ト ワーク 実験装置の製作 ( 仮題) 大谷貴史 柿沼絵美 奥田斉史 ( 見込) FACTS機器の効果の検討 EUROSTAGを 用いた 風力発電安定化装置の制御効果検討 軸ねじ れ制御装置の設計 島田卓也 中村哲廣 熊倉義仁 EUROSTAGを 用いた TCSCシ ミ ュ レ ーシ ョ ン EUROSTAGを 用いた 安定化装置の系統導入時の検討 LAB-VI EWを 用いた 実験装置の計測 宮崎主税 山口剛史 賀川和典 LAB-VI EWを 用いた 実験装置の制御 学外 周波数制御関連・ 白井五郎( 法政大学) 中村正 主要 電力制御/自由化関連・ 横山隆一( 東京都立大学) 共同 発電機/系統制御関連・ 小柳薫( テ プ コ シ ス テ ムズ) 研究 電力機器関連・ 舟橋俊久( 明電舎) 風力発電グループ 実験グループ 潮流計算グループ 大規模電力系統の潮流解析 最適化計算を 用いた 系統操作 ↓ ↓ ↓ ↓ 潮流解析結果の可視化 3機電力シ ス テ ムの動画表現 多機電力シ ス テ ムの視覚的表現 ↓ 大規模系統潮流計算の可視化 大規模系統潮流計算の高速分解法 ↓ 大規模系統過渡安定度の可視化 事故波及の可視化 ↓ 最適潮流計算の可視化 汎用最適潮流計算プ ロ グラ ム開発 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 安定度評価を 考慮し た 最適潮流計算 2次計画法を 用いた 最適潮流計算 ↓ ↓ ↓ 経済性を 考慮し た 最適潮流計算 細谷将史 増野修平 芦澤正浩 倉嶋亨 品田裕二郎 今泉啓士 牧野俊介 増山雄一郎 松村崇史 菅原大介 田尻隆治 梶原正信 丹隆司 東出好弘 最適潮流計算と 過渡安定度の可視化 南祐輔 磁界解析の研究 変電所磁界解析・ 松沼雅臣( 東電設計) 磁界解析手法・ 土井達也( 足利工業大学) 学外活動等(1) 共同研究の実施 電気学会調査専門委員会 ・電力・メーカー・大学共同での技術報告書作成，見学会開催 ・新電力供給システムの研究動向調査専門委員会 ・電力系統事故時の復旧操作調査専門委員会 いすゞ中央研究所・明電舎・東北電力 法政大学・早稲田大学・東京農工大学・ 先端工学研究機構 エネルギーフロー研究センター 水素社会等の実現を目指し、燃料電池を核として新エネルギー システムを模索 東京ガス千住ステーションの見学 八戸市マイクログリッドの見学 紀伊水道直流連系設備の見学 種子屋久農協配電設備の見学 分散型電源系統連系技術研究会 学外活動等(2) 大阪ガス主催，早稲田大学，工学院大学，法政大学，富士電機，東京ガス， テプコシステムズ，明電舎が参加の勉強・見学会 電源系統制御研究会 早稲田大学主催，テプコシステムズ，明電舎が参加 有限責任中間法人 電力系統利用協議会 (ESCJ) 委託業務プロジェクトチームおよび委託信頼度評価検討作業会 ・電力系統関連設備形成等調査（今後の我が国の連 系系統の在り方に資する調査）に関する検討 ・信頼度評価モデルの構築と調整 電力技術懇談会 早稲田大学主催のコンソーシアムで，多数の電力・メーカーが参加 平成21年電気学会電力・エネルギー部 門大会実行委員会・論文委員会 豊洲キャンパスで開催，セッション構成や投稿論文の整理を実施 電気学会編修委員会・第4編修部会 「学生のページ」の内容検討，見学の実施 (2008年まで) International Journal of Power and Energy Systems (ACTA Press, USA), Editorial Board ジャーナルの査読などの業務 京浜急行電鉄電力貯蔵 フライホイールポストの取材 つくばエクスプレス無線LANシステムの取材 学外活動等(3) 卸電力取引所 (JPEX) (芝浦) 送電線空き容量等 一般需要家 中立機関の組織情報，各種 統計等え ・市場取引の組み合わせ ・託送可否判定 等 電力系統利用協議会 (ESCJ) 中立機関 (神田・神保町) 中央給電連絡システム 系統情報公開システム 公開情報 ・需給予想・実績 ・送電線空き容量 ・託送計画 ・送電線故障情報 ・送電線作業計画 ・需給予想・実績 ・送電線空き容量 ・送電線故障情報 ・送電線作業計画 左記 +市場取引 組み合わせ等 情報遮断 一般電気事業者等 送配電部門 一般電気事業者等 電源・販売・取引部門 卸・自家発 ・託送契約に関する情報 ・発電計画・作業計画 ・託送計画 等 同 業務運行WG ・中央給電連絡機能自体，また，電力会社送電部門・卸電力取引所に関する業務運行ルールの設定・改定 ・必要に応じて他の委員会で検討するべきルールや内規等の新設・改定の提案，システム面の改善・改造・更新に関 する提案 有限責任中間法人 電力系統利用協議会同 委託業務プロジェクトチーム，および， 委託信頼度評価検討作業会 ・電力系統関連設備形成等調査（今後の我が国の連系系統の在り方に資する調査）に関する検討 関連刊行物 電気学会技術報告 電力会社・メーカー・大学の共同調査技術報告書，本研究室も分担執筆 ○No.743 (1999年9月) 『電力系統の電圧・無効電力制御』 ○ No.869 (2002年3月) 『電力系統における常時及び緊急時の負荷周波数制御』 『電力自由化と技術開発』 横山隆一監修，東京電機大学出版局, 2001年9月 メーカー・研究所・大学関連14名の共同執筆 本研究室は第13章｢新エネルギー利用と分散電源｣を担当 ○ No.931 (2003年7月) 『給電自動化システムの機能』 ○ No.977 (2004年8月) 『給電用語の解説』 ○ No.1025 (2005年6月) 『分散型電源有効活用のための電力系統技術』 ○ No.977 (2006年7月) 『電力系統の運用体系』
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