脱炭素社会の電力安定供給を支える高信頼度の直流送電系統の研究

支持脱碳社会稳定供电的高可靠直流输电系统研究

• 批准号: 21K04018
• 负责人: 佐野 憲一朗
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04018/
• 关键词: 直流送電システム; 直流系統; 直流遮断器; 瞬時電圧低下; 運転継続; 多重化; 信頼度; 直流送電; 洋上風力発電; パワーエレクトロニクス

再生可能エネルギーの大規模導入と需給調整のための電力融通拡大を背景に，電力系統の広域連系が進められている。これに伴い，大容量長距離送電に適した直流送電の導入が世界的に活発化している。また将来的には，既存の複数の電力系統をつなぐ形で，直流送電による基幹送電系統（直流系統）を構築するという構想が描かれている。一方で，重要な社会インフラである基幹送電系統には，設備の故障時にも送電を継続できる高い信頼度が求められる。交流による既存の基幹送電系統では，ネットワーク全体として高い信頼度を実現してきた。ところが直流送電では，ネットワークを構築した際に高い信頼度を実現する方法が確立されていない。そこで本研究では，単一設備故障時にも送電を継続できる高信頼度の直流系統構築技術を確立することを目的に，【実施内容1】直流系統の信頼度向上に向けた多重化方法の開発，および【実施内容2】直流系統故障に対する交直変換器の運転継続性能の向上について取り組んでいる。本研究では，短期間での実用化を目指した直流遮断器を用いない方式と，中長期的な実用化を目指す直流遮断器を用いた方式の２方式を対象に検討を実施している。直流遮断器を用いない方式については，洋上風力発電用の双極直流送電システムを対象とし，片極の送電線故障時における発電設備の運転継続方法を考案した。そして，シミュレーションによる検証を行った。直流遮断器を用いた方式については，スケールダウン構成の模擬直流系統設備を構成し，前年度に開発した制御法を実装して実験を行った。その結果，直流送電線故障時における発電設備の運転継続性能を実験によって検証した。

The large-scale introduction of renewable energy needs to be adjusted to the large background of power communication, and the interconnection of power systems is advancing. In this regard, large-capacity long-distance power transmission is suitable for direct current transmission and is introduced into the world. In the future, there will be a plurality of existing power systems, and the basic power transmission system (DC system) will be constructed. On the one hand, it is important for the society to improve the basic power transmission system, and to improve the reliability of the equipment when it fails. The existing backbone power transmission system of AC power transmission system has been successfully implemented. The method of establishing high reliability in DC power transmission is established. This research aims to establish the construction technology of DC system with high reliability in case of single equipment failure.[Implementation 1] The development of multiplex method for DC system reliability upward, and [Implementation 2] The selection of combination of operation performance of AC/DC converter upward in case of DC system failure. This study aims to investigate the application of DC interrupter in short term and medium term. DC interrupters are used in different ways, such as bipolar DC power transmission system for wind power transmission in the ocean, and the operation method of power transmission equipment in case of fault of plate pole transmission line is investigated. In the future, we will continue to improve the quality of our products. DC interrupters are designed to simulate DC system equipment in a variety of ways, and the control method of the previous year has been implemented. As a result, the operation performance of the power transmission equipment is verified when the DC transmission line fails.

项目成果

DC Fault Ride-Through Control of Half-Bridge MMCs for the HVDC Grid with DC Circuit Breakers

具有直流断路器的高压直流电网半桥 MMC 的直流故障穿越控制

• DOI: 10.1541/ieejjia.22006950
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEJ Journal of Industry Applications
• 影响因子: 1.7
• 作者: Chiba Atsushi;Sano Kenichiro;Koyama Yushi;Sekiguchi Kei;Ishiguro Takahiro;Suzuki Daichi
• 通讯作者: Suzuki Daichi

直流遮断器を用いた2回線直流送電の両極事故時送電継続手法

使用直流断路器在两线直流输电中发生双极性故障时继续输电的方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Sano Kenichiro;Nakayama Hiro;上杉 友輝，佐々木 豊;千葉惇史，佐野憲一朗，児山裕史，関口慧，石黒崇裕，鈴木大地
• 通讯作者: 千葉惇史，佐野憲一朗，児山裕史，関口慧，石黒崇裕，鈴木大地

送電制御装置、直流送電システム、及びプログラム

输电控制装置、直流输电系统及程序

• 发表时间: 2022

双極直流送電の正極負極間での系統切替時における風力発電設備の運転継続法

双极直流输电中电网正负极切换时风力发电设备继续运行的方法

• 发表时间: 2023
• 作者: 北條励，榎本光芳，佐野憲一朗，児山裕史，関口慧，石黒崇裕，鈴木大地;榎本 翔，佐々木 豊;上田拓海，佐野憲一朗;高橋 直輝，佐々木 豊;上岡 真琴，佐々木 豊;加藤竜樹，佐野憲一朗;榎本 翔，佐々木 豊;山花龍之介，佐野憲一朗，菅野純弥，福嶋純一
• 通讯作者: 山花龍之介，佐野憲一朗，菅野純弥，福嶋純一

動画で見る東工大研究「高信頼直流送電システム～洋上風力発電の大規模導入に向けて」

东京工业大学研究视频“高可靠性直流输电系统 - 迈向大规模引进海上风力发电”