Multi-Scale Robust Control System Design for Next-Generation Power Grids Based on Multi-Dimensional Systems and Dissipativity

基于多维系统和耗散性的下一代电网多尺度鲁棒控制系统设计

• 批准号: 20K04552
• 负责人: 小島 千昭
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Toyama Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04552/
• 关键词: スマートグリッド; マイクログリッド; 電気自動車; 太陽光発電; 数理計画; 配電ネットワーク; ロードヒーティング; 電力ネットワーク; デスクリプタシステム; 多次元システム; ロバスト制御系設計; 電力システム; 階層的ネットワークシステム; 消散性

本研究課題では，送電・配電ネットワークから構成され，発電機，再生可能エネルギー，電気自動車など異種の電力機器が連系しているような次世代電力ネットワークを考える．令和4年度では，これまでの内容に引き続きこのような電力ネットワークを対象として，そのモデリング，解析，制御に関する(i)-(iv)の内容を遂行した．(i) ロードヒーティングを含む配電ネットワークを非線形ODEモデルによって記述し，ケーブル表面温度の過渡的な変化，地中の熱拡散や地表の融雪も含む数理モデルを提案した．特に，電気自動車や負荷を含むような配電システムに対する数値シミュレーションを通じて，その妥当性や有効性を検証した．本成果は電子情報通信学会の英文論文誌Nonlinear Theory and Its Applicationsに掲載された．(ii) 非線形ODEモデルによって記述される配電ネットワークに対して，全体のシステムの電圧サブシステムと位相サブシステムの分解に基づき，それらの消散性を明確化した．この結果に基づいて，従来の配電システムにおける電圧降下などの典型的な現象のメカニズムの解明や送電損失の低減化に関する知見を与えた．本成果は，国際会議IFAC World Congress 2023に採択となった．(iii) 太陽光発電，電気自動車や蓄電池を含む送電ネットワークに対して，エリア間の最適な電力融通を検討し，全体の運用コストの導出を行った．本成果は，計測自動制御学会第10回制御部門マルチシンポジウムにて発表を行った．(iv) 太陽光発電，電気自動車や蓄電池を含む配電ネットワークに対して，各充電スポットに対する最適な電力配分のアルゴリズムを導出し，富山県射水市を想定したマイクログリッドに対するシミュレーションを通じてその有効性を検討した．本成果は，第65回自動制御連合講演会にて発表を行った．

This research topic で は, transmission, distribution ネ ッ ト ワ ー ク か ら constitute さ れ, 発 motor, regeneration may エ ネ ル ギ ー, electric 気 automotive な ど heterogeneous の electric machine が connecting し て い る よ う な next generation power ネ ッ ト ワ ー ク を exam え る. Make and 4 year で は, こ れ ま で の content に lead き 続 き こ の よ う な power ネ ッ ト ワ ー ク を like と seaborne し て, そ の モ デ リ ン グ, parsing, suppression に masato す る (I) - (iv) の content を carries out し た. (I) ロ ー ド ヒ ー テ ィ ン グ を containing む distribution ネ ッ ト ワ ー ク を nonlinear ODE モ デ ル に よ っ て account し, ケ ー ブ ル surface temperature の transition な variations, scattered や の hot company, in the surface の snowmelt も containing む mathematical モ デ ル を proposal し た. に, electric 気 automotive や load を containing む よ う な distribution シ ス テ ム に す seaborne る the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を tong じ て, そ の justice や have sharper sex を 検 card し た. This achievement is published in された in the journal Nonlinear Theory and Its Applicationsに of the Electronic information and communication Society. (ii) nonlinear ODE モ デ ル に よ っ て account さ れ る distribution ネ ッ ト ワ ー ク に し seaborne て, all の シ ス テ ム の electric 圧 サ ブ シ ス テ ム と phase サ ブ シ ス テ ム の decomposition に base づ き, そ れ ら の dissipate sex を explicit し た. こ の results に づ い て, 従 to の distribution シ ス テ ム に お け る electric 圧 lowered な ど の phenomenon of typical な の メ カ ニ ズ ム の interpret や low transmission loss の reduced に masato す る knowledge を and え た. This outcome に was adopted by the international conference IFAC World Congress 2023に 択となった. (iii) the sun 発 electric, electric 気 automotive や を contain battery む sending ネ ッ ト ワ ー ク に し seaborne て, エ リ ア の optimal な between electric power facility を 検 for し, all の using コ ス ト の export line を っ た. This achievement チシ, published by the 10th Control Department of the Institute of Computer and Automatic Control in the form of を チシ. (iv) the sun 発 electric, electric 気 automotive や を contain battery む distribution ネ ッ ト ワ ー ク に し seaborne て, each charge ス ポ ッ ト に す seaborne る optimal power distribution の な ア ル ゴ リ ズ ム を export し, toyama 県 water jet city を scenarios し た マ イ ク ロ グ リ ッ ド に す seaborne る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を tong じ て そ の have sharper sex を beg し 検 た. This achievement is にて. The 65th automatic Control Joint lecture will be held at にて and を.

项目成果

ロードヒーティングを含む配電システムのモデリングとスイッチング制御

配电系统的建模和开关控制，包括负载加热

• 发表时间: 2023
• 作者: Seiya Fujii;Minoru Miyakoshi;Shin Wakitani;Nobutaka Wada;Tomohiko Adachi;Yasuhide Yano;Toru Yamamoto;丹波正明，中茎隆;武藤佑弥
• 通讯作者: 武藤佑弥

Asymptotic assessment of distribution voltage profile using a nonlinear ODE model

使用非线性 ODE 模型对配电电压曲线进行渐近评估

• DOI: 10.1587/nolta.13.149
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE
• 作者: Haruki Tadano;Yoshihiko Susuki;Atsushi Ishigame
• 通讯作者: Atsushi Ishigame

ネットワーク化デスクリプタシステムに基づくロードヒーティングシステムによる地中の熱拡散のモデリング

基于网络描述符系统的道路供暖系统地下热扩散建模

• 发表时间: 2022
• 作者: 細江陽平;武藤佑弥，小島千昭
• 通讯作者: 武藤佑弥，小島千昭

Modeling of Road Heating Systems with Underground Distribution Lines Based on Nonlinear ODE Model

基于非线性 ODE 模型的地下配电线路道路供暖系统建模

• 发表时间: 2022
• 作者: Takayuki Okai;Shonosuke Akimoto;Hidetoshi Oya;Kazushi Nakano;Hiroshi Miyauchi;Yoshikatsu Hoshi;Yuya Muto
• 通讯作者: Yuya Muto

富山県立大学工学部電気電子工学科システム制御分野

富山县立大学工学部电气电子工学系系统控制系