再生可能エネルギーの有効利用に適した電力・水素複合エネルギー貯蔵システムの研究

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将来的な太陽光等の再生可能エネルギー発電の大量導入、および大規模自然災害による停電時の長期間非常用電源を目指して、本研究では電力貯蔵装置（スーパーキャパシタ）と水素貯蔵システム（燃料電池・水電解装置・水素ガスタンク・水素吸蔵合金）による複合エネルギー貯蔵システムの制御方法および運転特性について検討した。連続した再生可能エネルギー発電利用および長時間の非常用電源機能の実現に当って、本研究は新たなスーパーキャパシタと通常時の水素貯蔵システムの残存エネルギー制御方法を提案した。モデルシステムにおける短時間実証により、各貯蔵装置の残存エネルギーを正確に管理して、システムの連続動作およびそれによる機能の実現を可能にした。以上の結果を踏まえて、三日間の大規模自然災害による長期間停電条件を想定して、モデルシステムを用いた連続運転実証を実施した。結果として、リアルタイムの太陽光発電を活用しながら、貯蔵エネルギーを利用して、72時間以上の高安定的な重要施設向けの電力供給を達成した。さらに、将来のシステムの実用のための低コスト・高効率化に向けて、システムの制御方法の改善について検討した。まず、スーパーキャパシタと燃料電池・水電解装置の出力分担を決める制御パラメータの影響を定量的に考察した。そのパラメータを最適化することで、システム全体の低コスト化が実現できることが分かった。また、太陽光発電の出力抑制制御によるシステムの経済性と運転効率を考察して、出力抑制の実施によって、低コスト化を実現できることが分かった。本研究により、電力・水素複合エネルギー貯蔵システムによる太陽光発電の活用および長時間・高安定的な非常用電源供給が実現できた。さらに、今後の実用のためのシステムの低コスト化も実現できた。将来の再生可能エネルギー発電の有効活用と大規模災害発生時の重要施設の電力供給保証には有効だと考えられる。