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

适合可再生能源有效利用的电/氢联合储能系统研究

• 批准号: 19J10511
• 负责人: 張 哲
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10511/
• 关键词: 再生可能エネルギー; 非常用電源; スーパーキャパシタ; 水素

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。

In the future, the regeneration of sunlight and the like may lead to a large amount of introduction of electricity, and the long-term non-normal power supply during power outages due to large-scale natural disasters. This study aims to investigate the control method and operation characteristics of power storage devices and water storage systems (fuel cells, water electrolysis devices, water storage systems, and water absorption alloys). In order to realize the utilization of continuous regenerative energy generation and long-term infrequent power supply functions, this research proposes a new method for controlling the residual energy of water storage systems in normal times. It is possible to realize the functions of short time verification, correct management of the residual life of each storage device, and continuous operation of the storage device. As a result, the long-term power outage conditions for large-scale natural disasters during the three days were determined, and the continuous operation of the system was implemented. As a result, the solar power generation and storage capacity of the solar power generation system were utilized for more than 72 hours, and the power supply for important facilities was achieved. In the future, we will discuss the improvement of system control methods in order to improve the efficiency of system implementation. A quantitative study of the influence of power sharing on fuel cell and water electrolysis devices All of the low cost components of the system are optimized. The performance of solar power generation control system is investigated. The performance of solar power generation control system is investigated. In this study, the use of solar power for a long time and high stability of non-common power supply was realized. Today, the future of the implementation of the system and the implementation of low-cost implementation. The power supply guarantee of important facilities in the event of large-scale disasters is available for future regeneration.

项目成果

Continuous operation in an electric and hydrogen hybrid energy storage system for renewable power generation and autonomous emergency power supply

电力和氢混合储能系统连续运行，用于可再生能源发电和自主应急供电

• DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.07.028
• 发表时间: 2019
• 期刊: International Journal of Hydrogen Energy
• 影响因子: 7.2
• 作者: Z. Zhang;K. Sato;Y. Nagasaki;M. Tsuda;D. Miyagi
• 通讯作者: D. Miyagi