A study of a new method for data-driven modal analysis of power systems with power electronics distributed generators as the main power sources

カーボンニュートラル社会を実現するために，再生可能エネルギー由来の電源(再エネ電源)の普及が拡大している。再エネ電源を接続するときに使用する系統連系インバータと呼ばれるパワエレ機器は，従来の同期発電機とは異なり高速で複雑な制御を持つため，再エネ電源の普及によって，機器間や機器と系統との間に，幅広い周波数帯域において共振現象が発生すると報告されている。このため，パワエレ機器が電力系統に与える影響を正確に計測し制御する必要があるが，従来の線形数式モデルベース手法を用いることは困難である。そこで従来のモデルベース解析に替わる手法として，データ駆動型の解析に関する研究が注目されている。本研究の1年目となる2022年度には，データ駆動型解析として2種類の手法を検討した。1つ目はEMD(Embed Mode Decomposition)と呼ばれるモード解析手法で，非定常かつ非周期的な信号の解析を可能にする，改良手法について検討を行った。2つ目は，システムを特定箇所で二分し，その左右のインピーダンスバランスで安定性を判別するインピーダンスベース解析手法で，分散電源の比率が支配的となる大規模系統のシミュレーションモデルを作成し，従来電源群と分散電源群との間の共振現象の可能性についての検証を行った。さらに，実験室規模の実マイクログリッド(MG)を構築し，実際にインピーダンス解析を行うために必要となる摂動電源や，摂動信号注入回路構築における制約，ノイズに対する信号強度 (S/N) 比について明らかにし，MGで実際にインピーダンスベース解析を行うための基盤を完成させた。2年目以降は，これを拡張し，電源の機器定数や制御変数を変更することで様々な動作点を想定し，安定性の変化および不安定現象の回避などに必要なチューニングを行う予定である。

カーボンニュートラル社会を実現するために，再生可能エネルギー由来の電源(再エネ電源)の普及が拡大している。再エネ電源を接続するときに使用する系統連系インバータと呼ばれるパワエレ機器は，従来の同期発電機とは異なり高速で複雑な制御を持つため，再エネ電源の普及によって，機器間や機器と系統との間に，幅広い周波数帯域において共振現象が発生すると報告されている。このため，パワエレ機器が電力系統に与える影響を正確に計測し制御する必要があるが，従来の線形数式モデルベース手法を用いることは困難である。そこで従来のモデルベース解析に替わる手法として，データ駆動型の解析に関する研究が注目されている。本研究の1年目となる2022年度には，データ駆動型解析として2種類の手法を検討した。1つ目はEMD(Embed Mode Decomposition)と呼ばれるモード解析手法で，非定常かつ非周期的な信号の解析を可能にする，改良手法について検討を行った。2つ目は，システムを特定箇所で二分し，その左右のインピーダンスバランスで安定性を判別するインピーダンスベース解析手法で，分散電源の比率が支配的となる大規模系統のシミュレーションモデルを作成し，従来電源群と分散電源群との間の共振現象の可能性についての検証を行った。さらに，実験室規模の実マイクログリッド(MG)を構築し，実際にインピーダンス解析を行うために必要となる摂動電源や，摂動信号注入回路構築における制約，ノイズに対する信号強度 (S/N) 比について明らかにし，MGで実際にインピーダンスベース解析を行うための基盤を完成させた。2年目以降は，これを拡張し，電源の機器定数や制御変数を変更することで様々な動作点を想定し，安定性の変化および不安定現象の回避などに必要なチューニングを行う予定である。