洋上風力・潮力ハイブリッド発電システムとその系統連系特性

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洋上風力発電に注目し、洋上風力発電システムに潮力発電システムを一体化したハイブリッド発電システムを初めて提案し、その構成要素・回路構成・制御法の設計検討を通して出力変動の平滑化効果・系統連系時の影響について研究を実施した。このハイブリッド発電システムは、それぞれの短所を補完しあって安定した発電システムとし、陸側に設置されるバッテリーなどのエネルギー蓄積装置の容量低減にもつなげることである。このシステムの制御・運転特性を検討するため、電力系統過渡解析ソフトウェア上でシミュレーションモデルを構築し、構成要素・回路構成の設計を行った。二つの発電システムを交流系あるいは直流系で連系したのち直流送電する回路とその制御系を設計して、典型的な風況の変動に対する動特性応答シミュレーションを行い、ハイブリッド化による出力変動の抑制を確認するとともに、直流連系が安定性において有利であることを明らかにした。出力変動を抑制する機能を持つハイブリッド発電システムの試作実験モデルを設計製作してモデル実験を実施し、連系点直流電圧を系統連系コンバータの最大電力追従制御によって制御することで、システムが安定に動作することを確認した。この試作機で、風力発電の出力が変動した場合に、潮力発電出力制御によって補償する模擬実験を行い、システムの有用性を実験的に示している。潮力発電システムの出力調整によるハイブリッド出力の変動補償は、変動周期が数秒程度までの比較的短い変動に対応するものとした。この前提で、風力発電模擬システムのトルク入力を、任意の振幅と周波数の正弦波状に変動させ、これを潮力発電システムで補償するシステムの周波数特性を検証したこれに蓄電池システムを直流連系点にDC/DCコンバータを介して接続し、潮力発電調整制御と蓄電池システム制御の協調制御について検討を実施した。