科研費 - 加藤 丈佳
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ギガソーラーシティを実現する大都市圏構造のあり方
2012年4月 - 2014年3月
科学研究費補助金
担当区分：研究代表者
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都市域全体における面的な太陽光発電出力変動特性の算定手法の開発
2009年4月 - 2013年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
加藤丈佳
担当区分：研究代表者
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都市再生時の社会インフラ価値を考慮した分散型エネルギー供給の導入計画手法の開発
2005年4月 - 2007年3月
科学研究費補助金
鈴置保雄
担当区分：研究分担者
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電力系統への影響を考慮した太陽光発電システムの最適出力制御の開発
2002年4月 - 2004年3月
科学研究費補助金 若手研究(B)
担当区分：研究代表者
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パルス的給湯負荷の発生ゆらぎを考慮した住宅用マイクロコジェネの最適導入形態
2000年4月 - 2002年3月
科学研究費補助金 奨励研究(A)
担当区分：研究代表者
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未利用エネルギーのカスケード利用による環境低負荷型地域エネルギーシステムの構築
1998年4月 - 2000年3月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
早川直樹
担当区分：研究分担者
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環境調和型エネルギーシステムの構築に対する独立系発電事業者(IPP)の参入効果
1997年4月 - 1999年3月
科学研究費補助金 奨励研究(A)
加藤丈佳
担当区分：研究代表者
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地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する研究＜フェーズⅡ＞
2020年7月 - 2022年3月
国内共同研究
今中政輝, 服部学
前年度に構築した「エネルギー需給評価プラットフォーム」の改良及び拡張。同プラットフォームを用いた解析。解析結果を踏まえた将来のエネルギー需給や環境付加価値等に関する提案。
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業務用ビルにおける電力負荷の能動化に関する研究
2018年4月 - 2021年3月
国内共同研究
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将来の配電設備の活用状況の見える化に関する研究
2018年4月 - 2019年3月
国内共同研究
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配電設備の活用状況の見える化に関する研究
2017年7月 - 2018年3月
国内共同研究
舟橋俊久, 國井康幸
配電設備の活用状況を見える化するための指標・手法を構築する。
・配電系統のモデル化
・配電設備の活用状況を評価・見える化するための指標・手法の構築
・配電系統による需給調整力を評価する視点・要件の整理
・ローカルフィットな電力供給のあり方を考える視点・要件の整理 -
太陽光発電の発電量予測
2017年5月 - 2018年3月
国内共同研究
杉田明子
目的：発電量予測により電力需給の効率化に寄与する。
内容：気象予測資料を基に発電量予測を行うとともに予測精度向上を目指す。 -
電力用コンデンサに用いられるポリプロピレンフィルムの劣化評価
2017年4月 - 2018年3月
国内共同研究
栗本宗明, 笹谷幸生, 河合智広, 小倉慎太郎
電力用コンデンサに使用されるポリプロピレンフィルム（PPフィルム）の劣化を評価し、絶縁破壊の兆候を判断する。得られた結果をもとに電力用コンデンサの品質向上につなげる。
大学：昨年度で得られた結果について補足実験を行うと共に、実際のコンデンサを想定し絶縁油に浸漬したフィルムの部分放電評価、あるいは油隙での放電の影響を調査し、絶縁破壊の兆候を推定する。
企業：PPフィルムの表面状態を評価し、劣化との関係を明確にし、製品の品質向上につなげる。 -
山岳地帯などへき地における電力供給コスト削減・減災のための調査・検討
2016年10月 - 2017年3月
国内共同研究
舟橋俊久, 國井康幸
山岳地帯などへき地におけるローカルフィットな電力供給方式の検討
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家庭用コージェネを活用した需要制御方法の検討
2016年6月 - 2017年3月
国内共同研究
奥山賢治
様々な住宅用機器での需要制御を実現し、それらを組み合わせて必要なデマンドレスポンス量を確保できるように連携して制御することを最終目的とする。今年度は、住宅用機器として想定される家庭用コージェネの動作特性を考慮したデマンドレスポンス可能量などについて検討する。
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衛星画像情報を考慮したアンサンブル学習による日射予測手法の開発
研究課題/研究課題番号：16K06217 2016年4月 - 2019年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
加藤 丈佳, 真鍋 勇介, 榎本 隼也, 甲斐 直登
担当区分：研究代表者
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
気象庁のメソ数値予報モデルGPV(MSM) に基づく日射予測手法に，米国大気研究センター・米国環境予測センターのWRF に基づく日射予測手法を併用する際，夏期においては両者の誤差傾向が異なるようなWRFの各種物理スキームの組み合わせが存在することを明らかにするとともに，機械学習による補正を過度に行わないことで，併用によって予測精度が向上することを明らかにした。他の季節については，それぞれの精度を向上した上で併用することが有効であることを示した。衛星画像の利用については，前者の手法の説明変数として画像情報を利用することで精度向上することを確認したが，併用時の効果検証までは至らなかった。
太陽光発電の導入は急速に進んでおり，日々の電力需給運用において，その出力予測誤差の影響が顕在化しつつあり，予測精度の向上は急務である。複数の手法の組み合わせによる予測精度の向上については既に適用されているが，本研究では，個々の手法は必ずしも高くないものの，組み合わせた際の予測精度が高くなるように個々の手法を調整できることを明らかにしており，予測精度の向上のための一つの方向性を示すことができたという点で学術的な意義は高い。今回は十分に検討できなかったが，衛星画像情報を組み合わせて更なる精度向上が期待でき，低炭素社会の構築に向け，太陽光発電の導入拡大に資することが期待される。 -
電力用コンデンサに用いられるポリプロピレンフィルムの劣化評価
2016年4月 - 2017年3月
国内共同研究
栗本宗明, 笹谷幸生, 西出秀樹, 小倉慎太郎
電力用コンデンサに使用されるポリプロピレンフィルム（PPフィルム）の劣化を評価し、絶縁破壊の兆候を判断する。得られた結果をもとに電力用コンデンサの品質向上につなげる。
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需要データの解析に基づく電力需要の推定手法の開発
2016年4月 - 2017年3月
国内共同研究
内嶌弘直, 森田圭
2016年4月より電力小売完全自由化され、家庭向け電力供給事業に様々なプレーヤーが参入した。それらの供給事業者は、供給対象となる需要家の電力需要を把握し、適切な供給計画を立案することが求められている。そこで、当該事業で必要となる様々な時間断面での電力需要を予測する技術を開発する。
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住宅用機器を活用した需要制御方法の検討
2015年10月 - 2016年3月
国内共同研究
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需要データの解析に基づく電力需要の推定手法の開発
2015年4月 - 2016年3月
国内共同研究
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需要データの解析に基づく需要予測アルゴリズムの開発
2012年7月 - 2014年3月
国内共同研究
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研究課題/研究課題番号：24651186 2012年4月 - 2014年3月
科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
加藤 丈佳
担当区分：研究代表者
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
名古屋都市圏を対象として、郊外戸建住宅へのPVS導入の実質的な一次エネ消費量の削減効果を算定した。その結果、都心地域並みの住宅密度となるように郊外地域を分散集中化すれば、日常行動における自動車利用が減少し、都心のPVSなしの集合住宅居住と比較して、郊外のPVS付戸建住宅居住の方が省エネとなる範囲が数km拡大することを明らかにした。
また、愛知県内298ヶ所の配電供給エリアを対象とし、電圧上昇に関わる指標としてエリア単位の最大余剰電力および年間余剰電力量を評価した。その結果、系統への影響を緩和の点からは、住宅・業務部門が混在し，電力需要が大きいエリアのPVS導入容量の増加が有効であった。 -
都市域全体における面的な太陽光発電出力変動特性の算定手法の開発
研究課題/研究課題番号：21360127 2009年 - 2012年
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
加藤 丈佳, 鈴置 保雄
担当区分：研究代表者
配分額：18720000円 （ 直接経費：14400000円 、 間接経費：4320000円 ）
半径 4km 圏内の 17 地点で観測した日射量データや、協力企業から提供を受けた中部地域の日射量データについて、観測地点間における短周期変動の独立性などを解析した。その結果、1/√N 則を適用することで、1 地点の観測データは半径 15～20km の範囲の空間平均日射変動特性を表せることを確認した。その結果に基づき、遷移仮説を応用して観測点周辺の日射変動平滑化効果を表すローパスフィルタ(LPF)を構築した。LPF を中部地域 61 地点の日射データに適用するとともに、住宅分布に基づく各観測点の重みを考慮して、中部地域全体の空間平均日射を算定し、 32 分周期以下の短周期変動特性や数時間にわたる大きな日射変動の年間発生回数等を統計的に評価した。また、日射変動特性の評価の一環として、翌日の空間平均日射量 1 時間値を予測する手法を開発した。さらに、スプライン補間によって観測地点間の任意地点の日射量を推定する手法や天空画像の解析によって一定範囲内の空間平均日射量をリアルタイムに把握する手法を開発した。
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都市再生時の社会インフラ価値を考慮した分散型エネルギー供給の導入計画手法の開発
研究課題/研究課題番号：17656308 2005年 - 2006年
科学研究費助成事業 萌芽研究
鈴置 保雄, 加藤 丈佳
担当区分：研究分担者
各住宅に設置されたPVシステムは,平常時にはそれぞれの住宅に対して電力供給を行うが,都市災害等で上位系統からの電力供給が途絶えた場合には,配電線を利用して地区単位で災害時マイクログリッドを構成し,病院や学校などの地域で利用する施設(以下、防災センタと称す)に電力供給を行える可能性がある。このように,災害時においてPVシステムを地区全体で有効活用することをPVシステムの社会インフラ価値として考え,電力供給の可能性を評価した。本構想について,PVシステムの日々の出力変動を考慮し,PVシステムによる電力供給量と防災センタの需要とのバランスを算定した。その結果,都市再開発において,地域単位で防災センタを核として住宅を集中配置することで,日射量の変動を考慮しても,概ねPVシステムのみで防災センタの昼間の需要を賄えることがわかった。また,供給不足を補うために必要な蓄電池容量を算定し,例えば,電力供給の停止が3日間継続する場合,蓄電池のみで防災センタの電力需要を賄う場合と比較して,災害時マイクログリッドによってPVシステムの発電電力を地域で有効利用できれば,蓄電池の再充電が可能になるため,蓄電池容量を30%程度に削減できることを示した。
また,本構想におけるPVシステムおよび蓄電池による電力供給において,需給バランスおよび適正電圧を維持するための各機器の自律分散的な制御について検討した。その結果,蓄電池の充電状態に応じて蓄電池端子電圧を変更し,各PVシステムは受端電圧に応じてON/OFF制御する手法を提案し,計算機シミュレーションによって動作をした。 -
電力系統への影響を考慮した太陽光発電システムの最適出力制御の開発
研究課題/研究課題番号：14750207 2002年 - 2003年
科学研究費助成事業 若手研究(B)
加藤 丈佳
担当区分：研究代表者
配分額：2300000円 （ 直接経費：2300000円 ）
本研究では,太陽光発電システム(PVシステム)における急激な出力変動を、蓄電池等を用いるのではなく、最大出力点制御(以下,MPPT)の制御特性の調整によって緩和することに着目し、その有用性について技術的および経済的観点から検討を行った。その結果、以下の知見が得られた。
◆名古屋市域5ヶ所で観測した日射量データを用いて、提案手法を適用した場合のPVシステム群全体の出力を推定し負の需要とみなし、提案手法の適用が電力系統の運用に与える影響について検討した。その結果、提案手法によってPVシステムの出力増加速度の上限を1%/minに設定すれば,PVシステム導入率が5%になっても、現状のLFC発電機容量を増加させる必要がないことがわかった。また、このような効果により、PVシステムの系統電源に対する代替性(kW価値)が高く評価されることを確認した。
◆提案手法を適用すると,日射から変換できる電力が減少するため、PVシステムの経済性を悪化させる。そこで,経済性の観点から,提案手法と一般的に考えられている蓄電池による出力平準化手法との比較を行った。その結果、鉛蓄電池の寿命サイクル数が現状の500回前後であれば、提案手法の平準化コストは鉛蓄電池を用いる場合の4分の1程度であり、鉛蓄電池の寿命サイクル数が将来目標の3000回になっても、提案手法の平準化コストと同程度であることがわかった。
◆PVモジュールの短絡電流をサンプリング間隔1秒で観測して等価的に日射量の変動特性とみなし、短時間の日射変動が、提案しているPVシステムの出力変動緩和方法に与える影響について検討を行った結果、検討対象期間の大部分の日については、サンプリング間隔60秒のデータセットを用いた場合でも出力変動特性や積算電力量を適切に評価できることを確認した。
◆サンプリング間隔60秒のデータセットでは考慮されない数秒間の出力低下について出力変動速度の制限をなくすよう改良したところ、提案MPPT適用によるLFCの時間領域における出力平準化効果を維持しつつ、積算電力量の減少が改善された。 -
パルス的給湯負荷の発生ゆらぎを考慮した住宅用マイクロコジェネの最適導入形態
研究課題/研究課題番号：12780378 2000年 - 2001年
科学研究費助成事業 奨励研究(A)
加藤 丈佳
担当区分：研究代表者
配分額：2000000円 （ 直接経費：2000000円 ）
本研究では,住宅への高効率エネルギー供給システムとして期待されているマイクロコージェネレーションシステム(μCGS)の導入可能牲について検討した。昨年度から継続して,集合住宅における3世帯を対象として給湯負荷の実測を行い,住宅における給湯負荷発生の時間的・量的ゆらぎに関する基礎データを収集した。また,収集したデータを用いて,各世帯における給湯負荷の時間的・量的ゆらぎが住宅用μCGSの省エネルギー性に与える影響を評価した。その結果,以下の知見が得られた。
・現在,他の研究機関などで想定されている150l程度の貯湯槽容量の場合,日々の給湯負荷の変動により,PEFCの温水出力を貯湯槽に貯えることができずに廃棄される可能性がある。廃棄される温水出力を減らすためには,300l程度の貯湯槽容量が必要であった。ただし、貯湯槽容量を増加すると,貯湯槽における損失が増加した。
・現在,他の研究機関では,補助熱源として30kW程度の給湯器が想定されている。しかし,貯湯槽容量を300l程度まで大きくするのであれば,運用方法によっては,5kW程度の補助熱源でも給湯負荷を賄えることがわかった。この場合,補助熱源からの温水供給が増え,廃棄されるPEFCの温水出力が増加するものの,年間を通じてみればその差はわずかであり,経済性を考慮すれば5kWの補助熱源のシステムにも優位性がでる可能性があることがわかった。
・給湯負荷のゆらぎを考慮せず,統計的に平均かされた負荷データを用いて評価すると,住宅用μCGSの省エネルギー性を20〜30%程度過大評価する可能性があることがわかった。