大規模断熱圧縮空気エネルギー貯蔵(A-CAES)のエネルギー放出プロセスの協調制御とパラメータ最適化
Coordinated Control and Parameter Optimization for the Energy Release Process of Large-Scale A-CAES
本研究では、再生可能エネルギーの大量導入による電力系統の安定化に不可欠な大規模断熱圧縮空気エネルギー貯蔵(A-CAES)のエネルギー放出プロセスに対し、協調制御フレームワークを開発した。制御指向の特性分析に基づき、双方向の電力・温度連成メカニズムを明らかにし、電力設定値フィードフォワード分離戦略を提案することで、4つの膨張機入口温度のステージ平均温度動的偏差を、上昇電力ランプ中に7.74 Kから1.57 Kに低減させた。さらに、PIコントローラーパラメータの最適化には、区分リセットITAE目的関数を用いた勾配ベース最適化(GBO)アルゴリズムを採用し、AGCランプアップ時とランプダウン時それぞれ1.882 K、2.249 Kのステージ平均温度動的偏差を達成した。これは、経験的チューニングと比較してそれぞれ27%、26%の削減に相当する。負荷遮断および三相短絡事故の数値シミュレーションは、考慮された極端な条件下でのシステムの動的安定性と安全マージンを示した。本研究は、300 MW級A-CAES実証プロジェクトにモデルベースの技術的サポートを提供するものである。
- A-CAESのエネルギー放出プロセスに対し、電力設定値フィードフォワード分離戦略と区分リセットITAE目的関数を用いたGBOアルゴリズムによる協調制御フレームワークを開発し、ステージ平均温度動的偏差を7.74Kから1.57Kに低減した。
- AGCランプアップ時・ランプダウン時のステージ平均温度動的偏差をそれぞれ1.882K、2.249Kに改善し、経験的チューニング比で27%、26%の削減を達成した。
- 300MW級A-CAES実証プロジェクトにモデルベースの技術的サポートを提供することを目的としている。
本記事はA-CAES(断熱圧縮空気エネルギー貯蔵)の制御最適化に関する研究成果であり、300MW級実証プロジェクトへの適用を目指す内容。再生可能エネルギーの出力変動対策として電力系統の安定化に寄与する蓄電技術の制御精度向上を示しており、エネルギー貯蔵分野の技術進展として投資判断の参考となる。ただし、特定企業の業績や調達、製品化発表ではなく学術研究レベルの成果である点に注意が必要。