季節的な岩塩空洞水素貯蔵と適応型代表日を考慮した公園レベル統合エネルギーシステムの容量計画
Capacity Planning of a Park-Level Integrated Energy System Considering Seasonal Salt-Cavern Hydrogen Storage and Adaptive Representative Days
再生可能エネルギーの季節的な供給・需要の不一致、再生可能エネルギーの廃棄、低炭素運用という課題に対処するため、季節的な岩塩空洞水素貯蔵と適応型代表日を考慮した容量計画手法を提案する。再生可能発電、従来の変換ユニット、短期貯蔵、電解槽、燃料電池、岩塩空洞水素貯蔵、廃熱回収、階層的炭素取引を統合した電力・熱・冷房・水素連動システムを構築する。代表日モデリングにおける季節間水素移動を表現するため、クッションガス、貯蔵上限、注入・引き出し効率、流量制限を考慮した加重正味水素変化に基づく季節水素在庫定式化を開発する。CRITIC評価に基づく季節固有の適応型K-medoids法を用いて代表日の数を決定し、ゼロ重み極端日を導入して境界条件下での容量実現可能性を検証する。最適化目標は年次総コストの最小化である。事例研究によると、季節水素貯蔵を除去すると、総システムコストが23.63%増加し、風力および太陽光発電の廃棄率が1.81%から13.09%に上昇し、炭素排出量が13.74%増加することが示された。提案手法は、経済性、再生可能エネルギー利用率、低炭素性能を向上させる。
- 季節水素貯蔵を除去すると総システムコストが23.63%増加する
- 季節水素貯蔵を除去すると風力・太陽光の廃棄率が1.81%から13.09%に上昇する
- 季節水素貯蔵を除去すると炭素排出量が13.74%増加する
- 岩石塩空洞水素貯蔵と適応型代表日を考慮した公園レベル統合エネルギーシステムの容量計画手法を提案
本記事は、岩塩空洞を利用した季節的水素貯蔵と適応型代表日を組み合わせた統合エネルギーシステムの容量計画手法を提案しており、再生可能エネルギーの季節間需給ギャップや廃棄問題への対処を目的としている。季節水素貯蔵の除去により総コスト23.63%増、風力・太陽光の廃棄率1.81%→13.09%、炭素排出13.74%増という具体的な試算結果は、水素貯蔵インフラの経済的・環境的価値を定量的に示しており、エネルギー分野の水素貯蔵技術に対する投資判断の参考となる。