異なるエネルギー貯蔵構造を考慮したオフグリッド高速道路マイクログリッドの多目的容量構成最適化
Multi-Objective Capacity Configuration Optimization of an Off-Grid Highway Microgrid Considering Different Energy Storage Structures
本研究は、オフグリッド運用需要を満たすため、オフグリッド高速道路マイクログリッドの容量構成最適化手法を提案する。トンネル、料金所、サービスエリア、EV充電ステーションの月間電力消費データに基づき、負荷プロファイルを再構築する。風力タービン、太陽光発電、バッテリー貯蔵、水素エネルギー貯蔵を統合したオフグリッド高速道路マイクログリッドモデルを構築し、年次総コスト、電力供給損失確率(LPSP)、エネルギー余剰率(EER)を最適化目標とする多目的容量構成最適化モデルを開発する。最適化には非支配ソート遺伝アルゴリズムII(NSGA-II)を採用する。バッテリー貯蔵、水素貯蔵、ハイブリッド貯蔵の3つの構造を比較した結果、ハイブリッド貯蔵構造が年間総コスト2638.1万元/年、LPSP 0.095%、EER 36.709%で最も優れた全体性能を示し、単一貯蔵構造を上回った。ハイブリッド貯蔵構造は、貯蔵デバイスの出力をより良く調整し、単一貯蔵システムの容量需要と運用圧力を低減できることが示された。
- ハイブリッド貯蔵構造(バッテリー+水素)が年間総コスト2638.1万元/年、電力供給損失確率(LPSP)0.095%、エネルギー余剰率(EER)36.709%で単一貯蔵構造を上回る性能を示した
- オフグリッド高速道路マイクログリッド向けに風力タービン、太陽光発電、バッテリー貯蔵、水素エネルギー貯蔵を統合した多目的容量構成最適化モデルをNSGA-IIにより開発した
オフグリッド高速道路マイクログリッドにおけるハイブリッド貯蔵(バッテリー+水素)構成の多目的最適化により、単一貯蔵構造を上回るコスト・信頼性・エネルギー効率(年総コスト2638.1万元、LPSP 0.095%、EER 36.709%)が得られることを示した研究。現実のインフラ需要(トンネル・料金所・サービスエリア・EV充電)に基づく実用的なエネルギー貯蔵設計の最適化であり、水素エネルギー貯蔵の実用化・市場拡大の観点から投資判断の参考となる。ただし本記事は学術研究としての成果であり、特定企業の業績や具体的な商用プロジェクトの進展を示すものではない点に留意が必要。