統合交通ハブ向け電力・水素・熱連動サブシステムのシステムレベル動的モデリングとドメイン間擾乱伝播
System-Level Dynamic Modeling and Cross-Domain Disturbance Propagation of an Electricity–Hydrogen–Heat Coupling Subsystem for Integrated Transportation Hubs
統合交通ハブにおける電力、水素、熱の短期的動的相互作用を特徴づけるため、PEM電解槽、水素貯蔵タンク、燃料電池、熱側からなる電力・水素・熱連動サブシステムのコンパクトなシステムレベルモデルが開発された。PEM電解槽と燃料電池には、電力と温度に依存する非設計点モデルが、水素貯蔵タンクには実ガス補正付きの集中パラメータ熱力学モデルが確立された。電解槽と燃料電池モデルは、公開参照データに対してそれぞれ0.39%と約0.81%のキャリブレーションMAPEを達成した。30kWの電力負荷ステップでは、グリッド電力偏差はピーク約29.4kWから約9.1kWに減少したが、水素供給需要の擾乱は熱側の温度変動をわずかに引き起こすに留まった。結果は、電力、水素、熱の各ドメイン間で、伝播の大きさや時間スケールの特性が異なることを明らかにした。提案されたフレームワークは、統合交通ハブの短期間のドメイン間動的解析のための、コンパクトで物理的に解釈可能なツールを提供する。
- 統合交通ハブ向けに、PEM電解槽・水素貯蔵タンク・燃料電池・熱側からなる電力・水素・熱連動サブシステムのコンパクトなシステムレベル動的モデルが開発された。
- 電解槽と燃料電池モデルは公開参照データに対しキャリブレーションMAPE 0.39%と約0.81%を達成し、高精度な非設計点モデルを実現した。
- 30kWの電力負荷ステップにおいて、グリッド電力偏差はピーク約29.4kWから約9.1kWに減少し、水素供給需要の擾乱による熱側の温度変動はわずかに留まった。
- 電力・水素・熱の各ドメイン間で擾乱の伝播は大きさと時間スケールの特性が異なることが明らかになり、短期間のドメイン間動的解析ツールとしての有用性が示された。
統合交通ハブにおける電力・水素・熱の連動サブシステムを対象に、PEM電解槽・水素貯蔵タンク・燃料電池を組み合わせたシステムレベル動的モデルが構築され、電解槽で0.39%、燃料電池で約0.81%という高精度のキャリブレーションMAPEを達成した点は注目に値する。30kWの負荷ステップでグリッド電力偏差をピーク約29.4kWから約9.1kWへ低減できるという結果は、水素併設型の充電・給電インフラの設計精度と系統負荷平準化効果を定量的に示すもので、水素・蓄電を絡めたインフラ投資の事業性評価や系統連系コスト見積もりに資する。ただし本件は現時点では学術的なモデリング成果であり、商用製品や受注・規制決定には直結していないため、実装フェーズや事業者採用の動向を継続的に確認したい。