豪雨・浸水リスクを考慮した都市電力網負荷移送の経済的実現可能性に関する研究
Research on the economic feasibility of urban power grid load transfer considering heavy rainfall and waterlogging risk
近年頻発する極端な豪雨災害は都市の浸水を引き起こしやすく、それが配電網の大規模停電につながる。本論文では、ノードレベルの配電室が浸水し、運用不能になるシナリオに焦点を当て、配電網とマイクログリッドの協調的負荷移送に関する2段階経済分析フレームワークを提案する。このフレームワークは、マイクログリッドのエネルギー貯蔵の動的進化を考慮する。まず、シカゴ設計降雨とSCS-CN流出モデルを用いて短時間豪雨プロセスをシミュレーションし、ノード浸水深を計算して負荷損失ノードを特定する。次に、ユーザー側の停電損失、電力会社の罰金コスト、追加のネットワーク損失コストを網羅する包括的な経済損失モデルを構築する。産業用、商業用、住宅用ユーザーごとに異なる停電損失係数を導入し、停電期間を2段階移送戦略と動的に連動させる。マイクログリッドの時間変化する電力供給能力を考慮し、第1段階ではマイクログリッドのエネルギー貯蔵と主系統が負荷供給を共同で支援し、第2段階では貯蔵が枯渇した後、供給は主系統からの独立した支援に切り替わる。最後に、深さ優先探索アルゴリズムを用いて候補移送経路を生成し、ループ電流、電圧、ネットワーク損失を含む多次元技術経済評価システムを構築する。エントロピー重みTOPSIS法を用いて総合的な最適な移送スキームを選択する。修正されたIEEE 69バス配電網でのシミュレーション結果によると、負荷移送のないベースラインシナリオと比較して、提案戦略は総合経済損失を65.9%削減し、貯蔵時間の変動を無視した単一段階移送戦略と比較して43.6%削減する。これらの結果は、エネルギー貯蔵の動的進化を考慮した段階的移送戦略の実用的な応用価値を示している。
- 浸水によりノード(配電室)が運用不能になるシナリオを対象に、配電網とマイクログリッドの協調的負荷移送を評価する2段階経済分析フレームワークを提案した。
- 停電損失・電力会社の罰金コスト・追加ネットワーク損失を網羅し、産業・商業・住宅で異なる停電損失係数を用いる経済損失モデルを構築した。
- 第1段階はマイクログリッドの蓄エネルギーと主系統が共同で負荷供給を支援し、貯蔵枯渇後の第2段階は主系統からの独立支援に切り替わる段階的移送戦略を採用した。
- 深さ優先探索で移送経路を生成し、エントロピー重みTOPSIS法によりループ電流・電圧・ネットワーク損失を含む多次元評価から最適スキームを選択した。
- 修正IEEE 69バス配電網のシミュレーションで、負荷移送なしのベースライン比で総合経済損失を65.9%削減、貯蔵動態を無視した単一段階移送比で43.6%削減した。
配電網とマイクログリッドの協調による段階的負荷移送という、レジリエンス関連の系統運用技術の研究成果。投資家としては、シミュレーション段階の学術論文であり事業化・調達の発表ではない点を割り引いて読む必要があるが、豪雨・浸水という気候リスクが配電会社の罰金コストや停電損失として定量化され、その削減率(65.9%/43.6%)が示されたことは、電力会社の設備投資インセンティブとマイクログリッド・蓄電池の導入採算を左右する論拠になり得る。マイクログリッド用蓄電池、配電自動化・系統制御ソフト、浸水対策を伴う配電設備への需要に中期的に波及するテーマとして注目する。