環境に良い配電経路は、停電復旧もしやすい 停電復旧の「しやすさ」を評価するアルゴリズムを開発

環境に良い配電経路は、停電復旧もしやすい停電復旧の「しやすさ」を評価するアルゴリズムを開発

2023年9月13日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院情报科学研究科システム情报科学専攻情报システム评価学分野　教授　伊藤健洋

〇大学院情报科学研究科システム情报科学専攻アルゴリズム论分野　准教授　铃木顕

【発表のポイント】

配电系统における停电復旧の「しやすさ」を评価?分析するアルゴリズムを开発。
シミュレーション実験を通して、配电损失量が少なく环境に良い配电経路は、过酷な事故の発生时でも停电復旧しやすいことを分析。
脱炭素化社会の推進が望まれる中、天災や故障への備えが、環境配慮と両立できることを示唆。今後、実際の配電運用への活用が期待される。

【概要】

停电発生时、故障が生じていない停电区间は、隣接する配电エリアの供给余力を融通することで、早期に停电復旧できることがあります。停电の早期復旧の可否は、常时运用系统（事故発生前の配电経路）に依存するため、あらかじめ停电復旧しやすいように常时运用系统を设定しておきたいという要望があります。しかし、配电系统のいつどこで事故や故障が発生するかは予测できるものではなく、停电復旧の「しやすさ」を定量的に评価し、数理解析する方法は确立されていませんでした。

この课题を解决し、配电系统の事故耐性をより高めるため、本研究では、停电復旧のしやすさを评価する指标を提唱し、その数理解析アルゴリズムを开発しました。（特许共同出愿中）。本研究の分析によって、配电损失量（注１）が小さい常时运用系统は、事故时の停电残量（注２）（早期に復旧できない停电量）も小さいという兴味深い结果が得られました。これは、东北大学大学院情报科学研究科の伊藤健洋教授と铃木顕准教授を中心とする研究グループと、株式会社明电舎が、２０２０年より取り组んだ产学共同研究による成果です。主にアルゴリズムの研究は东北大学が行い、电力系统技术分野の研究は明电舎が行いました。

本研究では、供给源（配电线の送出点）そのものが故障するという过酷な事故を想定し、配电系统の日本标準モデル（注３）において、１２０通りの需要パターンでシミュレーション実験を行いました。その结果、全ての需要パターンにおいて、同モデルにて公开されている一般的な配电経路と比べ、本研究では停电残量を同等または低减することに成功しました。特に、停电を完全復旧（すなわち停电残量をゼロ）にまで低减することに成功した事例もありました。このような高い事故耐性をもつ配电経路の算出は、配电损失を最适化することで得られています。なお、配电损失の最适化アルゴリズムも、东北大学と明电舎の产学共同研究に依って开発済みです。（特许登録済み）。

本研究の成果は、配电系统における高い事故耐性が、环境配虑とともに実现できることを示唆しています。脱炭素化社会の推进へ向け、今后、本研究成果の配电运用への活用が期待されます。

図１.本研究の概念図

【用语解説】

注1. 配電損失量
电気は配电线を伝って需要家に届けられますが、配电线の电気抵抗によって（需要家に届くことなく）消费されてしまう电気の量です。配电损失量を少なくすることは省エネルギーに繋がるため、环境配虑の重要な要素です。

注2. 停電残量
隣接する配电エリアの供给余力のみでは、停电を完全復旧できないときがあり、その停电残量を评価しています。停电残量が小さいほど、停电復旧がしやすいことになります。なお本研究では、停电の早期復旧を评価するため、远方の配电エリアから电力を融通すること（多段融通）は考虑していません。

注3. 配電系統の日本標準モデル
日本の実际の配电系统に基づいて设计された実用规模の配电系统データです。シミュレーション実験のベンチマークテスト用として公开されました。制御可能な开闭器数４６８、电力の供给源（配电线の送出点）数７２、総需要量７３－１７０ＭＷｈ、线路容量３００Ａ、送り出し电圧６．６ｋＶ、电圧许容范囲６．３－６．９ｋＶとなっています。

详细（プレスリリース本文）