成果報告書詳細
管理番号20120000000500
タイトル平成22~23年度成果報告書 蓄電複合システム化技術開発 共通基盤技術開発 蓄電池を用いたエネルギーマネジメントシステム性能評価モデルの開発 
公開日2012/8/11
報告書年度2010 - 2011
委託先名国立大学法人大阪大学  国立大学法人東京大学
プロジェクト番号P10008
部署名スマートコミュニティ部
和文要約蓄電複合システム化技術開発/共通基盤技術開発/蓄電池を用いたエネルギーマネジメントシステム性能評価モデルの開発
本事業は蓄電池を活用したエネルギーマネジメントシステムの性能評価モデルを開発した。
評価モデルが評価する項目は以下の2点である:
・蓄電池による分散型電源導入時の系統電力システムへの影響の緩和効果
・分散型電源、蓄電池を含む次世代エネルギー・社会システムの二酸化炭素排出量削減効果
 本モデルは1)建築・コミュニティエネルギー需給モデル、2)エネルギーマネジメントシステムモデル、3)系統電力システムモデル、4)将来シナリオシミュレーターから構成される。
 「建築・コミュニティエネルギー需給モデル」は蓄電池利用シーン(住宅・建物、街区など)における電力需要および分散型電源発電量をボトムアップ方式で分単位で推計する数値モデルである。建築・コミュニティエネルギー需給モデルの下に位置する「エネルギーマネジメントシステムモデル」は、蓄電池モジュールモデル、分散エネルギーマネジメントシステムモデルから構成される。以上の二つのモデルにより系統電力システムに対する分単位の電力負荷(需要家における電力需要と分散型電源の発電量)が推計される。「系統電力システムモデル」は、建築・コミュニティエネルギー需給モデルにより推計される電力負荷変動が系統電力システムに及ぼす影響、また、蓄電池導入時の系統電力システムへの影響緩和効果を定量化するモデルである。系統電力システムモデルを用いることにより、分散型電源大量導入が系統電源へ及ぼす影響、二酸化炭素排出量削減効果の可視化、蓄電池が担うべき電力負荷変動調整能力を明らかにすることができる。「将来シナリオシミュレーター」は、経済産業省、NEDOなどが開発する複数の将来シナリオ、ロードマップをアーカイブ化して、それらと整合性をとった上で都市、住宅、建築、機器、人のライフスタイルなどの将来シナリオを作成するものであり、それらのシナリオに基づいて、将来の電力需要、分散型電源による発電量の推計を行う際の建築・コミュニティエネルギー需給モデルの各種入力条件を整備する役割を担う。これによって、将来の時間断面(2030年ごろまで)における電力需要、蓄電池導入効果などの推計が可能となる。
 事業期間を通して、本事業で取り組む研究課題を明らかにするとともに、以上のモデルの基本仕様を決定し、モデル開発に必要なハードウェア、ソフトウェア、データ等の整備を行った。
英文要約Title:
R&D of Practical and integrated Energy storage systems for smart community/ Fundamental Technology Development/ Development of Evaluation Model of Energy Management Systems using Electrical Energy Storage Systems
The purpose of this project is to develop a model to evaluate the performance of energy management systems using electrical energy storage systems. The model consists of the following sub-models:
- Building/community energy demand model
- Energy management system model
- Electrical grid system model
- Future scenario simulator
 The building/community energy demand model estimates high resolution electricity demand profile of buildings and community as well as output of distributed generators such as photovoltaics. In the fiscal year 2010, the specification of the model was developed.
 The energy management system model contains a detailed model of electrical energy storage systems in which the dynamic behavior of energy storage apparatus and storage unit is simulated. This result is used to determine the operation of installed electrical energy storage system while take into account energy demand and energy price to maximize the energy and economic performance. In the fiscal year 2010, the electrical characterization system for the modeling of packaged electrical energy storage system unit was developed. The characterization system is developed to linearize the nonlinear phenomenon occurring in the energy storage unit, which stem from the complex reaction and operation in the dynamical behavior of energy storage apparatus. The linearization results in a simplification of the dynamical modeling of the system. The system injects a small AC measurement signal into the testing energy storage module and measures the gain and phase of the response. The measurement frequency is swept for frequency characterization. Thus, the developed frequency response analyzing system enables to characterize from mHz to kHz in a wide frequency band. Moreover, the validity of the characterization system is confirmed.
 The electrical grid system model evaluates the impact of local electricity demand/supply balance on the electrical grid system in terms of voltage control in distribution networks, frequency stability of currency and composition of electricity generation sources. In the fiscal year 2010, potential problems and methods to overcome these problems were surveyed. Additionally, to evaluate an effect of energy management systems on voltage control in distribution networks, a load flow calculation tool for the V-connected 3-phase 4-wired low voltage network as one of standard system configurations was developed.
 The future scenario simulator is used to simulate situations in the future in which a variety of socio-technical changes might occur. The three abovementioned sub-models use several external parameters that cannot be easily set up due to the uncertainty of future situations. The future scenario simulator generates a list of external parameters which are coherent to other published sources such as roadmaps on key technologies and projection of population and social environment. In order to develop the specification of the simulator in the fiscal year 2010 and 2011, a scenario on diffusion of electric vehicles to be used as an energy management device has been developed. Technology roadmaps, scenarios, and other information related to electric vehicles and batteries were gathered, structured and archived. Toward developing the future scenario simulator, additional functions has been integrated into an existing tool (3S Simulator), such as design support for forecasting scenarios, what-if analysis, and support for composing scenario variants.
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