再生可能エネルギー電源の導入拡大に貢献する高電圧直流送電システムの制御方式に関する研究

• 資料種別: 博士論文
• タイトル: 再生可能エネルギー電源の導入拡大に貢献する高電圧直流送電システムの制御方式に関する研究
• 著者・編者: 中村, 綾花
• 著者標目: 中村, 綾花
• 出版事項: Hokkaido University
• 出版年月日等: 2024-03-25
• 出版年（W3CDTF）: 2024-03-25
• 並列タイトル等: Study on Control Strategies of HVDC Systems Contributing to Expanding the Introduction of Renewable Energy
• 寄与者: 原, 亮一; 五十嵐, 一; 北, 裕幸
• 授与機関名: 北海道大学
• 授与年月日: 2024-03-25
• 授与年月日（W3CDTF）: 2024-03-25
• 報告番号: 甲第16022号
• 学位: 博士(工学)
• 本文の言語コード: jpn
• 件名標目: 高電圧直流送電; 多端子直流送電システム; 潮流制御; 洋上風力発電; HVDC; multi-terminal HVDC; power flow control; offshore wind farm
• NDC: 500
• 対象利用者: 一般
• 一般注記: (主査) 准教授 原 亮一, 教授 五十嵐 一, 教授 北 裕幸; 情報科学院(情報科学専攻)
• DOI: 10.14943/doctoral.k16022; https://doi.org/10.14943/doctoral.k16022
• 国立国会図書館永続的識別子: info:ndljp/pid/14053515; https://dl.ndl.go.jp/pid/14053515
• コレクション（共通）: 障害者向け資料
• コレクション（障害者向け資料：レベル1）: テキストデータ
• コレクション（個別）: 国立国会図書館デジタルコレクション > デジタル化資料 > 博士論文; https://dl.ndl.go.jp/collections/A00014
• 収集根拠: 博士論文（自動収集）
• 受理日（W3CDTF）: 2025-02-07T22:15:46+09:00
• 記録形式（IMT）: application/pdf
• オンライン閲覧公開範囲: 国立国会図書館内限定公開
• デジタル化資料送信: 図書館・個人送信対象外
• 遠隔複写可否（NDL）: 可
• 掲載誌（URI）: https://doi.org/10.14943/doctoral.k16022; http://hdl.handle.net/2115/93903
• 参照（URI）: http://hdl.handle.net/2115/92449
• 連携機関・データベース: 国立国会図書館 : 国立国会図書館デジタルコレクション; https://dl.ndl.go.jp

• 要約等: 近年，洋上風力発電所（Wind Farm：WF）は大量導入，コスト低減，経済波及効果が期待され，世界的に導入拡大が進められている。洋上 WF は広範囲で，かつ海岸線に沿って設置されるが，地域間の連系線容量は系統容量に比して小さいため，再生可能エネルギーの更なる導入には連系線の拡充が重要である。そこで，面的に分散して建設された複数の洋上 WF の発電電力を大需要地まで送電する手段として，複数の交直変換所（端子）から構成される，高電圧直流送電（High Voltage Direct Current：HVDC）システムの活用が期待され，関連技術の開発が進められている。多端子 HVDC システムは，複数の洋上 WF の発電電力を，送電ロスが少ない直流で送電することが可能なため，効率的な長距離送電を実現できると考えられる。しかしながら，特定の 2 地点間を接続する従来の HVDC システムよりも回路構成が複雑であり，直流系統内の潮流をより綿密に制御することが必要となるなど，技術的な課題が多く残っている。また，多端子 HVDC システムの直流区間において故障が検出された場合，直流遮断器により故障区間のみを遮断することで，事故の影響を大きく受けていない健全回路のみを用いた縮退運転に移行することができる。縮退運転時においてもシステムを停止することなく運転継続を行うためには，故障区間の遮断後のシステム構成を考慮した有効電力・直流電圧制御が必要不可欠である。そこで本論文では，これらの特徴を考慮した多端子 HVDC システムの変換器制御方式を提案する。更に，多端子 HVDC システムは，2 端子 HVDC システムと同様，各端子の融通電力を調整することで，当該端子が接続している交流系統の周波数制御に寄与することが可能である。しかしながら，多端子 HVDC システムは直流区間を介して複数の陸上，洋上系統で相互に接続され，それらの系統間で電力融通を行うため，各端子における緊急時融通電力量の各端子での配分の決定方法や，周波数サポート時における各端子の運転特性の切替について考慮する必要があり，2 端子HVDC システムを対象に開発された周波数制御手法をそのまま適用することは困難である。そこで本論文では，系統安定度向上に貢献する HVDC システムの運用手法を提案する。また，提案手法を適用したシミュレーション解析により，これらの有効性を評価する。; Renewable energy sources have been attracting worldwide attention because of environmental issues, for example the global warming. In addition, the High Voltage Direct Current (HVDC) system is being developed as a gateway system for offshore wind farm (WF) integration and as an inter-regional transmission system. Compared with the conventional point-to-point HVDC system which connects two specific points, Multi-terminal HVDC (MTDC) system has multiple converter stations to realize the flexibility of power dispatch control and better economic efficiency. Therefore, it can be used in the WF integration in different regions However, the circuit configuration of MTDC system is more complex than that of point-to-point HVDC system and many operational issues remain for practical use, such as the need for more precise power flow control in the dc system. In addition, conventional control methods of HVDC system do not consider operation under transient conditions, e.g., when a dc fault occurs on a dc transmission line. Therefore, this paper proposes a new active power and dc voltage control strategy that maintains stable operation even when the MTDC system is partially isolated because of a dc fault occurrence. Furthermore, the MTDC system can contribute to the frequency support of the AC system by regulating the output power of each terminal in the same way as a 2-terminal HVDC system. However, it is difficult to apply the frequency control method developed for 2-terminal HVDC systems to MTDC system without modification. Therefore, this paper proposes an emergency frequency control method that enables appropriate allocation of the amount of output power reference determined according to the frequency deviation to multiple terminals. The effectiveness of the proposed method is evaluated through simulation analysis by applying the proposed method. The effectiveness of the proposed control strategy is confirmed through the simulation analysis by PSCAD/EMTDC.
• DOI: 10.14943/doctoral.k16022; https://doi.org/10.14943/doctoral.k16022
• 記録形式（IMT）: application/pdf
• 一次資料へのリンクURL: Ayaka_Nakamura.pdf （fulltext）; https://eprints.lib.hokudai.ac.jp/repo/huscap/all/93903/Ayaka_Nakamura.pdf
• オンライン閲覧公開範囲: インターネット公開
• 参照（URI）: HDL; https://hdl.handle.net/2115/92449
• 連携機関・データベース: 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• 提供元機関・データベース: 北海道大学 : 北海道大学学術成果コレクション