太陽光発電，風力発電などの再生可能エネルギーによる分散電源(*1)の電力系統への大量導入が進んでいます。これらの再生可能エネルギーによる発電設備は従来の発電機とは異なり，パワーエレクトロニクス機器を介して電力系統に接続されることになります。これからの電力系統はこうしたパワーエレクトロニクス機器が大きな役割を果たすことが予想されており，この新しい電力系統はeGrid，あるいはElectronified Power Systemと呼ばれ始めています。そして，再生可能エネルギーによる分散電源が電力系統に大量に導入されると，下記のようないろいろな問題を引き起こすことが懸念されています。
- 【電力需給のアンバランス】電力系統は電力の需要と供給が常にバランスしていなければなりません。アンバランスになると2018年9月の北海道のように周波数が不安定となり大停電が起きてしまいます。しかし，再生可能エネルギーの発電量は天候次第で大きく変動し不安定です。特に離島のような小さな電力系統では，蓄電池などを導入し，電力の需要（負荷）と供給のバランスをとる必要があります。
- 【配電線電圧の上昇】太陽光発電設備が配電系統に多く接続されるようになると，発電量が負荷を超える場合には電力が系統に流入し（逆潮流），配電系統の電圧が上昇して基準範囲内を超えてしまう恐れがあります。
- 【電力系統の慣性不足】太陽光発電や風力発電は，従来の電力系統における発電機（同期発電機）と異なり回転機ではないので，機械的なエネルギーによって電力の変動を吸収することができません。そのため周波数の変動が大きくなり系統が不安定になると懸念されています。
- 【新しい保護システムの必要性】パワーエレクトロニクス機器は従来の発電機や変圧器のように事故時に，短時間に大きな電流を流すことはできずすぐに運転を停止してしまいます。そのため，大きな事故電流を検出し保護動作を行う従来の電力系統の保護システムがうまく働かなくなることが予想されています。
パワーエレクトロニクス機器が大量導入された電力系統におけるこれらの問題に対する解決策を示していくことが，私達の研究室の目標です。
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| 風力をはじめ，再生可能エネルギーの導入が進んでいます |
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パワーエレクトロニクス機器を介して
連系される再生可能エネルギーによる分散電源 |
*1 従来の火力，水力，原子力発電のように遠隔地で大規模な発電を行う電源を集中型電源と呼ぶのに対し，太陽光発電のように都市部・近郊にて小規模発電を行う電源を分散型電源（分散電源）と呼びます
