電気電子情報工学科

明日の地球につながる技術

電力システム研究室(福井伸太 教授)

次世代電力システムの計画、運用、制御、解析

電力システムは、発電所での電気の発生から、送電線・地下ケーブルや変電所を経由しての電気の流通、工場やビル・一般家庭の需要家における電気の消費までを対象とする非常に大規模で複雑なシステムです。このため、電力システムを構成する個々の機器ではなく、システム工学的な観点から見た電力システムの周波数および電圧の制御、経済的な運用、供給の信頼性を扱います。基本となる研究アプローチは、システム全体としての特性はどのようなものであるか、システムとして必要とされる性能特性は何か、それを実現させるためには、構成要素となるハードウェアやソフトウェアをどのように組合わせて、電力システムを計画、運用、制御していくべきかという問題の解決方法を探求します。

最近では、世界的な温室化ガス排出削減の観点から、従来の化石燃料による大規模集中型の発電所に加えて、太陽光や風力による小規模分散型の再生可能エネルギー電源を需要家近くに大量に連系することが検討されています。東日本大震災以降は、原子力発電依存度の減少、自然災害時などの緊急時における供給力確保、需要抑制が議論されるようになりました。

本研究室では、これらの実社会における新たなニーズを適宜取り込みながら、21世紀末頃までを想定した次世代の電力システム構築に向けた研究を行います。電力システムの計画、運用、制御においては、従来にはなかったさまざまな不確実性が増えています。例えば、電力の流通を構成する機器の老朽化に加えて、電源構成の変化、電力流通の広域化、電力需要の管理が必要とされています。これらの不確実性をいかにしてとらえて、実際にはどのように扱って実現していけばよいのかを研究テーマとして取り上げていきます。

新たな不確実性を考慮した最適な計画・運用・制御の手法を検討するためには、まずは電源構成の変化や需要家の電力消費を反映した将来時点での電力システムの動きを理解して分析する必要があります。このため、電力システムの状態変化をミュレーションして解析できる環境を計算機ネットワーク上に構築していきながら、研究テーマに取り組んでいます。

この研究室を希望する方へ

電気は現代の社会インフラを支える重要な2次エネルギーとなっていることは、東日本大震災直後の電力不足時において実感されていたと思います。電気の発生、流通、消費を対象とする電力システムの研究では、実社会における新たなニーズを常に把握しておくことが必要です。常日頃から新聞やテレビなどを通じて、本分野に興味と関心を持っていること、また多方面から提示されています課題を解決して社会に役立ていこうとする強いイニシアティブを希望します。

本分野では先行する海外の研究成果を常にキャッチアップしておくことが重要です。海外の文献調査だけでなく研究の価値を高めるためにも、国際学会での発表を行っていきますので、コミュニケーション手段である英語は必須となります。