研究の概要

デンマーク・ボーンホルム島の配電網を対象に、リアルタイムデジタルツイン（DT）を実装して分散型エネルギーリソース（DER）急増下での系統安全管理を実証した研究。スマートメーターデータとネットワーク位相情報を統合し、通常運転時および送電線1回線脱落（N-1）時の安全評価を実施。最適化ベースの柔軟性活性化を通じた予防・是正措置を自動的に導出する。太陽光・風力・EVが密に分布する能動型配電網では、電圧逸脱と熱的制約が最も頻発する問題であると特定した。

主な発見・成果

  • スマートメーターの実測データを使ったDTがN-1シナリオ下でも電圧・熱制約違反を事前に検出できることを実証。
  • 電圧大きさ制約が最も頻発するボトルネックとなり、負荷変動・偶発的脱落シナリオの両方で顕在化。
  • 有効・無効電力の協調制御による柔軟性活性化が制約違反を有効に抑制することを確認。
  • ボーンホルム島という実ネットワークデータを用いることで、シミュレーション上の仮定に頼らない検証を達成。

実務への応用

EV・ヒートポンプ・屋根置きPVの普及が加速する配電系統において、従来の「受動的配電管理」から「能動的・予防的な柔軟性管理」への転換が不可欠になっている。本研究が示すDTアプローチは、スマートメーターインフラが整備されつつある日本の配電事業者にも直接応用できる。特にN-1想定での過電圧・過負荷シミュレーションをリアルタイム化することで、増設投資を抑えながら高水準の系統安全を確保できる。配電事業者・系統オペレーターがDERアグリゲーターとの柔軟性取引設計に使えるデータ基盤としても機能する。