直流マイクログリッドの電力品質向上のための制御システムの設計と開発

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a detailed control system design and performance metrics for HESS, useful for further optimization studies.

🏢実務担当者:Offers insights into hybrid storage configurations that can improve power quality and reduce operational costs for solar installations.

🏛政策担当者:Highlights the economic viability of hybrid storage, supporting policies that incentivize advanced storage technologies.

<title>抄録</title> <p>再生可能エネルギー源の現代の電力網への統合は、間欠性、信頼性、電力品質に関連する重大な課題を提示する。本論文は、太陽光発電（PV）技術とバッテリーおよびフライホイール貯蔵ソリューションを組み合わせたハイブリッドエネルギー貯蔵システム（HESS）の設計、モデリング、および性能最適化に関する包括的な調査を提示する。本研究は、異なる貯蔵技術の相補的特性を活用する高度なハイブリッドアーキテクチャを開発することにより、再生可能エネルギーシステムにおける強化されたエネルギー管理戦略の緊急のニーズに対処する。提案された太陽光PV–バッテリー–フライホイールHESSは、高エネルギー密度および長時間貯蔵用のバッテリーと、高電力密度および急速応答能力用のフライホイールを統合する。MATLAB/Simulinkを用いた詳細な数学的モデリングを通じて、変動する太陽放射、変動する負荷需要、および系統擾乱を含む様々な運用シナリオ下でのシステム挙動をシミュレートする。本研究は、ファジーロジックおよびモデル予測制御（MPC）を組み込んだ高度な制御アルゴリズムを採用し、システム構成要素間の電力フロー管理を最適化する。結果は、ハイブリッド構成が単一貯蔵ソリューションと比較して全体的なシステム効率を23.7%向上させ、バッテリーのサイクル応力を41%低減し、バッテリー寿命を約38%延長することを実証する。フライホイール構成要素は高周波電力変動の87%を首尾よく処理し、バッテリーはベースロードエネルギー貯蔵を管理する。系統擾乱へのシステム応答時間は64%改善され、ピーク需要期間中の電圧安定性は31%向上した。経済分析は、20年間の運用期間にわたって貯蔵の均等化コスト（LCOS）が18%削減され、現在の市場条件下での回収期間が7.3年と推定されることを明らかにする。調査結果は、適切に最適化されたHESS構成が、特に長時間のエネルギーシフトと迅速な電力品質補正の両方を必要とするシナリオにおいて、系統連系型太陽光アプリケーションに優れた性能を提供することを示す。本研究は、持続可能なエネルギー移行に向けて取り組む再生可能エネルギーシステム設計者、系統運用者、および政策立案者に貴重な洞察を提供する。</p>

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

<title>Abstract</title> <p>The integration of renewable energy sources into modern power grids presents significant challenges related to intermittency, reli-ability, and power quality. This research paper presents a comprehensive investigation into the design, modelling, and performance optimization of hybrid energy storage systems (HESS) that combine solar photovoltaic (PV) technology with battery and flywheel storage solutions. The study addresses the critical need for enhanced energy management strategies in renewable energy systems by developing an advanced hybrid architec-ture that leverages the complementary characteristics of different storage technologies. The proposed Solar PV–Battery–Flywheel HESS integrates batteries for high energy density and long- duration storage with fly-wheels for high power density and rapid response capabilities. Through detailed mathematical modelling using MATLAB/Simulink, we simulate system behaviour under various operational scenarios including variable solar irradiation, fluctuating load demands, and grid disturbances. The research employs sophisticated control algorithms incorporating fuzzy logic and model predictive control (MPC) to optimize power flow man-agement between system components. Results demonstrate that the hybrid configuration achieves 23.7 improve-ment in overall system efficiency compared to single-storage solutions, reduces battery cycling stress by 41 and extends battery lifespan by approximately 38. The flywheel component successfully handles 87 of high-frequency power fluctuations, while the battery manages base-load energy storage. System response time to grid disturbances improved by 64, with voltage stability enhanced by 31 during peak demand periods. Economic analysis reveals a levelized cost of storage (LCOS) reduction of 18 over a 20-year operational period, with payback time estimated at 7.3 years under current market conditions. The findings indicate that properly optimized HESS configurations offer superior performance for grid- connected solar applications, particularly in scenarios requiring both long-duration energy shifting and rapid power quality correction. This research contributes valuable insights for renewable energy system designers, grid operators, and policymakers working toward sustainable energy transitions.</p>

• Research Square https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-10532269/v1first seen 2026-08-08 04:33:07 · last seen 2026-08-21 04:19:03