進行中の山火事に対する回復力のある電力系統運用のための切断集合と安定性制約最適電力流れ

Core Concepts

進行中の山火事に対して、電力系統の静的安全性と動的安定性を同時に確保するための切断集合と安定性制約最適電力流れ(CSCOPF)を提案する。

Abstract

本論文では、進行中の山火事に対する電力系統の回復力を確保するための新しい手法を提案している。 まず、切断集合分析を用いて静的安全性を確保する。切断集合とは、その集合内の送電線が脱落すると系統が分断されるような送電線の集合である。山火事の影響で送電線が過負荷になると、切断集合が飽和し、系統の分断につながる可能性がある。提案手法では、切断集合の飽和を迅速に検出し、最適な発電機再配分によって過負荷を解消する。 次に、機械学習を用いた過渡安定性予測手法を導入する。山火事による短時間での連続的な送電線アーク故障は、発電機の脱調を引き起こす可能性がある。提案手法では、発電機の過渡安定性を予測し、必要な発電機出力調整量を算出する。 これらの静的安全性と動的安定性の制約を最適電力流れ問題に組み込むことで、コストを最小化しつつ、進行中の山火事に対する電力系統の回復力を確保する。 IEEE 118バス系統を用いた数値実験の結果、提案手法が静的および動的な系統脆弱性を効果的に緩和し、運用コストの増加を最小限に抑えられることを示している。

Stats

影響を受ける送電線の容量は合計534 MW 飽和した切断集合の送電容量余裕は-187.086 MW 過渡安定性を確保するために必要な発電機出力調整量は-118 MW

Quotes

"進行中の山火事に対する電力系統の回復力を確保することは非常に困難である。" "従来の事故解析ツールは、このような現象に対応できない。" "提案手法は、静的安全性と動的安定性の両方を同時に確保することができる。"

Key Insights Distilled From

Cut-set and Stability Constrained Optimal Power Flow for Resilient Operation During Wildfires

by Satyaprajna ... at arxiv.org 04-22-2024

https://arxiv.org/pdf/2311.05734.pdf

Deeper Inquiries

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提案手法である発電機出力の再配分は、再生可能エネルギー主体の電力系統にも適用可能です。再生可能エネルギー源の変動性を考慮し、再配分アルゴリズムを再生可能エネルギー発電所に適用することで、系統の安定性を維持しながら再生可能エネルギーの有効活用が可能となります。再生可能エネルギー源の特性に合わせてアルゴリズムを調整することが重要です。

電力系統の回復力を高めるためには、ハードウェアの強化や資産管理の最適化など、本論文で扱った運用面以外の対策も重要であると考えられる

電力系統の回復力を高めるためには、運用面以外の対策と提案手法を組み合わせることが重要です。 ハードウェアの強化や資産管理の最適化などの予防的対策を実施することで、災害時の影響を最小限に抑える。 提案手法を適用する際に、ハードウェアの強化や資産管理の最適化によって得られた情報を活用し、再配分や安定性制御の際に考慮することで、より効果的な対策を実現できる。 緊急時には、ハードウェアの強化や資産管理の最適化に基づいて迅速かつ適切な決定を下すための意思決定支援システムを構築し、提案手法と統合することで、電力系統の回復力を最大化することが可能となる。