도쿄공업대학 등의 연구그룹은 전력의 안정공급에 빠뜨릴 수 없는 전력네트워크 발전기군의 동기화 현상을 세계 최초로 이론 해명하는 데 성공했다.그리고 이 이론에 근거해, 송전망으로 복잡하게 결합된 발전기군의 동작을 효율적으로 해석·제어할 수 있는, 전력 네트워크의 집약 모델을 세계에 앞서 구축했다.

 복수의 발전기군에서 회전자의 위상각이 갖추어지는 「동기 현상」은, 전력의 안정 공급에 깊은 관계가 있는 것이 알려져 있다.구체적으로는, 어느 발전기가 동기하지 않게 되면, 그 발전기나 주변의 발전기는 안정적으로 운전할 수 없게 되어, 최악의 경우, 정전 등의 심각한 사건이 일어난다.
특히 태양광 발전 등의 재생 가능 에너지는 기상 조건의 변화로 발전량이 불규칙하게 변동하기 때문에, 발전기군의 동기를 유지하는 것이 어렵다고 한다.향후 재생가능에너지의 대량 도입을 전망하는 일본에서는 효율적인 발전·송전에 관련된 동기 현상의 해석이 불가결하다.

 이러한 가운데, 본 연구에서는 전력 네트워크의 모델링이나 안정성 해석, 안정화 제어 등에 관한 일련의 연구 성과를 그래프 이론이라는 수학 이론의 관점에서 검토했다.지금까지의 동기 현상의 해석은 수치 시뮬레이션에 의한 것이 주류였지만, 연구 그룹은 그래프 이론에 있어서의 네트워크의 대칭성에 주목.그 결과, 송전망의 대칭성이 발전기군의 동기를 실현하는 기본 원리인 것이 분명해졌다.

 게다가, 이 송전망의 해석에 근거해, 발전기군의 동작의 효율적인 해석과 제어계의 최적 설계가 가능해지는, 전력 네트워크의 집약 모델 구축 수법을 개발했다.이것에 의해, 재생 가능 에너지의 대량 도입에도 견딜 수 있는 전력망 설계로의 발전에, 기대가 갖춰지고 있다.

논문 정보:【Proceedings of the IEEE】Graph-Theoretic Analysis of Power Systems

대학 저널 온라인 편집부

대학 저널 온라인 편집부입니다.
대학이나 교육에 대한 지견・관심이 높은 편집 스탭에 의해 기사 집필하고 있습니다.