再エネ主力化に向けた市場主導型電力系統制御の数理を研究しています
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2021年10月に閣議決定された第6次エネルギー基本計画では、2050年のカーボンニュートラル達成に向けて「S＋3E」すなわち、Safety（安全性）、Energy Security（エネルギー安定供給）、Economic Efficiency（経済効率性）、Environment（環境適合）を同時に達成しながら再エネの導入をさらに拡大することを目指しています。一方で、現在の電力系統運用は、火力や原子力などの従来型発電を前提にして設計されているため、天候によって不確かに変動する再エネの特性を適切に考慮できているとは言えません。
本研究室では、システム制御の数理学を駆使して、再エネ主力化を見据えた系統安定性と経済性を両立する市場主導型制御について研究しています。具体的には
再エネ不確かさを考慮した大規模蓄発電計画の機械学習に基づく高速化
火力・原子力発電と併せて再エネと蓄エネを経済評価するリアルタイム市場メカニズムの解析と設計
力学的エネルギー消散性に基づく同期発電機群とグリッドフォーミングインバータ機器群の市場主導型制御
計画と運用の統合型シミュレーション環境構築に向けたGUILDAの拡張
などに取り組んでいます。これらの研究開発には、分散協調制御、数理最適化、時系列予測、メカニズムデザイン、機械学習、モデル予測制御などの幅広い技術や知見の統合が不可欠です。
本プロジェクトでは、経済産業省の資源エネルギー庁とも連携して「日本版コネクト＆マネージ」に関する制度設計を議論していきます。本研究開発を通じて、システム制御数理の立場からスマートグリッドのあるべき未来像を提示することを目指します。
（参考情報）
『電源の統合コスト低減に向けた新たな研究開発・調査に着手―電力システムの柔軟性確保・最適化によるS＋3Eの同時達成を目指す―』 [⎋ NEDO]
『知っておきたい経済の基礎知識～S+3Eって何？』[⎋ METI Journal ONLINE]
『電力ネットワーク利用の改革〜日本版コネクト&マネージ他』[⎋ OCCTO]
NEDO：電源の統合コスト低減に向けた電力システムの柔軟性確保・最適化のための技術開発事業 研究開発項目2 [⎋ NEDO]
研究開発課題：再エネ主力化を見据えた系統安定性と経済性を両立する市場主導型制御機構の数理的研究（2024.06-2027.03）
研究機関：三菱総合研究所、送配電システムズ、日立製作所、電力中央研究所、テプコシステムズ、横浜国立大学 、東京工業大学
研究成果
研究成果
学術雑誌論文
学術雑誌論文
Taku Nishino, Aranya Chakrabortty, Takayuki Ishizaki: A Necessary and Sufficient Condition for Equilibrium-Independent Passivity of Power Systems with Two-Axis Generators. IEEE Transactions on Automatic Control. in press.
国際会議論文
国際会議論文
Youngchae Cho, Insoon Yang, Takayuki Ishizaki: Robust Continuous-Time Generation Scheduling under Power Demand Uncertainty: An Affine Decision Rule Approach. 64th IEEE Conference on Decision and Control (CDC), to appear, 2025.
Jigen Koizumi, Taku Nishino, Takayuki Ishizaki: Passivity Analysis of Inverter-Based Power Systems with Lossy Transmission Networks Having a Constant Resistance-to-Reactance Ratio (Position Paper). 2025 SICE Festival with Annual Conference. 2025 to appear.
Taku Nishino, Jigen Koizumi, Takayuki Ishizaki: Approach to Power System Reduction Preserving small-signal Stability based on Energy Functions (Position Paper). 2025 SICE Festival with Annual Conference. 2025 to appear.
Byeonghwa Lee, Khine Oo Saw Kay, Judy Mohamad, Youngchae Cho, Takayuki Ishizaki: Locational Marginal Pricing under Uncertainty for Day-ahead Energy Market with Renewable Energy Resources and Storage Batteries (Position Paper). 2025 SICE Festival with Annual Conference. 2025 to appear.
Khine Oo Saw Kay, Judy Mohamad, Takayuki Ishizaki: Locational Marginal Pricing for Electricity Markets Using Small-Signal Stability-Constrained DC Optimal Power Flow (Position Paper). 2025 SICE Festival with Annual Conference. 2025 to appear.
Taku Nishino, Takayuki Ishizaki: Equilibrium-Independent Passivity of Power Systems Composed of Park Synchronous Generator Models. Proc. of 2025 American Control Conference (ACC), to appear.
Taku Nishino, Yoshiyuki Onishi, Takayuki Ishizaki: Small-Signal Stability Condition of Inverter-Integrated Power Systems:Closed-Form Expression by Stationary Power Flow Variables. 10th IFAC Conference on Networked Systems. to appear 2025.
国内会議発表
国内会議発表
西野択, 小泉慈元, 石崎孝幸: 電力系統の定態安定性評価のためのエネルギー関数の凸性に基づく等価縮約手法. 令和7年電気学会電力・エネルギー部門（B部門）大会, 2025.
小泉慈元，西野択，石崎孝幸: 平衡点によらない受動性に基づく定態安定性解析：送電線単体への局所化. 令和7年電気学会電力・エネルギー部門（B部門）大会, 2025.
孫博強、石崎孝幸: 送電網エネルギー関数を用いた凸最適化に基づく潮流計算法. 令和7年電気学会電力・エネルギー部門（B部門）大会, 2025.
Byeonghwa Lee, Saw Kay Khine Oo, 齋藤 空, 石崎 孝幸: 送電網エネルギー関数による定態安定性制約付きDC最適潮流計算. 令和7年電気学会電力・エネルギー部門（B部門）大会, 2025.
Saw Kay Khine Oo, Byeonghwa Lee, 石崎孝幸: 電圧位相ランク1 更新に基づく定態安定性を考慮した負荷配分調整. 令和7年電気学会電力・エネルギー部門（B部門）大会, 2025.
齋藤空，Byeonghwa Lee，岡田康佑，石崎孝幸: 分散型電源と送電損失を考慮した地域別限界価格の決定. 令和7年電気学会電力・エネルギー部門（B部門）大会, 2025.
Judy Mohamad, 石崎 孝幸: 非凸コスト関数の双凸共役変換に基づく凸包プライシング. 令和7年電気学会電力・エネルギー部門（B部門）大会, 2025.
Youngchae Cho, 石崎孝幸: 再生可能エネルギーの不確実性と送電制約を考慮したアグリゲーター向け電力市場設計. 第12回制御部門マルチシンポジウム, 1M5-3, 2025.
大西慶幸, 西野 択, 石崎孝幸: 同調等価群で構成された電力系統の定態安定性に対する必要十分条件. 第12回制御部門マルチシンポジウム, 2M4-3, 2025.
Lee Byeonghwa, Saw Kay Khine Oo, Mohamad Judy, Cho Youngchae, 石崎孝幸: 再生可能エネルギーと蓄電池が導入された電力市場における地点別限界価格の決定. 第12回制御部門マルチシンポジウム, 1M5-4, 2025.
西野択, 大西慶幸, 石崎孝幸: モデル詳細度が異なる同期発電機における電力系統の定態安定性の等価性. 第12回制御部門マルチシンポジウム, 2A4-4, 2025.
小泉慈元, 石崎孝幸: 次世代インバータ機器が混在する電力系統の定態安定性解析. 第67回自動制御連合講演会, 12F-3, 2024.
大西慶幸, 西野択, 石崎孝幸: 送電網のエネルギー関数に基づく電力系統の電圧安定性解析. 第67回自動制御連合講演会, 11G-3, 2024. 自動制御連合講演会 優秀発表賞
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