先進理工系科学研究科
電気システム制御プログラム
大学院工学研究科副研究科長
工学部副学部長
教授　餘利野　直人

研究紹介（宣言に寄せて）

カーボンニュートラル実現の障壁として、現在、再エネ大量導入と従来形発電所の減少の同時進行による電力システムの不安定化が課題となり、一方では大災害時の強靱なエネルギー供給手段が求められています。我々は、この両者を解決する新形単相インバータの開発に成功しました。これより，①平時には無数の末端の単相需要家サイドから電力システムを安定化して再エネ導入量を格段に増やすことができ、②災害時には末端の家庭が協力し合う強靱なエネルギーシステム「自立型単相マイクログリッド」を構築できます。需要家の再エネ導入と災害対策、過疎地域への適用、低圧配電線マイクログリッド、スマートコミュニティ構築など、今後カーボンニュートラルとエネルギー強靱化に向けて様々な応用が可能となります。

研究実施連携体制

現在、提案する単相インバータ技術の実証プロジェクトを立ち上げています。本プロジェクトでは広島大学・餘利野がプロジェクトリーダーを努め、共同実施者として、広島大学の他に2大学、電力会社、電気設備会社、電力系コンサルタント会社、インバータ試作メーカ、および自治体により構成しています。計画では新形機器を試作して東広島市内（小谷地域センター）において、開発した単相インバータの導入・運用実証試験を実施する予定です。新形インバータを社会実装するためには法制度面で環境整備も今後必要となるなど、プロジェクト自体がかなり時代を先取りしたものですが、持続可能な社会の実現および日本の未来のためには不可欠な技術と考え、知恵を出し合っています。

研究の特色や強み

本研究では、安定性を確保できる非干渉コア設計の概念に基づく単相インバータの開発および単相マイクログリッドを構築する技術開発を行いますが、このプロジェクトは、世界でも新規性の高い取り組みです。これは、太陽光発電や蓄電池などの独立した単相交流電源を、基幹電力システムの従来型発電機のように相互に自由にかつ安定に接続する新技術で、これまでに存在しなかった「単相交流」で「自立型マイクログリッド」を構築できる道筋を示しました。一般家庭は単相交流の配電線に接続されており、ここに大量の再エネを導入して一般需要家を強靱化しながら、カーボンニュートラルを実現するという他にはないアプローチです。従来の三相システムと協調しながら、全ての再エネや既存電源を制御する研究も同時に進めています。

意気込み（宣言に寄せて）

国で描く2050年のカーボンニュートラルの実現には、国内の全ての需要家端で提案技術の社会実装が必要と考えられます。広島大学ではこれに先立ち、2030年の実現に向けて、この技術をスマートキャンパス構想において展開し全国に向けて発信できれば、日本および世界全体に対して大きなインパクトがあると考えられます。本技術については、日本学術会議をはじめ多数のシンポジウムでも情報発信してきました。これからの我が国の電力システムの安定化、地域単位での再エネ100％達成の他、安全・安心社会の構築に不可欠な、国民全てが幸せになる技術と思います。プロジェクトにおいては地域の受け皿としてNPOを設立予定であり、広島大学オープンイノベーション事業本部の支援のもと、社会実装のための事業化も検討中です。

図 単相交流マイクログリッド構想

図:新技術の強み・従来にはなかった特長

図:単相同期化力インバータ（SSI）の概要