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かなり電気工学もしくは力学の専門的な質問です.

電力系統は,周波数 50.0Hzもしくは60.0Hzで運用されていますが,実際は(電力の細かな需給バランスに応じて)すこしずつ揺らいでいます.
ここでは,その擾乱に,ガバナーフリーで対応している状況(その時間スケール)を想定します.

そのような「周波数の擾乱」は,電力系統にぶらさがっている すべての発電所の発電機の回転に,同じように影響するはずですが,知りたいのは,その擾乱の程度によって,どの程度(何%),グリッド全体でエネルギーのロスがあるだろうか?という点です(計算手法を知りたいのです).

先進国ではおそらく小さくて問題にならないと思いますが,途上国では1Hzくらい揺らいでいますので,それなりの大きさになりそうな気がします.

アナロジーとしては,スムーズな道を50km/hで進む車と,でこぼこ道を50km/hで進む車では,同じ車でも,燃費が後者の方が悪くなるはずですね.

計算のアプローチとしては,2つありそうです:

(1) 電力系統全体で考えた場合,「周波数感応度 (MW/Hz)」から,計算できるのでしょうか?

(2) あるいは発電所の発電機に注目して,一定の(50Hz)周波数で回転している発電機に,たとえば 1Hz?のサインカーブやデルタ関数の小さな外力が加わったときのエネルギー増加分として考えればいいのでしょうか?

その他にもアプローチがありそうな気もします.


ネットで調べてみたのですが,該当する情報を見つけられませんでした.
(1)のアプローチでしたら,単振動や回転体への擾乱として,機械工学手法が使えそうな気もしますが,問題設定の仕方に自信がありません.

計算のロジック,もしくは,参考となる情報や文献をご存じでしたら,教えていただければ幸いです.

当方,この方面のプロではありませんが,ある程度の物理学の知識は持っています.

類似のアナロジーでも助かります.

よろしくお願いいたします.

A 回答 (3件)

系統「全体」の周波数ズレがエネルギーロスを発生させるとは思えませんが・・・


なぜそう思うのでしょう?
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます.
周波数のfluctuationsがあると,発電機の回転がスムーズになりません.
その分,一種の摩擦のような効果があると思いますが,いかがでしょうか?
(電気自動車の回生ブレーキも100%回収できるわけではありません)
ちなみに,いま問題にしているのは,fluctuationの大きさによるロスの話で
平均周波数のシフトの話ではありません(これはこれで別の議論ですね)

お礼日時:2017/11/26 23:18

そう簡単ではないでしょう。


位相ずれによる電圧差による電流は、発電機間の同期を保とうとする方向に
トルクを発生させるので、発電機間は自ら強固に同期を保とうとします。
つまり、個々の発電機の不安定さほど、同期はズレないらしいです。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます.
ただ,問題にしているのは,系統「全体」の周波数が,ターゲット50.0Hzからずれたとき,どの程度,エネルギーロスが発生するか?という点ですので,主旨が異なってきます.発電機間のズレの話ではありません(基本はすべての発電機は,周波数も位相も同期していると理解しています).

お礼日時:2017/11/26 22:49

[周波数の変動]にて検索しましたら、関連の資料(東京電力)があり


ました。
その資料によりますと、周波数の変動範囲は0.2Hzとしているよう
です。また、数%の周波数変動があると発電を停止せざるを得ない
とも記載されていました。
ダウンロードして参考にすることをお勧めします。

「電力会社における周波数調整と会社間連携について/東京電力」
http://www.re-policy.jp/keito/2/030912_09.pdf
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます.
ただ 知りたかった内容とは異なります...

お礼日時:2017/11/26 22:46

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