低碳素技术研究

能源管理

为了建设低碳化社会,太阳能、风能等可再生能源正在迅速普及。 然而,由于可再生能源的产量受天气条件影响波动较大,随着可再生能源的推广,供需平衡变得困难。
目前,通过调整火力发电和抽水蓄能发电的输出来维持供需平衡,但为了引进更多的可再生能源,利用各种装置来调整供需平衡的技术开发正在积极进行中。
例如,根据电力供需情况控制空调系统、蓄电池等耗电设备的需求响应技术,以及将分散在各地的太阳能、家用蓄电池等设备进行集体控制,使其看起来犹如一个巨大的发电厂的虚拟电厂(VPP)技术等,都备受关注。
本公司从事发电,电力零售,氢能源销售业务,拥有多处发电、储能设施和制氢设施。 因此,我们可以通过在自己拥有的这些设施中采用上述技术,为电力系统的稳定化和可再生能源的普及做出重大贡献。为此,我们正致力于开发独自的能源管理技术,根据电力和氢气需求、市场价格和设施特点来优化设施的运行。

预测技术的开发

 为了实现每个设施的最佳运行,必须根据对可再生能源发电、电力和氢气需求以及电力市场价格的准确预测。我们会评估外部的各种预测技术,并在内部开发预测系统。 例如,在太阳能发电预测领域,我们开发了一种高度准确的预测方法,它结合了基于工程学的方法,根据电源板的特性和安装条件预测发电量,以及基于人工智能的方法,根据过去的发电量预测未来的发电量,我们正在各种项目中使用这种方法。

开发利用氢气的能源管理技术

氢气可以通过电解水产生。 因此,在可再生电力过剩时生产氢气,就可以在将可再生电力作为氢能储存的同时,为稳定电力供需平衡做出贡献。 此外,制氢设备由于能够快速响应输出指令,还可以提供维持电力系统频率的功能。 此外,由于氢气可以通过燃料电池、氢气涡轮机等重新转化为电能,因此在可再生能源供应不足或紧急情况下,可以利用储存的氢气发电。
我们充分利用氢气的这些特性,已经开发了一种能源管理技术,以同时优化电力和氢气的供应和需求,并经济地运行每个设施。 从2022年度开始,我们的横滨旭氢气站已经使用该系统运行。由我们的员工开发的python程序进行设备的控制优化,并且经常改进该控制程序。

图 氢气能源管理系统(氢气EMS)的概念图

开发示范平台系统hammock™

我公司中央研究所安装了各种类型的设备,包括太阳能发电设备、蓄电池、制氢设备和电动汽车充电器。我公司开发了一套云系统,将这些设施连接到互联网上,并对其进行统一监控。通过该系统,我们可以立即将新设计的控制技术应用到实际设备中,并进行验证。

图 演示平台系统hammock™的屏幕显示实例

技术栈

在内部开发系统时,我们总是挑战使用最新的技术,并尝试选择最合适的技术栈。

表 技术栈的例子(截至2022年12月)

Backend Python (FastAPI)
Optimization PuLP, Gurobi
Machine Learning Python, scikit-learn, LightGBM, Optuna, MLflow
Infrastructure AWS, serverless framework
Database AWS RDS (PostgreSQL, Aurola serverless), AWS DynamoDB
Environment VSCode (devcontainer), docker
Code Management, CI/CD GitHub, GitHub Actions