氏名

ヨシダ アキラ

吉田 彬

職名

次席研究員(研究院講師) (https://researchmap.jp/7000005095/)

所属

(スマート社会技術融合研究機構)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
a.yoshida@aoni.waseda.jp
メールアドレス(その他)
yoshida@power.mech.waseda.ac.jp

URL等

WebページURL

http://mechlog.jp/(Github pages)

研究者番号
90707887
ORCID ID
0000-0003-0280-9674

学歴・学位

学歴

2012年04月-2015年03月 早稲田大学 基幹理工学研究科 機械科学専攻
2010年04月-2012年03月 早稲田大学 基幹理工学研究科 機械科学専攻
2006年04月-2010年03月 早稲田大学 理工学部 機械工学科

学位

博士(工学) 課程 早稲田大学

修士(工学) 課程 早稲田大学

経歴

2018年04月-2019年03月基幹理工学部機械科学・航空学科講師(任期付)
2016年04月-2018年03月基幹理工学部機械科学・航空学科助教
2013年04月-2016年03月基幹理工学部機械科学・航空学科助手

所属学協会

日本機械学会

アメリカ機械学会

エネルギー・資源学会

計測自動制御学会

IEEE

受賞

Best Paper Award Second Prize of ECOS 2015

2016年06月

研究分野

キーワード

省エネルギー、最適設計、最適運用、最適制御、エネルギー管理システム、需要家側エネルギーリソース

科研費分類

工学 / 総合工学 / エネルギー学

工学 / 機械工学 / 知能機械学・機械システム

論文

Stochastic receding horizon control minimizing mean-variance with demand forecasting for home EMSs

Akira Yoshida;Jun Yoshikawa;Yu Fujimoto;Yoshiharu Amano;Yasuhiro Hayashi

158p.1632 - 16392018年01月-2018年01月 

DOIScopus

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ISSN:03787788

概要:© 2017 Elsevier B.V. As demand-side energy management system (EMS) has not only a function to maximize owner's utility by automatic control but also a potential capability to respond a demand activation, demand-side EMS is expected to fulfill the key role for intelligent control of community energy management. To achieve the stable control result of EMS against the uncertain environment, it needs approach from both forecast and operation sides. The objective of this study is to construct a control scheme for a home EMS from a practicable implementation perspective and to evaluate the control performance of the scheme proposed. The scheme is composed of operational planning with receding horizon and energy demand forecasting. The goal of the scheme is to maximize householder's utility only by retrofitting the home EMS to a residential household. Throughout numerical results, it is revealed that the better control performance comes from the conservative operational strategy derived from the multiple scenarios.

Distributed energy management for comprehensive utilization of residential photovoltaic outputs

Yu Fujimoto;Hiroshi Kikusato;Shinya Yoshizawa;Shunsuke Kawano;Akira Yoshida;Shinji Wakao;Noboru Murata;Yoshiharu Amano;Shin-ichi Tanabe;Yasuhiro Hayashi

9(2)p.1216 - 12272018年01月-2018年01月 

DOIScopus

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ISSN:19493053

概要:© 2016 IEEE. The introduction of photovoltaic power systems is being significantly promoted. This paper proposes the implementation of a distributed energy management framework linking demand-side management systems and supply-side management system under the given time-of-use pricing program for efficient utilization of photovoltaic power outputs; each system implements a consistent management flow composed of forecasting, operation planning, and control steps. In our framework, demand-side systems distributed in the electric distribution network manage individual energy consumption to reduce the residential operating cost by utilizing the residential photovoltaic power system and controllable energy appliances so as not to inconvenience residents. On the other hand, the supply-side system utilizes photovoltaic power maximally while maintaining the quality of electric power. The effectiveness of the proposed framework is evaluated on the basis of an actual Japanese distribution network simulation model from both the supply-side and demand-side viewpoints.

Impact of electric battery degradation on cost- and energy-saving characteristics of a residential photovoltaic system

Akira Yoshida;Tomikazu Sato;Yoshiharu Amano;Koichi Ito

124p.265 - 2722016年07月-2016年07月 

DOIScopus

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ISSN:03787788

概要:© 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.In Japan, a feed-in tariff scheme has been implemented to promote the use of photovoltaic power generators in combination with electric batteries. Although many researchers have assessed the operation of grid-connected photovoltaic systems with electric batteries, little attention has been paid to the impact of the electric batteries' degradation characteristics. This paper evaluates the operation of a grid-connected photovoltaic/electric-battery system in a house in terms of cost savings and energy savings. We constructed a long-term operational optimization model considering the degradation characteristics of the electric battery. This model contains two objective functions: energy savings and operating costs. We create a scenario of power rates and photovoltaic/battery system configurations. To reveal the optimal operational strategy for the photovoltaic/battery system, the multi-objective optimization problem was solved. As a result, Pareto-optimal solutions were obtained, and trade-off relationships between cost and energy savings are presented. In this study, the utilization of a grid-connected photovoltaic system with an electric battery was expected to be most effective in energy-saving priority operation.

Energy-saving evaluation of SOFC cogeneration systems with solar cell and battery

Akira Yoshida;Koichi Ito;Yoshiharu Amano

11(6)2014年-2014年

DOIWoS

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ISSN:1550-624X

太陽電池・蓄電池組込み型PEFCシステムの省エネルギー性評価

吉田 彬;伊東 弘一;天野 嘉春

日本機械学会論文集80(816)p.TEP0229 - TEP02292014年-2014年

CiNii

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ISSN:2187-9761

概要:The main objective of this study is to evaluate energy saving potentials of polymer electrolyte fuel cell cogeneration systems integrated with solar cell and battery installed into residential houses. There exist many alternative operational policies in the above systems, and the mathematical planning approach is taken to derive the rational systems operational solution based on the mixed-integer linear planning method. In the numerical analysis of this study, energy saving characteristics of 12 alternative systems are compared respectively, and as one of main obtained results, it become clear that the energy saving effects to install battery into the systems depend largely on the operational policy of the system together with the evaluation criterion of adverse electricity from the solar cell to the electric grid. In other words, in the case of giving high priority to the self-consumption of electricity from the solar cell within the house, the energy saving potential to install battery increases largely, but few effects are noticed in other cases.

A comparison of optimal operation of a residential fuel cell co-generation system using clustered demand patterns based on kullback-leibler divergence

Akira Yoshida;Yoshiharu Amano;Noboru Murata;Koichi Ito;Takumi Hasizume

6(1)p.374 - 3992013年-2013年

DOIWoS

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ISSN:1996-1073

病院用エネルギー供給システムの更新計画における初期システムの影響分析

吉田 修;吉田 彬;伊東 弘一;天野 嘉春

日本機械学会論文集 B編79(806)p.2312 - 23232013年-2013年

CiNii

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ISSN:0387-5016

概要:In this study, a renewal planning problem of energy supply system is formulated as a large scale mixed-integer linear programming problem, in which the objective function to the minimized is the average value of annual total cost during system's evaluation period. By adopting the programming language AMPL and CPLEX solver, a numerical study is carried out for a hospital, where electrical(e.g., heat pump) and gas(e.g., gas engine cogeneration) systems are compared together with arbitrary combination one, which is composed of electrical and gas driven pieces of equipment, by focusing particularly on the influence of initial system's difference. The main results obtained are as follows: (a) If the initial system is gas one, it is better to renew it to the electrical one as soon as possible due to relatively low energy efficiency of gas utilizing pieces of equipment, the high price of gas input energy and so on. (b) If the initial system is electrical one, the optimal renewal year becomes relatively later year, because it is economically better to use the initially installed high efficiency system as long as possible. (c) Theoretically, the arbitrary combination system is of course the best renewal one. However, there is no economic difference between the arbitrary combination system and the electrical one.

2030年を目指した標準住戸の需要規模がCO2排出量最少となる住設機器構成に与える影響の分析

片山 慎也; 永井 俊行; 吉田 彬; 天野 嘉春

エネルギー・資源学会論文誌査読有り39(6)p.19 - 282019年02月-

DOI

講演・口頭発表等

家庭用燃料電池の運用計画作成のための給湯需要予測手法に関する一検討

土屋 裕太; 藤本 悠; 吉田 彬; 天野 嘉春; 林 泰弘

全国大会(電気学会)2019年03月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:札幌

エネルギーチェーンを用いた家庭用エネルギーシステムの環境性分析

吉田 彬; 天野 嘉春

第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(エネルギー資源学会)2019年01月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:東京

2030年を目指した標準住戸の需要規模がCO2排出量最少となる住設機器構成に与える影響分析

片山 慎也;永井 俊行;吉田 彬;天野 嘉春

第37回 研究発表会(エネルギー資源学会)2018年06月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:大阪

交互方向乗数法に基づくHEMSアグリゲーション手法

吉田 彬;山口 容平;松岡 綾子;天野 嘉春;下田 吉之; 林 泰弘

第37回 研究発表会(エネルギー資源学会)2018年06月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:大阪

Analysis of operation plans of residential PEFC-CGS: a perspective of cost optimality under demand uncertainty

Yuta Tsuchiya;Yu Fujimoto;Akira Yoshida;Yoshiharu Amano;Yasuhiro Hayashi

24th International Conference on Electrical Engineering2018年06月

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国際会議口頭発表(一般)

Asynchronous ADMM HEMS aggregation scheme in smart grid

Akira Yoshida;Yu Fujimoto;Yoshiharu Amano;Yasuhiro Hayashi

32nd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems2018年06月

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国際会議口頭発表(一般)

電力融通可能な住宅地域におけるCO2排出量最小となる住設機器構成の検討

永井 俊行;吉田 彬;天野 嘉春

第34回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(エネルギー資源学会)2018年01月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:大阪

給湯の日需要量予測に基づく家庭用燃料電池の運用計画手法

土屋 祐太;藤本 悠;吉田 彬;天野 嘉春;林 泰弘

電力・エネルギー部門大会(電気学会)2018年

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国内会議口頭発表(一般)開催地:徳島

Stochastic receding horizon control of residential fuel cell cogeneration unit with periodic forecast update

Stochastic receding horizon control of residential fuel cell cogeneration unit with periodic forecast update

Summer School on Communication Technology and Data Analytics for Future Energy Systems2017年09月

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国際会議ポスター発表開催地:Passau

CEMSのための階層的情報のアグリゲーション

吉田 彬

エネルギーマネジメントシステムシンポジウム(ACROSS)2017年09月

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国内会議公開講演開催地:新宿

Impact on energy saving under energy interchanges among building concerning demand profiles

2017年07月

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国際会議口頭発表(一般)

Optimal configuration of energy system in multiple households with power interchange for CO2 abatement in Japan

2017年07月

詳細

国際会議口頭発表(一般)

Stochastic model predictive control of residential fuel cell cogeneration unit with periodic forecast update for distributed architecture

2017年07月

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国際会議口頭発表(一般)

天空画像の色情報と雲領域の時間変化に基づくPV発電量短周期予測手法の提案

吉田 彬;天野 嘉春

第22回 動力・エネルギー技術シンポジウム(日本機械学会)2017年06月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:豊橋

Impact of utilizing PV surplus electricity on CO2 emissions from the residential energy systems

2017年06月

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国際会議口頭発表(一般)

家庭用燃料電池における運用コスト最小化を目的としたロバスト運用計画決定手法の一検討

土屋 祐太;藤本 悠;吉田 彬;天野 嘉春;林 泰弘

全国大会(電気学会)2017年

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国内会議口頭発表(一般)開催地:富山

Home Energy Management System on Smart Grid under Uncertainty

Akira Yoshida

Waseda University & Singapore Polytechnic Joint Symposium 2016 on "Smart House"(Waseda University)2016年12月

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国際会議公開講演開催地:新宿

二次計画法を用いた業務用エネルギー供給システムにおける部分負荷特性のエネルギー消費特性への影響分析

池上 晴信;吉田 彬;天野 嘉春

年次大会(日本機械学会)2016年09月

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:博多

家庭内エネルギー機器の運用計画に基づく最適電気料金プラン選択手法の検討

黒羽 亮一;吉田 彬;広橋 亘;藤本 悠;天野 嘉春;田辺 新一;林 泰弘

電力・エネルギー部門大会(電気学会)2016年09月

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:博多

太陽光発電の余剰電力活用が家庭用エネルギーシステムのCO2排出量に与える影響

永井 俊行;吉田 彬;天野 嘉春

第35回 研究発表会(エネルギー資源学会)2016年06月

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:大阪

Optimal scheduling for residential PEM fuel cell cogeneration system under uncertainty of PV output and energy demand using MISOCP approach

2016年06月

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国際会議口頭発表(一般)

An optimal predictive control of 0.75 kW PEM fuel cell cogeneration with home appliances for efficient PV utilization

2016年06月

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国際会議口頭発表(一般)

PV出力抑制下における家庭用エネルギー管理システムの運用成績評価

小方 亮平;吉田 彬;田辺 新一;天野 嘉春

第32回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(エネルギー資源学会)2016年01月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:千代田

家庭用エネルギー管理システムにおける需要予測精度が運用成績に与える影響の分析

吉川 潤;吉田 彬;田辺 新一;天野 嘉春

第32回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(エネルギー資源学会)2016年01月

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:千代田

Impact of demand prediction accuracy on energy saving characteristics of residential PEFC-CGS

2016年

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国際会議口頭発表(一般)

A model for daily operational planning of a residential fuel-cell cogeneration system based on experiment

2016年

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国際会議口頭発表(一般)

Effects of a MIP start for solving weekly operational planning problem of a residential energy system

2015年11月

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国際会議口頭発表(一般)開催地:横浜

熱的快適性・省エネルギー性を考慮した窓システムとエアコンの協調制御 : その3:室温変動計算モデルの妥当性評価

江部 真里奈;竹中 大史;長澤 夏子;田辺 新一;吉田 彬;林 泰弘

2015年度日本建築学会大会2015年09月

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国内会議口頭発表(一般)

実測に基づく燃料電池・コージェネレーションシステムの特性評価に関する研究

吉田 彬;古市 匠;天野 嘉春

年次大会(日本機械学会)2015年09月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:札幌

家庭用PEFC-CGSにおける需要予測精度が省エネルギー性に与える影響の分析

吉川 潤;吉田 彬;天野 嘉春

年次大会(日本機械学会)2015年09月

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:札幌

Evaluation of coordinated energy management system for grid and home in distribution system with PVs

2015年07月

詳細

国際会議口頭発表(一般)

A Multi-stage renewal planning of an energy supply system for a hospital based on the mathematical optimization method

2015年06月

詳細

国際会議口頭発表(一般)

Economic evaluations of residential energy systems based on the prediction-operational planning-control method using time-of-use prices

2015年06月

詳細

国際会議口頭発表(一般)

Advantage of a home energy management system for PV utilization connected to grid

2015年06月

詳細

国際会議口頭発表(一般)

予測・運用計画・制御手法に基づく家庭用エネルギーシステムの時間帯別料金を考慮した経済性評価

小方 亮平;吉田 彬;藤本 悠;村田 昇;若尾 真治;田辺 新一;天野 嘉春

第31回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(エネルギー資源学会)2015年

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国内会議口頭発表(一般)開催地:千代田

熱的快適性・省エネルギー性を考慮した窓システムとエアコンの協調制御 : その2:協調制御とエアコン単体制御の電力消費量の比較

江部 真里奈;竹中 大史;海野 玄陽;田辺 新一;庄司 智昭;吉田 彬;林 泰弘

2014年度日本建築学会大会2014年09月

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国内会議口頭発表(一般)

熱的快適性・省エネルギー性を考慮した窓システムとエアコンの協調制御 : その1:制御システムと評価対象建物概要

竹中 大史;江部 真里奈;海野 玄陽;田辺 新一;庄司 智昭;吉田 彬;林 泰弘

2014年度日本建築学会大会2014年09月

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国内会議口頭発表(一般)

予測・運用・制御の一貫したGEMSの電圧制御とHEMSの電熱運用手法との協調EMS手法の評価

芳澤 信哉;河野 俊介;吉田 彬;藤本 悠;村田 昇;若尾 真治;田辺 新一;天野 嘉春;林 泰弘

電力・エネルギー部門 電力系統技術研究会(電気学会)2014年09月

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国内会議口頭発表(一般)

Impact of electric battery's degradation on economic and energy saving characteristics of residential photovoltaic system

2014年06月

詳細

国際会議口頭発表(一般)

Evaluation of optimal capacity of hot water tank in PEM cogeneration system for residential energy demand profiles

2014年06月

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国際会議口頭発表(一般)

家庭用太陽電池システムへの蓄電池の導入効果の分析

佐藤 富一;吉田 彬;天野 嘉春;伊東 弘一

第30回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(エネルギー資源学会)2014年

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国内会議口頭発表(一般)開催地:千代田

地域別エネルギー需要特性に対する家庭用PEFCシステムの運用方策の検討

吉田 彬;天野 嘉春

第30回 エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス(エネルギー資源学会)2014年

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:千代田

スマートハウスにおける窓システムとエアコンの協調制御の評価

江部 真里奈;竹中 大史;田辺 新一;庄司 智昭;海野 玄陽;吉田 彬;林 泰弘

空気調和・衛生工学会大会(空気調和・衛生工学会)2014年

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国内会議口頭発表(一般)

家庭用PEFCシステムにおける給湯需要予測誤差が省エネルギー性に及ぼす影響の評価

小方 亮平;吉田 彬;村田 昇;天野 嘉春

第19回 動力・エネルギー技術シンポジウム(日本機械学会)2014年

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国内会議口頭発表(一般)開催地:福井

確率計画法を用いたエネルギー需要シナリオに対する家庭用PEFCシステムの最適運用方策の検討

吉田 彬;小方 亮平;村田 昇;天野 嘉春

第19回 動力・エネルギー技術シンポジウム(日本機械学会)2014年

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:福井

快適性を考慮した家庭用エネルギーシステムの最適運用方策の検討

吉田 彬;藤本 悠;村田 昇;若尾 真治;田辺 新一;天野 嘉春

年次大会(日本機械学会)2014年

詳細

国内会議口頭発表(一般)開催地:千代田

Optimal operation of a residential photovoltaic/fuel-cell energy system using scenario-based stochastic programming

2013年07月

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国際会議口頭発表(一般)開催地:桂林

家庭用PVシステムと併用する蓄電池の劣化特性を考慮した検討

佐藤 富一;吉田 彬;天野 嘉春;伊東 弘一

第18回 動力・エネルギー技術シンポジウム(日本機械学会)2013年06月

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国内会議口頭発表(一般)開催地:千葉

典型的需要パターンが及ぼすエネルギー供給システムへの影響分析手法の検討

吉田 彬;村田 昇;天野 嘉春

システム・情報部門 学術講演会(計測自動制御学会)2013年

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国内会議口頭発表(一般)開催地:大津

A comparison of optimal operation of residential energy systems using clustered demand patterns based on Kullback-Leibler divergence

2012年06月

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国際会議口頭発表(一般)

Comparative evaluation of residential energy systems to reduce CO2 emission

2011年09月

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国際会議口頭発表(一般)

Analysis of energy systems supplying hot water and electricity for residential use

2011年05月

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国際会議口頭発表(一般)

戸建住宅における電力・給湯需要に対する各種エネルギー供給システムの比較分析

吉田 彬;小川 雅也;天野 嘉春;伊東 弘一;橋詰 匠

第15回 動力・エネルギー技術シンポジウム(日本機械学会)2010年06月

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国内会議口頭発表(一般)

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:若手研究

HEMSアグリゲーションのための分散最適化手法

2018年04月-2021年03月

配分額:¥4030000

研究種別:

HEMSアグリゲーションのための分散最適化手法

2018年-0月-2021年-0月

配分額:¥4030000

研究種別:

CO2を熱輸送媒体とする地域熱供給システムの最適設計基盤の構築

2019年-0月-2022年-0月

配分額:¥4030000

学内研究制度

特定課題研究

地域別エネルギー需要特性に対応した最適機器構成の評価基盤の構築

2014年度

研究成果概要:地域ごとの気候差および需要家ごとのエネルギー需要特性の差を考慮した機器導入および運用方策の決定が家庭用エネルギー供給システムの性能を発揮する上で重要である.本年は家庭用ヒートポンプ式給湯機の部分負荷および蓄熱特性を実験により解明す...地域ごとの気候差および需要家ごとのエネルギー需要特性の差を考慮した機器導入および運用方策の決定が家庭用エネルギー供給システムの性能を発揮する上で重要である.本年は家庭用ヒートポンプ式給湯機の部分負荷および蓄熱特性を実験により解明することを目的とし,負荷試験装置の設計・組立てを行い,モデル同定を実施した.また,負荷試験により同定されたエネルギー収支モデルを最適運用計画モデルへと拡張し,サンプリング時間ごとの蓄熱量の推移も含め運用方策を計画する問題を定式化した.運用計画問題においてエネルギー需要量を外生変数として入力することで,様々な需要特性に対するシステムの運用成績を評価可能とした.

需要の不確かさを考慮した家庭用エネルギーシステムの運用計画・制御手法

2015年度

研究成果概要:On operational planning problem decidingcontrol/operational strategy of energy plant, the energy demand is handled ...On operational planning problem decidingcontrol/operational strategy of energy plant, the energy demand is handled asdeterministic parameter. However, the energy demand varies momentarily in realoperation. It is important to reveal the impact of forecast accuracy on controlresult when the operational planning problem is based on forecasted energydemand. This research in this year was done two tasks: one was energy systemmodelling with high resolution power meter for operational planning problem;the other task revealed the relationship between characteristics of energysystem and energy demand. On the first task, I replaced the power meter withhigh time resolution in order to model the energy system with enough accuracy.The first task concluded that the operational model in 1~60 minutes time scaleis able to adopt status transient model for building evaluation. On the secondtask, I analyzed the relationship between the characteristic of energy systemand the forecast accuracy by numerical experiment. The second task suggestedthat the more efficient operational strategy under uncertainty of energy demandis that the energy system intends to supply more thermal energy than forecasteddemand in order to avoid opportunity loss of energy production by cogenerationsystem.

システムアプローチによる家庭用エネルギー管理手法に関する基礎的研究

2016年度

研究成果概要:This study tackled following two issues:1) developing robust operational planningmethodology to compensate forecast...This study tackled following two issues:1) developing robust operational planningmethodology to compensate forecast error of energy demand,2) arranging an environment forproof-of-concept demonstration of residential energy management scheme thatthis study proposed.This study adopted the concept of recedinghorizon for the operational planning problem, in order to use energy demandforecast scenarios with high accuracy by shortening forecast lead time. Thenumerical case study shows that the receding horizon control with 15-minutesforecast/operational-strategy update interval achieves 9.5% reduction ofprimary energy consumption compared with the case with 24-hours updateinterval. The operational planning problem inprevious work minimizes expected value of disutility meaning primary energyconsumed in a household when energy supply meets plausible energy demandscenarios forecasted. Here, this study considers two problem settings in orderto derive more robust operational strategy: one is to employ expected value andits variance as an objective function; the other is to increase number ofscenario forecasted for operational planning problem. As a result, latter casewith 9 scenarios shows 3% reduction of primary energy consumption in comparisonwith the case with only one scenario.

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
制御系の設計と応用基幹理工学部2020春学期
エネルギ変換工学基幹理工学部2020春学期
Applied Mechanics and Aerospace Engineering Laboratory A基幹理工学部2020春クォーター
Applied Mechanics and Aerospace Engineering Laboratory B基幹理工学部2020夏クォーター