再生可能エネルギーの出力変動リスクを予測可能に(Making Renewable Power Fluctuation Risks Predictable)

2026-05-28 沖縄科学技術大学院大学(OIST)

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の研究チームは、風力発電の出力変動が送電網へ与えるリスクを高精度で予測する新たな統計物理モデルを開発した。研究では、米国の約20kmにわたって配置された80基の風力タービンから、5年以上にわたり10分間隔で取得した風況と発電量データを解析した。その結果、風力発電所は個々のタービンの集合ではなく、大気乱流と強く結びついた一つの複雑系として振る舞い、大規模な出力変動が発電所間や送電網全体へ相関的に伝播することが明らかになった。研究チームは、この相関構造を捉える統計モデルを構築し、既存・将来の風力発電所配置に応じた出力変動リスクの予測を可能にした。これにより、発電設備の配置計画や送電網接続時のリスク評価が大幅に向上すると期待される。また、出力変動抑制には風力発電設備の地理的分散配置や発電源の多様化が有効であることも示された。本成果は、再生可能エネルギー大量導入時代における電力系統の安定運用とエネルギー政策立案に重要な基盤を提供する。

再生可能エネルギーの出力変動リスクを予測可能に(Making Renewable Power Fluctuation Risks Predictable)
© David Iliff via Wikimedia Commons (CC-BY-SA)

<関連情報>

風力発電相関の集団的かつ非線形な構造 Collective and Nonlinear Structure of Wind-Power Correlations

Samy E. Lakhal1,*, J.E. Sardonia2, and M.M. Bandi
PRX Energy  Published 28 May, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/vms3-ng8z

Abstract

We describe the correlation structure of wind-power fluctuations in a farm of 80 turbines, sampled over 5 years. We report the presence of universal, collective, and nonlinear correlations, responsible for the excess persistency and intermittency of farm-aggregated power output. A first cross-correlation analysis of turbine production reveals a dynamical scaling transition (à la Family-Vicszek) from local decoherence to large-scale turbulence-driven scaling, and responsible for the geographical smoothing effect, previously reported beyond farm scale [M. M. Bandi, Spectrum of wind-power fluctuations, Phys. Rev. Lett. 118, 028301 (2017)]. A second bivariate analysis shows the long-range correlation of non-Gaussian features, responsible for their amplification in total farm output. These findings provide important insights into wind energy, the variability of which directly results from atmospheric turbulent forcing. By characterizing the multivariate and intermittent structure of fluctuations, our results advance the current understanding of wind-power variability and provide valuable priors for grid management and storage optimization, thereby supporting improved integration of wind energy into modern power systems.

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