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#電力工学

発電所の電気が、なぜ数百kVまで昇圧され、変電所で段階的に降圧されるのか。変圧器、遮断器、母線、保護リレー、送電線の役割を、損失・電力角・絶縁協調の数式と現行設備、デジタル変電所、HVDC研究まで一つの系統として図解する。

水力・火力・原子力・太陽光・風力は、発電方式だけを比べても本当の違いは見えない。周波数、需給調整、変電、送電損失、蓄電池、保護リレーまでを一つの電力システムとして捉え、出力と安定度を決める数式、現行設備、再生可能エネルギー研究の焦点を図解する。

地熱発電は火山国日本の足元にある安定電源だが、資源量は世界3位でありながら設備容量はその一部にとどまる。フラッシュ方式とバイナリー方式の違い、資源評価と掘削のリスク、温泉・国立公園をめぐる規制、EGSや超臨界地熱という次の技術までを図解する。

同期発電機の回転体が持つ運動エネルギーは、需給の急変を数秒単位で和らげる緩衝材である。太陽光・風力・蓄電池のインバータ電源が増えてこの緩衝材が減ると、系統はどう不安定になりうるのか。スイング方程式、一次〜三次調整力、合成慣性、そして実際の大停電事故から読み解く。

リチウムイオン電池は数分から数時間の需給調整に強いが、それより長い時間軸を埋めるには別の技術がいる。揚水発電の往復効率と可変速化、グリーン水素の電解・貯蔵・再変換、実プロジェクトと効率比較表から、大容量・長時間貯蔵の設計思想を読み解く。

太陽光や蓄電池が家庭や配電線に増えると、電気は発電所から需要家への一方向では流れなくなる。スマートメーター（AMI）、通信プロトコル、デマンドレスポンス、自己修復型の配電自動化を、変電所・送電網の仕組みと接続しながら図解する。

屋根の太陽光、家庭用蓄電池、EV、工場のデマンドレスポンス。ばらばらな分散リソースをIT基盤で束ね、あたかも一つの発電所のように市場へ供出するVPPの仕組みを、日本のアグリゲーター制度・需給調整市場・実証事例とともに図解する。