Updated on 2025/04/03

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TAKAYAMA Satoshi
 
Organization
Graduate School of Engineering Division of Electrical and Electronic Engineering Associate Professor
School of Engineering Department of Electrical and Electronic Systems Engineering
Title
Associate Professor
Affiliation
Institute of Engineering
Contact information
メールアドレス
Affiliation campus
Nakamozu Campus

Position

  • Graduate School of Engineering Division of Electrical and Electronic Engineering 

    Associate Professor  2025.04 - Now

  • Graduate School of Engineering Division of Electrical and Electronic Engineering 

    Lecturer  2022.04 - 2025.03

  • School of Engineering Department of Electrical and Electronic Systems Engineering 

    Associate Professor  2025.04 - Now

  • School of Engineering Department of Electrical and Electronic Systems Engineering 

    Lecturer  2022.04 - 2025.03

Degree

  • 博士（工学） （ Hokkaido University ）

Research Areas

  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Power engineering

Research Interests

  • Power System Engineering

  • Power Storage System

  • Distributed generation

  • Renewable Energy

  • Smart grid

  • 機械学習

  • 数理最適化

  • エネルギーシステム

Research subject summary

  • 電力システム運用に対する機械学習応用

  • 再エネの出力制御・最適運用に関する研究

  • 配電系統における分散型電源の自律分散型制御手法の開発

  • 先進的スマートハウスの運用最適化

Research Career

  • Optimization of the power system operation using deep reinforcement learning

    Individual

    2023.04 - Now 

  • P2P電力取引システムに対する機械学習応用

    2019.04 - Now 

  • 強化学習を用いた自律分散型制御による配電系統電圧適正化

    Individual

    2018.04 - Now 

  • 再エネ・蓄電池システムによる出力変動抑制制御と計画発電

    Individual

    2011.04 - Now 

Professional Memberships

  • 人工知能学会

    2019.08 - Now   Domestic

  • IEEE

    2012.04 - Now   Overseas

  • 電気設備学会

    2011.08 - Now

  • 電気学会

    2006.04 - Now

Awards

  • 電気学会　電子・情報・システム部門誌　優秀論文賞

    2018.09   電気学会　電子・情報・システム部門  

    　More details

    Country：Japan

  • 電気学会　電力系統技術委員会　奨励賞

    2016.12   電気学会　電力系統技術委員会  

  • 電気設備学会全国大会　発表奨励賞

    2016.11   電気設備学会  

    　More details

    Country：Japan

  • 電気関係学会関西連合大会　奨励賞

    2013.04   電気関係学会関西支部  

    　More details

    Country：Japan

  • 電気設備学会　全国大会発表奨励賞

    2012.11   電気設備学会  

    　More details

    Country：Japan

Job Career (off-campus)

  • Osaka Metropolitan University

    2025.04 - Now

Papers

  • Energy Management Systems (EMS) for a Decentralized Grid: A Review and Analysis of the Generation and Control Methods Impact on EMS Type and Topology Reviewed

    Alexander Kudzin, Satoshi Takayama, Atsushi Ishigame

    IET Renewable Power Generation   19 ( 1 )   2025.01（ ISSN:17521416 ） （ eISSN:1752-1424 ）

    　More details

    Grid decarbonization is transitioning the generation method's (GM) topology towards a distributed energy resource (DER)-centric decentralized topology. However, the control method (CM) and energy management system (EMS) are yet to decentralize, resulting in topological mismatch-related issues that pose significant operational challenges. Due to the advantages of topological synergy, CM research is moving towards decentralized topologies. However, the EMS lacks a clear development path and defined target parameters. This study investigates the interdependencies between GM, CM, and EMS topologies, determining their relationship to forecast the future trajectory of EMS research and to determine robust evaluation parameters for EMS proposals. Topological analysis revealed a strong influence of one sector on another, placing significant pressure to decentralize the EMS. Utilizing these findings, a detailed evaluation of the proposed cloud-edge, cluster, and blockchain-based EMS proposals against the established parameters revealed that blockchain-based architectures best aligned with the incoming decentralized GM and CM's limitations, requirements, and advantages, offering superior security, resilience, adaptability, and scalability. Furthermore, blockchain technology has largely overcome the regulatory barriers and technical challenges, such as communication overheads, making blockchain-based EMS the most effective and efficient choice for a next-gen EMS.

    DOI： 10.1049/rpg2.70008

  • Volt–Var curve determination method of smart inverters by multi-agent deep reinforcement learning Reviewed

    Satoshi Takayama, Atsushi Ishigame

    International Journal of Electrical Power & Energy Systems   157   2024.06（ ISSN:01420615 ）

    　More details

    Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    Reactive power control of PV inverters can be applied to mitigate the voltage increase caused by reverse power flow and voltage fluctuations caused by PV output fluctuations in the distribution system. This paper focuses on the Volt–Var control of PV smart inverters to minimize power losses. It proposes a multi-agent type cooperative voltage control framework to optimize the blind band and slope of the VVC. The proposed method utilizes the optimized VVC to eliminate voltage deviations using only local information. The optimization problem is formed as a Markov decision process and solved using a deep reinforcement learning algorithm called multi-agent soft-actor critic, which achieves fast control that fully accounts for uncertainty while achieving global optimization. Therefore, the proposed method can contribute to reducing power loss, which is a system-wide problem, with only local information. Case studies were conducted using a small and medium-sized distribution network model with IEEE 33 buses and 12 demand cases. The comparison results demonstrate that the proposed method is superior to other benchmark methods in terms of minimizing power losses and mitigating voltage variations, as the proposed method can reduce power losses by about 9% while achieving avoidance of voltage deviations.

    DOI： 10.1016/j.ijepes.2024.109888

  • Long-Term Outcomes of Infantile Sacrococcygeal Teratoma: Results from a Multi-Institutional Retrospective Observational Study in Japan

    Fumino S.

    Journal of Pediatric Surgery   59 ( 4 )   587 - 592   2024.04（ ISSN:00223468 ）

    　More details

  • A Voltage-Aware P2P Power Trading System Aimed at Eliminating Unfairness Due to the Interconnection Location Reviewed

    Satoshi Takayama and Atsushi Ishigame

    Energies   17 ( 4 )   2024.02

    　More details

    Publishing type：Research paper (scientific journal)   International / domestic magazine：International journal  

  • Scaling Ethereum 2.0's Cross-Shard Transactions with Efficient Verification and Aggregation of KZG Commitments Reviewed

    Alexander Kudzin, Kentaroh Toyoda, Mitsuru Kawazoe, Satoshi Takayama, Atsushi Ishigame

    IEEE Internet of Things Journal   11 ( 19 )   31822 - 31835   2024（ eISSN:2327-4662 ）

    　More details

    Publishing type：Research paper (scientific journal)  

    Proposals for ultralarge-scale-system (ULSS), particularly the grid's energy management systems (EMSs), to adopt the Ethereum blockchain are increasing as its support for privacy-preserving, encrypted, decentralized computing via sharding, rollups, smart contracts (SCs), and zero-knowledge-proofs (ZKs) address the increasing topological, behavioral, and data-processing challenges. In this context, the aggregation and verification of aggregated, ZK Kate-Zaverucha-Goldberg (KZG) constant-sized polynomials commitments are a bottleneck limiting deployment to Internet of Things (IoT) nodes used by the EMS due to high O(bG+b log2bF) computation incurred when aggregating or verifying by recreation. The alternative, expensive pairing checks involve two pairings, three exponentiations (Exp), three multiplications (Mul), and one addition (Add), a security factor S times for the n aggregated KZG. The proposed pairing checks significantly reduce costs for both: 1) Verifiers: two pairings, no Exp, one Mul, and one Add and 2) Provers: one pairing check, no Exp, four Mul, and one Add. The aggregation method, based on multidimensional differential addition chains, costs only O(ℓ) computation, where ℓ is the bit length of the scalars. This approach demonstrates the feasibility of operating a KZG-centric blockchain with KZG rollups on IoT networks, marking a significant advancement in ULSS.

    DOI： 10.1109/JIOT.2024.3419932

  • Proposal of the Fault Detector in the Off-Grid Powered with PCS Generator

    Anegawa Takaya, Ishigame Atsushi, Takayama Satoshi

    IEEJ Transactions on Power and Energy   143 ( 9 )   546 - 547   2023.09（ ISSN:03854213 ） （ eISSN:13488147 ）

    　More details

    <p>The isolated power system (off-grid) using only renewable energy resources (PCS supplies) is studied. On the other hand, the off-grid of the Japanese general transmission and distribution company using only PCS supplies has not been realized. To realize and clarify the safety operation of off-grid, in this paper, the fault detective sequencer is proposed using the simple simulation which was proposed in previous report.</p>

    DOI： 10.1541/ieejpes.143.546

  • Frequency regulation of off-grid system with battery energy storage system using deep Q-network Reviewed

    S. Takayama, T. Sawabe, A. Ishigame, K. Hashikawa, and Y. Kuwashita

    The Journal of Engineering   2023 ( e12205 )   2023.01

    　More details

    Authorship：Lead author   Publishing type：Research paper (scientific journal)   International / domestic magazine：International journal  

  • Scheduled Operation of Wind Farm with Battery System Using Deep Reinforcement Learning Reviewed OA

    Mamoru Futakuchi, Satoshi Takayama, Atsushi Ishigame

    IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering   16 ( 5 )   687 - 695   2021.05

    　More details

    Kind of work：Joint Work  

    Repository URL： http://hdl.handle.net/10466/00017657

  • 強化学習を用いた自律分散型電圧上昇抑制手法 Reviewed

    竹中 龍一郎, 高山 聡志,石亀 篤司

    電気学会論文誌B 雑誌   2019.02

    　More details

    Kind of work：Joint Work  

  • 最適化手法を用いた風力発電出力のランプ変動抑制制御に関する研究 Reviewed

    高山 聡志,石亀 篤司

    電気学会論文誌B 雑誌   2018.05

    　More details

    Kind of work：Joint Work  

  • Cell Gridの自律分散的な無効電力調整による電圧上昇抑制 Reviewed

    高山 聡志,石亀 篤司

    電気学会論文誌B 雑誌   2017.09

    　More details

    Kind of work：Joint Work  

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MISC

  • Deep Q-Networkを用いたPV-PCSによる配電系統の自律分散型電圧制御

    吉田拓矢, 高山聡志, 石亀篤司

    電気関係学会関西連合大会(Web)   2021   2021

    　More details

  • 若手研究者を中心とした研究・技術開発の取り組み 強化学習を利用した電圧制御機器による配電系統電圧適正化に関する研究

    高山聡志

    電気評論   105 ( 10 )   2020（ ISSN:0285-5860 ）

    　More details

Presentations

  • EaaSにおけるトランスフォーマーモデルと転移学習を用いたネット負荷予測 Domestic conference

    高山聡志、石亀篤司

    電気学会 システム/スマートファシリティ合同研究会  2024  電気学会

  • 深層強化学習を用いた SVR による配電系統の電圧制御 Domestic conference

    西井翔馬、高山聡志、石亀篤司、前坂達哉、竹内翔吾、山口大翼

    電気学会 電力・エネルギー部門大会  2024  電気学会

  • 深層強化学習を用いたアクティブフィルタによる適応型無効電力制御に関する基礎検討 Domestic conference

    高山聡志、石亀篤司、河野雅樹、太田圭祐、川嶋玲二

    電気学会 電力・エネルギー部門大会  2024  電気学会

  • 深層強化学習を用いた最適潮流計算に関する検討 Domestic conference

    竹内洸稀、高山聡志、石亀篤司

    電気学会 電力・エネルギー部門大会  2024  電気学会

  • 鉄道による維持が困難な地域における電動バスによる代替交通システムの構築のための一検討 Domestic conference

    高山涼、石亀篤司、高山聡志

    電気学会 電力・エネルギー部門大会  2024  電気学会

  • 連系運用による CO₂排出量削減と設備コスト削減に関する一検討 Domestic conference

    見寳祐輝、高山聡志、石亀篤司

    電気学会 電力・エネルギー部門大会  2024  電気学会

  • PV、蓄電池、産業用 HP からなる最適システムの評価 Domestic conference

    北田光貴、石亀篤司、高山聡志

    電気学会 電力・エネルギー部門大会  2024  電気学会

  • 配電系統を PCS 電源のみによりオフグリッド化する際の導入設備決定に関する一考 Domestic conference

    姉川高也、石亀篤司、高山聡志

    電気学会 電力・エネルギー部門大会  2024  電気学会

  • P2P電力取引システムにおける蓄電池の運用戦略の違いによる影響評価 Domestic conference

    片山裕貴、高山聡志、石亀篤司

    電気学会 電力系統/電力系統技術合同研究会  2024  電気学会

  • P2P電力取引に対する交互乗数法を用いた社会余剰最適化 Domestic conference

    西村陽允、高山聡志、石亀篤司

    電気学会 電力系統/電力系統技術合同研究会  2024  電気学会

  • EaaSビジネスモデルにおける需要予測に関する一検討：トランスフォーマーモデルの適用 Domestic conference

    高山聡志、石亀篤司

    電気学会 電力系統/電力系統技術合同研究会  2024  電気学会

  • インバランスを考慮したマイクログリッドシステムによる設備設計能力向上に関する一検討 Domestic conference

    見寳祐輝、高山聡志、石亀篤司

    電気学会 電力系統/電力系統技術合同研究会  2024  電気学会

  • 深層強化学習を用いた最適潮流計算に関する検討 Domestic conference

    竹内洸稀、高山聡志、石亀篤司

    電気学会 電力系統/電力系統技術合同研究会  2024  電気学会

  • リカレントニューラルネットワークを用いた深層強化学習によるSVRの時系列考慮型電圧制御 Domestic conference

    西井翔馬、高山聡志、石亀篤司、前坂達哉、竹内翔吾、山口大翼

    電気学会 電力系統/電力系統技術合同研究会  2024  電気学会

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Collaborative research (seeds) keywords

  • 電力システム運用

    Category：Electric & Electronics 

  • スマートグリッド

    Category：Electric & Electronics 

  • バーチャルパワープラント

    Category：Electric & Electronics 

Outline of collaborative research (seeds)

  • 電力システム運用

  • 蓄電池利用システム

  • 再生可能エネルギーシステム

Grant-in-Aid for Scientific Research

  • 強化学習による入札行動に基づくP2P電力取引システムの構築とその検証

    Grant-in-Aid for Scientific Research(C)  2023

  • 強化学習による入札行動に基づくP2P電力取引システムの構築とその検証

    Grant-in-Aid for Scientific Research(C)  2022

  • 強化学習による入札行動に基づくP2P電力取引システムの構築とその検証

    Grant-in-Aid for Scientific Research(C)  2021

  • 強化学習による入札行動に基づくP2P電力取引システムの構築とその検証

    Grant-in-Aid for Scientific Research(C)  2020

  • 強化学習を活用した配電系統の自律分散型電圧制御の開発

    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists  2019

  • 強化学習を活用した配電系統の自律分散型電圧制御の開発

    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists  2018

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Charge of on-campus class subject

  • 電気電子システム工学実験1

    2024   Weekly class   Undergraduate

  • 電力システム制御特論

    2024   Weekly class   Graduate school

  • 電気電子系特別研究第1

    2024   Intensive lecture   Graduate school

  • 電気電子系特別演習第1

    2024   Weekly class   Graduate school

  • 電気電子系特別演習

    2024   Intensive lecture   Graduate school

  • 電気電子システム工学技術英語

    2024   Intensive lecture   Undergraduate

  • エネルギー工学

    2024   Weekly class   Undergraduate

  • 電気電子システム工学実験2

    2024   Weekly class   Undergraduate

  • 電気電子系特別研究第2

    2024   Intensive lecture   Graduate school

  • 電気電子系特別演習第2

    2024   Intensive lecture   Graduate school

  • 電気電子系特別研究

    2024   Intensive lecture   Graduate school

  • 電気電子システム工学卒業研究

    2024   Intensive lecture   Undergraduate

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Faculty development activities

  • 工学FDセミナーへの参加  2024

Number of papers published by graduate students

  • 2024

    Number of undergraduate student / college student presentations：0  Number of graduate students presentations：14

Social Activities　⇒ Link to the list of Social Activities

  • 模擬授業 兵庫県立川西緑台高等学校「社会問題から考える電力システム」

    Role(s)： Lecturer

    Type： Visiting lecture

    2024

    　More details

    SDGs：

    Number of participants：10（人）

  • 模擬授業 兵庫県立川西緑台高等学校「再エネ活用のために知っておくべきこと」

    Role(s)： Lecturer

    Type： Visiting lecture

    2022.07

    　More details

    SDGs：

    Number of participants：10（人）

  • 第124回テクノラボツアー『スマートコミュニティーを支える基盤技術』～スマートグリッド・通信システム・サプライチェーン・ロボット・ＡI～ スマートグリッドに対する機械学習の活用

    Type： Lecture

    2020.04 - 2021.03

  • 高大連携講座 工学研究の最先端

    Role(s)： Lecturer

    2019.04 - 2020.03

  • 模擬授業 大阪府立泉陽高等学校「大学見学」

    Type： Visiting lecture

    2012.04 - 2013.03

Visiting Lectures　⇒ Link to the list of Visiting Lectures

  • 再エネと電力システム

    Category：Engineering (machinery, electronics / physics, electrical / electronics, electrical information, chemical biotechnology, architecture, cities (civil engineering / environment), material chemistry, aerospace, marine systems, applied chemistry, chemistry, materials)

    　More details

    SDGs：

    Audience：Schoolchildren,　Junior high school students,　High school students,　College students,　Teachers