導入
重要な教訓を得るには、必ずしも多額の投資が必要というわけではありません。
マサチューセッツ州ケープコッド統合基地のオーティス空軍州兵基地（ANGB）マイクログリッド・プロジェクトにその好例が見られます。このプロジェクトは、米国軍事施設におけるエネルギー安全保障の向上と電力信頼性の向上を目的とした革新的な技術を評価され、国防総省の環境安全保障技術認証プログラム（ESTCP）において、2019年度最優秀プロジェクトに選出されました。
このプロジェクトは、ESTCPからの570万ドルの投資に加え、マサチューセッツ州からの100万ドルの投資を受け、既存資産の有用性を高めることを目的として策定されました。設置責任者とスタッフはレイセオン・テクノロジーズと協力し、新しいバッテリーストレージと制御装置を既存の風力発電リソースに統合することで、独立型（アイランド型）運用能力を確立し、タイムシフトおよび周波数調整サービスを通じて年間50万ドルから100万ドルの価値を提供することを目指しました。
コントローラーハードウェアインザループ
主任研究員のデイブ・アルトマン氏が率いるレイセオン・テクノロジーズは、Typhoon-HILのコントローラー・ハードウェア・イン・ザ・ループ（C-HIL）ソリューションを用いて、オーティスANGBマイクログリッド向けのレイセオン・インテリジェント電力・エネルギー管理（IPEM）マイクログリッド制御システムの設計とテストを行いました。これにより、オーティスANGBマイクログリッドは、リアルタイム・インテリジェンス・ミッションをサポートする能力を強化するだけでなく、複雑なシステム統合において発生する新たな挙動を予測できるようになりました。
4つの重要な教訓
電気は、他の多くのエネルギーと同様に、長らく単純で差別化されていない商品として扱われてきました。しかし、新たなエネルギー技術と考え方は、私たちの未来を切り開く力となっています。オーティス・マイクログリッド・プロジェクトは、こうした洞察の一端を示しており、以下の教訓も含まれています。
1.すべての電気が同じ価値を持つわけではありません。
このプロジェクトが実施される前、既に設置されていた風力タービンは、天候に応じて最大1.5MWの電力を発電でき、時にはゼロになることもありました。さらに悪いことに、風力資源は系統停電時には電力を供給できず、予備発電機の必要性も軽減されませんでした。風力タービンの予測出力は、送電可能な系統電力と同じ価値で評価されていましたが、その実際の価値（需要への貢献度）は制御できませんでした。
2.スマート統合は、コストを節約し、回復力を構築する方法です。
Otisプロジェクトは、発電、貯蔵、制御機能を連携させることで、平均よりもはるかに高い価値の電力を供給します。適切な制御プロトコルを使用することで、Ecoultの新しいバッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）は、内燃機関や風力発電と連携し、系統電力が停止した場合でも、ミッションクリティカルな機能に電力を供給することができます。通常時には、このシステムは電力供給のタイムシフトを可能にし、需給バランスの維持に貢献するとともに、ニューイングランド独立サービスオペレーター（NESO）とのサービス取引を通じて系統の安定性にも貢献します。
3.エネルギーのデジタル化により、よりスマートで機敏な未来が実現します。
従来の電力システムは、巻線、磁石、接点といった電気機械装置で構成されていましたが、これらは速度が遅く、高価で、カスタマイズサービスには柔軟性が欠けていました。デジタルセンサーと通信は高性能かつ安価になり、今日のパワーエレクトロニクスベースのスマートインバータ、コンバータ、コントローラ、リレーの多くは、数ミリ秒単位で応答・調整し、必要に応じて機能を切り替えることさえ可能です。中には、独自の判断を行うものさえあります。しかし、こうした俊敏性は、当然のことながら、新たな故障や予期せぬ事態の発生を招きます。そして、システムのスコープ策定、設計、運用の全過程において、信頼性の高いテストを実施することの課題と重要性が増しています。
4.加速された反復テストにより、安全性とセキュリティが維持されます。
C-HILテストにより、幅広い条件下でのシステムテストのカバレッジが拡大し、設置前に突発的な動作を予測することが可能になりました。Typhoon HILの自動テストは、システム応答の広範な検証と、運用・対応手順の開発をサポートします。このシステムは、IEEE規格2030.8を満たすためにC-HILテストを採用した最初のマイクログリッドと言えるでしょう。
テストシナリオの例としては、系統連系モードから独立モードへの移行や過渡シナリオなどが挙げられます。電力システムがより複雑で動的、そしてインテリジェントになるにつれ、自動化されたC-HILテストは、設計と試運転の効率化、そして予期せぬ運用状況の低減に不可欠な役割を果たすでしょう。
重要なポイント
Otis Microgrid プロジェクトは、単にコスト効率の高い取り組みというだけでなく、新しいデジタル電力技術を先見的に、情報に基づいて使用することで、エネルギー価値と回復力を生み出す方法を示しています。
国防総省にとっての主なメリットとしては、サイバーセキュリティを備えたグリッドインタラクティブサービス、「階層化された回復力」を備えた待機発電機、持続可能な容量による運用上のメリットなどが挙げられます。
このプロジェクトは、新たなエネルギー思考と新興技術の活用を例証し、有害事象、変化、不確実性に直面した際に予測、対応、回復、適応する組織能力、つまりレジリエンスを高めます。
クレジット
著者| ポール・ローゲ
ビジュアル| 台風HIL
編集者| デボラ・サント
