導入
この記事は、Microgrid Conference Panel 2019「マイクログリッドが確実に機能することを確認する: コントローラー ハードウェア イン ザ ループ (C-HIL) とモデルベース エンジニアリングによるリスク軽減」シリーズの第 1 弾です。
タイフーンHILの戦略イニシアチブ担当副社長、ポール・ローゲ氏は、シュナイダーエレクトリック、シュバイツァー・エンジニアリング・ラボラトリーズ、イートン、レイセオン、EPCパワーのパネリストを紹介しました。彼は、マイクログリッド開発における現在のアプローチの主要な問題点を巧みに解説しました。
また、C-HIL とモデルベース エンジニアリングにより、プロジェクトのライフサイクル全体を通じてマイクログリッドの設計とテストに対するより統合されたアプローチがどのように可能になるかについて説明します。
課題| マイクログリッド開発への従来のアプローチはリスクを伴う
モデルベースエンジニアリングは新しい概念ではありません。航空宇宙産業では、システム全体をモデル化し、厳密にテストするモデルベース解析が広く利用されています。フライトシミュレーターは、航空機が設計通りに機能し、この非常に重要な用途において完全に安全であることを保証します。
航空宇宙分野では、何十年も前からこの手法を取り入れてきました。飛行機が飛ぶ前には、モデルベースの解析やシミュレーションが行われます。
ポール・ローゲ氏は、この厳格な設計・テストプロセスをマイクログリッド開発にも適用すべきだと述べています。しかし、現在のマイクログリッド開発へのアプローチは断片的で、エラーが発生しやすい状況にあります。
設計から試運転まで、マイクログリッドのライフサイクルには様々な段階があり、様々なチームが関与しています。これらのグループはそれぞれ独立して意思決定を行っており、マイクログリッドシステム全体を考慮していないのが現状です。
緊密に統合されたプロセスではありません。非効率性だけでなく、潜在的なエラーも発生しやすくなります。
マイクログリッドを開発する前に、あるグループが技術経済分析（市場機会と技術的検討）を行います。これには、特定の場所における費用対効果分析が含まれます。そして、マイクログリッドシステムはどのようなものになるのか、つまり、エネルギー貯蔵、太陽光発電、風力発電、その他の分散型電源（DER）は導入されるのかを検討します。
次に別のグループがモデルを構築し、初期の技術経済分析に関わらず、システムがどのように動作するかを理解しようとします。また、安全性の側面を考慮する別のグループもあります。
彼らはシステムについて話しているが、実際にはシステムを見ていない。
この非常に断片化されたプロセスでは、システム全体のパフォーマンスが考慮されないため、非効率性とエラーが発生します。
ソリューション| C-HILとモデルベースエンジニアリングによるリスクの軽減
マイクログリッド開発への統合アプローチは、マイクログリッド開発プロセスを効率化します。このプロセスにより、構想・設計から実装・保守に至るまで、マイクログリッドプロジェクトのライフサイクル全体をより包括的に把握できるようになります。
モデルベース エンジニアリングを使用すると、システムの統合データベースまたはモデルを作成できます。
Roege氏は、この新しいアプローチである超高忠実度のハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）シミュレーションによって、マイクログリッドの設計とテストのプロセスが効率化されると付け加えています。これにより、複数のチームがマイクログリッドシステムのあらゆる属性を単一のデータベースまたはシステムモデルで管理できるようになります。
これにより、マイクログリッドのライフサイクルの各段階を担当するチームは、システム全体を念頭に置きながら、それぞれの役割を果たすことができます。システムエンジニアは、個々のコンポーネント（例えば電力回路の故障）を見るのではなく、全体像を把握することができます。
C-HILマイクログリッドテストベッドでは、実際のマイクログリッドコントローラがHILシミュレータと直接インターフェースされ、電力システムを超高忠実度かつリアルタイムでシミュレートできます。そのため、実際のコントローラは実際の電力システムと仮想電力システムを区別できません。
システムエンジニアは、実際のシナリオでマイクログリッドコントローラを設計・テストできます。これらのテスト結果に基づいて、現場への導入前にマイクログリッド設計を最適化できます。
HIL はマイクログリッドの設計プロセスを効率化するだけでなく、回復力にも役立ちます。
また、マイクログリッド制御システムの設計者は、機器の損傷や現場での停電を心配することなく、さまざまなマイクログリッド設計を自由に実験してテストすることができます。
コントローラー ハードウェア イン ザ ループとモデルベース エンジニアリングを組み合わせた統合ソリューションにより、リスクを大幅に軽減し、マイクログリッド プロジェクトを加速できます。
クレジット
著者| サマンサ・ブルース
ビジュアル| 台風HIL
編集者| デボラ・サント
