導入
クリーンエネルギーへの移行には、膨大な量のエネルギー貯蔵システムを国の電力網にシームレスに統合することが不可欠です。これは、大手発電所ソフトウェア開発会社、蓄電池エネルギー貯蔵システム（BESS）インテグレーター、そしてフィールドサービスプロバイダーであるIHI Terrasun Solutions（IHI Terrasun）の重点課題です。IHI Terrasunは、BESS全体のシミュレーションとテストを実施することで、長期間にわたるコストのかかる現場での試運転やサービスの問題を回避するため、2018年にTyphoon HILとのパートナーシップを開始しました。IHI TerrasunとTyphoon HILの連携は、エネルギー貯蔵システムの信頼性と効率性の向上に貢献する、コラボレーション、技術的な精度、そしてプロアクティブなテストの好例です。
IHI Terrasunは、バッテリーやインバーターに依存しないという点で他社製品と一線を画しています。あるプロジェクトではインバーターとバッテリーのペアを1つだけ導入し、別のプロジェクトではメーカーを変更することが可能です。その際、Typhoon HILシミュレーションシステムを用いて発電所制御ソフトウェアとの相互運用性を確認することも可能です。「私たちは、複数のOEMの製品を統合、通信、制御、テストすることで、プロジェクトに最適な機器の組み合わせを見つけることができます。単一の構成に縛られると、必ずしも各プロジェクトの固有の要件に最適なソリューションが提供できないからです」と、IHI Terrasunのシステムソリューション担当シニアビジネスマネージャー、Jared Spence氏は述べています。
Typhoon HILシミュレーションのハードウェア、ソフトウェア、そしてツールは、IHI Terrasun Solutions（IHI Terrasun）にとって非常に貴重です。これらは、エネルギー貯蔵装置およびエネルギー貯蔵システム（ESS）を迅速かつ安全、そしてコスト効率よくテストする手段を提供します。IHI Terrasunは、Typhoon HILシステムを用いて、実システムでは深刻な機器損傷や作業員の安全確保に支障をきたすような故障事例を安全にシミュレートできます。Typhoon HILシミュレーションシステムを使用することで、IHI Terrasunはシミュレーションとテストを通じて、当社の制御システムが適切な安全対策を講じ、事象に関するすべてのデータを記録し、適切な担当者や組織に状況を報告していることを保証できます。
ジム・クリーブランド
シニアコントロールおよびQAマネージャー
IHIテラスン
ハードウェア・イン・ザ・ループ・テストによるリスクの低減
IHIテラスンは、経験とデータに基づく多層シミュレーションプロセスであるSAFEtm（Simulated Acceptance and Fault Emulation：シミュレートされた受入れと故障エミュレーション）プログラムを開発しました。このプロセスは、タイフーンのハードウェア・イン・ザ・ループ・テストベッドを中核としています。このプロセスにより、システムコンポーネントとソフトウェアがシームレスに動作することが保証されます。また、リスクを大幅に低減し、導入および試運転時間を短縮します。
IHI Terrasunが開発した徹底的なテスト手順は、同社の新しいハードウェアへの適応能力を実証しています。また、IHI Terrasunは独自の自動化モジュールをHILテストシステムに統合しており、システムのさまざまなテストを大幅に高速化します。
「Typhoon HILシミュレーションシステムで重要なシステムテストを実施することで、IHI Terrasunは、当社の制御システムが適切な安全対策を講じ、安全イベントに関するデータを記録し、適切にレポートすることを保証できます」と、IHI Terrasunの制御エンジニアリングおよび品質保証担当シニアマネージャーのジム・クリーブランド氏は述べています。「プロジェクトの試運転時には、すべての部品が確実に連携して動作することを確認する必要があるため、可能な限りテストを実施しています。」
Typhoon HIL のシミュレーション環境を使用したこのプロアクティブなテストは、プロジェクトに対する顧客の信頼を高めるだけでなく、試運転を加速し、一貫性を確保します。
ハードウェア・イン・ザ・ループ・テストによる潜在的な障害のシミュレーション
IHIテラスンは、シミュレーション試験環境において、バッテリーシステム、電力変換システム（インバータおよび／またはコンバータ）、そして制御システム全体に発生する様々なシナリオを作成できます。シミュレーションされた障害がバッテリー管理システム（BMS）や電力変換システムなどのデバイスやソフトウェアに伝播する様子を監視し、IHIテラスンのパワープラントコントローラ（PPC）からの応答を監視・測定することができます。
「ハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）シミュレーション環境を利用する大きなメリットの一つは、IHIが極めて危険な故障状態、例えば過熱・低温状態、過電流状態、過電圧状態、地絡、相間短絡などを迅速かつ安全にシミュレートできることです。ラボや現場の実システムでは、こうしたテストは機器の損傷や負傷につながる可能性がありますが、シミュレーション環境内では安全にエミュレートできます」とクリーブランド氏は述べています。「ラボシステムや現場で故障状態をテストする際には、機器の損傷、負傷、あるいはグリッド事故を回避するために、デバイスとそのシステム全体への影響について十分な知識が必要です。Typhoon HILシステムを使用することで、こうした状態をはじめとする多くの状態を安全にシミュレートし、適切な安全プロトコルと運用を検証できます」とクリーブランド氏は述べています。
IHIテラスンがIEEE2800規格の開発に専門知識を提供
Typhoon HIL システムにより、IHI Terrasun はエネルギー貯蔵の機能コントローラ要件をチェックし、顧客のシステム パフォーマンスが、送電電力システムに接続されたインバータ ベースのリソース (IBR) の相互接続と相互運用性を扱う IEEE 2800 などの米国電子電気学会 (IEEE) 標準に準拠していることを確認できます。
現在開発中のIEEE 2800規格は、理論モデルや小規模プロジェクトから、米国全土の多様なグリッド管理に対応する実用的な運用システムへとセクターが移行する中で、エネルギー貯蔵（およびインバータベースのシステムである大規模太陽光発電）の標準化の進化における一歩となる。
IHIテラスンの事業戦略・サービス担当副社長であるレイ・サカ氏は、IEEE 2800.200ワーキンググループのメンバーとして、有効電力制御、一次周波数応答（PFR）、高速周波数応答（FFR）、無効電力制御、電圧調整、力率制御といった系統安定化機能への準拠を含む新規格の試験要件策定プロセスに洞察と専門知識を提供し、影響を与えてきました。サカ氏の尽力により、IHIテラスンは、開発者の現在の期待に応えるだけでなく、様々な地域やISO（独立系統運用機関）におけるIEEE 2800要件の採用を予測するためのシミュレーション手法を開発することができました。この先見性により、潜在的なシステム変更の予測モデル化と設計・統合フェーズの改善が可能になり、実運用における堅牢で効率的な運用につながります。
IHIテラスンは、北米全域で60件以上の運用プロジェクトを手掛けており、設計・実装から試験、試運転、維持管理に至るまで、プロジェクトのライフサイクル全体を包括的に把握しています。様々なメーカーの多様なコンポーネントを統合し、統一された運用システムに統合する同社の能力は、Typhoon HILを用いたシミュレーション作業によって、すべての要素が連携し、相乗効果を発揮する一つのユニットとして機能することを保証しているからこそ実現しています。
IHIテラスンのお客様は、この経験からプロジェクトリスクの低減とプロジェクト生涯コストの削減という恩恵を受けています。あらゆるエネルギー貯蔵システムに不可欠な稼働時間は、IHIテラスンとTyphoon HILの予防戦略によって最大化されます。
IHI TerrasunのSAFE ™ （Simulated Acceptance and Fault Emulation）プログラムは、Typhoon HILシステムの堅牢な忠実度を基盤として、メーカーの仕様と制御システムの動作を検証します。これは、IHI Terrasunがお客様に提供するソリューションの重要な一部であり、プロジェクトの安全性、信頼性、そしてIEEE2800などの最新のグリッド相互運用性要件への準拠を保証します。
レイ・サカ
ビジネス戦略およびサービス担当副社長
IHIテラスン
IHIテラスンがイノベーションを促進
今後、IEEE 2800 などの標準がより広く義務化されるようになると、IHI Terrasun が Typhoon HIL シミュレーション システムで実施した統合作業により、プロジェクト開発者は、これらの要件やその他の新たな要件を満たすツールキットを利用できるようになるため、メリットが得られます。
Typhoon HILシミュレーションのハードウェア、ソフトウェア、そしてツールは、エネルギー貯蔵デバイスとエネルギー貯蔵システム（ESS）を迅速かつ安全かつ費用対効果の高い方法で試験する手段を提供するため、IHI Terrasun Solutionsにとって非常に貴重です。この協業は、プロジェクト統合における重要な役割を担うIHI Terrasunの役割を強調するものであり、同社が業界標準とプロジェクト要件を満たすシステムを提供することを保証します。
クレジット
文｜リサ・コーン、ジャレッド・スペンス
ビジュアル| IHI テラサン、カール・ミッケイ
編集者| デボラ・サント
