ESTCP 2020 統合モデルベース設計プロセスプロジェクト賞

導入

安全で信頼性が高く、かつ回復力のあるエネルギーと水の供給は、軍事施設における任務遂行を確実にするために不可欠です。過去8年間、国防総省の環境技術実証・検証プログラムである環境セキュリティ技術認証プログラム（ESTCP）は、エネルギーセキュリティの向上、バックアップ電源の信頼性向上、そして電力網の長期停電時の重要な負荷への対応を目的とした革新的な技術を導入してきました。この分野で最も有望な技術の一つがマイクログリッドです。これらのシステムは、メーター裏の運用コストを削減し、公益事業へのサービス提供やエネルギー市場への参加を通じて収益を生み出すことができます。

しかし、マイクログリッドの導入は、次のような理由からコストが高く、取得に時間がかかるという問題に直面しています。国防総省の環境技術実証および検証プログラムである環境セキュリティ技術認証プログラム (ESTCP) は、8 年間にわたり、エネルギー セキュリティを改善し、バックアップ電源の信頼性を高め、電力網の長期停止時に重要な負荷をサポートするように設計された革新的なテクノロジーを導入してきました。

この分野で最も有望な技術の一つがマイクログリッドです。これらのシステムは、メーターの裏側での運用コストを削減し、公益事業へのサービス提供やエネルギー市場への参加を通じて収益を生み出すことができます。しかし、マイクログリッドの導入は、以下の理由により、コストの高さと導入の遅さによって阻まれています。

• 複数のソフトウェア モデルとツールを必要とする分断された設計プロセス
• 現場展開前に効果的な設計/分析/テストを実施する能力の欠如
• 既存機器（「ブラウンフィールド」）と新規機器間の相互運用性の問題
• 進化する要件に合わせてアップグレードに対応できる柔軟性とモジュール性の欠如
• 同じ設備上で複数のマイクログリッドを統合および制御する能力が不足しています。

2020年5月、ESTCPはTyphoon HILに対し、統合モデルベース設計プロセス（IMBDP）の実証を行う110万ドルの契約を締結しました。このモデルベースシステムエンジニアリング（MBSE）ソリューションは、国防総省のデジタルエンジニアリング戦略（2018）に対応しており、プロジェクトのリスク軽減とコストの大幅な削減に貢献します。

マイクログリッドは、国防総省施設内の重要な負荷への電力供給の信頼性と回復力を向上させる大きな可能性を秘めています。しかし、初期コストと複雑なシステム統合という障壁を克服し、より広範な導入を実現する必要があります。これが、私たちがIMBDPのようなプロジェクトに資金提供してきた大きな理由です。

ティム・テトレオ
プログラムマネージャー
ESTCP 設置、エネルギー、水プログラム

ソフトウェア、モデリング ライブラリ、および特殊なコンピューティング ハードウェアの組み合わせは、以下を使用してマイクログリッドの設計、シミュレーション、分析、テスト自動化、およびリアルタイム エミュレーションに役立ちます。

1. 統合ソフトウェア機能の拡張セット。
2. 従来の（既存の）エネルギー インフラストラクチャと提案されたマイクログリッド コンポーネントを含む、インストールに固有の高忠実度システム モデル。
3. 特殊なコンピューティング ハードウェア (リアルタイム エミュレーターと呼ばれる) を、コントローラー ハードウェア イン ザ ループ (C-HIL) テストベッド内の実際の産業用コントローラーとインターフェイスすることで、Typhoon HIL は次の機能を実証します。

• マイクログリッド設計プロセスを簡素化することで、エンジニアリングの労力を削減し、開発時間を短縮し、品質を向上させ、プロジェクトのベースラインの変動性を低減します。
• 既存の電力システムのモデルに変更をコスト効率よく統合し、変化するミッションに応じて必要な設計分析と検証を実施します。
• さまざまな動作モードをコスト効率よく視覚化することで、効果的な計画、手順の開発、テスト、検証、トレーニングが可能になります。
• 複数のマイクログリッドの相互運用をモデル化します。

台風HILは、同じくESTCPの資金提供を受けたConverge StrategiesのMilitary Energy Resilience Catalyst（MERC）プロジェクトを通じて、IMBDPを実証するために軍事施設に接続されました。

MERC プログラムは、米軍施設におけるエネルギー回復力プロジェクトを加速し、MERC パートナー施設における新たなエネルギー回復力技術の導入を加速するための技術移行プラットフォームとして機能します。

メレディス・プリングル
Converge Strategies LLC ディレクター

ホスト軍事施設は、多岐にわたる任務を遂行しています。過去1年間に発令された大統領令は、レジリエンス向上に向けた取り組みを奨励・支援してきました。IMBDP最終実証が完了すると、ホスト軍事施設は、マイクログリッドに関する完全かつ試験済みの入札準備が整った計画書を受け取ることになります。

この関係により、軍事施設の施設エネルギー計画 (IEP)、エネルギー省 (DOE) が資金を提供し、いくつかの国立研究所 (サンディア国立研究所、ローレンス・バークレー国立研究所、パシフィック・ノースウエスト国立研究所) が主導する重要なインフラストラクチャのエネルギー保証 (EACI)、およびその他の基地内マイクログリッド開発など、他の基地内プロジェクトとの連携が始まりました。

ESTCPによる設備のレジリエンス（回復力）支援は、新しいツール（負荷フロー解析のためのOpenDSS統合を含む）とTyphoon HILのパワーを組み合わせ、マイクログリッドの構想から試運転まで、中断することなくスムーズに作業を進めることができるというメリットを一般市民にもたらします。レジリエンスもまた、新しいツールとTyphoon HILのパワーを組み合わせ、マイクログリッドの構想から試運転まで、中断することなくスムーズに作業を進めることができるというメリットを一般市民にもたらします。

クレジット

著者| ジェフ・ジャグロウィッツ
ビジュアル| カール・ミッケイ
編集者| デボラ・サント
プロジェクトチーム|マット・ベイカー、ジェフ・ジャグロヴィッツ、ムリロ・アルメイダ