導入
これがなければ、変更も最適化もできないプラットフォームを使い続けるしかなかったでしょう。本当に自信につながります。
ソロン・マルダピタス
最高技術責任者
パワースター
次回のスポットライトでは、リアルタイムの Hardware-in-the-Loop (HIL) テクノロジーを活用した Powerstar のインテリジェント エネルギー管理システム (EMS) の開発について、Powerstar の CTO である Solon Mardapittas 氏にお話を伺いました。
英国に拠点を置くPowerstarの統合エネルギーシステムは、電圧最適化技術とエネルギー貯蔵ソリューションを組み合わせたものです。これにより、電力の確保だけでなく、エネルギーコストの削減と、電力系統への需要側レスポンスサービスの提供が可能になります。
以下は、Powerstar の最先端技術に対する厳格な品質保証プロセスについて Solon Mardapittas が行った洞察に満ちたインタビューです。
チャレンジ 1 | さまざまな種類の負荷と発電をシミュレートする
スマート インバータ メーカーがインバータ制御の開発とテストを行う際に直面する主な課題は何ですか?
ソロン：私たちは需要側の顧客のためにネットワークの復元力を検討しており、下流の負荷に影響を及ぼす可能性のある電圧低下や過渡現象に対処するために UPS タイプのストレージ システムを構築しています。
当社の顧客の多くは重要な製造業者であり、24時間365日の自律性を必要としているため、顧客の既存の発電機や負荷に干渉することはできません。
ほとんどの場合、現場にはすでに何百種類もの負荷と多数の発電タイプが存在するため、状況はかなり複雑になります。
これは、グリッドからバッテリーへの切り替えと同期が、負荷に影響が出ないために必要な時間内にすべて行われることを確認するために、かなりのシミュレーションを実行することを意味します。
Powerstar は HIL テクノロジーをどのように活用して EMS 制御テクノロジーを設計およびテストしたのでしょうか?
Solon : Typhoon HILを使って、グリッドから予想されるシナリオを作成しました。クライアントがネットワーク上で特定のイベントを監視している場合、それをHILで再現できます。
独自のテストドキュメントとモデルを作成することに成功しました。これには、仮想電流の流れ、ネットワーク全体の寄与、グリッドインピーダンスを合成する機能が含まれます。
マイクログリッドをシミュレートし、インバータがネットワーク内でどのように動作するかを確認することができました。
したがって、Typhoon HIL は当社の製品ラインに根本的な貢献を果たしました。
課題2 | 物理ネットワークの構築にはコストがかかる
HIL を使用して現場で目にする結果をどのように再現し、予測できましたか?
ソロン：純粋なハードウェアを使ったテストシナリオは非常に高価で構築が困難です。販売するあらゆるシステムの種類ごとにテストベッドを構築するというのは、商用環境では実現不可能です。
Typhoon HIL の使用方法は、顧客のネットワークを構築することです。
そこで私たちはクライアントに情報を要求し、クライアントがその情報を送ってくれたら、HIL を通じて最適化戦略を実行します。
ソロン：これにより、スクリプトを効果的に実行し、それらがどのように相互作用するかを確認できます。最適化戦略が確定したら、それをEMSにダウンロードし、サイトの商用エネルギー管理システムとして使用します。
どのテストが最も時間がかかり、最も費用がかかったか教えていただけますか?
ソロン：UPSの能力とデマンドレスポンスを組み合わせる際には、ネットワークの資産として常に利用可能な状態を確保したいと考えています。クライアントとのパフォーマンス契約には可用性条項があり、約98%の時間で稼働し続けることが求められています。
感度が高すぎるモデルや電源喪失検出方法を作成し、常にアイランド モードで作業すると、約束どおりにサービスを提供できなくなります。
ソロン：その代わりに、停電が発生した場合、停電が影響する前に負荷をカバーします。同時に、アイランドモードになって周波数応答サービスやその他のサービスをクライアント向けに実行できないことで、常に不要な電力を消費する事態に陥ることはありません。
ソリューション 1 | HIL シミュレーションでマイクログリッドをモデル化する
Powerstar の品質保証プロセスにおける HIL テクノロジーの主な利点は何ですか?
ソロン：HILの最大の利点は、ネットワークを構築できることだと思います。他のモデルでは個々のパーツがあり、あちこちにノードが存在します。難しいのは、それらをネットワークやマイクログリッドにまとめることです。
Typhoon HIL を使用すると、さまざまなウィジェットやモジュールを使用して相互作用の完全なマップを作成し、それらすべてがどのように連携するかを確認できます。
Solon : Typhoon側のナレッジベースは、バックエンド、利用可能なストレージ、利用可能なインバーターの範囲、そしてそれらの特性など、常に更新されています。そのため、個々のノードの階層構造をあまり気にする必要がありません。
ソリューション 2 | クライアントデモンストレーション用の仮想セットアップを構築する
独自の製品機能に対するクライアントのリクエストに、どれくらい迅速に対応できましたか?
ソロン：HILは、私たちが望むモデルを作成するのに役立ちます。特に最適化に関しては、膨大な時間を節約できます。クライアント側では、最小限のコストで効果的にモデルを作成できます。つまり、クライアントは「この機能が欲しい」と言うだけで、それを仮想的に作成できます。特に最適化を行う場合は、物理的なテスト環境を用意する必要はありません。
テストデモのセットアップに費用をかけて、何ができるかを部分的にしか示せないのとは対照的に、それが機能することを数学的に証明できます。
HIL モデルに戻って変更を加えるのはどのくらい簡単ですか?
ソロン：系統に様々な特性を入力することで、これらのモデルに変更を加えるのは非常に簡単です。例えば、「系統には予想以上に多くの高調波がある」といったことが分かります。あるいは、負荷に遅れが生じているといった具合です。もし、考慮していなかった、あるいは十分に認識していなかった誘導性要素やその他の要素があれば、それらを追加することができます。
継続的な電圧低下が見られる場合は、約 100 回のテストを実行し、ハードウェアに大きな変更を加えずに対処していることを確認します。
ソリューション 3 | テスト自動化によるテストの高速化
HIL テクノロジーを使用して自動テストを実行し、プロセスを高速化するにはどうすればよいでしょうか?
Solon ：電圧最適化範囲のテストは、HILとエミュレーターを使って自動化しています。Typhoon HILを使用して、ネットワーク上の様々な電圧変化のテストスクリプトを作成し、ユニットの速度テスト能力を向上させました。
実際に、以前設置していた 1 台に対して 2 台のユニットを設置することができました。
結論| HILは優れている
HIL の使用に関して最も驚いたことは何ですか?
バックエンド プラットフォームを作成した Typhoon エンジニアに戻ってこれらのモジュールをカスタマイズできる機能が、テストに役立ちます。
ソロン：これがなければ、変更も最適化もできないプラットフォームを使い続けるしかなかったでしょう。本当に自信につながります。
HIL での経験を一言で表すとしたら何ですか?
ソロン：とてもよかったです。
クレジット
著者| サマンサ・ブルース
ビジュアル| Powerstar
編集者| デボラ・サント
