日立エナジーについて
日立エナジーは、公共事業、産業セクター、モビリティ、IT、都市、遠隔地コミュニティ向けの高度な自動化システムとデジタルエネルギーソリューションにおける先駆的なテクノロジーリーダーです。e-meshポートフォリオは、デバイスレベルからシステム制御、IoTサービスに至るまで、分散型エネルギーリソース（DER）を管理・最適化する垂直統合ソリューションです。
当社は、マイクログリッド、エネルギー貯蔵、分散型エネルギー資源の自動化と制御に対応するソリューションを開発しています。
ルカ・チコニャーニ
戦略的パートナーシップマネージャー
日立エナジーのグリッドエッジソリューション
e-mesh制御ソリューションは、日立エナジーの堅牢でモジュール化された拡張性の高いリモートターミナルユニット（RTU）プラットフォームをベースとしています。複雑なシステム環境において、再生可能エネルギー資産と従来型エネルギー資産をシームレスに統合管理できるように設計されています。
日立エナジーのグリッド エッジ ソリューション チームは、Typhoon HIL コントローラー ハードウェア イン ザ ループ (C-HIL) を使用して、e-mesh 制御ソリューションを設計およびテストし、テストの限界を押し広げて、顧客に信頼性が高く、安定した、コスト効率の高いエネルギー ソリューションを提供しました。
課題| マイクログリッド内のすべての制御可能な資産が調整された方法で機能することを確認する。
グリッドエッジソリューションチームにとっての重要な課題は、マイクログリッド内のすべての制御可能な資産が連携して動作することを確保することでした。複雑なシステム環境において、多数のコントローラーを接続し、それらのコントローラーをコスト効率と効率性に優れた方法で開発する必要がありました。
課題その1 | コミュニケーションが重要な役割を果たす
日立エナジーe-meshは、異なる制御レイヤーを1つのソリューションに統合した垂直統合型システムです。マイクログリッド分散型電源（太陽光発電、風力発電、蓄電池システム）に加え、従来の設備や負荷を管理・最適化するための複数のコントローラーを備えています。
分散制御アプローチでは、e-meshコントローラーは相互に、そしてe-mesh SCADAインターフェースと通信する必要があります。これは、現場のデバイス間で多数の信号が送受信されることを意味します。そのため、チームは様々なマイクログリッドコントローラーの通信プロトコル（CANバス、IEC 61850、DNP3、OPC、Modbusなど）をテストするためのシステムを必要としていました。
分散アプローチでは、さまざまなコントローラーが存在するため、通信が重要な役割を果たします。
ミケーレ・フセロ
シニアR&Dエンジニア
日立エナジーのグリッドエッジソリューション
課題 #2 | ソフトウェア・イン・ザ・ループ (SIL)
SILシミュレーションは制御アルゴリズムの開発に使用されました。SILは基本的な制御ロジックのテストをサポートしますが、ハードウェアに関連するすべてのレイヤーのテストをサポートしているわけではありません。SILは初期開発段階において低コストで安全な環境を提供しますが、より汎用的なモデルは、開発後期に発生する可能性のある多くのリスクを検出・軽減するには不十分です。
システム全体が確実に動作するには、通信層を含むハードウェアに関連するすべての層をテストするための、より忠実度の高いテスト環境が必要です。
課題3 | オンサイトおよびパワーラボテスト
SILシミュレーション後、チームは通常、現場または電力ラボでテストを実施します。現場や高出力ラボ環境でテストするのが非常に困難または危険なテストシナリオは数多くあります。これには、コンポーネントの故障、障害シナリオ、発電ユニット（PV）の突然の喪失や電力系統からの切断などの過渡事象が含まれます。
以前はオンサイトでテストを行っていました。しかし、通常、テストの実行時間と実行できるテストケースの数が限られていました。
ミケーレ・フセロ
シニアR&Dエンジニア
日立エナジーのグリッドエッジソリューション
これらのシナリオは、天候に左右されるため、実際の環境でテストするのが困難です。曇りで日照時間がほとんどない日や、停電につながるような異常気象など、様々な状況が考えられます。マイクログリッドのアプリケーションエンジニアは、正確な気象条件を把握するために数日から数週間待つ必要があります。
グリッド接続モードから独立モードへの移行を確認するために、現場でグリッド切断イベント中にコントローラの動作をテストすることも、グリッドに接続されている負荷やユーザーに支障をきたす可能性があるため、危険です。
ソリューション| Typhoon HILコントローラーのハードウェアインザループシミュレーション
SIL は基本的な開発ツールですが、日立エネルギーグリッドエッジソリューションチームは、マイクログリッド内のすべての制御可能な資産が調整された方法で動作することを確認するために、高忠実度のテスト環境を必要としていました。
C-HILは、実際のコントローラハードウェアと、電力システムのリアルタイム高忠実度モデルを組み合わせたものです。その目的は、リアルタイムで応答する現実的なシミュレーション環境において、実際のコントローラの実際の性能を示すことです。
C-HILは電力システムのデジタルツイン、つまり正確なコピーであり、ラボ内で容易にアクセスできます。これにより、導入前に予期せぬ制御上の問題を容易に発見でき、プロジェクトリスクを軽減できます。
C-HIL は、コントローラーの実際のパフォーマンスを表示できるため、優れたツールです。
ティロ・ビューラー
グローバルプロダクトマネージャー
日立エナジーのグリッドエッジソリューション
日立エネルギーグリッドエッジソリューションチームにとって、C-HIL はテストの限界を押し広げ、時間を節約し、継続的な e-mesh コントロールの開発と保守を可能にします。
#1 ソリューション| C-HIL がテストの限界を押し上げる
日立エナジーでは、C-HIL プラットフォームにより、現場に導入する前に e-mesh コントロールの包括的なテストを実施できます。
C-HILテクノロジーは、現実世界ではテストが難しい様々なテストシナリオをシミュレートできる柔軟性により、テストの限界を押し広げます。天候の変化やバッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）の充電を数日または数週間待つ代わりに、ボタンを押すだけでこれらの状況をシミュレートし、数分で結果を得ることができます。
システムの動作について十分なテスト範囲を取得できるため、開発した制御ソリューションが実際のプラント シナリオで機能するという確信が得られます。
ティロ・ビューラー
グローバルプロダクトマネージャー
日立エナジーのグリッドエッジソリューション
C-HIL を使用したテストシナリオの例:
- 太陽光発電所からの発電電力の損失
- BESSの過充電
- 電力系統からの切断
- 系統接続モードから独立モードへの移行
- グリッドへのPCCの障害
#2 ソリューション| C-HIL で開発時間を節約
C-HIL は、テスト活動の計画、テスト ラボの可用性の確認、さまざまな動作および障害シナリオのテスト環境の設定にかかる時間を短縮することで、開発時間を節約します。
さらに、 Typhoon HILマイクログリッドライブラリに既に用意されている標準モデルにより、マイクログリッドモデルの設定が迅速かつ簡単に行えます。これにより、回路図の開発にかかる時間が短縮され、チームは通信テストに集中できるようになります。
これらのマイクログリッド モデルを簡単に適応させてコントローラーへの必要な接続を可能にする柔軟性により、開発期間を 4 ～ 5 か月短縮できました。
ミケーレ・フセロ
シニアR&Dエンジニア
日立エナジーのグリッドエッジソリューション
マイクログリッドモデルを実際のコントローラに適応させるのは簡単です。シミュレータで動作させるためにコントローラを変更する必要はありません。
標準マイクログリッドモデルはリアルタイム実行に最適化されており、計測データを提供し、実際のコントローラからのコマンドを受信するように既に設定されています。C-HILは、まさにプラグアンドプレイ方式です。
#3 ソリューション| C-HIL は継続的な開発を可能にします
Grid Edge Solutions チームでは、C-HIL により、製品ライフサイクル全体にわたる継続的な開発と保守が可能になります。
C-HILは、制御開発の初期段階から工場受入試験を含む顧客対応の後期段階に至るまで、同社のツールチェーンに不可欠な要素となりました。C-HILを使用することで、新しいアイデアを迅速にテストしたり、現場で問題をトラブルシューティングしたりすることができます。
Typhoon HIL シミュレータを使用すると、特に工場受入テスト中に顧客にモデルを提供できます。
ミケーレ・フセロ
シニアR&Dエンジニア
日立エナジーのグリッドエッジソリューション
また、工場受入試験にも使用し、製品が顧客の期待通りに機能していることを証明できます。工場受入試験ではすべてのシステム環境を構築できないため、C-HILは電力システムのモデル化にも使用できます。
結果| 日立エナジーはC-HILでテストの限界を押し広げ、開発期間を5か月短縮しました
日立エナジーのグリッドエッジソリューションチームは、e-meshコントロールのテストカバレッジを拡大し、開発期間を最大5か月短縮しました。Typhoon C-HILテクノロジーにより、マイクログリッドモデルの迅速なセットアップと、あらゆる運用シナリオおよび障害シナリオの繰り返しテストが可能になりました。
CHILは、開発初期段階から後期段階まで、顧客との連携による工場受入試験を通じて、製品ライフサイクルの全段階における継続的なテストを可能にしました。これにより、顧客に信頼性、安定性、そして費用対効果の高いエネルギーソリューションを提供しています。
Hitachi Energy Grid Edge Solutions チームにとって、HIL テスト済みとは柔軟性、信頼性、最適化、そして優れたパフォーマンスを意味します。
クレジット
著者| サマンサ・ブルース、デボラ・サント
ビジュアル| カール・ミッケイ
編集者| デボラ・サント
