2021年6月8日

オーティス・マイクログリッドプロジェクトから得た4つの教訓

所要時間 | 4分

オーティス空軍州兵基地マイクログリッドプロジェクトは、新規および既存のエネルギー技術を戦略的に統合することで、電力の信頼性とエネルギー安全保障を大幅に強化できることを実証しています。Typhoon コントローラー・ハードウェア・イン・ザ・ループ（C-HIL）ソリューションを採用することで、レイセオン・テクノロジーズは、重要なリアルタイム任務をサポートするだけでなく、複雑なシステム統合における突発的な挙動を予測・緩和するマイクログリッド制御システムの設計と試験に成功しました。この受賞プロジェクトから得られた重要な教訓と革新点を探るには、ブログ全文をお読みください。

はじめに

重要な教訓は、必ずしも大きな投資を必要としない。

マサチューセッツ州ケープコッド合同基地におけるオーティス空軍州兵基地（ANGB）マイクログリッドプロジェクトがこれを実証している。このプロジェクトは、米軍施設におけるエネルギー安全保障の向上と電力信頼性の強化を目的とした革新的技術に対し、国防総省の環境安全保障技術認証プログラム（ESTCP）が2019年に選定した「年間最優秀プロジェクト」に選ばれた。

本プロジェクトは、既存資産の有用性向上を目的として、ESTCPからの570万ドルの投資に加え、マサチューセッツ州から100万ドルの資金が投入された。設置責任者とスタッフはレイセオン・テクノロジーズと協力し、新たな蓄電池システムと制御装置を既存の風力発電資源に統合。これにより独立運転（アイランド運転）能力を確立するとともに、時間シフトサービスと周波数調整サービスを通じて年間50万～100万ドルの価値創出を実現した。

SERDP & ESTCP ウェビナーシリーズ：マイクログリッドソリューションの推進デイブ・アルトマン（レイセオン・オーティス・マイクログリッド主任研究員）

コントローラ・ハードウェア・イン・ザ・ループ

主任研究員デイブ・アルトマン率いるレイセオン・テクノロジーズは、Typhoonコントローラ・ハードウェア・イン・ザ・ループ（C-HIL）ソリューションを活用し、オーティス空軍基地（ANGB）マイクログリッド向けレイセオン・インテリジェント・パワー・アンド・エナジー・マネジメント（IPEM）マイクログリッド制御システムの設計と試験を実施した。これにより、オーティス空軍基地のマイクログリッドは、リアルタイムのインテリジェント任務を支援する能力を強化するだけでなく、複雑なシステム統合において生じる突発的な挙動を予測することが可能となった。

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4つの重要な教訓

電気は、ほとんどのエネルギーと同様、長い間単純で画一的な商品として扱われてきた。新たなエネルギー技術と考え方によって、私たちは新たな段階へと進むことができる。オーティス・マイクログリッド・プロジェクトは、こうした洞察の一端を垣間見せてくれるものであり、以下の教訓を含む：

1.すべての電力が同じ価値を持つわけではない。

このプロジェクト実施以前、設置済みの風力タービンは最大1.5MWの電力を発電できたが、天候次第ではゼロになることもあった。さらに悪いことに、送電網の停電時には風力資源が貢献できず、予備発電機の必要性を減らすことはできなかった。予測される風力タービンの出力は、調整可能な送電網電力と同等に評価されていたが、その真の価値（需要への貢献度）は制御できなかった。

2.スマートな統合こそが、コスト削減とレジリエンス構築の道である。

オーティス・プロジェクトは、発電、貯蔵、制御機能を連携させることで、平均を大幅に上回る価値の電力を供給します。適切な制御プロトコルにより、新型Ecoultバッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）は、燃焼発電機や風力資源と連携し、送電網が停止した孤立運転時においても、ミッションクリティカルな機能を電力供給できます。通常時においては、同システムは電力供給の時間帯を調整することで需給バランスを支援し、ニューイングランド独立系統運用機関とのサービス取引を通じて系統安定性に貢献します。

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3. エネルギーのデジタル化は、よりスマートで機敏な未来をもたらします。

従来の電力システムは、巻線、磁石、接点といった電気機械式デバイスで構成されていた。これらは動作が遅く、高価で、カスタマイズされたサービスに対応するには柔軟性に欠けていた。デジタルセンサーと通信技術は高性能かつ低コスト化が進み、現代の電力電子技術に基づくスマートインバーター、コンバーター、コントローラー、リレーの多くはミリ秒単位で応答・調整が可能であり、要求に応じて機能を切り替えることさえできる。中には自律的に判断を下すものもある。当然ながら、このような俊敏性は新たな故障や予期せぬ事態の発生機会を生み出す。その結果、信頼性の高い試験の重要性と課題が増大しており、システム範囲設定、設計、運用を通じて実施することが望ましい。

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4.加速化された反復テストは、安全性とセキュリティの維持に役立ちます。

C-HIL試験は、幅広い条件下でのシステムテストカバレッジを向上させ、設置前に創発的挙動の予測を可能にした。Typhoon 自動化試験は、システム応答の広範な検証と、操作・対応手順の開発を支援する。本システムは、IEEE規格2030.8を満たすためにC-HIL試験を採用した初のマイクログリッドである可能性がある。

例示されるテストシナリオには、系統連系モードから孤立モードへの移行や過渡現象シナリオが含まれる。電力システムがより複雑化・動的化・知能化するにつれ、自動化されたC-HILテストは設計と試運転の効率化に不可欠な役割を果たすと同時に、予期せぬ運用状況の発生を低減する。