はじめに
本記事は、マイクログリッド会議パネル2019「マイクログリッドの確実な稼働：コントローラハードウェアインザループ（C-HIL）とモデルベースエンジニアリングによるリスク低減」シリーズの第1弾です。
Typhoon 戦略的イニシアチブ担当副社長であるポール・ローゲは、シュナイダーエレクトリック、シュワイツァーエンジニアリングラボラトリーズ、イートン、レイセオン、EPCパワーのパネリストを紹介した。彼は現在のマイクログリッド開発アプローチにおける主要な問題点を巧みに説明した。
そしてC-HILとモデルベースエンジニアリングが、プロジェクトライフサイクル全体を通じてマイクログリッドの設計と試験に対するより統合的なアプローチを可能にする方法。
課題｜ マイクログリッド開発における従来のアプローチはリスクが高い
モデルベースエンジニアリングは新しい概念ではない。モデルベース解析は航空宇宙産業で広く活用されており、システム全体がモデル化され厳密にテストされる。フライトシミュレーターは、この極めて重要な用途において、航空機が設計通りに機能し完全に安全であることを保証する。
航空宇宙分野では数十年にわたりこの手法を採用してきました。航空機が実際に飛行する前に、モデルベース解析やシミュレーションが行われます。
ポール・ローゲは、この厳格な設計と試験プロセスはマイクログリッド開発にも適用されるべきだと述べている。しかし、現在のマイクログリッド開発へのアプローチは断片的で、誤りが生じやすい。
マイクログリッドのライフサイクルにおいて、設計から試運転までの各段階には様々なチームが関与している。これらの異なるグループは互いに独立して意思決定を行い、マイクログリッドシステム全体を考慮に入れていない。
それは緊密に統合されたプロセスではない。非効率性だけでなく、潜在的なエラーも生じやすい。
マイクログリッドを開発する前に、あるグループが技術経済分析を実施する。具体的には市場機会と技術的検討事項である。これには特定サイトにおける費用便益分析が含まれる。またマイクログリッドシステムの構成像についても検討する：エネルギー貯蔵装置、太陽光発電、風力発電、その他の分散型エネルギー資源（DER）を導入するか否か？
次に別のグループがモデルを構築し、初期の技術経済分析とは無関係に、システムがどのように動作するかを理解しようと試みます。さらに別のグループが安全性の側面を検討します。
彼らはシステムについて話しているが、実際にはシステムを見ていない。
この高度に分断されたプロセスはシステム全体のパフォーマンスを考慮しておらず、非効率性とエラーを招いている。
ソリューション| C-HILとモデルベースエンジニアリングによるリスク低減
マイクログリッド開発への統合的アプローチは、マイクログリッド開発プロセスを効率化できる。このプロセスにより、構想・設計から実装・保守に至るマイクログリッドプロジェクトの全ライフサイクルをより包括的に把握することが可能となる。
モデルベースエンジニアリングにより、システムの統合データベースまたはモデルを構築できます。
ローゲはさらに、この新たなアプローチである超高精度のハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）シミュレーションが、マイクログリッドの設計と試験プロセスを効率化できると述べる。これにより、様々なチームがマイクログリッドシステムの全属性を単一のデータベースまたはシステムモデルで共有できるようになる。
その方法により、マイクログリッドのライフサイクルにおける個々の段階を担当するチームは、システム全体を視野に入れつつ自らの役割を果たすことができる。システムエンジニアは個々の構成要素（例えば電力回路の故障）を見るのではなく、より大きな全体像を把握できる。
C-HILマイクログリッド試験環境では、実際のマイクログリッド制御装置がHILシミュレータと直接接続される。このシミュレータは電力システムを超高精度かつリアルタイムで再現できるため、実制御装置は実際の電力システムと仮想システムを区別できない。
システムエンジニアは、実際のシナリオにおいてマイクログリッド制御装置の設計とテストを実施できる。彼らは、現場での導入前にこれらのテスト結果に基づいてマイクログリッド設計を最適化できる。
HILはマイクログリッド設計プロセスを効率化するだけでなく、レジリエンスの向上にも有用である。
また、マイクログリッド制御システムの設計者は、機器の損傷や現場での停電を心配することなく、様々なマイクログリッド設計を自由に試行し、テストすることができます。
コントローラハードウェア・イン・ザ・ループとモデルベース設計を統合したソリューションにより、マイクログリッドプロジェクトのリスクを大幅に低減し、加速させることが可能となる。
クレジット
著者 | サマンサ・ブルース
ビジュアル | Typhoon
編集者 | デボラ・サント
