2021年3月16日

日立エナジー株式会社 Grid Edge「ソリューション」特集：ティロ・ビューラー氏へのインタビュー

所要時間 |4 分

日立エナジーは、様々な分散型エネルギー資源（DER）を統合し、複雑なシステム内で複数の負荷を制御するという課題に直面していた。当初、制御アルゴリズムの開発にはSoftware-in-the-Loopが使用されていたが、実コントローラの必要性からController Hardware-in-the-Loop（C-HIL）技術が採用された。C-HILは、必要なグリッドの柔軟性と適応性を提供し、初期設計から運用性能、顧客実証まで、多くのテストケースを適切な忠実度でカバーします。C-HILがどのように日立エネルギーのシームレスな移行を可能にし、卓越した性能を確保したかは、ブログの全文をお読みください。

はじめに

次回の「Industry Spotlight」Q&Aセッションでは、日立エナジー株式会社ソリューショングローバルプロダクトマネージャーを務めるティロ・ビューラー氏にお話を伺いました。

ティロ・ビューラー氏は、量子電子デバイスの研究から電力網における製品の新規機能の設計に至るまで、多岐にわたる分野での実績を有しています。同氏は、日立エナジー株式会社のe-mesh™制御ソリューションの設計および試験において、C-HIL技術を採用することの主な利点について解説しています。

日立エナジー株式会社のe-mesh™制御ソリューションは、堅牢でモジュール式、かつ拡張性に優れたリモートターミナルユニット（RTU）プラットフォームを基盤としており、複雑なシステム環境において、さまざまな分散型エネルギー資源（DER）、従来の資産、および負荷をシームレスに統合・管理できるよう設計されています。

マイクログリッド制御装置の設計と試験における主な課題は何ですか？

日立エナジー株式会社では、太陽光発電設備や蓄電池などの多くの分散型エネルギー資源（DER）を統合し、複数の負荷を制御する必要があります。つまり、複雑なシステム環境において多数のコントローラを連携させ、かつ絶えず変化するシステム環境下でこれを実現しなければならないのです。

したがって、変化するシステムの複雑性を管理し、それらの制御ソリューションの開発を費用対効果の高い方法で効率的に行う必要があります。

HIL導入前には、コントローラの設計とテストに何を使用していましたか？

ハードウェアコントローラーと連動したリアルタイムシミュレーションを活用する能力を得る以前、我々はこのシステムをソフトウェア環境で開発していた。

SIL環境は、アルゴリズムを開発するための基本ツールであり、その後これをコントローラに実装します。しかし、システムが確実に動作することを保証するためには、現場のデバイスに搭載された実際のコントローラを使用するシステムが必要でした。

C-HILを活用することで、システム環境におけるソリューションの検証において、より高い忠実度でテストケースのカバレッジを大幅に拡大し、システム環境への適応性を大幅に向上させました。

C-HILについて説明していただけますか？

C-HILは基本的に、実ハードウェア制御器と電力システムの動作をシミュレートするコンピュータモデルの組み合わせである。システムの能力を実証する上で、C-HILは優れたツールとなる。なぜなら、我々の制御器の実際の性能を示すことができるからだ。そして、我々が開発した制御コンセプトに対してシステムがどのように応答するかを示すことができる。これにより、実サイトに展開する前に、システムが機能することを顧客に示すことが可能となる。

C-HILシステムの主な利点は何ですか？

コントローラHILシステムは、多様なテストケースを網羅する柔軟性と適応性を提供します。システムを実設置する前に動作の良好なテストカバレッジを得られるため、開発した制御ソリューションが実プラント環境で確実に機能するという確信を得られます。

また、システムの挙動に関するリアルタイムシミュレーションにおいて、広範な時間スケールをカバーすることも可能です。個々の機器の動的挙動を解析するために必要な1ミリ秒未満の時間スケールから開始し、より大規模な電力システムの挙動を解析するために必要な数十ミリ秒の時間スケールまで統合することができます。

また、Typhoon HIL の素晴らしいサポートのおかげでTyphoon HIL 短期間でシステムを構築Typhoon HIL 稼働Typhoon HIL できました。
ティロ・ビューラー
日立エナジー株式会社ソリューショングローバルプロダクトマネージャー

製品のライフサイクルのどの段階でC-HILシステムを使用しますか？

当社は、プロジェクトの設計段階から運用段階に至るまでC-HILを活用しており、初期段階での性能検証や確認だけでなく、システムの運用段階における運用性能の最適化も確実に行えるようにしています。

また、このツールは顧客向けデモンストレーションにも活用でき、購入した製品が期待通りに動作することを実証できます。通常は実際の製品性能を実演することでこれを実現します。さらに、工場受入試験では全てのシステム環境を再現できない場合があるため、C-HILを再度活用することで、提示・実証可能なテストケースの範囲を拡大できます。

お客様に提示することが重要なテストシナリオの例を挙げてください。

マイクログリッドにおいて、太陽光発電とバッテリーエネルギー貯蔵を併用することで、系統に接続されているときはもちろん、系統から切り離されているときでもシステムを稼働させることができます。系統連系運転モードから孤立運転モードへのシームレスな移行を実現するには、コントローラに特定の制御機能を実装する必要があります。そして、コントローラのハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）により、この機能を実証することが可能です。