はじめに
マサチューセッツ・クリーン・エネルギー・センターとマサチューセッツ工科大学リンカーン研究所が主催するマイクログリッド＆DERコントローラー・シンポジウムにおいて、Typhoon HILは、実際の産業用コントローラーと連動した超高忠実度コントローラーHIL（Hardware in the Loop）を使用した2つのライブ・マイクログリッドHILテストベッド・デモをセンターステージで発表します。
イートンとGEマイクログリッド・コントローラの両方を実際にデモし、マイクログリッドHILテストベッドと直接インターフェイスし、24バスを持つ3つのフィーダ、1つのディーゼル・ジェンセット、熱電併給を持つ1つの天然ガス・ジェンセット、バッテリー・ストレージ、PVインバータ、およびリアルタイムで動作する複数の負荷からなる複雑なマイクログリッド・コントローラHILリアルタイム・シミュレーションを制御する。
マイクログリッドの「パルス」を監視し、リアルタイムですべてのパフォーマンス・パラメーターを測定し、ストリーミングする。
マイクログリッドとマイクログリッド・コントローラーの試運転とテストがいかに困難で過酷な作業であるかを、私たちは身をもって体験しています。この時代においてさえも。
さらに事態を複雑にしているのは、マイクログリッド・プロジェクトの大半が、いわゆる「ブラウンフィールド」プロジェクトであり、実際には既存の電力システムのアップグレードやレトロフィットであることだ。このような異種混合のマイクログリッドにおいて、レガシーと新しいマイクログリッドの資産を連携させ、通信させることは難しい注文である。
マイクログリッド・コントローラーの設計、統合、試運転の際には、現在見られるように、5つの大きな課題を克服する必要がある：
- マイクログリッド・コントローラとDERs-リレー間の通信の設定とテスト
- プロテクションの設定とテスト
- DERコントローラーの設定とテスト
- アイランドモードの電力品質と系統安定性
- マイクログリッドとマイクログリッド・コントローラーの認証
超高忠実度のコントローラーHILシミュレーターがなければ、マイクログリッドコントローラーのベンダーは、設計段階から現場での試運転とテストに直接飛びつく以外に選択肢がなかった。この試運転がレトロフィット作業である場合、プロジェクトのコストと時間は指数関数的に爆発する。
コントローラー・ハードウェア・イン・ザ・ループは、マイクログリッドのテスト、試運転、事前認証を加速し、これら5つの大きなマイクログリッドの課題を解決します。実際、MITリンカーン研究所のマイクログリッド＆DERコントローラー・シンポジウムでは、HILテストベッドとマイクログリッド・コントローラー・ベンダー各社が、このことを実証しています。
通信テスト
マイクログリッド通信の分野では、さまざまな通信プロトコルと明確な標準化がないため、マイクログリッドコントローラーがすべての資産と通信するためには、かなりの専門知識と時間が必要となる。すべてのノードが同じ「言語」、例えばModbusを話す場合でも、すべての正しいレジスタ、アドレス、モードなどを設定するのに膨大な時間がかかる。DERが電力を供給している間、マニュアルを読む忍耐力が限られている現場でこれを行うのは、非常に危険な作業だ。
幸いなことに、Microgrid Hardware in the Loopシミュレーションは、マイクログリッドコントローラーをHILに接続し、仮想デバイスを使用して通信を設定することを可能にする、さまざまなDERとリレー用の超高忠実度の通信モデルを提供します。デスクトップHILがマイクログリッドコントローラーと直接通信することで、このステップをオフィスの快適な環境で行うことができれば、時間とコストの信じられないほどの節約を実現することができます。
保護
保護と保護協調の調整は、特に島しょ運転やパワーエレクトロニクス・コンバータの普及率が高い場合には、複雑な作業となる。さらに、従来の放射状ネットワークに取って代わりつつあるネットワーク化されたトポロジーは、ネットワーク・トポロジーの再構成可能性など、さらなる課題を突きつけている。
コントローラのHIL（Hardware in the Loop）シミュレーションは、あらゆる異なる故障シナリオに対して、すべての保護と保護協調をテストするための完全な環境を提供します。さらに、コントローラHILは、忠実度の高いリレーモデルから始めて、シミュレーションとループ内の実際のリレーを使用したテストに移行する柔軟性を提供します。
DERコントローラーの設定とテスト
マイクログリッド・プロジェクトでは、多くの場合、異なるメーカーの異種DERを機能単位に統合する必要がある。特定のマイクログリッドアーキテクチャ用にインバーターや発電機を設定し、調整することは、困難な作業になりかねない。
DERコントローラーがテストベッドに統合されたコントローラー・ハードウェア・イン・ザ・ループ・シミュレーションは、現場に行ってフルパワーテストを実施する必要なく、快適な設定とパラメーターチューニングプロセスを可能にする。マイクログリッド・コントローラとDERコントローラに接続されたデスクトップHILを使い、快適なオフィスでこの作業を行えば、時間とコストの節約は計り知れません。特定のコントローラー・ハードウェアがテストベッドに統合されていなくても、コントローラー・モデルを使用して、多くのパラメーターを調整し、テストすることができます。
アイランド・モードにおける電力品質と系統安定性
系統連系運転でのマイクログリッド制御は難しいが、マイクログリッド・コントローラーの能力が真に試されるのは、系統連系から島しょモードへのシームレスな移行とその復帰、そして厳密な周波数と電圧の制御を含む電力品質の提供能力である。さらに、アイランド運転が最も重要である。
マイクログリッド・コントローラーの認証
インバーターベースのDER（太陽光発電と風力発電）のコントローラー・ハードウェア・イン・ザ・ループ（HIL）事前認証は急成長しているが、マイクログリッド試験はまだ初期段階にある。さらに、マイクログリッドの標準化も初期段階にある。IEEE1547.4はグッドプラクティスの概要を示し始めており、IEEE1547の新しい改訂版がマイクログリッドの標準化をさらにカバーすることを期待しているが、この分野はまだほとんど未開拓である。
マイクログリッドの新たな規格では、DERと同様にLVRT/HVRT、LFRT/HFRT、グリッド・サポート機能が要求され、これらを系統的にテストする唯一の方法がcHILになる。メガワットの電力レベルで、さまざまなマイクログリッド構成をフィールドテストすることは、選択肢の一つではない。コントローラー・ハードウェア・イン・ザ・ループは、マイクログリッドのテストと認証のためのかけがえのないツールになるだろう。
クレジット
著者 ｜イヴァン・セラノヴィッチ
ビジュアル ｜Typhoon HIL
編集 ｜デボラ・サント
