パワーグリッド

電気ネットワークおよび分散発電の開発とテスト

エネルギー需給は変動するため、パワーグリッドは極めて優れた柔軟性が必要であり、エネルギー損失を最小限に保つためのエネルギー分配および貯蔵用のインテリジェントなサブシステムを必要とします。これには、効率性の向上、リソースの節減、排出ガスの削減、および十分なエネルギー供給を常に確保するスマートパワーグリッドが必要です。

課題

環境に優しいエネルギーコンセプトを実現するには、主要なエネルギー源として天然資源由来の再生可能エネルギーが必要です。これには、地域の小規模な生産現場から得られるエネルギーや、通常さまざまな再生可能エネルギー設備を備えたスマートハウスから得られるエネルギーが含まれます。再生可能エネルギーシステムから出力できるエネルギーは天候条件によって変動するため、これらの制約に対応できるパワーグリッドを開発することは困難です。

そのため、次のような課題に対処できる新たな分散型のインフラが必要となります。

  • 一日を通して変動する発電量
  • 既存のパワーグリッドと断続的に生成されるエネルギーの統合
  • 異なる地域でのエネルギーの生成と消費
  • 太陽光および風力発電システムで一般に生成される直流(DC)から交流(AC)への電気の変換

結果的には、最新のパワーグリッドに必要な柔軟性を保証し、次の課題に対応できるのはスマート制御ユニットのみです。

  • 中央および地方で生成されたエネルギーの結合
  • 分散した多数のエネルギー資源の接続
  • エネルギーの消費者であると同時に供給源にもなり得るスマートハウスの統合
  • 時間的制約の無い発電作業をエネルギー出力が高い時間帯に割り当てる作業
  • リアルタイムデータに基づいたエネルギー管理

半導体変圧器、調整可能な地域送電網変圧器、および据置型バッテリなどの新たな機器は、安定したエネルギー供給の確保に役立ちますが、制御が必要です。つまり、発電、消費の制御、および貯蔵用の個々のシステムコンポーネントは、中央制御ユニット(SCADAシステム)による監視が可能な同一の通信ネットワークの一部である必要があります。これにより、エネルギーシステム全体におけるあらゆる変化が登録され、エネルギーの供給および消費量が調整されます。

dSPACEソリューション

dSPACEでは、スマートグリッドコントローラの開発およびテスト向けの幅広い製品を提供しています。パワーエレクトロニクス制御ユニットの開発用には、制御アルゴリズムのプロトタイピング向けに作成されたすぐに使えるI/Oライブラリを提供しています。

dSPACEポートフォリオには、マイクログリッド、スマートグリッド、またはV2G(vehicle-to-grid)システムを徹底的にテストする場合に必要なHIL(Hardware-in-the-Loop)によるコントローラのテストやSCALEXIOによるリアルタイムシミュレーションなど、あらゆるテストケースに対応する総合的なサポートが含まれます。当社のソリューションを使用すると、必要に応じて次のようなパワーグリッドのあらゆる部分をシミュレートすることができます。

  • スマートグリッドコントローラの機能をテストする場合は、SimPower Systemsと当社のEPSSパッケージを併用してグリッドをモデリングすれば、分散エネルギー源を含む負荷およびグリッド側を容易に組み込むことができます。
  • レストバスシミュレーションにより追加の仮想コンポーネントを統合すれば、シミュレーション全体を拡張することができます。
  • このような事例では、信号レベルおよび電力レベルのテストを実施できます。
  • 電力レベルのテストにおいては、当社の電気システムテストベンチなどのグリッドエミュレータとシミュレーション環境を容易に組み合わせることで、すべての機能を最大出力でテストすることが可能です。

当社は、中央制御ユニット用または監視制御データ収集(SCADA)システム向け制御アルゴリズムの開発におけるサポートを行い、すぐに使用できる環境やコントローラ、パワーエレクトロニクスモデルが必要な場合やパワーグリッドやパワーエレクトロニクスのシミュレーションが必要な場合など、さまざまな需要に応じてお客様に最適なソリューションをご提案します。

代表的な使用事例

マルチレベルコンバータ向けのRCPシステム

dSPACE RCPシステムでは、マルチレベルコンバータのコントローラ機能の開発および検証が可能です。

電源システムのHILシミュレーション

dSPACE HILシステムによるスマートグリッドおよび分散発電のテスト

代表的な成功事例

テキサスA&M大学:A Bright Future Ahead

テキサスA&M大学の学生は、開発途上国に信頼性の高い電源を提供できるようにするためのハイブリッド配電システムのコンセプトを開発しています。

ベルン応用科学大学:Give and Take

生産消費者世帯における負荷フロー管理をラボでテスト

動画 成功事例 使用事例

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