Ovation™ マイクログリッド制御システムは、システム状態を継続的に監視し、分散エネルギーリソース、負荷、電気インフラ全体にわたって制御アクションを調整する統合制御アーキテクチャとして動作します。 Ovation の統合制御プラットフォームを基盤として、マイクログリッドの運用は、コアシステムの可視性と安定性を提供する標準の制御機能、運用の目的と制約を評価する組み込み型エネルギー管理、電力の流れとシステム移行を管理する統合電気制御という、密接に連携した3つの要素を中心に構成されています。 これらの要素を組み合わせることで、Ovation マイクログリッド制御システムは、信頼性の高いマイクログリッド運用を維持しながら、変化する状況に動的に応答できます。
標準統合制御機能
データ取得
Ovation I/O モジュールは、制御アプリケーションや情報キャプチャ要件をサポートするために、毎秒または 100 ミリ秒ごとにデータを取得します。 専用の Ovation イベントシーケンスモジュールは、1/8 ミリ秒のイベント時刻ﾀｸﾞ分解能を提供します。 また、制御システムは、IEC 61850、Modbus、IEC 60870-5-104、OPC、DNP3などの通信データリンクプロトコルを使用して、通常1〜5秒間隔で情報を取得します。
収集されたデータは、オペレータワークステーション、コントロールパネル、ﾌﾟﾛｾｽヒストリアンで使用するために、Ovation ネットワークを介して送信できます。
プロセスグラフィックス
すべての Ovation システムには、リアルタイムのマイクログリッドステータスを表示する単線図などのプロジェクト固有のグラフィックスが付属します。 ｸﾞﾗﾌｨｯｸｽに入力された制御ﾊﾟﾗﾒｰﾀは、マイクログリッドﾌﾟﾛｾｽを自動的に管理します。 バス電圧、周波数、電力潮流、温度、インバータステータス、スイッチ/ブレーカ位置などの重要なアナログ値も表示されます。
アラーム管理
Ovation 制御システムには、マイクログリッドｱﾗｰﾑに優先順位を付けて問題を迅速に切り分けて対処する統合インテリジェントｱﾗｰﾑ管理システムが含まれています。
Ovation ｱﾗｰﾑ管理システムにより、オペレータは通常の動作から逸脱したマイクログリッドの重要な状況に集中できます。 ポイントが範囲外（電気母線の電圧や周波数が高いか低い）、デジタル状態の変化（グリッドブレーカーを開くか自動切り替えスイッチの動作）、ドロップタイムアウトなどの異常状態が発生すると、Ovation オペレータワークステーションでアラームが発信されます。 オペレータワークステーションに表示されるｱﾗｰﾑは、ｱﾗｰﾑプリンタとOvation ﾌﾟﾛｾｽヒストリアンにも送信され、すべてのﾌﾟﾛｾｽｱﾗｰﾑとその後のオペレータのアクションを時系列で記録します。
データのアーカイブ
Ovation ﾌﾟﾛｾｽヒストリアンは、ﾌﾟﾛｾｽデータ、ｱﾗｰﾑ、イベントシーケンスレコード、オペレータ入力を Ovation システムに大量保存し、検索します。 Ovation システムによって継続的に取得されるデータは、検索と分析のためにヒストリアンに保存されます。 ﾌﾟﾛｾｽヒストリアンのデータ保持は、ディスク領域によってのみ制限され、ディスク領域はテープドライブまたは DVD ドライブによって拡張できます。
レポートを生成する
Ovation プロセスヒストリアンには、関連する履歴データをさまざまな形式で表示するレポートシステムが含まれています。 一般的なレポートタスクには、事前定義されたテンプレートを使用できます。 より複雑なデータ分析には、カスタムレポート機能を使用できます。 レポートは、時間、シフト、日、月、または年ごとに自動的に生成できます。
調整されたマイクログリッド制御のためのエネルギー管理
マクログリッドの高額な需要料金からの保護
マイクログリッドには、配電ﾕｰﾃｨﾘﾃｨ (またはマクログリッド) への「共通結合点」接続と、特定の需要期間に消費される最大エネルギー量 (MW h) を規定するレート構造/契約がある場合があります。 この制限を超えると、マイクログリッドマネージャは永続的に高いデマンド料金が発生する可能性があります。
消費需要は電力(MW)ではなくエネルギー(MW h)で測定されるため、Ovation システムはその期間終了時点でのエネルギー消費量を予測します。 予想されるｴﾗｰは、現在の電力消費率を測定し、需要期間の終わりまで外挿することによって推定されます。 予測値が最大需要制限を超えると、Ovation システムは自動的に負荷を削減するか、発電資源またはエネルギー貯蔵からの発電量を増やして、マクログリッドから消費されるエネルギーを制限します。 また、是正措置を講じるようオペレータに警告するｱﾗｰﾑを生成します。
共通結合点でのエネルギーフローと電圧調整の管理
マクログリッド事業者は、マイクログリッドを分散型エネルギーリソースと捉えており、そのエネルギー消費量または供給率、およびそれがシステム電圧に与える影響を厳密に制御する必要があります。 マイクログリッド事業者は、マクログリッドを通じてエネルギーを販売および供給できる一方で、マイクログリッド自体だけでなくマクログリッドにも重要な電圧を供給することもできます。
Ovation システムは、所定の設定点で「共通結合点」におけるエネルギーの流れと電圧調整を管理します。これらは、需要の変化や機器の可用性に対する高速応答によって一貫して達成されます。 マイクログリッド制御の目標には、多くの場合、再生可能エネルギー資源による発電の最大化と電力購入コストの最小化が伴います。 マイクログリッドが内部負荷で要求される電力よりも多くの電力を生成する場合、Ovation システムは、オペレータによって決定された設定に従い、エネルギー貯蔵リソース、マクログリッド、またはその両方へのエネルギーの流れを制御します。
マイクログリッドが内部負荷を満たすのに十分な電力を生成できない場合、Ovation システムは、経済的に有益である場合は、不要な負荷を切断（または遮断）して、マクログリッドから電力を引き出す必要性を最小限に抑えることができます。 同様に、天候やその他の緊急事態によりマクログリッドの運用が中断され、マイクログリッドが必要な電力を引き出せなくなった場合、Ovation システムはマイクログリッドの負荷を削減します。 これは、重要度の低い負荷から高い負荷へと順番に実行し、自律的に動作し、最も重要な負荷を可能な限り長く自己供給する能力を維持します。
エネルギー生産、貯蔵、購入の最適化
マイクログリッドは、さまざまなエネルギー供給、エネルギー貯蔵、および調整可能な負荷(エネルギー消費)リソースで構成されています。 また、マクログリッドに接続されたサプライヤーや顧客からエネルギーを購入したり、エネルギーを販売したりすることもできます。 分散型エネルギーリソースはさまざまな燃料を使用する可能性があり、それぞれ異なるコストと環境への影響があります。
マイクログリッドのパフォーマンス目標は多くの場合、エネルギーコストを最小限に抑えるか、総環境負荷を最小限に抑えるか、またはその 2 つを組み合わせることに重点が置かれます。 Emersonの統合型Ovation ｱﾄﾞﾊﾞﾝｽﾄパワーアプリケーションは、最先端の最適化技術を使用して、マイクログリッド事業者が業績目標を達成できるよう支援します。 アプリケーションにより、分散型エネルギー資源管理を最適化するための最適な制御設定点が決定されます。
パフォーマンス計算
Emerson のグローバルパフォーマンスアドバイザーは、マイクログリッド内のガスおよび/または蒸気ターボ発電機の効率を計算するために利用できます。 このアドバイザによって、オペレータは制御可能な損失を特定し、設計仕様に対する機器のパフォーマンスを追跡し、問題のあるﾌﾟﾛｾｽ領域を迅速に特定して、運用コストを削減できます。 このソリューションは、特定のプラント機器セットに適合するボイラーおよびタービンの性能計算の完全なセット(ASME性能テストコードに基づく)を提供します。
安全なマイクログリッド運用のための電気制御
ブレーカー制御と IED インターフェース
Ovation システムに組み込まれたブレーカー制御ロジックにより、オペレータはオペレータワークステーションに表示された単線図からOPENおよびCLOSEコマンドを発行できます。 操作が実行される前に、ロジックはブレーカーがその操作を実行するのに適切な状態にあるかどうかをチェックします。 コマンドが発行され、一定時間が経過してもｽﾃｰﾀｽインジケータに新しい状態が反映されない場合（つまり、ブレーカーが操作が成功したことを示さない場合）、ｱﾗｰﾑが生成されます。
Ovation システムは、マクログリッドの電力品質を継続的に監視します。 マクログリッドの問題が検出されると、Ovation は 50 マイクロ秒以内に共通結合点でブレーカーを開くことができます。 この措置により、マイクログリッドは直ちにアイランド化(孤立)し、内部負荷への電力供給を継続する能力を保護・維持します。
Ovationは、以下を含む様々なプロトコルを使用してインテリジェント電子機器(IED)と通信します：
- Modbus over RS485 シリアルリンク
- Modbus over TCP/IP
- DNP
- PROFIBUS
- IEC 61850
- IEC 60870-5-104
負荷分配
負荷遮断は、重要なマイクログリッド制御機能です。 Ovation マイクログリッドコンティンジェンシー分析および負荷遮断アプリケーションは、系統の喪失や電源の喪失などの電気的障害に自動的に応答し、安定した状態を復元します。
発電バス上のグリッド、発電機、または相互接続ブレーカーなどの電源が失われた場合（コンティンジェンシー）、その電源から当初供給されていた量に相当する負荷を直ちに遮断する必要があります。 これにより、残りの発電事業者が過負荷にならず、マイクログリッドへの障害を最小限に抑えることができます。
利用可能な発電量に合わせて負荷を直ちに遮断しないと、マイクログリッドが停電します。
Ovation プラットフォームの負荷遮断アプリケーションは、使用可能なフィーダーのリストから遮断する負荷に給電しているフィーダーを選択します。 フィーダーは、重要度の低いものから高いものの順に選択されます。 また、ロジックは、負荷遮断ブレーカーが自動トリップに使用可能(閉じられ、MWフローあり)であること、およびエクスポートバスではなくインポートバスに接続されていることもチェックします。
各可能性のある負荷遮断ケースのブレーカーのﾘｽﾄは継続的に更新され、コントローラと共有されます。 Ovation システムは、電源が失われると、選択したブレーカーを自動的かつ瞬時に遮断します。
Ovation のｸﾞﾗﾌｨｯｸｽは、マイクログリッドオペレータに非常時に遮断すべき負荷のﾘｽﾄを容易に示します。 オペレータはいつでも負荷の優先順位を調整したり、負荷遮断システムから一時的に取り外したりして、非常時に遮断されないようにすることができます。当然のことながら、負荷遮断システムから負荷を取り除きすぎないように注意する必要があります。これは、マイクログリッドの全般的な停電を引き起こす可能性があるからです。
Ovation の高速負荷遮断ロジックにより、発電機の過負荷と停電の可能性を回避します。 電源ブレーカーが開くと負荷が遮断されます。
マクログリッドから切断されたマイクログリッドは、独立した電気アイランドとして動作し、アイランドの周波数はアイランド自身の発電源によって維持されなければなりません。 マイクログリッドの負荷が発電量を超えると、アイランド周波数は比較的ゆっくりと公称値である 60 Hz (世界の多くの地域では 50 Hz) を下回ります。
アイランド周波数が最小しきい値を下回ると、Ovation ロジックは優先度の低い負荷を十分に遮断し、周波数を公称値に戻します。 通常、周波数の低下は長期間にわたって起こるため、これは一般に「スロー・ロード・シェディング」と呼ばれます。
グリッドタイライン変圧器が過負荷条件に近づいた場合には、スロー・ロード・シェディングが必要になる場合があります。
電源/需要バランス(周波数/電圧制御)
マイクログリッド内で電源と需要のバランスを取るための制御技術は、マイクログリッドの境界内にある発電、貯蔵、負荷機器の種類、マイクログリッドがマクログリッドに接続されているかどうか、またマイクログリッドの負荷が交流(AC)、直流(DC)、またはその2つのハイブリッドを使用するかどうかによって異なります。
マクログリッド接続システムは、マイクログリッドの負荷に供給するための電力が常に十分に確保されていることを保証します。 この場合、Ovation は、マイクログリッドの目標で定義された制限内でマクログリッドから供給されるエネルギーと電力を使用して、マイクログリッドのエネルギーと電力の生産、貯蔵、使用を制御します。 これには、制限を超えた無効電力の消費または生産に対してマクログリッド事業者から料金が発生する場合の無効電力の使用が含まれます。
アイランド型マイクログリッドは、発電機、インバータ、変圧器、およびサーモスタットなどの制御可能な負荷要素の設定値を調整することで、需要とのバランスの取れた供給を確保します。 アイランドされた負荷は、マイクログリッド全体の周波数、電圧、力率を望ましい値に保つために必要な場合にのみ遮断されます。
回転発電機を備えたACおよびハイブリッド電力マイクログリッドの特別なケースでは、周波数制御を使用して有効電源のバランスをとります。 電圧は、発電機励磁調整、変圧器負荷時タップチェンジャ(OLTC)、コンデンサバンクなどのさまざまな無効電力要素を使用して制御されます。
回転発電機(AC、DC、またはハイブリッド)を持たないマイクログリッドの場合、マイクログリッド全体で行われた電圧と力率(または無効電力)の測定は、インバータ、変圧器、および制御可能な負荷要素の設定点を調整することにより、必要な範囲内に保たれます。 このシナリオでは、最後の手段として負荷遮断も使用されます。
いかなる場合でも、Ovation マイクログリッド制御は、可能な限り最も信頼性が高く、経済的で環境に配慮した運用を保証します。
同期化
同期は、ブレーカの両側にあるシステムの電圧、周波数、位相角を測定および制御するﾌﾟﾛｾｽです。 同期により、ブレーカーを閉じる前に、これらのﾊﾟﾗﾒｰﾀ間の差異が指定された制限内であることを確認します。 そうしないと、両方のシステムの機器に壊滅的な障害が発生するリスクがあります。 これは、孤立したマイクログリッドをマクログリッドに接続してエネルギーを交換する際に重要な機能です。
同様に、ブレーカーを開く前に、ブレーカーの電流と電力潮流が定義された制限を下回る必要があります。
Ovation マイクログリッド制御には、同期のためのﾊｰﾄﾞｳｪｱとソフトウェアの両方のチェックに加え、マイクログリッドとマクログリッドを同期させる自動同期器インターフェイスが含まれます。
関連記事 & リソース
その他のマイクログリッド制御およびエネルギー管理リソースをご覧ください。
- Ovation マイクログリッド制御とは
- Ovation マイクログリッドコントローラ
- データセンターのエネルギー管理：マイクログリッド制御 & グリッドバランシング
- バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）向けエネルギー管理システム
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Ovation™ マイクログリッド制御とマイクログリッド要件については、Emersonのエキスパートにお問い合わせください。 アプリケーションについて簡単にお聞かせいただければ、適切なスペシャリストをご紹介します。