太陽光発電

スマートグリッド・マイクログリッドの分散電源として、太陽光発電は日本で最も普及しています。

太陽光発電システムおいてリアルタイムシミュレータは、セルよりもインバータ（コンバータを含む）の評価、インバータの連携、メガソーラ等における電力網との相互関係（電圧不平衡・潮流アンバランス・逆潮流等）のシミュレーションに、非常に大きな役割を果たします。

上記は、一般的な太陽光発電システムの、リアルタイムシミュレータの概念です。
送電ラインと配電ラインは、非常に簡単なブロックを使用しています。　
太陽光発電システムのセルは、直流電源でモデル化されています。

インバータとコンバータはIGBT、それぞれダイオードと、キャパシタで構成されています。
実際には、2レベル・3レベルのものが多く使われていますが、これらはOPAL-RTの新しいソルバを使うことで、回路イメージからFPGAにモデルを生成することが可能です。
実機のシステムとバーチャルなシステムは、モデル上のスイッチで切りかえられ、バーチャルな系統に対して、実機とモデルを交互に接続して、評価を行うことが出来ます。

インバータの評価１

インバータシステムの系統に対する評価には、FPGAとCPUのシステムが使われます。

従来FPGAに回路を置くためには、複雑なプログラミングが必要でした。　
OPAL－RTが開発したeHSソルバを使うと、下記のような回路イメージを、そのままFPGA上で動作させてシミュレーションが可能です。

インバータの評価２

インバータ・コンバータ・ブースター等、PCSを構成するスイッチング現象をきちんとシミュレーションしたい場合、ひとつのFPGA内に2個のeHSブロックを置いて対応することが可能です。

それぞれのブロックは、スイッチ等の数が24個までという制限がありますが、それぞれ数百nsecの制御周期で、リアルタイムシミュレーションが可能です。

インバータと系統の関係１

太陽光インバータと電力系統との間では電圧不平衡、潮流アンバランス、逆潮流等の問題が考慮されなければなりません。

一軒の家の太陽光発電システムが、実際に接続している配電網に対してどのような挙動を示すかがシミュレーションできます。
また、天気の変動以外に、電圧の変動などから受ける発電効率や、障害の問題をシミュレーションすることが可能です。

インバータと系統の関係２

インバータと系統の関連で考えなければならない、もうひとつの要素は、多数のインバータが並列に接続された、いわゆるインバータ連携の問題があります。

複数の家が、多数の太陽光発電装置を運用した場合におけるこれらの問題を、ほぼ実際の回路に近い構成で、配電網と共にリアルタイムシミュレーションすることが可能です。

株式会社 NEAT

Opal-RT Technologies,Inc.