フラクタルグリッド

電力配電において、フラクタルグリッドとは、分散型エネルギー資源（DER）のシステムオブシステムズアーキテクチャです。フラクタルグリッドトポロジーでは、複数のマイクログリッドがフラクタルまたは再帰パターンに従うように戦略的に配置されます。フラクタル、つまり自己相似パターンは自然界で見られます。雲、河川網、稲妻などは、フラクタル的な特徴を示す自然現象の例です。[ 1 ]フラクタルグリッドでは、マイクログリッドはより小さなマイクログリッド、つまり「フラクタルユニット」で構成される場合があります。このような構成では、ネットワークは分散型変電所を介した簡素化された電力フローと通信のネットワークになります。[ 2 ]

バリエーション

フラクタルグリッドのコンセプトには主に2つのバリエーションがあります。CleanSparkのFractalGridアーキテクチャはボトムアップの実装ですが、NRECAのFractalGridアーキテクチャはトップダウンのフローで、同様のアーキテクチャ品質特性を実現し ます

CleanSparkのフラクタルグリッド

このバリエーションは、分散型データ監視・制御システムによって監視される、エネルギー貯蔵技術とオンサイト発電を統​​合したコマンドアンドコントロールプラットフォームです。 [ 3 ]フラクタルグリッドの基本的な目標は、全体的なコストを削減しながら、地域の重要な施設と機能への エネルギー安全保障を確保することです

機能には[ 3 ]電力貯蔵統合、技術に依存しない実装、負荷管理、需要応答、ピークシェービング、リアルタイムのエネルギー最適化が含まれます。

フラクタルグリッド内では、マイクログリッドは親子関係にあり、子マイクログリッドは親マイクログリッドから独立して動作します。[ 4 ]各フラクタルマイクログリッドは、自律的に動作することも、他のマイクログリッドと連携して動作することもできます。連携状態では、リソースの共有が可能になるだけでなく、メンテナンスや緊急時には接続を解除することもできます。マイクログリッドが必要に応じて電力会社から独立して動作できるのと同様に、フラクタルマイクログリッドも重要な負荷への電力供給を維持するために、互いに接続を解除することができます。[ 5 ]

フラクタルグリッドは、CleanSparkの創設CTO兼CSOであるArt Villanueva氏[ 6 ]によって2012年に考案され、Jennifer Worrall氏によって設計・実装されました。実装では再帰処理が用いられ、計算量はO(N)に制限されています。

キャンプ・ペンドルトン・フラクタルグリッド・デモンストレーション（CPFD）

2014年7月から、カリフォルニア州サンディエゴ郡のキャンプ・ペンドルトン軍事基地で、フラクタルグリッド[ 7 ] [ 8 ]が稼働しています。これは、カリフォルニア州エネルギー委員会の資金提供を受け、フラクタルグリッド技術の活用を実証するものです。[ 9 ]キャンプ・ペンドルトンのフラクタルグリッドは、兵舎の複数の建物、3階建ての駐車場、3つの携帯電話基地局で構成される1.1MWの施設に接続されています。このプロジェクトでは、3つの自給自足型フラクタルマイクログリッドと、サイトを相互接続してさまざまな構成のマイクログリッド間でリソースを共有できる、より大規模なマイクログリッドを導入しています。各フラクタルマイクログリッドの運用状況は、電力供給の状態と重要な負荷への電力供給の必要性に依存しています。[ 5 ]システムはリアルタイムデータを使用して、エネルギー消費レベルを監視し、分散型エネルギー資源（DER）から受信した電力発電を評価します。この分析は、ローカル発電でどれだけの負荷に電力を供給できるかを決定するために使用されます。[ 4 ]

CPFDはフラクタルグリッド内の孤立化を示しています。各フラクタルマイクログリッドは、重要な負荷を最適にサポートするために、親マイクログリッドから完全に分離することができます。[ 10 ]

NRECAのアジャイルフラクタルグリッド

アジャイル・フラクタル・グリッドは、全米農村電力協同組合（NRECA）の科学者であるクレイグ・ミラー氏、モーリス・マーティン氏、デビッド・ピニー氏、ジョージ・ウォーカー氏によって構想された概念です。彼らの報告書「レジリエントでアジャイルなグリッドの実現」[ 11 ]によると、フラクタル運用の理想的な原則は次のとおりです。

  • グリッドのすべてのセグメントは、規模に関係なく、同じ情報と制御モデルで動作します。
  • グリッドの各セグメントには意思決定能力がある
  • ピアツーピアの情報交換手段は標準で明確に定義されている
  • いつ分割し、いつ結合するかのルールが明確に定義されている

アジャイルグリッドの不可欠な要素はセグメンテーションである。この概念は、広大な地理的領域にエネルギーを供給する従来の公共電力網とは対照的に、独立して動作するシステムの集合体が協調的に機能することを求めるものである。ユニットは、個々のユニットとして機能し、電力供給と制御を局所化できるようにセグメント化される。セグメンテーションの大きな利点は、個々のユニットが中央制御システムから独立して動作できることであり、これによりシステム全体の安定性が向上し、エネルギー源が分散化される。[ 11 ]

アジャイルグリッドの基盤は、セグメンテーションではなく、セグメンテーション可能性です。各ユニットが互いに独立して運用できる能力を持つことは重要ですが、それはそれが現実的である場合に限ります。システムを効率的に運用するには、ユニット間の統合も不可欠です。[ 11 ]

参考文献

  1. ^フラクタルとは？
  2. ^マイクログリッドのための高度なアーキテクチャと制御コンセプト
  3. ^ a b「CleanSpark Microgrid Technology」。2015年9月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年9月22日閲覧。
  4. ^ a bキャンプ・ペンドルトンのエネルギー安全保障：フラクタルグリッド
  5. ^ a bキャンプ・ペンドルトンのフラクタル・マイクログリッド内部を覗いてみよう/
  6. ^ 「CleanSpark Team」 。 2015年9月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年10月19日閲覧。
  7. ^ 「インディアン・エネルギー・ニュース：アメリカ海兵隊、ナバホ族のコードトーカーを称える ナバホ族の高度なフラクタルグリッド・ツアー、キャンプ・ペンドルトンにて」 2015年12月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年9月22日閲覧。
  8. ^ 「マイクログリッド - マサチューセッツ州にとってのメリット、モデル、障壁、そして提案される政策イニシアチブ」(PDF) 。 2015年11月6日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2015年12月5日閲覧。
  9. ^キャンプ・ペンドルトン・マイクログリッド - エネルギーセキュリティ CW6
  10. ^ 「アメリカ公共電力協会 - マイクログリッド：自給自足型エネルギーアイランド」 www.publicpower.org 。 2016年3月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年10月19日閲覧。
  11. ^ a b c回復力と俊敏性を備えたグリッドの実現
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