テスラ仮想発電所：電力網の再構想

電力網を検討してください。 それは世界のほとんどを覆っています。その存在と信頼性は、私たちのほとんどが生きているよりもはるかに長い間、現代の世界を定義してきました。すべてではないにしても、1世紀分の新技術のほとんどをグリッドに負っています。

グリッドは、複雑なパターンで連携して動作する何百万もの洗練された相互接続されたデバイスのおかげで、今日しか動作できません。それでも、最小限の制御ポイントで集中発電用に構築されており、化石燃料に依存しています。これは、すべて20世紀に根ざした概念です。 。

今日、電力網をゼロから再設計した場合、電力網はどのようになりますか？これは、テスラのエンジニアであるColinBreckとPercyLinkが最近取り組んだ質問です。彼らの答えは、オープンソーステクノロジーとデジタルツインを通じて計り知れない回復力を構築することです。彼らは英国での最近の会議で洞察を共有しました。

より多くの再生可能エネルギーが既存のグリッドでオンラインになるにつれて、需要と供給の複雑な計算を必要な精度で行うことがより困難になります。 ある程度の制御が失われます 、および生成の予測がより困難になります。

風力と太陽光発電がすでに一般的である場所では、バッテリーがこれらの問題を軽減するのに役立っています。予期しない使用の山と谷に非常に迅速に対応し、必要に応じて充電と放電を行うことができます。

「この迅速な対応は、実際には革新であり、古いグリッドよりも優れた機会です」とリンク氏は言います。 「それは単なる妥協ではありません。」

バッテリーは、これらのエンジニアがグリッドを再考するための鍵です。彼らは、既存の石炭や天然ガスプラントと同じサイズの巨大なバッテリーを作成することに加えて、より小さなバッテリーのパワーを利用することも提案しました。 家庭や企業に設置されています。通常、自家用太陽光発電やバックアップ電源のサービスに使用されるバッテリーです。

「これらの小型バッテリーとソーラーを備えた家庭や企業を仮想発電所に集約することができます。 、」リンクは言います。

仮想発電所（VPP）アーキテクチャは、分散型エネルギー資源に依存しています。バッテリーはその一例ですが、風力や太陽光も頻繁に使用されます。これらのリソースのネットワークが一緒にプールされ、柔軟性と可用性が向上した電力を生成します。

テスラの仮想発電所では、デジタルツインモデルは、システム内のさまざまなモノのインターネット（IoT）資産と、それらの現在の状態および関係を表します。デジタルツインモデリングソフトウェアは、KubernetesとAkkaという2つの主要なオープンソースプロジェクトに依存しています。

「AkkaとKubernetesの組み合わせは本当に素晴らしいです」とBreck氏は言います。 「Kubernetesは大まかな障害とスケーリングを処理できるため、ポッドのスケールアップまたはスケールダウン、活性プローブの実行、指数バックオフでの障害のあるポッドの再起動などが可能です。次に、回路などの細粒度の障害を処理するためにAkkaを使用します。個々のリクエストを中断または再試行し、バッテリーが充電または放電しているという事実など、個々のエンティティの状態をモデル化します。」

Akkaでデジタルツインをモデリングする場合、各モデリングサイトはアクターによって表されます。 TechRepublicが説明するように、「プログラマーはアクター内の個々のサイトのモデリングについて心配し、Akkaランタイムはこれを数千または数百万のサイトへのスケーリングを処理します。これは特にIoTにとって非常に強力な抽象化であり、スレッドに関する心配を本質的に取り除きます。ロック、または同時実行のバグ。」

エンジニアは、デジタルツインモデルを通じて、全体像が把握できない場合でも、システム内の非常に複雑な関係や状態のほぼリアルタイムの表現と対話できます。

「不確実性は分散型IoTシステムに固有のものです そのため、これを回避しようとするのではなく、データモデル、ビジネスロジック、さらにはカスタマーエクスペリエンスに組み込む必要があります」と、Breck氏は述べています。時間の経過とともに、IoTで最も難しい問題です。私を信じてください。しかし、優れた製品を作成するためには不可欠です。」

ローカルとグローバルの目標を共同で最適化することも、もう1つの課題でした。個人が所有する小さなバッテリーは、所有者が予期せず使用する必要がある場合に備えて、消耗してはなりませんが、グリッドのリアルタイムのバランス調整のニーズは常に満たされている必要があります。

「分散最適化が可能なのは、テスラが独自のハードウェアを構築し、ファームウェアとソフトウェアを完全に制御できるためです 」とリンク氏は述べています。「これにより、ローカルインテリジェンスとセントラルインテリジェンス、およびそれらの相互関係をすばやく反復できます。このコラボレーションは、企業間ではなくチーム間で行われます。」ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの垂直統合により、フレームワークが構築されました。避けられない通信障害の際にデバイスが合理的に動作するのを支援する分散アルゴリズムを備えた、より回復力のあるソリューション。

テスラの仮想発電所は、情報技術/運用技術（IT / OT）の収束の代表的な例であり、今日の自動化業界で最も差し迫ったトピックの1つです。 分散コンピューティングと産業用モノのインターネット（IIoT） テスラがグリッドの復元力を確保し、再生可能エネルギーへの移行で遭遇するエンジニアリングの問題のいくつかに対処するのに役立ちました。

テスラエネルギープラットフォームの開発、世界最大のバッテリーを使用したエネルギー市場へのアルゴリズムによる参加、およびテスラ初の仮想発電所を作成するという現実の課題を深く掘り下げるために、BreckandLinkのプレゼンテーションの完全なトランスクリプトを読むことができます。