Vehicle-to-Grid (V2G) とは

Vehicle-to-Grid (V2G) とは、電気自動車 (EV) と電力網を接続し、電気の充放電を双方向で利用する技術のことです。EV は、電力網から受電して車載バッテリーを充電するだけでなく、蓄えられた電力を電力網に逆潮流させることも可能です。V2G システムは、電力需給バランスの調整に貢献し、電力系統の安定性を向上させるとともに、再生可能エネルギーによる分散型電力源の統合を支えています。

Vehicle-to-Grid の利点

Vehicle-to-Grid システムの導入には、以下のような利点があります。

電力系統の安定性: 周波数調整や電圧制御など、アンシラリー・サービスを提供
再生可能エネルギーの統合: 太陽光や風力といった変動性の高い再生可能エネルギーの出力平準化に貢献
環境への影響: 蓄電エネルギーの活用により、化石燃料を使用する火力発電所への依存を軽減

MATLAB と Simulink による Vehicle-to-Grid システムの開発

MATLAB^®、Simulink^®、Simscape Electrical™ を活用し、モデリング、シミュレーション、解析を行うことで、Vehicle-to-Grid (V2G) システムの開発を促進できます。

モデリングとシミュレーション

異なる電力仕様の充電システム (AC 充電、DC 充電、DC 高速充電など) を含む V2G インフラの設計とシミュレーションが可能で、システムの規模にも柔軟に対応できます。電気自動車充電設備から車載バッテリーマネジメントシステムまで、充電プロセス全体をモデル化することができます。

システムレベルの解析

電力系統のシステムレベル解析に加えて、充電ステーション、マイクログリッド、スマートグリッドの系統連系も解析できます。EV 充電インフラを広域電力網に統合するには、こうした解析が不可欠です。Simscape Electrical を使用することで、以下が可能になります。

さまざまな電力源の利用状況を最適化し、電力系統の負荷を管理するエネルギーマネジメントシステムを開発
制御アルゴリズムを設計してテストを行い、効率的で信頼性の高い V2G 運用を実現
エネルギー流量と電力系統との相互作用を正確に再現したモデルを作成して、シミュレーションを行い、安定した効率的な電力供給を維持できる堅牢な制御手法を開発
充電ステーションにおける蓄電と電力供給を効果的に制御する最適化手法を導入し、効率改善、コスト削減、系統の安定性向上を実現

技術経済分析

MATLAB を使用して、EV と電力網の複雑な相互作用をモデル化し、シミュレーションできます。Optimization Toolbox を活用すると、充放電スケジュールを最適化して、コストを最小限に抑え、効率を最大限に高めることができます。電力価格やメンテナンス費用といった経済的要因を解析に組み込み、V2G システムの実現可能性と収益性を包括的に評価することもできます。

ハードウェアインザループシミュレーション

Simulink Real-Time™ と Speedgoat ターゲットハードウェアを組み合わせて、ハードウェアインザループ (HIL) シミュレーションを実行することで、V2G システムのリアルタイムテストを行うことができます。このシミュレーションにより、さまざまな条件下での制御手法の検証やシステム性能の確認が実現します。HIL シミュレーションに対応した Simulink を活用することで、先進的な V2G 充放電テクノロジーの開発と検証を行い、実際の導入に向けて効率性と実用性を確認できるようになります。

MATLAB と Simulink を使用した V2G シミュレーションの詳細については、パワーエレクトロニクスシミュレーション、ハードウェアインザループ、リアルタイムシミュレーション、グリッドフォーミングインバーターをご覧ください。