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实现氢能系统状态监控的云数字服务

为应对日本“氢能源基本战略”中提出的确保能源安全和削减CO2排放量的课题,东芝集团开发并提供了一种利用可再生能源由来氢气的氢能系统。此外,为了使用户安全、稳定地使用该系统,东芝集团开发出一种具备状态监视和控制功能的数字服务以方便操作。该服务搭载在基于东芝IoT参考架构的云系统的通用平台上,可以提供通过IoT(Internet of Things)数据确认氢储量和太阳能发电量趋势等的仪表盘、故障发生时的电子邮件通知服务、以及远程维护等服务。

1、前言

日本将氢能定位为无碳能源的新选择之一,正在积极开发其相关技术。另外,还制定了氢能相关具体战略,例如,2017年12月经济产业省发布了“氢能源基本战略”1,2018年10月氢能源部长级会议通过了《东京宣言》2,2019年9月氢能与燃料电池战略委员会制定了《氢能和燃料电池技术开发战略》3,这些都是具体化的推进措施。

在这样的背景下,为应对“氢能源基本战略”中提出的确保能源安全和削减CO2排放量的课题,东芝集团推进了利用可再生能源由来氢气的解决方案,并开发了纯氢能燃料电池系统(H2Rex™)、独立型氢能源供给系统(H2One™)和将剩余电力转换为氢气的大规模设备(P2G)等4-6。为使这些系统得到广泛普及并实现氢能社会,重要的是建立让客户安全且稳定使用的机制。

此前,东芝能源系统株式会社制造并销售的H2Rex™和H2One™上都搭载有远程监控运行状态的氢能管理系统H2EMSTM,但是这个系统只能满足个别氢能系统的需求。

于是,东芝集团此次基于东芝IoT参考架构新构建出“运行与维护数字服务系统”,该系统是便于氢能系统运行的CPS(信息物理系统)解决方案,且作为具备状态监视和控制功能的系统,搭载在云系统的共通平台“氢IoT云”上。本文,将重点介绍所开发的运行与维护数字服务系统的优点和服务内容。

2、运行与维护数字服务系统的功能和特点

2.1 系统概要

图1示出此次开发的运行与维护数字服务系统的整体概念图。搭载在H2Rex™、H2One™和P2G上的H2EMS™会依次记录运行数据。运行与维护数字服务系统将这些运行数据收集到云系统中,这些收集的数据通过数据库(DB)按照目的进行管理,并作为运行历史显示在仪表盘上。根据需求也可以向顾客传输这些数据,并可以应用于维护服务计划。将每个待监视的系统和设备的各种工程信息系统化,并将其与收集到的运行数据相关联,由此可用于探究异常时的原因和分析设备改善等。

图1. 运行与维护数字服务系统的概念图

将从搭载于H2Rex™,H2One™和P2G各设备上的H2EMS™中收集的运行数据与设计信息整合后进行分析与评价,并执行运行和维护活动。

2.2 数据收集和分析与状态可视化功能

为在合适的时刻对各地引进和设置的H2Rex™、H2One™进行运行监视和维护管理,需要能够简便地获取云系统上汇集的运行数据并提取出合适的数据。东芝集团根据构成氢能系统的设备特性和系统整体应用的相关经验和知识,通过采用和运用独立的指标,实现了更高效率的分析和评价验证。

2.2.1 系统构成

作为汇总运行数据的环境,东芝集团在Microsoft Azure云服务上构建了数据分析平台(如图2)。数据分析平台使用Kubernetes,可有效管理搭载有各种应用的Docker容器。

图2. 运行与维护数字服务系统的结构

建立在云服务的Microsoft Azure上,以Meister Remotex™和数据分析平台为中心构成。

在数据分析平台上,通过REST API(Representational State Transfer Application Program Interface)从Meister Remot

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