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NEDOフォーラム 2015
再⽣可能エネルギー ~⼤量導⼊時代の課題と処⽅箋~
第1部 系統接続問題と技術的対応
デマンドレスポンスを活⽤した
需要家側調整⼒による系統対策
平成27年2⽉13⽇
早稲⽥⼤学 林 泰弘
講演の概要
2
１．デマンドレスポンスと需要家調整⼒による系統対策
２．デマンドレスポンスとEMSの通信制御実証
３．DRを活⽤した需要家調整⼒による太陽光出⼒抑制への技術対応
４．これからの再エネとDRの系統通信制御の姿
2
デマンドレスポンス
と
需要家調整力による系統対策
3
デマンドレスポンス（DR）とは︖
4
インセンティブや電気料⾦にもとづく消費電⼒ピーク抑制要請に対し，
需要家側が電⼒ピークを抑制するように電⼒消費パターンを変化させること
①インセンティブや電気料⾦に基づく
ピークカット/シフト要請
供給側
電気を
作り送る側
Producer,
Supplier
ピーク電⼒
情報通信
②DR応答信号
時間
ＢEMS
ビル
スマートメーター
MEMS
集合住宅
(Producer＋Consumer)
②要請に対するピークカット/シフト応答
①要請する抑制量
需要側
電気を
消費・創る側
Prosumer
DR応答後の消費電⼒
想定される消費電⼒
DRサーバー
①DR発動信号
CEMS
⼾建住宅
HEMS
機器制御
例えば消費電⼒を
②抑制要請に応答 別の時間帯にシフト
時間
⾃動デマンドレスポンス（ADR︓Automated DR）
地域 契約電⼒
CEMS
DRｱｸﾞﾘｹﾞｰﾀ
③節電計測・応答
ビル
BEMS
④節電分への対価
電気事業者
低
減
作業
消費電⼒
DRサーバー
②節電制御
①節電要請
節電
要求
電
⼒
需
要
通常時
作業
時間
マンション
MEMS
オートノマス化
消費電⼒
緊急時
使⽤可能電⼒内で重要機器
・負荷へ優先供給
ブラウンアウト
緊急レベル
レジリアント化
⼾建住宅
HEMS
時間
5
DRアグリゲーション
BEMS
インセンティブ⽀払
⼩売事業者
送配電事業者
DR
DR
DR
DR
DR
電
⼒
1
2
3
4
5
ピーク
カット
要求
DR契約
DR発動
シグナル
DR
アグリゲータ
MEMS
節電指令
DR 4
BEMS
節電指令
DR 1
DR 2
DR 3
BEMS
節電分
ビル1
BEMS
ビル2
BEMS
ビル3
DR 5
MEMS
節電分
MEMS
マンション1
消
費
電
⼒
DR 1
ビル1
消費電⼒
時間
消
DR 2
費
ビル2
電
消費電⼒
⼒
消
時間
費
DR 3
電
ビル3消費
⼒
時間
消
費
電
⼒
DR 4
マンション1
消費電⼒
時間
需
要
MEMS
マンション2
消
費
電
⼒
DR 5
マンション2
消費電⼒
時間
6
デマンドレスポンスによるネガワット ＝ 需要家側調整⼒
東京主要部 中小オフィスビル 2000棟
化石燃料
ＤＲ信号
火力発電所 １機
等 価
照明電力×２０００棟×10％削減
50W/㎡
従来の火力発電機制御 １５万ｋW
１５万ｋW
ポジワット
DR
ネガワット
需 給 安 定
現 在 需 要
需 給 安 定
想定
増分
発電
デマンドレスポンス
計画値同時同量におけるインバランス調整
計画段階
（1時間前）
実需給段階
70MWh
発電計画(電源A)
発電実績(電源A)
発電事業者
70MWh
100MWh
発電計画(電源B)
発電側の
インバランス調整
(発電量調整供給)
電源トラブル
発⽣
不⾜
インバランス
インバランス補給
50MWh
インバランス発⽣
（=50MWhの不⾜）
インバランス料⾦
発電実績(電源B)
不⾜
70MWh
⼩売事業者
190MWh
100MWh
需要計画(D社)
100MWh
需要計画(E社)
インバランス
需要超過
インバランス発⽣
（=20MWhの不⾜）
需要側の
インバランス調整
(託送供給)
インバランス補給
インバランス料⾦
需要実績(D社)
80MWh
余剰
インバランス
需要下振
インバランス発⽣
需要実績(E社)（=20MWhの余剰）
送
配
調整⼒提供者
電
調整⼒提供
事
待機料⾦
・発電事業者
・DR提供者
従量料⾦
業
者
インバランス買取
インバランス料⾦
8
デマンドレスポンスとEMSの通信制御実証
～
EMS新宿実証センターでの取り組み
～
9
EMS新宿実証センターで何を⾏っているのか︖
国際標準通信規格を用いて、
日本の目指すデマンドレスポンス技術の
整理・研究開発・実験実証・技術支援
早稲田大学 EMS新宿実証センター
電気事業者を中⼼とするDR通信制御
（OpenADR2.0b)
HEMSを中⼼とするDR宅内通信制御
(ECHONET Lite）
DR信号
DR発動
OpenADR DRサーバ
電気事業者
DRサーバ
アグリゲータ
ECHONET
Lite
10
EMS新宿実証センターの設備画像
建物正⾯
スマートハウス（4棟）
東京電⼒
関⻄電⼒
中部電⼒
九州電⼒
スマートメーター
HEMS
配電系統模擬システム
ANSWER
PHV/EV
エアコン
充電器
分電盤
燃料電池
ヒートポンプ給湯機
蓄電池
EMS新宿実証センターレイアウト
実証スマートハウス(4棟)
節電指令所
配電系統制御シミュレータ
（ANSWER）
太陽光パワコン
11
12
新宿実証におけるデマンドレスポンス実証の５つの枠組み
電力会社
早稲田大学
給電指令所
新宿実証センター
＜新宿標準試験サイト＞
スマートハウス
HEMS
節電信号
②HEMS相互接続実証
ADR標準信号
ＤＲ信号発動用
クライアント
DR管理サーバー
（運用中）
（運用中）
電力DRAS（子）
①アグリゲーター連携
DR信号
(アグリゲータ
連携のみ）
けいはんな
CEMS
ADR標準信号
Web
Server
アグリゲーターDRAS
ADR標準信号
４地域実証
ADR標準信号
北九州
CEMS
電力DRAS (親)
④４地域実証連携
⑤インセンティブ型
ADR信号
DR実証連携
節電 アグリゲータ
クライアント
ADR標準信号
豊田
CEMS
横浜(YSCP)
CEMS
スマートフォン
③外部試験サイト実証
ADR標準信号
BEMS/FEMS試験サイト
（デベロッパー、企業）
自動ＤＲ信号経路
電力会社の節電依頼信号経路
デマンドレスポンスアグリゲーションに対応したHEMS自動DR制御
DRを活用した需要家調整力による
太陽光出力抑制への技術対応
15
太陽光発電⼤量導⼊時の電⼒品質課題（電圧と周波数）
[%]
太陽光発電
⾵⼒発電
蓄電池
配電ネットワーク
スマート
ストアなど
電圧問題
太陽光発電の
出⼒変動の例（夏季）
余剰電⼒による周波数逸脱
晴
49.8Hz≤周波数≤50.2Hz
（東⽇本の場合）
供給(⽣産者)
/
⾬
情報ネットワーク
[時]
)
周波数調整⼒の不⾜
[%]
60
負荷
コジェネ
エネルギーマネジメント
次世代SS
配電網の電圧上昇による逆潮流の困難化
配電⽤変電所 負荷 負荷
負荷
100/250V
負荷
需要(消費量)
スマート
ビル
スマート
スクール
スマート
パーキング
雲
定格出⼒
エネルギーマネジメント
スマートハウス
出⼒⽐ 発電出⼒
(
スマート
ビル
スマート
スクール
出⼒抑制
50
〜
40
6000V
潮流電流 逆潮流（太陽光発電出⼒が系統側の潮流）
適正電圧 107V
逆潮流あり
範囲
電圧
逆潮流なし
(101±6V) 95V
配電⽤変電所の変圧器からの距離
連系点電圧の適正電圧範囲（95〜107V）の
逸脱による出⼒抑制
30
20
10
（揚⽔動⼒）
スマートハウス
太陽光発電
⾵⼒発電
蓄電池
スマートストアなど
周波数問題
ゴールデンウィーク
太陽光発電余剰
（揚⽔発電）
原⼦⼒
⽔⼒
⽕⼒
太陽光発電
0
1 2 3 4 5 6 ７ 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
[時]
ネットワーク全体の周波数適正範囲（49.8〜50.2Hz、
59.8〜60.2Hz）の逸脱による出⼒抑制
安定供給範囲を逸脱 ⇒ 機器の⾮動作や停電へ
16
出⼒抑制ルールの変更と出⼒制御システムの構築
出⼒抑制前の、
出なりの発電
下げ代
500kW以上
対象
今後
⽇別出⼒抑制
（年30⽇無補償）
抑制後の
ソーラー出⼒
時間帯別出⼒抑制
（年360時間無補償）
下げ代
すべて対象
（住宅余剰分）
各インターフェイス
・標準化
・ガイドライン
・通信制御スキーム等
抑制後の
ソーラー出⼒
太陽光発電遠隔出⼒制御のシステムのイメージ
⼀般電気事業者
インターネット/ VPN
（専⽤回線）
需給調整機能
（指令サーバ）
デ
タ
配信先管理機能
（配信サーバ）
指
令
⼤規模太陽光発電（2000kW〜）
指令
データ
指令
データ
配信先管理機能
（配信サーバ）
インターネット/ VPN
公衆通信網
・携帯電話網等
配信事業者
（アグリゲーター、メーカー等）
指令
データ
デタ
域内専⽤通信
リアルタイム制御指⽰器 制御機器
（通信 / 管理機器） （パワコン）
太陽光パネル
中⼩規模太陽光発電（10〜500 or 2000kW）
域内専⽤通信
通信・カレンダー機能付き
制御指⽰器
（通信/ 管理機器）
制御機器
（パワコン）
太陽光パネル
家庭⽤太陽光発電（〜10kW）
家庭内専⽤通信
通信・カレンダー機能付き
制御指⽰器
（通信/ 管理機器）
制御機器
（パワコン）
太陽光パネル
17
技術的課題と標準インターフェイスでの通信制御の必要性
①専⽤回線等通信インフラの整備
②⽇照変化による発電量予測技術の⾼度化
③⼤規模件数の制御量の計算システム
④家庭内太陽光発電の余剰電⼒逆潮流の防⽌機能の開発
⑤停電など通信不可時の需給セキュリティの確保
1.4万件:4,056万kW
システム間
インターフェース
の標準化
抑制ルールへの対応
・ユースケース
・開始終了時間
・抑制時間
・抑制量
71万件: 2,633万kW
76万件: 334万kW
数⼗万件の太陽光発電の遠隔⼀括抑制制御を⾼確度で実現可能
【標準化しない場合のデメリット】
送配電事業者~アグリゲータ〜PV発電者間の通信制御システムがバラバラ⇒ 全体コスト⾼騰
出力制御方法の例
2015年2月資源エネルギー庁資料より
標準通信プロトコルを利⽤したPVアグリゲーション
PV事業者
インセンティブ
⽀払
送配電
事業者
時間帯
出⼒
抑制
要求
PV
PV
PV
PV
PV
PV
電
⼒
需
要
PV抑制契約
1
2
3
4
5
PV抑制
シグナル
（標準）
PV
アグリゲータ
余剰電⼒
抑制指令
PV 4
PV 5
PV
余剰電⼒
抑制分
PV発電
抑制指令
PV 1
PV 2
PV 3
メガソーラー
抑制分
PV事業者1
PV事業者2
PV事業者3
発
電
電
⼒
発
電
電
⼒
発
電
電
⼒
PV
1
PV1
発電電⼒
時間
PV 2
PV2
発電電⼒
時間
PV 3
PV3発電
時間
PV保有プロシューマー
プロシューマー1
プロシューマー２
PV ４
余
PV発電電⼒
剰
電 プロシューマー１
⼒ 消費電⼒
時間
PV
5
余
剰 PV発電電⼒
電
⼒
プロシューマー2
消費電⼒
時間
20
19
需要抑制と再エネ出⼒抑制要求へのDR対応
これまでのDR（ピークカット･シフト）
エネルギー
供給者
需要
需要
エネルギー
消費者
時間
需要抑制要求
調整⼒
供給者
エネルギー
供給者
調整⼒
消費者
今後のDR
再エネ出⼒
抑制要求
が加味される
PV
PV
Prosumer
(Producer＋Consumer)
時間
21
抑制DRと吸収DRによる需要とPVの抑制への対応
アグリゲ
DR
エネルギー
供給者
重負荷時
（負荷＞発電）
需要抑制
要求
抑制DR
需要
需要
タ
通常発電
PV
PV
発電抑制
タ
アグリゲ
DR
再エネ出⼒
抑制要求
アグリゲ
PV
調整⼒
供給者
軽負荷時
（負荷＜発電）
PV
PV
吸収DR
タ
需要
需要
22
抑制DRとPVの抑制に対応した通信規格
エネルギー
供給者
重負荷時
（負荷＞発電）
需要抑制
要求
DRアグ
リゲータ
需要家
前⽇イベント送信型
●OpenADR
①イベント情報（開始⽇時、期間）
②イベント内容
例︓負荷抑制、3kW削減
（LOAD_DISPATCH）
抑制DR
需要
需要
軽負荷時
（負荷＜発電）
調整⼒
供給者
再エネ出⼒
抑制要求
PVアグ
リゲータ
前⽇イベント送信型
送信必要な情報
①イベント情報（開始⽇時、期間）
②イベント内容
例︓出⼒抑制、3kW削減
PV発電事業者
発電抑制
PV
PV
抑制DRと同内容の情報となる。受信側でシグナル名
の意味等を読み換える事で、OpenADRを利⽤可能
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HEMS⾃動負荷シフト制御による再エネ出⼒抑制回避デモ
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