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1 NEDO フォーラム 2015 再 可能エネルギー ~ 量導 時代の課題と処 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 した需要家側調整 による系統対策 平成 27 年 2 13 早稲 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 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 した需要家調整 による太陽光出 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

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 にもとづくピーク抑制要請に対し, 需要家側が電 ピークを抑制するように電 消費パターンを変化させること DR サーバー 供給側電気を作り送る側 Producer, Supplier 1 インセンティブや電気料 に基づくピークカット / シフト要請 1DR 発動信号 情報通信 2DR 応答信号 2 要請に対するピークカット / シフト応答 需要側 電気を消費 創る側 Prosumer ビル 集合住宅 (Producer+Consumer) 建住宅 CEMS スマートメーター MEMS HEMS 機器制御 想定される ピーク電 DR 応答後の 例えばを 1 要請する抑制量 2 抑制要請に応答別の帯にシフト

3 動デマンドレスポンス (ADR:Automated DR) 電 需要 節電要求 電気事業者 DR サーバー 1 節電要請 DR アク リケ ータ 3 節電計測 応答 地域契約電 CEMS ビル 通常時 緊急時 作業 2節電制御 4 節電分への対価 低減 作業 オートノマス化 レジリアント化 マンション MEMS 建住宅 HEMS 緊急レベル 使 可能電 内で重要機器 負荷へ優先供給 ブラウンアウト 5 DR アグリゲーション 売事業者送配電事業者 DR 1 DR 2 DR 3 DR 4 DR 5 電 需 要 ピークカット要求 インセンティブ 払 DR 契約 DR 発動シグナル DR アグリゲータ MEMS 節電指令 DR 4 DR 5 MEMS 節電分 節電指令 DR 1 DR 2 DR 3 節電分 ビル1 ビル2 ビル3 MEMS マンション 1 MEMS マンション 2 DR 1 ビル 1 DR 2 ビル2 DR 3 ビル3 消費 DR 4 マンション1 DR 5 マンション2 6

4 発電事業8 東京主要部中小オフィスビル 2000 棟DR信号等照明電力 2000 棟 10% 削減 50W/ m2 デマンドレスポンスによるネガワット = 従来の火力発電機制御需要家側調整 現化石燃料15 万 kw 15 万 kw デマンドレスポンス 発電ポジワット 増分需給安定価 想定 1 機在需要火力発電所 DR ネガワット 需給安定計画値同時同量におけるインバランス調整 計画段階 (1 前 ) 実需給段階 70MWh 発電計画 ( 電源 A) 者100MWh 発電計画 ( 電源 B) 70MWh 発電実績 ( 電源 A) 不 電源トラブル発 インバランスインバランス発 50MWh (=50MWhの不 ) 発電実績 ( 電源 B) 発電側のインバランス調整 ( 発電量調整供給 ) インバランス補給 インバランス料 送配 調整 提供者 売事業70MWh 100MWh 者需要計画 (D 社 ) 100MWh 需要計画 (E 社 ) 不 インバランス調整 インバランス ( 託送供給 ) 需要超過 190MWh インバランス発 (=20MWhの不 ) インバランス補給 需要実績 (D 社 ) 80MWh 需要実績 (E 社 ) 余剰インバランス 需要下振インバランス発 (=20MWhの余剰) 需要側の インバランス料 インバランス買取 インバランス料 電事業者 調整 提供 待機料 従量料 発電事業者 DR 提供者

5 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 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 とするDR通信制御 OpenADR2.0b) HEMSを中 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

6 EMS 新宿実証センターの設備画像 東京電 関 電 建物正 スマートハウス (4 棟 ) 中部電 スマートメーター 九州電 HEMS 配電系統模擬システム ANSWER エアコン PHV/EV 充電器 分電盤 燃料電池 ヒートポンプ給湯機 蓄電池 太陽光パワコン 11 EMS 新宿実証センターレイアウト 12 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)

7 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 電力会社給電指令所 早稲田大学 新宿実証センター < 新宿標準試験サイト > スマートハウス 節電信号 2HEMS 相互接続実証 HEMS DR 信号発動用クライアント ( 運用中 ) 1 アグリゲーター連携 DR 信号 ( アグリゲータ連携のみ ) 節電アグリゲータクライアント DR 管理サーバー ( 運用中 ) 5インセンティブ型 ADR 信号 DR 実証連携 ADR 標準信号 北九州 CEMS 電力 DRAS( 子 ) けいはんな CEMS ADR 標準信号 44 地域実証連携 4 地域実証 豊田 CEMS 電力 DRAS ( 親 ) ADR 標準信号 横浜 (YSCP) CEMS ADR 標準信号 ADR 標準信号 Web Server アグリゲーター DRAS 3 外部試験サイト実証 ADR 標準信号 スマートフォン /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

8 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 量導 時の電 品質課題 ( 電圧と周波数 ) スマートスクール 配電ネットワーク エネルギーマネジメント スマートハウス 配電網の電圧上昇による逆潮流の困難化 配電 変電所 100/250V スマートビル 電圧問題 太陽光発電 発電蓄電池 スマートストアなど 負荷負荷負荷負荷負荷 6000V 潮流電流 逆潮流 ( 太陽光発電出 が系統側の潮流 ) 適正電圧 107V 範囲電圧 逆潮流あり (101±6V) 95V 逆潮流なし 配電 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 抑制 [%] 出 ( 発電出 / 定格出 ) 太陽光発電の出 変動の例 ( 夏季 ) 出 抑制 [ 時 ] 余剰電 による周波数逸脱 49.8Hz 周波数 50.2Hz ( 東 本の場合 ) 供給 ( 産者 ) 需要 ( 消費量 ) スマートパーキング 周波数問題周波数調整 の不 [%] ゴールデンウィーク 60 太陽光発電余剰 ( 揚 発電 ) ( 揚 動 ) 30 コジェネ 次世代 SS エネルギーマネジメント スマートハウス スマートストアなど 太陽光発電 発電蓄電池 20 原 10 太陽光発電 0 [ 時 ] ネットワーク全体の周波数適正範囲 ( Hz Hz) の逸脱による出 抑制 安定供給範囲を逸脱 機器の 動作や停電へ 雲 晴 スマートスクール スマートビル 情報ネットワーク 16

9 出 抑制ルールの変更と出 制御システムの構築 別出 抑制 ( 年 30 無補償 ) 下げ代 500kW 以上対象 指令 すべて対象 ( 住宅余剰分 ) 太陽光発電遠隔出 制御のシステムのイメージ 般電気事業者 インターネット / VPN ( 専 回線 ) 抑制後のソーラー出 今後出 抑制前の 出なりの発電 下げ代 抑制後のソーラー出 規模太陽光発電 (2000kW ) 域内専 通信 帯別出 抑制 ( 年 360 無補償 ) 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 デ タ 需給調整機能 ( 指令サーバ ) 指令 配信先管理機能 ( 配信サーバ ) データ 指令 リアルタイム制御指 器 制御機器 ( 通信 / 管理機器 ) ( パワコン ) 太陽光パネル 中 規模太陽光発電 ( or 2000kW) 域内専 通信 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 データ指令 通信 カレンダー機能付き制御指 器 ( 通信 / 管理機器 ) 家庭内専 通信 制御機器 ( パワコン ) 家庭 太陽光発電 ( 10kW) 太陽光パネル 配信事業者 ( アグリゲーター メーカー等 ) データ デタ 通信 カレンダー機能付き制御指 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 回線等通信インフラの整備 2 照変化による発電量予測技術の 度化 3 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 逆潮流の防 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 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 抑制 抑制量 1.4 万件 :4,056 万 kw 71 万件 : 2,633 万 kw 76 万件 : 334 万 kw 数 万件の太陽光発電の遠隔 括抑制制御を 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 発電者間の通信制御システムがバラバラ 全体コスト 騰

10 出力制御方法の例 2015 年 2 月資源エネルギー庁資料より 19 標準通信プロトコルを利 した アグリゲーション 送配電事業者 帯出 抑制要求 電 需要 インセンティブ 払 抑制契約 抑制シグナル ( 標準 ) 余剰電 抑制指令 4 5 余剰電 抑制分 アグリゲータ 発電抑制指令 メガソーラー抑制分 事業者 事業者 1 事業者 2 事業者 3 発電電 発電電 発電電 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 余剰電 余剰電 1 1 発電電 2 2 発電電 3 3 発電 4 発電電 プロシューマー 1 5 発電電 プロシューマー 2 20

11 グリゲ タグリゲ タ 需要抑制と再エネ出 抑制要求への DR 対応 エネルギー供給者 これまでの DR( ピークカット シフト ) 需要 需要 需要抑制要求 エネルギー消費者 調整 供給者 今後の DR 再エネ出 抑制要求 エネルギー供給者調整 消費者 が加味される Prosumer (Producer+Consumer) 21 抑制 DR と吸収 DR による需要と の抑制への対応 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 タ需要 抑制 DR 通常発電 需要 調整 供給者 軽負荷時 ( 負荷 < 発電 ) 再エネ出 抑制要求 DR ア ア発電抑制 吸収 DR 需要需要 22

12 抑制 DR と 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 イベント送信型 OpenADR 1イベント情報 ( 開始 時 期間 ) 2イベント内容例 : 負荷抑制 3kW 削減 (LOAD_DISPATCH) 需要 抑制 DR 需要 調整 供給者 軽負荷時 ( 負荷 < 発電 ) 再エネ出 抑制要求 アグリゲータ 送信必要な情報前 イベント送信型 1イベント情報 ( 開始 時 期間 ) 2イベント内容例 : 出 抑制 3kW 削減 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 可能 発電事業者 発電抑制 23 HEMS 動負荷シフト制御による再エネ出 抑制回避デモ 24

スライド 1

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