電中研のスマートグリッド研究　システム技術研究所　栗原郁夫

技術報告 報告 1 電中研のスマートグリッド研究 システム技術研究所 栗原郁夫

次世代グリッド技術研究 スマートグリッドのコアとなる 高効率 高品質 高信頼度な電力供給 利用システム に関わる領域 次世代グリッド技術研究 外部とも連携して多分野の基盤力を発揮し総合的に研究開発 2

次世代グリッド技術研究 次世代グリッド実現のための課題分野 2010 2020 2030 PV 大量導入対応 出力特性など基礎的特性分析供 PV 大量導入下での設備形成給サ PV 大量導入下での電源 送電 配電運用イド PV 大量導入下での緊急時安定化 復旧対応設備高経年化対応 需要家サイド連携対応 エネルギー利用効率化 高度化 3

次世代グリッド技術研究 次世代グリッドの中核技術領域 2010 2020 2030 PV 大量導入対応 1 PV 大量導入下 出力特性など基礎的特性分析での高効率 安定供給技術供 PV 大量導入下での設備形成給サ PV 大量導入下での電源 送電 配電運用イ 2 次世代通信ド PV 大量導入下での緊急時安定化 復旧ネットワーク技術対応 設備高経年化対応 エネルギー利用効率化 高度化 4 需要家サイド連携技術 需要家サイド連携 3 サイバー対セキュリティ技術応 4

PV 導入量 ( 万 kw) PV 大量導入安定供給次世代通信 NW セキュリティ PV 大量導入に伴う系統課題 5300 2000 年度からの 需要地系統研究 で基本技術を確立 導入量に応じた必要対策の明確化 SVC など電圧調整機器の最適制御方式 ループコントローラ (LPC) の開発 実証 2800 需要家側連携対策 電力用蓄電池活用 ~1000 配電系の電圧管理 配電系統対策 LPC 等 新型配電機器の設置 変圧器分割設置 SVR/SVC/STATCOM 設置 需要家側電源としての安全性 安定性 ローカルな配電対策 PV システム側での対策 単独運転防止 FRT 機能 無効電力調整機能 2010 2020 2030 年 5

PV 導入量 ( 万 kw) PV 大量導入安定供給次世代通信 NW セキュリティ PV 大量導入に伴う系統課題 5300 需要家側連携対策 負荷機器/ 需要家蓄電池活用 2800 ~1000 配電系の電圧管理 需要家側電源としての安全性 安定性 需給 周波数調整 系統事故時安定性 電力余剰 ローカルな配電対策 PV システム単体としての対策 揚水増設 配電系統対策 PV システム側対策 系統対策 系統蓄電池 PV 出力制御 ( 抑制 ) ( カレンダー 通信 ) 需要家側連携対策 電力用蓄電池活用 LPC 等 新型配電機器の設置 変圧器分割設置 SVR/SVC/STATCOM 設置 単独運転防止 FRT 機能 無効電力調整機能 2010 2020 2030 年 6

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 電力余剰発生 (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 電力需要 ( 4/28( 火 ) 4/29 ( 水 ) 4/30 ( 木 ) 5/1 ( 金 ) 5 月連休 (GW) 5/2 ( 土 ) 5/3 ( 日 ) 5/4 ( 月 / 休 ) 5/5 ( 火 ) 5/6 ( 水 ) 5/7 ( 木 ) PV 1kW システム当たり 7

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 電力余剰発生 (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 電力需要 ( 4/28( 火 ) 4/29 ( 水 ) 4/30 ( 木 ) 5/1 ( 金 ) 5 月連休 (GW) 5/2 ( 土 ) 5/3 ( 日 ) 5/4 ( 月 / 休 ) 5/5 ( 火 ) 5/6 ( 水 ) 5/7 ( 木 ) 60 (%) 50 PV 余剰 40 ( 揚水発電 ) 30 ( 揚水動力 ) 火力 ( 最低出力 ) 火力 20 10 原子力 PV( 晴れ ) 0 水力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 8

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 電力余剰対応 ( 太陽光発電 2,800 万 kw 導入ケース ) ( 将来価値で試算 単位 : 兆円 ) 蓄電池 シナリオ 1 出力抑制なし ( 系統側蓄電池 ) 1 出力抑制なし ( 需要家側蓄電池 ) 合計 うち 蓄電池設置コスト 余剰電力対策に係る蓄電池設置が必要となる太陽光発電導入量 16.2 15.1 1,000 万 kw 以降 (2015 年見込 ) 45.9~ 57.2 45.4~ 56.7 1,000 万 kw 以降 (2015 年見込 ) 蓄電池 シナリオ 1 シナリオ 3 シナリオ 2 2 年間 14 日出力抑制 3.67 2.80 1,300 万 kw 以降 (2016 年見込 ) シナリオ 5 出力抑制 3 年間 14 日半量抑制 8.54 7.56 1,000 万 kw 以降 (2015 年見込 ) 4 年間 30 日出力抑制 1.36 0.55 2,700 万 kw 以降 (2020 年見込 ) 出力抑制 シナリオ 4 5 年間 30 日出力抑制 +EV 等活用 1.45 0.55 2,900 万 kw 以降 エネ庁 : 次世代送配電ネットワーク研究会報告書より 9

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 電力余剰対応に関わる課題 1 PV 出力抑制 抑制頻度 抑制方法 抑制量 確実性 受容性 インセンティブ 2 電力貯蔵 ( 蓄電池 ) 設置量 設置個所 利用率 信頼度 コスト 3 需要創出 ( 含む自家消費 ) 対象負荷機器 利便性影響 確実性 受容性 経済性 インセンティブ 1 2 3 の時間展開 10

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ 天候 地域を考慮した PV 電力余剰検討 東京電力管内 1990~2009 年の 20 年間の気象データ 97 の観測地点 ( 日射量推定 ) 342 の代表地点 ( 市区町村の役所 ) PV: 一戸建て住宅設置 ( 観測地点 : 計 97 箇所 ) 11

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ 天候 地域を考慮した PV 電力余剰検討 カレンダーによる PV 出力抑制 ( 特定日の停止 ) PCS( インバータ ) 出力抑制日 12

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 出力 (kwh/ 日 ) 天候 地域を考慮した PV 電力余剰検討 カレンダーによる PV 出力抑制 ( 特定日の停止 ) 2020 年 5 月 停 停 停 停 停 停 停 系統電源の調整力 (PV 吸収 ) 上限 本来必要な抑制 停 停 抑制が必要でないのに抑制 ( 不要抑制 ) 過剰に抑制 ( 過剰抑制 ) 13

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 出力抑制量 (5 月 )( 億 kwh) ( 東電管内量 ) 天候 地域を考慮した PV 電力余剰検討 カレンダーによる PV 出力抑制 ( 特定日の停止 ) 20 18 16 14 12 10 8 6 5 月 休日余剰発生 発電量 土曜余剰発生 平日余剰発生 不要抑制 過剰抑制 4 2 抑制必要量 0 1600 2400 3200 4000 4800 PV 導入量 ( 日本全国大相当量 )( 万 kw) 系統電源調整力 : 2500 万 kwh/ 日ケース 14

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 出力抑制量 (5 月 )( 億 kwh) ( 東電管内量 ) 天候 地域を考慮した PV 電力余剰検討 通信の活用 : 翌日の最大抑制ケース ( 快晴 ) を想定し抑制量を決定し抑制 ( 抑制は連続量 ) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 5 月 休日余剰発生 発電量 土曜余剰発生 平日余剰発生 1600 2400 3200 4000 4800 PV 導入量 ( 日本全国大相当量 )( 万 kw) 系統電源調整力 : 2500 万 kwh/ 日ケース 抑制回避 過剰抑制 抑制必要量 15

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 出力抑制量 (5 月 )( 億 kwh) ( 東電管内量 ) 大量導入が進むと通信を用いても 抑制量が増加 90000 9 80000 8 70000 7 60000 6 500005 40000 4 30000 3 20000 2 10000 1 0 蓄電池 需要創出 1600 2400 3200 4000 4800 PV 導入量 ( 日本全国大相当量 )( 万 kw) 系統電源調整力 : 2500 万 kwh/ 日ケース 16

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ PV 電力余剰対応 通信を用いたPV 出力抑制 不要な抑制や過剰抑制を低減 必要な抑制量はPV 導入量とともに増大 PV 余剰を需要創出 ( 自家消費 ) する方策 余剰が急増 (5 月の土曜や平日 その他の月の休日や土曜 ) では蓄電池による対策も 17

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ ヒートポンプ式給湯機の昼間運転 余剰が出そうな日 ポイント : 機能面 : 昼間運転可能か ( 貯湯槽が夜間運転で満杯になっていないか )? コスト面 : 予想が外れて ( 雨 / 曇 ) 系統電力で沸かすことにならないか? 18

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ ヒートポンプ式給湯機の昼間運転 天候, 給湯需要等の不確実性を考慮したヒートポンプ式給湯機運転計画 統計的不確実性 翌日天気予報 PM 翌日予測給湯需要 大 ( 需 要 ) 最も期待経済的な運転計画 翌日予測電力需要 大 ( 需 要 ) 19

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ 電力 (kw) 電力 (kw) ヒートポンプ式給湯機の昼間運転 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 一般負荷 + 夜間 HP 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 PV 出力 時 一般負荷 + 昼間ヒートポンプ (HP) PV 抑制量 逆潮流 ( 上限 :2KW) 2 1 0 PV 抑制量 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 20 時 快晴日 従来 HP 昼間運転

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ 1 日あたり PV 出力抑制量 (kwh) ヒートポンプ式給湯機の昼間運転 1 日平均抑制量 K w h 12 10 8 6 4 2 PV による HP 運転 年間 (4~12 月 ) PV 抑制量 HP 運転なし HP による PV 余剰電力活用率 120 100 80 60 40 20 HP による活用率 (%) 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 逆潮流許容量 (kw) 大系統としての抑制必要量小 2030 年 2020 年 0 21

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ 1 日あたり PV 抑制量 (kwh) ヒートポンプ式給湯機の昼間運転 9 9 8 8 7 6 月別 ( 逆潮流許容 1kW) 7 6 5 HP 運転なし 5 4 3 2 1 0 HP 運転あり PV 電力による HP の運転 系統電力による HP の運転 ( 昼間 ) ( 夜間 ) 4 3 2 1 0 HP 消費電力量 (kwh) 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 Month 月 22

PV 大量導入安定供給 (PV 余剰対応 ) 次世代通信 NW セキュリティ 需要家サイドとの連携 ( 需給一体化運用 制御 ) PV の発電電力を有効活用する効果的な方法 抑制量が小さいうちが相対的に有効 (PV 導入量が大きくないうち ) 通信システムなどのインフラ整備や料金等の制度問題と歩調を合わせて検討 赤城試験センター : 需給一体化運用 制御実験設備 23

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 系統事故時の安定性 PV の電源としての特性上の違い (1) 慣性 ( 回転エネルギー ) がない (2) 周波数調整能力がない ( 日射に応じた最大出力追従 ) (3) 系統事故時に出力が一時的に低下する ( インバータの特性 ) (4) 電圧調整能力がない ( あってもローカル ) (5) 一斉脱落 (FRT 機能検討中 ) 24

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 系統事故時の安定性 PV 大量導入時の系統事故時の安定性の懸念 発電機同士が同期を保って安定運転する力 ( 同期安定度 ) の低下 電力の不足が生じた時に発電機の回転エネルギーを放出し周波数の低下を抑える力 ( 周波数安定性 ) の低下 需給上 系統電源が相対的に減ることで基幹系統の電圧調整能力が低下 系統事故時などに PV が一斉脱落して 系統状態をより悪化させる 25

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 電力系統シミュレータによる検討 既存の電力系統シミュレータに PV 大量導入の模擬 を追加 火力 3 号機 90kVA 200km 連系用変圧器 火力 2 号機 60kVA 90kVA 200km 基幹系 275kV 模擬送電線 系統事故 (3LG-O) 90kVA 連系用変圧器 200km 通信系模擬装置 計測装置 隣接した系統模擬用インバータ電源 ±200kW 66kV 模擬送電線 9km 9km 9km 9km 66kV 模擬送電線 9km 9km 66kV 模擬送電線 負荷系 負荷用変圧器 負荷 30kW PV 27kW 60kVA 風力模擬 25kW 分散形電源 12kW 負荷用変圧器 PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 負荷用変圧器分散形電源 12kW PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 PV 大量導入時の試験系統構成例 26 経済産業省補助事業 : 分散型電源大量導入系統影響評価基盤整備事業

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 電力系統シミュレータによる検討 水力発電所 原子力発電所 基幹系統 変電所 火力発電所 負荷供給系統 住宅 工場 27

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 電力系統シミュレータによる検討 原子力発電所 水力発電所 基幹系統 モデル化 変電所 火力発電所 負荷供給系統 系統シミュレータ 住宅 工場 検証 28

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 電力系統シミュレータによる検討 既存の電力系統シミュレータに PV 大量導入の模擬 を追加 火力 3 号機 90kVA 200km 連系用変圧器 火力 2 号機 60kVA 90kVA 200km 基幹系 275kV 模擬送電線 系統事故 (3LG-O) 90kVA 連系用変圧器 200km 通信系模擬装置 計測装置 隣接した系統模擬用インバータ電源 ±200kW 66kV 模擬送電線 9km 9km 9km 9km 66kV 模擬送電線 9km 9km 66kV 模擬送電線 負荷系 負荷用変圧器 負荷 30kW PV 27kW 60kVA 風力模擬 25kW 分散形電源 12kW 負荷用変圧器 PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 負荷用変圧器分散形電源 12kW PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 29

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 電力系統シミュレータによる検討 既存の電力系統シミュレータに PV 大量導入の模擬 を追加 火力 3 号機 90kVA 200km 連系用変圧器 火力 2 号機 60kVA 90kVA 200km 基幹系 275kV 模擬送電線 系統事故 (3LG-O) 90kVA 連系用変圧器 200km 通信系模擬装置 計測装置 隣接した系統模擬用インバータ電源 ±200kW 66kV 模擬送電線 9km 9km 9km 9km 66kV 模擬送電線 9km 9km 66kV 模擬送電線 負荷系 負荷用変圧器 負荷 30kW PV 27kW 60kVA 風力模擬 25kW 分散形電源 12kW 負荷用変圧器 PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 負荷用変圧器分散形電源 12kW PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 30

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 電力系統シミュレータによる検討 既存の電力系統シミュレータに PV 大量導入の模擬 を追加 火力 3 号機 90kVA 200km 連系用変圧器 火力 2 号機 60kVA 90kVA 200km 基幹系 275kV 模擬送電線 系統事故 (3LG-O) 90kVA 連系用変圧器 200km 通信系模擬装置 計測装置 隣接した系統模擬用インバータ電源 ±200kW 66kV 模擬送電線 9km 9km 9km 9km 66kV 模擬送電線 9km 9km 66kV 模擬送電線 負荷系 負荷用変圧器 負荷 30kW PV 27kW 60kVA 風力模擬 25kW 分散形電源 12kW 負荷用変圧器 PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 負荷用変圧器分散形電源 12kW PV 40.5kW 負荷合計で 50kW 程度 60kVA 抵抗負荷 エアコン負荷 回転機負荷 インバータ負荷 31

PV 大量導入安定供給 ( 事故時安定性 ) 次世代通信 NW セキュリティ 系統事故時の安定性 電力系統シミュレータによる基本技術 の開発 現象解明 シミュレーションモデル開発 検証 シミュレーションによる様々な系統状態 での検討 必要に応じた対策検討と効果検証 32

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW セキュリティ 3 つの次世代通信ネットワーク 広域 高速制御ネットワーク 需要地系セキュア通信ネットワーク 設備監視用センサネットワーク 33

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ 広域 高速制御ネットワーク 電力向け個別専用通信 NW 技術 マイクロ波無線ネットワーク 光ファイバネットワーク 34

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ 広域 高速制御ネットワーク 電力向け個別専用通信 NW 技術 マイクロ波無線ネットワーク リプレース メーカーメンテナンスの継続性光ファイバネットワーク 利便性 コスト PV 大量導入に対応したより高度な監視制御 35

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ 広域 高速制御ネットワーク 汎用 標準技術 (IP 系技術 ) を用いた通信 NW マイクロ波無線ネットワーク 光ファイバネットワーク 36

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ 標準 汎用技術による系統監視制御 モジュール型の高速 広域監視制御ネットワーク PQVF 計測 主保護 主保護 後備保護 後備保護 監視 制御装置 PQVF 計測主保護後備保護安定度監視 安定度監視 安定度監視 G G 監視 制御モジュール 37

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ 標準 汎用技術による系統監視制御 モジュール型の高速 広域監視制御ネットワーク 広域イーサーネット ( データ伝送 時刻同期 ) 監視 制御装置 PQVF 計測主保護後備保護安定度監視 G G 38

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ 時刻同期方式 監視制御装置 ( マスタ ) イーサネット上の時刻同期ネットワーク 監視制御装置 ( スレーブ ) マスタのタイミング信号 スレーブのタイミング信号 時刻同期誤差を測定 数 100km 離れた地点の同期誤差 -0.8~+0.6μs ( 保護リレーシステムに必要な同期精度を実現 ) GPS 信号は用いず 39

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ プロトタイプ機による機能検証 時刻同期付きイーサネットスイッチ 監視制御装置 モジュール組合せ試験により ネットワーク内の任意の装置からあらゆる箇所の監視制御が行えることを確認 G 監視 制御装置 PQVF 計測主保護後備保護安定度監視 G 40

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( 広域 高速 NW) セキュリティ 広域 高速制御ネットワーク 技術的可能性を検証済み 大規模化対応の実験的検証 高信頼化対策 ( ネットワークや機器の冗長構成の仕組み ) 41

設備投資額 ( 億円 ) PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 電力設備の高経年化 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 9 社計 設備投資額 送電変電配電 0 年度 2010 2020 2030 1980 30 年 40 年 50 年 1990 30 年 40 年 42

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ センサネットワーク センサ技術 ネットワーク関連技術 データ処理技術!? S S S S 43

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ センサネットワーク ネットワーク関連技術 プラグアンドプレイ!? 新センサが設置されました 変電所 :XXX 変圧器 :#1 バンク 社内保全システムとの連携と管理を自動で開始します S S S S S 44

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ プラグアンドプレイ -PC との違い - PC 用 設備監視用 主な設定対象デバイスドライバアプリケーション 実現されること 周辺機器の接続 監視データ設定 データ送受信設定 実施環境パソコン単体分散システム マルチベンダ対応 OS メーカ主導 国際標準 送受信主体機器単位監視データ単位 送受信端の指定 ユーザ操作 監視データ種別に応じた自動設定 取外し 再接続考慮不要履歴との対応付け 45

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ 提案するプラグアンドプレイ 分析 X-1 分析 Y-1 分析 Y-1 監視データ A-1 監視データ B-1 監視データ B-1 マルチベンダ化 変電所監視制御通信の標準規格 (IEC 61850) を拡張 S S S 46

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ 提案するプラグアンドプレイ 分析 X-1 分析 Y-1 分析 Y-1 分析 Z 監視データのひも付 4 種類の情報を用いて自動設定監視データ監視データ監視データ A-1 監視データの意味 B-1 B-1 監視データC センサと監視データの関係 個別監視データの状態 個別監視データ間の送受信状態 S S S S 47

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ モデルシステムによる実験検証 模擬センサ ( 油圧ポンプ動作センサ ) 自動認識とひも付 データ収集 48

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW( センサ NW) セキュリティ センサネットワーク プラグアンドプレイ 基本機能については開発済み 国際標準化を狙った改良等 センサ間の通信 大量データの処理技術などICT 活用の設備保全システムの要素技術の開発 49

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ サイバーセキュリティ 1,800,000 1,600,000 1,400,000 1,200,000 1,000,000 800,000 600,000 400,000 200,000 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 新種のマルウェア ( 悪意のあるソフト等 ) の数 http://www.rbbtoday.com/article/img/2010/02/10/65595/95367.html 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 確認された新種のマルウェアの数 ( 年度別 ) http://www.viruslistjp.com/viruses/analysis/?pubid=204792101 50

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ 感染ホスト数 IR ID IN US AZ GB MY PK UZ SA BR SY RU CU CL KR AE AF ZA DO KG TM AM IT UA Others サイバーセキュリティ 制御システムを狙った初のマルウェア (2010/6) 国 Symantec Security Response W32.Stuxnet Dossier, September 2010, version 1.0 http://www.symantec.com/content/en/us/enterprise/media/security_response/whitepapers/w32_stuxnet_dossier.pdf 51

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ 一般的スマートグリッドの 通信ネットワーク スマートメータや PV 等の需要家の多様な機器が接続 クローズしていない通信ネットワーク 需要家との双方向通信 広域にわたり大量な機器が接続 低コストで実現可能なネットワーク構成 汎用技術 標準の導入 多様なサービスや機能の提供 サービスプロバイダ等との相互接続 データ共有 相互運用性の確保 標準化 52

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ インターネットとの違い 十分なセキュリティ対策を施せない機器 ( 家電機器など ) が入ってくる可能性 停電等による物理的な被害が生じる可能性 用途によってはセキュリティ対策に制約 ( 通信途絶 遅延の許容範囲が狭いなど ) 53

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ サイバーセキュリティリスク 大 リスク 個人情報漏洩 課金情報等の書き換え 通信回線からの不正侵入 サービス事業者からの不正侵入 サービス事業者からの情報漏洩 需要家電気機器の不正操作 不正な充放電操作 EMS 不正操作による停電 需要家内からの不正侵入 双方向 双方向 一方向 双方向 一方向 小 双方向 双方向 オープンかつ多様 独自網による自動検針 独自網による PV/EV 制御 公衆網による PV/EV 制御 サービスの形態 公衆網による HEMS 連携 公衆網によるサービスプロバイダ連携 54

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ サイバーセキュリティに対する 基本的考え方 大 リスク 1 ベネフィットとリスクを考慮したサービスの形態 一定の制約 双方向 双方向 一方向 双方向 一方向 小 双方向 双方向 オープンかつ多様 独自網による自動検針 独自網による PV/EV 制御 公衆網による PV/EV 制御 サービスの形態 公衆網による HEMS 連携 公衆網によるサービスプロバイダ連携 55

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ サイバーセキュリティに対する 基本的考え方 大 リスク 小 2 セキュリティ対策 独自網 機器の密閉化など 暗号化 認証 ファイアウォール等の配置 セキュリティガイドライン 双方向 情報の暗号化 電子署名の付加 認証双方向 機器の認証 接続の拒否 双方向 一方向 一方向 双方向 認証 双方向操作指令への電子署名の付加 需要家内からの接続の拒否 接続の制限 情報の暗号化 オープンかつ多様 独自網による自動検針 独自網による PV/EV 制御 公衆網による PV/EV 制御 サービスの形態 公衆網による HEMS 連携 公衆網によるサービスプロバイダ連携 56

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ 需要家との双方向通信における 1 システム構成 ( ユースケース ) の想定 セキュリティの考え方 2 リスク評価 3 セキュリティ要求抽出 蓄電装置 風力発電 太陽光発電 4 対策の選定 専用網 電力会社 サービスプロバイダ 事業者網 カメラ 開閉器 通信回線からの不正侵入ネットワーク分離 通信遮断柱上ファイアウォール設置変圧器 個人情報漏洩 スマートメータ 盗聴防止データ 通信の暗号化 太陽光発電 需要家電気機器の不正操作通信相手の正当性の確認機器認証 接続の拒否 HEMS 制御装置 負荷 携帯端末 蓄電装置 PHEV/EV

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ 電中研のサイバーセキュリティ 研究への取り組み サイバーセキュリティリスクの評価 機器やネットワーク構成に応じた評価 コスト等とのトレードオフ分析 セキュリティ要求の検討 ( スマート ) メータ等が持つべきセキュリティ機能 ネットワーク インターフェース 情報のセキュリティ要件 セキュリティ対策の検討 セキュリティ機器 対策の組合せ 配置場所 58

PV 大量導入安定供給次世代通信 NW サイバーセキュリティ 次世代グリッドの サイバーセキュリティ 電力システムの運用情報とサービス情報の明確な分離 その上で ユースケースのもと リスク評価から対策までの一連の検討 一定の制約のもとでのサービス 時代とともに変化 低コストでのセキュリティ確保 継続性 59

まとめ 低炭素社会における電力供給 利用インフラ ( 日本型のスマートグリッド 次世代グリッド ) 国 電気事業 大学 企業 消費者 など 様々なステークホルダで連携し 総合的に取り組むべき課題 60

発電 送電 配電 消費 離島マイクログリッド沖縄電力 他 (H21-) 電力系統シミュレータ電中研 (H21-) 全国 300 地点 PV 出力実測電力 (H21-) 日米スマートグリッド実証メーカ- 等 (H22-) スマートハウス実証プロジェクト三菱総研 住宅メーカ他 (H21) スマートメータ実証東電 関電 (H21-) (NEDO) 次世代スマート送配電実証大学 電力 メーカ 電中研 (28 法人 )(H22-) コジェネと再生可能エネ最適化都市ガス振興センター (H22) プロジェクト名称は略称 国等のプロジェクトなど スマートコミュニティ実証横浜市 豊田市 けいはんな学研都市 北九州市 (H22-) 地域エネルギーマネジメント (H22-26) 蓄電池システム (NEDO) (H22-26) スマートコミュニティアライアンス : 会員 ) 企業, 大学, 研究所他 電中研次世代グリッド技術研究 61

発電 送電 配電 消費 離島マイクログリッド沖縄電力, 他 (H21-) スマートハウス実証プロジェクト三菱総研, 住宅メーカ他 (H21) 高効率 高信頼度 高品質なスマートメータ実証電力電力系統シミュレータ東電 関電電中研 (H21-) (H21-) 日米スマートグリッド実証 (NEDO) 供給を支える スマートグリッドのコア 全国 300 地点 PV 出力実測メーカ- 等 (H22-) 電力 (H21-) 次世代スマート送配電実証大学, 電力, メーカ, 電中研 (28 法人 )(H22-) となる技術を中心に総合的に取り組み コジェネと再生可能エネ最適化都市ガス振興センター (H22) 社会全体や需要家の視スマートコミュニティ実証点からの横浜市国等のプロジェクトなど, 豊田市, けいはんな学研都市, 北九州市 (H22-) 地域エネスギーマネジメント (H22-26) 研究も ( 報告 2) スマートコミュニティアライアンス : 会員 ) 企業, 大学, 研究所他 蓄電池システム (NEDO) (H22-26) 電中研次世代グリッド技術研究 62