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電中研版次世代グリッド TIPS

イメージ図

低炭素社会を支える日本型「スマートグリッド」の実現に向けて
─電中研版次世代グリッド「TIPS」の開発─
■ スマートグリッドってなに■ 電中研版次世代グリッド—TIPS—■ これまでの成果とこれからの課題● ひとことシステム技術研究所

需要家システム領域

上席研究員

小林 広武

スマートグリッドってなに
米国オバマ政権の掲げる新エネルギー政策で注目を浴びた “グリーンニューディール政策” の一つである「スマートグリッド」構想。低炭素社会をめざす流れの中で既存の電力系統に高度な情報通信技術（ICT）を利用して、電力系統・分散型電源・需要家などからの情報を収集・統合して電力系統全体をより効率良く、高信頼度に運用する “賢い電力送電・配電網” と言えるものです。日本では、既に高信頼度の電力供給システムが構築されていますが、今後、再生可能エネルギーが大量導入されても、これまで通り高い信頼度、効率、品質を維持することが必要です。
電力中央研究所では、日本型「スマートグリッド」技術として、再生可能エネルギーなどの分散型電源の大量導入への的確な対応や需要・供給両側の連携による効率的なエネルギー利用を可能とする 電中研版次世代グリッド TIPS（Triple “I” Power Systems）を提案しています。

■スマートグリッドってなに■日本では需要サイドの相互連携に情報通信技術（ICT）型電源を中心とした高効率、高品質、高信頼度のを活用した高度に知能化された次世代の送配電電力供給システムが既に出来上がっています。例

網という概念です。これにより、低炭素社会にえば、安定供給の指標である停電時間を見ると、おける再生可能エネルギーの大量導入、系統の図 1 で示すように日本が圧倒的に短い状況です。

定義は明確ではありませんが、供給サイドと日本では、情報通信ネットワークを活用し、集中信頼度、電力品質の一層の向上と電気の効率的利用などが可能となります。

しかし、将来の低炭素社会の実現に向けて、再生可能エネルギーの大量導入、電気自動車な

米国では、2003 年に起きた大規模停電を契機

どの新しい電力利用、利便性の向上と省エネのに、次世代の電力網についての議論が活発化し両立などを進めていくと、わが国においても新た際、送電線設備投資の抑制、老朽化に加え、しい電力供給・利用インフラが必要になってく電力自由化が進み、送電線の送電容量の限界にることと考えられます。このうち、再生可能エ近いいわゆる “混雑” が頻発していたため、送電ネルギーに関しては、住宅に設置される太陽光インフラの整備が求められていました。また、再発電が中心になると考えられ、これは日本の特生可能エネルギーの利用を高めるのに有効な技術徴の一つであるとも言えます。

として、2007 年に国の施策としてスマートグリッドエネルギーインフラの整備には長い時間ととの開発が盛り込まれました。その後、オバマ政権もにコストもかかります。わが国の電力システのもとで、地球温暖化対策、景気対策として、グムの実態や固有の要因を踏まえた上で 2030 年、リーンニューディール政策の主要な柱となっていま2050 年を見据えた研究を段階的に進めていくす。IBM や GE および様々なベンチャー企業のほことが重要と考えます。

か、Google なども参入して、技術開発や実証プロジェクトが進んでいます。

（分）
100

欧州では、欧州大のプロジェクトとして、研80究が進められていますが、政策として大きく掲

60

げる国は今のところはありません。しかし、国40と国の間の電力取引によって、しばしば送電線20の混雑が起きています。また、風力発電の一部0地域への大量導入がこの混雑に拍車をかける一方、系統の運用にも問題が生じ始めています。
このため欧州においてもスマートグリッドへの取り組みが今後、進むとみられています。

●お客様 1 軒あたりの年間事故停電時間の国際比較

88

97

51
19
日本

イギリス

（2006 年度） （2006 年）

アメリカ（2006 年）

注：アメリカ、フランスは災害による停電を除く

図1

フランス

（2004 年）
電気事業連合会調べ

年間停電時間の国際比較

出典：電気事業連合会ホームページ「電気事業のいま」

電中研版次世代グリッド—TIPS —■電中研版次世代グリッド－TIPS－スポンス」について、わが国ではどの程度の効低炭素社会の実現に向けては、電力供給・利果があり、またどのようなメニューが考えられ用インフラとして、最も基本となる安定供給の確るのかなどについて検討・評価します。

保、再生可能エネルギーの円滑導入と有効活用、⑶需要地系統と基幹系統の協調運用

需要家と一体となった省エネ、エネルギーの有効再生可能エネルギー発電が大量導入された場利用などといった、全体調和を実現するような仕合の予備力確保など需給運用への影響や、基幹組みを取り込んだシステムが必要と考えます。

系の送電網への影響を定量的に検討するための当研究所では、これに対応した日本型「スマー解析技術を開発します。またこれを用いて影響トグリッド」とも言うべきT I P S（ T r i p l e “ I ” P o w e rの評価を行うとともに、対応技術について開発Systems）を提案しています。
TIPSは次世代グリッドを進めます。の特徴、すなわち、知的（Intelligent）、相互影響的⑷次世代情報・通信インフラの構築（Interactive）、また統合的（Integrated）の3つの自動検針、情報提供、需給一体型の運用・制特徴を表す英単語の頭文字から名付けたものです。

御など、需要家との双方向通信を行うためのセ

TIPS 研究における現在の課題は以下の 5 つキュリティの高い需要地系通信インフラについです。て開発します。また、高度な系統監視制御のた⑴需要地系統の需給一体化運用・制御

めの広域・高速制御ネットワークや設備保全の新しい配電系統として当研究所が提案してきた「需要地系統」において、新たに供給側と需ためのセンサネットワークの開発を進めます。
⑸次世代流通機器の開発

要家側とが連携して、太陽光発電の大量導入時需要地系統への適用を目的とした、事故電流の逆潮流や電圧問題に対応する需給一体型の手を抑制する超電導限流器や、経年設備のリプ法や技術を開発します。（図２）

レースに合わせて、環境性、コンパクト性、効⑵デマンドレスポンスの評価

率性、安全性などに優れた電力流通機器を導入

需要家が、電気の利用状況や価格情報などを受けて、機器の利用を変化させる「デマンドレ上位系統逆潮流の抑制することを念頭に、これらの機器の要素技術を開発します。
<需要地系統><変電所>

潮流の平準化

蓄電池

太陽光発電
系統情報社会的に見た最適量（系統サイドの蓄電装置）

kW制御装置

HP給湯器

蓄電装置

空調負荷

その他

時間
需要家サイドの蓄電池は不要化／極小化<需要家（住宅）>
図2

需要地系統の需給一体運用に関する研究イメージ図これまでの成果とこれからの課題■これまでの成果■これからの課題

これまでの研究開発から、以下のような成果が得られています。

日本型スマートグリッドは、大規模集中型電源と調和した形で、国民参加型の太陽光発電の太陽光発電の配電系統への導入に関しては、大量導入を可能とするとともに、低炭素社会に需要地系統技術として、電圧や潮流を制御するおいてその役割が高まる電気について、一層のループコントローラー（LPC）や、通信を利用し安定供給と効率的利用をインフラ面から支えるた保護保安方式を開発してきました。これにより、ものであると考えます。

2030 年の国の導入目標である 5300 万 kW の約

当研究所の TIPS 研究は、上記の実現に向け50％に相当する量の導入に対応できる配電系統のて段階的に進めていきますが、海外の動きも重安定運用技術を確立しました。
（図３）

要になります。もちろん、それぞれの国などで、また、デマンドレスポンスについては、その動機や目標は異なりますが、共通的な技術の標

技術ポテンシャルの評価として、東京電力管内準化やセキュリティの問題については、動向のの事務所ビルや小売店舗を対象に、2020 年度把握とともに連携して行きたいと思います。の夏季平日昼間における空調、照明などの負荷

これとともに電池技術やインバータ技術など削減量を試算しました。この結果、すべての対個別技術も重要となります。当研究所ではこれ

象需要家が参加すれば、約 129 万 kW の削減ら技術についても開発を進めていきます。

が見込まれるという結果を得ました。これは、当研究所が推定する 2020 年度夏季の供給予備力の約 25％に相当します。
広く・多く（PV:5000万kW）

系統全体での導入量

大（100％）

LPC

狭く・多く
中（50％） （集中）
小狭く・少し（％は配電系 ローカル
設備容量比）

図3

広く・少し導入の広がり広域

2030 年導入目標量の 50％相当まで対応できる技術を確立（茶色の部分）

関 連● ひとこと当研究所の総合力を発揮すべく、 系 統 運 用、 配 電、分散型電源、情報通信、エネルギー利用、経済等の様々な分野の研究者から成る横断プロジェクトを組み、研究開発を進めています。
システム技術研究所
低炭素社会に向け、不安需要家システム領域
定な再生可能エネルギー発上席研究員
電の大量導入の中でも、大小林 広武
きなコストをかけずに、これまで通り、信頼性の高い高品質な電気を供給・利用するための技術開発に鋭意取り組んでいます。

報告書● 「Smart Grid プロジェクトにおけるICTの動向と次世代グリッド（TIPS）のための通信ネットワークの課題」電力中央研究所報告：R08028●「需要地系統の運用制御技術の開発」電力中央研究所報告：R08● 「業務部門のデマンドレスポンスによる需要調整の技術的ポテンシャルの評価」電力中央研究所報告：Y08034
2009 年 7 月 3 日発行〒 100-8126（財）電力中央研究所 広報グループ
東京都千代田区大手町 1-6-1（大手町ビル 7 階） TEL.
（03）
3201-6601 FAX.
（03）3287-2863※この冊子は大豆油インキと
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