特集論文

カーボンニュートラルを目指した
マルチリージョンEMS

千貫智幸＊

Tomoyuki Chinuki

杉山瑛美＊
Emi Sugiyama

Energy Management System for Multi － region Digital Power Supply
targeting to Carbon Neutrality

いという課題もある。三菱電機はこの“再エネ電源の時間的・空間的偏在性”という課題に注目し，解決策としてマ

1．ま え が きルチリージョンEMS（Energy Management System）を昨今，世界全体で脱炭素・カーボンニュートラルを表明開発している。

する国・企業が続々と増えている。グローバルな取引ではマルチリージョンEMSは，各拠点の再エネを含む分散サプライチェーン全体での脱炭素化達成への要請が高まっ型電源・蓄電池・需要家機器を制御し，再エネの電力を複ており，製品の購入契約の条件に製造企業での脱炭素の取数の拠点間で融通し合うことで脱炭素目標の達成と経済的組みを課す事例も出てきている。

な需給運用の実現を両立するためのクラウドサービスであ（1）また，SBT（Science Based Targets）やRE100（Renewableる。拠点間の再エネ電力の融通は“自己託送”という国内制

Energy 100％）のように各企業の脱炭素に対する取組みを度に準拠して行われる。自己託送とは，電力会社が持つ評価する国際的なプロジェクトも存在する。これらプロ送配電系統網を利用して，自家発電設備による発電電力をジェクトへの参加は企業にとっての脱炭素達成のモチベー

自社内の別の需要地点に送電するサービスである。自己託ションになるほか，投資家にとっての参考情報になる。

送を行う場合，再エネの出力変動も含めて30分単位の電このような背景の中，多くの企業が工場や建物ごとに脱力の計画を毎日作成・提出し，実需給断面での同時同量監炭素目標を設定し，再生可能エネルギー（以下“再エネ”と視・制御を24時間実施するなどの業務が発生するが，マいう。
）
電力の調達を加速させている。再エネ電力の調達手

ルチリージョンEMSはBLEnDer（注１）電力需給管理パッ段としては，拠点内の敷地に再エネ発電を導入して自家消ケージ（2）を用いてこれらの運用を総合的にサポートする費する方法があるが，拠点内に必ずしも十分な再エネ設置（図１）。

スペースがあるとは限らない。特に国土が限られている日

本稿では，マルチリージョンEMSの概要について述べ

本で大量の再エネを導入できる箇所は限定されており，大る。また，マルチリージョンEMSのコア技術になる当社

規模工場がある拠点内に需要を賄うだけの再エネを導入すが開発した最適化技術についても述べる。

ることは難しい。また，太陽光発電・風力発電などの再エ（注１） 電力小売自由化に合わせて当社が開発し，2001年に商標登録，販売を開始した電力市場向けのパッケージ型ソフトウェア製品の総称。

ネの発電量は天候・時間帯によって発電量が大きく変わるため，需要に見合うだけの電力を常時安定的に供給できなマルチリージョンEMS
PV
他拠点に融通時間帯
シフトで自家消費監視・制御
再エネ電力融通

需要自家消費監視制御端末

監視・制御
電気の流れ
環境価値の流れA拠点（再エネ大量導入可能拠点）再エネ電力融通

監視・制御
B拠点
（重点再エネ化拠点）

工場等需要設備
蓄電池

再エネ電源

C拠点
（重点再エネ化拠点）

再エネ価値付き
電気料金メニュー契約小売事業者

環境証書

再エネ価値取引市場
PV：PhotoVoltaics

図１．マルチリージョンEMSの概念図
電力システム製作所＊

三菱電機技報・Vol.96・No.6・2022

27（247）

特集論文

2. 2

2．マルチリージョンEMS

システム構成マルチリージョンEMSは，当社開発のBLEnDer電力需
2. 1

給管理システムパッケージによって構成される。構成要素

システム概要となるパッケージ一覧を表１に示す。各拠点の分散電源やマルチリージョンEMSは，ある拠点に導入された再エ蓄電池などの情報はBLEnDer DEPのプラットフォーム上ネの発電電力を既存の電力網を通じて別の拠点に融通するで管理し，各アプリケーションにデータを連携する。各拠ことで，拠点ごとの脱炭素目標の達成と経済的な需給運用点の機器の監視・制御は拠点内の監視制御端末がBLEnDerの実現を両立するためのクラウドサービスである。特徴は，DEPと連係して実施する。

電力の需給バランスと環境価値をそれぞれ管理することである。

3．マルチリージョンEMSの最適化技術

電力に関しては，将来の再エネ発電量及び需要を予測し，拠点間の電力融通も考慮した上で各拠点の需給バランスを各

この章では，マルチリージョンEMSのために当社が開30分単位で一致させる計画を策定する。30分単位の電力の計発した“マルチリージョン型デジタル電力最適化技術”につ画は日々作成し，電力広域的運営推進機関（Organization forいて述べる。この最適化技術では，複数拠点間での再エネ

Cross－regional Coordination of Transmission Operators：由来の電力の融通，各拠点の分散型電源・蓄電池の運用及OCCTO）に提出する。実需給断面では，発電設備・蓄電び環境価値証書の購入に関する計画を最適化する。マルチ池・需要家機器を制御することで同時同量監視制御などのリージョンEMSの制御方式には，中央集中制御方式と自運用業務を24時間実施する。

律分散制御方式の二つがあり，最適化問題の定式化が異な

環境価値に関しては，自己託送による拠点間の再エネ発る。中央集中制御方式は，自社内の複数拠点を一括管理し電電力融通のほか，再エネ価値付き電気メニューの契約て需給運用や脱炭素目標策定を行う場合に適用される。自や，環境価値取引市場や相対取引からの調達によって得律分散制御方式は，採算が独立した自社内の拠点間で電力た再エネ価値も活用し脱炭素目標の達成を実現する。ま融通を行う場合に適用される。

た，国際的に認められているRE100，SBT/CDP（CarbonDisclosure Project），及び日本独自の地球温暖化対策推進法（温対法），エネルギー供給構造高度化法（高度化法）にも準拠しこれら報告の支援も行う。

3. 1

中央集中制御方式での最適化

この制御方式では，各拠点の設備情報や脱炭素目標を考慮した上で，全拠点の合計コストが最小となるように拠点間融通計画，各発電設備・各蓄電池の出力計画，及び需表１．マルチリージョンEMSを構成するパッケージ一覧

要予測計画などを策定する。各拠点はマルチリージョン

パッケージ名称

EMSが策定した計画に基づいて需給運用を行う。環境価

概要

マスタ管理：
CM：
需給運用・環境価値管理に必要な各種契約情報，各Contract Manager 拠点の発電機・蓄電池，需要等の諸元データを管理する。
需要予測・再エネ予測：
LF：
気象情報及び需要家ごとの実績を管理し，拠点ごとLoad Forecastの需要負荷の予測及び再エネ発電出力の予測を行う。
需給計画：
PM：
30分コマ単位の同時同量制約，拠点ごとの脱炭素目
Portfolio Manager 標制約，その他各設備の制約条件などを考慮し，コスト最小になる需給計画を策定する。
計画提出：
BP：
ビジネスプロトコルに従って発電・販売計画などをBusiness Protocol
OCCTOに提出する。
同時同量監視制御：
BM：
需要実績・発電実績を収集し，計画値同時同量の監Balance Manager視・制御を行う。
RE：
再エネ管理：
Renewable Energy 再エネや蓄電池システムの監視制御・需給制御を行う。
AC：
分散リソースの集約：
Aggregation
複数の分散電源リソースの集約的な制御・監視・管Coordinate
理を行う。
CN：
需要家向けカーボンニュートラル：
Carbon Neutral for
拠点ごとの脱炭素目標を管理し，目標達成を支援する。
BusinessDEP：
デジタルエネジープラットフォーム：
Digital Energy
プラットフォーム基盤と分散電源用端末から構成さPlatformれる。多数の分散電源の管理・通信連携などを行う。

28（248）値取引市場や相対取引を通じた環境証書の売買は運用者が一括集約して行った上で，各拠点に証書を配分する。中央集中制御方式の概念図を図２に示す。
この制御方式での最適化問題の目的関数は，発電機コスト，自己託送にかかる託送料金，小売事業者からの購入電力料金，再エネ価値市場等からの環境証書購入コストの全拠点合算値である。目的関数を式⑴に示す。
①マルチリージョンEMSで全拠点の合計コストを最小化する計画策定
マルチリージョンEMS②各拠点に計画通知③各拠点では，計画に基づいて拠点内の運用 ・ 拠点間融通を実施

A拠点

B拠点

C拠点

図２．中央集中制御方式の概念図
三菱電機技報・Vol.96・No.6・2022

カーボンニュートラルを目指したマルチリージョンEMS

なお，マルチリージョンEMSでは蓄電池に貯められている再エネ電源由来の電力量と非再エネ電源由来の電力量を分けて管理し，蓄電池内の再エネ価値の保持・移転も計画や実績に反映する。

3. 2

自律分散制御方式での最適化

この制御方式では，拠点内の電力及び環境価値の調達コストが最小化になるような計画を拠点ごとに策定する。具ある拠点での環境価値目標に関する制約は式⑵によって体的には，拠点内の発電設備・蓄電池の出力計画，及び需表される。式⑵左辺によって表される環境価値の取得量が，要予測計画を策定するとともに，他拠点への融通希望量

式⑵右辺によって表される対象期間中（通常は年間）の需（又は他拠点からの融通希望量），融通希望単価，融通希望要に再エネ目標比率を掛けた値を上回ることが条件となる。

時間帯を算出する。次に，マルチリージョンEMSは各拠

式⑵左辺は，自拠点内の再エネ発電によって得られる環境点からの融通希望情報を突き合わせ，融通を送る拠点と融価値，環境価値付き電力の蓄電池充放電による得失，他拠通を受ける拠点のニーズがマッチングした場合には，拠点点からの融通によって得た（又は他拠点に受け渡した）環境間の融通計画を策定し各拠点に通知する。各拠点では融通価値，小売事業者からの電気料金メニューから得た環境価計画を踏まえて拠点内の需給計画を修正する。環境価値取値の和から成る。

引市場や相対取引を通じた環境証書の売買は各拠点で行う。

その他の制約条件としては，拠点ごと・ 30分コマごとの需給バランス制約，発電機の運用制約，蓄電池の運用制約・容量制約などが挙げられる。

自律分散制御方式の概念図を図３に示す。
各拠点は融通希望のマッチング前後で，それぞれ拠点内のコストを最小化する計画を策定する。ある拠点での約定式⑴，式⑵での各変数の説明は次のとおりである。なお，電力量はどれも30分コマ単位の量である。

結果通知後の計画策定での目的関数は式⑶のとおりである。
中央集中制御方式での目的関数との違いとして，各拠点Nsite ：マルチリージョンEMSの管理対象拠点の数が他拠点との電力融通費用を考慮してコストを最小化する

tend ：演算対象時間の30分コマ数
Ngen／Nbat：拠点内の発電機数／蓄電池数③拠点間の融通ニーズをマッチング（約定処理）して融通計画策定

NCER…：マルチリージョンEMSで扱う環境証書の種別数②他拠点への融通
希望量 ・ 融通希望単価を通知（入札）

minimize 全拠点の合計コスト

Σ｛ΣΣ
｛
Nsite＝s＝1

tend

Ngen,st＝1i＝1（発電単価 i,t,s・発電電力量 i,t,s）＋託送料金 t ・他拠点からの融通電力量 t,s｝

①各拠点内のコストを最小にする計画を策定④融通計画の通知
A拠点＋購入電力料金単価 t,s・購入電力量 t,sNCER,sΣ｝

ΣΣ｛
Ngent＝1i＝1（発電電力中の再エネ比率i,t・発電電力量 i,t）Σ（Nbats＋j＝1

放電電力量のうち再エネ発電由来分 j,t－充電電力量のうち再エネ発電由来分 j,t）

＋他拠点からの融通電力量のうち再エネ発電由来分 t－他拠点への融通電力量のうち再エネ発電由来分 t＋購入電力中の再エネ比率 t ・購入電力量 t
NCERΣ｝＋ （環境証書の購入量 j －環境証書の売却量 j ）
j＝1

tend

Σ≥ 再エネ目標比率・ （需要予測値 t ）… …………… ⑵t＝1

三菱電機技報・Vol.96・No.6・2022

C拠点

図３．自律分散制御方式の概念図－環境証書の売却量 j,s ））… …………………………… ⑴

tend

B拠点

⑤融通計画を基に計画を調整＋ （環境証書単価 j ・（環境証書の購入量 j,sj＝1

マルチリージョンEMS

minimize 拠点内のコストΣΣ｛＝tendNgen

t＝1i＝1（発電単価 i,t ・発電電力量 i,t）

＋託送料金 t ・他拠点からの融通電力量 t
Nroute｛再エネ電力融通単価 ・Σ＋r＝1r,t

他拠点との再エネ電力融通量 r,t＋非再エネ電力融通単価 r,t・
他拠点との非再エネ電力融通量 r,t｝｝

＋購入電力料金単価 t ・購入電力量 t
NCERΣ＋ （環境証書単価 j ・（ 環境証書の購入量jj＝1－環境証書の売却量 j ））………………………………… ⑶29（249）

特集論文

計画を策定することが挙げられる。なお，マルチリージョ

次に，需給計画を基に環境価値証書の購入計画を決定す

ンEMSが策定する拠点間融通計画では，再エネ電力の融る。購入対象の証書は，国内で扱われている非化石証書，通と非再エネ電力の融通とで異なる融通単価が設定される

Jクレジット，グリーン電力証書の３種類である。なお，ことを想定している。

これらの計画策定業務は年度開始後も最新の実績データを制約条件及び変数の定義は，中央集約制御方式と同等である。なお，Nroute は他拠点への融通経路の数を示す。

基に繰り返し計画策定を実施する。
⑵

対象年度中脱炭素目標を設定した対象年度が始まると，卸電力市場

4．マルチリージョンEMSでの環境価値管理業務への入札，計画提出，監視・制御などの需給運用業務をマルチリージョンEMSを通じて行う。

この章では，企業内の各拠点の脱炭素目標達成のために実績データの値によっては当初の計画よりも需要や再エマルチリージョンEMSを活用した場合の環境価値管理業

ネの発電量が増減し，これによって環境証書の必要量も変務フローについて述べる。制御方式としては，3. 1節の中化する可能性がある。マルチリージョンEMSでは，計画央集中制御方式を適用することを想定する。と実績の際に起因した環境証書必要量の変化を監視し，変環境価値管理の業務フローを図４に示す。環境価値目標化量があらかじめ決めたしきい値を超えた場合にはアラー

は現行制度では年間単位で管理するため，業務を年度開始

トを上げ，企業の運用者に環境証書の追加購入や売却を促

前，年度中，年度終了後に分けている。

す。環境証書の調達状況や残りの購入必要量はシステムを⑴通じて確認できる。

対象年度開始前
企業の環境価値担当者は，まず年度単位の脱炭素目標⑶

対象年度終了後を設定してマルチリージョンEMSに登録する。目標には，対象年度の実績データが全て集まった後は，各拠点の目年間の総需要電力量のうち再エネ電力量の割合を示す“再標達成計画を画面で確認できる。マルチリージョンEMS

エネ比率目標”と，消費電力をCO2に換算したときの“前年は年度の結果を踏まえて各拠点に証書を配分する。また，度からのCO2排出量削減目標”の２種類があり，それぞれ各種制度の報告に活用可能なレポートを出力する。

設定可能である。
その後，各拠点の脱炭素目標を考慮して，マルチリー

5．む

すび

ジョンEMSが年間単位のコストを最小化する需給計画を策定する（3. 1節）。なお，策定した各拠点の需給計画は30分ごとの同時同量制約を満たす。

本稿では，当社が開発しているマルチリージョンEMS及びそのコア技術になる“マルチリージョン型デジタル電力最適化技術”について報告した。マルチリー外部システム（需給運用関連）

マルチリージョン
EMS

ユーザー
外部システム（環境推進部門） （環境価値関連）

年度開始前

目標の検討

よって脱炭素目標の達成と経済的な需給運用の実現
証書必要量の把握を両立する。また，マルチリージョンEMSによる拠点間の再エネ融通は，自社内の拠点間の電力・環境年度最中

卸電力市場への入札・約定結果取得，計画見直し・計画提出，実制御広域機関価値融通だけでなく企業間の融通にも適用できる。
脱炭素化に向けた世界的なニーズが日々高まり，年度終了後需給実績（30分値）に基づき，証書必要量の見直し

証書必要量の把握

証書の登録受付

証書の調達

年度最後の実需給終了に伴い，証書必要量の確定

証書必要量の把握

証書の登録受付

証書の調達

証書を配分・レポート出力

最終結果確認・報告

実事業や企業評価にも影響が拡大しつつある中で，再エネ価値取引市場等

図４．環境価値管理の業務フロー

この概念及びこのシステムが各企業の脱炭素化の取組みの一助となると当社は考える。
参 考 文 献認定機関

JEPX：日本卸電力取引所

30（250）

電源の時間的・空間的偏在性”という課題に対するソリューションである。拠点間での再エネ電力融通に目標の登録受付
目標を加味して年間需給計画を作成し，必要な証書量を算出

ジョンEMSは，脱炭素化の社会的ニーズと“再エネ⑴ From Ambition to Impact: How Companies are Reducing
Emissions at Scale with Science－Based Targets（Science
Based Targets initiative Annual Progress Report
2020）（2021）⑵ Power systems ICT solution "BLEnDer"，Mitsubishi
Electric Corporation
https://www.MitsubishiElectric.co.jp/ictpowersystem/business/solution1.
html

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