宮古島における島嶼型スマートコミュニティの取り組み
しょ＜宮古島市 島嶼型スマートコミュニティ実証事業＞～エリアアグリゲーションの実現～～再エネサービスプロバイダ事業の推進～
2020年2月27日

1

会社概要

太陽光電気エネルギーを制御技術 で整える

エリアアグリゲーション事業
Area Aggregation（AA事業）

宮古島
実証事業
推進

エネルギー
コンサル
ティング事業

制御システム
開発事業

太陽光電気エネルギーを無料設置 で届ける

再エネサービスプロバイダ事業

Renewable Energy Service Provider（RESP事業）

住宅等向け
PV自家消費
電力販売

住宅等向け
EQ温水熱
販売

系統向け
PV余剰電力販売

比嘉 直人 （ヒガ ナオト） 略歴
1995年3月 琉球大学工学部卒業
1995年4月 沖縄電力グループの㈱沖縄エネテックに入社
宮古島メガソーラー実証設備のシステム設計責任者、国内初の可倒式風車導入のシステム設計責任者、国内最大級の廃材由来の木質燃料ペレット製造設備の調査設計などを歴任し、JICA事業等でアジア・大洋州への再エネ等技術調査・導入などのプロジェクトを経験。
宮古島スマートコミュニティ実証事業を推進中。エネルギー管理士。

2

エコアイランド宮古島宣言2.0（宮古島SDGs）
エコアイランド宮古島宣言2.0「 千年先の、未来へ。 」～持続可能な島づくりの取り組み～

５つの主なゴール（素案） H30.3公表→H31.3決定
指標①地下水水質・窒素濃度（硝酸態窒素濃度）
基準年:平成28年度（2016）
2030年目標:
2050年目標:

5.05mg/L
4.64mg/L
2.17mg/L

指標②１人１日当たり家庭系ごみ排出量
基準年:平成28年度（2016）
2030年目標:
2050年目標:

指標③エネルギー自給率

基準年:平成28年度（2016）
2030年目標:
2050年目標:

指標④サンゴ礁被度
ハマサンゴ優占群集
ミドリイシ優占群集

542g/人・日
488g/人・日(10％減)
434g/人・日(20％減)
2.88％
22.05％
48.85％

2030年40%以上 2050年40%以上
2030年70%以上 2050年70%以上

指標⑤固有種の保全

2030年目標:伊良部島・宮古島北半島のクジャク個体群を根絶
2050年目標:市全域のクジャクを根絶

3

宮古島市が目指すエネルギー供給のビジョン
持続可能な島づくりのため、より安定的で、より持続的で、低コストなエネルギーの供給により、エネルギー自給率向上を目指している。
• 宮古島市において必要な一次エネルギー量に占める地産エネルギーの割合とした。
• 基準年に対して、省エネ対策が進み、技術的な対策により再生可能エネルギーの利用を拡大することを想定。
• 環境モデル都市行動計画におけるCO2排出削減目標を達成することを前提とした。

指標③エネルギー自給率

基準年:平成28年度（2016）
2030年目標:
2050年目標:

省エネ(電力)(％)
省エネ(燃料)(％)
ＥＶ(万台)
太陽光(MW)
風力(MW)
CO2排出量(万t-CO2)
CO2削減率(％)
再エネ電力比率(％)
エネルギー自給率(％)

2.88％
22.05％
48.85％

2016年 2030年 2050年
－
20.6
24.0
－
17.5
20.8
0
1.3
3.0
22
128
208
4.8
6.9
36.9
33.3
20.1
9.9
37.3%
69.1%
12.0%
55.1%
91.9%
2.88% 22.05% 48.85%

現状△再エネ拡大ポテンシャル
調整力を得ることによって、拡大可能となり、かつ電力系統運用も向上する。

4

宮古島市島嶼型スマートコミュニティ実証事業
需要家メリットがあり、地域に普及した可制御負荷（主に蓄エネ装置）を面的群制御することで、系統負荷率向上と再エネ余剰電力吸収を行う。

【事業概念図】

太陽光発電
製造会社

一括調達

AA事業者
供給

HP給湯機
製造会社

電力系統運営者
消費量実績

運営

スマートメータ
総括管理広域展開

家庭蓄電池
製造会社

（PV、EQ、BESS、EVC）

農業
散水栓
制御

家庭

HEMSサービス

RESP事業者

EV充電器
製造会社

SaaS
クラウド型EMS
農業EMS

PV-ADR

太陽光発電

EQ-ADR

HP給湯器
電気温水器

BESS-ADR

家庭
蓄電池【事業計画案】
2011
（H23）

2012
（H26）

実証事業の立ち上げ
各EMSシステム設計
各EMSシステム開発

低圧事業所

通信

高圧事業所

通信

EV-ADR
スタンドEV充電器

主要
工程

消費量実績

2013
（H25）

2014
（H26）

2015
（H27）

家庭EMS :電力消費見える化
事業所EMS:見える化、ピークカット
農業EMS :見える化、ピークカット
来間EMS:再エネ100%化の検証

2016
（H28）

家庭用EV充電器（VtoH含む）

2017
（H29）

可制御負荷の検証
屋外コントローラ開発
クラウド制御システム開発
旧システムの廃止

事業所用EV充電器（VtoB含む）

2018
（H30）

2019
（H31）

2020
（H32）

フィールド実証・新システム改良
第三者所有設備普及
市営住宅

戸建住宅／事業所

5

コンセプト
将来望まれるエネルギー供給モデルのコンセプトは以下の通りと考える。
① 一過性の制度や補助金に頼らず、社会コストを最小化したエネルギー構造を目指す。
② 電力を含むエネルギー供給コスト全体を低減して、需要家メリットを最大化する。
③ 電気事業者とエネマネ事業者が協調することで、実質的な発電コスト低減を図る。
社会コスト低減

需要家メリット最大化

電力供給コスト低減

再エネ主力電源化

⾧期的・経済的に安定したエネルギー構造や社会システムを目指す。

電化によるエネルギー効率向上を実現
し、メリット最大化を図る。

系統負荷率向上で、単位電力量[kWh]の発電コストを低減できる。
（共存共栄型電力システム）

太陽光発電のパラダイムシフト。
分散型エネルギーシステムへの移行に向けた新たな利用形態で、再エ
ネ主力電源化を目指す。

●ＦＩＴ利用しない●公金を利用しない●民間事業で推進●需要家負担で普及
但し、普及段階は補助金を最大限利用。

ガソリン代
水道代
灯油代

ガソリン代
水道代

ガス代
電気代

水道代

電気代

送配電
事業者
水道代

電気代

電気代
現在

将来
将来
将来
（普及還元）（HP普及）（EV普及）

エネマネ
事業者
→協調←

ピークカット

ボトム
アップ

負荷率向上
（発電コスト低減）

宮古島モデル

なお、本モデルを用いて実質的価値を創出するためには、エリアアグリゲーションの制度の確立及び適用を見据えて、モデルの成熟・検証を実施すべきである。
6

エリアアグリゲーションの将来概念図
発電所

出力制御

配送電事業者

需給制御（OpenADR）

VTN

VEN

出力制御
変電所

系統安定化蓄電装置

前日需給計画（サーバー間連携）

WEB

VEN
出力制御

VEN

リソースアグリゲータ
VTN

VEN

リソースアグリゲータ

リソースアグリゲータ

VTN BEMS・MEMS・FEMS

再エネ発電

VTN

EV・その他

現在

将来
高圧配電線

VTN

需給制御（OpenADR）（周波数制御・慣性力確保）

現在

急峻な需給制御 → リソースアグリゲータ
緩慢な需給計画 → エリアアグリゲータ

親アグリゲータ

VEN

開閉器

将来

GW

VEN

GW

VEN

GW

SVR

SVC

WT
MWPV

BESS（BEMS+BCP+VPP）

現在

将来

低圧配電線

エリアアグリゲータ

エリアアグリゲータ

HEMS・一般負荷等
MQTT Broker

HEMS・一般負荷等 WEB
MQTT Broker
シェアリング蓄電池（PV余剰吸収+アンシェラリー） PV

PV

GW
EQ

GW
GW

GW

PV

EQ

PV+EQ（HEMS）
従来

現在

GW
BESS EV
EQ

GW
BESS

BESS

GW

PV

GW
EQ
BESS

PV+EQ+BESS+EV（HEMS+VPP）
将来

7

エリアアグリゲーション(AA事業)の意義
現状の課題

AA事業活用による効果
メリットオーダー
小売自由化による需要変動の拡大
再エネ普及による需要変動の拡大
需要負荷をシフトする（面的群制御）託送料金上昇の懸念
発電設備利用率低下の懸念

需要負荷形成で供給リスクを低減
発電設備利用率も向上
稀頻度リスクにも余力で対応可能

電気料金上昇の懸念

電気料金低下の期待

送配電事業者

電力ネットワークの維持

電力小売事業者
電力安定供給を行う（主にkWを提供）

kW供給

需給調整

AA事業者

安価で緩慢な調整力を提供
kWh供給

電力システムに対する社会的役割

RESP事業者

安価な自家消費売電を行う（主にkWhを提供）

8

エコパーク宮古実証サイト
エコパーク宮古実証サイトでは模擬負荷等を用いて、対象機器の動作検証等を実施している。
対象機器となる蓄エネ家電は、市販品を用いており、改造品はない。
標準プロトコルのECHONET Liteを用いて、マルチベンダーでの制御実現を図る。
制御の中核となるコントローラーは屋外型を本事業で開発。
その他、健全に動作するための各種試験を実施。

スマートメータ（SM）

Up-Link
Wi-SUN

HP給湯機（EQ）

太陽光発電（PV）
住宅用蓄電池（BESS）
EV充電器（EVC）

負荷計測（ｴｱｺﾝ/IH等）

Wi-Fi
Ethernet(Wi-SUN HAN)

（GW）

OpenADR
MQTT

ﾙｰﾀ機能（Wi-Fi AP）[屋外型] 3G/4G(LTE)[屋内型] Wi-Fi（宅内）HTTPS/MQTT等 独自

サービス
連携
サーバ

REST APIECHONET Lite

電気温水器（WH）

HEMS-GW
LoRa 中継GW MQTT
[分速ﾚﾎﾟｰﾄ] (Fog) [分速ﾚﾎﾟｰﾄ](Edge)LPWA 集計機能 3G/4G(LTE)（ﾘｿｰｽ毎）HEMS
Up-Link
Down-Link
ｺﾝﾄﾛｰﾗクラウド（SaaS）
状態監視システム
EQ制御システム
BESS制御システム
PV制御システム
省エネ診断システム
HEMS制御システム
その他

GWメーカサーバ F/W

ログ 設定

エコパーク宮古ＰＲ館

9実証事業成果概要①
2016年度～2018年度
制御性能確立
対象機器の普及容易性
コスト低廉化①HEMS-GWコントローラ②エコキュート制御(EQ)③電気温水器制御(WH)④太陽光発電制御(PV)⑤住宅用蓄電池制御(BESS)⑥IoTネットワーク実証⑦クラウド制御システム開発⑧農業散水栓制御⑨その他の関連試験
・JET相当広義PCS試験
・PV常時出力制限試験
・接着剤劣化寿命試験
・EQ搬送カート開発
・水質硬度対策試験
・高所EQ給湯試験
・200V回路スイッチ開発
・市営住宅エネルギー計測
・家庭エネルギー消費調査
・e.t.c② エコキュート制御（EQ）① HEMS-GWコントローラ（屋外型）（パナソニック、東芝、三菱、コロナ）③ 電気温水器制御（WH）（日新システムズ、富士通、東芝、安川情報、IO）（パナソニック、コロナ、九電テクノシステムズ）④ 太陽光発電制御(PV)④ 太陽光発電制御(PV-PCS)（オムロン、パナソニック、SMA）
PV常時出力制限試験⑤ 住宅用蓄電池制御(BESS)（オムロン、パナソニック、東芝、カネカ）（オムロン）
JET相当広義PCS試験⑥ IoTネットワーク実証（4G･LTE/LoRa/PLC/地域BWA）

10

実証事業成果概要②
2016年度～2018年度
制御性能確立
対象機器の普及容易性
コスト低廉化①HEMS-GWコントローラ②エコキュート制御(EQ)③電気温水器制御(WH)④太陽光発電制御(PV)⑤住宅用蓄電池制御(BESS)⑥IoTネットワーク実証⑦クラウド制御システム開発⑧農業散水栓制御⑨その他の関連試験
・JET相当広義PCS試験
・PV常時出力制限試験
・接着剤劣化寿命試験
・EQ搬送カート開発
・水質硬度対策試験
・高所EQ給湯試験
・200V回路スイッチ開発
・市営住宅エネルギー計測
・家庭エネルギー消費調査
・e.t.c⑦ クラウド制御システム開発⑦ クラウド制御システム開発⑧ 農業散水栓制御⑨その他（接着剤劣化寿命試験）

サービス連携サーバ（日新システムズ）

自主開発

需要計画サブシステム（i-Spread）

PV架台設置施工用に21種類で加速劣化試験

11実証事業成果概要③
2016年度～2018年度
制御性能確立
対象機器の普及容易性
コスト低廉化①HEMS-GWコントローラ②エコキュート制御(EQ)③電気温水器制御(WH)④太陽光発電制御(PV)⑤住宅用蓄電池制御(BESS)⑥IoTネットワーク実証⑦クラウド制御システム開発⑧農業散水栓制御⑨その他の関連試験
・JET相当広義PCS試験
・PV常時出力制限試験
・接着剤劣化寿命試験
・EQ搬送カート開発
・水質硬度対策試験
・高所EQ給湯試験
・200V回路スイッチ開発
・市営住宅エネルギー計測
・家庭エネルギー消費調査
・e.t.c.

⑨その他（EQ搬送カート開発）
重量80kgのEQ貯湯ユニットの搬送効率化⑨その他（高所EQ給湯試験）⑨その他（水質硬度対策試験）
EQの石灰詰まり（スケール閉塞）の対策⑨その他（200V回路スイッチ開発）

2階(5m)や3階(8m)への給湯量/給湯温度の確認

電気温水器制御用、EV充電器制御用（九電テクノシステムズ）⑨その他（市営住宅エネルギー計測）⑨その他（家庭エネルギー消費調査）

昼間電気消費量や給湯量の実態把握（定量）

昼間電気消費量や給湯量の実態把握（定性）12太陽光発電の安定電源化
太陽光発電の 主力電源化 のためには、まずは変動性電源から安定性電源にすることが必要。
確実に安価になる太陽電池パネルを前提として、日射による変動成分が多い高位出力帯を常時出力制限 で取り除いた太陽光発電(PV)での普及を目指す。
高位出力帯は変動性が高く、下記例のような常時出力制限運用を行っても年間発電電力量に及ぼす影響は限定的。
2011年 宮古島 日射量データ 1分周期（気象庁データ）

常時出力制限をしても、摺り切って捨てる分は全発電量のわずか１０％のみ【月別PV出力抑制率と発電量割合】
抑制量
10%

発電電力量
90%

夏期60～70%、
冬期40～50%にkW出力制限を月間固定で行っても年間発電量は90%確保できる。
13

オンサイトでの太陽光発電の使い方
太陽光発電はPV常時出力制限運転を行い、ヒートポンプ給湯機(EQ)は沸き上げシフトを行う。
住宅用蓄電池(BESS)は充放電シフト運用、EC充電器(EVC)は充電シフトを行う。

【基本システム構成】PV+EQの場合
夏期の場合（8/12）

VPP
クラウド
ADR

DC5kW

AC5kW
出力制限

HEMS
ｱﾀﾞﾌﾟﾀ

HEMS
ｺﾝﾄﾛｰﾗ（GW）

HEMS
ｱﾀﾞﾌﾟﾀ

EQは既存PV発電量
ピークも考慮した運用

PV出力
抑制量

0

PV出力
抑制量

住宅PV
DC5kW

住宅PV
DC5kW

PV
発電量

EQ負荷
1.0kW*2h
エコキュート

冬期の場合
（1/5）

6

12

18

24

PV
発電量

EQ負荷
1.5kW*3h

0

6

12

18

24

PV常時出力制限運転:当面は期間固定運用
EQ沸き上げシフト:PV余剰電力が多い時間帯
AC2kW程度 給湯専用370L
耐塩害・小動物侵入防止

将来は受電点逆潮流が極力一定になるよう制御を行う。
14

電力系統での太陽光発電の使い方①
PV常時出力制限
低位出力帯のみ発電（常時出力制限）

0

0

6

6

12

12

18

18

24

24

出力安定化

0

6

12

18

24

可制御負荷による調整力提供
オンサイト

PV出力が高い時間帯に積極的に自家消費する

低位出力帯は変動性が低く
分散平滑化効果が高い

エリア内

PV余剰電力を吸収することで配電系統電圧上昇を抑制

安定した出力のPV発電が実現できる

電力系統大地域面的に台数制御して既存PV余剰電力吸収に活用

低位出力帯のみ発電（常時出力制限）

オンサイト

PV出力が高い時間帯に積極的に自家消費する

低位出力帯は変動性が低く
分散平滑化効果が高い

エリア内

PV余剰電力を吸収することで配電系統電圧上昇を抑制

安定した出力のPV発電が実現できる

電力系統大地域面的に台数制御して既存PV余剰電力吸収に活用

低位出力帯のみ発電（常時出力制限）

オンサイト

PV出力が高い時間帯に積極的に自家消費する

低位出力帯は変動性が低く
分散平滑化効果が高い

エリア内

PV余剰電力を吸収することで配電系統電圧上昇を抑制

安定した出力のPV発電が実現できる

電力系統大地域面的に台数制御して既存PV余剰電力吸収に活用

出力抑制量
発電量
EQ負荷
1.5kW*3h
0

6

12

18

24

出力抑制量
発電量
EQ負荷
1.5kW*3h
0

6

12

18

24

EQ負荷
1.5kW*3h*5000台=7.5MW*3h

0

6

12

18

24

15

電力系統での太陽光発電の使い方②
PV常時出力制限

可制御負荷による調整力提供

不測な余剰電力の発生抑制

不測な余剰電力の発生抑制

周波数変動の発生抑制

周波数変動の発生抑制

配電系統の電圧上昇抑制

配電系統の電圧上昇抑制

PV出力分速レポート
変動性が緩慢になれば計測と分速レポートでも十分な監視分速であれば低廉通信で可能

系統大PV出力
常時監視

＋

PV由来
短周期変動の緩和＝ PV発電出力の
予見性向上

GOAL
PV出力抑制（停止）を回避

内燃力発電機の瞬動予備力を抑えられる

天候急変に伴う影響度が小さくなり、軽負荷時のディーゼル発電機の並列台数を減数可能（要検証）
出力制限（抑制）を
回避

NaS充
電

再エネ出力
[最低出力]

内燃力発電機出展:沖縄離島系統における再生可能エネルギーの出力制御の実施方法についてH29.12.15沖縄電力

16

宮古島フィールド実証の体制
電源制御の沖縄電力 と 需要制御のNEXTEMS で、需給バランス最適化を図る。
実証事業の実施にあたり、相互に協力することで、宮古島をはじめとする沖縄離島地域における第三者所有設備を活用した調整力制御（エリアアグリゲーション）の技術的成熟及び実現を目指し、離島電力系統での負荷率向上
及び再エネ普及拡大を図ることを目的とする。

RESP事業

宮古島実証事業

補助事業

１００％委託事業

環境省・経産省

沖縄県
宮古島市
H28～H29年度

設備普及事業者（再エネサービスプロバイダ事業）

動作検証・低コスト化検証
H30～H32年度
宮古島フィールド実証事業

需給バランス/調整力効果検証

需要家
太陽光発電 HP給湯機 家庭蓄電池 EV充電器
GW
GW
GW
GW

遠隔
制御

エリアアグリゲーション事業＜実証事業協力に関する協定書＞
沖縄電力㈱-㈱ネクステムズ
2018.10.10締結
実証
協力

送配電事業者1717

宮古島フィールド実証の概要
実際に、再エネサービスプロバイダ機器（太陽光発電やエコキュート、家庭用蓄電池等）を第三者所有で普及しながら、遠隔制御にて対象機器を地域面的に群制御して需要を制御する。
60

現状

GT

需給制御

DEG5台目50
40

DEG4台目30

DEG3台目20

DEG2台目100GT

制御システム管理
制御権の提供DEG1台目06

12

地域面的群制御

18

将来

50

20
10
0

GT

ピーク
ピーク
２
DEG5台目３
カット
カット

緊急時応答制御

制御システム運用

第三者所有機器の普及

クラウド制御システム

DEG4台目40
30

GT

常時状態監視（需要制御）

24

制御権
の実行
60

日間スケジュール
（需要計画）

１

太陽光発電
GW

DEG3台目ボトム DEG2台目
アップ
DEG1台目
06

12

18

24

HP給湯機
GW

家庭蓄電池
GW

EV充電器
GW

18

宮古島フィールド実証の普及計画
2019年度まではPV+EQであったが、2020年度以降はPV+BESSが中心。+EQ+EVCとする。

2018年度実績

太陽光パネル
分電盤＜市営住宅40棟202戸＞
太陽光発電 :1,217kW
PV-PCS:585kW
エコキュート :120台

パワコン

エコキュート（EQ）

エコキュート（EQ）

2019年度計画＜福祉施設10箇所＞

太陽光発電 :1,217kW
PV-PCS:317kW
エコキュート :38台

2020年度計画＜戸建住宅1000戸＞

太陽光発電 :7,400kW
蓄電池PCS :5,500kW＜防災施設100箇所＞

太陽光発電 :400kW
蓄電池PCS :275kW＜事業所50箇所＞

太陽光発電 :1,600kW
蓄電池PCS :1,000kW
EV充電器 :200台
エコキュート :100台

19

実証事業報告
クラウド制御システム運用及び制御性能の評価
・常時出力制限については、好条件可であれば、想定通りの効果を発揮することが分かった。標準偏差も向上する。
・但し、一部日射変動以外に前述した電圧上昇抑制による変動が重畳していると考えられる。
・稀頻度の天候急変時には出力制限は安定化効果が低減し、制限値を下回る出力帯での事象は全く効果がない。

最下位値
最上位値
平均
標準偏差σ
3分最大変化量

6/3
244.3kW
527.9kW
377.1kW69.5kW
130.5 kW

6/5
358.4kW
616.5kW501.0kW45.9kW
80.9 kW

6/6 50%制御
378.3kW
428.5kW
407.5kW
9.5kW
10.8 kW※標準偏差は08:40～15:40の範囲

下地上地1号棟

下地第二棚根城辺福南1号棟20

実証事業報告
運用データ収集・評価
・6月からのフィールド実証機器の運用開始に伴いデータの収集を開始。
・サイト電源断によるデータ欠測等が見られ、PV設備の漏電ブレーカー取替により不要動作を抑えた。
・PV設置容量が同じでありながら、発電出力が極端に少ない箇所が見られた（下図参照）。
・全設置場所の電圧測定を実施した結果、設置場所により電圧上昇抑制がかかっていることが判明した。
・電圧上昇抑制で出力制限による安定化が図れず、日射と電圧の双方の変動を受けるため、より変動が増す。
・この事象について、大量普及を想定する弊事業側でも解決の糸口を探る必要があり、デバイス側での対策を検討。
・低圧機器であっても高圧線路に対する無効電力注入を目的に力率制御が実装可能な見込み。

21

今後の普及モデルの説明①■PV

従来の太陽光発電システム
PV出力変動や負荷変動が、電力系統に影響を与える。
再エネ大量普及する将来は現行システムでは耐えられない見込み。

■PV+EQ （現行普及モデル）

可制御の太陽光発電システムとヒートポンプ給湯機の組合せ
PVを常時出力制限しつつ、EQ沸き上げシフトしてPV余剰電力を吸収する。
蓄電池で経済合理性を得られるまでの暫定普及モデル。

PV制御

外部制御で
常時出力制限

売電

売電

自家消費

自家消費

太陽光で作った電気を家で使用

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

EQ制御

効果的に自家消費

太陽光で作った電気を家で使用

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24PV余剰電力を吸収する＜対電力系統＞
売電＜対電力系統＞
売電

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
買電

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
買電

PV出力変動・余剰電力を吸収して需給バランスに貢献する。
PV常時出力変動で、PV出力変動抑制に貢献する。
負荷変動への貢献度が少ない。

22

今後の普及モデルの説明②■PV+BESS（経済優先モード）

住宅用蓄電池システムはFIT型となっている。
経済優先モードでは売電及び夜間電力利用が優先されるため、電力系統により一層の大きな急峻変動を与える懸念がある。

■PV+BESS（自家消費優先モード）グリードモード

住宅用蓄電池システムはFIT型となっている。
自家消費優先モードであっても、夜間の急峻変動は顕在化する懸念がある。
満充電となり売電量が急増夜間充電により負荷が急増放電停止により負荷が急増放電停止により負荷が急増

充電

余った電気を蓄電池に充電

売電

売電
放電

充電

電力会社から購入

買電

電力会社から購入不足な場合は蓄電池から放電

自家消費

太陽光で作った電気を家で使用

放電

夜間貯めた電気を使用

買電

電力会社から購入

自家消費

太陽光で作った電気を家で使用

放電

昼間貯めた電気を使用

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24＜対電力系統＞
売電＜対電力系統＞
売電

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
買電

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
買電

昼間のPV出力変動は従来システム通り
夜間の蓄電池停止直後に電力系統に急峻変動を与える懸念

昼間のPV出力変動は蓄電池充電による抑制される。
夜間の蓄電池停止直後に電力系統に急峻変動を与える懸念23

今後の普及モデルの説明③（需給一体型モデル）■PV+BESS（標準容量）･･･ +EVC+EQ＋宅内制御(利便性向上)
自家消費型PVの大量普及を考慮した需給一体型モデル。
電力系統への変動要因を低減。系統制御も可能な機能を実装予定。
アグリゲータが日々のオフセット量×時間帯の制御やVPP制御を実行。
宅内の自家消費率の引き上げ（Nature Remo）
EV充電（+EQ）
ベース充電＋太陽光の余った電気をEVに充電
蓄電残量が25%となったら放電停止迄に徐々に放電量を下げる

PV過積載で
常時出力制限・蓄電残量満充電になったら気象予報に基づく売電オフセット値で売電開始
・蓄電残量75%で売電停止
・売電時満充電の際は出力制限切替

充電

余った電気を蓄電池に充電

売電
放電

不足な場合は蓄電池から放電

買電

電力会社から購入

自家消費

太陽光で作った電気を使用

満充電となった
場合はPV出力制限

クラウド制御システム指令の概念図
電力系統制御:出力抑制、力率制御、整定値、周波数制御
電力サーバー

NEXTEMS
サーバ

気象予報

PCS
EVC
EQ

HEMS
ｺﾝﾄﾛｰﾗ
(GW)

VPP

機器運転制御:運転計画、モード切替、オフセット量（売電、買電、VPP）

買電

今後のエリアアグリゲーション

調整力

電力会社から購入

放電

昼間貯めた電気を使用

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

売電オフセット

下げDR
VPPオフセット＜対電力系統＞
売電

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
買電
上げDR
買電オフセット＜対電力系統＞
売電

売電オフセット1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
買電
買電オフセット

今後の配電線電圧制御
電圧

力率制御

適正
範囲
高圧配電線

格段に系統影響を軽減でき、大量普及に耐えられる
各オフセット値は需要予測と日射予測で決定される
前日レポートすることで、系統全体の需要予測精度が向上
その他、VPP対応や電圧制御対応などに備える

電圧上昇抑制

配電用
変電所

配電線距離

低圧配電線
PV

EQ 蓄電池24

スマートインバーター機能
2020年度実装

2022年度実装

IEC 61850-90-7・有効電力オフセット制御（宮古島独自制御方式）

25

地域マイクログリッド構築
株式会社ネクステムズ／株式会社宮古島未来エネルギー

申請者名
補助事業の名称

ネクステムズ／宮古島未来エネルギーによる宮古島市来間島における地域マイクログリッド構築に向けたマスタープラン策定事業

事業実施地域

宮古島市来間島■事業の背景、目的■コンソーシアムメンバー(予定)

来間島は橋梁添架ケーブルで電力供給を受けており、台風停電時の復電が他地域よりも遅延傾向にある。そこで、中規模PV、住宅PV蓄電池、EMS機器などを住宅建物や遊休地に設置し、かつ島内送電線に系統
蓄電池等を設置して、それら全てをMG-EMSで統合制御することにより、
台風停電等の災害時にも自立的な電源活用を可能とすることを目的とする、地域マイクログリッドの構築に向けたマスタープランの作成を行う。

宮古島市

地域住民への周知、マイクログリッド発動要請

沖縄電力㈱系統側EMS、系統蓄電池、電力供給、系統維持、解列実施㈱ネクステムズ

需要側EMS、需給Watt制御対応、Var制御対応、DR対応㈱宮古島未来エネルギー

自家消費電力供給（住宅PV蓄電池）、中規模PV■地域マイクログリッド対象区域

・非常時に電力が供給される主な施設
施設名

中規模PV
系統蓄電池
ディーゼル発電機
来間小学校

概要

一般住宅/小規模店舗

人口165人、世帯数96世帯

来間島離島振興総合センター

指定避難所、収容人数200人相当

グループホーム来間

福祉施設、収容人数9人

来間小学校(2020年3月廃校)

指定避難所、収容人数200人相当

・マイクログリッドを構成する設備の概要
設備名

グループホーム
来間

非常時系統解列
非常時配電線

来間離島振興総合センター

新設/
既設

仕様等

①太陽光発電(既設FIT-PV)

既設 380kW(市PJ導入FIT売電)②太陽光発電(住宅PV蓄電池)

新設 5.5kW-5.6kWh×60戸分③太陽光発電(中規模PV)

新設 720kW(PCS)、1000kW(PV)④蓄電システム(系統蓄電池)

新設 500kW-1500kWh×1台⑤ディーゼル発電機(補充電用)

新設 100kW×1台

MG- ⑥系統側EMS
EMS ⑦需要側EMS

新設 データ取得及び需給調整
既設 データ取得及び需給調整

26

地域マイクログリッド構築
 平常時は②住宅PV蓄電池や③中規模PVは需給バランスや電圧制御を行い、④系統蓄電池との協調運転を行う。
 平常時③中規模PVは、スマートインバータ機能にて、有効電力制御及び無効電力制御を行う。
 更に②住宅PV蓄電池は売電量又は買電量を安定化させるオフセット制御や無効電力制御を行う。
 平常時④系統蓄電池は、②③と連携したPV余剰電力吸収と、配電線路電圧制御及び系統アンシェラリー制御を行う。
 災害時(台風停電等)は④系統蓄電池が主電源(電圧源)となり、他の機器①②③は連系接続し、⑤は補充電を行う。
 当該MG内に事故点がある場合には④系統蓄電池は自動解列し、他の機器②③は各建物内で自立運転を行う。
 マイクログリッド構築及び運用の将来性のためグリッドコード化を見据えた最適制御の探求も併せて行う。
平常時

緊急時・・・単独グリッド運用

中規模PV

系統蓄電池
ディーゼル発電機27気候変動問題
地球温暖化について科学的な調査・研究を行う国際的な組織である「気候変動に関する政府間パネル(IPCC)」が掲げる、確信度の高い複数の分野や地域に及ぶ、気候変動による将来の主要なリスクを下表に示す。

28

持続可能な開発目標（SDGs）
SDGs（Sustainable Development Goals）は、2015年9月の国連サミットで策定された「持続可能な開発のための2030アジェンダ」にて記載された2016年～2030年の国際目標。世界中の企業がSDGsを経営の中に取り込もうと力を注いでおり、日本でも、SDGsを経営に組み込むべく様々な取組が進められている。

29

再エネ大量普及への期待★需要地に隣接して発電することができるため、送電ロスが少なく、大規模な送電設備が不要。
★需要家自身が電力供給に参画することができ、個人や公共産業用など様々な規模に柔軟に対応可能。
★電源の分散化が進み、大規模電源に対し単独事故の影響が低減する。
★EV 、貯湯槽、バッテリーなどが、分散システムとして能動的になる。
★電化による新たな需要は、分散型の調整可能な技術となる。
★災害時に非常用電源として利用できる。

30

再エネ大量普及に伴う制度的課題
太陽光発電や風力発電などの再エネは、「主力電源」（電力をつくる方法）となるには、まだまだ課題を抱えていますが、今後のエネルギー情勢を考えれば、再エネを大量導入し「主力電源」化していくことは不可欠です。
（出所:資源エネルギー庁）➤世界に比べて高い再エネコストの低減➤⾧期的視点から見た安定性の確保➤再エネへの電力系統接続の問題➤適切な調整力対策費の負担➤適切に継続利用する環境整備➤「3E+S」の確保（安定供給、経済効率性、環境適合＋安定性）

31

再エネ大量普及に伴う技術的課題
発電出力が変動する分散型電源の大量導入によって、商用電力系
統の需給バランスや電力品質の維持に以下の影響が考えられる。

（出所:日本電気工業会）

1.需要と供給のバランス調整への影響（余剰電力の発生）
電力供給においては、系統運用者が各発電所の出力を制御し、常に需要と供給を一致させるよう運用されているが、例えば、太陽
光発電が大量に導入されると、需要が比較的少ない春や秋の週末の昼間に電気が余る、いわゆる余剰電力が発生する。
2.周波数変動
電力系統の周波数は、系統運用者が瞬時瞬時の需給をバランスさせることで維持されているが、太陽光発電や風力発電の大量導入により、周波数調整力が不足する恐れがある。
3.分散型電源の逆潮流による配電線の電圧変動
住宅用太陽光発電など電力系統の需要家端に設置された分
散電源が普及し、その電力が逆潮流することによって電圧が上昇し、適正値（101±6V）を逸脱する電圧上昇が発生する。
4.系統事故時の安定性低下
再エネの多くはインバータ型電源であり、系統安定化等の能力
は同期発電機に劣る。
5.送電容量の不足
再エネの適地が偏在しているため、一部地域では送電線の容量が不足し、ネットワーク増強が必要になる。

32

スマートインバータ
自律調整機能（電圧安定化、周波数安定化、力率調整、出力制御、ソフトスタート等を実現するインバータ制御機能）と電力会社またはアグリゲータとの双方向通信機能を有し、電力系統の安定化及び電力品質の向上と同時に電力会社との協調を実現する次世代電源変換装置を称してスマートインバータと呼ぶ。
先行する米国においてはカリフォルニア版California Rule21 、 ハワイ版Hawaii Rule14、欧州ではRfGとして系統連系規程に要件化されている。
（出所:日本電気工業会）

IEC 61850-90-7で規定する機能一覧 NEXTEMS編集

33

グリッドコード
グリッドコードとは、電力システムの安定かつ経済的な運用を実現するためのルールの体系。
現在は「系統連系規程」、「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」、 「系統連系技術要件」、「系統アクセスルール」などで技術要件が規定されている。太陽光発電の大量導入に対応したスマートインバータ機能の追加が必要となっている。2020年度制定し、2022年度には実用化・規程化される。
日本版グリッドコード案 （出所:太陽光発電協会）

電力品質確保に係る系統
連系技術要件ガイドライン（資源エネルギー庁）

系統連系技術要件（沖縄電力）

系統アクセスルール（沖縄電力）

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地域エネルギー事業
地域のニーズや、地域が抱えるエネルギーインフラ問題の解決策と合致した、エネルギー資源開発と電化を責任をもって促進する事業で、再エネ出力電源化を掲げ第三者所有や遠隔制御EMSで社会貢献を実践する。

従来型の再エネ普及(FIT電源の多く)

自然エネルギーで成り行き発電、逆潮流売電目的、⾧期利用に適さない低コスト化

地域経済活性化

再エネサービス
プロバイダー事業（RESP事業）||
責任ある地域エネルギー事業＋
再エネ主力電源化＋
第三者所有モデル＋
遠隔制御EMS

責任ある保守管理で雇用創出、燃料不買で域内資金循環

住民サービス向上

機器一括調達や保守管理で低廉化した自家消費電源

地域レジリエンス強化

災害時、緊急時の電源(蓄電池)／水(貯湯槽)の確保

環境負荷低減再エネ利用、適正な保守等による資産⾧期利用

発送電コストの低減

低廉な需要機器制御の実現、最適電力制御への貢献

需給一体型制御で安定供給

すべての機器が監視でき、有効電力・無効電力の制御に貢献

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宮古島市島しょ型スマートコミュニティ実証事業では、
昨今のエネルギー制度改革に注視しつつ、本モデル案の実現性を追究しています。
事業成果報告等は、他の地域でのビジネスモデルの参考にして頂くため、可能な限り広く一般公開致します。
同様なビジネスが全国的に普及展開され、装置や技術が標準化され低廉化されることを望みます。
それらを活用して、
エコアイランド宮古島の実現、沖縄県内エネルギー需給構造の最適化を目指します。

www.nextems.co.jp
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