四国電力，四国総合研究所
研究期報１０５（2016年12月）
１３－２５ページ

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス㈱四国総合研究所 産業応用技術部

キーワード：Key Words：

ＶＰＰサービス
ＨＥＭＳサービス
ＥＭＳ
蓄湯式給湯器蓄電池

多田

安伸

Virtual Power Plant
Service
Home Energy Management
Service
Energy Management
Systemwater storage typewater heater
battery

The new residential services with Virtual Power Plant technology

Shikoku Research Institute, Inc., Industry Application Technology Dept.
Yasunobu Tada

Abstract

The Virtual Power Plant technologies that control many home devices remotely are in development for effective
utilization and home use of solar photovoltaic generation.
To control the operating time zone of energy storage devices like hot water storage type water heaters andbatteries is highly effective and realistic.
Old water heaters that don’t support network are controlled by power switches adaptive to network. Old heatpump type water heaters that don’t support network and switch control can’t be controlled remotely.
Small size batteries are very expensive, the sharing of large scale batteries that are relatively inexpensive isrecommended.

－13－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

させ、系統運用者に電力需給バランス調整力を供給す1．はじめに
小型太陽光発電（10kW 未満）の再生可能エネルギーる。

固定価格買取り制度（ＦＩＴ）による買取りが 2019

・機器を制御することで電力需要を増加させ、再生可

年 11 月より順次終了する。
買取り期間終了後の売電価

能エネルギーの発電抑制を回避する。

格は相当安価になると予想されることから、政府は太・機器を制御することで、住宅のエネルギーコスト低陽光発電の有効活用や自家消費を進めるために、蓄電減や再生可能エネルギーの自家消費の促進を行う。

池等需要家小型機器を遠方から一括制御するバーチャ

ＶＰＰサービスが提案された当初から、サービスのルパワープラント（ＶＰＰ）等の開発を進めている。

目的が電力供給者側の都合に偏っているのではないか、

政府主導のプロジェクトは、要素開発を主とした第１機器を所有する住宅側の利益は何かという問いが投げフェーズ（平成 22 年～26 年）で機器や通信などプラかけられてきた。制御対象は住宅が所有する機器であットフォームの仕様標準化が実施された。
平成 28 年度

ることから、住宅側に利益がないと住宅側のＨＥＭＳ

よりＶＰＰサービス事業の実証を主とした第２フェー

等インフラ整備が進まないし、住宅の参加もままならズが開始されており、多くのサービス実証事業が実施ない。住宅側の利益を第一に考えるべきである。
空調や照明等まさに今必要であるから運転していされている。
ＶＰＰサービス事業においては、住宅内機器を制御る住宅機器を制御対象とすると、居住者に不便を強いするための住宅エネルギーマネジメントシステム（Ｈることになる。一方で蓄電池や蓄湯式給湯器（エコキ

ＥＭＳ）が整備されている必要がある。ＨＥＭＳサーュート）など蓄エネルギー機器は、居住者が蓄えたエバはインターネット回線を介した外部からの住宅内機

ネルギーを電気や湯の形で利用する際に支障がなけれ器制御信号を受け、各機器に具体的な制御指令を出す。

ば、どの時間帯にどの大きさで蓄エネルギーをしても政府が別途強力に進めているゼロエネルギーハウス

居住者の便宜に悪影響が及ばない。また、再生可能エ（ＺＥＨ：ゼッチ）普及促進事業において、ＨＥＭＳ

ネルギーの自家消費や安価な電力を利用して上手に蓄設置が補助金支給の条件になっていることから、ＨＥ

エネルギーができれば、住宅側に経済的な利益がある

ＭＳは徐々に普及している。

と考えられる。

また、ＨＥＭＳの発電・電力消費モニタリング機能

以上のことから、蓄電池や蓄湯式給湯器など蓄エネを使って収集した住宅電力データを使った省エネ支

ルギー機器の蓄エネルギー時間帯の調整が、住宅向け

援・機器異常検知サービスや、見守りサービス、情報のＶＰＰサービス内容として最も有力と考えられるこ

配信サービスなどのＨＥＭＳサービスの大規模実証事とから、このサービスについて検討を行った。

業（平成 26～27 年）やサービスの事業化が行われている。ＨＥＭＳサービス事業はＶＰＰサービス事業実施

3．蓄エネルギー機器の運転調整の具体的な内容
ＨＥＭＳにはリアルタイムのデータ収集機能はなに必要な住宅データの取得という意味合いもあり、Ｖ

いため、ＨＥＭＳを使ったリアルタイム制御はできな

ＰＰサービス事業進出の準備ともいえる。
このような情勢下にあって、住宅向けにどのようない。蓄電池の充放電制御や蓄湯式給湯器の蓄湯量制御

サービスが可能か、サービスを実施するにはどのよう

等は機器の制御装置の持つリアルタイム制御機能を利な課題があるかを検討した。

用する必要がある。すなわちＨＥＭＳから機器の制御装置に設定値を渡し、実際の制御は機器側で行わせる

2．ＶＰＰサービス事業のサービス内容ことになる。ＨＥＭＳサーバと機器との制御信号のや

関西電力グループが行っている実証事業では、空調、

りとりは現在標準化が進められており、実際の制御に給湯器（エコキュート）、電気自動車、蓄電池、太陽光

あたっては電力小売り事業者の制御装置とＨＥＭＳ間、発電などの住宅機器（リソース）を外部の事業者（アＨＥＭＳと機器制御装置間の制御の整合や協調を図る

グリゲータ）が遠隔で一括監視、制御を行い、次のサ必要がある。

１）

ービスを提供する計画となっている 。

3.1 蓄湯式給湯器の運転時間帯調整

・機器を制御することで電力需要を減少させ、小売り

蓄湯式給湯器は、買電価格の安価な夜間帯に運転す事業者に減少分を供給する（ネガワット取引）。

ることが原則であるが、ＦＩＴ買取り終了後の太陽光・機器を制御することで電力需要を増加あるいは減少

発電売電価格は、夜間帯の買電価格より安価と予想さ－14－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

れる（ＦＩＴ買取り終了後の太陽光売電価格は現時点ため、昼間帯の充電時に受電を発生させることが無いでは不明であるが、余剰電力買取りと同等と予想されように制御可能である。ただし、余剰電力が予想よりる）ため、太陽光の余剰（自家消費しきれず送電して多い場合は充電しきれず余剰送電が多めに発生し、余いる分）で運転した方が経済的に有利となる。すなわ

剰電力が予想より少ない場合は充電量が不足して昼間

ち、本来なら当日の深夜早朝に運転して蓄湯するとこ

帯・夕方帯の買電量が増加して、いずれも蓄電池を十ろを深夜早朝には運転せず、太陽光の余剰のある昼間

分生かし切れず経済性が悪化する。したがって、蓄電に運転し蓄湯して夕刻の給湯に備える。ただし、ある池の充電時間帯調整においても、太陽光の余剰を正確程度早朝に運転しておかないと朝方の給湯に支障をきに予想する必要がある。

たすため、一部深夜早朝に運転を行い、朝方にある程

また、蓄電池には大きな充放電損失（約 25～30％）

度の残湯量（例えば 40％）を確保する。蓄湯式給湯器があり、売買電価格差が損失分を考慮しても十分大きの運転時間帯調整のイメージ図を図－１に示す。

くなければそもそも経済性が成り立たない。運転時間

太陽光の余剰は天候等で変動するため、蓄湯式給湯器を昼間運転すると場合によっては余剰が不足して、帯調整のイメージは給湯器とほぼ同じであるが、経済性の面ではかなり様相が異なる。

高価な昼間帯の電力を受電することになり経済性を損ねる可能性がある。蓄湯式給湯器の昼間運転のためには、太陽光の余剰を正確に予想する必要がある。一方
で、太陽光余剰予想精度向上には限度があるため、予想外れの際に昼間受電した電力の料金を優遇しないと本サービスの普及は難しいと考えられる。余剰予想精度の向上対策および予想誤差による受電がどの程度発生するかの定量的な評価を踏まえた料金制度設計が、
本サービス実施の要であると考えられる。

図－２ 住宅用蓄電池充電時間帯調整イメージ図
3.3 売買電価格差の影響
蓄電池や蓄湯式給湯器の運転時間帯の調整は、売買
電価格の安価な時間帯に蓄エネルギーを行うことにより経済性を確保するので、調整は時間帯別の売買電価格に大きな影響を受ける。そこで、価格差の調整への影響を評価した。
(1) 蓄湯式給湯器
蓄湯式給湯器は、エコキュートの場合はヒートポン

図－１ 蓄湯式給湯器運転時間帯調整イメージ図

プの特性上外気温の高い昼間に効率が高くなるが、日3.2 蓄電池の充電時間帯調整

間ではどの時間帯で運転してもほぼ消費電力量は同じ

住宅用蓄電池の運用は、買電価格の安価な夜間帯にと考えられるので、最も電気料金の安価な時間帯での最大限充電し、買電価格の高価な昼間帯・夕方帯に放運転が最も経済性が高くなる。現状の時間帯別料金制

電して昼間帯・夕方帯の買電量を最小化することが原

度では、夜間帯が最も安価で、昼間帯、夕方帯はかな

則である。ＦＩＴ買取り終了後の太陽光余剰がある場

り高価となっている。
太陽光の余剰も利用可能であり、合は、夜間帯の充電を抑制し、余剰電力を使って昼間

ＦＩＴ買取り期間中の買取り価格は昼間帯買電価格と帯に充電して太陽光の自家消費分を増加させることが同等以上となっているため使えないが、ＦＩＴ買取りできる。具体的には、昼間に太陽光の余剰発生が見込

終了後は現状の余剰電力買取り価格程度と予想される

まれる場合は昼間の充電量を予想し、それにあわせてため、給湯器運転に利用できる。

夜間の充電量を最大ゼロまで減らす。蓄電池の充電時間帯調整のイメージ図を図－２に示す。

蓄湯式給湯器の場合は、利用できる電力として夜間
帯電力およびＦＩＴ買取り終了後の太陽光余剰が考え蓄電池は充放電電力を連続的に自由に制御できる

られ、安価な方を選択することになる（図－３）。

－15－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

図－３ 蓄湯式給湯器運転電力選択
したがって、ＦＩＴ買取り終了後の太陽光発電売電価
格が夜間帯買電価格より高価であれば、蓄湯式給湯器の運転は現状と同じ夜間帯の電力を使えば良く、ＶＰ
Ｐサービスは必要ないことになる。また、ＦＩＴ買取
り終了後の太陽光発電売電価格が夜間帯買電価格より安価であってもその値差がわずかであれば、昼間運転時に高価な昼間帯電力を受電する可能性を考慮すると、太陽光余剰が比較的少ない日は昼間運転しない方が良図－４ 蓄電池充電電力選択

い。
・個別住宅消費電力の実績分析結果およびその住宅の(2) 住宅用蓄電池

傾向や天候予想による個別住宅消費電力予想

住宅用蓄電池の充電電力として利用できるのは、給湯器と同じく夜間帯電力およびＦＩＴ買取り終了後の上記分析を行うためには、住宅の詳細な電力測定デ

太陽光余剰と考えられるが、蓄電池の場合大きな充放ータが必要である。住宅の詳細な電力測定は、現状で電損失（約 30％）があるため、損失を考慮した放電電

はＨＥＭＳを利用するのが最も容易である。ＨＥＭＳ

力価格（損失 30％の場合、充電電力価格の 1.43 倍）は外部からの機器制御信号を住宅内機器に仲介するゲが放電する時間帯の買電価格より安価でないと蓄電すートウェイの役割とともに、住宅内電力測定に重要な

る経済的な意味が無くなる。すなわち充放電損失があ役割を果たす。ＶＰＰサービスを実施するためには、るために、より大きな電力価格差がないと経済性を確

ＶＰＰサービスを開始する前からＨＥＭＳサービスを保できない（図－４）。蓄湯式給湯器は運転できない場

開始して、サービスを行う住宅の住宅内電力データを面はなかったが、蓄電池は充電できない可能性がある。

蓄積しておく必要があり、ＨＥＭＳサービスはＶＰＰ

ＶＰＰサービスという観点から見ると、蓄電池のササービスを行うための前準備という意味合いも大きい。

ービスは蓄湯式給湯器のサービスより実現可能性が低上記分析および予想には人工知能（ＡＩ）を適用す

いことになる。

べきと考えられるが、ひとまず表計算ソフトを使用して下記方法で分析・予想を行った。

4．太陽光余剰予想

4.1 個別太陽光発電実績分析

太陽光の余剰（太陽光発電電力－住宅消費電力）を

太陽光発電量は太陽の高度、気温、設置条件、日射予想するためには、太陽光発電電力と住宅消費電力を量に影響を受ける。これらはほぼ、月別、住宅別、天予想できなければならない。そのためには、下記を実候別の場合分けに対応している。そこで、各住宅の各施する必要がある。

月の各時間の最大発電量を求め、これをその住宅のそ・個別太陽光発電実績の分析の月の最大発電パターンとし、これに日射量の強度相

・個別住宅消費電力の分析

対値（最大値を１）を乗ずることで太陽光発電量を予

蓄湯式給湯器、空調機、その他需要に分割して分析想するという考え方で発電実績を分析した。

・個別太陽光発電の発電実績分析結果および天候予想
による個別太陽光発電予想

天候実績データとして容易に得られるのは、測候所の天気実績である。また、天候予想データとして容易－16－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービスに得られるのは天気予報データである。そこで、天候

空調機消費電力は外気温の影響を大きく受ける。毎データは天気予報文面（例えば晴れ時々曇り）で代表

日の空調機消費電力量相対値（その日の空調機消費電

し天候パターンとして分類した（晴れを細かく分類し力量／その月の空調機消費電力量平均値）と外気温（最雨は大まかに分類：13 分類）。

高気温、最低気温など）との相関を調べ、消費電力の住宅毎に毎日の各時の太陽光発電量の最大発電量

温度変化率および空調機が使われなくなる外温度を求に対する比（上記日射量の強度相対値）を求め、天候めた。また、各住宅の消費特性は、月別、曜日別で分

パターン毎に平均した値（太陽光発電天候係数）を求析した。同様に各住宅のその他消費電力も月別、曜日

めた。

別で分析した。

4.2 個別住宅消費電力分析

4.3 個別太陽光発電予想

住宅の消費電力は、調整対象の蓄湯式給湯器消費電

各住宅の太陽光発電量予想は、それぞれの住宅のそ力、外気温の影響が大きく季節間で大きく変動する空の月の最大発電パターンに、天候予想の天候パターン

調機消費電力、各住宅の生活様式に影響を受けるそのに対応する太陽光発電天候係数を乗じて求めた。

他消費電力（照明、調理、個別機器など）に分割し、4.4 個別住宅消費電力予想

月、曜日、気温の影響を加味して予想するという考え

各住宅の消費電力予想は、蓄湯式給湯器消費電力、空方で住宅消費電力を分析した。

調機消費電力、その他消費電力を個別に予想し、加算

蓄湯式給湯器消費電力は、外気温、給水水温等で変して求めた。それぞれの消費電力は月別、曜日別の過化するため、住宅別、月毎に分析を行った。生活パタ

去実績に基づいて予想した。空調機消費電力に関してーンは曜日で分類できると予想されるため、曜日で分は、外気温度予想による補正を加えた。

けて分析した。

図－５ 住宅送受電電力予想方法の概要－17－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

消費電力の予想にあたっては、過去データの分析結

従来は夜間帯に余剰電力が発生し、昼間に電力需要

果（過去の平均値）と最近の実績を使用した。至近のが逼迫していたため、夜間帯の電力料金を安価に、昼データが最近の生活パターンを反映していると考えら間の電気力金を高価にすることでこれら機器の運転時れるが、その時だけの非定常的な生活パターンの影響

間帯を誘導できた。ところが、再生可能エネルギー発を大きく受けるため、平均的な生活パターンを反映し電が大幅に増加すると電力需給が複雑になり、余剰がていると考えられる過去の平均値との併用とした。

ある時間帯や需給が逼迫する時間帯が日替わりで変る

太陽光発電の予想と消費電力の予想から、住宅の送ようになる。日々電気料金を変更するのが究極の姿で受電電力を予想した。住宅送受電電力予想方法の概要あろうが、住宅がこれに対応できるのは相当先のこと

を図－５に示す。

になるので、その第一歩としてＶＰＰサービスがあるといえる。

５．蓄電池および蓄湯式給湯器の運転時間帯調整

問題は現状の電気料金体系下で住宅側の経済性を予想された太陽光余剰にまず、消費電力調整機能の追求した運用と電力系統側の運用費用削減を追求した

無い蓄湯式給湯器の運転を割り当てる。予想誤差を考運用が一致しない可能性が高いことである。従来のＶ

慮して給湯器消費電力よりやや大きな余剰が連続してＰＰサービスの考え方は、再生可能エネルギー発電のある時間帯に給湯器の運転を割り当てる。

増加により需給調整能力が低下していることから、電次に、給湯器を調整した後の住宅送受電電力予想を

力系統側の都合を優先させるものであった。この場合作成し、蓄電池を割り付ける。まず、昼間送電部分をの住宅側の経済的な損失に対する補償がこれまで明確

蓄電池容量内で最大限蓄電し、蓄電容量に余裕があれでなかったが、住宅側の経済性を追求した場合の運用

ば夜間帯で最大限充電する。また、昼間帯、夕方帯のが明確にできれば、その差から金銭的な損失補償は可受電を最小にするよう放電する（図－６）。

能と考えられる。ＶＰＰサービス普及のためにも、系
統側の都合で調整した際の住宅への補償を明確にすべきである。
ＶＰＰサービスの実施形態イメージを図－７に示す。
住宅内消費電力や太陽光発電量のデータが必要なため、
ＨＥＭＳサービスも実施する内容となっている。得られるデータは現状ＨＥＭＳの標準である 30 分周期の平均電力値（30 分間積算電力量値）である。また、個々の住宅との制御指令や電力データのやりとりはアグリ
ゲータの活用を想定している。
ＶＰＰサービスにおいて電力小売り事業者とアグリゲータの分担範囲を考える。住宅側の経済運用および電力系統側の都合で住宅の蓄電池および蓄湯式給湯器

図－６ 給湯器、蓄電池運転時間帯調整イメージ図の運転時間帯を調整する制御指令を出すところは、そ６．ＶＰＰサービスの実施形態のルールが明確であれば電力小売り事業者とアグリゲ

ここまでの検討は、住宅の蓄電池および蓄湯式給湯ータいずれが行っても基本的に結果は同じである。

器の運転時間帯を調整し、買電価格の高価な時間帯の一方、電力小売り事業者は、電力の供給と需要を一受電を極力少なくし、住宅側の経済的な利益を最大に致させる必要があるため、住宅の蓄電池および蓄湯式

する運用を目指したものである。一方で、電力系統側

給湯器の実際の運転時間帯調整制御指令を知る必要がの運用費用削減もＶＰＰの大きな目的の一つである。

あり、調整制御指令に対する運転結果を分析し、その例えば、余剰電力がある時間帯に住宅の蓄電池を充電

制御誤差を把握して制御方法の改善を行う必要がある。

し蓄湯式給湯器を運転する、需要が逼迫している時間

このためには、スマートメータＡルートでは住宅全体

帯には住宅の蓄電池を放電し蓄湯式給湯器が運転しての送受電量しか把握できないため、ＶＰＰサービス側いる場合は停止し別の時間帯に運転する、などの電力で得られる住宅内電力データの保有が必要になる。実需給調整が考えられる。

績データの保有や分析をアグリゲータに任せると、ア－18－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

グリゲータからの報告を電力小売り事業者側では検証

・蓄湯式給湯器のＨＥＭＳ対応率が極めて低い。

できず、アグリゲータの評価が行えなくなる。アグリ

蓄湯式給湯器は広く普及しているものの、最新型のゲータに実績データ蓄積・分析評価の部分を任せてもエコキュート以外はＨＥＭＳの通信規格である

結局電力小売り事業者もアグリゲータ評価のために同ECHONET-Lite に対応していない。エコキュートは深じことを行う必要があり、それならば最初から制御指

夜電力対応（タイムスイッチ対応）もしていない機

令や実績分析の部分は電力小売り事業者で行った方が種がほとんどであり、ECHONET-Lite にも深夜電力に業務の重複がなく、費用も少なくできる。この場合、も対応していないエコキュートはＶＰＰサービス

アグリゲータは電気小売り事業者からの指令を各住宅が行えない。すなわち既存のエコキュートはほとんに取り次ぎ、また各住宅からのデータを電力小売り事

どの機器でＶＰＰサービスが行えない。
電気温水器に関しては、ECHONET-Lite に対応してい業者に取り次ぐだけの業務となる。
もちろん将来的には、実績を十分積んだ信頼できるる機種はほとんど無く、基本的に深夜電力対応とな

大手アグリゲータに丸投げするという選択肢も考えらっている。こちらもそのままではＶＰＰサービスがれるが、少なくともサービス事業化の初期の段階では、行えない。

実績の十分ある信頼できるアグリゲータが存在しない

7.2 住宅用蓄電池の課題
住宅用蓄電池に対してＶＰＰサービスを実施する

ため、電力小売り事業者で行うべきと考える。

にあたり、下記課題がある。
７．ＶＰＰサービスの課題

・住宅へのＨＥＭＳ普及率が極めて低い。

7.1 蓄湯式給湯器の課題

・住宅への蓄電池の普及率が極めて低い。

蓄湯式給湯器に対してＶＰＰサービスを実施する

住宅用蓄電池は現状ではほとんど普及していない。

にあたり、下記課題がある。

給湯器は給湯という直接の便宜を提供する機器で・住宅へのＨＥＭＳ普及率が極めて低い。

あるが、蓄電池は直接の便宜を提供せず、買電価格

現状では、住宅へのＨＥＭＳ設置により経済的な利が安価な時間帯に充電し買電価格が高価な時間帯益が得られないため、普及率は極めて低い。

に放電して、経済的な利益を得る機器である。現状図－７ ＶＰＰサービス実施形態イメージ－19－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービスの時間帯による買電価格の差と蓄電池価格では経応し深夜電力には対応していない。したがって、この済的な利益が得られないため、当然普及しない。ま方式で対応できるのは実質電気温水器のみと考えられた、同様に最新型の蓄電池以外は ECHONET-Lite にる。住宅にＨＥＭＳを整備しないことから、給湯器制対応していない。

御に特化した専用ＨＥＭＳサーバも開発する必要があ

7.3 ＶＰＰサービス普及に向けた対応る。
蓄湯式給湯器を ECHONET-Lite 対応品に更新した際(1) 住宅へのＨＥＭＳ設置促進にはスイッチを撤去し、専用ＨＥＭＳサーバはそのま住宅にＨＥＭＳを普及させるには、ＨＥＭＳを使っま使える仕様とすればよい。

た、経済的に利益のあるサービスを先に提案するしか太陽光発電を有していない住宅では、発電電力の自ない。また、ＨＥＭＳ設置コストを低価格化（究極は家消費が無いため本方式を適用して一切問題ない。買住宅側負担なし）を進める必要がある。ＨＥＭＳ設置

電価格以外に住宅側の都合で給湯器運転時間帯の調整

コストの低価格化として、機能を限定した装置を開発を行う必要性がないため、給湯器電気料金を 24 時間一すること、特にすでに機器が普及している蓄湯式給湯

定低料金とすれば、電力小売り事業者の都合だけで給器を制御する専用の装置の開発が考えられる。

湯器運転時間を調整することも可能である。

(2) ECHONET-Lite 非対応給湯器への対応
ECHONET-Lite に対応していない蓄湯式給湯器をＨ
ＥＭＳで制御するには、現状の深夜電力タイムスイッ
チを ECHONET-Lite 対応のスイッチに変更して通電時間を自由に調整できるタイプ（図－８）がまず考えられる。給湯器の消費電力は専用のスマートメータで計測できるため、ＨＥＭＳによる電力計測は必要ない。
ただし、給湯器がタイムスイッチによる開閉に対応している必要がある。機器仕様上は深夜電力対応と表記されており、給湯器制御電源を主回路ではなくコンセントから別途供給できるタイプである。これまで調査したところでは、電気温水器は深夜電力に対応しているが、エコキュートは通常、時間帯別料金のみに対
図－９ 小型太陽光発電がある場合のイメージ図

図－８ 太陽光がない場合のＨＥＭＳ対応スイッチを使った制御のイメージ図－20－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

太陽光発電と蓄湯式給湯器を有する住宅では、太陽容量の大きな太陽光発電と蓄湯式給湯器を有する

光発電を給湯器で自家消費した場合の経済性が高いと住宅では余剰が多く発生するため、太陽光余剰の給湯考えられる。ただし、太陽光発電の容量が小さく、太器による自家消費を優先すべきである。その場合は給陽光発電を蓄湯式給湯器で自家消費すると発電量の不湯器を住宅分電盤に接続して住宅内で余剰を自家消費

足により昼間受電が頻繁に発生し自家消費による利益する時間帯別料金対応の回路構成が望ましい。蓄湯式がほとんどない場合には、本方式の適用が可能と考え

給湯器の制御は同様に、ECHONET-Lite 対応のスイッチられる（図－９）。

を利用する（図－１０）。給湯器は深夜電力対応である

ただし、住宅送受電量は下記のとおり算出する必要がある。

必要がある。また、余剰量の予想のために、４章に示したとおり住宅内の電力量計測が必要であり、現状で太陽光接続側のスマートメータ①が送電の場合は、住宅の送電量は、

は住宅内電力量計測にはＨＥＭＳを利用するのが最も簡単なため、ＨＥＭＳ対応分電盤への取替および汎用

送電量＝スマートメータ①－スマートメータ②

ＨＥＭＳサーバの設置が必要である。蓄湯式給湯器を給湯器が系統から受電する電力量は、

ECHONET-Lite 対応品に更新した際にはスイッチを撤

スマートメータ①受電の場合は、去し、給湯器をＨＥＭＳサーバに接続すれば良い。

受電量＝スマートメータ②

本方式では、住宅側の経済性を追求して給湯器の運スマートメータ①送電の場合は、

転時間帯を調整することが多くなり、電力小売り事業

受電量＝スマートメータ②－スマートメータ①

者の都合だけで調整することは難しくなるため、電気

ただし、受電量が負の場合は０（系統へ送電）

料金は通常の時間帯別料金で良い。電力小売り事業者

複数電力量計測定値の加減算により取引電力量をの都合で調整した場合は、住宅側の経済性で調整した算定することはこれまで例がないが、政府はＶＰＰ事

場合からの電気料金増分を補償すれば良い。

業化のために、複数電力量計計測値の加減算による取引電力量算定を認める方針である 2)。

図－１０ 太陽光がある場合のＨＥＭＳ対応スイッチを使った制御のイメージ図－21－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス(3) 住宅用蓄電池への対応

ころでは、現状の小型リチウムイオン電池では 10 万円

住宅用蓄電池は現状ではほとんど普及しておらず、／kWh 程度が限界とのことであった。この電池価格は、

現在販売されている蓄電池は標準で ECHONET-Lite に

太陽光の余剰が 5 円／kWh、充放電電力価格差 20 円／

対応しているため、
住宅用蓄電池は ECHONET-Lite に対kWh 程度であれば回収できる水準であり、あり得ない応していることで考えれば良い。したがって、住宅内

数字ではない。

の回路構成は標準的なＨＥＭＳ対応の構成となる（図－１１）。

現状市販されている住宅向けリチウムイオン電池の
容量は kW 容量が 3kW 程度、kWh 容量（定格でなく実質蓄電池は充放電電力を連続的に高速で制御でき、住容量）が 6～12kWh 程度である。一方、晴天時の単位発宅送受電電力を自由に制御できるなど、容量制限以外

電容量(kW)あたりの太陽光発電量(kWh)実績値は春夏

は運用制約がほぼないため、太陽光余剰の自家消費に季で 6kWh／日、冬季で 3kWh／日程度となっている 3)。

は最も望ましい。一方で蓄電池価格が高価で蓄電池費

現在の標準的な住宅の太陽光発電容量 5kW では 15～

用をなかなか回収できないこと、電池が高価なため市30kWh／日となり、蓄電池容量は相当不足する。

販されている蓄電池の容量（特に kWh 容量）が小さい
ことが課題である。
蓄電池寿命を20年、充放電効率を70％、金利は0％、
保守費用なし、毎日 1 回最大限充放電するとして、充放電電力価格差により寿命期間で設備費用を回収できる蓄電池価格を図－１２に示す。20 年経過で容量は30％減少すると予想されるため、平均容量は 85％としている。現状の充電電力価格約 13 円／kWh、充放電電力価格差約 15 円／kWh では、
電池価格（システム価格）は 5 万円／kWh 以下でないと蓄電池費用を回収できない。金利や修繕を考えると 4 万円／kWh 以下が必要である。現状住宅用蓄電池は非常に高価（20 万円／kWh

図－１２ 蓄電池の限界価格以上）である。国内蓄電池メーカにヒアリングしたと

図－１１ 太陽光、蓄電池がある場合の装置構成イメージ図－22－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

また、政府の 2030 年時点での再生可能エネルギー(4) 大型蓄電池を使った住宅向けサービス

導入計画では、太陽光・風力とも現状の約３倍となっ
4)

各住宅に設置した小型蓄電池を集合させ、大型蓄電ており 、電力需給バランスを取るために相当大量の池で全く同等のサービスを実施できる。大型蓄電池を蓄エネルギー機器導入が必要と予想される。蓄湯式給多数の小口需要家で共有するサービス（大型蓄電池の湯器の運転調整だけではとても間に合わず、蓄電池のシェアリングサービス）ともいえる。大型蓄電池のシ大量導入が必要である。これには住宅だけでなく、再ェアリングサービスは、集合住宅も含めた自宅に蓄電

生可能エネルギー発電所併設蓄電池、系統調整用大型池を設置できない住宅にも蓄電池サービスを提供でき

蓄電池、業務用大型蓄電池の大量導入が必要である。

る。
また、
大型蓄電池は kWh 容量を大きくし易いため、蓄電池は現状では小型リチウムイオン電池が主流であ

太陽光余剰の自家利用には特に有利となる。ただし、るが、今後は大型蓄電池が増えると予想される。
また、蓄電池は住宅から離れた場所に設置されるため、住宅

大型蓄電池は既に 4～6 万円／kWh 程度まで価格低減さと大型蓄電池の間に配電線を介した電力のやりとりがれており、今後の大量普及によりさらに価格低下が進発生する。配電線を介した蓄電池の充放電は、託送料むと予想され、住宅向けサービスにも大型蓄電池を利金も含めてまだ取り扱いが明確になっていない。

用する方が経済性を確保しやすいと考えられる。

図－１３ 団地一括受電蓄電サービス設備構成イメージ図

図－１４ 団地一括受電蓄電サービス電力フローイメージ図－23－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス(a) 団地一括受電のケース(b) 同じ配電線に接続された個別住宅のケース

団地に大型蓄電池を設置し、団地の住宅に蓄電サー

団地一括受電のケースを拡張して、同じ配電線に接ビス提供が可能である。装置構成のイメージを図－１

続されている点在する住宅と大型蓄電池で構成される

３に、電力フローのイメージを図－１４に示す。団地

グループで同じサービスが可能である。設備構成イメ

一括受電（団地内は特定送配電事業として配電サービ

ージを図－１５に示す。個別住宅および大型蓄電池のスも提供）とすると、住宅－大型蓄電池間の託送の課

連系点の送受電電力をリアルタイムに計測し、すべて題がない。また、一括受電点電力で団地内の電力バラを加算すれば、団地一括受電のケースの受電点での計ンスが把握でき、住宅でのリアルタイム計測は必要な測と全く同じである。配電線の途中で蓄電池充放電電

く、受電点だけのリアルタイム計測で蓄電池をリアル力のやりとりが発生するが、配電用変電所端での配電タイム制御できる。

線電力は、団地一括受電のケースと全く同じになる。

先のＶＰＰサービスと同様に、各住宅の発電・需要

今のところ、このような蓄電池充放電の託送の取り実績はＨＥＭＳを使ってデータ収集し、これらを使っ扱いが明確でなく現状では実現できないが、大型蓄電て発電・住宅需要予想を行う。発電・住宅需要予想か池の導入費用を住宅向けサービスで回収できるビジネ

らまず蓄湯式給湯器の運転調整を行い、その後、団地スモデルであり、将来的に大型蓄電池を大量導入する全体の送受電量を求める。
太陽光余剰の自家消費促進、際には活用すべきと考えられる。

電力料金の高価な時間帯の受電抑制・余剰電力の高価
販売、電力料金の安価な時間帯での蓄電池充電など経８．まとめ

済的に最適な蓄電池運用を、地域エネルギー管理シス

・住宅側の便宜に悪影響を及ぼさないこと、住宅太陽

テム（ＣＥＭＳ）を使って行う。また、ＣＥＭＳから

光発電のＦＩＴ買取り終了後の売電価格は不明であるの指令により、ＨＥＭＳを介して住宅の蓄湯式給湯器

が余剰電力と同程度のかなり安価になり太陽光発電のの運転時間帯調整を行う。

自家消費が経済的に有利になると予想されることから、この方式では、団地内での電力融通が可能であり、蓄電池や蓄湯式給湯器など蓄エネルギー機器の蓄エネ

個別住宅で制御するより団地一括で制御する方が電力

ルギー時間帯の夜間―昼間調整が住宅向けのＶＰＰサ系統への送電は減少する。また、受電点１点での制御ービス内容として最も有力と考えられる。

のため、各戸毎に制御するより制御は容易となる。現

・ＶＰＰサービスは住宅内の制御や電力測定にＨＥＭ状でも実現可能と思われる。

Ｓを使用する。そこで、まずＨＥＭＳサービスを開始
して住宅にＨＥＭＳを整備してもらい、これを使って住宅電力データを収集し、次にＶＰＰサービスを行う
ことが望ましい。

図－１５ 同一配電線接続住宅向け蓄電サービス設備構成イメージ図－24－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス

・ＨＥＭＳはリアルタイム計測やリアルタイム制御にに記載した考え方に基づき、住宅メーカと共同で蓄電対応していないため、ＶＰＰサービスは運転時間帯な

池や蓄湯式給湯器の運転時間帯調整の効果の定量的など事前に蓄エネルギー機器の設定を変更するだけで、評価を実施している。また、機器メーカに依頼してＶ蓄電池の充放電電力制御など実際のリアルタイム制御

ＰＰサービスを実施するためのハード、ソフト両面のは機器の制御装置で行う必要がある。したがって、過検討を進めている。ここにきてこれまで曖昧であった

去実績や天候予想を使って各住宅の翌日の太陽光発電

スマートグリッドが、ほんの一部ではあるが具体的なや住宅電力需要を予想し、前日夕刻には翌日の蓄電池事業として検討の俎上に乗るようになったことは関係

や蓄湯式給湯器の運転時間帯（夜間帯、昼間帯）を各者として非常に感慨深い。

住宅の機器制御装置に送信する必要がある。

蓄湯式給湯器の運転時間帯調整は、住宅に普及して・電気温水器は通常、深夜電力に対応し ECHONET-Lite

いる機器の運転調整であり、実現が比較的容易で投資に対応していないことから、深夜電力と同様なスイッも少なく事業リスクは小さいと思われ、まず取り組む

チによる制御を適用する必要がある。太陽光発電を設べきである。大型蓄電池のシェアリングは、電池価格

置していない住宅では太陽光の自家消費がないため、や託送の課題が残るものの、住宅向けに限らず事業者

深夜電力のタイムスイッチをＨＥＭＳ対応スイッチに向けとしても蓄電サービスとしてはおそらく経済性や取替え、温水器制御専用のＨＥＭＳサーバを設置する

実現性、汎用性で最も優れていると思われ、是非事業ことで、住宅にＨＥＭＳを整備しなくてもＶＰＰサーとして実現したいと考える。

ビスが実施可能である。24 時間同一料金等料金制度さ
え適切に設計すれば、電気小売り事業者の都合のみで運転時間帯調整が可能である。一方、広く普及している旧型のエコキュートは ECHONET-Lite にも深夜電力にも対応しておらず、現状ではＶＰＰサービスに対応［参考文献］

できない。
エコキュートは ECHONET-Lite 対応の新型を

1)関西電力ＨＰ「バーチャルパワープラント構築実証

サービス対象とするしかない。

事業への参画について」2016 年 7 月 28 日

・太陽光発電を設置している住宅では、太陽光の自家

2)経済産業省第 2 回エネルギーリソースアグリゲーシ

消費を優先するため、太陽光発電や住宅電力消費の測ョンビジネス検討会 資料 4「逆潮流について」定が必要であり、住宅にＨＥＭＳを設置して、電力測2016 年 3 月 30 日

定と機器制御を行う必要がある。

3)NTT スマイルエナジー エコめがねエネルギーブロ

・住宅用蓄電池は普及していないため、ECHONET-Lite

グ「太陽光発電設備 1kW あたりの発電量公開」

対応の新型をサービス対象とすることでよい。住宅用

2016 年 5 月 20 日

蓄電池は経済性に難があり普及は難しいと予想される。

4)経済産業省「長期エネルギー需給見通し」

一方、大型蓄電池シェアリングサービスは経済性に優2015 年 7 月

れること、蓄電池を設置できない住宅にもサービスを提供できることから、今後の住宅向け蓄電池サービスとして有望と考えられる。
９．むすび
本稿は、平成 28 年度上期に実施したＶＰＰサービスに関する社内技術調査結果を取りまとめたものである。技術調査にご協力いただいた社外の方々に深く御礼を申し上げる。また、現在開発が進められている技術につき、記載内容の変更や筆者の理解不足による誤りもあるかと思われるがご容赦願いたい。
平成 31 年 11 月に迫る小型太陽光発電ＦＩＴ買取り
終了に向け、新たなサービス立ち上げを目指して本稿－25－