プロジェクト課題

デマンドレスポンスの評価
背景・目的
わが国の電気事業は、時間帯別料金制や蓄熱調整契約など様々な負荷平準化対策に取り組んでいる。一方、米国では、近年、エネルギーマネジメントシステム（EMS）を活用して、需要家側で自主的に省エネや負荷平準化に役立つ行動を促す「デマンドレスポンス（需要反応、DR）」プログラムが運用され、スマートグリッドの主要なサービスとして今後も一層の拡充が期待されている。
本課題では、わが国に DR プログラムを適用した場合の、各種需要家のピーク負荷削減効果および系統負荷・電力コストへの影響を明らかにし、DR プログラムの効果を検証するためのエネルギーマネジメントシステムのプロトタイプを開発する。

主な成果
1．わが国におけるスマートメータの社会的便益を評価する際の課題整理
米国がスマートメータに期待する社会的便益を調査し、わが国において、これらの便益を評価する際の課題を明らかにした（表 1）。米国は、スマートメータ導入による社会的便益として、供給力不足の解消や供給信頼度の向上のほかに、再生可能エネルギー大量連系時の対応や省エネの推進に期待している。
一方、わが国の電力供給はすでに安定的でかつ供給信頼度が高いため、スマートメータの社会的便益として、低圧停電事故時の早期復旧や太陽光発電大量連系時の対応、省エネの推進への貢献が期待できる。しかし、これらの便益の定量的評価やスマートメータ以外の手段との比較は十分に行われていないことが分かった。DR プログラムの導入効果は、これから実証試験を通じて明らかにする段階である［Y 0 9 0 2 8］。
2．簡易 EMS プロトタイプを用いたオフィスにおける DR 制御試験の実施
簡易 EMS プロトタイプを開発し、同機を用いて、平成 2 1 年夏に都内のあるオフィスを対象に、予備的な DR 制御試験を行った。気象庁が発表する予想最高気温が 3 0℃を超える日を制御日として、表 2 の 3 種類の制御パターンを別々に実施した。オフィ
スの空調機と照明の削減電力と、それに伴う室内温熱環境の変化がオフィス勤務者に与える影響も併せて調査した。
制御によって、オフィスのピーク電力負荷を 1 割〜 2 割程度削減出来たが（表 2、図1）、室温が上昇し制御時間内の PMV ＊ 1 が快適範囲を超えること、温熱環境が悪化した結果、オフィス勤務者が申告する作業効率感が悪化してしまうことが分かった（表 2）［Y 0 9 0 1 4］。

＊172

PMV（Predicted Mean Vote、予測温冷感申告）。温熱環境評価指標の一つであり、− 3 が寒い、＋ 3 が暑い、0 が熱的中立を表す。快適範囲（＝温熱環境に不満足な人が 10％しかいない状態）は、PMV が± 0.5 以内とされる。

環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
米国で期待されるスマートメータの社会的便益とわが国の現状・課題
表表
1 1米国で期待されるスマートメータの社会的便益とわが国の現状・課題
表 1 米国で期待されるスマートメータの社会的便益とわが国の現状・課題
表 1 米国で期待されるスマートメータの社会的便益とわが国の現状・課題

社会的便益
米国の期待
わが国の現状・課題
社会的便益 DR プログラムや電力消費量の米国の期待
わが国の現状・課題
社会的便益
米国の期待 「見える 長期的にも供給力不足は発生しない見通し。しかし、大規模わが国の現状・課題
DR プログラムや電力消費量の「見える 長期的にも供給力不足は発生しない見通し。しかし、大規模化」の推進、分散形電源の普及促進に発電所が長期停止するリスクはゼロではなく、また、エネル
DR プログラムや電力消費量の「見える 長期的にも供給力不足は発生しない見通し。しかし、大規模化」の推進、分散形電源の普及促進に 発電所が長期停止するリスクはゼロではなく、また、エネル
より、特にピーク時間帯を中心としたギー情勢の悪化が懸念されるなど、安定的な供給の阻害リス化」の推進、分散形電源の普及促進に 発電所が長期停止するリスクはゼロではなく、また、エネル①供給力不より、特にピーク時間帯を中心とした ギー情勢の悪化が懸念されるなど、安定的な供給の阻害リス需要抑制が可能となる。
クが存在する。更に、負荷率向上の余地もあることから、需①
供 給解力消不より、特にピーク時間帯を中心とした ギー情勢の悪化が懸念されるなど、安定的な供給の阻害リス
足①の供 給 力 不 需要抑制が可能となる。
クが存在する。更に、負荷率向上の余地もあることから、需要調整の必要性については否定できない。スマートメータを足 の 解 消 これにより、今後必要となる発電所建需要抑制が可能となる。
クが存在する。更に、負荷率向上の余地もあることから、需足 の 解 消 これにより、今後必要となる発電所建 要調整の必要性については否定できない。スマートメータを設の繰り延べが期待できる。
DR 導入による効果は、これか
これにより、今後必要となる発電所建 利用した対応も考えられるが、要調整の必要性については否定できない。スマートメータを設の繰り延べが期待できる。
利用した対応も考えられるが、DR 導入による効果は、これから実証試験等を通じて明らかにする段階である。
設の繰り延べが期待できる。
利用した対応も考えられるが、DR 導入による効果は、これから実証試験等を通じて明らかにする段階である。
ら実証試験等を通じて明らかにする段階である。
需要家単位で受電状態を監視するこ 配電自動化システムの普及等により、高い供給信頼度・電力需要家単位で受電状態を監視するこ 配電自動化システムの普及等により、高い供給信頼度・電力② 供 給 信 頼 とにより、停電事故や異常状態の把握需要家単位で受電状態を監視するこ 品質を維持している。スマートメータの導入により、低圧停配電自動化システムの普及等により、高い供給信頼度・電力② 供 給 信 頼 とにより、停電事故や異常状態の把握 品質を維持している。スマートメータの導入により、低圧停度
電力品②・供給 信 頼 から事故点の特定、復旧までの迅速なとにより、停電事故や異常状態の把握 電事故の自動検知が可能となるため早期復旧が期待できる品質を維持している。スマートメータの導入により、低圧停
度・電力品 から事故点の特定、復旧までの迅速な 電事故の自動検知が可能となるため早期復旧が期待できる質の向上
度・電力品 対応が可能となる。ピーク需要の抑制
電事故の自動検知が可能となるため早期復旧が期待できるから事故点の特定、復旧までの迅速な が、この便益を定量的に評価する必要がある。
質の向上 対応が可能となる。ピーク需要の抑制 が、この便益を定量的に評価する必要がある。
質の向上 による輪番停電も回避できる。
対応が可能となる。ピーク需要の抑制 が、この便益を定量的に評価する必要がある。
による輪番停電も回避できる。
による輪番停電も回避できる。
③ 再 生 可 能 再生可能エネルギー電源と EV/PHEV の 太陽光発電の大量連系が予想され、系統の安定性等への悪影③ 再 生 可 能 再生可能エネルギー電源と EV/PHEV の 太陽光発電の大量連系が予想され、系統の安定性等への悪影③ネ
再ル
生可
再生可能エネルギー電源と EV/PHEV の 響の発生が懸念される。
太陽光発電の大量連系が予想され、系統の安定性等への悪影
エギ能 大量連系への対応が可能となる。
特に「余剰電力の発生」が懸念され、
エ ネ ル ギ 大量連系への対応が可能となる。
響の発生が懸念される。特に「余剰電力の発生」が懸念され、響の発生が懸念される。特に「余剰電力の発生」が懸念され、ーエ
電ネ源ルとギ 大量連系への対応が可能となる。
これを抑制する手段として、スマートメータを介して、軽負ー電源とこれを抑制する手段として、スマートメータを介して、軽負ー電源とこれを抑制する手段として、スマートメータを介して、軽負EV/PHEV
荷となる特異日と出力抑制量を電力会社から知らせて太陽EV/PHEV荷となる特異日と出力抑制量を電力会社から知らせて太陽EV/PHEV荷となる特異日と出力抑制量を電力会社から知らせて太陽のの普普及及へ光発電を出力抑制する手法も考えられるが、スマートメータへ光発電を出力抑制する手法も考えられるが、スマートメータの普及へ光発電を出力抑制する手法も考えられるが、スマートメータの対応を使用しない代替方策もあるため、対案比較が必要である。の対応を使用しない代替方策もあるため、対案比較が必要である。の対応を使用しない代替方策もあるため、対案比較が必要である。
電力使用実態の「見える化」や高度家
天然資源に乏しいわが国にとって省エネは必要不可欠の取電力使用実態の「見える化」や高度家 天然資源に乏しいわが国にとって省エネは必要不可欠の取電力使用実態の「見える化」や高度家 天然資源に乏しいわが国にとって省エネは必要不可欠の取電機器の制御が可能となり、省エネの組みである。スマートメータを使用した電力消費量の「見え電機器の制御が可能となり、省エネの 組みである。スマートメータを使用した電力消費量の「見え④④省省エエネネ効
効電機器の制御が可能となり、省エネの 組みである。スマートメータを使用した電力消費量の「見える化」等により、生活の快適さや安全を保ちながら省エネが④ 省 エ ネ 効 推進が期待できる。
る化」等により、生活の快適さや安全を保ちながら省エネが推進が期待できる。
果果る化」等により、生活の快適さや安全を保ちながら省エネが推進が期待できる。
可能になることが期待できるが、スマートメータを使用しな果可能になることが期待できるが、スマートメータを使用しな可能になることが期待できるが、スマートメータを使用しない代替方策もあるため、対案比較が必要である。
い代替方策もあるため、対案比較が必要である。
い代替方策もあるため、対案比較が必要である。

制御パターン
制御パターン
制御パターン

ＡＢ
Ｃ
ＡＡ
ＢＢ
ＣＣ
制御しない 全ての空調機の 全ての空調機の全ての空調機の全ての空調機の全ての空調機の ONOFF運転(5分全ての空調機の制御しない
制御しない
ONOFF運転(5分空調*2 (全ての空調機ONOFF運転(5分ONOFF運転(5分ONOFF運転(5分 OFF,5分ON)
ONOFF運転(5分空調*2
空調*2(全ての空調機(全ての空調機OFF,10分ON)ON)
OFF,10分ON)
OFF,10分ON) OFF,5分ON)
OFF,5分ON)
制御対象
ON)
ON)
一部の窓側天井
制御対象
制御対象*1
制御内容
一部の窓側天井
一部の窓側天井
照明の消灯、及*1
制御内容 *1
制御内容
照明
制御しない
制御しない
照明の消灯、及照明の消灯、及び近くの窓ブラ
照明 制御しない
制御しない
制御しない
照明
制御しない
び近くの窓ブラび近くの窓ブラ
インドの全開インドの全開インドの全開
制御日数
6日間
6日間
4日間
制御日数
6日間
6日間
4日間
制御日数
6日間
6日間
4日間
ピーク負荷削減率
10%23%
ピーク負荷削減率
10%23%
ピーク負荷削減率
10%
23%
結果
PMV
0.48
0.7
0.86
PMV
0.48
0.70.86
結果結果
PMV
0.48
0.70.86
作業効率感*381%
73%
49%
作業効率感*381%73%
49%
作業効率感*381%73%
49%*1：制御日の制御時間帯は13:00-16:00(ピーク時間帯)。
*1：制御日の制御時間帯は13:00-16:00(ピーク時間帯)。
*2：空調機ON時の設定温度は26℃で固定。
*1：制御日の制御時間帯は13:00-16:00(ピーク時間帯)。
*2：空調機ON時の設定温度は26℃で固定。
*3：居室内温熱環境が自分の作業効率に影響しないと回答した人の割合。
*2：空調機ON時の設定温度は26℃で固定。
*3：居室内温熱環境が自分の作業効率に影響しないと回答した人の割合。
*3：居室内温熱環境が自分の作業効率に影響しないと回答した人の割合。

4040403535353030302525252020201515101055008

消費電力(kW)
消費電力
消費電力
(kW)
(kW)

表22 制御内容と制御結果
制御内容と制御結果
表
表
表 22 制御内容と制御結果
制御内容と制御結果
空調機の停止時間が長いほど、ピーク負荷削減率が大き空調機の停止時間が長いほど、ピーク負荷削減率が大き空調機の停止時間が長いほど、ピーク負荷削減率が大き空調機の停止時間が長いほど、ピーク負荷削減率が大くなるが、削減率が大きいほど勤務者の作業効率感は悪くなるが、削減率が大きいほど勤務者の作業効率感は悪くなるが、削減率が大きいほど勤務者の作業効率感は悪きくなるが、削減率が大きいほど勤務者の作業効率感化し、受容可能な範囲を見出すことが重要。
化し、受容可能な範囲を見出すことが重要。
化し、受容可能な範囲を見出すことが重要。
は悪化し、受容可能な範囲を見出すことが重要。

空調(熱源機)
空調(熱源機)
空調(熱源機)
照明
照明
照明

空調(室内機)
空調(室内機)
空調(室内機)
制御時間帯
制御時間帯
制御時間帯

89910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20101410 1111 1212 1313時刻
14 1515 1616 1717 1818 19192020
時刻
時刻

詳細ベースライン負荷(機器積み上げ)
詳細ベースライン負荷(機器積み上げ)
詳細ベースライン負荷(機器積み上げ)
実負荷
実負荷
実負荷

簡易ベースライン負荷(外気温回帰)
簡易ベースライン負荷(外気温回帰)
簡易ベースライン負荷(外気温回帰)

図11 制御パターン
制御パターン CC日における消費電力の削減効果
図日における消費電力の削減効果
図 11 制御パターン
図
制御パターンCC日における消費電力の削減効果
日における消費電力の削減効果
制御時間帯における消費電力の削減効果は、空調熱源制御時間帯における消費電力の削減効果は、空調熱制御時間帯における消費電力の削減効果は、空調熱源制御時間帯における消費電力の削減効果は、空調熱源機による寄与が大きい。
機による寄与が大きい。
源機による寄与が大きい。
機による寄与が大きい。

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