背厚 2mm

ISSN 2758-6405

Vol.2 No.1
2024.03

名城インターナショナル 研究
Journal of the Meijo University Center forInternational Education and Research⊳⊿⊿⊻⊾⊄≹≹⊸⊬⊽⊮≸⊸⊰⊴⊵⊺≷⋀≸⊬⊮≸⊵⊻≹

名城大学インターナショナル教育・研究センター

名城インターナショナル研究2024.03 ⎜Vol.2 No.1

● 目次
研究ノート

1

台湾植物由来ヒスピジュリンの認知症周辺症状に対する作用―認知症モデルマウスを用いた検討―

間宮隆吉

研究報告

5

研究報告

李

11

配電アグリゲータの太陽光発電・蓄電池の日間運用計画―アクティブマイクログリッドの開発に向けて―益田泰輔

17 「名城インターナショナル研究」投稿規則

秀澈

Journal of the Meijo University Center
for International Education and Research2024.03 ⎜Vol.2 No.1

● CONTENTS
Note

1

Effects of hispidulin on impairments of social interaction observed in
Alzheimer disease model mice.

Takayoshi Mamiya

Research
Report5

Research Report

Soocheol Lee

11

Daily Scheduling Method for Aggregated Photovoltaic-Battery
Systems―Toward Development of Active Microgrid―

Taisuke Masuta

17

Journal of the Meijo University Center for International Education andResearch Contribution Rules

研究ノート／ Note

台湾植物由来ヒスピジュリンの認知症周辺症状に対する作用―認知症モデルマウスを用いた検討―
間宮 隆吉
名城大学薬学部

要旨

記憶障害が中核症状である認知症には，抑うつや社会性の低下なども認められ，それらの周辺症状の方が家族や介護者にとって深刻な問題である。前年度までに台湾植物から抽出されたヒスピジュリンが社会性行動障害モデル動物に対し有用であることを見出している。
そこで本研究では，認知症モデルマウスで観察される社会性行動障害に対し有効であるか検討した。
実験には 10 ヶ月齢の雄性 3xtg―AD マウス（家族性アルツハイマー型認知症モデルマウス）とそのコントロールマウスを用いた。ヒス
ピジュリン（10mg/kg，i.p.）を投与しその 15 分後から社会性行動試験を行い，相手マウスに対する追尾，においかぎ，身繕いおよびマ
ウンティング行動時間を計測した。3xtg―AD マウスはコントロールマウスと比べ，社会性行動時間が有意に短かった。このモデルマウス
に対し，ヒスピジュリンを投与すると，社会性行動の低下が有意に緩解された。
これまでの研究成果を合わせて考えると，ヒスピジュリンは，COMT 阻害による前頭皮質のドーパミンレベルの上昇を介してドーパミ
ン D1 受容体を間接的に活性化することにより，行動障害を緩解した可能性が示唆された。ヒスピジュリンは，認知症の周辺症状の 1 つである社会性行動低下の治療に有効であるかもしれない。
キーワード：イボタクサギ，ヒスピジュリン，社会性行動，アルツハイマー型認知症

Effects of hispidulin on impairments of social interaction observed in
Alzheimer disease model mice.
Takayoshi Mamiya1），2）
1) Meijo University International Education and Research Center
2) Faculty of Pharmacy, Meijo University

Abstract
Alzheimer disease (AD) is a serious disease which has not only memory impairment as a core symptom, but also depression and social
impairments, and these behavioral and psychological symptoms of dementia (BPSD) are more serious problems for the family. Previously,
we found that hispidulin extracted from a Taiwanese plant was useful for animal models of social behavioral disorder. Here, we investigatedeffects of hispidulin on the reduction of social interaction observed in a mouse model of AD.
In this study, ten-month-old male 3xtg―AD mice (a model of familial AD) and their control wild-type mice were used. The 3xtg―AD mice
showed significantly shorter social behavior time than the control mice. Hispidulin significantly attenuated the decline in social behavior.
Taken together, these findings suggest that hispidulin may have alleviated behavioral deficits by indirectly activating dopamine D1
receptors through COMT inhibition-induced increases in dopamine levels in the frontal cortex. Hispidulin may be effective in the treatment of
impaired social behavior, one of BPSD.
Keywords：Clerodendrum inerme (CI), hispidulin, social interaction, Alzheimer disease用3），抗ウイルス作用2），抗真菌作用4） があることも報

1．はじめに告されている。イボタクサギの葉から単離されたヒスピ
ジュリン（図 1）はフラボノイドに分類され5），臨床的

イボタクサギ（Clerodendrum inerme (CI)）は，台湾に難治性チック障害に治療効果があると報告された6）。

をはじめ中国南部，東南アジアおよびインドの河口おこれまでに我々のグループは，このヒスピジュリンには

1）

よび海岸に分布する低木で ，民間療法として皮膚病やGABAA 受容体 α6 サブユニットの正のアロステリックモ

発熱を和らげる目的で用いられるいわゆる漢方植物でジュレーター作用および catechol―O―methyltransferase

2）

ある 。また，イボタクサギ抽出物には，抗侵害受容作（カテコール―O―メチル基転移酵素；COMT）阻害作用1

名城インターナショナル研究

Vol. 2 No. 1を有していること，精神疾患における感覚運動ゲーティ

訓練日の前日に，各マウスを単独で装置に 10 分間入れ

ング障害に対する有効な薬となりうることを明らかにして，馴化させた。社会性相互作用テストの前に，ヒスピ

7）てきた 。2020 年度の本助成研究では，精神疾患の統合

ジュリン（邱麗珠教授より供与；10 mg/kg，i.p.）を 15

失調症の陰性症状（自閉（引きこもり），意欲の低下，分前に投与し，装置内に入れた。その直後に同様に馴化

感情の平板化など）には有効な治療薬がないことに着目させた 12 週齢の C57BL/6J 系雄性マウス（日本 SLC，静した。フェンシクリジン（PCP）連続投与誘発統合失調岡）を装置内に入れ，初めて出会ったパートナーに対す

8，9）に対して，ヒスピジュリン

る行動を録画した。10 分間の社会性行動（追尾，におを投与し作用を検討したところ，行動薬理学的及び神経

いかぎ，身繕い，マウンティング）時間を計測した。実症陰性症状モデルマウス

10，
11）

化学的に有効性を見出すことができた。

一方，近年我が国における認知症患者は 700 万人を超

験結果について，Mann-Whitney U test を用いて統計学的に検定した。

えると推計されており，大きな社会問題となっている。
2023 年には我が国においても抗体医薬に分類されるレカネマブが上市され話題となった。しかし認知症に伴っ3．結果

た「抑うつや社会性の低下」なども家族や介護者にとって深刻な周辺症状であり，有効な治療薬が求められてい社会性行動試験において，3xtg―AD マウスは，社会性る。
そこで本研究では，
遺伝子改変家族性アルツハイマー

行動時間が対照群（コントロール群）マウスのそれより型認知症モデルマウス（3xtg―AD マウス）で観察されるも有意に短かった。このモデルマウス群に，ヒスピジュ

社会性行動の低下に対するヒスピジュリンの作用を行動

リン（10 mg/kg）を投与したところ，社会性行動時間

薬理学的に検討した。

の短縮が，コントロール群マウスのレベルにまで有意に回復した（表 1）。一方，ヒスピジュリンは，健常マウ
ス（生理食塩液を投与したマウス）の社会性相互作用時間に影響を与えなかった。また，新奇物体認知試験および自発的交替行動試験（Y 字型迷路試験）を行い，認知機能および短期記憶機能についても評価したところ，ヒスピジュリン（10 mg/kg）の投与によって，3xtg―AD
マウスで観察される認知機能および短期記憶障害も緩解した（データ示さず）。

図1

イボタクサギから抽出されたヒスピジュリンの構造式
表1

社会性行動試験のまとめ
社会性行動

2．方法
実験には 10 ヶ月齢以降の雄性 3xtg―AD マウス（IMSR_
JAX: 008880, Jackson Laboratory, USA）およびそのコン

アルツハイマー型認知症モデルマウス⇩⇩＋ヒスピジュリン
（10mg/kg）

緩解

トロールマウスを用いた。マウスは 1 ケージ 8 匹までとし，12 時間の明暗サイクル（8：00 点灯，20：00 消灯），
室温 23℃下で飼育した。なお，実験内容を，事前に名城大学動物実験委員会に申請し承認を受けて実施した

4．考察（承認番号：2022PE―11）。
この研究内容は，2020 年度の名城大学アジア研究セ
社会性行動試験2

ンターアジア研究公募型プロジェクト研究助成に引き装置は，灰色の非反射性アクリル製板で作られた箱（25続き，邱麗珠教授（国立台湾大学）研究室との相互交

×25×30cm）で，間接的に照明した。社会性行動試験

流研究を目標として申請し採択された。それまでにも，

支援のない私的な共同研究を 10 年以上進め，民間で古くから知られていたイボタクサギ中に有効成分ヒスピ
ジュリンがあることを見出してきた。本研究で用いたヒスピジュリンは，邱麗珠教授および李欣蓉研究員らが，参考文献
1） Wiart C. (2006) Medicinal plants of Asia and the Pacific. CRC
Press, New York.
2） Gopal N., Sengottuvelu S. (2008) “Hepatoprotective activity of

そのイボタクサギの葉から抽出し精製したものである。

Clerodendrum inerme against CCl4 induced hepatic injury in2018 年にはヒスピジュリンには，GABAA 受容体 α6 サブrats”, Fitoterapia., 79, 24―26.

ユニットに対するアロステリックモジュレーター作用及び COMT 抑制作用を有することを見出した。さらに，

3） Par veena M., Khanama Z., Alib M., et al. (2010) “A novel
lupene-type triterpenic glucoside from the leaves ofClerodendrum inerme”, Nat. Prod. Res., 24, 167―176.

2020 年にはヒスピジュリンの社会性行動障害緩解作用

4） Prasad V., Srivastava S., Varsha., et al. (1995) “Two basic

やその作用機序を見出し，統合失調症の陰性症状治療薬

proteins isolated from Clerodendrum inerme Gaer tn. are

10，
11）

としての可能性を報告してきた。

2022 年度は，まとめ（表 1）に示したように，ヒスピ

inducers of systemic antiviral resistance in susceptible plants”,
Plant Sci., 110, 73―82.
5） Huang WJ., Lee HJ., Chen HL., et al. (2015) “Hispidulin, a

ジュリン（10 mg/kg）は世界的に家族性アルツハイマー

constituent of Clerodendrum inerme that remitted motor型認知症モデルとして認められている 3xtg―AD マウス

tics, alleviated methamphetamine-induced hyperlocomotionが示す社会性行動時間の短縮を有意に緩解することを見without motor impairment in mice”, J. Ethnopharmacol., 166,
18―22.

出した。加えて，認知症の中核症状である記憶障害に対

6） Fan PC., Huang WJ., Chiou LC. (2009) “Intractable chronic

しても有効であることも確認している。この作用機序と

motortics dramatically respond to Clerodendrum inerme (L)しては，過去の実験結果と合わせて考えると，前頭皮質のドーパミンレベルを上昇させ，ドーパミン D1 受容体の機能を高めることによるものと推察される。

Gaertn”, J. Child Neurol., 24, 887―890.
7） Chiou LC., Lee HJ., Ernst M., et al. (2018) “Cerebellar α 6-subunit-containing GABA A receptors: a novel therapeutictarget for disrupted prepulse inhibition in neuropsychiatricdisorders”, Br. J. Pharmacol., 175, 2414―2427.
8） Noda Y., Yamada K., Furukawa H., et al. (1995) “Enhancement

5．まとめ

of immobility in a forced swimming test by subacute or
repeated treatment with phencyclidine: a new model ofschizophrenia”, Br. J. Pharmacol., 116, 2531―2537.

ヒスピジュリンは，統合失調症における陰性症状（引きこもり行動）だけでなく，アルツハイマー型認知症の治療に有効であるかもしれない。ここ数年は，COVID

9） Mouri A., Noda Y., Enomoto T., et al. (2007) “Phencyclidine
animal models of schizophrenia: approaches from abnormalityof glutamatergic neurotransmission and neurodevelopment”,
Neurochem. Int., 51, 173―184.

―19 の世界的蔓延によって共同研究だけでなく，次世代10）Mouri A., Lee HJ., Mamiya T., et al. (2020) “Hispidulin

研究者との直接的文化交流も遅れた。プロジェクト研究

attenuates the social withdrawal in isolated disrupted-in-の採択の有無にかかわらず，次年度以降も邱麗珠教授や李欣蓉研究員との共同研究を通じ，台湾の研究者との文化交流も進めていきたい。さらに中国，韓国，インドネ
シアの研究仲間たちとも持続的な共同研究を進め，発展

schizophrenia―1 mutant and chronic phencyclidine-treatedmice”, Br. J. Pharmacol., 177, 3210―3224.
11）間宮隆吉

台湾由来イボタクサギより抽出したヒスピジュリ

ンの社会性行動障害モデルマウスに対する作用（2020 年度
名城大学アジア研究センターアジア研究公募型プロジェクト
研究助成報告）（2022）名城アジア研究，11(1)，41―44．

させていきたい。

謝辞
本研究は，国立台湾大学・脳與心智科学研究所邱麗珠
教授との 10 年以上にわたる共同研究の成果の一部である。また，実施するにあたり，文部科学省の科学研究費補助金（基盤研究（C）22K06655）および 2022 年度名城大学アジア研究センターアジア研究公募型プロジェク
ト研究助成を受けた。ここに深く感謝いたします。
3

研究報告／ Research Report〈研究報告〉
研究代表者：李 秀澈
経済学部教授成のために必要な政策設計，その政策が実施された場

1．はじめに合，日中韓の鉄鋼産業の生産と雇用構造の変化と各国のGDP に与える影響に関して，大規模グローバルマクロ

本研究報告は，2022 年度名城大学アジア研究センター

計量経済モデルによりシミュレーション分析を行った。

「公募型プロジェクト」に採択されたプロジェクト，「日プロジェクトの内容は，以下のようである。鉄鋼部門

中韓のカーボンニュートラルに向けた脱炭素技術革新との CN 達成のためには，既存のコークスを活用する高炉

共同炭素市場構築：E3ME モデルを利用した分析」に関

製法から水素を活用する水素還元製鉄への転換が決め手

する研究成果の報告である。

であるといわれている。水素還元製鉄は，既存の製鉄方

地球温暖化防止に向けて今世紀半ばに温室効果ガス実式から全く新しい製鉄方式への転換を意味している。水

質ゼロの達成は，もはや避けて通れない世界共通の課題

素還元製鉄は，まだ技術的にも確立されておらず，還元となっており，日中韓においても例外ではない。ただし剤としての水素の価格も高く，市場に任せては育て難い

今後 30 年ほどで化石エネルギーの使用量を限りなくゼ技術である。そこで日中韓政府ともに，鉄鋼メーカーのロに近づけさせるためには，画期的な脱炭素技術革新と水素還元製鉄方式に対する技術開発への補助金の提供，効果的な脱炭素関連制度構築が欠かせない。本研究の目

そして水素価格の低下と供給の安定化に向けた取り組み

的は，日中韓がカーボンニュートラル（以下，CN）のも始めている。

達成と同時に明るい経済ビジョンを示すための経済各部

そこで，本研究では，日中韓における鉄鋼部門の CN

門からの脱炭素技術革新と日中韓の共同炭素市場構築の達成を可能とする，カーボンプライシング（本研究ではための条件と課題を明らかにすることである。
その際に，「炭素税」），補助金，そして規制的手法のポリシーミッ

分析のツールとして E3ME グローバル計量経済モデル

クスを用いた政策設計を行う。そして，これらが現実のを用いる。

政策として実施された場合，水素還元製鉄を中心とした鉄鋼部門の脱炭素技術革新の過程を E3ME―FTT：Steel
モデルを用いて 2050 年までシミュレーションを行う。

2．プロジェクトの内容

さらに本研究は，鉄鋼部門の CN の達成が，マクロ経済全体へ与える影響も推定する。

2020 年 10 月に，日中韓ともに 2000 年代半ばに温室効

本研究の分析ツールである E3ME モデルは，発電部門

果ガス排出の実質ゼロ，すなわち CN 達成を宣言した。

で 24 の電源技術（石炭火力など従来型と太陽光，風力CN は，我々の社会がこれまでの化石エネルギー依存かなど再エネ発電技術），交通部門で 8 の交通機関（EV，ら脱却し，再生可能エネルギーを主力エネルギーとする

FCV など），鉄鋼部門で 18 の製鉄技術（電気炉，水素還エネルギー利用の大転換を意味する。そのためには，電元など），空調部門の 9 つの技術が，投資費，維持補修費，力部門だけでなく，産業，交通，商業，家庭など経済全

燃料費と合わせて学習効果による技術革新スピードがボ部門での化石エネルギー依存からの脱却が求められてトムアップで内生的に決定されるメカニズムを持っていいる。こうした中，研究代表者は，日中韓 3 国ともに，る。E3ME モデルは技術革新スピードが技術類型によっ経済各部門へ主要素材を供給し，産業部門の中で二酸て適切に反映されるので，2050 年 CN 社会の姿をより科

化炭素排出量の割合が最も高い（日本約 35％，中国約

学的に描けるメリットを有している。さらに，E3ME モ

30％，韓国約 30％）鉄鋼部門の CN は避けて通れない課

デルのサブモデルである FTT：Steel は，鉄鋼部門の中題であると判断した。

で既存のコークス炉をはじめ水素還元製鉄，スメルト還

そこで，研究代表者は，日中韓の鉄鋼産業の CN の達元法（smelt reduction），直接還元法（ガス，石炭）な5名城インターナショナル研究

Vol. 2 No. 1

ど 26 つの製鉄技術のコストと需要（市場シェア）が，Zhang, Yongsung Cho, Jun Pang (2023) 「Simulating

2050 年までに内生的に決定されるメカニズムをもつ最Decarbonization of the Iron & Steel Industr y in China,

先端のモデルである。

Japan, and Korea using E3ME―FTT: Steel」Energies
2023, 16(11), 4498; https://doi.org/10.3390/en16114498
論文の文末には，下記のように本プロジェクトの名称が3．プロジェクトの成果明記されている。
Funding; This research was funded by the Asia

本プロジェクトを遂行するために，研究代表者は，中国の専門家（Wendan Zhang（人民大学助教授），
Jun Pang（人民大学教授）），韓国の専門家（Yongsung Cho（高麗大学

Research Project of Meijo University.
以下，上記論文の概要である。詳しい内容は，上記のdoi アドレスを参考されたい。

教授），日本と中国の両国の専門家（Xu Han（京都大学博

鉄鋼の生産は，多様な技術の組み合わせで行われてお

士課程）），そして E3ME モデルの専門家（Pim Vercoulen

り，FTT：Steel モデルで分析可能な鉄鋼生産方式は，（Senior Researcher, Cambridge Econometrics））をプロ

上述のように 26 つが存在する（Figure 1）。ただし鉄鋼ジェクトメンバーとして招いた。

生産は，大きく，鉄鉱石に石炭からのコークス（鉄鋼か本プロジェクトの成果は，下記のようにピアレビュー

ら酸素を取り除く還元剤として）を入れて鉄を作る高炉

ジ ャ ー ナ ル で あ る「Energies」 に 掲 載 さ れ て い る。

方式（BF-BOF），鉄のスクラップを電気炉に入れて電「Energies」は，優れたジャーナルの尺度といえる SCI

気熱によりリサイクル鉄を作る電気炉方式（EAF）に分の登載誌である。

けられる。鉄鋼産業からの二酸化炭素の大半は，コー

Pim Vercoulen, Soocheol Lee, Xu Han, Wendan

Figure 1

クスによる高炉方式から発生する。ここで還元剤としOverview of the energy/material flow and interconnections between processes. Carbon capture and storage and bio-based options
are not shown
出所：本プロジェクトの著者らにより作成。

6

てのコークスの代わりに水素を使用する場合（図 1 で，高炉に依存することになり，2050 年の二酸化炭素排出

Direct Reduction-H2），二酸化炭素は発生せずに水蒸気量も現状より 30％ほど削減することに留まることが予だけ発生することとなる。この方式を水素還元製鉄とい想された（Figure 2 の左端列の 2 列目）。

う。ただし，水素還元製鉄はまだ商業ベースでの鉄鋼生

ただし 3 つの政策シナリオによって，鉄鋼産業の政策

産には技術として確立されておらず，コスト的にも高炉

方式は低・脱炭素製法が増えることになるが，究極的に方式より不利である。

CN が達成できる政策シナリオは，炭素税＋補助金＋規

そこで，本研究では，鉄鋼産業が CN に達成するた

制の 3 つの政策組合わせ（S3）のみとなることが示されめの政策シナリオとして，1．炭素税の導入と水素還元

た（Figure 2，Table 3）。ここで本研究では，CN 達成が製鉄への補助金（S1），2．コークスによる高炉方式の可能な（吸収源により排出された二酸化炭素がすべて吸2050 年までのフェースアウト（S2），3．炭素税，水素収できるレベル）二酸化炭素排出量の削減率を 90％程

還元製鉄への補助金，そして高炉製法のフェースアウト

度として想定した。

（S3）の 3 つの政策組合せを採用した（Table 1，Table 2）。

そして 2050 年までにシナリオ別，国別の経済影響をこれらの政策組合せが実際の政策として施行された時推定したのが Figure 3 である。鉄鋼産業の脱炭素に向けに，2050 年までに日中韓の鉄鋼産業の 1．生産構造の変た政策実験は，いずれの国においてもベースラインケー

化，2．熱エネルギー使用による二酸化炭素排量（直接スに比べて GDP はプラス影響を与えることが示された。

排出量），3．電気使用による二酸化炭素排出量（間接GDP に良い影響を与える要因としては，2050 年 CN に排出用），4．鉄鋼製法別投資額，5．エネルギー類型別

向かう過程で，多様な脱炭素投資需要が経済と雇用を刺

最終消費量を E3ME-FTT：Steel モデルにより推定した激することが取り上げられる。また CN に向かう過程に（Figure 2，ここでは紙面関係上日本のみ掲載）。このシおける既存の化石エネルギーから再生可能エネルギーへ

ミュレーションの結果，CN に向けて特別政策を実施しのエネルギー転換が進むことになり，化石エネルギー輸ておらず現状政策のままでは（ベースラインケース：入の大幅な削減が貿易収支を改善することも GDP の一

Figure 2 の左端列），日本の鉄鋼産業は，殆ど電気炉と因になることが示された（Figure 3）。

Table 1

Scenarios

S1
S2

S3

Carbon tax＋
subsidies
Subsidies＋
phase-out regulations
Carbon tax＋
subsidies＋
phase-out regulations

Overview of the policy levers for each scenario

Subsidies

Phase-out
regulations

Carbon tax on
all industries

Financializationof policy costs via
carbon tax revenues
from the ISI

Financializationof policy costs via
other fiscal rates

Decarbonization
policies for the
power sector

Y

N

Y

Y

N

Y

Y

Y

N

N

Y

Y

Y

Y

Y

Y

N

Y

出所：本プロジェクトの著者らにより作成。

Table 2

Overview of decarbonization policies in the power generation sector

PolicySubsidies on upfront investment
Feed-in tariffs
Kick-start program
Phase-out regulations

Details
A 20% rate of upfront investment applied to nuclear power from 2023 and 2030, and a 50% rate of upfront
investment applied to all CCS applications from 2023 to 2035
Applied to onshore and offshore wind power and bio-based electricity generation from 2023 to 2035
Government programs to kick-start bio-energy with CCS (BECCS) between 2023 and 2026
All carbon-intensive power generation technologies from 2025 and onwards

出所：本プロジェクトの著者らにより作成。

7

名城インターナショナル研究

Vol. 2 No. 1

Figure 2

Overview of technology deployment (first row), direct emissions (second row), indirect emissions (third row),
upfront investment in new capacity and depreciation (fourth row), and final energy use (fifth row) in Japan foreach scenario (by columns).
出所；本プロジェクトの成果からである。

Table 3

Summary of emission reductions in the iron and steel industry in each country and scenario by 2050 compared to the baseline
S1

China
Japan
Korea

Direct
−33％
−21％
−65％

Indirect
−73％
−83％
−87％

出所；本プロジェクトの成果からである。

8

S2
Total
−38％
−35％
−72％

Direct
−52％
−56％
−82％

Indirect
−72％
−81％
−89％

S3
Total
−54％
−61％
−84％

Direct
−91％
−85％
−88％

Indirect
−77％
−89％
−101％

Total
−90％
−86％
−91％

結論的に，本研究で示された政策シミュレーションにを負担することになるが，CN の移行に必要な多様な低・基づいて，日中韓における大規模な脱炭素化を達成する

脱投資需要のよる乗数効果によって牽引されている。そには，低炭素技術を支援する政策とコークス高炉を中心

して鉄鋼産業の脱炭素化は雇用創出につながる。
ただし，とした炭素集約型鉄鋼製法を制限する政策を組み合わせ

CN への移行には勝者と敗者が存在する。中国の石炭採ることが必要であるということが示唆された。同時に，掘業と日本のガス，石油精製など化石エネルギー関連産

鉄鋼産業の脱炭素化が必ずしも経済に悪影響を与えると業は，国内の関連需要が低下するため，生産と雇用両方は限らない。最も脱炭素化が進んだ政策シナリオ（S3）で減少が予想される。

では，3 カ国すべてでマクロ経済的な好結果が示されている。日中韓の経済は，炭素税の導入により炭素コスト

Figure 3 GDP and its components by scenario for China, Japan, and Korea compared to the baseline.
出所；本プロジェクトの成果からである。

9

研究報告／ Research Report

配電アグリゲータの太陽光発電・蓄電池の日間運用計画―アクティブマイクログリッドの開発に向けて―益田 泰輔 1）
1）名城大学理工学部電気電子工学科

要旨

本研究グループでは、設備をあらかじめマイクログリッド（Microgrid：MG）化するのではなく、緊急時に即席の MG を形成すること
で既存の電力システム全体の信頼性を向上させるアクティブ MG の開発を目指している。アクティブ MG は緊急時に MG が構成されればよいため、常時は必ずしも物理的な MG である必要はない。本稿では、アグリゲータを常時のバーチャルな MG の 1 つとみなし、多数の太陽光発電（Photovoltaic power generation：PV）と蓄電池システム（Battery Energy Storage System：BESS）を集約する配電アグリゲー
タの日間需給計画・運用について紹介する。この際，運用前日に配電事業者（Distribution System Operator：DSO）がアグリゲータにネッ
トワーク制約に関する情報提供を行うものとする。
キーワード：マイクログリッド，アグリゲータ，蓄電池システム，配電系統，配電事業者，太陽光発電

Daily Scheduling Method for Aggregated Photovoltaic-Battery Systems―Toward Development of Active Microgrid―
Taisuke Masuta1）
1）Department of Electrical and Electronic Engineering, Faculty of Science and Technology, Meijo University

Abstract
Our research group has developed a concept of active microgrid, which is composed instantaneously at the emergency state rather thaninstalled in advance, for the reliability enhancement of the entire power systems. Because the active microgrid is for the emergency state, thephysical microgrid is not necessarily composed at the steady state. Hence, considering the aggregator as a virtual microgrid, a scheduling andoperation of the distribution aggregators with a number of photovoltaic power systems as well as battery energy storage systems is introducedin this paper. It is assumed that the distribution system operator informs the aggregators of the information on the distribution network
constraints.
Keywords：Microgrid, Aggregator, Battery Energy Storage System, Distribution Network, Distribution System Operator, Photovoltaic Power
Generation

化するのではなく，緊急時に即席の MG を形成すること

1．はじめにで既存の電力システム全体の信頼性を向上させるアクティブ MG の開発を目指している。アクティブ MG は，近年，小規模な電力ネットワークを構成して電力災害や事故に合せて機動性を有するリソース（電源車，システムの信頼性を向上させるマイクログリッド

電気自動車など）によって即座に電力ネットワークを構（Microgrid，以下 MG と表記）に関する研究開発が進め成する新しい MG である。

られている。単一需要家（ビル，工場など）が電力を地

アクティブ MG は緊急時に MG が構成されればよいた

産地消する第 1 世代 MG の制御・運用はほぼ確立され，め，常時は必ずしも物理的な MG である必要はない。常現在は，配電網によって複数の需要家群を集約する第 2時の配電系統運用においては，配電アグリゲータの需要（1）

世代 MG の実証研究が始まっている 。ただし，第 1 〜

家リソース集約による経済運用に注目が集まっている。

2 世代 MG の概念では電力システムの全てを MG 化する

本稿では，アグリゲータを常時のバーチャルな MG の 1ことは難しく，あくまで MG に適した箇所を MG 化してつとみなし，文献（2）の内容を中心に，多数の太陽光

電力システムの信頼性を部分的に向上することを目的と発電（Photovoltaic power generation：以下，PV と表記）していた。本研究グループでは，設備をあらかじめ MGと蓄電池システム（Battery Energy Storage System：以下，
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BESS と表記）を集約する配電アグリゲータの日間需給加を図って利益を最大化する。また，アグリゲータはそ計画・運用について紹介する。

れに応じた利益を適切に需要家に分配するものとする。
アグリゲータによる前日計画は二次計画問題として定式化する。目的関数および制約条件の詳細については文献（2）

2．想定する配電系統・アグリゲータ運用（2）を参照されたい。

本稿では，配電系統内に多数の PV と定置型 BESS を有する需要家が存在し，複数のアグリゲータによって集約される状況を想定する。この際，運用前日に配電事業者（Distribution System Operator：以下，DSO と表記）
がアグリゲータにネットワーク制約に関する情報提供を行うものとする。以上の前提のもとで，
文献（2）では，
アグリゲータが DSO から提供される情報に基づき需給計画を作成する手法を提案し，同手法の運用損益をシ

図1

配電系統運用の手順（2）ミュレーションによって評価した。ここでは，図 1 に示すフローチャートを用いて文献（2）で提案された配電系統運用について説明する。DSO は運用前日に配電系（2）DSO

統内に存在する全ての需要家の PV 出力と負荷需要を予DSO は配電ネットワークの適切な潮流状態を維持す

測して最適潮流計算（Optimal Power Flow：以下，OPFる責任を持つ。各アグリゲータは前日に BESS 充放電とと表記）を実施し，各時間断面におけるネットワーク制

PV 出力制御（抑制）を計画し，当日はその計画に基づ約を考慮した逆潮流可能電力をアグリゲータごとに計算いて運用する。ただし，配電系統のネットワーク制約にし，各アグリゲータに通知する（①）
。各アグリゲータ

違反する際には，DSO は各 PV および BESS の出力を制

は当該情報を基に需給計画を作成する（②）。当日運用

御して緊急的に制約違反を回避できるものとする。運用

では，アグリゲータは原則として前日の需給計画通りのにおいて DSO が緊急制御を行った場合，運用における需給運用を実施する（③）が，DSO はネットワーク制発生または消費電力量が前日スポット市場で約定した電約に違反がないかどうか確認する（④）。制約違反が生力量から乖離すると，アグリゲータはインバランス料金

じた際，DSO は配電系統内の電力機器を用いて対応すを支払う必要がある。よって，前述した通り，DSO はるが，本稿では，さらに必要に応じて PV と BESS の運

運用前日の段階で各時間断面におけるアグリゲータごと転を制限する（⑤）
ことができるものとする。アグリゲーの逆潮流可能電力を各アグリゲータに対して通知し，ア

タはネットワーク制約に違反する需給計画・運用を行う

グリゲータはその情報に基づいてインバランスが発生し可能性があるため，本稿では，DSO が直接または間接ないような計画を作成することになる。DSO による前的に需要家の PV や BESS を制御できる状況を想定して日の潮流チェックおよび当日運用は OPF として定式化いる。

する。目的関数および制約条件の詳細については文献（2）

以下，配電系統運用における各事業者の想定条件につを参照されたい。

いて述べる。

（1）アグリゲータ

3．シミュレーション（2）

本稿では，複数の需要家の電力を集約して前日スポッ12

ト市場（または相対）で電力取引を行うアグリゲータを前章で述べた本稿における配電系統の計画・運用につ想定し，PV と BESS を有する需要家がアグリゲータといてシミュレーションを行い，DSO はアグリゲータに契約するものとする。アグリゲータは，前日スポット

対してどのような情報を提供すべきか評価する。アグリ

市場での取引価格を予想して各需要家が所有する PV とゲータは DSO が通知した逆潮流可能電力を上限としてBESS を計画・運用し，買電電力の削減と売電電力の増計画を作成するものとする。

（1）シミュレーション条件
図 2 にシミュレーションに用いる配電系統モデルとア
グリゲータ構成を示す。当該モデルは，文献（3）の住宅地区の配電系統モデルを参考に作成している。当該モデルは配電用変電所主変圧器に接続される複数の配電フィーダのうち 1 つを模擬したモデルで，アグリゲー
タ数は 2，負荷母線数は 46 である。全ての高圧需要家と低圧需要家に PV と BESS が接続されており，ベース電圧は 6.6kV，各線路のインピーダンスは 0.0551 ＋ j0.0886

図3

予測 PV 出力と負荷需要（2）（3）Ω /km（線路亘長は 3.89km）とする 。変電所送り出
し電圧は 1.07pu で一定とし，当該モデル以外のフィーの時点で正確に予測できるものとする。

ダの電圧維持のため主変圧器タップ制御は既に実施して前日スポット市場における取引価格（買電価格と売電

おり，ネットワーク制約に違反する場合は PV 出力を抑価格）は，8 時から 16 時までの間を 15JPY/kWh，それ制する以外に電圧維持が困難である状況を想定する。

以外の時間帯では 20JPY/kWh とする。簡単のため昼間

DSO は母線 3―59 の電圧を基準値（上限：1.07pu，下限：と夜間の 2 通りの価格を設定している。

0.95pu）を満たすように監視・制御する。

本稿では，異なる 2 通りの方法（Case 1，Case 2 と表記）

シミュレーションに用いる配電系統モデルは，2 つので逆潮流可能電力を算出し，DSO がアグリゲータに情

アグリゲータ（A，B）を想定する。アグリゲータ A は報を提供するとして，その違いについて分析・評価する。

配電用変電所に近い 23 母線の需要家を，アグリゲータ

Case 1（公平性を重視する基本ケース）では，需要家ご

B は配電用変電所から遠い 23 母線の需要家を集約する。

との PV 出力抑制が偏らないようにするため，各 PV が設

高圧需要家の負荷需要は 1 母線あたり最大 150kW（配置容量に応じて出力する。Case 2（売上を重視する参考

電系統全体で 1200kW），低圧需要家の負荷需要は 1 母線ケース）では，配電系統全体でできるだけアグリゲータ

あたり最大 135kW（配電系統全体で 5130kW）とする。

全体としての売上が大きく（逆潮流可能電力が大きく）

PV の設置容量は，高圧需要家・低圧需要家ともに 1 母なるように，各 PV が自由に出力する。

線あたり 270kW（配電系統全体で 12420kW）とする。
また，BESS の設置容量は，高圧需要家・低圧需要家（2）潮流チェック

ともに 1 母線あたり 125kW/250kWh（配電系統全体でDSO が PV 出力と負荷需要の予測に基づき OPF を実施

5750kW/11500kWh），充放電効率は 80％とする。PV，し，Case 1（公平性を重視する基本ケース）と Case 2（売BESS の設置容量は母線ごとにそれぞれ同一とする。

上を重視する参考ケース）の二種類の方法で計算した逆潮流可能な最大電力について，各アグリゲータの合計を
図 4 に示す。図 4（a）は図 4（b）と比べて電力が小さいが，これは，Case 1 ではどの PV も同じ割合だけ出力抑制するためである。図 4（b）では，アグリゲータ B の逆潮
流可能な最大電力がアグリゲータ A よりも小さいが，これは，Case 2 では需要家ごとの出力抑制の大きさの違いを許容しており，電圧制約違反の原因となる配電用変電

図2

配電系統モデル（2）所から遠いアグリゲータ B が集約する需要家の PV 出力
がより大きく抑制されることによる。

図 3 にシミュレーションに用いる時間断面ごとの各母線の PV 出力と負荷需要を示す。図 3 に示す負荷需要の（3）前日計画

時系列データは，文献（4）の春秋季平日の住宅負荷の図 4（a）の情報に基づき，各アグリゲータが前章で

日負荷曲線をもとに作成している。DSO および各アグ

述べた文献（2）の提案手法で作成した Case 1 におけるリゲータは，図 3 に示す PV 出力および負荷需要を前日

需給計画を図 5 に，図 4（b）の情報に基づき各アグリゲー
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図5（a）Case 1（2）
Case 1 における前日需給計画（アグリゲータ A・B）

（b）Case 2
図4（a）アグリゲータ A（2）

逆潮流可能電力の上限

タが同手法で作成した Case 2 における需給計画を図 6 に示す。図では，各アグリゲータの合計 PV 出力抑制，各
アグリゲータの合計 BESS 充電電力，各アグリゲータの合計売電電力，各アグリゲータの合計 BESS 放電電力，
各アグリゲータの合計 PV 出力，各アグリゲータの合計
買電電力を示している。また，実線は各アグリゲータの合計負荷需要である。Case 1 では，各アグリゲータが集約するリソースの種類・容量・数が同じで通知される逆（b）アグリゲータ B
図6

Case 2 における前日需給計画（2）潮流可能電力も同値であるため，アグリゲータ A とアグ
リゲータ B の計画は同一であり，図 5 では 1 つの図のみ（4）当日運用を示している。図 5，6 より，逆潮流可能電力以上の売図 5，6 に示した Case 1 と Case 2 の需給計画に基づく電は計画しないため，8 時から 15 時の間で必要に応じて当日運用をシミュレーションしたところ，Case 1，Case

PV 出力抑制が行われていることが確認できる。図 4 の

2 共にいずれのアグリゲータも運用が計画と同一となっ

情報に基づいて計画を作成するため，Case 1 ではアグリた（2）。これは，DSO が通知した需要家ごとの逆潮流可ゲータ A と B の売電電力が等しいが，Case 2 ではアグリ

能電力に基づいてアグリゲータが需給計画を作成したこ

ゲータ A より B の売電電力が小さいことが確認できる。

とでネットワーク制約に違反することなく配電系統運用

また，Case 2 は Case 1 よりも BESS の充放電電力が小さが実施できることを示している。

くなっていることが分かる。これは，Case 2 では逆潮流

Case 1，2 の当日運用における 24 時間の合計コスト（買可能電力が大きい母線の充電電力は小さく計画され，結電費用およびインバランス料金から売電利益を差し引い果としてアグリゲータが集約する需要家全体としての充たもの）を図 7 に示す。Case 2 ではアグリゲータ A より電電力が小さくなることによる。

アグリゲータ B の合計コストが大きい。これは配電系統
全体としての逆潮流可能電力ができるだけ大きくなる

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ように上限を設定したため，アグリゲータ A よりアグリ加する。今回のシミュレーション条件（需要家数，需要

ゲータ B の売電が小さくなっていることによる。図 7 よ

家ごとの需要，PV，BESS の設置規模，買電および売電

り，Case 1，Case 2 の合計コストの差はほとんど見られ単価等）では，売電利益の増分と買電費用の増分が同等ない。この原因を考察するため図 8 に，Case 1，2 の当であったため，結果として Case 2 と Case 1 の合計コス

日運用における 24 時間の配電系統全体の合計充電電力

トがほぼ同一となったと考えられる。

量および合計 PV 出力抑制量を示す。図 8 より，Case 2
は Case 1 より合計 PV 出力抑制量が小さいが，合計充電
電力量も小さくなっている。Case 2 では母線ごとに設定

4．おわりにされた逆潮流可能電力をもとに計画するため，売電電力
は Case 1 と比べて大きくなり，売電利益は増加する。

本稿では，文献（2）の内容を中心に紹介し，PV とただし，Case 2 では前述した通り BESS 充放電電力が小BESS が大量導入された配電系統において，運用前日にさく計画されて夜間の放電が小さくなり，買電費用も増

DSO から逆潮流可能電力の情報が提供されると想定した場合の，アグリゲータによる需給計画と DSO による当日運用のシミュレーション評価結果を示した。本稿では常時の MG のあり方の 1 つとしてアグリゲータによる計画・運用を取り上げたが，今後は，緊急時の MG を構成するリソースの 1 つとして，可搬型 BESS である電気自動車に注目し，多数の電気自動車を集約する緊急時のアクティブ MG について検討を進める。
本研究の一部は，2021 年度アジア研究センター公募型プロジェクト（研究課題名「アクティブマイクログリッドの開発とアジア諸国への展開」）の助成によって実施

図7（2）
当日運用における 24 時間の合計コスト（Case 1・2）された。ここに記して感謝の意を表する。

参考文献（1）益田泰輔：「「動く蓄電池」として EV を停電復旧に利用する
緊急時マイクログリッド」電気学会誌，vol. 143，No. 9，pp.
576―579（2023）（2）兵藤文哉，佐藤優樹，益田泰輔，Thavatchai Tayjasanant：「配電事業者からの情報提供に基づくアグリゲータの太陽光発
電・蓄電池計画手法」電気学会論文誌 B，vol. 142，No. 12，
pp. 594―603（2022）（a）合計 BESS 充電電力量（3）電気協同研究会：「配電系統における高調波障害防止対策」，
電気共同研究，vol. 37―3（1981）（4）電気学会

地域供給系統モデル：

https://www.iee.jp/pes/ele_systems/base_model/overview/（b）合計 PV 出力抑制量
図8

合計 BESS 充電電力量と合計 PV 出力抑制量（2）15「名城インターナショナル研究」投稿規則

1 ．投稿資格
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6 ．提出期限年度により定める。
7 ．提出方法「名城インターナショナル研究」の原稿を提出する際は、下記のとおりとする。
（1）インターナショナル教育・研究センター投稿提出票（2）執筆原稿提出部数
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（3）執筆者が入力した原稿全体の Word データファイル
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9 ．校正
投稿原稿の執筆者による校正は、原則として初校のみとする。
10．原稿の責任と権利掲載された論文等の内容についての責任は一切著者が負うものとする。また、その著作権は著者に属する。編集出版権はインターナショナル教育・研究センターに属する。

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名城大学インターナショナル教育・研究センター紀要編集委員

Editorial board, Meijo International Education and Research Center

津村
湯川Fumihiko TSUMURA (Faculty of Foreign Studies)
Kazunori YUKAWA (Faculty of Pharmacy)

文彦（外国語学部）
和典（薬学部）

名城大学インターナショナル教育・研究センター

Meijo International Education and Research Center
Meijo University, JAPAN

発行日／ 2024 年 3 月 31 日
編集・発行／名城大学インターナショナル教育・研究センター

Date of issue / March 31, 2024

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Edit / Meijo International Education and Research Center

背厚 2mm

ISSN 2758-6405

Vol.2 No.1
2024.03

名城インターナショナル 研究
Journal of the Meijo University Center forInternational Education and Research⊳⊿⊿⊻⊾⊄≹≹⊸⊬⊽⊮≸⊸⊰⊴⊵⊺≷⋀≸⊬⊮≸⊵⊻≹

名城大学インターナショナル教育・研究センター