これからのエネルギー技術

NEXT ENERGY TECHNOLOGY

北九州スマートコミュニティ創造事業
北九州市環境局環境未来都市推進室

抄録
北九州スマートコミュニティ創造事業は、日本型スマートグリッドの技術を確立し、我が国の成長につなげるための実証事業であり、経済産業省の支援を受け、2010 年よりスタートした。本事業には、電機や通信関連など様々な業種の企業が参加しており、その企業数は 2012 年 3 月現在で 53 である。
本事業の「目指すべき社会像」として「需要家が参加するエネルギーシステム」を掲げており、それを実現するための技術として地域節電所（CEMS Cluster Energy Management System）、HEMS（HomeEnergy Management System）や BEMS（Building and Energy Management System) などのエネルギーマ
ネジメントシステム、次世代電力量計であるスマートメーター、蓄電システム、メーターリング、通信技術などがある。
本項では、北九州スマートコミュニティ創造事業に参加している各企業により、各技術の概要や事業の全体像について紹介する。

1. 実証地域の概要（3）産業リソースの地域での活用
地域全体でのエネルギー利用の最適化を図るため、隣接

北九州スマートコミュニティ創造事業を実施する北九州

する工業地帯から、電気や水素等の産業リソースを地域で市八幡東区東田地区は、1901 年に官営八幡製鉄所が操業活用する。

開始した地であり、この地では、その後長く製鉄業が営ま（4）社会インフラとしてのスマートグリッド基盤の活用れてきた。製鉄所の合理化の流れの中、1980 年代より、製鉄所構内のうち、およそ 120ha を民生地区として再開

本事業を通じて整備するスマートメータ等の情報通信イ

発を進めており、現在では、およそ 300 世帯、70 事業所

ンフラを活用して、市民や事業者の利便性向上につながるが立地し、昼間人口は 6,000 人を数える。

「見守りサービス」等を検討・実施する。

またこの地域は、特区制度を活用して平成 17 年より「特3. 実証事業の目的定供給」で天然ガスコジェネ発電所から自営線による電力供給が行われている。

本事業は、2010 年 4 月、経済産業省より日本版スマー

2. 北九州スマートコミュニティ創造事業の特徴

トグリッドの実証を行う地域として選定されたものであり、その目的には、地域エネルギーの効率的なマネジメン

本事業の特徴を挙げると、以下の 4 点である。

トの実施とこの事業を通じて開発した技術やノウハウを海外輸出するなどして、我が国の成長につなげるとある。現（1）地域全体におけるエネルギーマネジメント

在、この事業ではエネルギーマネジメントを中心とする開 この地域すべての需要家（300 世帯、70 事業所）を対象

発を進めているところであるが、将来的には、市民の利便にエネルギーマネジメントを行い、中央コントロールセン性向上につながるよう、交通や安全安心など多くの社会イ

ターとして「地域節電所」を、情報のゲートウェイとして、

ンフラを含むスマート化を進めていきたいと考えている。

スマートメータ等を設置する。

エネルギーマネジメントについては、現在、50 を超える企業や団体が参加して、技術開発を進めているところで（2）新しい電力料金制度等の仕組みの創設あるが、本実証事業の基本的な考え方は「需要家が参加」

負荷平準化、再生可能エネルギーの電力を使いこなすた

する新しいエネルギーシステムを構築することにある。こめに、電力の需給状況にあわせて電力料金を変動させるダ

れまでエネルギーの消費者いわゆる「comsumer（コンイナミックプライシング等の仕組みを創設する。

シ ュ ー マ ー）
」で し か な か っ た 需 要 家 が、 生 産 消 費 者

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（3）省エネルギー「prosumer（プロシューマー）」になっていくことで、より効率の良いエネルギーシステムを作ろうというものであ

近年、省エネルギーの重要性はますます高まっており、る。この生産消費者（prosumer）の意味は、単なる太陽光本事業では、スマートメータ経由の情報提供による、いわ発電や燃料電池等の発電システムを需要家が有していると

ゆる可視化と一部で導入する HEMS、BEMS 等のエネルいうことだけではなく、省エネやピークカットといった行

ギーマネジメントシステムの導入により、省エネルギーを動も広義の「生産」と捉えているものである。

推進する。

こうした「需要家が参加する新しいエネルギーシステム」（4）災害時における自立運転システムの下で、具体的な成果として考えているものは、以下に掲
げる 4 点である。

スマートグリッドはいわゆるマイクログリッドとは異なり、一定程度、一般電気事業者等の電力系統と連携し、相（1）負荷平準化

互に協力関係にあることが重要である。一方、大規模電力

都市のエネルギー需要は、需要家の種類によって異なる系統につながっているために、災害時等で万が一系統が止が、一般的に、オフィスや商業部門であれば、昼間ピーク

まったときにはスマートグリッドのシステムも使用できなを迎え、家庭部門であれば朝夕にピークを迎える。本事業

くなるが、本事業では、万が一の災害時でも必要最小限のでは、情報通信技術や蓄電池を活用し、様々なタイプの需量について自立運転できるシステムを構築する。

要家を組み合わせて、ピークカットやピークシフトを行

4. 実 証事業の全体構成及びエネルギーマネジメ
ントの流れ

い、地域全体での負荷平準化につなげる。
（2）再生可能エネルギーの最大活用
太陽光等の再生可能エネルギーは、今後更なる大量導入

本実証事業は、電力の使用状況や再生可能エネルギー発

が 期 待 さ れ て お り、 国 は 太 陽 光 発 電 を 2020 年 ま で に電状況等の情報を提供するとともに、需要家に省エネ等の2,800 万 kW にする目標を掲げている。こうした再生可能

各種ガイダンスを行う中央コントロールセンター「地域節エネルギーの大量導入社会に備えて、できるだけ出力抑制

電所」と「地域節電所」と各需要家とのゲートウェイとなすることなく、再生可能エネルギーの電力をうまくつかいる「スマートメータ」、「地域節電所」からの要請に基づき、こなす仕組みを構築する。

自動で各需要家のエネルギーマネジメントを行う HEMS や【スマートメータ】
地域節電所と双方向の通信を行い、電力料金等の通知を受診し、 【地域節電所】（CEMS: Cluster Energy Management System)
電力使用量を送信する。
地域内の再生可能エネルギーや、
BEMS、HEMS、基幹電力と IT 網で
地域節電所（CEMS））
東田コジェネ
接続し、最適なエネルギーマネジ
メントを促す。
【HEMS】

ｺﾐｭﾆﾃｨ設置
型蓄電池＋−（Home Energy Management System)

地域節電所と連携し、家庭内の電力制御を自動で行う。

太陽光発電【BEMS】IT 網（Building and Energy Management System)

地域節電所と連携し、ビルの電力制御を自動で行う。

一般家庭

ビル
BEMS/FEMS

HEMS

スマートメータ

宅内表示器【FEMS】（Factory Energy Management
System)

負荷
空調

蓄電・蓄熱
−＋

発電

負荷
空調

照明

蓄電・蓄熱
−＋

発電

照明

図1

北九州スマートコミュニティ創造事業の構成

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地域節電所と連携し、自然エネルギーと工場特有の電力変動を吸収して、電力の安定性を確保する。

これからのエネルギー技術

NEXT ENERGY TECHNOLOGY（1）ベーシックプライシング

BEMS 等のエネルギーマネジメントシステム、地域全体や各需要家のピークカットやピークシフトを行う蓄電池、太本実証において、基本となる料金プランである。いわゆ

陽光発電等の発電システムにより構成されている。

る季節別・時間帯別の季時別料金で、夏季の昼間が最も高

具体的なエネルギーマネジメントの流れとしては、く、夜間や夏以外の季節は安くなる仕組みで考えている。
（2）リアルタイムプライシング（1）各エネルギーマネジメントシステムは、翌日の需要予測を行い、その情報を「地域節電所」に発信する。

日々変動する料金であり、毎日の需要や再生可能エネル（2）「地域節電所」
は、各需要家の需要予測と「地域節電所」

ギーの発電量を予測して「（1）ベーシックプライシング」

で実施する太陽光発電等の再生可能エネルギーの発電に 0.8 や 1.2 などの係数を掛けて設定することとしてい予測により、翌日の電力需給計画を立て、各需要家に発る。本料金は、スマートメータ等を介して前日の午後と当信する。その際、需要家の行動を促すための「ダイナミッ

日の朝に需要家に通知する。

クプライシング」と呼ぶ、電力料金も併せて通知する。
（3）エネルギーマネジメントシステムを設置している各需（3）ク リティカルプライシング（CPP：クリティカル・

要家は、「地域節電所」からの要請に基づき、省エネや

ピーク・プライシング、CBP：クリティカル・ボト

ピークカット、ピークシフトを行うよう、需要計画を

ム・プライシング）

変更し、その計画に沿って、自動でエネルギーマネジ「（2）リアルタイムプライシング」の需給予測に基づく

メントを行う。エネルギーマネジメントシステムを設調整がうまくいかなかった場合に設定する料金である。例

置していない需要家では、スマートメータ等からの情

えば、天気予報がはずれて再生可能エネルギーによる発電報に基づき、手動で需要機器をコントロールする。

量が多すぎた（少なすぎた）場合や需要予測と実際の需要が大きく異なった場合などに設定するもので、リアルタイ

例えば、太陽光発電システムから多く発電でき、ピーク

ムプライシングと同様、ベーシックプライシングに係数を

需要を上回るケースでは、昼間の電力料金を安くして、給掛けることを考えている。その場合の係数はリアルタイム

湯（蓄熱）、電気自動車、蓄電システム等による蓄電を行

プライシングより、幅を大きく持たせる予定である。

うことで、電力系統の安定化に貢献できるとともに、需要家にとっても安価な料金で電気を確保することができる仕本実証事業では、こうした電力料金制度のほか、先に述組みである。

べた様々な仕組みを総合的に導入して、効率的なエネル
ギーマネジメントシステムを構築することとしている。

5. 需要家参加のための仕組み
7. 最後に需要家参加のエネルギーシステムを構築し、負荷平準化等の成果を挙げていくためには、「需要家にとってのインセ

これまで、各機器やシステムの開発を進めてきたところでンティブ」が存在することが重要と考えている。そのためあるが、2012年 4月からは、東田地区に機器やシステムをの仕組みとして、本実証事業では「（1）自身の電力使用量

実際に設置し、地域の皆さんに参加いただく、本格的な実証はもちろんのこと、地域全体の電力需給状況を見えるようステージに入ることとなる。言い換えれば、これまで述べてにすること」はもちろんであるが、そのほかにも「（2）電力

きた様々な機能を「まち」が有した場合の新しいエネルギー需給状況に応じて電力料金を変えるダイナミックプライシ

システムの形が見えてくることとなる。このような実証はあング」や「（3）地域の電力需給に対する貢献度合いを評価すまり前例がなく、手探りな部分も多いが、需要家、そしてエるインセンティブプログラム」を導入することとしている。

ネルギーの供給者にとっても価値のあるものと考えていただ
けるエネルギーシステムを、本実証に参加いただいている

6. ダイナミックプライシングの概要

50を超える企業や団体の皆さんと一緒に作っていきたい。

profile上記の 3 つの仕組みのうち、北九州実証における大きな特徴がダイナミックプライシングであり、本項で紹介した

柴田 泰平（しばた たいへい）い。ダイナミックプライシングとは電力料金を地域の電力需給の状況に応じて変更するもので、本実証事業が目指す

1992 年 北九州市役所入職
ごみ焼却工場の維持管理、北九州エコタウン事業、PCB 廃棄物処理事業、地球温暖化対策政策などに従事し、2010 年
より北九州スマートコミュニティ創造事業を担当。

需要家参加のエネルギーシステムにおいて、中心となる社会システムである。今回の実証事業では以下の仕組みを検討している。

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地域エネルギーマネジメントシステム・スマートメーター
富士電機株式会社

1. 地 域 エ ネ ル ギ ー マ ネ ジ メ ン ト シ ス テ ム（Cluster

ギーデータをその必要性（高速応答性、頻度など）に応じ、Energy Management System）の目的

専用線や汎用的な収集手順で収集し一元管理する。このとき、地域エネルギーマネジメントシステムとスマートメー

一般産業、店舗流通、水処理、地域コミュニティなど、

タや蓄電システム、BEMS などの他システムのデータ連携

さまざまな分野におけるエネルギーの見える化や省エネへ仕様を標準化することによりマルチベンダー化を可能との取組みを実現するため、エネルギーの需給を統合管理す

し、地域エネルギーインフラとしての柔軟性や拡張性を確るエネルギーマネジメントシステム（EMS）が重要となる。

保することとしている。

当該地区は、 エネルギー需給の先端的モデル地区で、日々の生活や事業活動の中において省エネ活動が普通に取（2）発電、充放電指令などのリアルタイム性を要する制御、り込まれる地域コミュニティの実現を目指している。ここ

需要家ごとのエネルギー利用状況の把握、エネルギー需で活用される地域全体のエネルギーを制御する技術は、再給計画などを対象地域の要求に応じて、複数独立し配置

生可能エネルギーやコージェネレーションシステムと大規できる。

模系統の協調技術、電気自動車の充放電や、コミュニティ

地域エネルギーグリッドの電力品質を確保するととも設置型蓄電池による地域のエネルギー需給の確保や電力安に、上位の基幹系統からの潮流を平準化し、不安定な再生定化の技術、需要家ごとのエネルギーの見える化と、ダイ可能エネルギーの大量連系を実現している。

ナミックプライシングやエコポイントシステムによる需要（3）収集した情報を外部のサービスプロバイダーや施設の側管理支援技術である。

EMS に提供することで新しいサービスの創出を可能とす

実証事業は、対象地域のエネルギー供給者、需要家を情る。

報ネットワークで結び、地域エネルギーマネジメントシス
テムが地域全体の電力、熱、水素の計量、最適運用計画、

表 1 に主な機能項目を、図 1 にシステム構成を示す。

需給バランス制御、電力系統連系を行う。
この実証事業の成果は、今後海外へ展開する環境調和型

3. 次世代電力流通に向けた取組みのコンパクトシティのモデルケースになると期待されている。

2. 地域エネルギーマネジメントシステムの特徴

日本は、2020 年に太陽光発電で 2,800 万 kW、 風力発
電で 500 万 kW の導入目標を掲げている。再生可能エネル
ギーは CO2 を排出しない利点があるものの、発電量の変動（1）地域のエネルギーマネジメントに必要な総合エネル

表1

分散型電源

機能項目

商用系統
連系点 連系点潮流制御

地域エネルギーマネジメントシステム
1. エネルギー需要予測や気象予測、新エネルギー導入時の系統制御や 蓄電池、EV を 組 合 わ せ た 地 域 全 体 の エ ネ ル
ギーマネジメント

太陽光・風力発電
発電管理

コジェネ燃料電池 地域設置蓄電池
発電制御

電圧制御

エネルギー貯蔵制御
ＣＥＭＳ

2. 電力系統との協調運転による安定化

需給運用計画機 3. 需要家ごとのエネルギー利用状況のリ
能アルタイム把握項4.
需要家負荷制御やダイナミックプライ
目
シングのデマンドサイドマネジメント

REMS

スマート
メータ

スマート
メータ

5. 需要家・エネルギー設備との標準手順
による接続

太陽光発電

太陽光発電

6. エ ネ ル ギ ー 使 用 量、CO2 の 見 え る 化
データの活用による新サービスの創出

蓄電池

蓄電池

図1

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FEMS

BEMS

燃料電池

スマート
メータ
太陽光発電

燃料電池

蓄電池

エネルギーマネジメントのための情報ネットワークイメージ46

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これからのエネルギー技術

NEXT ENERGY TECHNOLOGY
4. スマートメータリングシステムが大きいため、次の課題が懸念されている。
・余剰電力の発生・周波数調整力が不足する可能性

日本における電力系統の多くは、供給信頼度の向上・設・配電網の電圧上昇による逆潮流の困難化

備の効率的運用などを目的として、既に自動化されていこれらの課題に対し、次に示す技術開発を進めている。

る。その点で日本の系統は既にスマートグリッドであるといわれている。また、メータにおいても使用電力量の計（1）新エネルギー発電予測技術

測・課金・料金徴収まで全体を網羅するシステムが既に構余剰電力の発生、周波数調整力が不足する課題を克服す

築されており、スマートメータを業務効率化の目的で導入るためには、蓄電池による充放電が有効である。しかし、しても効果は限定的と考えられる。しかし、東日本大震災

蓄電池の容量に制約があるため、新エネルギー発電量を予および原子力発電所の停止により電力不足が顕著となり、測し、適切なタイミングで適切な量だけ充放電することがこれを回避するためのエネルギー需給安定策として、今後重要である。

5 年以内に総需要の 8 割をスマートメータ化する「当面のこれまで培ってきた各種予測技術を発展させ、太陽光発エネルギー需給安定策（案）」が示されている。

電量予測技術として、気象庁から配信される全世界の雲量

この方針を受け、スマートメータリングシステムを実現すから、任意地点の日射量を予測し、発電量に変換する技術

る主要な構成要素となるスマートメータ宅内表示器、情報を開発し、本実証試験にて、蓄電池制御に適用し、課題に中継を行うコンセントレータなどの製品開発を促進した。図対する有効性の検証を進めている。

2にスマートメータリングの全体構成イメージを示す。

（2）集中型配電電圧制御（1）スマートメータ

配電網の電圧上昇による逆潮流の困難化を克服するた開発したスマートメータは次の機能を備えている。

め、次世代配電自動化システムに向けた集中電圧制御の開（a）計量・計量値表示

発を進めている。集中電圧制御とは、配電系統の各点に設（b）上位システムとの通信により遠隔検針

置されるセンサ開閉器の計測情報から配電系統の電圧状態（c）電力供給停止／停止解除（ダイレクト計量時のみ）を把握し、分散配置された電圧調整機器に対し、タップ切（d）電圧・電流計測（上位システムからの要求時）

替回数の低減などを考慮して最適制御量を算出し、リアル（e）デマンドレスポンス実施のため宅内表示器との通信

タイムで集中制御するものである。

また、将来的には負荷制限機能を搭載することにより、制御対象とする電圧調整機器は負荷時タップ切換変圧器

電力不足への対応を考えていく。

（LRT：Load Ratio control Transformer）、自動電圧調整器（2）通信機能（SVR：Step Voltage Regulator）、静止形無効電力補償装置（SVC：Static Var Compensator）である。

スマートメータの最重要機能といわれる通信機能においセンターシステム
ＣＥＭＳ

ＭＤＭＳ

コンセントレータ

Ethernet
MQTT

通信ユニット（メータ実装）

専用 WAN

スマート
子メータ
ＨＥＭＳ

家電制御
プラグインハイブリッド

図2

通信

分散
電源等
（＋蓄電池）宅内表示器

スマートメータリングシステムの全体構成イメージ2012.5.14. no.265

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て、1980 年代から有線・無線を問わずさまざまな通信媒

ムを指す。表 2 に搭載する主な機能を示す。

体や機器、周波数を用いた通信方式を開発してきている。

5. 国際標準化

スマートメータに搭載した通信機能には、次の理由により通信方式に特定小電力無線を用いている。
（a）近年開放された周波数帯域のため干渉が少なく、かつスマートコミュニティ実証活動では、実証成果を国内外

透過性が良いこと。

に広く普及することを目標の一つとしている。特に海外へ（b）今後スマートメータは既設の置換え需要が多いため、の普及に重要な、実証成果および保有技術を IEC などの国

有線より無線の利用が有効であること。なお、デマン

際規格に整合する活動、すなわち国際標準化活動を実証事

ドレスポンスを実現するために、上位システムに対す業と並行して行っている。

る通信と宅内表示器に対する通信を考慮しなければな

例えば、蓄電池併用型風力発電出力安定化装置の技術らないことから、1 枚のプリント基板に 2 種類の無線を、IEC61850 などの重要なスマートコミュニティ関連国方式を搭載する方式（1 カード 2 チップ搭載型）とし際規格に反映させるために、欧州電気標準化委員会などのた。また、上位システムに対する通信には、スマート国際標準化に関わる機関と協議を行っている。

メータ搭載の通信ユニットがお互いに中継装置にもな

今 後 も、 エ ネ ル ギ ー マ ネ ジ メ ン ト シ ス テ ム（EMS：

るマルチホップ多段中継方式を採用した。

Energy Management System）、IED（Intelligent Electronic
Device）などの本実証事業などで蓄積したさまざまなス（3）宅内表示器

マートコミュニティ関連システム・機器技術の標準化活動

宅内表示器はスマートメータと直接通信することによを進めていく予定である。

り、消費電力・使用電力料金の見える化ならびに上位シス

6. 今後の課題等

テムからのデマンドレスポンス依頼を表示し、これに応答するために設置する。実際には、汎用のタブレット PC に次の機能を搭載する。

日本では昼夜の電力使用量差が激しく、このため負荷の（a）計量データ表示

平準化が大きな課題として挙げられている。また、大量導（b）電力使用量グラフ表示・電力料金表示

入されるであろう再生可能エネルギーならびにプラグイン（c）デマンドレスポンス依頼の表示・応答

ハイブリッド車・電気自動車のように蓄電機能を持つ機器（d）上位システムからのガイダンスなど、今までの需要パターンとは異なる事象を把握する意（e）メータとの通信味においても、本製品開発を行うのは重要な意味があると考えている。

（4）コンセントレータ

今後さまざまな機能について開発を進めていくが、上位

コンセントレータとは、一般に複数の回線を束ねる装置

システムと協調を取るのはもちろんのこと、需要家に受けをいう。本稿では、複数台のメータデータ情報を集約し、入れられる物作りを心掛けていきたいと考えている。

まとめて上位システムに送信する装置を指す。

これまで実証、調査事業への対応を主体にスマートコ

まとまった台数ごとにコンセントレータを設置し、限定

ミュニティ分野における技術や知見を拡大してきた。そのされたエリア内のメータデータ情報を集約して上位システ

実証調査事業も 2012 年度よりフィールドテストのフェー

ムに有線を経由し通信を行う。

ズに入り、成果の早期展開が待たれている。
特に東北における震災復興インフラに対し実証成果を反（5）MDMS（Meter Data Management System）

映し、安全・安心で利便性の高い街を構築することが至近

MDMS とは、スマートメータから収集するデータを分の課題と考える。

析し、需要家に付加価値の高いサービスを提供するシステ
表2

profile搭載する主な機能機能

データ収集

データ収集，停止／停止解除制御，装置管理（メータ・コンセントレータ・ネットワークなど）

監視

監視機能（メータ・コンセントレータ・ネット
ワークなど）

水谷 博成（みずたに ひろしげ）
1978 年 富士電機製造（株）入社
2000 年 富士電機（株）情報システム事業部
2011 年 富士電機（株）エネルギー流通事業部 主査
新エネルギー，スマートコミュニティ事業の企画，エンジ
ニアリング業務に従事

メータ管理，データ管理，状態管理，停電管理，
データ管理 料金管理，需要家管理，機器管理，需要予測・発電予測に基づいたデマンドレスポンス

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これからのエネルギー技術

NEXT ENERGY TECHNOLOGY
スマートコミュニティにおけるビルエネルギーマネジメントシステム（BEMS）開発 株式会社日鉄エレックス
1. BEMS 等のエネルギーマネジメントシステムの目的

本 事 業 に お け る 家 庭 や 業 務 ビ ル に 設 置 さ れ た HEMS
（ホームマネジメントシステム）および BEMS（ビルエネル
ギーマネジメントシステム）の目的は、低炭素社会を目指すために、太陽光や風力などの再生可能エネルギーは重要なエネルギー源である。しかし、これ・エネルギー損失（ロス）の削減、あるいはエネルギー効率

ら再生可能エネルギーは制御が困難でかつ発電量が天候やの改善により、建物全体のエネルギー消費量を抑制する。

気候に左右されるため、非常に不安定である。この再生可・建 物内の蓄電・蓄熱設備による余剰電力の有効利用や、能エネルギーが大量に導入された場合、電力供給システム

夜間料金の適用を図ることでエネルギー単価を削減する。

が不安定になると考えられ、需要と供給のバランスをうま・地域エネルギーマネジメントシステム（以下、CEMS とく調整する仕組みとして電力と情報通信技術をもつ「スする）の要求に応答し、余剰電力の地域への投入、またマートグリッド」の普及が期待されている。

は、地域内需給バランス逼迫時の負荷削減（DR 電力の投入）を行う。

そこで、北九州スマートコミュニティ創造事業（以下、本事業とする。）では、ことであり、また上記活動により、省エネ法を順守すると・再 生可能エネルギーの大量導入された社会モデルとし同時に、地域への貢献、社会への貢献を目指すことであて、「スマートグリッド」を構築し、電力の効率的に使える。図 1 に本事業のエネルギーマネジメントシステムの構る仕組みを作ること

成イメージを示す。

・地 域住民も需要および供給者として参加できるエネル

2. エネルギーマネジメントシステムの機能構成

ギーコミュニティを構築し、無理なく省エネできる仕組みを作ることエネルギーマネジメントシステムは、以下の機能構成と・さらに、電力だけでなく熱エネルギーや交通システム、なっている。
（図 2 に BEMS 構成イメージを示す。）

資源のリサイクルなど人々のライフスタイルを変える仕組みを作ること（1）設備・機器監視機能を目標としたまちづくりに取り組んでいる。

・センサ信号、計測値、設備の状態、設備各部位の計測値

本事業では、地域住民である市民や事業者（以下、需要等を収集・蓄積し、異常時は警報処理を行う。

家とする。）が参加できる仕掛けとして、エネルギーの「見・現 在の電力消費量・供給量から将来の需給状態を予測える化」、電力の需給状況にあわせて電力料金を変動させし、超過が予想される場合は警報処理を行う。

る「ダイナミックプライシング（以下、DP とする。）」により、住民に電力の需給状況を伝え、電力利用の変化を促す（2）機器制御機能

仕組みを作り、需給状況に応じて需要を調整できるエネル

・監視実績値および稼働計画、制御ポリシーに基づいて、制御対象設備の制御を行う。

ギーマネジメントシステムを組み込むことで、住民参加型

・CEMSとの情報連携を実施し、デマンドレスポンスを行う。

のコミュニティを構築する。

図1

北九州エネルギーマネジメントシステム構成イメージ2012.5.14. no.265

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図2

BEMS 構成イメージ（3）稼働計画・予測機能

・充電時間の制御（ON／OFF 含む）

・気象情報、実績データ、DP などにより電力需要・発電・・CEMS からデマンド促進要求時には、蓄電池として充電

熱需要予測を行う。

・C EMS からデマンド抑制要求時には、充電抑制もしくは・制御対象設備の稼働計画および制御ポリシーを作成する。

蓄電池としてビル系統に放電などを制御・管理できるシ（4）実績収集・照会機能

ステムを配置している。

・収集・蓄積した情報に対して各種の集計を行い、表示・

さらに、CEMS と連携することで、地域の充電スポット

出力する。

の空き情報や充電状況などが管理でき、さらに、再生可能

また、蓄電システムを組み込むことで、自然エネルギー

エネルギーをうまく取り込むことで、地域のエネルギー需の発電量にあわせて蓄／放電することができる。建物設置

給状況に適用した充電インフラが構築され、災害などの緊型蓄電池の主用途は、①太陽光発電（PV）変動の吸収、お急時の予備電力にも活用が期待される。

よび②需要時間帯シフト（夜間電力の活用）であり、蓄電

4. 今後の課題等

池制御の目的は、①系統潮流の平滑化と、②蓄電池充電状
態（SOC）の制御などがある。CEMS を中心とした各 EMSと協調運用することで、需要家参加型のスマートコミュニ

エネルギーマネジメントを核としたシステムおよび機器のティが構築できる。

開発を進めてきたが、2012 年より本格的な運用のフェーズに入ることになる。ホーム及びビルマネジメントシステムに

3. 電気自動車充電システム

おいては、人の意識に影響されることも多い。そのため、プ
ライシングによる経済合理性からの誘導だけでは、快適性

環境に優しい移動手段として、電気をエネルギーとするを損ない無理を強いることとなり継続的な取り組みの妨げに自動車（以下、EV とする。）が注目されている。EV がさらなりかねない。地域全体が少しずつ我慢をすることで、安心に普及するには、① EV の充電サービスの提供と充実、②して暮らせるまちづくりに寄与できるシステムおよび制度はEV を移動蓄電池として電力システムの需給調整の蓄電池と何かを参加している皆さんと考え、住民および企業が無理して利用することがあげられる。特に②の移動蓄電池としなく参加できるシステムが構築できるように協力する。

て利用するためには、V2G（Vehicle to Grid）が考えられる
充電管理およびビルの予備電力としての V2B（Vehicle toprofileBuilding）を活用するために、オフィスビルの業務用車両を

山口 善三（やまぐち よしみつ）

取り込んだ充電システムの利用シーンを想定している。

1991 年が、本事業では、業務用 EV の有効活用として、多数の EV

新日本製鐵（株）入社
エレクトロニクス・情報通信事業部
2001 年（株）日鉄エレックス
2009 年〜 エネルギーマネジメントシステム開発、エンジ
ニアリング業務に従事

マルチ充電器とスケジューリング機能により、複数のEV を同時もしくは順次充電することが可能となる。プライシングに応じた動作として、・デマンドに応じた充電モードの切替（急速 / 中速 / 低速）

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これからのエネルギー技術

NEXT ENERGY TECHNOLOGY
スマートコミュニティを支える ICT 基盤
日本アイ・ビー・エム株式会社

1. Smarter Planet（スマートな地球）

2. スマートコミュニティを支える ICT 基盤

IBM は 2008 年に、IT の活用により地球をより賢く、スSmarter Cities が実現する世界は、都市を構成する交通

マートにしていく Smarter Planet（スマートな地球）とい網、電力供給網などの物理インフラと、センサやネット

うビジョンを掲げた。これは、新しい時代の姿を描き出し、ワーク、コンピュータなどのデジタルインフラが一体化しIT の力で地球上の無駄や非効率、リスクをいかにして排た世界である。

除し、より豊かな社会を実現するかという課題にチャレン都市が抱える問題を解決してスマートにするためには、ジするものである。そしてその中でも、都市における様々都市を構成するさまざまな要素を効率的に連携するようデな課題を解決することを目指した Smarter Cities（スマー

ザインすることが重要である。

トな都市）への取り組みを積極的に展開している（図 1）。

状況を把握し、データを集めて、最適化するという基本

都市への人口の集中、エネルギー消費・CO2 排出の問題、

構 造 の も と、 機 能 化（Instrumented）、 相互接続社会インフラの老朽化、高齢化、交通渋滞など、都市には（Interconnected）、インテリジェント（Intelligent）という多様な問題が集約し、都市の問題を解決しない限り、地球

3 つの階層にシステムを分けて考えている。

規模での大きな問題を解決できないと考えたためである。

北九州スマートコミュニティ創造事業は、電力を安定供給する供給サイドの視点に加えて、需要家が参加することによる新しい形でのエネルギーシステムの実現を目指している。
たとえば、スマートコミュニティの代表的な取り組みであるスマートハウスでは、宅内の家電製品やエネルギー機
器（太陽光発電や燃料電池等）や電気自動車をネットワー
クで接続し、エネルギーの見える化を通じた省エネ意識の改善、ICT のサポートのもとで賢く機器を運転・制御すること等により、エネルギーの効率的な利用が可能となる。
更に、スマートハウスは、エネルギーに加えて、防犯・防災や健康、地域コミュニティなどのインターネットサービ
スへの展開により、需要家参加型コミュニティの拡大を目指している。
このように、スマートコミュニティでは、スマートハウ
スだけなく、スマートメータや、スマートなビルディング、

図 1 Smarter Cities の主要な構成要素

Intelligent
ダッシュボード
ビジネス連携
統合管理
分析 & 最適化

インテリジェントINTELLIGENTInterconnected
相互接続
INTERCONNECTED

統合資産 & エネルギー管理
オンサイト & 遠隔操作
管理外システムとの連携
データセンターのエネルギー管理

機能化
INSTRUMENTED

・空調、照明 ・消防、安全管理
・電気自動車・センサー
・セキュリティ、入退館 ・エレベータ
・水・電力・ガスの検針 ・太陽光発電、燃料電池、蓄電池

Instrumented

図 2 Smarter Cities の基本システム構造

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3. 北九州スマートコミュニティ創造事業での IBM の取スマートな交通、スマートな工場など、多くのシステムがり組み接続され、これらシステムのデータをもとに、地域エネル
ギーマネジメントシステムや、多様なインターネットサー
ビスが接続されることで、ますますその価値を増大してい日本アイ・ビー・エムでは、 我が国における Smarter

くと考えられている。

Cities の先導的プロジェクトである北九州スマートコミュ

しかし、住宅やビルに設置される機器や設備から、エネ

ニティ創造事業において、「地域全体におけるエネルギー

ルギーマネジメントを行うシステム、多様なサービスまで

マネジメント」を実現するための IT 基盤等の開発及び実証を、1 社単独で展開することは難しいと考えられる。そのに取り組んでいる。

ため、スマートコミュニティを支える ICT には、役割分担

その主要な取り組みである「スマートコミュニティ情報型での新しいサービスやビジネス展開を支援することが求統合基盤」は、経済産業省の「平成 22 年度地域エネルギー

められている。

マネジメントシステム開発事業」を通じて開発に取り組んできたもので、住宅やビル、EV などの様々な需要対象を（1）多 様なシステムや機器を統一的な手法で接続する

統一的な手法で接続し、スマートコミュニティの実現にこと向けて、役割分担型の取り組みを促進することを目指し

HEMSや BEMSなどの多様なシステムや機器を、多様なている。

ネットワーク環境において統一的な通信手法で接続し、機器「ス マ ー ト コ ミ ュ ニ テ ィ 情 報 統 合 基 盤」は、Smarter

からのデータ収集や機器に対する指示や制御を可能とする。

Cities の 基 本 シ ス テ ム 構 造 に も と づ き、 機 能 化（Instrumented）、相互接続（Interconnected）、インテリ（2）多 様なシステムや機器のデータを統一的な形式でジェント（Intelligent）という 3 つの階層で設計している。

蓄積し、サービス事業者へ提供すること

以下にその主要な機能や特徴を示す。

HEMS や BEMS などの多様なシステムや機器から収集し（1）多 様なシステム及び機器と接続するための双方向たデータを統一のデータ形式に変換し、見える化に代表さ通信機能

れる多様なアプリケーションに対して共通の手法で提供することで、多様なアプリケーション間の連携を迅速に実現

スマートメータ、HEMS や BEMS などの多様なシステムする。

や機器との間では、統一的な手法で接続することが欠かせ住宅
スマートコミュニティ統合ネットワーク

HEMS

電力メータ
ガスメータ
水道メータ

ビル・商業施設

BEMS
発電・蓄電設備

スマートコミュニティ
情報統合基盤エネルギー＆ユーティリティ
・スマートメータ・デマンドレスポンス
・CEMS
・BEMS
・HEMS

公共・安全

・統合オペレーションセンター
・地域防災無線・通報
・情報提供（天候・放射線・
花粉・警報・注意報）
・安否確認
・避難情報提供

暮らし・生活・宅内 CO2 見える化・省エネアドバイス
・地域 SNS
・地域広告

電力設備等

交通

・交通情報管理・EV 充電機能化
INSTRUMENTED

相互接続
INTERCONNECTED

図3

インテリジェントINTELLIGENT

スマートコミュニティ情報統合基盤

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これからのエネルギー技術

NEXT ENERGY TECHNOLOGY
4. まとめない。単にデータを収集するだけでなく、指示や制御のための双方向での通信が必要となるが、スマートコミュニティを構成する多様なネットワーク環境下（IPv4、IPv6、

スマートコミュニティが目指す新しい社会システムは、

ファイアウォール、VPN 等）で汎用的に実現することは容多くの企業による役割分担型の取り組みを通じて実現でき易ではない。

るものと考えている。

このようなシステム・機器間の接続を実現するため、低炭素社会の実現に大きく貢献する、太陽光発電、燃料

メッセージ型の通信をおこなう MQTT（MQ Telemetry

電池、蓄電池などのエネルギー関連機器、電気自動車、エTransport）プロトコルを採用した。MQTT により、各シ

コ家電およびエコ住宅設備などの我が国が持つ非常に競争

ステムは送受信する電文内容に注力すればよく、接続先や力の高い技術や製品群を、IT を活用して効率的に組み合ネットワーク環境の差異を考慮する必要がなくなる。

わせることで、新しい社会システムの実現に大きく貢献し

MQTT は、IBM と伊 Eurotech Group が共同で仕様を策ていきたい。

定したプロトコルで、その仕様はオープンかつロイヤリ
ティフリーで公開されている。また、センサや設備など機器同士をネットワークで接続し高度な制御をおこなう
M2M（マシン・ツー・マシン）の領域での標準メッセージ
ングプロトコルとしての普及をめざして、MQTT プロトコルを実装したソフトウェアを Eclipse に寄贈しオープンソースとして公開している。

（2）汎用性の高いデータモデル
スマートメータ、HEMS や BEMS から収集されるエネル
ギーマネジメントのためのデータに加えて、温度や湿度などの環境データ、システムや機器の動作状態・設定など、多様なデータを統一的に管理することが求められている。
タイムスタンプ・変数・値からなる汎用的なデータモデルを採用することで、多様なサービスに汎用的に対応できるようにする。

（3）サービス提供者に対する履歴型及びイベント型デー
タ提供インタフェース
サービス提供者に対しては、一定時間内に蓄積されたデータを検索できるインタフェースに加えて、システムや機器からのイベント情報を通知するなどのイベント型のイ
ンタフェースを提供している。

（4）多 様なシステム及び機器と接続する際の、電文レベルでのセキュリティ機能
消費電力量に代表されるエネルギーマネジメントのためのデータは、その情報が漏洩すると在宅状態が判断できる
められている。特に、多様なシステムや機器との間で送受

profile

信される電文やデータ内容については、システムや機器の梅田 浩之（うめだ ひろし）

恐れがあるなど、その管理には高いセキュリティ対策が求

認証電文レベルでのアクセス制御機能を実装することで、1993 年 日本アイ・ビー・エム（株）入社
IT アーキテクトとして、通信業・中央省庁のお客様向けシステム開発・コンサルテイング活動に従事
2009 年〜
スマートハウスやスマートグリッドに代表されるスマー
ターシティ領域での新規事業開発に従事

各システムが読み書きすべき事前に決められた種類の電文以外は送受信できないようシステム側で制御しており、システムや機器の正当性を確認する認証機能や、電文の暗号化機能とあわせて、情報漏洩や情報の改竄、不正アクセスが生じないよう高度なセキュリティ対策をおこなっている。

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スマートコミュニティを支える情報ネットワーク
NTT 西日本株式会社

1. エネルギーマネジメントのための情報ネットワーク

ントシステムと連携し、エネルギー制御を行うためのネットワー
クである。このネットワークは、大規模蓄電池等に対するリアル
タイム制御や、需要家のエネルギー制御に関わることから、高北九州スマートコミュニティ創造事業（以下、「本実証事

セキュリティ・高リアルタイム性・高信頼性が要求される。

業」と記す）が目指す「需要家が参加する新しいエネルギーシステム」の下で、最適なエネルギーマネジメントを実現（2）メータリングネットワーク

するためには、太陽光発電や蓄電池等の創・蓄エネルギー
系のシステム、需要家側に設置されるスマートメータやスマートメータを接続し、メータリング情報の収集や、HEMS／BEMS 等のエネルギーマネジメントシステム、そダイナミックプライシング情報の提供等を行うためのネッ

してエネルギーマネジメントの中核となる「地域節電所」

トワークである。メータリング情報は課金の元データとなを効率的に “つなぐ” 情報ネットワークが必要となる。

るため、データ改ざん等の悪意に対する高セキュリティが本実証事業において、情報ネットワークに対して要求さ要求されるとともに、小さなサイズの大量データを効率よれる信頼性やセキュリティ、コスト条件は、接続される機

く、低コストで収集できることが要求される。

器の特性や機能によって様々である。また、創・蓄エネル（3）サービスネットワーク

ギー機器やエネルギーマネジメント機器は、将来に渡って増設、エリア拡大していくことが想定されるため、あらか

需要家からエネルギー情報が収集できるようになると、じめ情報ネットワーク構築に関する基本指針を作成し、機エネルギー利用量の見える化に留まらず、「見守り」サービ器追加時には、基本指針に基づき情報ネットワークを構スへの応用など、様々なサービスへの発展が期待される。

築・拡大していくことが望ましい。

このような多種多様なサービスの提供に向けて、様々なト本実証事業において、地域節電所への接続が必要となるラヒックを効率よく処理できるコストパフォーマンスのよ

機器を抽出・整理し、情報ネットワークを以下の 3 つのカ

いネットワークが必要となる。

テゴリに分類した（図 1）。

2. ネットワーク構築における基本指針（1）監視・制御ネットワーク（1）監視・制御ネットワーク構築に関する基本指針

メガソーラや大規模蓄電池等の創・蓄エネルギー機器、
HEMS／BEMS等の需要家側に設置されるエネルギーマネジメ

監視・制御ネットワークにおいて、接続される機器の所

環境クラウド各種事業者等

大規模な創エネ設備等

データ連携

インターネットクラウド

CEMS
サーバ群

データ連携

メガソーラ

インターネット

監視や制御など、
リアルタイム性が必要な信号
エネルギーマネジメントのための情報ネットワーク

大規模
コジェネ

監視・制御 NW

メータリング NW

サービス NW（監視情報、システム
制御信号など）（メータデータ収集、ダイナ
ミックプライシング情報の配信）

様々なアプリケーション（見える化、
ヘルスケアサポートなど）

高セキュリティ・高リア
ルタイム性・高信頼性

高セキュリティ（改ざん防止）大量データを効率よく配信

様々な特性のトラヒックを効率よく処理、コストパフォーマンス

大容量蓄電池無線メッシュ NW等（アクセスNW）

EMS 連携（制御信号）

xGW

H/B/FEMS
等

・メータ情報（小さなデータ）が頻繁に流れる
・遠隔開閉
（制御）

データ連携（※将来的な拡張）

Smart
Meter

スマートハウス／スマートビル等ネットワーク
創・蓄エネ系の機器

図1

様々な家電

情報系の機器エネルギーマネジメントのための情報ネットワークイメージ

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これからのエネルギー技術

NEXT ENERGY TECHNOLOGY
有者やネットワークに対する要求条件を詳細に分析し、さらた、将来、スマートメータの数が膨大になることが想定さに以下の3つのネットワークに分類し構築することとした。

れるため、IPv6 アドレスによる接続を採用するとともに、セキュリティを確保するために、インターネットを経由せ（a）創・蓄エネルギー系機器を接続するためのネットワーク

ず、キャリアが提供する pure-IPv6 接続ネットワーク（ルー地域全体のエネルギー供給や利用量の平準化に用いられティングが特定のキャリアに閉じて管理されているため通る創・蓄エネルギー系機器に対しては、リアルタイムでの信経路の途中でデータを盗聴・改ざんすることが難しい）

制御が必要である。また、情報ネットワークが故障した場を用いることとしている。

合には、地域全体のエネルギー供給に対する影響が想定さ（3）サービスネットワーク構築に関する基本指針

れることから、高い信頼性が要求される。さらに、外部からの悪意ある攻撃等から守るための高いセキュリティも必

様々なサービスに用いられるネットワークであり、デー

要になることから、専用線等の閉域かつ高信頼なネット

タサイズや通信頻度なども様々である。基本的には、サーワークを用いることとする。

ビスの特性を考慮したネットワーク設計・構築が必要であ（b）xEMS 連携のための閉域ネットワーク

るが、現時点では、新たな専用ネットワークの構築は需要

HEMS や BEMS 等、需要家のエネルギーマネジメントシ

家負担の増加につながることから、既設のブロードバンド

ステムと連携し、需要家のエネルギー制御に関わるネット

ネットワークの利用を基本としている。将来的に様々なワークであることから、高セキュリティが要求される。そサービスが発展してきた際には、新たなネットワーク構築の一方で、ネットワークの故障が与える影響範囲が特定の指針が必要となる可能性がある。

需要家に限定されること、ネットワークコストが需要化負3. 今後の課題等

担となることから、（1）で述べたネットワークと比べると、信頼性とコストが適度にバランスしたネットワークを採用することが望ましい。公衆 IP 網を用いた VPN（仮想プライ

エネルギーマネジメントのための情報ネットワーク構築

ベートネットワーク）やキャリアが提供するマネージドに対する考え方を整理し、現在、情報ネットワークの構築

ネットワーク（ルーティングが特定のキャリアに閉じて管を進めているところである。今後、実証事業を通じて明ら理されているため通信経路の途中でデータを盗聴・改ざん

かになる課題を基本指針にフィードバックしていく必要がすることが難しい）を活用し、閉域ネットワークを構築すある。また、スマートコミュニティにおいては、エネルギーることとする。さらに将来的に需要家数が膨大になること

分野以外にも、安心・安全、ヘルスケア・医療、交通、行政、が想定されるため、IP アドレスが潤沢に用意できる IPv6

教育といった様々な分野での発展が期待されるところであアドレスでの接続を推奨している。

り、対象分野の広がりにあわせた情報ネットワークのアー（c）インターネット経由での接続

キテクチャ検討や基本指針の拡充などが必要である。

需要家によっては、HEMS 等のエネルギーマネジメント
機器を接続するために専用の情報ネットワークを新たに導

profile

入することはコスト面で大きなハードルとなることが想定される。すでにインターネット接続が普及している現在においては、既設のネットワーク設備をそのまま利用できる

浦田 穣司（うらた じょうじ）可能性も高く、この場合、新たなネットワーク構築コスト

1992 年

日本電信電話（株）入社 交換システム研究所
ネットワークシステムの開発に従事
1999 年 西日本電信電話（株） 研究開発センタ
IP ネットワークサービスの開発に従事
2010 年 同 技術革新部 環境経営推進室

が不要となる。HEMS や BEMS 等、需要家のエネルギーマ
ネジメントシステムの接続方法のひとつとして、インターネット経由での接続にも対応することとしている。

（2）メータリングネットワーク構築に関する基本指針

profile本実証事業で用いるスマートメータは、メッシュ型無線での通信を行う仕様となっている。メータリング情報は、

明石 信宏（あかし のぶひろ）

スマートメータからスマートメータへと、マルチホップか1991 年

日本電信電話（株）入社 北九州支店設備部
企業向け通信システムの設計・構築に従事
2004 年 NTT レゾナント サービス企画部
ビジネスインキュベーション開発に従事
2009 年 西日本電信電話（株） 北九州支店
法人営業本部 SE 部門

つメッシュ型の無線通信によって、無線の集約点となるコ
ンセントレータ機器に集められ、地域節電所に届けられる。コンセントレータと地域節電所間は、小さなサイズの大量データを効率よく、かつ低コストで収集できることが要求されるため、公衆 IP 網を用いることとしている。ま2012.5.14. no.265

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