技術紹介「次世代双方向通信出力制御方式緊急実証」への取組み「次世代双方向通信出力制御方式緊急実証」への取組み
技術紹介■ 村下直久

Naohisa Murashita

1

はじめに

2012 年 7 月の再生可能エネルギーの固定価格買取制■ 森口益巳

Masumi Moriguchi

め，実際の出力制御の効果を確認することや，既設システムとの連係を重視した開発と実証を行った。出力制御
は，単方向通信による制御（インターネットよるスケ

度開始以降，太陽光発電を中心に再生可能エネルギー発ジュール方式）を主体として実証した。

電設備の接続申込み急速に増加した結果，電力各社で想・3 社実証定していた受入可能量を超過，または超過するおそれのあ

太陽光発電の出力制御は当面は不要であるが，将来的る状況が発生した。このため電力各社は，一定規模以上のに再生可能エネルギー発電設備の接続が増加した場合を系統への接続申込みへの回答を保留することを公表した。

考慮して，中長期的な観点を踏まえた実証を行うことを

その後，電力系統の専門家からなる経済産業省総合エ目的とする。

ネルギー調査会「省エネルギー・新エネルギー分科会新HEMS 注 1）や BEMS 注 2）等のエネルギーマネジメント

エネルギー小委員会系統ワーキンググループ」による電システムや蓄電システムとの連動，出力制御情報配信事

力各社の受入可能量の徹底的な検証および拡大施策の検業者が参画する場合のシステムのあり方を検討し，さま討が実施された。この結果，固定価格買取制度の運用見ざまな方式（制御方式，通信媒体，通信方式など）や出直しに加え，導入推進のための受入可能量の拡大方策を力制御シナリオから検証を行い，双方向通信による出力緊急的に講ずる環境整備の一つとして，遠隔で出力制御制御の実証データを取得した。

を可能とする技術の確立を行うことが必要となった。

本実証事業の体制を図 1 に示す。

その一環として，中央給電指令所等において，域内に分散設置される数十万箇所の太陽光発電設備の発電出力を把握し，これを踏まえたきめ細かな出力制御の指令を行うための機器および発電出力のマネジメントシステム構築を目的として「次世代双方向通信出力制御方式緊急実図1

証」が計画され，実証試験が 2015 年 6 月 5 日～2016 年
2 月 29 日の間で，4 電力会社（九州，東京，関西，北陸）および学校法人早稲田大学等の各サイトにて行われた。
東光高岳は，本実証事業の実証主体である東京電力

3
3.1

実証事業実施体制図（当時）

東光高岳が実施した実証事業項目とその結果
東光高岳が実施した実証事業の内容

ホールディングス株式会社（当時の社名：東京電力株式

東光高岳は東京電力ホールディングス株式会社から業会社）に対して実証試験等で支援を行ったので，本稿で務を委託され，3 社実証による双方向通信出力制御シスその概要について報告する。

テムの開発検証に参画した。
系統運用者（電力サーバ）と閉域網を介して，双方向2実証の目的と実施項目通信が可能な多機種対応型出力制御ユニットを，東光高岳の小山事業所内にある配電ネットワーク実証試験場に

本実証の目的は，多数の太陽光発電設備出力を把握設置された 50 kW 級 PCS 注 3）（中小規模事業者 PCS 出し，遠隔から出力制御を行うためのシステム構築であ力制御を想定）および住宅用 PCS へ接続し，遠隔からる。そのため，①通信方式の有効性・信頼性評価およびの出力制御機能の確認試験を行った。

出力制御方式の標準化検討，②太陽光発電設備の遠隔出力制御システムの開発を実施した。
②項に関しては，九州電力株式会社による実証（九州実証）と，東京，関西，北陸の 3 電力による実証（3 社実証）とが並行して進められた。
・九州実証
太陽光発電の出力制御は喫緊の課題であり，早期に実効性のあるシステムの開発・運用を目的とする。そのた28

東光高岳技報 Vol.3 2016

出力制御指令は，早稲田大学に設置された系統運用者を想定した電力サーバおよびアグリゲータ 注 4）を想定した仲介サーバから，携帯通信会社の閉域網やインターネットを介して，東光高岳サイトに送信される。
当該指令にしたがって，各 PCS は出力制御を実施し，その結果をサーバに返送する。
双方向通信出力制御の概要を図 2 に，出力制御の全体システム構成を図 3 に示す。

「次世代双方向通信出力制御方式緊急実証」への取組み（a）東光高岳 50 kW 級 PCS

図2技術紹介（b）各住宅用 PCS

双方向通信出力制御データの概要

また，表 1 に東光高岳の実証試験項目と，図 4 に試験場での検証装置の設置状況を示す
表1

東光高岳の実証試験項目

分 類

実施項目

中小規模事業者
PCS

出力制御ユニットの接続試験

住宅用
PCS

出力制御確認試験
出力制御ユニットの接続試験
出力制御確認試験   （c）出力制御ユニットと通信器

対象 PCS

備 考

東光高岳    50 kW PCS
A社
50 kW PCS

携帯通信網を使用
した双方向通信
双方向通信は，多機種対応型出力制御ユニットを使用

B社
C社

3.3 kW PCS
5.5 kW PCS

図4

東光高岳試験場試験機器設置状況て次の日の出力制御のパターンを送信するが，当日の状況により見直しを行い，出力パターンを随時更新するケース。
な お， 出 力 制 御 を 実 施 し な い 場 合 は， あ ら か じ め

3.2

PCS に格納しているデフォルトカレンダで発電する。

試験結果

PCS の出力制御方式としてあらかじめ 10 パターンの試験シナリオを作成し，2015 年 12 月 16 日～2016 年
1 月 19 日の間で計 17 回の試験を実施した。

その結果，すべてケースで双方向通信による太陽光発電の出力制御が，正常に実施できることを確認した。
実施した試験シナリオ②の一例を図 5 に示す。

シナリオは，大まかに下記の 2 ケースを想定した。

図 5 上 部 の 枠 の 中 に 記 載 さ れ た 文 字 列 は，

① 前日の 17：00 に次の日の発電量，負荷を想定しOpenADR 注 7） プロトコルによる出力制御情報であり，て次の日の出力制御のパターンを送信するが，当日下部のグラフは，出力制御によって修正された太陽光発の状況により見直しを行い，当日の 9：00 に修正電量の推移を表す。

値を送信するケース。

本シナリオの概要は以下のとおりである。

② 前日の 17：00 に次の日の発電量，負荷を想定し

図3・前 日 17：00 に， 翌 日 10：00～12：00 の 2 時 間 で

東光高岳サイトでの出力制御システム構成図

東光高岳技報 Vol.3 2016

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技術紹介

「次世代双方向通信出力制御方式緊急実証」への取組み

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おわりに

東光高岳は，再生可能エネルギーの急速な台頭に伴い安定的な電力系統の制御に双方向通信による PCS 出力制御は今後の欠かせない技術であると考えている。
今回の実証試験にて，太陽光発電を対象に，電力系統に連系している出力制御機能付き PCS に対して，専用通信回線による出力制御情報の送受信の実効性を確認することができた。
本実証は 2016 年度にフォロー研究を実施し，引き続
き 1 年間，盆・正月などの太陽光の余剰電力が大量発生する時間帯で出力制御等の検証を行う予定である。
そ の 検 証 を 確 実 に 実 施 す る と と も に，HEMS やBEMS 等のエネルギーマネジメントシステムや蓄電システムとの連動，双方向通信技術を用いた出力制御システムのあり方など，中長期的な観点からの要請を踏まえた課題について検証を実施していく所存である。
■語句説明
図5

試験シナリオ例

PCS の出力を 40％に制御する指令を送信
・当日 9：00 に，当日 10：00～12：00 の 2 時間で前半の 1 時間は 30％出力に変更
 後半の 1 時間は前日の設定どおり 40％出力のままとする指令を送信
・さ ら に 当 日 10：30 に， 当 日 10：00～11：30 の 1
時間 30 分間で前半の 1 時間は当日の設定どおり 30％出力のまま
後半の 30 分を 40％出力に変更する指令を送信
その結果，東光高岳サイト内の 4 台の PCS は，以下の通り出力制御されることとなる。
・～10：00

出力制御なし・10：00～11：00

30％に出力抑制

・11：00～11：30

40％に出力抑制

・11：30 以降

出力制御なし図 6 に東光高岳 PCS の上記シナリオ実施時の発電出

注 1）HEMS：Home Energy Management System 家庭で使うエネルギーを節約するための管理システム
注 2）BEMS：Building Energy Management System
ビルの機器・設備等の運転管理によってエネルギー消費量の削減を図るためのシステム
注 3）PCS：Power Conditioning System パ ワ ー コ ン
ディショナー 直流電力を交流電力に，交流電力を直流電力に変換するシステム
注 4）アグリゲータ：需要家の電力需要を束ねて効果的にエネルギーマネジメントサービスを提供するマーケター，ブローカー，地方公共団体，非営利団体などのこと。
注 5）VTN：Vertual Top Node OpenADR にて事業者や需要家間で情報をやり取りする際の，メッセージの送り手をいう。ちなみに受け手を VEN（Vertual End Node）という。
注 6）DCE：Data Circuit Terminating Equipment ユー
ザーの機器をネットワークに接続するための接続点を提供する装置の総称。
注 7）OpenADR： デ マ ン ド レ ス ポ ン ス 発 動 時， ア グ リ
ゲータと需要家との間でどんな情報（データモデル）をどのようにやり取りするのか（メッセージ交換のための通信プロ
トコル）を定めたもの。

力の実測値を示す。出力制御が指令どおり行われている。

村下直久

森口益巳

 術開発本部
技技術研究所  次世代系統技術グループ  兼  スマートグリッド事業推進部 開発・設計グループ 所属
次世代の系統技術およびスマートグリッドに関する研究・開発に従事

図630

東光高岳 50 kW 級 PCS の発電出力実測値

東光高岳技報 Vol.3 2016

 術開発本部
技技術研究所 次世代系統技術グループ 所属
次世代の系統技術に関する研究・開発に従事