論論文

DR shifTer（シフター）の開発

DR shifTer（シフター）の開発

文■ 細谷雅樹

Masaki Hosoya

1

はじめに2.1■ 原正典Masanori Hara

■ 田中 晃司
Koji Tanaka

リソース放電制御機能

DR shifTer は，蓄電池システムの負荷追従機能を利用

これまで，電力システムは電力需要のピークに対応すし，遠隔からの DR 指令発動時に蓄電池を放電させる。

るため，需要量に応じて大規模発電所（集中電源）の整蓄電池システムの負荷追従機能とは，受電側電力計で備を行い供給量を確保してきた。しかし，東日本大震災

計測した負荷（受電電力）をアナログ信号などに変換し以降，原子力発電所の停止に伴い，電力需給逼迫（ひっ（図 1），受電電力値があらかじめ設定された負荷追従閾ぱく）の解消や，災害に強い電源が求められてきた。そ値を超えた分，蓄電池を放電させる機能である。放電をこで，太陽光発電や蓄電池，電気自動車など，需要家側することにより，受電電力を負荷追従閾値に追従させ，に導入される分散化された小規模エネルギーリソースの一定に保つことができるため，需要家設備の契約電力の普及が進んできた。それに伴い，集中電源に依存した従超過を防ぐことができる（図 2）。

来型のエネルギー供給システムが見直されるとともに，蓄電池システムの負荷追従機能を利用するため，図 3

需要家側のエネルギーリソースを電力システムに活用すのように，受電側電力計と蓄電池システムを接続している仕組みの構築が進められている。

るアナログ信号線間に DR shifTer を追加する。

需要家が有するエネルギーリソースのひとつひとつは通常状態では，受電側電力計から取得した受電電力値小規模であるが，IoT を活用したエネルギーマネジメン
ト技術によりこれらを束ね，遠隔・統合制御すること（デマンドレスポンス（DR））で，電力の需給バランスを調整することができる。この仕組みは，あたかも一つの発電所のように機能することから，「仮想発電所 : バー
チャルパワープラント（VPP）」と呼ばれる。
各需要家が持つリソースの中でも，蓄電池，特にナトリウム硫黄（NaS）電池は充電容量も大きく，VPP での調整力としての期待が大きい。しかし，既存の蓄電池システムを遠隔 DR に対応させるためには，蓄電池システムの改造が必要となり，メーカや機種ごとに改造対応

図1をするため，多くの費用や労力を必要とする。

蓄電池システム構成図

そこで，東京電力エナジーパートナー株式会社では，メーカや機種に依存せず，蓄電池などのリソースを遠隔DR 制御する仕組みを開発した。東光高岳ではこの技術を実現するための機器，DR 制御装置（DR shifTer）を開発した。本稿ではこの DR shifTer の詳細と，これを使用した VPP 実証試験の結果について述べる。

2

DR shifTer とはDR shifTer は， 蓄 電 池 の メ ー カ や 電 池 種 別 を 問 わずに簡単に導入すべく設計された遠隔 DR 制御を実現する 装 置 で あ る。この制御方式には特長があり， 電力 の shifT 技 術（smart harmony information fromTEPCO）と称する技術にもとづくものである。以下，
DR shifTer の遠隔 DR を実現するための機能を説明する。
2

図2
東光高岳技報 Vol.5 2018

蓄電池システム

負荷追従機能論

DR shifTer（シフター）の開発

文をそのまま蓄電池システムへ通知するため，通常の蓄また，OpenADR のレポート機能で，上位アグリゲー電池システムの運用と同等となる。しかし，DR 指令受タのシステムに対し，1 分周期で受電電力量や蓄電池残信時には，図 4 のように DR shifTer が受電電力値にオ量，蓄電池充放電電力を通知する。上位アグリゲータのフセットを加えて，蓄電池システムへ通知することにシステムは，受電電力量や蓄電池充放電電力から，DRより，負荷追従閾値を強制的に超過した状態を作り出し制御の状況の確認や，蓄電池残量から DR 指令量の調整て，放電を行うように働く。放電量については，遠隔よをすることができる。

り受信した DR 指令値および，DR shifTer で計算して

表1いる受電電力のベースライン値（DR 制御をしなかったOpenADR 仕様
仕場合に，本来使用していたと想定される受電電力値）を用いて計算される。

2.3

様データモデル

OpenADR2.0b

通信プロトコル

Simple HTTP PULLノード

VEN 注 1）

ベースライン演算機能

DR で取引される需要制御量は DR の要請がなかった場合に想定される電力需要量（ベースライン）と実際の電力需要量（実績値）との差分として算出される（図（1）5）
。DR が円滑に行われるためには，ベースラインの算出が必要となる。
図3

蓄電池システム構成図（DR shifTer 設置）

図5

ベースラインイメージ

そこで，DR shifTer では，ベースラインを演算する機能を実装している。ベースラインは，High4of5（当日調整あり）で算出をする。High4of5 は，過去の受電電力データを参照し，DR 当日のベースラインを算出する手法である。本手法に対応するため，DR shifTer では過去 30 日分の 30 分ごとの受電電力データを保持す
図4

2.2

DR shifTer による受電電力調整

OpenADR 通信機能

DR shifTer は遠隔からの DR 指令に対応するため，OpenADR プロトコルに対応している。仕様を表 1 にる機能を有している。

3

VPP 実証試験

3.1

VPP 実証試験について（1） VPP 実証試験概要示す。通信は Simple HTTP PULL 型に対応しており，2017 年度の VPP 実証試験は，VPP 構築実証事業のDR shifTer から一定周期で上位アグリゲータのシステ中で，2018 年 1 月 9 日～2 月 2 日の期間に実施された。

ムに対しポーリングを行う。ポーリングにより DR 指令

東京電力エナジーパートナー株式会社では，2016 年の発令を認識することができる。

度の実証試験で，既設 NaS 電池システムを改造して東光高岳技報 Vol.5 20183

論文

DR shifTer（シフター）の開発

DR 対応することにより DR 制御に成功している。2017年度は，既設 NaS 電池以外にリチウムイオン電池や発電機の制御を含む大規模 DR を電源 Ib 相当メニューで実施することを目的に参画した。多様な電源リソースを DR 対応させるため，各システムの改造の必要のないDR shifTer を適用した。
開 発 し た DR shifTer の 外 観 を 図 6 に 示 す。DR
shifTer は，リソースの放電制御を行う PLC（プログラマブルロジックコントローラ）と，OpenADR 通信を行う東光高岳製品であるエコ．Web5LiteG の二つのコントローラを実装している（2）。

図7

NaS 電池盤に設置した DR shifTer（2） 実証試験構成
VPP 実証試験でのシステム構成を図 8 に示す。DR
shifTer は，子アグリゲータである東京電力エナジーパートナー株式会社の直下に位置する。
（3） 試験方法
図 8 より，試験方法について説明する。まず，VPP基盤事業者から DR 指令が発令される。DR 指令を受信
図6

した親アグリゲータは，直下に存在する子アグリゲータ

DR shifTer 外観

に対し DR 指令を通知し，子アグリゲータは接続してい本実証では，DR shifTer を需要家設備 4 個所（NaSる各サイトに対し DR 指令を通知する。DR shifTer を電池：1 個所，リチウムイオン電池：2 個所，発電機含む各サイトは，DR 指令の指令値（削減量 kW）およ+ リチウムイオン電池：1 個所）に設置した。図 7 に，び DR 実施期間に従い，DR 制御を実施する。各サイト

NaS 電池盤に設置した DR shifTer を示す。

は，定周期で子アグリゲータへ OpenADR のレポートを送信し続ける。子アグリゲータは，各サイトから収集

図84

東光高岳技報 Vol.5 2018

VPP 実証試験構成

DR shifTer（シフター）の開発

論

文

した情報をもとに DR の実績報告を親アグリゲータへ行が加えられて負荷追従閾値を超過した分を放電した結果う。そして最終的に親アグリゲータから，VPP 基盤事を示している。一方，受電電力（負荷）は DR 開始前と業者へ DR 実績報告が通知される。

比較して低下している。
以 上 の よ う に，DR shifTer は，DR 指 令 を 受 け て

2.4

VPP 実証試験結果

VPP 実証試験での DR shifTer の動作確認結果の一NaS 電池を適切に制御することによって，削減指令値に相当するネガワット 注 2）を抽出することに成功した。

例として，NaS 電池へ接続された DR shifTer の DR 制
御の結果を図 9 に示す。試験時の DR 実施条件は，期間が 10:00～11:00 で，指令値（削減量）は 3,000 kW

4

おわりにである。図 9 の 10:00～11:00 の時間帯を確認すると，

2017 年 度 VPP 実 証 試 験 を 通 じ て， 開 発 し た DR

ベースライン計算値が約 20,000 kW であるのに対し，shifTer を使用して分散化した需要家のエネルギーリ受電電力が約 17,000 kW になっている。これは，DRソースを，遠隔で制御することができた。

実施時間帯に，NaS 電池が削減量である 3,000 kW 放リソースシステムのメーカ，機種に関係なく DR 制御電をしたため，受電電力がベースラインよりその分低いできる DR shifTer は，今後の VPP 市場においてキーア値になったことを示すものである。

イテムになると考えられる。今後も，DR shifTer の機能アップを図り市場へ展開していく所存である。
■参考文献（1） 資源エネルギー庁：「エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネスに関するガイドライン」（2017）
http://www.meti.go.jp/press/2017/11/20171129001/2017
1129001-1.pdf（2） 岡井正雄，今井直樹，赤下尚司，加藤貴大：「エコ．
Web5Lite」，東光高岳技報，No.4（2017）

図9

DR 時間帯の受電電力とベースラインの比較

ここで，DR 実施時間帯の受電電力値と受電電力補正値を図 10 に示す。受電電力補正値とは，図 3 のとおり，DR shifTer から蓄電池システムに対して出力する受電電力値である。
DR 開始時刻（10:00）になると，受電電力補正値が■語句説明
注 1）VEN：VEN（Virtual End Node） は OpenADR の下位側のノードを示す。アグリゲータが VTN（Virtual TopNode），需要家が VEN に相当する。
注 2）ネガワット：需要家の節約により余剰となった電力を，発電したことと同等にみなす考え方。本件では，蓄電池などのリソースを放電させることにより実現している。

約 25,000 kW にシフトして一定に保たれている。これは，NaS 電池システムの負荷追従閾値が 24,900 kW であるため，DR shifTer により受電電力値にオフセット

細谷雅樹

技術開発本部
技術研究所 ICT 技術グループ
通信機器の開発に従事

原所属

正典

スマートグリッド事業推進部
事業開発グループ 所属

田中晃司

東京電力エナジーパートナー株式会社
E ＆ G 事業本部 所属

図 10

DR 時間帯の受電電力と受電電力補正値の比較
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