四国電力，四国総合研究所
研究期報１０８（2018年6月）
２１－３６ページ

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向けサービス（第 3 報）㈱四国総合研究所 産業応用技術部 多田

キーワード：

ＶＰＰサービス
ＥＭＳ
蓄湯式給湯器
蓄電池
発電予想
需要予想

Key Words：

安伸

Virtual Power Plant Service
Energy Management System
Hot water storage type water heater
Storage battery
Power generation prediction
Demand forecast

The new residential services with Virtual Power Plant technology（the 3rd report）

Shikoku Research Institute, Inc., Industry Application Technology Dept.
Yasunobu Tada

Abstract

The Virtual Power Plant(VPP) technologies that control many home devices remotely are in development foreffective utilization and home use of solar photovoltaic generation.
We studied the concrete means to realize the VPP services. We proposed the methods to expect the generation
kilowatts of photovoltaic cells and the demand kilowatts of houses using the past records of generation and demandkilowatts and the data of weather forecast. We proposed the methods to plan the operation programs of the hotwater storage type water heaters (heat pump water heaters) and the Storage batteries of houses.
We studied the operation methods to manage both the home economy and the contribution to power supply anddemand adjustments.

－21－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

１．はじめにけると、特定時間帯の太陽光発電電力は、

小型太陽光発電（10kW 未満）に対する再生可能エネ

太陽光発電電力＝最大発電電力×天候係数

ルギー固定価格買取り制度（FIT）による買い取りが 2019

で求めることができる。毎時のデータが並ぶため、1 日で年 11 月より順次終了することを踏まえ、VPP 技術を使ったは最大発電パターンとなる。（図１）

新たな住宅向けサービスに関して 2016 年度に検討を行った内容についてこれまで 2 回報告した１）2)。前回報告においては、新たな住宅向けサービスとして、蓄エネルギー
機器の蓄エネルギー時間帯を、エネルギー需給や価格にあわせて調整する方法、蓄エネルギー機器の運転時間帯調整を行った際の、調整回数や調整電力量を、実際の住宅内電力測定データを使用してシミュレーションを実施し、定量的に評価した結果および、シミュレーションで予想された調整電力量から、蓄エネルギー機器の運転時間帯調整の経済性や実現可能性を評価した結果を報告した。

図１ 太陽光最大発電パターンの求め方

引き続き 2017 年度は、太陽光発電電力予想方法、住宅需要予想方法の検討およびこれらを使ったエコキュー
ト・蓄電池運転計画策定方法について検討した。太陽光

なお、気温の影響に関しても補正すべきであるが、平均発電電力予想および住宅需要予想は、全国大でサービ的な気温の影響は最大発電電力に含まれているため、今スを展開することを想定して、比較的データの得やすい

回は補正しなかった。

制御対象住宅での実績データと一般的な天気予報（天候

住宅固有の設置条件による特性を把握するためには、

および気温の予想）を使って予想することで計画した。

ある程度の期間のデータが必要なため、今回の検討では2016 年度と同じ実際の住宅の電力測定データや天気予

暦の月 1 ヶ月間のデータを使って特性を分析した。なお、

報および同じ時期の実際の天候（いずれも気象庁発表デ

期間の区切りは、実データ分析結果を見ると太陽の天球ータ）を使った検討結果を報告する。

位置に基づく二十四節気を使った方法（月中旬～翌月上旬）の方が良いと思われる。

２．太陽光発電電力の予想

天候係数は今回は天気予報に対応させる必要があるた

2.1 太陽光発電電力の予想方法

め、天気予報の予報文（晴れ、晴れ時々曇り、曇りなど）

太陽光発電電力は下記 2 要素に大きく影響されると考に相当する天候実績時の太陽光発電データを使って求えられる。

めた。（図２）・住宅固有の設置条件
太陽光パネル特性、太陽光パネル設置条件（方位、傾斜角など）
・気象条件
日射量・気温条件など
すなわち、住宅固有の設置条件と気象条件を組み合わせることで、かなりの精度の予想が可能と考えられる。
ある期間の同じ時間帯の特定住宅の最大発電電力は、その期間の平均的な気温条件下での最高条件の日射量時の発電電力に相当し、住宅固有の設置条件を反映していると考えられる。
気象条件（日射量）により、実際の発電電力量は先に求めた最大発電電力より小さくなる。すなわち、天候による発電電力制限因子を天候係数（0＜天候係数＜1）と名付－22－

図 2 天候係数の求め方

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

2.2 太陽光最大発電パターン
住宅太陽光発電実績データを使って、最大発電パターンを求めた例を図３に示す。太陽光単位容量（1kW）あたりの毎時の発電電力量で表示している。

図 3 太陽光最大発電パターンの例
2.3 天候係数
地理的に近い複数の住宅太陽光発電実績データを使って、天候係数平均値を求めた例を図４に示す。なお、天候が変化する場合（例えば晴れのち曇り）は、それぞれの天候の天候係数（晴れと曇り）を組み合わせることで対応する。
天候は表１の１３分類とした。日射を主に考慮して雨天は（曇り一時雨～雨）ひとくくりにまとめた。
表 1 天候分類
晴れ

晴れ時々曇り曇り時々晴れ晴れのち曇り晴れのち時々曇り

曇りのち晴れ

曇りのち時々晴れ

曇り

雨

曇りのち雨

雨のち曇り

晴れのち雨

雨のち晴れ

－

－

－

（1） 晴れ（2） 晴れ時々曇り

図 4 天候係数の例〔（1）～（2）〕－23－ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）（3） 曇り時々晴れ（4） 曇り（5） 雨

図 4 天候係数の例〔（3）～（5）〕天候係数には変動があるため、8 時～15 時の間の天候係数を平均した結果を図５に示す。冬場は太陽高度が低いため、
特に悪天候時に値が小さくなる傾向がある。なお、雨天に関しては比較的明るい（日射量が多い）場合と非常に暗い（極端に日射量が少ない）場合があり本来は 2 分類する必要があるが、普通の天気予想では区別できないため、ひとまず平均値とした。
図の平均値は予想に使うには変動が大きいため、予想用の単純化した天候係数割切り値を作成した。（図６）

図 6 天候係数割切り値

図 5 天候係数 8 時～15 時平均値

－24－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

天候係数割切り値を使って予想用の天候係数を求めた結果を図７に示す。

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10 月

11 月

12 月

図 7 予想用天候係数
天候が変わる場合（例えば晴れのち曇り）は、天候係数を途中で切り替えることで対応する。天候がどの時刻で変わるか
で発電電力量に大きな影響があるが、通常の天気予報では対応できず 12 時切替とせざるを得ない。地域時系列予報（3
時間毎の予報）の利用が可能であれば、切替時刻を調整できる。ただし、現状の地域時系列予報では 9 時、12 時、15 時の切替となる。晴れのち曇りで切替時刻を変えた場合の天候係数および単位容量あたりの発電電力量の例を図８および図９に示す。

図 8 晴れのち曇りの天候係数例

図 9 晴れのち曇りの発電予想例－25－

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2.4 実際の住宅での予想
実際の住宅の最大発電パターンと天候係数および天気予報から毎時の太陽光発電電力を予想した結果と実際の発電電力を比較した例（10 月および 1 月）を図 10 および 11 に示す。秋はかなり一致しているが冬は季節風に伴う雨（雪）が予想される際の外れが大きい（予想より実績が相当多い）。冬期の通り雨（雪）時は晴れ間も多いことがこの原因と考えられ、発電実績分析により地域特性を把握し、これに合わせた補正が必要なことがうかがわれる。

10 月

1月

図 10 太陽光発電電力予想および実績の例（10 月、1 月）

10 月

1月

図 11 太陽光日発電電力量予想および実績の例（10 月、1 月）
３．住宅電力需要の予想
3.1 住宅電力需要の特徴
ＺＥＨ（ゼロエネルギーハウス）の住宅需要の分析結果 2）から、対象住宅の電力需要は下記特徴がある。
・空調需要、給湯需要（エコキュート）は外気温の影響が大きい。
・その他需要（照明、調理等）は季節間の差異はあるがほぼ一定である。
このことから、住宅電力需要の予想は下記 3 要素に分けて予想し、加算することで可能と考えられる。
・空調需要（温度補正必要）
・給湯需要（温度補正必要）
・その他需要－26－

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3.2 空調電力需要温度特性
複数の住宅の空調日消費電力量と当該日の近隣測候所の平均気温、最低気温、最高気温との関係を図 12 に示す。住宅間の差をなくするために消費電力量は住宅毎の最大消費電力量で正規化している。ほぼ同じ仕様の住宅のため住宅間の差異はほとんどなかった。住宅の空調消費電力量と気温との相関は、
平均気温＞最低気温＞最高気温となっている。
したがって、空調電力需要を予想する際の温度補正は、当該日の平均気温予想を使うことが望ましいが、通常の天気予報には最高気温、最低気温の予想しかないため、最低気温予想を使用した。また、5 月および 10 月は空調はほとんど使われていないため、暖房時（11 月～4 月）、冷房時（6 月～9 月）に分けて相関式を求めた。

図 12 気温と空調日消費電力量の関係

3.3 給湯（エコキュート）電力需要温度特性
複数の住宅のエコキュート日消費電力量と当該日の近隣測候所の平均気温、最低気温、最高気温との関係を図 13 に示す。住宅間の差をなくするために消費電力量は住宅毎の最大消費電力量で正規化している。住宅間の差異はほとんどなかった。消費電力量と気温との相関は、
平均気温～最低気温＞最高気温となっている。
エコキュートの運転は現状夜間のため最低気温との相関も高く、エコキュート消費電力を予想する際の温度補正は、当該日の最低気温予想を使用した。最低気温と消費電力量の相関式を求めた。

図 13 気温とエコキュート消費電力量の関係－27－

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3.4 住宅電力需要予想方法
住宅電力需要の特徴から、空調電力需要予想、エコキュート電力需要予想、その他電力需要予想を個別に行い、足し合
わせて全体の電力需要予想を行った。
それぞれの需要の予想は、複数の過去実績、ただし空調およびエコキュートは実績時の最低気温と予想時の最低気温の差異により先に求めた温度感度で補正した実績値を平均する手法を採用した。
どの過去実績を使用するかは、実際のデータを調査して、下記 2 とおりの方法を試した。
（1）極力至近データを使う方法
昨日実績、一昨日実績、1 週間前実績の平均（2）1 年前のデータを使う方法
昨日実績、1 週間前実績、1 年前実績の平均
至近日のデータは、気温が近いこともありかなり類似性が見られた。実際のデータでは明確な傾向は見いだせなかったが、生活パターンには曜日の周期性があると考えられることから 1 週間前のデータを採用した。ただし、2 週間より前のデー
タでは気温の差異が大きく、温度補正量が大きくなるため、適切でないと判断した。1 年前のデータに関しても天候や生活パターンが反映されると考え採用した。
一方で、データ蓄積の観点からは極力至近データを使う方がデータ蓄積量が少なくて済むことから、（１）の方が望ましい。
3.5 住宅電力需要予想結果
予想に使用する過去実績データを 2 通りとして住宅電力需要を予想した。予想結果の例（1 月）の各要素の日消費電力量を図 14 に、予想誤差の絶対値の 1 ヶ月合計を表２に示す。また、毎時の電力値を図 15 に示す。
正月は昨年実績使用分が実績に近い。その他の通常日は至近実績使用分と昨年実績使用分の差異はほとんどなかった。また、過去実績平均のためいずれの場合でも突発的な需要の大きな変動は予想できていないが、実用レベルの予想はできている。

空調日電力量予想

その他需要日電力量予想

エコキュート日電力量予想

総需要日電力量予想

図 14 住宅電力需要（日消費電力量）予想例－28－

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エコキュート

空 調

その他

総需要

図 15 住宅電力需要（電力）予想例
表２の予想誤差絶対値の合計を見ると、昨年実績使用分が総需要で若干誤差が少ないが、ほぼ同等である。以上のこと
から、住宅電力需要予想は 1 週間前までの至近データ使用で十分といえる。
表２ 1 ヶ月間予想誤差絶対値累計（kWh）

その他需要

空調需要

EQ需要

総需要

至近実績による予想

32.8

69.7

56.8

101.2

昨年実績を含む予想

33.4

68.4

52.7

86.7

－29－

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４．エコキュート・蓄電池運転計画の作成

昼間運転時間帯の決定は、まず昼間運転するエコキュ

4.1 運転計画作成方法の基本的な考え方

ートの予想消費電力カーブを求め、複数の想定する運転

基本的な考え方は、先に行ったシミュレーション 2）と全く時間帯（図 17 の例では 5 つの時間帯）にエコキュート予

同じである。昼間に太陽光余剰電力の発生が予想される

想消費電力カーブをあてはめ、別途太陽光発電電力予場合、まずエコキュートを太陽光余剰電力で運転すること

想、需要電力予想から求めた余剰電力カーブと比較してができるか検討し、優先順位の高い時間帯に運転時間を受電が発生しない（余剰電力でエコキュート運転電力をまシフトする。次にエコキュートシフト後の余剰電力を蓄電かなえる）場合はシフト可能と判断する。複数の運転時間

池の充電に充て、夕方に放電して供給することを検討す帯でシフト可能な場合は、午後の遅い時間帯から選択する。

る。電力需給調整の要請がある場合は、要請のある時間帯を選択する。

4.2 エコキュート運転計画作成方法
住宅の立場からは昼間時間帯のエコキュートの運転は
夕方の給湯需要までの放熱の少ない午後が望ましい。晴
天で広い時間帯にシフトできる場合は、電力需給状況に合わせて運転時間帯を調整することも可能である。
朝の給湯需要を考慮して運転シフト時間は最大 4 時間とし、エコキュートの運転時間が 4 時間を超える場合は残り時間分は夜間に運転する。夜間運転時間帯は住宅の立場からは朝の給湯需要までの放熱が少ない早朝が望ましいが、電力需給状況に合わせて運転時間帯を調整することも可能である。また、外部からの指令なしに自律的に負荷平準化を行える乱数を使った平準化手法 3）により運転時間帯を調整することも考えられる。エコキュートの図 17 運転シフト可否の判断方法

運転時間が 4 時間以下の場合は、残湯量が十分あると考えられることから夜間運転は行わず、昼間運転のみとする。
（図 16）

4.3 蓄電池運転計画作成方法
蓄電池の運転は次の 2 つの目的がある。
・太陽光余剰の有効活用
太陽光余剰電力を蓄電し、夕方放電する。
・昼夜間電力価格差による需要シフト
夜間帯の安価な電力で充電し、電力単価の高価な昼間
夕方に放電する。
太陽光余剰の有効活用は余剰電力買取り価格に影響を受け、昼夜間電力価格差による需要シフトは昼夜間電力価格差に影響を受け、価格によっては成立しない 1）。
太陽光地産地消の観点から、太陽光余剰有効活用を優先することにした。また、調整の柔軟性に劣るエコキュー
トの昼間シフトを蓄電池より優先させた。
晴天で太陽光発電が見込まれる場合は蓄電池は朝方

図 16 エコキュート運転時間帯シフトの考え方には全放電として、太陽光余剰電力を積極的に蓄電池充電に使用することとし、太陽光発電が停止する夕刻からは蓄電池から放電して住宅需要をまかなう。

－30－

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その場合は昼間の送電が増えることになる。なお、当日夕刻に翌日予想を行う必要があるため、需要予想のための需要実績データは当日分のデータがそろっておらず、当日の前日、前々日および当該日（翌日）の 1 週間前データを使用する。

図 18 蓄電池運転の考え方
まず、太陽光発電電力と住宅電力需要の翌日予想（エコキュート昼間シフト後）を作成し、太陽光余剰電力を求め、蓄電池は朝方全放電である前提で太陽光余剰電力を制限内で最大限蓄電池に充電することで蓄電池の蓄
電電力量を求める。蓄電電力量は充放電損失を除いた値（蓄電池容量は放電基準のため、充電時にすべての損失が生じるとした計算が蓄電池容量を適切に反映できる）とする。通常は太陽光の容量より蓄電池の容量が小さい
ため、太陽光余剰により早めに蓄電池は満充電となる。
電力需給調整のための余剰充電時間帯調整は、モード切替（停止・グリーンモード）の時刻調整で行う。昼間夕方で太陽光余剰がない時間帯は制限内で最大限蓄電池を放電して受電電力量を削減する。
曇天や雨天で昼間に太陽光余剰での充電で蓄電池が満充電にならず夕方需要をまかなえない場合は、蓄電池の残り充電可能電力量と夕方不足電力量の少ない方を夜間（早朝）に充電する（充電電力量は充放電損失分蓄
電電力量より多くなる）。ここで、当日の夕方時間帯終了
時（23 時 以降は原則蓄電池放電なし）に蓄電池が全放電でない場合は、蓄電池の蓄電残量と夜間追加充電量を比較し、蓄電残量が多い場合は夜間充電電力量を超えている部分を夜間（早朝）に放電する。夜間充電電力量が多い場合は不足分を充電する。
さらに太陽光余剰が発生するまでの朝方の昼間帯受電
図 19 蓄電池運転計画作成手順

を蓄電池でまかなうため、受電電力量予想値に見合う電力を充電する。ただし、蓄電池容量制限までとなる。
翌日の蓄電池運転計画作成の基本手順を図 19 に示す。

4.4 実績データ蓄積期間中の対応

夜間充電時間帯については別途外部からの指令で調整

実績データを使って発電や需要の予想を行うためにはし、指令がない場合は 0 時から実施する。夜間の放電に

実績データの蓄積が必要であり、その間（最低 1 年間）は関しては 0 時から需要に応じて逆潮流がない条件で行う。

発電・需要予想による運転制御が行えない。その間の運夜間需要は少ないため、使い切れないことも十分あり得、転制御をどうするのかという課題への対応を検討した。

－31－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

エコキュートの夜昼シフトに関しては、晴れの日（天気ータの利用でどこまで余剰・受電電力予想が可能かの評

予報で晴れあるいは晴れ時々曇り、春～秋は曇り時々晴

価は今後の課題である。

れまで可）の 10 時から運転でも詳細な制御と大きな差異（2）蓄電池の電力計測機能の利用4）はないとの報告 があり、この方式でひとまず対応できる

スマートメータ以外で住宅受電点の電力を計測する方と考えられる。

法として、蓄電池の持つ計測機能の活用がある。蓄電池

蓄電池に関しては、太陽光余剰を充電するグリーンモは逆潮流防止のため受電点電力を常時計測しており、一ード（あるいは環境モード）を常時使用し、夜間の充電は部機種では ECHONET-Lite で電力計測値（瞬時値およ

天気予報で悪天候（曇り～雨 冬期は曇り時々晴れまで）

び積算値）の読み出しが可能であり簡単にデータを得るの場合は満充電、それ以外は充電しないことである程度ことができる（スマートメータより簡単にデータを得ることが対応できると考えられる。

できる）。

なお、この簡易な制御手法は、通信異常などにより十分な制御データが得られない場合の応急措置（ただし、天4.6 データ処理箇所

気予報データは必要）としても利用可能と考えられる。

一連のデータフローを図 20 に示す。HEMS コントローラの処理能力や記憶容量は非常に大きいため、実際には

4.5 住宅内電力測定

全機能を住宅の HEMS コントローラに持たせることは可能

太陽光発電電力予想や住宅電力需要予想のためにはであり、モニタリング用に実績データを住宅外に転送する

個別の住宅内電力測定が不可欠である。住宅電力需要ことでも十分と考えられる。（表３）ただし、ひとまず実証実を空調需要、給湯需要、その他需要に分類して分析・予

験段階では試行錯誤もあり、CEMS やデータ分析・予想想を行っているため、これらの電力需要測定が必要であ機能は外部に持たせることで検討した。

る。その他電力需要は全体電力需要計測値から空調電データ分析や運転計画作成は外部で行い、HEMS コン

力需要計測値、給湯電力需要計測値を差し引く（分電盤

トローラは機器制御のゲートウェイとしての機能とデータ構成によっては太陽光発電電力も差し引く）ことで求める

収集伝送機能となっている。ただし、現状でも 23 時の夜ことができるが、空調需要はかなり多くのフィーダから供間充放電計画修正は CEMS で行うと全住宅が対象のた給されていることが多く、ECHONET-Lite 対応電力計測

め処理が同じ時間帯に集中すること、HEMS コントローラ

機能付き分電盤あるいは後付けの多回路電力計測装置でも必要データはそろっており処理可能なことから HEMS

を利用することが現実的である。

コントローラでの処理が適切と考えられる。

新築住宅であれば電力計測付き分電盤を設置すれば事足りるが、既築住宅で分電盤取替が難しい場合どうするかという課題への対応を検討した。
（1）スマートメータの利用
エコキュートの夜昼シフトの判断や蓄電池の夜間充電量の判断は、太陽光余剰電力（送電電力）と昼間夕方の電力需要（受電電力）から行っており、スマートメータ計測値と同じであるので、スマートメータ計測値から余剰電力や受電電力の予想ができれば事足りる。ただし、スマートメータ計測値は、発電・需要の合成値のため、このままで
図 20 制御用データフロー図

どこまで予想ができるかが課題である。
昼間需要は少ないことから、至近の同じ天候パターンの時の余剰電力データからある程度の余剰電力予想は可能と考えられる。同様に至近の受電電力データからある

表 3 データ内容
機器

運転実績データ

運転計画内容電力計測付き分電盤

発電・需要電力データ（30分周期）－

エコキュート

起動・停止時刻データ（1分単位）

夜間運転開始・停止時刻
昼間運転開始・停止時刻

蓄電池

蓄電電力量データ（あるいはSOC）（1分周期）
運転モード切替時刻データ

夜間蓄電kWh
夜間充電開始時刻
昼間運転モード
昼間運転モード開始時刻

程度の受電電力予想は可能と考えられる。空調需要・給湯需要の温度補正に関しては、夕方（太陽光発電がなくなる以降）夜間需要電力量全体の温度感度を求めることである程度の補正は可能と考えられる。スマートメータデ－32－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

５．電気料金との関係の遠隔運転操作を行った際の電気代精算方法について

ここまでは、昼夜でかなり大きな電気料金単価差があるは現時点で一切報告がなされていない。そこであくまでという前提で検討を行ってきた。一方で Looop でんきのよ目安を得る目的で単純な仮定をして試算を行った。

うに基本料金なし 24 時間単一単価という単純な電気料金

住宅側から見ると、外部指令で蓄電池を放電するとそのがすでに出現していること、太陽光の大量導入で火力燃

分蓄電池蓄電電力が不足するため、不足分を系統から

料費限界価格は昼間が安価で夕方夜間が高価と料金と受電しなければならない。外部指令で蓄電池を充電するは逆になっていること等を考えると、今後は昼夜の電気料とその分蓄電池蓄電電力が余るため、余剰分を消費しな

金単価差は小さくなっていく（夜間が上昇し昼間は低下ければならない。太陽光余剰を充電する予定の場合は充する）ことが考えられ、その影響を検討した。

電できずその分余剰を送電しなければならない。住宅蓄

5.1 給湯器（エコキュート）への影響

電池を外部から操作した後の住宅での受電や消費の時

夜間の電力単価の上昇は、太陽光余剰電力買取り単価

期は不明確であり、電力単価が一定でない場合はその時（火力燃料費限界価格から高価になるとは考えにくい）と期が特定できないことから精算が難しい。電力単価が一の差が大きくなり、太陽光余剰電力によるエコキュート昼

定であると受電や消費の時期に影響されないため、精算

間運転の利益が大きくなる。太陽光 FIT 買取り終了住宅

が比較的容易に可能となる。

におけるエコキュート昼間運転は、今後とも経済性が得ら試算にあたって、下記の条件等を仮定した。

れると考えられる。

・蓄電池外部制御の精算は、蓄電池充放電電力量で5.2 蓄電池への影響行う。そのため、蓄電池出口に取引用電力量計を設

蓄電池の 2 つの運転目的置する。（図 21）・太陽光余剰の有効活用

・蓄電池外部制御による充放電中でも、住宅側は住宅

・昼夜間電力価格差による需要シフト

送受電電力量で通常どおり代金の精算を行う。住宅のうち、昼夜間電力価格差による需要シフトに関しては蓄の送受電電力量は、受電点電力量（スマートメータ計

電池充放電損失から昼夜間で 1.5 倍程度の単価差が必量値）から蓄電池充放電電力量を差し引いて求める。

要で、今後経済的に成り立たなくなる可能性がある。また、（図 21）

この場合は夜間充電がなくなることからその制御も不要と・蓄電池外部制御後の影響は、余剰分は住宅で使用なる

する、不足分は外部から受電する、太陽光が余る場

需要シフトにより得られる利益がなくなることで蓄電池設合は売電するなど住宅側で処理する。

置により得られる利益は小さくなり、現状でも蓄電池の経・蓄電池外部制御による充放電の電力量は住宅には済性は低いがさらに低くなると考えられる。また、需要シ

課金しない。

フトに使われる蓄電池容量は不要ということになる。2 つ・蓄電池外部制御後の住宅側での処理に対してアグリの運転目的下での住宅用蓄電池最適容量は 6kWh 程度

ゲータは充放電電力量に応じた礼金を支払う。

（実効容量）とされている

5）が、昼夜間需要シフトがなくな

・余剰分の消費時にはその分（充電電力量×蓄電池充ると最適容量は小さくなると予想される。現に Looop でん

放電効率）住宅は受電しないため、礼金を差し引いた

きは蓄電池容量4kWh を推奨している。また、太陽光5kW

安価な単価で精算（電力使用分請求）する。

2）

蓄電池 6kWh の蓄電池運用シミュレーション において、・不足分の受電時には住宅はその分（放電電力量）余昼夜間需要シフトをなくすると充電電力量は約 30%減少分に受電するため、受電電力量に対応する代金に礼する。

金を加算して精算（通常の電力使用分請求を補填）す

このように蓄電池の経済性は現状でも低いが今後さらる。

に低下する恐れがあり、経済性だけでの設置は難しいと・蓄電池外部制御の充電により太陽光余剰が発生し売思われる。蓄電池の導入にあたっては停電時の安全安電した場合は、余剰分（充電電力量×蓄電池充放電

心対策等電気代以外の効用も考慮する必要があると考え効率）の精算（電力使用分請求）は同じである。ただし、られる。

本来太陽光で充電して自己消費するはずであったの

5.3 高速 VPP への影響で、この請求分を補填する。なお、別途太陽光の売電

住宅蓄電池を準リアルタイムで電力需給調整に使用す

利益が発生しているので、この分は補填から差し引る国プロで開発されている高速 VPP において、外部から

く。

－33－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

・蓄電池外部制御の放電により太陽光余剰を充電した（2）外部制御で充電した場合（図 23）

場合は、本来余剰は売電されるはずだったので、この蓄電池外部制御で 3kWh 充電したとすると、住宅は後で部分を補填する。ただし、太陽光余剰が発生する場

充電分（充電電力量×充放電効率）を消費する。その分合は事前に蓄電池を放電しておくため、そもそも外部受電電力量は減少するため、その分の電気代を請求し制御により放電できるだけの蓄電量はない。従ってこVPP 協力礼金を精算する。

のようなケースは基本ないため、考慮する必要はな

消費分 3kWh×0.7×20 円/kWh＝42 円

い。

礼金 3kW×5 円/ｋWh＝15 円

・蓄電池外部制御による充電および放電が短時間内に差し引き 42-15＝27 円の請求となる。礼金分 15 円が住続けて行われた場合は、住宅への影響は実質充放電

宅の利益となる。

差のみとなるため、充放電差分で精算する。

図 21 電力量計位置
図 23 外部制御で充電した場合

表４の単価を仮に設定して、住宅の収支がどうなるか試算した。
表 4 単価等（3）外部制御で充電し太陽光余剰が発生した場合（図24）
蓄電池外部制御で 3kWh 充電したとすると、住宅は後で

種別

単価等

受電単価

20円/kWh

太陽光余剰売電単価

7円/kWh

VPP協力礼金

5円/kWh

受電電力量は減少するため、その分の電気代を請求し

充放電効率

70%

VPP 協力礼金を精算する。ただし、太陽光余剰増加によ

充電分（充電電力量×充放電効率）を消費する。その分る売電増があるためこの分も精算する。
（1）外部制御で放電した場合（図 22）

消費分 3kWh×0.7×20 円/kWh＝42 円

蓄電池外部制御で 3kWh 放電したとすると、住宅は後で

礼金 3kW×5 円/ｋWh＝15 円

不足分 3kWh 余分に受電するため、その分の電気代と売電増 3kW×7 円/kWh＝21 円

VPP 協力礼金を精算する。

差し引き 42-15+21＝48 円の請求となる。売電利益は別

3kWh×（20 円/kWh＋5 円/kWh）＝75 円

途支払われるため、差し引き礼金分 15 円が住宅の利益とこの内 3kWh 分の 60 円は受電電気代として請求されるたなる。

め、差し引き礼金分の 15 円が住宅の利益となる。

図 22 外部制御で放電した場合

図 24 外部制御で充電（余剰発生）した場合－34－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

5.4 蓄電池を外部が所有する場合（３）蓄電池運転調整

これまでは住宅側で蓄電池を所有している前提であっ・太陽光 FIT 買取り終了住宅での太陽光余剰電力有効

たが、蓄電池を外部で所有し、住宅に有料で使ってもらう

活用のための蓄電池運転は、グリーンモード（余剰電ビジネスモデル（太陽光のいわゆる屋根貸しと同じ）もあり

力充電）を基本とし、悪天候による蓄電不足時に夜間うる。この場合は外部からの充放電には住宅との金銭のに適切量充電することで対応できる。

授受は生じず、蓄電池の住宅側の利用に課金（太陽光余・蓄電池容量が相対的に小さいため、自然体では早い

剰充放電など 充電すれば放電するので充電側だけに時刻に満充電となるため、電力需給状況に合わせて課金で十分）することになる。住宅側で充電していた分を充電開始時刻を調整することができる。同様に電力需外部制御で放電した場合は、同様な精算を行えば良い。

給状況に合わせて夜間充電時間帯の調整ができる。

高速 VPP 制御を頻繁に行う場合は、住宅から場所を借・現状の夜昼格差の大きい電力単価であれば、夜昼需りて外部が蓄電池を設置する、このビジネスモデルの方

要シフトのための夜間充電は有効であるが、単価差がわかりやすいと思われる。もちろん別途場所借り代を住が小さくなると夜間充電の意味がなくなる。この場合宅に支払う必要がある。問題はここまでして高速 VPP 制

蓄電池設置の利益が小さくなり、必要蓄電池容量も小御することに経済合理性があるかどうかである。現状ではさくなる。現状でも蓄電池は高価で経済性は成り立た

調整力市場等いわゆる kW 価値の情勢が不透明なため、ないが、昼夜電力単価差が小さくなればさらに成り立評価することができなかったが、おそらく経済的に成立すたなくなる恐れがある。

ることは難しいと予想される。

・蓄電池に取引用電力量計を設置し、受電点電力量計（スマートメータ）計量値から蓄電池充放電電力量計

６．まとめ

計量値を差し引くことで住宅の送受電電力量を計測（１）太陽光発電・住宅需要予想できる。2 個の取引用電力量計計測値で蓄電池を外・個々の住宅の発電実績データと天気予報レベルの天部制御で充放電した際の精算を行うことができる。

候実績および予報で、実用レベルの発電電力予想は可能である。ただし、天候の地域特性の配慮は必要

７．今後の課題である。

・太陽光発電電力予想への天気予報の利用に関して、・個々の住宅の需要実績データを、温度感度の高い空

今回は 1 地域のみでの検討であったので、多数の地

調需要・給湯器（エコキュート）需要、年間を通してほ域の実績データ分析を行うことにより地域特性差がど

ぼ一定のその他需要の 3 要素に分けて分析することの程度あるか評価が必要である。もちろん外部の太で、実用レベルの住宅電力需要予想は可能である。

陽光発電電力量予想値を活用することも検討に値す

・実績データを得るまでの期間（1 年間）は、エコキュー

る。

トは晴天予想時に 10 時から運転、蓄電池はグリーン・住宅内の詳細な電力量測定が困難な場合も十分あり

モードとし、悪天候予想時に夜間満充電で対応できる得るため、スマートメータや蓄電池から得られる受電と考えられる。

点送受電電力データ分析から太陽光余剰電力や住・電力計測付き分電盤の使用を前提に検討したが、既宅需要を予想し、エコキュートや蓄電池の運転計画を

築住宅では分電盤を交換できない場合も想定される。

作成する手法の検討が必要である。かなり多数の住その場合はスマートメータあるいは蓄電池の連系点

宅のデータ分析が必要と思われる。

電力計測機能を利用して送受電電力から予想する必・机上で検討できる範囲はこれまでにほぼ網羅できた要がある。同じ考え方で対応できると考えられるが、そと思われ、今後は実際の住宅あるいは住宅を模擬しの評価は今後の課題である。

た実験装置での機器制御実験およびデータ測定が（２）エコキュートの運転時間帯調整必要である。実証実験を通じて制御装置や制御方法

・太陽光余剰活用を目的としたエコキュート運転時間帯の改良を進めていく必要がある。

夜昼シフトは、十分経済性に成り立つと予想される。

・蓄電池取引用電力量計設置による住宅との費用精算

・昼間シフト時のエコキュート運転時間帯は、夜間と昼ビジネスモデルの例や外部から住宅に蓄電池を置か間に分割し、それぞれの運転時間帯は電力需給状況してもらうビジネスモデルの例を示した。今後の実用に合わせて調整する。

的なシステムの構築にはビジネスモデルの確定が不－35－

ＶＰＰ技術を使った新たな住宅向サービス（第３報）

可欠なため、早急にビジネスモデルを確定させる必

3） 四国電力/四国総合研究所 研究期報 No.94

要がある。

電気自動車深夜電力充電時の充電負荷平準化対策
2010.6

８．むすび4）すまエコ第 2 回 VPP 事業者連絡会議

本稿は平成 29 年に実施した社内自主調査研究の成果

東京大学 岩船由美子の一部をまとめたものである。一連の VPP サービスに関

HP 給湯機のデマンドレスポンス活用

する 3 部作で、VPP サービスの基本的な考え方から装置

5） 資源エネルギー庁/三菱総合研究所

2017.10構成、制御方法、制御した場合のシミュレーションによる

平成 28 年度新エネルギー等導入促進基礎調査

評価、簡単ではあるがビジネスモデルの提案等事業化に（ソーラーシンギュラリティの影響度等に関する調査）

必要な事項をひととおり網羅できたと思われる。検討を開2017.3

始した平成28 年年初と比べ VPP を取り巻く社会情勢は大きく好転し、VPP は社会インフラとして必要であるという方向に大きく変化してきたと思われ、事業化が待たれる。
住宅の経済性を優先した住宅向けサービスと、電力系
統の需給調整を目的とした高速 VPP サービスをいかに両立させるかが最大の課題と考えてきた。基本的に両立はしないため、まず、住宅側の経済性確保を前提とした運用を行い、電力需給調整のための運用により住宅側に不利益を与えた場合は金銭的な補填を行うしかないと考えられる。住宅側での電力帳尻あわせがどの時間帯で行われたかは特定できないため、住宅側の電気料金を一定額にしないと精算が難しく、電気料金制度も含めた総合的なビジネスモデルの構築が不可欠である。また、蓄電池に関しては頻繁に電力需給調整のための運転を行う
場合は、住宅側でなく第三者が所有する（住宅に蓄電池を置かしてもらう）ビジネスモデルの方がわかりやすいと思われる。
住宅向け VPP サービスや高速 VPP サービスの実現にあたって本稿が参考になれば幸いである。
［謝辞］
本研究の実施にあたり、住宅太陽光発電量や住宅電力需要の予想手法検討や予想精度の検証に不可欠な住宅内電力データのご提供を快諾いただいた某住宅メーカ殿に深く感謝いたします。また、さまざまな住宅に関する知見や研究に対するアドバイスをいただいた住宅メー
カ関係各位に深く感謝いたします。
［参考文献］
1） 四国電力/四国総合研究所 研究期報 No.105
VPP 技術を使った新たな住宅向けサービス 2016.122） 四国電力/四国総合研究所 研究期報 No.106
VPP 技術を使った新たな住宅向けサービス第 2 報
2017.6－36－