シ リ ー ズ回

エネルギー利用技術の最前線〜電気の新たな価値の創出に向けた取り組み〜の創出、効果的な電気の活用、良質な電気を提供するための技術などに取り組んでいます。

4◆

資料① スマートメーターによる時間別電力使用量グラフの例

10.75

0.25

れるデータを利用した新サービス提案のための研究などを紹介します。

◆背景：着実な普及が進むスマート‌メーター

現在 、 ス マ ー ト メ ー タ ー の 普 及 が 着 実 に 進められ て お り 、 一 番 早 い 東 京 電 力 で は ２ ０ ２０年度 、 最 も 遅 い 沖 縄 電 力 で も ２ ０ ２ ４ 年 度
までに 全 世 帯 に 取 り 付 け ら れ る 予 定 と な っ ています 。 ス マ ー ト メ ー タ ー は 、 計 量 値 を 通 信
により 集 計 す る た め 、 検 針 員 の 巡 回 が 不 要 に分 積 算 の 消 費 電 力 量 を 計 測 し ま す の で、なるな ど の 経 費 削 減 メ リ ッ ト に 加 え 、 各 世 帯のこの計 測 値 を 用 い た さ ま ざ ま な サ ー ビ ス 展 開10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 24:00
（時間）
8:00
6:00
4:00
2:00
0:00

ご使用量（ｋWh）
1.25が考え ら れ て い ま す 。
すで に 、 一 部 の 電 力 会 社 で は 、 イ ン タ ー ネ
ット回 線 を 通 じ て ス マ ー ト メ ー タ ー の デ ー タ

0.5

研究や、系統運用に活用して電力品質を維持するための研究、スマートメーターから得ら

本号では、需要家に働きかけることで需要を供給にマッチさせるなど“賢く電気を利用

電力中央研究所・次世代電力需給マネジメント特別研究チームでは、電気の新たな価値はじめに一般財団法人電力中央研究所 社会経済研究所 エネルギーシステム分析領域 兼
次世代電力需給マネジメント特別研究チーム
電力・エネルギー価値創造グループ 需要マネジメントユニットリーダー 副研究参事

賢く電気を利用する研究の紹介

第する研究”として、デマンドレスポンスを新たな需給対策や新サービスに活用するための永田 豊 氏エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜

30

3132

シ リ ー ズ

賢く電 気を利用する研究の紹介
第4回

の「見える化」サービスが始まっています。資料①（ ページ）は２０１５年７月より始◆で大規模発電所 基分、１５００万ｋＷも需要が多くなりました。このため、このピークで系統全体の需要が特に多いのは８７６０時間のうち僅か１８０時間程度で、この間だけ１０年度における、沖縄電力を除く９社計のデータで見ますと、１年間（８７６０時間）

電力需要は夏期に、冷房需要に伴う急峻なピークを伴います。しかし、震災直前の２０

賢い電気の使い方 ― デマンドレスポンス

ただき、「賢く」電気を利用する方法について考えてみたいと思います。

み、いわゆる「デマンドレスポンス」に関して、当研究所で実施した研究を紹介させていした。今回は、需要家に働きかけることにより、需要を供給の都合にマッチさせる取り組究所のヒートポンプ研究、職住環境、電気自動車、さらに農業電化などについて紹介しま本連載の第２回目、３回目では、電気の新たな価値を活用するための研究として、当研

このようなサービスが全世帯に及ぶと思われます。

ことができます。時間帯別の使用量は、電気の使い方を考える上での第一歩となりますが、需要パターン（夏季平日で１日の需要が最大だった日）で、早ければ前日のデータを見る

まりました、東京電力の「でんき家計簿」サービスで実際に見られる、筆者の自宅の電力32の間だけ需要家に節電を要請すれば、その分の発電設備を持たなくて済み、長期的に電気代を安 く す る こ と が で き る と 考 え ら れ ま す 。
このような発想のもと、古くはデマンドサイドマネジメント（需要側管理、ＤＳＭ）、最近ではデマンドレスポンス（需要反応、以下：ＤＲ）という考えに基づく、電力ピーク需要抑制の試みが続けられています。そして、その一部は、これまでも「需給調整契約」という形で、実際に工場などの大口需要家が利用しています。
しかし、需給調整契約は限られた需要家しか利用できません。冒頭で述べましたスマー
トメーターの普及やインターネットなどの情報通信技術の発達を考慮しますと、一般の需要家も参加できるようなＤＲプログラムを設定することが可能になると思われます。このため、節電意識が高まった東日本大震災後を中心に、一般の需要家を対象としたＤＲの実証試験 が 各 地 で 行 わ れ て い ま す 。
最近では、２０１５年度に「ネガワット取引」を対象とした、国の「次世代エネルギー技術実証事業」が行われています。本事業では、節電などにより電力需要を削減した分を、発電と等価な資源（＝ネガワット）として相対契約や市場を通して取引することを想定し333415エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜
シ リ ー ズ

賢く電 気を利用する研究の紹介
第4回

ており、一般電気事業者３社（東京電力、中部電力、関西電力）と、それらの一般電気事業者と需要家の間をつなぐ事業者（＝アグリゲータ）として複数の企業が参画しています。
また、２０１４年６月の電気事業法の改正により、２０１５年４月に創設された電力広域的運営推進機関は、将来の供給力が不足すると見込まれる場合、新たな供給者を募集することになっていますが、その際、発電所の新設に代わり、ＤＲによるネガワットで応募する事 業 者 が 現 れ る 可 能 性 が あ り ま す 。

電力中央研究所におけるＤＲ研究◆

１ 海外先行ＤＲ事例の分析とわが国で導入する際の課題についての検討
当研究所では、ＤＲがＤＳＭ（デマンドサイドマネジメント）と呼ばれていた１９８０
年代から、本分野に関する研究を行ってきました。近年では、米国など先行する国における事例の調査、アンケートによるＤＲプログラムの市場ポテンシャルの評価、業務用需要家の自動化ＤＲシステムについての分析、家庭用スマートメーターの社会的便益の評価などを行っています。これらの研究を通じて、わが国でピーク需要を削減するようなＤＲを作業効率感（作業効率に影響なしと回答した人の割合％）

80%

28

実施する場合に、どのような需要家や用途で削減ポテンシャルが多そうか、また、どのような課 題 が 予 想 さ れ る か な ど を 明 ら か に し てきまし た 。
例え ば 、 夏 の ピ ー ク 需 要 が 発 生 す る 時 間 帯にオフ ィ ス の 冷 房 設 定 温 度 を 上 げ た り 、 一 時
的に冷 房 を 切 っ た り す る と 、 室 内 温 度 が 上 がること で 作 業 効 率 が 低 下 す る と い っ た こ と が問題と な る 可 能 性 が あ り ま す 。 こ の よ う な 問
題に関 し て 実 証 試 験 を 行 う こ と に よ り 、 そ の
程 度 を 定 量 的 に 分 析 し ま し た。 具 体 的 に は、
空調機 制 御 な し の 日 に 比 べ 、 空 調 機 制 御 を した日に は 平 均 室 温 が 高 く な り 、 作 業 効 率 に 影

制御エリアの平均室温℃

27.5
27
26.5
0%
26

弱めの空調機制御を行った日の結果（10分間ON，5分間OFF）

40%

強めの空調機制御を行った日の結果（5分間ON，5分間OFF）（試験対象エリアは同一）20%空調機制御なしの日の結果

60%

響なし と 回 答 し た 人 の 割 合 も 下 が る こ と を 確認 し ま し た（ 資 料 ② ）。 ま た、 小 規 模 工 場 な
どの需 要 家 が 、 決 め ら れ た 生 産 ス ケ ジ ュ ー ル
を守り つ つ ピ ー ク 需 要 を 下 げ る た め に 、 利 用

100%

3536

空調機制御エリアの平均室温と作業効率感の関係
資料②

エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜
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第4回

パターン ii （配電線後半のみで負荷・PV均等連系）は小さくなる）があるが、連系率が高くなるとそのメリット
7660401520

資料③ PV逆潮流による配電電圧上昇対策をDRで行う場合のブレークイーブンコスト

50％
40％
30％

7

PV連系率

機器の運転パターンを変える方法を提示するツールを、実際の需要家の意見を聞きながら開発しました。
２ 新‌しいＤＲ方式：その１（再生可能エネルギー導入対応）
その後は、東日本大震災後の電力供給力不足が解消されてきたことを受け、ＤＲを新たな需給対策や新サービスに活用するための研究を重点的に進めています。
その一つは、２０１２年７月に始まった再生可能エネルギーの固定価格買取制度に伴う、太陽光発電（ＰＶ）の急速な普及への対応です。ＰＶが大量に普及した場合の問題点はさまざまありますが、その中でも、家庭の37離され、送電に関しては各地域の独占的な送電会社と、２０１５年４月に創設された電力行程によれば、２０２０年度までに電力会社の発電、送電、配電、小売の各部門が法的分供給体制の変化を見越した分野に関する研究にも取り組んでいます。電力システム改革の

また、電気事業に関する規制の変化、いわゆる電力システム改革を受けた、将来の電力

３ 新しいＤＲ方式：その２（アンシラリーサービスを目的としたＦａｓｔ ＤＲ）

るか、モデル配電系統を用いて分析しています。

すが、これに関しては、どのようなタイプの装置をどの場所に設置することが経済的にな

一方、電圧上昇に対する具体的な対策としましては、無効電力を補償する方法がありまジ）。の、連系率が高くなるとそのメリットは小さくなることが分かりました（資料③・ ペー用）を評価しました。その結果、ＰＶ連系率が低い時はＤＲに大きなメリットがあるものメニューとして設定した場合の、ブレークイーブンコスト（ＤＲ対策に投資可能な最大費

これを防ぐため、需要家にＰＶの系統連系を一時的に解除（解列）してもらうことをＤＲ屋根に据え付けられたＰＶからの大量の逆潮流電力による配電電圧の上昇問題について、

ブレークイーブンコスト［円/kWh］

80

8130（PV連系率が低い時はDRに大きなメリット
98

1003738

パターン i （配電線全体にわたり負荷・PV均等連系）

120

エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜
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賢く電 気を利用する研究の紹介
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大きく抑制できることがわかりました。将来、ＰＶや風力が大量に導入され、周波数調整広域的運営推進機関が担うことになっています。その際、これまでの発送電一貫体制の下が考え ら れ ま す 。

レーション分析（資料④・ ページ）などを行いました。その結果、業務用空調機を制御の出力を集中制御して短周期で調整することにより、周波数の変動を抑えることのシミュ

先行する米国の動向調査や、わが国におけるポテンシャル推計に加え、業務用のエアコンこのアンシラリーサービスに、ＤＲを活用するための研究も行っています。具体的には、るよう に な る 可 能 性 が あ り ま す 。

行っている系統運用サービスである「アンシラリーサービス」の一部が、市場で取引されでは電力会社が独自に行っていました、電力品質（周波数や電圧）を維持するために日々エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜

業務用空調機を用いた場合の効果

1.2(a) 火力のみで制御した場合

0.8

10.6

0.4

-0.2

0

マイナス側の周波数変動「大」
-10.8

10.6

0.4

マイナス側の周波数変動「小」-0.20

周波数0.2-0.8-1時間注）東北電力管内，中間季休日，PVが3GW・風力が2GW導入された場合を想定。

頼度を確認しながら徐々に導入量を増やすこと」、「需要側資源の応答性の評価方法を設定

わが国がアンシラリーサービスにＤＲを利用する際に重要な点として、「需要側資源の信また、米国の主要６系統運用機関（ＩＳＯ）／地域送電機関（ＲＴＯ）の調査に基づき、能力が供給側だけでは足りなくなった場合には、このように需要家の機器を利用することに加えることにより、通常の火力のみで制御する場合と比べ、マイナス側の周波数変動を

400.2

周波数

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 248765432
10-1.2(b) 火力と業務用空調機で制御した場合
1.2

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24時間
876543210-1.2

再生可能エネルギー大量普及時の周波数制御に
資料④-0.4-0.6-0.8-0.4-0.6

3940

シ リ ー ズ

賢く電 気を利用する研究の紹介
第4回

ました 。

し、 信 頼 度 を 維 持 で き る 資 源 の み が 参 加 で き る よ う な 制 度 に す る こ と 」、などを提言してて、節電のためのアドバイスを自動的に生成するシステムを開発し、その効果や使い勝手測値は、資料①（ ページ）に示したように 分積算・１００Ｗ単位とあまり細かいものるデータを利用した新サービス提案のための研究も行っています。スマートメーターの計

さらに、冒頭で述べたスマートメーターの普及を見据え、スマートメーターから得られ４ スマートメーターを利用したお客さま満足度の高いＤＲ実現に向けています 。

エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜

30などを検証しています（資料⑤・ ページ）。

また、高圧一括受電マンションを対象とした実証試験で、各家庭の電気の使い方に応じ要や、年中変わることのない固定的な需要などにかなりの精度で分解できることを確かめ

ではありませんが、それを適切な手法を用いることにより、気温に敏感な冷暖房などの需3242

これらの研究は、例えば、それぞれの需要家の電気の使い方に応じて最もお得な料金プ

900

1,000

500

400

300200

真夏の平日
14時台

800

東京電力管内で電力ピークが発生しやすいのは…

冷蔵庫

エアコン
53％
テレビ・照明など

省エネ世帯

平均世帯

真夏の平日14時台には、エアコンの使用電力が高まります！
先週14時台の使用量比較
8/5
（月）
～8/11
（日）

18時
12時
6時
00時

次の図で、14時台に絞って、他世帯と比較してみましょう。
※昨年実績より。
電力ピークが大きかった上位10日のうち9日間で、14時台に発生していました。

W

700

600

あなた

1時間だけエアコンを我慢し、扇風機を使用してみては？

（イメージ図）

ランや利用可能なＤＲメニューを提案したり、冷暖房需要が特に多い需要家には節電方法

先週のあなたの使用パターン
8/5（月）～8/11（日）真夏の平日14時台の節電にご協力お願いします！

※政府資料（14時台の平均電力使用）より作成

あなたは、省エネ世帯の約3.6倍使用していました。

100
18時
6時 12時
0時

1,000%
500
0

世帯毎にカスタマイズした省エネアドバイスレポートの例
資料⑤4142

シ リ ー ズ

賢く電 気を利用する研究の紹介
第4回

や省エネ性能が高いエアコンへの買い替えを勧めたりすることへの応用などが考えられます。２０１６年４月より、電力の小売全面自由化が開始され、需要家は自由に小売事業者を選ぶことができるようになりました。このため、今後も料金だけでなく、きめ細かに需要家のニーズに応えるサービスを提供することがますます重要になると思われることから、本研究はその際の最初のステップとなるものと考えています。

おわりに◆ＤＲの実証試験で統計的に有意な結果を得るためには、数百以上のサンプルが必要であり、そのための計測や情報提供装置などに多くの費用がかかります。一方、当研究所におけるＤＲ研究は、これまで示しました例のように、限られた予算でＤＲに関わる効果的なインプリケーションが得られる研究内容に特化していることが一つの特徴です。
再生可能エネルギーの固定価格買取制度や電力システム改革の影響で、電気の需給をめぐる状況は大きく変わることが予想されます。スマートメーターの普及や大容量・高速情報通信技術の発展も相まって、本号で紹介しましたように、今後、電力の供給事業者が、需要家に電気の使い方について働きかけることが増えるのは必定と考えられます。当研究所ではＤＲを介して、需要家にとって賢い電気の使い方が供給事業者にとってもコスト低減につながり、Ｗｉｎ－Ｗｉｎの関係になるような方策が重要であると考えており、今後もそのために具体的な提案ができるような研究を続けていきます。

4344

エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜
シ リ ー ズ

賢く電 気を利用する研究の紹介第4回

第4回

賢く電 気を利用する研究の紹介

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エネルギー利用技 術の最 前 線〜電 気の新たな価 値の創出に向けた取り組 み〜講●永田（ながた師略歴豊ゆたか）

一般財団法人電力中央研究所 社会経済研究所
エネルギーシステム分析領域 兼
次世代電力需給マネジメント特別研究チーム
電力・エネルギー価値創造グループ
需要マネジメントユニットリーダー 副研究参事
1985年3月 東京工業大学理学部物理学科卒
1987年3月 同大学院総合理工学研究科エネルギー科学専攻修士課程修了
1987年4月 （財）電力中央研究所 入所
1991年10月～ 1992年9月 スタンフォード大学 客員研究員
1996年5月～1999年3月 京都大学大学院エネルギー科学研究科 助教授
2000年4月～ 2011年3月 東京工業大学大学院総合理工学研究科		連携准教授

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