2020/4/6－地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究－
はじめに
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「エネルギーシステム最適化検討研究会委員（敬称略、順不動）」ÎŦ Á²µ÷ûùígGIL\īĮÝ ëâ              ŀ jz´ Á²µ÷ûùígGIL\īĮÝ ëâ              ý Çiškţ²µÅµīĮĭĈāÅµ½éëâ               Ņú  ŷ²Ŭĵĕďĭ²µĵ£µŢ ëâ                   ČŤ  ĔÁ²µ÷ûùígGIL\īĮÝ ë              to êřüŠBIĀÏyĬ CSR Ğ°Ţ ĉŦŻ         Ŗį ·¢Źİ 1 ¤ż4 ¤źüŠBIĀÏyĬ CSR Ğ°Ţ ZQH^h       Ēq Ë×Źİ 5 ¤ż6 ¤źoŢűĀÏyĬFhYehNøŢpăÜĥ»îÛŦŵ¬äŝDdhVŦ ŢŦ Ż óÄ œŹİ 1 ¤ż3 ¤źoŢűĀÏyĬpăśøŢĬy>fUb`PKNŦ ŢŦĽĢ ğŹİ 4 ¤ż6 ¤ź1 ÝÂ Òļı*#%,īĮyñ;ŌŘpÀ ĨŔ¥ďsoŢ¨ĬyĵĕīĮÝ xģőÿŢŦ        ŀ  ¡2020/4/10「地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究」
－報告書

目次－

はじめに：

第一編：エネルギー問題を取り巻く情勢と課題－2050 年に向けた需給ビジョン－

第 1 章：エネルギー需給の現状と 2050 年に向けた課題

・・・・・11-1：温暖化問題に対する国内外の動向

・・・・・1

1-2：持続可能なエネルギー需給の将来像と SDGs

・・・・・3

1-3：わが国のエネルギー需給動向

・・・・・41-4：わが国の温室効果ガスの排出状況・・・・・5

1-5：わが国のエネルギー政策動向と 2050 年に向けた課題

・・・・・61-6：2050 年に向けた長期戦略と課題、将来展望

・・・・・91-7 ：2050 年のエネ ルギー需 給・ ・・・ 17

第 2 章：最新の実証サイト、先行研究等の調査結果

・・・・192-1:システム開発に関する最新の取り組み

・・・・192-1-1.：石炭ガス化燃料電池複合発電+CO2 分離・回収技術－大崎クールジェン株式会社

・・・・192-1-2：バーチャルパワープラント（VPP）の実証等に関する取り組み－豊田市つながる社会実証推進協議会

・・・・282-1-3：電化とデマンドレスポンスの実事業化の取り組み－宮古島市、株式会社ネクステムズ、株式会社宮古島未来エネルギー
2-2：エネルギー需給評価プラットフォーム構築に関する先行研究

・・・・34・・・・402-2-1：エネルギーエンドユースモデルを用いたエネルギー需給の推計手法：－大阪大学

・・・・402-2-2：家庭用の PV-EV 評価システム（家計における経済性・環境性評価モデル）：
－東京大学

・・・44

第二編：地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究
本研究の背景・目的、目次・・・・・47

第 1 章：エネルギー需給評価プラットフォームの構築

・・・・・48

1-1：プラットフォームの概要

・・・・・48

1-2：使用データ

・・・・・50

1-3：各項目の計算方法

・・・・・51

1-4：電力・燃料需要計算の妥当性

・・・・・62

第２章：検討例

太陽光発電の有効利用方策と CO2 排出量への影響

・・・・・65

2-1：検討内容と想定シナリオ

・・・・・65

2-2：各配電エリアの電力需給・・・・・73

2-3：中部エリア全体の電力・エネルギー需給

・・・・・78

2-4：各市区町村の電力・エネルギー需給

・・・・・85

第３章：まとめ

おわりに：・・・・・91

  
  

[第一編]

第一編

エネルギーを取り巻く情勢と課題－2050 年に向けた需給ビジョン－

IPCC の「1.5℃特別報告書」では、長期シナリオを策定するに当たり以下の 2 つの重要な指摘がなされている。
◇「人為的な活動による世界全体の平均気温の上昇は 2017 年時点で約 1.0°C となっており、現在の度合いで温暖化が進行すれば 2030〜52 年の間に 1.5°C に達する可能性が高い」◇「産業革命以前から現在までに人為的に排出された温室効果ガスによる温暖化は、数百年
から数千年にわたって持続し、これに起因する長期的変化（海面上昇など）が高い確度で続く」
従って、地球環境を保全しつつ安定的なエネルギー需給を確保していくためには、エネルギ
ー利用効率の飛躍的な向上（省エネルギー）と、CO2 をできるだけ排出しない再生可能エネル
ギー（ゼロエミッションエネルギー）の大量導入などエネルギー源の脱炭素化という 2 つの取り組みが重要となる。
そこで、まず初めに 2050 年に向けた中部圏のエネルギー需給のあるべき姿と将来像を描くために、国内外や中部圏のエネルギー需給量や CO2 排出動向、持続可能な社会の実現に向けて現在どのような政策が実行されているのか、脱炭素社会の実現につながる革新的な技術の現状や実用化に向けたレベルはどうなっているのかなど、エネルギーや環境問題を取り巻く現状と将来展望等について整理した。
第１章：エネルギー需給の現状と 2050 年に向けた課題
１－１.温暖化問題に対する国内外の動向

気候変動が一因と考えられる異常気象が世界各地で頻発している。IPCCの特別報告書など
では、人間活動の規模が拡大し地球が限界点を超えようとしているためであるとの指摘もあり、世界全体で気候変動対策を進めることが喫緊の課題となっている。また、わが国においても、2018年に「平成30年7月豪雨」や「国内観測史上最高気温を更新した猛暑」に見舞われるなど、気候変動が一因と考えられる災害により大きな経済的負担が生じている。
2015 年 12 月には、IPCC が提供する気候変動に関する科学的知見も踏まえ、第 21 回国際連合気候変動枠組条約締約国会議（COP21）で「パリ協定」が採択され、2016 年 11 月に発効した。「パリ協定」では、「世界全体の平均気温の上昇を、工業化以前よりも 2℃高い
水準を十分に下回るものに抑えるとともに、1.5℃高い水準までに制限するための努力を継続すること。このために、今世紀後半に温室効果ガスの人為的な発生源による排出量と吸収源による除去量との間の均衡（世界全体でのカーボンニュートラル）を達成することを目指す。全ての締約国は、各国の異なる事情に照らした共通に有しているが差異のある責任及び各国の能力を考慮しつつ、温室効果ガスについて低排出型の発展のための長期的な戦略を立案及び通報するよう努力すべき」などと定められており、これ以降、気候変動に関する世界の認識は大きく変わりつつある。
ビジネスの世界においてもその動きは顕著であり、事業活動に必要なエネルギーを 100％再生可能エネルギーで賄う「RE100 プロジェクト」には、2019 年 12 月末現在で既に世界の 216社が加盟しており、日本からは 2019 年 6 月末現在で 19 社が参加している。
1−1−

[RE100 参加日本企業：19 社 （2019 年 6 月現在、参加順）］

株式会社リコー、積水ハウス株式会社、アスクル株式会社、大和ハウス工業株式会社、
ワタミ株式会社、イオン株式会社、城南信用金庫、株式会社丸井グループ、富士通株式会
社、株式会社エンビプロ・ホールディングス、ソニー株式会社、芙蓉総合リース株式会
社、コープさっぽろ、戸田建設株式会社、コニカミノルタ株式会社、大東建託株式会社、
株式会社野村総合研究所、東急不動産株式会社、富士フイルムホールディングス株式会社
また、電力、都市ガス、石油などの国内の大手エネルギー会社も、「脱炭素化」に向けたビジネスモデルの転換を進めており、2019 年 11 月に東京ガス株式会社は、国内のエネルギー業界としては初めて「CO2 ネット・ゼロ（排出と吸収の均衡）」方針を打ち出し、再生可能エネルギ
ーによる電源拡大などの「排出ゼロ」と、コージェネレーションを用いた再生可能エネルギーの稼働調整や CO2 回収・利用・貯留技術（以下 CCUS）、海外での削減貢献の「差し引きゼロ」の 2 つのアプローチでネット・ゼロにする長期計画を表明している。
図表 1-1 主要なエネルギー企業の再生可能エネルギー導入に向けた取り組み

会社名

取り組み内容東京電力 HD 株式会社

2030 年までに再エネ電源 500 万 kW

関西電力株式会社

2030 年代までに新規開発 200 万 kW 以上

中部電力株式会社

2030 年までに新規開発 200 万 kW株式会社 JERA

2025 年度までに 500 万 kW に拡大

東京ガス株式会社

2030 年までに再エネ電源取扱量 500 万 kW

大阪ガス株式会社

2030 年度の目標を 100 万 kW から 200 万 kW に拡大

JXTG-HD 株式会社

洋上風力や地熱発電など大型再エネ事業に注力する

出光興産株式会社

2030 年までに再エネの総電源開発量を累計で 400 万 kW に拡大

コスモエネルギーHD 株式会社

2022 年度末に陸上風力を 40 万 kW 導入（出典：各社 HP、報道発表資料等）
また、温室効果ガスを排出しないゼロエミッションを志向する企業や今後速やかに脱炭素化に移行していける企業かどうかがその企業の評価や価値を左右する重要な要素となっており、もはや気候変動対策は企業にとってコストではなく、競争力の源泉となりつつある。また、金融分野では、環境（Environment）・社会（Social）・企業統治(Governance）
を重視する ESG 投資の視点から、企業の環境面への取り組みを投資の判断基準の一つとして捉える動きが拡大しており、実際にダイベストメント（化石燃料、とりわけ石炭火力関連資産からの資金の引き揚げ）の事例が、世界的に主流になりつつある。
気候変動問題は、一国に閉じた問題ではなく、地球規模の課題である。
「パリ協定」の理念とも合致するよう、世界全体での温室効果ガス排出削減が必要であり、特に工業製品の質やものづくりの水準の高さで世界的に信頼される中部地域が、先頭に立って長期戦略を実践及び発信し、世界に貢献していくことが重要となってきている。
2−2−

１―２．持続可能なエネルギー需給の将来像と SDGs
SDGs とは、2015年9月に国連において、193の加盟国の全会一致で採択された「持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals）」のことであり、環境、教育、エネルギー、まちづくりなど国際社会が抱える様々な問題を解決し世界全体で2030 年を目指して明るい未来を作るための17のゴールと169 のターゲットで構成されており、先進国も途上国も全ての国が関わって解決していく国際目標とされている。SDGsの根幹にある持続可能な開発とは、「将来世代のニーズを損なわずに現代世代のニーズを満たす開発」とされており、2030アジェンダでは目標達成に向けて、地球上の「誰一人取り残さない（leave no one behind）」ことを明確に掲げている。
日本においても、2015年にSDGsが採択された後、2016年5月に内閣総理大臣を本部長とす
る「SDGｓ推進本部」が設置され、同年12月に日本の取組みの指針となる「SDGs実施指針」が策定された。また、2019年12月には「SDGs実施指針」が改訂されるとともにSDGs推進のための「SDGsアクションプラン2020」が決定されるなど、国を挙げて推進・啓発が強化されている。従って、世界が目指すSDGsの大きな枠組みの中で、持続可能なエネルギー需給の将来像を検討していくことは、この169のターゲットの目標達成に係る重要事項である。
SDGsの17項目の目標は、以下のとおりである。
（1） 貧困をなくそう。
（2） 飢餓をゼロに。
（3） すべての人に健康と福祉を。
（4） 質の高い教育をみんなに。
（5） ジェンダー平等を実現しよう。
（6） 安全な水とトイレを世界中に。
（7） エネルギーをみんなに そしてクリーンに。
（8） 働きがいも経済成長も。
（9） 産業と技術革新の基盤をつくろう。
（10） 人や国の不平等をなくそう。
（11） 住み続けられるまちづくりを。
（12） つくる責任 つかう責任。
（13） 気候変動に具体的な対策を。
（14） 海の豊かさを守ろう。
（15） 陸の豊かさも守ろう。
（16） 平和と公正をすべての人に。
（17） パートナーシップで目標を達成しよう。

図表 1-2 持続可能な開発目標（SDGs）

3−3−

また、169 のターゲットについては、例えば本研究会と一番関係の深い「（7）エネルギーを
みんなにそしてクリーンに」では、
7.1：2030 年までに、安価かつ信頼できる現代的エネルギーサービスへの普遍的アクセスを確保する。
7.2：2030 年までに、世界のエネルギーミックスにおける再⽣可能エネルギーの割合を⼤幅に拡⼤させる。
7.3︓2030 年までに、世界全体のエネルギー効率の改善率を倍増させる。
7.a︓2030 年までに、再⽣可能エネルギー、エネルギー効率及び先進的かつ環境負荷の低い化⽯燃料技術などのク
リーンエネルギーの研究及び技術へのアクセスを促進するための国際協⼒を強化し、エネルギー関連インフ
ラとクリーンエネルギー技術への投資を促進する。
7.b︓2030 年までに、各々の⽀援プログラムに沿って開発途上国、特に後発開発途上国及び⼩島嶼開発途上国、内陸開発途上国の全ての⼈々に現代的で持続可能なエネルギーサービスを供給できるよう、インフラ拡⼤と技術向上を⾏う。

などと定められており、数目標に関しては国連ハイレベル政策フォーラム（HLPF：High
Level Political Forum）の中で、定期的にモニタリングしていくことなっている。
1－３．わが国のエネルギー需給動向
経済産業省が公表している「平成 30 年度エネルギーに関する年次報告書（エネルギー白書
2019）」によれば、わが国の最終エネルギー消費は 2005 年度をピークに減少しており、2011 年度
からは東日本大震災以降の節電意識の高まりなどによりさらに減少が進んだが、2017 年度以降は
実質 GDP が 2016 年度より 1.9%増加したことに加え、前年度より厳冬で暖房需要が伸びたことから、最終エネルギー消費は 7 年ぶりに増加（0.4%）となった。部門別にエネルギー消費動向を見ると、1973 年度から 2017 年度までの伸びは、産業部門が 0.9 倍、業務他部門が 2.1 倍、家庭部門が2.0 倍、運輸部門が 1.7 倍などとなっている。
2017 年度の最終エネルギー消費の部門別構成は、産業部門が 46.2%、業務他部門が 15.7%、家庭部門が 14.9%、運輸部門が 23.2%となっている。この数値を統計が存在する 1973 年当時と比較してみると、産業部門が 20%弱低下しているのに対して、業務他部門は 7%弱、家庭部門は 6%、
運輸部門は約 7%上昇しており、産業用部門に比べて業務他部門、家庭部門及び運輸部門にはまだ
省エネの余地が残されているとも言える。

4−4−

【第211-1-1】最終エネルギー消費と実質GDPの推移（10 18 J）

GDP
1 9 73-2017年度
GDPGDP
2 . 6倍
1973-2017年度
1 9 73-2017年度
2 . 6倍2.6倍

18（101818J）（10 J）

18

18
15

15
15
12

12
12

(兆円、2011年価格）

600(兆円、2011年価格）
最終エネルギー消費(兆円、2011年価格）

500

600 1973-2017年度
最終エネルギー消費
最終エネルギー消費
1973-2017年度
運輸部門
1973-2017年度

運輸部門

500

500

運輸部門
運輸部門
家庭部門

400

600

400

家庭部門
家庭部門
業務他部門

9

99

300

業務他部門
業務他部門

6

6

産業部門

3

2000

2005

400

家庭部門
2.0倍家庭部門

企業
2.0倍 2.0倍
業務他部門
300

200

企業
業務他部門
業務他部門
他部門
2.1倍

200

産業部門
200
2.1倍

100

0

1.7倍1.7倍

家庭部門

300

100

産業部門
産業部門

3

運輸部門
1.7倍運輸部門・事業所

企業・事業所 ・事業所
他部門 他部門

2.1倍

1.0倍
0.9倍産業部門
産業部門
1.0倍 1.0倍
0.9倍
0.9倍
100
全体:1.2倍02017 （年度）
002017 （年度）2017 （年度）全体:1.2倍
全体:1.2倍

19731975

1980

1985

1990

1995

2010

00
19731975
1973
1975

1980
1980

1985
1985

1990
1990

19951995 20002000 2005 20052010 2010

【第211-1-1】最終エネルギー消費と実質GDPの推移(注1) Ｊ(ジュール)=エネルギーの大きさを示す指標の一つで、1MJ＝0.0258×10-3原油換算kl。
(注2) ｢総合エネルギー統計｣は、1990年度以降の数値について算出方法が変更されている。
(注3)産業部門は農林水産鉱建設業と製造業の合計。
100%
16.4%
(注4)1993年度以前のGDPは日本エネルギー経済研究所推計。
23.2%
90%
出典:資源エネルギー庁「総合エネルギー統計」、内閣府「国民経済計算」、日本エネルギー経済研究所「エネルギー・経済統計要覧」を基に作成
運輸部門
80% 8.9%
70% 9.2%

家庭部門

14.9%

業務他部門

15.7%

産業部門

46.2%

60%
50%
40%
30%
20%
65.5%

10%
0%
1973 1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

1 / 3 ページ20102017 （年度）(注1) J(ジュール)=エネルギーの大きさを示す指標の一つで、1MJ=0.0258×10 -3原油換算kl。

-3(注1)
原油換算kl。
(注2)J(ジュール)=エネルギーの大きさを示す指標の一つで、1MJ=0.0258×10｢総合エネルギー統計｣は、1990年度以降の数値について算出方法が変更されている。
(注1)
J(ジュール)=エネルギーの大きさを示す指標の一つで、1MJ=0.0258×10 -3原油換算kl。
(注3)産業部門は農林水産鉱建設業と製造業の合計。
(注2)｢総合エネルギー統計｣は、1990年度以降の数値について算出方法が変更されている。
(注4)1993年度以前のGDPは日本エネルギー経済研究所推計。
(注2)｢総合エネルギー統計｣は、1990年度以降の数値について算出方法が変更されている。
(注3)産業部門は農林水産鉱建設業と製造業の合計。
(注3)産業部門は農林水産鉱建設業と製造業の合計。
出典:資源エネルギー庁「総合エネルギー統計」、内閣府「国民経済計算」、日本エネルギー経済研究所「エネルギー・経済統計要覧」を基に(注4)1993年度以前のGDPは日本エネルギー経済研究所推計。
(注4)1993年度以前のGDPは日本エネルギー経済研究所推計。
出典:資源エネルギー庁「総合エネルギー統計」、内閣府「国民経済計算」、日本エネルギー経済研究所「エネルギー・経済統計要覧」を基に作成
出典:資源エネルギー庁「総合エネルギー統計」、内閣府「国民経済計算」、日本エネルギー経済研究所「エネルギー・経済統計要覧」を基に

図表 1-3 最終エネルギー消費の推移（出典：経済産業省「エネルギー白書 2019」）
図表 1-3 最終エネルギー消費の推移（出典：経済産業省「エネルギー白書 2019」）

1－４．わが国の温室効果ガスの排出状況
1－４．わが国の温室効果ガスの排出状況
環境省がまとめた温室効果ガスの排出量データによれば、2017年度の温室効果ガスの総排出量は環境省がまとめた温室効果ガスの排出量データによれば、2017年度の温室効果ガスの総排出量は約12億9,200万トンCO
2、前年度の2016年度は13億800万トンCO2であった。再生可能エネルギー
約12億9,200万トンCO
2、前年度の2016年度は13億800万トンCO2であった。再生可能エネルギーの導入拡大や原発の再稼働に伴うエネルギー起源のCO
2排出量の削減に伴い前年度の2016年度比の導入拡大や原発の再稼働に伴うエネルギー起源のCO
2排出量の削減に伴い前年度の2016年度比1.2%減少、2005年度（13億8,200万トン CO2）と比べて6.5%減少しており、総排出量は2014年度

1.2%減少、2005年度（13億8,200万トン
CO2）と比べて6.5%減少しており、総排出量は2014年度
以降4年連続で減少している。
以降4年連続で減少している。
3 / 3 ページ
温室効果ガス毎に見てみると、2017年度のCO2排出量は11億9,000万トンCO2（2013年度比9.6%
温室効果ガス毎に見てみると、2017年度のCO2排出量は11億9,000万トンCO2（2013年度比9.6%減少）であった。その内訳を部門別に見ると、産業部門からの排出量は4億1,300万トンCO
2、業務減少）であった。その内訳を部門別に見ると、産業部門からの排出量は4億1,300万トンCO、業務
2
その他部門からの排出量は2億700万トンCO2）、家庭部門からの排出量は1億8,600万トンCO
2、運その他部門からの排出量は2億700万トンCO2）、家庭部門からの排出量は1億8,600万トンCO2、運輸部門からの排出量は2億1,300万トンCO2などとなっている。
輸部門からの排出量は2億1,300万トンCO2などとなっている。
CO2排出量については、エネルギー起源のCO₂排出量は11億1,100万トンCO₂で、前年度からは
CO2排出量については、エネルギー起源のCO₂排出量は11億1,100万トンCO₂で、前年度からは
5
5

−5−

微減となっている。また、わが国の温室効果ガス排出量のうち、エネルギー起源CO２が占める

割合は約9割となっており、温室効果ガス排出の大幅削減を実現する上でエネルギー部門の対応は極めて重要となる。エネルギー起源CO２排出削減の現状は、2013年度の排出量は12.4億ト
ン、2017年度の排出量が11.1億トン程度であり、年0.3億トン程度の割合で削減が進んでいる。エネルギー供給における低炭素化（電力供給における非化石電源比率の引上げ、電化率の向上、化石燃料利用における低炭素燃料への転換等）と省エネルギー（エネルギー消費効率の向上）が一層推進されている結果ともいえる。

図表 1-4 日本の温室効果ガス排出量の推移と部門別内訳（出展：環境省「令和元年度環境白書」）

１－５.わが国のエネルギー政策動向と 2050 年に向けた課題
ここまで、わが国のエネルギー需給動向や温室効果ガスの排出動向を見てきたが、2050 年に向けて温室効果ガスの大幅な削減を達成するには、エネルギー選択のトレンドとして「脱炭素化」、すな
わち再生可能エネルギーの最大限の活用が鍵となる。
わが国の 2017 年度の発電電力量に占める水力発電も含めた再生可能エネルギーの比率は約 16%（水力を除くと 8.1％）となっており、ドイツやイギリスなどの主要国と比較しても大きく後れを取っている状況である。

図表 1-5 主要 OECD 諸国の発電電力量に占める再生可能エネルギー比率（出展：経済産業省「2019－日本が抱えているエネルギー問題」）
6−6−

2050 年に向けて温室効果ガスの大幅な削減を達成するには、再生可能エネルギーを最大限活用することが求められている。
【第５回目のエネルギー選択を考える時期】

図表 1-6 エネルギー第 5 の選択（出典：経済産業省「エネルギー情勢懇談会（第 9 回）」提言資料）

このような状況の中で、中長期のエネルギー政策を決める上で議論のベースとなる「第 5 次エネ
ルギー基本計画」が 2018 年 7 月に閣議決定された。3S+E（経済性・環境性・安定性 + 安全性）の追求や、「パリ協定」の発効を強く意識して、2050 年温室効果ガス 80%削減に向けて大幅なエネル
ギー転換・脱炭素化に向けた挑戦をしていくことなどが明記されており、特に再生可能エネルギー
政策の方向性として、初めて「再生可能エネルギーの主力電源化を目指す」ことが明記された。
また、今回のエネルギー基本計画では、2030 年の目標に加え、2050 年までのシナリオが盛り込
まれている。脱炭素化に向けた戦略として複数のシナリオが示されているが、2030 年までは現行計画を維持しつつ、それ以降は水素や蓄電池など多様な革新技術の創出を促して実現するなど、脱炭素化のシナリオを複数用意して技術開発競争を喚起しつつ、長期的な情勢の変化に対応できる電源構成を目指す内容となっている。

7−7−

【第５次エネルギー基本計画】 ⇒ 「再生可能エネルギー」が主力電源化！
⇒ 単一ターゲットから２０５０年複数ゴールへ！！
ピーク

再生可能エネルギー
火 力
原子力（２２～２４％）
低コスト化
系統制約解消調整力確保 等

（５６％）
高効率化

ベース

（２０～２２％） 安全最優先の再稼働

再エネの主力電源化に向けたシナリオ例（～２０５０年）〈シナリオ１〉〈シナリオ２〉

再生可能エネルギー（最大） +
火力

再生可能エネルギー+
水素〈シナリオ３〉
再生可能エネルギー+
蓄電池

図表 1-7 第 5 次エネルギー基本計画の概要（出典：経済産業省の資料をもとに作成）

その一方で、「第 5 次エネルギー基本計画」における再生可能エネルギーの導入見込み「2030 年に再エネ電源 22～24%」は、2015 年に決定された「長期エネルギー需給見通し」を追認したものであり、ここ数年来で進む再エネ電源の劇的なコスト低減を反映したものではない。民間シンクタン
クが 2015 年にまとめた予測では、再エネ電源の大幅なコストダウンや、再エネ電源の出力変動のリ
スクを解消できる水素や蓄電池技術の進展などにより、「2030 年の再エネ電源比率は 30%を超える」
といった予測もあり、再生可能エネルギーの主力電源化に期待が集まっている。

図表 1-8 2030 年度の一次エネルギー供給構造（出典：経済産業省「長期エネルギー需給見通し）

この水準の実現に向けて、2017 年 4 月に「電気事業者による再生可能エネルギー電気の調達に関する特別措置法（FIT 法）等の一部を改正する法律」（以下、「改正 FIT 法」）が施行され、改正を踏まえた再生可能エネルギーの固定価格買取制度の運用を適切に行うとともに、今後は 2050 年に向8−8−

けて、再生可能エネルギーを社会に安定的に定着した主力電源としていくために、再生可能エネル
ギーのコスト競争力の強化、系統制約に関する課題の克服、再生可能エネルギー発電設備の高効率化・低コスト化に向けた総合的な政策を加速させていく必要がある。
１－６.2050 年に向けた長期戦略と課題、将来展望
１－６－１.「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略：環境省」
このような状況を踏まえ、足元では 2030 年に向けた省エネルギーなどの取り組みの一層の深化
や更なる温暖化対策に関する検討を行っていく必要がある。また、長期的に脱炭素化を実現するた
めには、技術革新によるブレークスルーやイノベーションが求められる。
2019 年 6 月に閣議決定された環境省の「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略」では、「わが国は最終到達点として「脱炭素社会」を掲げそれを野心的に今世紀後半のできるだけ早期に実現していくことを目指す」、「それに向けて、2050年までに80％の温室効果ガスの排出削減という長期的目標を掲げており、その実現に向けて大胆に施策に取り組む」事が明記されており、それぞれのステークホルダーが脱炭素社会の実現に向けて、以下の5つの視点で行動を起こす事が重要とされている。
①SDGsの達成：
脱炭素社会への移行において、他のSDGsとのコベネフィット（共通便益）の最大化を目指す。
②イノベーションを継続させる基盤としての「共創」：
長期的な社会変革に向けたニーズを共有し、多様な知がぶつかり合うことを繰り返すことにより、「共創」的にイノベーションを生み出し続ける。
③Society5.0との連携：「デジタル革命と多様な人々の想像・創造力の融合によって、社会の課題を解決し、価値を創造する社会」としての「Society5.0」により、エネルギー、モビリティ、デジタル化等における分野を超えた相互作用を通じて気候変動対策に貢献する。
④地域循環共生圏：
人口減少・少子高齢化が進むわが国においては、特に地域の活力を高める成長戦略が重要である。このため、各地域が地域資源を持続可能な形で最大限活用し自立・分散型の社会を形成しつ
つ、より広域的なネットワークを構築し、地域における脱炭素化と環境・経済・社会の統合的向上によるSDGsの達成を図る「地域環境共生圏」の想像を目指す。
⑤課題解決先進国：
国内の都市や農山漁村を含む地域での成功モデルを発信・横展開し、「課題解決先進国」となることを目指す。
この5つの基本的な考え方（ビジョン）をベ－スに、各分野のビジョンと対策・施策の方向性をまとめたものを図表1-9に示す。

9−9−図表1-9パリ協定長期成長戦略のポイント（出典：環境省「パリ協定長期成長戦略からの抜粋」）
各分野のビジョンと排出削減対策・施策の方向性
1.エネルギー：エネルギー転換・脱炭素化を進めるため、あらゆる選択肢を追求
・再エネの主力電源化
・火力はパリ協定の長期目標と整合的にCO2排出削減
・CCS・CCU/カーボンリサイクルの推進
・水素社会の実現/蓄電池/原子力/省エネ
2.産業：脱炭素化ものづくり
・CO2フリー水素の活用（「ゼロカーボン・スチール」への挑戦等）
・CCU/バイオマスによる原料転換（人工光合成等）
・抜本的な省エネ、中長期的なフロン類の廃絶等
３.運輸：”Well-to-Wheel Zero Emission”チャレンジへの貢献
・2050年までに世界で供給する日本車について世界最高水準の環境性能を実現
・ビックデータ・IoT等を活用した道路・交通システム
４.地域・くらし：2050年までにカーボンニュートラルでレジリエントで快適な地域とくらしを実現/地域循環共生圏の創造
・可能な地域・企業等から2050年を待たずにカーボンニュートラルを実現
・カーボンニュートラルなくらし(住宅やオフィス等のストック平均でZEB・ZEH相当を進めるための技術開発や普及促進/ライフスタイルの転換)
・地域づくり(カーボンニュートラルな都市、農山漁村づくり)、分散型エネルギーシステムの構築

１－６－２.各分野の対策・施策の現状と将来展望

図表 1-9 に示した各分野のビジョンと対策・施策のうち、本研究報告書の第二編「エネルギー需
給評価プラットフォームの構築」おいて、需給評価プラットフォームに盛り込むべき新技術として、
PV（太陽光発電）を中心とする再エネの主力電源化、電気自動車や蓄電池などの新しいエネルギー
デバイスや資源の活用、CO2 排出量の大幅な削減に貢献する CO2 回収・貯留技術（Carbon dioxide
Capture and Storage、以下「CCS」）などの活用が挙げられる。
以下、主要な将来技術について、現状と将来展望をまとめた。
①PV（太陽光発電）
国際エネルギー機関（以下、「IEA」）が発行する、2019年度版の「世界の太陽光発電市場の導入量速報値に関する報告書（以下、「IEA-PVPS2019」）」によれば、2018年度の世界の太陽光発電システムの累積導入量は500GWを越えており、2018年度の市場規模は97.9GWであった。日本の2018年度の累積導入量は56GWであり、2018年度の市場規模は6.5GWであった。

図表 1-10 国内のPVの累積導入量（出展：IEA-PVPS2019）

10

−10−

2020/4/10☀太陽光発電の導入量
単位は万㌔ワット。 2019年12月末現在。

*2 152

1295

550

北海道電力

872
928
562
483
269

100

東北電力
東京電力
ホールディングス

北陸電力
中部電力
36
関西電力
四国電力
沖縄電力
中国電力
*1:社名は2019年12月時点
九州電力*2:全国値からの引き算による推定

図表1-11

国内の太陽光発電の導入量

日本においては2012年の固定価格買取制度（以下、「FIT制度」）の開始によって再生可能エネ
ルギーの導入が急速に進み、特に太陽光発電は地域偏在性がないことや他の再生可能エネルギーに比べて発電開始までのリードタイムが短い事などから急速に導入が進んでいる。電力会社は、機器の動作不良や停電の誘発を防ぎ電力を安定的に供給するため、常に電力の供給量と需要量を同量に保つ「同時同量の原則」を維持しなければならないため、地域内の電力需要量と供給量を予測し、供給量が上回った場合は、出力を制限する措置が必要となる。特に、FIT制度により全国的に太陽光発電が急増し発電量が日中に集中する状況となったため、太陽光発電の発電量を抑制する状況となり、2018年10月に国内で初めてとなる出力抑制が九州電力管内で実施された。太陽光発電の導入の急増は全国的なものであり、今後九州以外の地域でもその蓋然性が高まってくるものと想定される。
②蓄電池
蓄電池とは、PV などの出力が需要に対して多い時には充電モードに、少ない時には放電モードになるなど、電力の需要に応じて電気を出し入れすることができる二次電池（バッテリー）の事であり、再生可能エネルギーの普及が進むとともにその役割に期待が集まっている。特に PV は、天候等の要因により発電量にバラツキが発生し安定的に電力を供給する事が難しい特性がある他、通常の電力需要で使い切れずかつ系統側に逆潮流する事が難しい場合もある。従って、PV と蓄電池と組み合わせる事でベースロード電源に近い働きが期待でき、よりきめ細かく系統需要を制御する事ができるなどのメリットがあるため、今後バーチャルパワープラント（VPP、P13 以降で詳細説明）の取り組みを推進する上で重要なエネルギーデバイスとなっている。
一方で、その普及に足かせとなっているのが価格である。経済産業省が 2016 年度に公表した「定置用蓄電池の目標価格設定」によれば、〇家庭用蓄電池：2015 年度実績約 22 万円/kWh ⇒ 2020 年度 9 万円/kWh 以下〇産業用蓄電池：2015 年度実績約 36 万円/kWh ⇒ 2020 年度 15 万円/kWh 以下を目指して性能向上やコストダウン開発を進めていくことになっている。
11

−11−

前回のERAB検討会での決定事項
 第4回エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス検討会（ERAB検討会）において、2020年のVPP（Virtual Power Plant）の自立化を目指した定置用蓄電池の価格の考え方を提示。
（2015年度）
実績価格（2020年度）
目標価格

目標価格の考え方

kWh用蓄電池（主に家庭用）約22万円/kWh

9万円/kWh以下

 住宅用太陽光の余剰買取期間を終了した需
要家が、太陽光電気の自家消費の拡大により、15年程度で投資回収可能。

kW用蓄電池（主に産業用）約36万円/kW

15万円/kW以下

 ピークカットによる契約電力削減により、7年程度で投資回収可能。

※ なお、業務用蓄電池をはじめ上記分類に当てはまらないケースについては、蓄電池の用途によっていずれかの価格を目指すこととする。

kW用蓄電池（主に産業用）

25
22万円/kWh

9万円/kWh0

蓄電池価格 万円/kW

蓄電池価格 万円/kWh

kWh用蓄電池（主に家庭用）
40

36万円/kW

15万円/kW0

2015年度

2020年度

2015年度

2020年度（実績価格）（目標価格）（実績価格）（目標価格）

図表 1-12 定置用蓄電池の目標価格（出典：経済産業省 2016 年度「ERAB 検討会」資料）
図表 1-12 定置用蓄電池の目標価格（出典：経済産業省 2016 年度「ERAB 検討会」資料）

一方、ここにきて蓄電池のコストダウンに向けた取り組みも加速してきており、2019 年 10 月に一方、ここにきて蓄電池のコストダウンに向けた取り組みも加速してきており、2019 年 10 月にテスラ・モーターズ・ジャパン（以下、「テスラ」）が、2020 年春より家庭用蓄電システム「Powerwall
テスラ・モーターズ・ジャパン（以下、「テスラ」）が、2020 年春より家庭用蓄電システム「Powerwall（以下、「パワーウォール」）」を発売することを公表している。パワーウォールの最大の特長は価格（以下、「パワーウォール」）」を発売することを公表している。パワーウォールの最大の特長は価格の安さであり、テスラの発表によれば、蓄電容量 13.5kWh の大容量システムの本体価格が 82.5 万の安さであり、テスラの発表によれば、蓄電容量 13.5kWh の大容量システムの本体価格が 82.5 万円（税別）、コントローラーなどと組み合せたシステム全体の価格が 99 万円、1kWh 当たりの価格円（税別）、コントローラーなどと組み合せたシステム全体の価格が 99 万円、1kWh 当たりの価格に換算すると約 7.3 万円であり、国産機の 20 万円/kWh と比較すると大幅なコストダウンを達成しに換算すると約 7.3 万円であり、国産機の 20 万円/kWh と比較すると大幅なコストダウンを達成し
ている。
ている。

図 1-13 主な蓄電池の容量と価格（出典：日本経済新聞社）
図表 1-13 主な蓄電池の容量と価格（出典：日本経済新聞社）

経済産業省の試算では、FIT 買取期間終了後の PV に対して蓄電池を追加設置する場合、蓄電池
経済産業省の試算では、FIT 買取期間終了後の PV に対して蓄電池を追加設置する場合、蓄電池
価格が 7 万円/kWh 前後まで低下すれば、蓄電池を利用して自家発電した方が電気を買うよりも安
価格が 7 万円/kWh 前後まで低下すれば、蓄電池を利用して自家発電した方が電気を買うよりも安くなる分岐点（ストレージパリティ）、すなわち蓄電池の自発的な導入が始まる価格水準になるとしくなる分岐点（ストレージパリティ）、すなわち蓄電池の自発的な導入が始まる価格水準になるとしており、実際にその価格水準に近付きつつある。
ており、実際にその価格水準に近付きつつある。
12
12
−12−

国内の平均的な家庭の電力消費量は 1 ケ月当たり 250～260kWh 程度とされており、家庭用の太陽光発電の月間発電量は約 300kWh であることから、余剰の太陽光発電を蓄電池で貯めて地域で融通できるようになれば、エネルギーの地産・地消の取り組みや、地域の新電力がより柔軟にエネル
ギービジネスを展開できるようになるなど、大きな可能性を秘めている。
③仮想発電所（バーチャルパワープラント：Virtual Power Plant）
地球温暖化対策の推進に関する法律」の第 21 条は、「地方公共団体実行計画」の策定を各都道府
県及び市町村に求めている。地方自治体による気候変動対策を考える際、自治体内の再生可能エネ
ルギー（再エネ）資源の活用は CO2 排出量を減らす上でも、地域経済を活性化し雇用を広げる上でも重要な課題となる。近年は、地域循環共生圏への注目が高まり、気候変動対策や再エネ導入で地域をより豊かにするための議論が各所で始まっている。
一方、地域での再エネ導入量の増加に際して、送配電線路の制約や系統の需給バランスの問題が顕在化している。特に地域的な課題としては、新たな再エネ事業を行う場合、最寄りの配電線路の設備増強費用の増大や、配電用・送電用変電所などの送配電設備の容量制約による事業認可の大幅な遅延が、再エネ事業者への負担になっている。また、自治体など地域主体で電力事業を行う場合には、確保した再エネ電源と契約した電力需要のパターンが一致しない（典型的には、太陽光発電
が昼間しか発電しないのに対し、家庭の電力需要は夕方から夜がピーク）課題もある。
こうした課題を解決する上で、電力の需要を制御する「デマンドレスポンス（以下、「DR」）」
や、電力システムへの調整力を仮想的な発電機とみなした需要家側から提供する「仮想発電所、Virtual Power Plant（以下、「VPP」）」と呼ばれる技術に注目が集まっている。
VPP とは、各地に点在分散している省エネ・創エネ・蓄エネリソース等を、IoT などのネットワ
ーク技術を活用して一括制御し、仮想的に 1 つの発電所のように機能させる仕組みを指す。電力は需要と供給のバランスが崩れると停電につながる恐れがあるため、これまでは電力会社が火力発電の出力制御などで需給を一致させてきたが、VPP では蓄電池や EV を充放電させることで柔軟な需給調整が可能となる。従って、1 つ 1 つが小規模な発電設備や制御システムであっても電力系統の需給バランスが最適化できるとともに、大きな設備投資が殆ど必要ない経済的なシステムの構築が可能となるため、天候によって発電量が変動しやすい PV や風力発電などの再生可能エネルギーの拡大につながる技術として重要である。
また、VPP を活用する事で、これまでは電力を使うだけだった消費者が、時には電力を供給する供給プレイヤー（プロシューマー）になったり、節電行動や太陽光発電などの自家発電によって減らした電力を発電したものと見なして、電力会社に買い取ってもらったり市場で直接取引きをするビジネス（ネガワット取引き）が可能となるなど、大きな可能性を秘めた技術である。

11

−13−

図表 1-14 VPP のイメージ（出典：経済産業省 HP）

日本においても、2019 年 1 月から、東芝エネルギーシステムズが東京電力エナジーパートナーと共同で複数の蓄電池を最適制御する VPP 運用サービスを開始している。これは、横浜市内の 11
校の小学校に設置された約 15kWh の蓄電池を制御対象に、蓄電池を郡制御して需給バランスを改善する調整力に活用し、電力系統や蓄電池の状況に応じてピークカットやデマンドレスポンスを効率的に運用するしくみである。
また、英蘭ロイヤル・ダッチ・シェル子会社で、欧州の VPP 運営
大手の独ゾネン社は、このほど日本市場に参入することを表明し、2021 年に PV と家庭用蓄電池を組み合せ、人工知能（AI）を使って、電気が余分な家庭と不足する家庭の間で自動的に電気をやり取りできるサービスの展開を計画している。
需給調整の技術的な難しさや今後の制度設計の整備も必要であるが、将来 PV が大量導入されるような時代になると、家庭用蓄電池や蓄電池としての機能を有する電気自動車（EV）などを組み合わせた「エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジ
ネス」が、今後ますます普及していくものと見込まれる。
図表 1-15 VPP 運用サービスの概要（出典：東芝エネルギーシステムズ HP）④スマートエネルギーネットワーク

近年、「スマートグリッド」「スマートコミュニティ」「スマートエネルギーネットワーク」など、「スマート」をキーワードにしたエネルギーシステムの構築が国内外で進められている。「スマート」とは、ICT などの情報通信技術を活用して、コージェネレーション（CGS）や PV などの分散型電源や需要家情報を統合・制御して高効率で持続可能なエネルギーシステムの実現を目指す
取り組みである。従来の系統側の発電設備や配電設備に加え、需要家側の機器 1 台 1 台を情報ネッ
12

−14−

トワークで結んだ統合エネルギープラットホームを構築し、エネルギーシステム・交通システム・
防災システムなどの各システムを統合制御する仕組みを意味している。
風力発電

ＰＶ
病院

エネルギーの地産・地消
再生可能エネルギーの最大限の活用
大学

ＨＥＭＳ

ＣＥＭＳ

スマートハウス
ＥＶ/ＰＨＶ

V2Ｈ

蓄電池

ＩＣＴ

ＡＩ

ＡＩ

熱エネルギーネットワーク

電気と熱のネットワーク化

蓄電

ＣＧＳ

商業施設

地域冷暖房

工場
蓄熱体

ターミナル駅

ＦＥＭＳ

蓄熱・熱搬送工場

ＣＥＭＳ

石炭、LNG

ＢＥＭＳ

再開発ビル

電力ネットワーク

原子力

図表 1-16 スマートエネルギーネットワークのイメージ

脱炭素の目的から、将来的には化石燃料の使用をできるだけ削減してエネルギー利用効率を最大限に高めるために、電力に加え熱やガスなどのネットワークも統合して制御していく必要があり、大規模な都市や街区のマネージメントシステム（Community Energy Management System、CEMS）、工場団地等のマネージメントシステム（Factory Energy Management System、FEMS）、建物のマネージメントシステム（Building Energy Management System、BEMS）、
住宅のマネージメントシステム（Home Energy Management System、HEMS）などが、面的かつ多段的に形成されていくことが望ましい。
⑤CCS、カーボンリサイクル技術
CCS についてこれまで一般的だったものは、「EOR（原油増進回収技術）」と呼ばれる手法である。
例えば、油田にある原油をできるだけ回収するためには、水などに圧力をかけて注入（圧入）し、岩石の小さな穴などに溜まっている原油を押し流す。この時、水の代わりに炭酸ガスを圧入するのが、CO2 を使った EOR と呼ばれる手法である。その一方で、CCS は工場や発電所などから発生する二酸化炭素を大気放散する前に回収し、地中貯留に適した地層まで運び、長期間にわたり安定的に貯留する技術であり、長年に渡って研究が続けられている。
火力発電から排出される CO2 を大規模かつ効率的に分離回収する技術や、その CO2 を有効に利用、または貯留する技術「CO2 回収・利用・貯留技術（Carbon dioxide Capture, Utilization andStorage、以下、「CCUS」）のイメージを図表 1-17 に示す。

13

−15−

図表 1-17 火力発電における CO2 削減技術のイメージ（出典：経済産業省「総合資源エネルギー調査会」資料）

CCUS は、CO2 を「資源」ととらえ、素材や燃料に再利用することで大気中への CO2 排出を抑制する技術であり、世界の産学官連携のもとで研究開発によりイノベーションを進める取り組みが、
経済産業省が提唱する「カーボンリサイクル」である。CO2 の利用先としては、a.化学品、b.燃料、
c.鉱物、d.その他が想定される。
化学品では、具体的には、ウレタンやプラスチックの一種でコンパクトディスク（CD）などにも使われるポリカーボネートといった「含酸素化合物（酸素原子を含む化合物）」が、燃料では光合成を行う小さな生き物「微細藻類」を使ったバイオ燃料や、バイオマス由来のバイオ燃料が CO2 の利用先として考えられる。また、その他の利用先として、バイオマス燃料と CCS を組み合わせる「BECCS」、海の海藻や海草が CO2 を取り入れることで海域に CO2 が貯留する「ブルーカーボン」などが考えられている。これらは総称して「ネガティブ・エミッション」と呼ばれている。

図表1-18 カーボンリサイクル技術ロードマップ（出典：経済産業省「カーボンリサイクル技術ロードマップ検討会」資料）

14

−16−

１－７.２０５０年のエネルギー需給
これまで第 1 章では、地域における将来のエネルギー需給動向を考える上でのキーワードとなる「エネルギー効率の飛躍的な向上」と「再生可能エネルギーの大量導入」について、現在の国のエネ
ルギー政策、SDGs との親和性、それらを実現するのに必要な新技術の観点から概観してきた。
わが国のエネルギー産業は、今大変革期に直面している。発電・小売市場の自由化の段階から、温暖化ガスの 2050 年の 80%削減に向けた脱炭素化と安定供給という付加価値を最大化する取り組み
が、国・地域及び個人のあらゆる階層で求められる時代を迎えようとしている。さらに、ビッグデー
タの活用、サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を高度に融合させた「Society5.0」の世界が目指すように、IoT や AI などのデジタル技術を活用して電力の個人間取引などの新たなエ
ネルギービジネスを創出する取り組みも活発になってきている。
産業界では、CO2 フリー水素と回収した CO2 を合成してメタンを製造する「メタネーション（合成メタン）」技術などの研究も進められている。メタネーション技術は、既存のインフラを活用した「供給側の低炭素化・脱炭素化」を実現できる他、ガスパイプラインや LNG 基地 （製造所）などの既存のガスインフラの有効活用も可能であり、究極のゼロエミッションである「水素社会」実現の一翼を担うものと想定される。
最後に、本編のまとめとして、2050 年に向けた「目指すべき将来像とエネルギーの関係」を整理した。エネルギーには、供給と需要と貯蔵という 3 つの側面がある。供給については、脱炭素化の流れの中で現時点での選択肢は再生可能エネルギーである。貯蔵については、蓄電池のコストダウンが図られる事が大前提ではあるが、エネルギーの需給バランスに合わせて設置していく必要があり、今後も高効率な貯蔵デバイスと制御システムの開発は重要となる。
図表1-19
現目指すべき将来像とエネルギー状

将来（2050年）■地域の健全な発展と持続的成長
・持続的成長・安全で環境に優しいくらし
・地域社会への貢献
・大規模災害に強い地域■将来像
・都市のコンパクト化やネットワーク化
・地産地消などバランスの取れた地方都市
・再生可能エネルギーが導入されたエネル
ギー自給率の高い圏域■エネルギー源に求められる条件
・3Ｅ＋Ｓ
経済効率性（Efficiency）
環境性（Environment）
価格（Economy）
安全性（Safety）■新技術
・エネルギー供給
IGCC、IGFC、燃料電池、水素・エネルギー利用
スマートエネルギーネットワーク
VPP、DRFCV・エネルギー貯蔵
蓄電池、EV/PHV
・脱炭素化
CCS、CCUS■想定されるエネルギー源
・石炭、石油・天然ガス
・バイオマス・太陽光、風力・水力、揚水、原子力

これらの要素や革新的な新技術を組み合せた将来のエネルギー需給の絵姿の一例を、図表 1-20 に示す。都市部や郊外において、基本的なシステムには大きな違いはないが、第 5 次エネルギー基本計画に定める再生可能エネルギーの主力電源化に対して、その変動性や間欠性を補完するための調整力を提供し得るコージェネレーショ ン・燃料電池などの分散電源、再生可能エネルギーと親和性の高い蓄電池システムの更なる活用、バイオガスや合成ガス由来のメタンガスの活用、そしてロー
15

−17−

カルな水素グリッドの形成など、現状で考え得るあらゆる手段を導入し賢く組み合わせる事で、
CO2：80%削減に向けた脱炭素化のシナリオとその道筋が見えてくるものと考えられる。
FC-BUS

エコステーション
水素 高圧コンプレッサ

太陽光
直流<地域送配電網>

水電解
H2[中山間地]

インバータ（パワコン）

風力

EV

FCV

急速充電器

交流
EV

コンバータ
（パワコン）

小水力

H2

ライドシェア<再生可能
エネルギー>

交流
ローカルエネルギーマネジメント（地産・地消)）[都市近郊]

太陽光

工場
廃熱

〈糞尿〉

小型ガスエンジン
スターリングエンジン

メタン発酵

メガソーラ

<水力、揚水><バイオマス発電>

CH4

太陽光

太陽光

[CCUS]

蓄電池

HP給湯器
Ｐ２Ｐ（個人間取引））

直流

交流

インバータ
（パワコン）

太陽光

太陽光

[都市部]

太陽熱

<火力>

ローカル水素グリッド

H2
分散型電源（CGS）
交流 商業施設・ビル・集合住宅

下水バイオガス

Ｈ2（災害時）蓄電池

エネファーム

図表 1-20 2050 年の地域のエネルギー需給イメージ

16

−18−

<原子力>

第２章：最新の実証サイト、先行研究等の調査結果
第 2 章では、前章「1-6.2050 年に向けた長期戦略と課題、将来展望」で述べた個別の新技術について、本調査研究の「エネルギー需給評価プラットフォーム」の構築や将来のエネルギー需給を検討する際に参考とすべき新技術の実証サイトや先行研究事例などについて、現地調査を踏まえた調査結果について紹介する。
２－１：システム開発に関する最新の取り組み
２－１－１．石炭ガス化燃料電池複合発電 ＋ CO2 分離・回収技術：大崎クールジェン株式会社（１）調査の背景と目的
石炭火力発電は、発電電力量当たりの CO2 排出量が他の化石燃料よりも多いため、CO2 排出量の削減や脱炭素社会の実現に逆行するとして、欧州などでは石炭火力発電について一定の条件下で投融資を制限する動きなども出てきている。
その一方で、生活や経済活動に必用なエネルギー源を海外からの輸入に頼るわが国においては、
火力・水力・原子力・再生可能エネルギーなどをバランス良く組み合わせたエネルギーのベストミックスを目指す必要がある。中でも石炭は、埋蔵量が多く価格が安定していることなどから、3E+Sの側面をバランス良く満たすエネルギー源として、引き続き重要な位置付けにある。
石炭火力発電の中でも石炭ガス化複合発電（Integrated Coal Gasification Combined Cycle、以下「IGCC」）は、固体の石炭をガス化することで蒸気タービンとガスタービンを組合せた複合発電が実現できる事などから、3E+S が同時に達成できる革新的な高効率発電技術として、また CO2 回収
貯留（Carbon Dioxide Capture and Storage、以下「CCS」）と組合せることでゼロエミッション石
炭火力発電が実現できる有望技術として、その実現に期待が集まっている。
そこで今回、国の「Cool Gen 計画＊1」の実証事業の一環として実施されている「大崎クールジェ
ンプロジェクト」について調査を行った。
*1 Cool Gen 計画：総合資源エネルギー調査会鉱業分科会クリーンコール部会で示された「ゼロエミッション石炭火力発電の実現」を目指す国の実証研究プロジェクト（２）「大崎クールジェン株式会社（以下、「大崎クールジェン」）」会社概要
大崎クールジェンは、2009 年 7 月に中国電力株式会社（以下、「中国電力」）と電源開発株式会社（以下、「J-POWER」）の合同出資により設立された会社で、瀬戸内海のほぼ中央に位置する大崎上島（広島県豊田郡大崎上島町）の中国電力大崎発電所の敷地の一角に位置している。
「クールジェン」の由来は、国のクリーンコール政策である「Cool Gen 計画」を実現するという思いを込めて命名されたもので、革新的な低炭素石炭火力発電の実現を目指す事を目的に、国立研究開発法人新エネル
ギー・産業技術総合開発機構（以下、「NEDO」）の支援を受け、実証試験プラントの運転・評価を行
っている。

17

−19−

図表2‐1
面積

約43km2

人口

7,465人（2019年11月末現在）

アクセス

広島県本⼟側とは、陸路がなく、⽵原・安芸
津港と高速船、フェリーで結ばれている（広島県近郊の港までフェリーで約30分）

広島空港

広島県

図表

竹原港

安芸津港

白水/垂水港呉市

⼤⻄港

しまなみ海道⼤崎上島町

発電所とびしま海道1今治市

図表 2-1 大崎クールジェンの位置（出典：大崎クールジェン）
図表 2-2 大崎クールジェン株式会社

会社名

大崎クールジェン株式会社（Osaki CoolGen Corporation）

設立

2009 年 7 月 29 日

所在地

〒725-0301

広島県豊田郡大崎上島町中野 6208 番地 1

（中国電力大崎発電所構内）
資本金

4 億 9,000 万円

出資企業（比率） 中国電力（50%）、J-POWER（50%）
事業内容

高効率石炭火力発電である酸素吹 IGCC 技術、CO2 分離・回収技術に関する 大型 実証試 験の 実施お よび 石炭ガ ス化 燃料電池複 合発 電図表2‐3（Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle、以下「IGFC」）技術の実現を目指す実証事業

図表 2-3 大崎クールジェンの外観（出典：大崎クールジェン）

18

−20−

（３）大崎クールジェンプロジェクトの概要
ア．実施スケジュール
大崎クールジェンプロジェクトは、石炭火力発電から排出される CO2 を大幅に削減させるべく、究極の高効率発電技術である「IGFC」と「CO２分離・回収技術」を組合せた革新的な発電技術の確立を目指す実証プロジェクトであり、実証事業は図表 2-4 に示したとおり 3 段階に分けて実施されている。
第 1 段階では、「酸素吹石炭ガス化複合発電設備（酸素吹 IGCC）」の実証試験（2016～2018
年度：図中の青色部）を行った。第 2 段階では、酸素吹 IGCC に CO2 分離・回収設備を付設した
図表2‐4「CO2 分離・回収型酸素吹 IGCC」の実証試験（2019～2020 年度：図中の黄色部）を行っている。また、第 3 段階では、その後段にさらに燃料電池を付設した「CO2 分離・回収型 IGFC」の実証試験（2022 年度以降：図中の緑色部）が計画されている。なお、本プロジェクトは、2012 年度から経済産業省補助事業、2016 年度から NEDO 助成事業として実施されている。

図表 2-4 大崎クールジェンプロジェクトのスケジュール（出典：大崎クールジェン）

イ.設備概要IGCC 実証試験設備は、図表 2-5 に示したとおり、大きく①石炭ガス化設備、②ガス精製設備、③複合発電設備（ガスタービン及び蒸気タービン）、④空気分離設備、⑤排水処理設備の 5 つで構成されている。
IGCC は、初めにガス化炉で酸素を吹き込みながら粉末状の石炭を蒸し焼きにし、一酸化炭素（以下、「CO」）と水素（以下、「H2」）を主成分とする石炭ガス化ガス（可燃性ガス）を生成させ、この可燃性ガスを燃やしてガスタービンで発電するとともに、ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させ、蒸気タービンでも発電をする。2 つの発電プロセスを組み合わせる（ガスタービン・コンバ
インドサイクル発電：GTCC）ことで、発電効率を飛躍的に向上させることができる。また、従来の石炭火力発電所で利用されてきた瀝青炭と呼ばれる品質の高い石炭に加え、これまで十分利用されてこなかった亜瀝青炭といった低品位の石炭まで利用できるなどのメリットがある。
IGCC には、供給された石炭をガス化する際に用いるガス化剤に「酸素（酸素吹）」を用いるのか、「空気（空気吹）」を用いるのかで 2 つの方式がある。
「酸素吹」は窒素が空気吹と比べて少なく燃
焼温度も高くできるので、石炭をガスに転換する効率（冷ガス効率）が高い、生成ガスの主成分が有用成分である CO+H2 のみで化学用途など多目的に利用可能となるなどメリットが多い。
19

−21−

一方で、ガス化剤である酸素を製造する空気分離設備が大きくなるため、コストダウンと発電効率の向上をバランスさせるように設計される。
ガス化炉で発生した石炭ガス化ガスは、熱回収ボイラーで熱回収され、ガス精製設備で不純物と硫黄分が除去された後、ガスタービン燃焼器で燃焼しガスタービンを駆動する。ガスタービンの燃
焼排ガスは排熱回収ボイラーで熱回収した後、煙突から放出される。一方、熱回収ボイラー及び排熱回収ボイラーの熱回収により発生した蒸気で蒸気タービンを駆動する。このガスタービンと蒸気
タービンとの複合発電により、従来の微粉炭火力発電を上回る発電効率の達成が可能となる。
IGCC は、システムの高効率化により、発電電力量当たりの硫黄酸化物（以下、「SOx」）、窒素酸化物（以下、「NOx」）、ばいじんの排出量を低減できる。また、従来型石炭火力発電と比較
して温排水量を低減できる。
さらに、従来型石炭火力発電の排煙脱硫装置（硫黄回収設備）は、燃料を燃やした後の排ガス段
階で脱硫処理を行うため多量の水が必要だったが、IGCC はガス精製設備で硫化水素（以下、「H2S」）を主成分としたガスのみを取り出し、小型の硫黄回収設備で処理を行うため、用水使用量を大幅に低減できるシステムである。

図表2‐5

図表 2-5 実証試験設備概略フロー図（出典：大崎クールジェン）

ウ.設備詳細及び見学内容

実証試験設備は図表 2-6 に示すとおり、中国電力大崎発電所構内に設置されており、石炭ガス化
設備、ガス精製設備、複合発電設備、空気分離設備、排水処理設備などで構成されている。
現地調査は、2019 年 11 月 11 日に実施した。当日は、同社取締役総務企画部長の久保田晴仁氏、
総務企画部総務グループ課長代理の沖野剛久氏から説明を受け、質疑応答の後、稼働中の実証プラ
ントの見学を行った。見学は、中国電力大崎発電所機械建屋屋上からプラント及び施設全景を鳥瞰した後、見学順路に沿って、石炭ガス化設備、ガス精製設備、複合発電設備、空気分離設備、石炭パースなどを見学した。図表 2-7 に見学した主要設備の構成と詳細仕様を示す。

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図表2‐6

図表2‐6

2018年8月13日撮影

石炭ガス化設備

中国電⼒㈱⼤崎発電所1-1号

複合発電設備

空気分離設備

硫⻩回収設備ガス精製設備新設排水処理設備

図表 2-6 実証設備の配置と設備外観（出典：大崎クールジェン）

図表 2-7 主要設備の構成、詳細仕様

項目

1.石炭ガス化設備

設 備 仕 様・方式：酸素吹 1 室 2 段旋回型噴流床方式
・石炭使用量：1,180t/日

2.ガス精製設備

・硫黄除去設備：湿式化学吸着法
・硫黄回収設備：湿式石灰石石膏法

3.複合発電設備（ガスター・方式：1 軸型コンバインドサイクル発電方式（出力：166MW）

ビン及び蒸気タービン）・ガスタービン：開放サイクル型（1,300℃級）
・蒸気タービン：再熱復水型

4.空気分離設備

・方式：深冷分離方式
・容量：酸素約 30,000ｍ3N/h、窒素約 50,000ｍ3N/h

5.排水処理設備

・低塩系(既設)

・高塩系

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7

＜石炭ガス化設備＞＜石炭ガス化設備＞＜石炭ガス化設備＞
ガス化炉は、全高約 40m の円筒状の圧力容器に収納され、ガス化部の上下に 2 段の石炭バーナ
40m の円筒状の圧力容器に収納され、ガス化部の上下にガス化炉は、全高約 ガス化炉は、全高約40m の円筒状の圧力容器に収納され、ガス化部の上下に2 段の石炭バーナ 2 段の石炭を配置した「1 室 2 段旋回流」方式を採用している。また、上段部と下段部の酸素供給量を適切にを配置した「1 室 2 段旋回流」方式を採用している。また、上段部と下段部の酸素供給量をを配置した「1 室 2 段旋回流」方式を採用している。また、上段部と下段部の酸素供給量を適切に制御すると共に、石炭粒子に旋回流を加えて石炭粒子の炉内滞留時間を長くしてガス化反応を促制御すると共に、石炭粒子に旋回流を加えて石炭粒子の炉内滞留時間を長くしてガス化反制御すると共に、石炭粒子に旋回流を加えて石炭粒子の炉内滞留時間を長くしてガス化反応を促進させるなど、「高いガス化効率（＝発電効率）」と「スラグの安定排出」の両方が実現できている。
進させるなど、「高いガス化効率（＝発電効率）」と「スラグの安定排出」の両方が実現できて進させるなど、「高いガス化効率（＝発電効率）」と「スラグの安定排出」の両方が実現できている。
また、酸素吹きガス化炉であるため、生成ガス中に窒素（以下、「N2」）が少なく、空気吹きに比また、酸素吹きガス化炉であるため、生成ガス中に窒素（以下、「N2」）が少なく、空気吹
また、酸素吹きガス化炉であるため、生成ガス中に窒素（以下、「N2」）が少なく、空気吹きに比べて燃料成分（CO、H2）の割合が高い。
べて燃料成分（CO、H
べて燃料成分（CO、H2）の割合が高い。 2）の割合が高い。
今後利用拡大が見込まれる低品位炭に加え、従来の微粉炭火力で利用される瀝青炭の領域まで
今後利用拡大が見込まれる低品位炭に加え、従来の微粉炭火力で利用される瀝青炭の領
今後利用拡大が見込まれる低品位炭に加え、従来の微粉炭火力で利用される瀝青炭の領域まで拡大できるなど、幅広い炭種の利用が可能となる。
拡大できるなど、幅広い炭種の利用が可能となる。
拡大できるなど、幅広い炭種の利用が可能となる。

図表 2-8 石炭ガス化炉の構造と特長（出典：大崎クールジェン）
図表 2-8 石炭ガス化炉の構造と特長（出典：大崎クールジェン）
図表 2-8 石炭ガス化炉の構造と特長（出典：大崎クールジェン）＜空気分離設備＞＜空気分離設備＞ ＜空気分離設備＞
空気を極低温まで冷却・液化し、蒸留による沸点の差を利用して空気を酸素と窒素に分離する
空気を極低温まで冷却・液化し、蒸留による沸点の差を利用して空気を酸素と窒素に分空気を極低温まで冷却・液化し、蒸留による沸点の差を利用して空気を酸素と窒素に分離する装置であり、酸素は石炭のガス化に、窒素は石炭の搬送等に利用されている。
装置であり、酸素は石炭のガス化に、窒素は石炭の搬送等に利用されている。
装置であり、酸素は石炭のガス化に、窒素は石炭の搬送等に利用されている。

図表 2-9 プラント写真①＜石炭ガス化設備、空気分離設備＞
図表 2-9 プラント写真①＜石炭ガス化設備、空気分離設備＞
図表 2-9 プラント写真①＜石炭ガス化設備、空気分離設備＞

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22

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＜CO2 分離・回収設備＞
CO2 分離・回収法には、アミン等のアルカリ性水溶液（吸収液）と CO2 含有ガスを接触させ、吸収液に CO2 を選択的に吸収させて分離・回収する化学吸収法と、圧力差を利用して CO2 を吸収
液に溶解して吸収させる「物理吸収法」などがある。前者は、常圧のガスから CO2 を回収するのに適しており、後者は、高圧のガスから CO2 を分離回収するのに適した技術である。
本実証試験設備では、IGCC からの石炭ガス化ガスが非常に高圧である事から、物理吸収方式が採用されている。

図表 2-10 プラント写真②＜CO2 分離・回収設備＞（４）運転実績
第 1 段階の酸素吹 IGCC の実証試験運転は 2017 年 3 月から開始されており、2018 年 10 月の実証試験運転完了までに長時間耐久試験で 5,119hr を運転し、目標時間である 5,000hr をクリアしている。また、実証期間中は「EAGLE プロジェクト＊2」で蓄積した技術知見を反映しており、大きなトラブルは発生していない。
＊2 EAGLE（coal Energy Application for Gas, Liquid and Electricity）プロジェクト：
NEDO と J-POWER が 1995～2006 年にかけて実施した多目的石炭ガス製造技術開発事業（５）実証試験成果
図表 2-11 に、実証試験目標とその達成度を示した。商用機で送電端効率約 46%達成の見通しが得られ、現状の最高効率の微粉炭火力（Ultra Super Critical、以下「USC」）と比べて、CO2 排出量の約 15%削減に目途をつけることができた。
また、従来の微粉炭火力を大幅に上回り、LNG コンバインドサイクル発電と同等の負荷変化率を達成しており、今後大量導入が予想される太陽光発電などの再生可能エネルギーの急な出力変動にも対応できる高い「調整力」を有している。

23

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図表 2-11 酸素吹 IGCC の実証目標と成果

開発項目

目 標

実 績

送電端効率

・40.5%（HHV）以上

・40.8%（HHV）

環境性能

・SOx：8ppm

・SOx：< 8ppm

・NOx：5ppm

・NOx：< 5ppm

・ばいじん：3mg/m3N（O2：16%換算）

・ばいじん：< 3mg/m3N（O2：16%換算）

多炭種適合性・多炭性情適合範囲の把握

・4 炭種を試験し良好な適合性を確認

設備信頼性

・商用機レベルの年利用率 70%以上

・長時間耐久試験：5,119hr（5,000hr 以上の長時間耐久試験）
プラント制御性・運転性

・事業用火力発電所として必要な運転特性（負荷変化率：1～3%/分 他）

・連続運転：2,168hr
・負荷変化率：最大 16%/分
・送電端出力 0MW で安定運転を確認
・Cold 起動時間（GT 起動～定格負荷）約 7hrの見通しを得た経済性

・商用機レベルで発電原価が微粉炭火力と同等以下の見通しを得る

・商用機レベルで発電原価が微粉炭火力と同等になる見通しを確認（６）課題、今後の計画
第 2 段階の CO2 分離・回収設備については、見学会当日も既に試運転が行われており、12 月から
本格的な実証試験を開始している。今後 2 年間程度をかけて、図表 2-12 に示したとおり、CO2 分
離・回収型酸素吹 IGCC の石炭火力発電システムとしての基本性能やプラント運用性・信頼性・経済性等を検証していく他、ガス化炉で生成したガスから効率的に CO2 を分離・回収する実証試験等も実施していく予定である。
図表 2-12 CO2 分離・回収型酸素吹 IGCC 実証試験目標

開発項目

目 標

基本性能（発電効率）

・新設商用機（1,500℃級 IGCC）において CO2 を 90%回収しつつ送電端効率 40%（HHV）程度の見通しを立てる

基本性能（回収効率・純度）
プラント運用性・信頼性

・CO2 分離・回収装置における CO2 回収効率*3：90%以上・回収 CO2 純度：99％以上
・CO2分離・回収型酸素吹IGCCシステムの運用手法を確立し信頼性について検証する

経済性

・商用機におけるCO2分離・回収の費用原単位＊4について、技術ロード
マップに示された費用原単位をベンチマークとして評価する＊3 CO2回収効率：CO2分離・回収設備単体のCO2回収割合（分離・回収されたCO2ガスのC量／CO2分離・回収設備に導入されたガスのC量）×100＊4 費用原単位：1トンのCO2を分離・回収するために必要な費用（円／トン-CO2）

また、第 3 段階の CO2 分離・回収型 IGFC については、CO2 分離・回収型 IGCC 設備から得られる水素リッチガスを燃料とする燃料電池発電を組み合わせた実証事業となっており、「500MW 級の
24−26−

商用機に適用した場合に、CO2 回収率 90%の条件で、47%程度の発電効率（送電端、HHV）達成の見通しを得る」ことを目標として実証試験を実施する計画である。さらに酸素吹 IGCC の特徴を活かして、石炭ガス化ガスからの効率的な CO2 分離・回収技術の確立を図るとともに、国が進めるカーボンリサイクル＊5 に対しても協力していく計画であり、国によるカーボンリサイクル研究拠点化
や、親会社の J-POWER と中国電力がすすめるトマト栽培や鉱物化に回収した CO2 図表2‐13を有効利用する等の検討が進められており、革新的な石炭火力発電の実現に貢献していく計画である。
＊5 カーボンリサイクル：CO2を炭素資源（カーボン）ととらえ、これを回収して、化学品、燃料、鉱物等の素材・資源に転換させ、多様な炭素化合物として再利用（リサイクル）するもの。

図表 2-13 カーボンリサイクル実証のイメージ（出典：大崎クールジェン）（７）まとめ
今回調査した「大崎クールジェンプロジェクト」は、石炭をガス化した際に発生する高温ガスを発電に利用して高い発電効率を得ると共に、後段に CO２分離・回収設備を備えた最先端の酸素吹
IGCC である。IGCC は、効率が従来の USC と比べて大幅に高くなる他、第 3 段階で計画されているように、CO2 分離・回収設備の CO2 分離後の水素を用いて固体酸化物形燃料電池（SOFC）でも発電してトリプル複合発電とすることで、さらなる高効率化や出力増が期待できる。
CO2 排出量の多い石炭火力発電への逆風が強まる中で、日本発の石炭ガス化トリプル複合発電の普及は、冒頭で述べたエネルギーの 3E+S の側面、ひいては地球温暖化問題の解決に貢献する大きな可能性を有する技術であると感じた。
謝辞
今回の施設見学会に際し、快く訪問を受け入れていただいた大崎クールジェン株式会社の関係の皆様、また、当日現地での説明やプラント見学、参加メンバーからのさまざまな質問に丁寧に対応いただいた同社取締役総務企画部長の久保田晴仁氏、総務企画部総務グループ課長代理の沖野剛久
氏の両氏に心からの謝意を表します。

25

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2020/4/10

２－１－２．バーチャルパワープラント（VPP）の実証等に関する取り組み：豊田市つながる社会実証推進協議会（１）背景と目的
エネルギーの安定供給に資する火力発電などの大規模発電と、エネルギーを必要とする場所でオンサイト利用できるコージェネレーションなどの分散電源、エネルギーの地産・地消に貢献できるPV や風力発電などの再生可能エネルギー、これらの様々な電源を IoT（モノのインターネット化）
でつなぎ、安定した電力ネットワークを構築する技術として、バーチャルパワープラント（以下、「VPP」）と呼ばれる技術に注目が集まっている。
本項では、豊田市で実施されている VPP の実証に関する取り組みなどを実施する「豊田市つながる社会実証推進協議会の取り組みについてまとめた。
（２）豊田市つながる社会実証推進協議会
豊田市は、2016 年 10 月から持続可能な都市づくりに向けて、先進技術の開発や実証を展開する推進母体として、企業や大学などをはじめとした団体とともに「豊田市つながる社会実証推進協議会（以下、「豊田市つながる協議会」）を組織し、つながる社会をキ－ワードに VPP をはじめとする
様々な先進技術実証を行っている。
ア．
「豊田市つながる協議会」の概要と実施体制
豊田市つながる協議会は、「みんながつながる、世界につながる、ミライにつながる“スマートシティ”」をスローガンに、企業・大学・行政・金融機関及び地域商工団体等が連携し、地域課題の解決に資する技術開発・実証・実装を目指す体制として、2016 年 10 月に発足した協議会である。
図表 2-14 豊田市つながる協議会の概要

名称
設立日
設立目的

参加団体
協議会の目標（2050 年）

豊田市つながる社会実証推進協議会
2016 年 10 月 12 日
新エネルギーや AI・IoT などの先進技術の実証・実装による地域課題の解決を通じて、市民生活の安全・安心の向上、新産業の創出、産業の多角化、先進実証都
市としての魅力向上を図り、豊田市及び国内外の持続可能な社会形成に貢献する。
73 団体（2019 年 12 月末現在）
企業：49 団体、学術・研究：6 団体、行政：2 団体、サポート会員：16 団体＜①資源・エネルギーの地産地消＞
CO2：50％削減（1990 年比）＜②超高齢社会への対応＞
平均寿命＝健康寿命（平均寿命の増加分を上回る健康寿命）＜③交通安全の推進＞
交通事故死者数：0 人

豊田市つながる協議会では、「①資源・エネルギーの地産地消」、「②超高齢社会への対応」、「③交
通安全の推進」の 3 つのテーマで様々な実証を行う計画になっており、VPP については「①資源・エネルギーの地産地消に関する取り組み」の中で実施されている。

28

−28−

図表 2-15 豊田市つながる協議会の実施体制（出典：豊田市つながる協議会ホームページ）

イ．実施内容①資源・エネルギーの地産地消
豊田市は、もともと太陽光や水力、風力、バイオマスなどの再生可能エネルギーの導入率が高い地域である。その一方で、自動車産業を中心としたものづくりやクルマ社会の地域であるため、産業用分野や交通分野からの CO2 排出が多いという課題がある。そこで、再生可能エネルギーをベースに水素、次世代自動車、蓄電池などの技術をつなぎ、地域のエネルギーを地産・地消で有効活用できる仕組みづくりに挑戦している。
主な実施プロジェクトは、燃料電池自動車/燃料電池バスによる路線運行や水素ステーションのPR［水素活用事業］、トヨタ自動車元町工場周辺における世界初の化学蓄熱技術を用いた熱の地産地消［熱事業］、豊田市駅前の再開発ビルにおける未利用熱（下水熱）を利用した給湯設備導入［下水熱事業］、豊田市の再生可能エネルギーの地産地消を実現する VPP プロジェクトなどが実証されている。
②超高齢社会への対応
豊田市においても、団塊の世代を中心とした高齢化が急速に進展しており、既に超高齢化社会を迎えつつある。このような状況の中で、高齢者の暮らしの見守りや生きがいづくり、高齢者が安心して外出できる仕組みなど、様々な取り組みをつなぐ事により将来に渡りいきいきと暮らせる社会づくりを目指す必要がある。
具体的には、中山間地におけるモビリティ向上や外出促進につなげる「たすけあいプロジェクト」、
独居高齢者の見守りサポートなどを支援する「遠隔在宅ケアサポート・システム」などのプロジェ
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−29−

クトが実施されている。

図表 2-16 豊田市つながる協議会の主な取り組み（出典：豊田市つながる協議会ホームページ）③交通安全の推進
豊田市はクルマのまちとして、自動車産業の発展とともに成長し、次世代自動車の普及などにもいち早く取り組んできた歴史がある。そこで、交通安全に役立つ運転支援技術や小型 EV の活用、
クルマや歩行者の移動情報の収集・解析などの様々な取り組みや技術をつなぎ、誰もが安全で快適に移動できる仕組みづくりを目指している。
具体的には、超小型電気自動車を活用した自動運転に関する実証や、走行データを活用した安全運転実証、超小型パーソナルモビリティを活用し、回遊性向上や安全で快適に移動できるよう公道などで実証を行っている「超小型パーソナルモビリティ」などのプロジェクトが実施されている。
（３）豊田市 VPP プロジェクトの詳細
以下、豊田市において再生可能エネルギーで発電した電力を地元で最大限利用するために、企業や家庭の電力需要を制御する 2 つの取り組みについて紹介する。
ア. VPP 実証プロジェクトⅠ：豊田市、トヨタ自動車株式会社、
株式会社トヨタエナジーソリューションズ、株式会社デンソー、中部電力株式会社
ａ.[実証試験の概要]
再生可能エネルギーの地産地消を実現するためには、太陽光や風力等の再生可能エネルギーを主体とした発電量と地域で消費される需要を一致させる必要がある。豊田市には、風力・太陽光・バイ
オマスを利用した発電設備が存在するが、特に風力と太陽光は天候や時間帯などの要因によって発電量が大きく変動する。そこで、豊田市内の一般世帯や企業が保有するプラグインハイブリッド車
（以下、
「PHV」
）やヒートポンプ給湯器、定置型蓄電池などを ICT（情報通信技術）を活用して制御し、再生可能エネルギーによる電力の発電量変動に合わせるように、蓄電池の充放電、PHV の充電時
間やヒートポンプの運転時間などを制御して電力需要を調整する。再生可能エネルギーによる電力が得られない時間帯は、蓄電池などから放電することで電力需要を賄うように制御し、企業や家庭が持つ様々
30

−30−

な電源を 1 つの発電所のように機能させるシステムの確立を目指している。

また、再生可能エネルギーのさらなる普及拡大を可能とする柔軟な電力系統の実現を目指して、配電設備に蓄電池を設置して電力系統の電圧や潮流の調整効果を検証し、将来の蓄電池の活用可能性などについても検討する計画になっている。

トヨタ自動車トヨタエナジーソリューションズ

図表 2-17 VPP 実証プロジェクトⅠの概要（出典：中部電力株式会社ホームページ）

ｂ.[実証試験結果]：[実証内容Ⅰ：再エネの地産地消に向けたエネルギーリソースの活用]
地域の 3 つの再生可能エネルギー（ごみ発電、太陽光、風力発電）を最大限効率的に活用するために、豊田市の施設（約 70 施設）に対して、・朝の急激な需要変動の吸収に工場の蓄電池を活用する
・PV 発電量の減少が想定される時間帯に電力会社からの要請に従い空調設定温度を 1℃上げる（夏季の冷房機器の節電要請）
・PV の発電量が余剰となる時間帯にエコキュートなどの需要機器を稼働させて余剰分を吸収する（需要要請）
・夕方以降の需要が増加する時間帯に PHV の充電を停止したり充電時間をずらしたりする
等のデマンドレスポンス（以下、「DR」。節電要請をする「下げ DR」と需要要請をする「上げ DR」がある。
）により、供給と需要のギャップを埋める効果について検証した。
実証試験結果の一例として、夏場に「豊田市の水道局の送水ポンプ稼動台数 1 台減や市庁舎等の空調設定温度の変更」による DR を実施した結果、約 2 時間で一般家庭約 100 世帯の 1 日分の電力量に相当する節電効果が得られるなどのメリットが確認できた。
今後も、地域の再生可能エネルギーの地産地消の確立に向けて、様々な需要家の持つ電源リソー
スや需要リソースを上手く活用した「分散電源の統合制御」や「需要機器の統合制御」の確立に引き続き取り組んでいく。
31

−31−

実証内容① 再エネの地産地消に向けたエネルギーリソースの活用 再生可能エネルギーの地産地消を実現するためには、風力や太陽光等の再生可能エネルギーを主体とした発電（供給）と地域で消費される需要を一致させる必要がある。
 このため、供給と需要のギャップを、地域に分散されているエネルギーリソースを制御して埋める実証を実施し、バーチャルパワープ
ラントによる再生可能エネルギーの地産地消の実現性について検証する。
DR指令から発動まで時間のかかる
家庭空調・企業空調は午後に発動

朝の急峻な電力需要の立ち上がりは即応性の高いﾘﾁｳﾑｲｵﾝ電池で対応

3500
朝の立上りをLiBで対応

3000

ベースを工場用蓄電池で
対応

2500

3000

：DR（企業空調）

余剰電力

1500

再エネ電源による供給カーブ

想定需要カーブ
500

0

帰宅後のPHVの充電を停止することでDR量を確保

0
0:00
1:00
2:00
0:00
3:00
1:00
4:00
2:00
5:00
3:00
6:00
4:00
7:00
5:00
8:00
6:00
9:00
7:00
10:00
8:00
11:00
9:00
12:00
10:00
13:00
11:00
14:00
12:00
15:00
13:00
16:00
14:00
17:00
15:00
18:00
16:00
19:00
17:00
20:00
18:00
21:00
19:00
22:00
20:00
23:00
21:00
22:00
23:00

：DR（PHV充電停止）

DR（PHV充電停止）

1000

500

：DR（コジェネ焚増）DR（コジェネ焚増）

2000

1000

：DR（家庭空調）

DR（企業空調）

2500

2000
kWh容量の大きい工場用
蓄電池はベース運用
1500
凡例

DR（家庭空調）

不足分は購入3500：蓄電池（LiB）：蓄電池（工場用）

ごみ発電

：市場購入

風力

太陽光

系列4

19
図表 2-18 DR を活用した実証イメージ（出典：中部地方環境事務所主催「地球温暖化に関する中部カンファレンス」の中部電力発表資料）
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[実証内容Ⅱ：配電系統の運用高度化]
PV などの再生可能エネルギーの導入拡大に伴い、配電線の末端付近の電圧が逆潮流などにより変動し易くなるため、従来の潮流による設備形形成手法に加え、配電系統に分散配置されている蓄電
池の充放電量を統合的にコントロールすることで、電圧変動時の抑制効果や設備合理化の可能性を検証することを目的としている。
具体的には、事前のシミュレーションで重負荷時に最大で約 300V の電圧降下が発生するが、蓄電池 300kW×2 台を活用する事で、自動電圧調整器（SVR）を省略し系統状況を改善する方向にできるなどの効果が期待できることが明らかとなった。
実証システム構成概要
今後は、実証で収集したデータをベースに様々なパターンでシミュレーション検証を行うとともに、蓄電池による電圧・潮流制御の計画データ等を基に配電設備の合理的な設備形成に必用となる蓄電池の最適容量と配置を検討していく。
実証配電線：巴川F12
中部電力
操作端末

線路亘長：約22km
PV：高圧1000kW, 低圧600kW
6.6kV

SVR

巴川変電所

保
守
回
線

保守ルータ

VPNルータ

蓄電池
子VPP
システム

・動作実績
・SOC

Tr

Tr

PCS・
DC電源盤等

PCS・
DC電源盤等

VPNルータ

蓄電池
監視・制御
システム
・整定値
・充放電指令VCB

VCB
三菱データセンター
配電系統
ｼﾐｭﾚｰﾀ／
DERMS

・動作実績
・SOC

Li蓄電池
（NW設備）

VPNルータ

設置場所：
豊田市福祉施設
・動作実績
・充放電指令 （調整中）
・整定値

・SOC

・充放電指令・整定値

Li蓄電池（NW設備）

設置場所：
豊田市レジャー
施設

公衆回線（インターネットVPN

図表 2-19 配電系統への蓄電池活用に関する実証システムの機器構成（出典：中部地方環境事務所主催「第 16 回地球温暖化に関する中部カンファレンス」の中部電力発表資料）
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32

−32−

33

イ.VPP 実証プロジェクトⅡ：豊田市、アイシン精機株式会社、東邦ガス株式会社

VPP 実証プロジェクトⅡは、2019 年度から実施されており、再生可能エネルギーの発電量の変動や電力会社等からの出力変動要請等を想定した VPP システムからの指令に基づいて、家庭用燃料電池コージェネレーションシステム（エネファーム type S）や家庭用ガスエンジンコージェネレ
ーションシステム（コレモ）の発電出力をそれぞれエネルギーマネージメントシステムで遠隔制御して、DR のリソースとしての調整力の活用に向けた効果を検証するものである。
なお、プロジェクトⅡにおいて、プロジェクトⅠと合同で両プロジェクトのリソースを活用して地産地消を向上せる取り組みも実施している。
VPP 実証に家庭用燃料電池コージェネレーションシステム（エネファーム type S）を用いるのは全国でも初めての試みであり、今後エネファーム群としての導入が期待できる集合住宅への適用を目指した検証などを実施していく計画である。

図表 2-20 VPP 実証プロジェクトⅡのシステム構成（出典：東邦ガス株式会社ホームページ）〈2-1-2. 参考資料〉
1）豊田市つながる社会実証推進協議会パンフレット
2）中部地方環境事務所主催「第 16 回地球温暖化に関する中部カンファレンス：パラダイムシフト（その 1）～世界が目指す脱炭素社会と私たちの暮らし～（2019/7/24）」
中部電力株式会社発表資料「豊田市バーチャル・パワー・プラント（VPP）実証の概要と取組」
http://chubu.env.go.jp/earth/mat/data/CS16_S2.pdf
3）2018 年度中部電力技術開発部門ニュース「バーチャル・パワー・プラント・プロジェクト～様々なリソースを活用し、地産地消に向けたグリッドサービスの検証」

33

−33−

２－１－３．電化とデマンドレスポンスの実事業化の取り組み：宮古島市、株式会社ネクステムズ、株式会社宮古島未来エネルギー（１）背景と目的
ヒートポンプ給湯機や蓄電池、電気自動車などエネルギーを貯蔵する要素を持つ機器は、デマン
ドレスポンスの有効なリソースとなる。しかし、これらの機器の普及率はヒートポンプ給湯機で世帯数の１割強、電気自動車では世帯数の 0.2%程度にとどまっている。
そこで、給湯や輸送を電化することと一体にデマンドレスポンスや VPP に取り組むことが注目される。電化は、それ自体が天然ガス・プロパンガス・ガソリンなどの化石燃料の削減につながる。さらに、それらの機器をデマンドレスポンスや VPP で活用することで、再エネをより有効に活用することで、更なる二酸化炭素の排出削減につなげられる。
本項では、中長期的なエネルギー自給率向上、CO2 排出削減目標を持ち、電化と再エネ導入に一体とした地元でのビジネス化に挑戦し、さらにデマンドレスポンスや VPP の実証を進めている宮古島市での取り組みを概観する。

（２）宮古島市のエコアイランド推進
離島は海面上昇やサンゴ礁の破壊など、気候変動の様々な影響に脆弱である。離島での持続可能な生活のため、率先して低炭素化・脱炭素化を目指す流れが国内外で広がり始めている。宮古島では、2008 年の「エコアイランド宮古島宣言」を発表し、翌年には国内唯一の島嶼型の環境モデル都市になり、低炭素化・地域のエネルギー活用に向けた様々な取り組みを進めてきた。2018 年に「エコアイランド宮古島宣言 2.0」が発表され、2019 年にはその「5 つのゴール」が設定された。その一つ、指標③として、省エネと再生可能エネルギー（再エネ）推進により、一次エネルギー自給率を2016 年の 2.88%から 2050 年には 48.85%へと大幅に引き上げる目標を掲げた。さらに、再エネ電源比率も 2050 年に 91.9%にまで高める試算結果が出されている。図表 2-21 に一次エネルギー自給率の推移を示す。

図表 2-21 エコアイランド宮古島宣言 2.0 での一次エネルギー自給率の推移（出典：宮古島市ホームページ）

34

−34−

図表 2-22 エコアイランド宮古島宣言 2.0 のゴール設定上の数字（出典：宮古島市ホームページ）

2016

2030

2050

省エネ(電力、%)

-

20.6

24.0

省エネ(熱、%)

-

17.5

20.8

EV(万台)

0

1.3

3.0

太陽光(MW)

22

128

208

風力(MW)

4.8

6.9

36.9

CO2 削減率(%)

-

37.3

69.0

エネルギー自給率(%)

2.88

22.05

48.85

離島で活用可能な再エネはその島の環境により大きく異なるが、宮古島をはじめ多くの島々は地
熱・中小水力の資源に恵まれておらず、太陽光発電・風力発電がその中心とならざるをえない。宮古島のゴール設定では、需要ピークが 60MW 程度の島で図表 2-22 に示すように 2050 年には太陽光発電 208MW、風力発電 36.9MW とする。一方、これらの電源は出力が天候により変動する。宮古島のように独立した電力系統の場合、太陽光発電や風力発電の変動には島内での解決が必要となる。
2016 年の沖縄電力の試算では、固定価格買取制度のもとで 24MW を超えた太陽光発電設備に対しては無制限での抑制を受け入れることが接続の条件となっており、太陽光発電の導入が停滞していた。
更なる再生可能エネルギー電源の導入を目指し、宮古島市では時々刻々の電力の「使う量」をコ
ントロールする技術、「デマンドレスポンス」に着目した。2011 年から沖縄県から委託を受けた「島嶼型スマートコミュニティ実証事業」（以下、「本実証事業」）において技術開発を進めてきた。エコパーク宮古では、エコキュート・電気温水器、蓄電池など様々なエネルギー貯蔵性を持つ機器を利用し、太陽光発電の出力変動の影響を緩和するための実証試験が行われてきた。また、宮古島市の農業用ファームポンドの送水ポンプのデマンドレスポンスというユニークな取り組みも進められている。本実証事業の特徴は、単なる技術研究に終わらせず、実事業化に結び付けることを強く志向してきた点にある。

（３）事業概要と実施主体
本稿では宮古島での 2 つの事業に着目する。1 つはヒートポンプ給湯機や家庭用蓄電池の導入による電化と太陽光発電の導入を一体に進める RESP（Renewable Energy Service Provider、再生可
能エネルギーサービスプロバイダ）事業であり、もう一つは導入された機器を通信制御することに
より島の電力需給バランス維持に貢献する本実証事業である。図表 2-23 に、二つの事業の全体像を示す。
RESP 事業は環境省・経済産業省の補助も受けながら、株式会社宮古島未来エネルギー（以下、
35

−35−

「MMEC」）が、第三者所有モデルで需要家宅に太陽光発電パネルやヒートポンプ給湯機、家庭用蓄電池などのリソースの導入をビジネスとして進めている。そこで導入された機器を、アグリゲーシ
ョン事業者である株式会社ネクステムズ（以下、「NEXTEMS」）が本実証事業において、沖縄電力の協力も得ながら遠隔で制御する技術を開発している。MMEC も NEXTEMS も 2018 年に設立された新しい企業である。一連の事業は、「宮古島における『再エネサービスプロバイダ事業』の推進」
として、令和元年度新エネ大賞の経済産業大臣賞を受賞している。

図表 2-23 宮古島フィールド実証の体制（出典：NEXTEMS）（４）プロジェクト詳細①RESP 事業ア．事業概要MMEC は、「第三者所有モデル」により太陽光発電とヒートポンプ給湯機や家庭用蓄電池をセットで家庭に導入している。このモデルでは、太陽光発電や給湯機、蓄電池といった機器は居住者宅に設置されるが、その所有権は MMEC にあり、電気や温水熱を完全従量制で家庭に販売する。販売
単価は、例えば太陽光電気料金は蓄電池無しで 20 円/kWh、蓄電池付きで 27 円/kWh、温水熱は 100L
当たり 50 円、といった形で設定されている。図表 2-24 に顧客への紹介用リーフレットを示す。第三者所有モデルは需要家からすると初期費用がかからないという利点がある。一方、将来的には多様な需要家のニーズにこたえるため、第三者所有モデルだけでなく設備販売の形での導入も検討している。
ヒートポンプ給湯機の運転電力を主として太陽光発電で供給することで、プロパンガスの使用量を削減し、島の低炭素化に貢献する。さらに、第三者所有モデルの場合、機器の所有権が MMEC 側にあるため、その制御権を NEXTEMS に渡すことで、後述するような太陽光発電の出力抑制やヒー
トポンプ給湯機の沸き上げ時間変更などがやり易いと考えられる。

36

−36−

図表 2-24 RESP 事業の住民向けリーフレット 2019 年度版（出典：MMEC ホームページ）

イ．導入実績
図表 2-25 に、2018 年度の導入実績と機器の配置、設置写真を示す。2018 年度は市営住宅での導入を進め、40 棟 202 戸に 1.2MW の太陽光発電と 120 台のヒートポンプ給湯機を導入した。集合住宅は全国的に見ても戸建住宅よりも太陽光発電やヒートポンプ給湯機の導入が遅れているが、集合住宅は屋根のまとまった面積が確保しやすい点で条件によっては太陽光発電導入の経済性が高い。
一方、ヒートポンプ給湯機を 2 階以上に導入するには、耐荷重が課題になる。
宮古島市での太陽光発電の導入は近年接続保留の問題から停滞していたが、本事業により 2018 年
度は島内での導入量が増加した。

図表 2-25 2018 年度の導入実績と機器の配置、設置写真（出典：NEXTEMS）②島嶼型スマートコミュニティ実証事業
ア．事業概要本実証事業は、「宮古島市においてスマートコミュニティを形成するため、再エネを大量導入しつ
つ、IT 技術を駆使することにより、島内電力の需給を最適化し、エネルギー自給率を高めるとともに、新たなエネルギーの需給システムを社会システムとして実装することを目指し」、「事業を実施することにより、地域経済の活性化や雇用創出」を図って、2011 年から実施されてきた（出典：宮
18

−37−

古島市）。
図表 2-26 に現在の本実証事業の概念図と事業計画案を示す。エリアアグリゲーション（AA）事業者である NEXTEMS が、RESP 事業者の保有する機器をクラウド型 EMS（エネルギー管理システム）から制御することで太陽光発電の変動を緩和し、結果として宮古島により多くの太陽光発電を導入可能にする。

図表 2-26 本実証事業の概念図と事業計画案（出典：NEXTEMS）

イ．事業内容宮古島では既に電力系統への太陽光発電導入に制限がかかっているが、NEXTEMS は図表 2-27に示すように太陽光発電設備に対して「常時出力制限運転」を行う。これにより、島全体で見た時の昼間の残余負荷の急低下を抑えるとともに、太陽光発電の特に高出力帯での急峻な出力変動を緩和
し、PV 発電量の予見性を向上できるとしている。太陽光発電が定格に近い出力を出す時間は短いため、月ごとに夏季は出力率を 60～70%、冬期は出力率を 40～50%に制限しても、年間での出力抑制
量は 10%程度にとどまると同社は試算している。さらに、太陽光発電の余剰電力が多くなる昼間に
エコキュートの沸き上げ運転を行うことで、余剰電力の低減を行う。
制御指令はネクステムズのクラウド型 EMS で生成される。それが本実証事業で開発され、各家庭に設置された HEMS（Home Energy Management System：家庭用 EMS）コントローラに送られ、各機器が制御される。

19

−38−

図表 2-27 オンサイトでの太陽光発電とヒートポンプ給湯機の使い方（出典：NEXTEMS）

ウ．今後の展開
今後は自家消費型太陽光発電の大量普及を想定し、電力系統への変動要因をさらに低減し、また家庭からも調整力を電力系統に提供するために、より詳細な制御を行うことが検討されている（図表 2-28）。導入する機器としては、太陽光発電、蓄電池、ヒートポンプ給湯機に加えて、電気自動車の充電器も検討されている。日中は太陽光発電の余剰を極力蓄電池やヒートポンプ給湯機で消費しつつ、太陽光発電出力が急減した際には蓄電池から放電する。また、夜間は基本的には系統からの買電と蓄電池の放電で需要をまかないながらも、宮古島の需要が最大となる夕方の時間帯には VPPとして調整力を系統側に提供する。このように需要家宅にある機器を最大限活用することは、太陽光発電の追加的な導入を支えるとともに、ピーク需要が増加しつつある宮古島において追加の火力発電機建設を抑止することにも貢献しうると考えられる。

図表 2-28 今後の展開（出典：NEXTEMS）

39

−39−

２－２：エネルギー需給評価プラットフォーム構築に関する先行研究
２－２－１.エネルギーエンドユースモデルを用いたエネルギー需要の推計手法：大阪大学大学院工学研究科

環境・エネルギー工学専攻 下田研究室（１）背景と目的
地域、あるいは家庭用や業務用など建物別や部門別のエネルギー需給を予測するには、エネルギ
ー需要を用途別や機器別に分解し、各機器の効率向上や新技術の普及速度なども加味した上で、将来のエネルギー需給動向を推計する必要がある。
大阪大学大学院工学研究科の下田研究室では、都市などを対象にそのエネルギー需要の成り立ちを科学的に解明し、需要端に設置される再生可能エネルギーや各種エネルギー変換装置、スマートグリッド等のエネルギーマネ-ジメントシステムにおける各種要素技術を用いて、資源及び環境面から最適なエネルギーシステムを構成するための工学的手法を確立する研究が行われている。
特に近年、PVや風力発電、コージェネレーションなどの分散型電源の積極的な導入やデマンド
レスポンス（DR）などの需要家側からのピークカットやピークシフトへの取り組みの重要性が高まっており、環境性や経済性まで考慮した将来の電力需要予測を行うには、電力系統で時刻別の電力需要を正確に推計するモデルが必要となる。
そこで、下田研究室では2000年頃より、この電力負荷を精度よく推計する「エネルギーエンドユ
ースモデル」の開発を行っている1）。
（２）エネルギーエンドユースモデルの概要
本モデルは、建物単位から電力系統・地域・国土に至るまで、エネルギー需要の発生の成り立ちを要素に分解してモデル化したもので、家庭用は2000年頃から、業務用は2005年頃から開発が行われている。当初は都市→都道府県→国レベルでのエネルギー需要予測を行っていたが、センシン
グや通信技術の発展、計算機の記憶容量の増大などに伴い、大量のデータを一度に取得して解析する事が可能となったことなどから、住宅や建物などのロードカーブ予測や建物の各種フォルトを発見して改良や施工改善につなげる取り組みなどにも広げられている2）。本モデルのフローと推計手法を図表2-29に示す。

図表2-29 家庭用エネルギーエンドユースモデル（全国推計）のフロー例（出典：「CREST研究領域公開シンポジウム」の発表資料4））

40

−40−

2020/4/10

本モデルの特徴は、世帯の条件の分布を考慮していること、現実の家庭でエネルギーが消費されるプロセスを再現していることであり、これらにより、世帯や地域によるエネルギー消費の差異の考慮、現実的な機器の稼働状況の想定に基づく対策効果の推計、対策間の相互作用の考慮が可能となることなどである。
日本の家庭部門のエネルギー消費量は、各都道府県のエネルギー消費量の推計結果を合計する事で求める。各都道府県に居住する世帯の家族構成及び住宅の情報は国勢調査結果と住宅ストックの熱性能構成比から求め、この中の0.03%を当該都道府県の代表世帯として抽出する。本モデルでは、家族累型19種類、地域の住宅形式2種類（戸建・集合）、住宅延床面積6区分、住宅熱性能4区分（無断熱、昭和55年基準、平成4年基準、平成11年基準）の合計912類型のモデル世帯を用意し、上記で抽出された各代表世帯を912類型のいずれかに当てはめ、各類型世帯の電力需要を積算し、その結果を各都道府県の総世帯へ拡張することで地域スケールの電力消費を推計している。
各居住者の行動スケジュールは、総務省統計局社会生活基本調査をもとに居住者属性（勤め人、主婦、学生、70歳以上男・女など）毎に作成しており、各属性について勤務時間や年齢、性別等に応じてさらに細かく類型化することで、居住者の生活様式の多様性なども考慮されている。
家庭用のエネルギーエンドユースモデルでは、住宅の電力需要を1年間5分間隔で推計する事ができ、居住者の行動スケジュールや住宅の断熱性能、家電機器の保有状況・仕様、気象条件などの入力条件を実測定結果に基づいて、細かく設定することも可能である。
この家庭用エネルギーエンドユースモデルを用いて、実際の電力会社の約1,200世帯のスマートメーターからの平均値（実データ）を用いて予測精度検証を行った結果、図表2-30に示すとおり、一年を通じてEMDC（エネルギー・経済統計要覧）推計値や総合エネルギー統計（経済残業省）の
電力消費量などと精度良く一致する事が確認でき、地域だけでなく全国レベルの数値としても推計可能なモデルであるといえる。

図表2-30 家庭用エネルギーエンドユースモデルの予測精度の検証結果5）（３）応用事例－民生家庭部門の温室効果ガス削減ポテンシャル予測－
この家庭用エネルギーエンドユースモデルを用いて、国の長期エネルギー需給見通しで示された
41

−41−

政府の対策効果について、気象条件・家族構成・住宅仕様などの条件を考慮した上で、実際のエネルギー消費プロセスに沿って、家庭部門のCO2削減
見込み量の検証が行われている。
本試算では、以下の3つのケースについてシミュレーションを行い、算出した削減効果とその内訳を政府試算と比較している。
①現状ケース（2013年度）：
削減目標の基準年度である2013年度を対象としたケース。
②レファレンスケース（2030年度）：
2013年度から対策を実施せずに2030年度まで推移したケース。ただし、人口及び世帯数の変化率は含める。
③対策ケース（2030年度）：
長期エネルギー需給見通しに示されている、以下の4つの対策を実施したケース。
・新築住宅の省エネ基準適合推進、既築住宅の断熱改修の促進
・高効率給湯器の導入・高効率照明の導入
・トップランナー制度等による機器の省エネ性能向上
電力の CO2 排出係数については、2013 年度は 0.570kg-CO2/kWh、2030 年度は 0.370kgCO2/kWh を用いて、2030 年度の気象条件は 2013 年度と同じと仮定して試算した結果、図表 2-32に示したとおり、現状ケース（2013 年度）から対策ケース（2030 年度）にかけて 189.1Mt-CO2から 105.4Mt-CO2 に削減された。
また、レファレンスケースからの CO2 排出削減量について、対策別の内訳を政府試算の結果と併せて示した。政府試算の削減量（28.3Mt-CO2）は本モデルによる推計（21.3Mt-CO2）よりも
7Mt-CO2 大きくなっており、特に高効率照明の導入による削減効果でその差が大きくなっている。
これは政府試算では部屋によらず全ての照明について年間 2,000 時間（1 日当たり約 5.5 時間）使
用すると想定されているが、本モデルでは居住者の在室スケジュールと日照時間に基づいて 1 年間の照明使用時間を決定しているためであり、居住者の実際の行動や外部条件などがより正確に反映されたモデルといえる。

図表2-31

2030年のCO2排出量の推計及び削減量の内訳5）

42

−42−

（４）今後の展開
その他にも下田研究室では、この家庭用エネルギーエンドユースモデルを用いて、家庭の省エネ
ルギー対策として注目される PEFC（固体高分子型燃料電池）や SOFC（固体酸化物型燃料電池）などの住宅用コージェネレーションシステムの導入効果を、家族構成や入浴習慣の異なる 200 世帯分のエネルギー需要パターンを解析して、一次エネルギーの削減効果や削減効果に影響を及ぼす需要特性や世帯特性などを明らかにする研究なども行われている。
今後も、各機器のエネルギー消費効率の経年変化や新しい消費機器の出現、新技術などを逐次モデルに反映させていく他、データの分析・表示方法の標準化などにも取り組んでいく計画である。

43

−43−

－案－
２－２－２.家庭用の PV-EV 評価システム（家計における経済性・環境性評価モデル）：東京大学生産技術研究所 エネルギーシステムインテグレーション社会連携部門 岩船研究室（１）背景と目的
岩船研究室では、民生部門や交通部門など都市のエネルギーシステムや環境問題を対象に、気象条件や人間の嗜好、産業構造や経済性、システムの持続性などを考慮したモデル分析により、人と環境に優しい自律協調型のエネルギー・マネージメント・システムの構築等に関する研究などが行われている。
特に家庭部門においては、国の「長期エネルギー需給見通し」の中でも高い目標が設定されており、このような高い目標を達成しつつ 3E+S を満足する持続的なエネルギーシステムの実現に向けて、これまで数理計画法を用いた「家庭内機器の最適運転計画手法」の研究が行われてきた。家庭部
門において、PV を用いた発電システムを導入する場合、需要と供給の関係は非常に複雑となり、特にその変動要素をどのように吸収するかが課題となる。変動要素の吸収に蓄電池を使う場合には、高価な蓄電池の使用容量を抑えつつ各種のエネルギー貯蔵デバイス、例えばヒートポンプ給湯器やEV 等のエネルギー貯蔵要素を上手に組み合わせ、賢く制御する事が重要である。また、PV や風力発電が需要家末端に大量に導入されるようなケースでは、需要家側より上流側の系統で逆潮流が発生し配電系統で電圧が上昇する問題、変動性の電力により系統全体の需要と供給のバランスを確保する事が困難になるなど、様々な問題も生じている。
そこで、本項では住宅における需給調整手段としての EV に着目し、多様化する電気料金システ
ムのもとで EV バッテリーと PV システムを連携させる時にどのような EV バッテリーの運用が需要家にとって最適かをシミュレーションする「家庭用の PV-EV 評価システム」を紹介する。本モデルは、各家庭の DR リソース（HP 給湯器、蓄電池、EV 等）を系統解析モデルに組み込んだモデル
であり、DR などの需要反応（外乱）に対して各機器がどのような挙動を示すのかを、経済性や環境性なども併せてシミュレーションできるモデルである。
（２）シミュレーションモデルの概要
本モデルは、住宅における PV-EV システムを構築する時に、電力需要と PV 発電量の予測を行い、計画から運用に至る過程で各予測誤差がどのような影響を及ぼすかを検証することを目的としている。本モデルで考慮している要素を図表 2-33 に示す。住宅の電力需要は「1.PV（PV2H）」、「2.EV
放電（EV2H）」、「3.系統からの買電（G2H）」で賄われる。PV 発電量は、「宅内需要への給電（PV2H）」、「売電（PV2G）」、「EV への充電（PV2EV）」として供給され、EV は「PV からの充電（PV2EV）」と「系統からの充電（G2EV）」で賄われように設定されている。

図表 2-32 住宅用 PV-EV システムの概要 9）

図表 2-33 住宅用 PV-EV システムのアルゴリズム 9）

44

−44−

また、図表 2-33 に示すとおり、提案する PV-EV シミュレーションモデルは、計画と運用の 2 つのステップから構成されている。
［STEP1：計画段階］
・過去のデータや気象データに基づき、翌日の毎時需要及び PV 発電量の予測を行い、それらの値と与えられたバッテリーの SOC（State of Charge、充電状態）条件に基づいて、1 日の電力コストが最小となるように、バッテリーの充放電計画を構築する。
・バッテリーが SOC 状態になる X(EV 走行に必用なバッテリーの SOC レベル)とそれが必要になる
時刻を所与し、PV からの充電分を除いた Y（系統から EV バッテリーへの充電量）を決定し、1日の電力コストが最小になる解（Cost）を求める。
[STEP2：運用段階]
・SOC が前日運用完了時の充電レベルからスタートして、実需要、実 PV 発電量、実走行に基づいて余剰電力量（PVsur）を決定し、バッテリーの充電状態が毎時計算される。
・時間毎の EV の運用パターンは、以下の 3 パターンから選択している。
〈パターン 1〉EV が自宅にあり外出前（0～t～出発時刻）〈パターン 2〉EV が自宅にあり外出後（到着時刻～t～23）〈パターン 3〉EV が走行中（出発時刻～t～到着時刻）（３）シミュレ－ション結果の例－PV-EVシステム大量導入時の系統への影響評価
この「家庭用のPV-EV評価システム」を用いて、家庭部門においてPV-EVシステムが電力系統に大量に接続された場合の系統への影響や、どのような運用をするとEVバッテリーの運用が最適になるかなどを評価した。
この評価システムでの電力価格は、電力系統全体の需要の大きさに応じて決定される限界燃料費に連動して動的に変化するものとして想定し、導入されるPV総容量は15GW、ピーク電力の約3割としてある。また、EVについては約300万世帯がPV-EVシステムを導入するものと仮定し、一日おきにEVを利用するパターンでシミュレーションを行っており、この時の300万世帯の電力消費量は38億kWh/年となっている。また、PVの発電量は東京電力管内で実在する51世帯で実際に測定されたPVの合計値に比例すると想定して300万世帯に拡大してある。
その結果、系統の見かけ需要に依存し PV の発電量が少なくなる夕方の需要ピークの時間帯に、価格が高くなっている。また、各家庭は電力コストを削減するために、電力系統需要が少い時間帯に EV バッテリーを充電し（G2EV）、需要ピーク時間帯に EV バッテリーに搭載されている電力を用いて給電する（EV2H）方法が最適なパターンであり、結果として系統電力の負荷平準化に貢献していることも分かる。
本研究では、51 世帯のデータを 300 万世帯に展開しているが、今後さらにデータ数を増加させて対象数を増やす事で、データ分散の影響やならし効果の影響についても検討を進める計画であ
る。

45

−45−

図表 2-34 PV-EV システム大量導入時の系統影響評価結果 9）（４）今後の展開
今後は PV や EV の将来導入シナリオなどについても精査し、EV の申告制度による各戸の経済性への影響評価、系統全体でより最適な運用へと導く仕組みの構築などについて検討していく。
また EV に関しては、図表 2-33 に示したとおり、EV の各運転状態（家庭に滞在、移動中、外出先で滞在）の遷移確率をマルコフ連鎖（確率変数の連鎖）で表現し、それにモンテカルロシミュレー
ション（繰り返しのランダムな試行錯誤）を適用することでモデル化し、PV-EV システムが設置された家庭での正味の充電費用と充電ステーションでの充電費用が最小になるように充放電するとしたパターン解析などの研究もなされており、今後 PV-EV システムが交通系インフラに与える影響
や、EV の定置用バッテリーとしての DR 機能の検証などの取り組みを継続していく計画である。
[2-2.参考文献]
1)下田研究室 HP（http://www.see.eng.osaka-u.ac.jp/seeue/seeue/）2)下田吉之、又賀祐樹、三輪洋介、田中宏昌、田辺慎吾、白石かおり：業務建物における詳細エネルギー計
測データの分析手法に関する研究，空気調和・衛生工学会論文集，No.258（2018 年 9 月）.
3)大月雅也、松岡綾子、山口容平、下田吉之：家庭用エネルギーエンドユースモデルを用いた電力負荷曲線の推計及び精度検証，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集（2016.9.14－16（鹿児島）, 第 9 巻.
4)下田吉之，「科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業 CREST 研究領域公開シンポジウム 分散協調型エ
ネルギー管理システム構築のための理論及び基盤技術の創出と融合展開」講演資料：「EMS のためのエネ
ルギー需要の科学的扱い（2018 年 9 月）」.
5)松岡綾子、杉山みなみ、桃木貴志、山口容平、下田吉之：長期エネルギー需給見通しにおける CO2 排出削減見込み量の検証，日本建築学会環境系論集，第 84 巻, 第 757 号（2019）．
6)青木拓也、羽原宏美、下田吉之：世帯の需要特性を考慮した住宅用コージェネレーションシステムの導入
効果分析，エネルギー・資源，Vol.37，No.1（2016）.
7)岩船研究室 HP（http://www.iwafunelab.iis.u-tokyo.ac.jp/）8)岩船由美子：持続可能なエネルギーシステムにおける家庭部門の役割, 第 26 回日本エネルギー学会大会,
特別講演要旨（2017.07.25）.
9)Mustapha Aachiq、Joao Gari da Silva Fonseca Junior, 大関崇, 岩船由美子：電力系統の需給バランスのための住宅用 PV-EV システムの評価，電気学会論文誌 B（電力・エネルギー部門誌），Vol.135，No1.
10)Yumiko Iwafune, Kazuo Ogimoto, Yuki Kobayashi, Kensuke Murai：Driving Simulator for Electric
Vehicles Using the Markov Chain Monte Carlo Method and Evaluation of the Demand Response Effectin Residential Houses, IEEE Access, March 6, 2020.

46

−46−

  
  

[第二編]

−47−

−48−

−49−

−50−

−51−

50

power

heatingcooling

hot-water

50

power

heatingcooling

hot-water

50

40

40

40

30

30

30

20

20

20

10

10

10

0

0

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

50

40

40

40

30

30

30

20

20

20

10

10

10

0

0

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

50

40

40

40

30

30

30

20

20

20

10

10

10

0

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

−52−

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

0

power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

100

power

heatingcooling

hot-water

100

power

heatingcooling

hot-water

100

80

80

80

60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

0

200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

200

150

150

150

100

100

100

50

50

50

0

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

100

80

80

80

60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

0

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

100

80

80

80

60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

0

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

100

80

80

80

60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

0

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

100

80

80

80

60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

0

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0

100

80

80

80

60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

−53−

0

power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time
power

heatingcooling

hot-water

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0

NaganoGifu

Shizuoka
Aichi
Mie
100

1000

10000

1000001000000

municipal population

1.2
1.0
Nagano

0.8

Gifu

0.6

Shizuoka

0.4

Aichi

0.2

0.0

Mie
100

1000

10000

1000001000000

municipal population

350
300

250

Nagano

200

Gifu

150

Shizuoka

100

Aichi

50

Mie

0

100

1000

10000

100000municipal population−54−

1000000

−55−

373

281
278
276
277
279
280

−56−

120
100

80
60

NaganoGifu
Shizuoka
Aichi
Mie

40
20
0

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

115

120

110

100

80

105

60

NaganoGifu
Shizuoka
Aichi
Mie

100
95
90

20
0

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

350
300
250

Nagano

200

Gifu

150

Shizuoka

100

Aichi

50

Mie

0

100

1000

10000

100000 1000000

municipal population

NaganoGifu
Shizuoka
Aichi
Mie

40

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

40
35
30
25
20
15
10
5
0

NaganoGifu
Shizuoka
Aichi
Mie
100

1000

10000

100000municipal population−57−

1000000

−58−

−59−

50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30

pvS
pvC
pvR
pvU
Grid

EV
Pb
Demand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

100
90
80
70
60

50
40

30
20
10

0

0

1000

2000

3000

4000
time [hour]

−60−

5000

6000

7000

8000

j

k
k

j

k

j1

j2

k1
k2
k3

−61−

250
200
150
100
50
0

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Maximum demand in substation [MW]Obs. - Calc. (H.V. demand)

Calculated with ModelObs. - Calc. (H.V. demand)

25

25

20

20

15

15

10

10

5

5

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 1 2 3
dayObs. - Calc. (H.V. demand)0

Calculated with Model
25

20

20

15

15

10

10

5

5

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
day
Obs. - Calc. (H.V. demand)25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
day

−62−

0

Calculated with Model

Calculated with Model

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
day

8
7
6
5
4
3
2
1
0

0.1

1

10

100

population [x103]

3.0
2.5
2.0
1.5
1.0

0.5
0.0

0.1

1

10

100

population [x103]

8
7
6
5
4
3
2
1
0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Residential / commercial demand ratio [-]

10
8
6
4
2
0

-2

0.1

1

10

100

population [x103]

−63−

60

20

50
15

y = 1.1213x

40
10

30

y = 0.7517x

20
5
10
0

0

5

10

15

0

20

0

10

20

25

50

60

30

15

y = 0.4654x

20

y = 0.8311x

10

10

5

0

5

10

15

20

0

25

0

electricity demand by energy statistics [TWh/yr]

10

20

30

40

50

60

Fuel consumption by energy statistics [PJ/yr]

40

140

35

120

30

100

25

80

y = 0.7968x

20

y = 0.8083x

60

15

40

10

20

5
0

40

40

20

0

30

Fuel consumption by energy statistics [PJ/yr]electricity demand by energy statistics [TWh/yr]

0

5

10

15

20

25

30

35

0

40

0

20

40

60

80

100

120

Fuel consumption by energy statistics [PJ/yr]electricity demand by energy statistics [TWh/yr]

−64−

140

−65−

−66−

http://denki-yoho.chuden.jp/
2016/4/1-9/30

2016/10/1-2017/3/31

−67−

−68−

−69−

−70−

−71−

2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

NaganoGifu
Shizuok
Aichi
Mie

0

cluster No.
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
116 Kanto

city code100

cluster No.
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
city code−72−

1

2 3 4 5 6households [million]

7

8

50

50

40

40

pvS

40

pvS

pvS

30

30

pvC

30

pvC

pvC

20

20

pvR

pvR

10

10

pvU

pvU

Grid

0

Grid

50

pvR

20

pvU
Grid

10

0

EV

0

EV

EV

-10

-10

Pb

-10

Pb

Pb

-20

-20

DemandDemand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

Demand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

-20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

50

50

40

40

pvS

40

pvS

pvS

30

30

pvC

30

pvC

pvC

20

20

pvR

pvR

10

10

pvU

pvU

0

0

Grid

Grid

EV

EV

-10

-10

Pb

Pb

DemandDemand-20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

-20

50

pvR

20

pvU

10

Grid
EV

0

Pb

-10

Demand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

-20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

50

50

40

40

pvS

40

pvS

pvS

30

30

pvC

30

pvC

pvC

20

20

pvR

pvR

10

10

pvU

pvU

Grid

Grid

0

50

pvR

20

pvU
Grid

10

0

EV

0

EV

EV

-10

-10

Pb

-10

Pb

Pb

-20

-20

DemandDemand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

Demand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

-20

−73−

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

50

50

40

40

pvS

30

30

20

20

10

10

0

0

-10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

-10

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0

0

-10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

-10

50
40

pvS

pvS

pvC

pvR

30

pvC
pvR

pvR

pvU

20

pvU

pvU

Grid

Grid

EV

EV

Pb

Pb

DemandDemand

pvC

Grid
EV

0

Pb
Demand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

-10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
time

50
pvS

40

pvC

30

pvR
pvU

20

Grid

10

EV

0

Pb
Demand0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
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おわりに
パリ協定への対応として温室効果ガス排出の 80%削減という目標が示されている。また、2013 年に始まった電力システム改革が 2020 年に最終段階を迎え、送配電部門が法的に分離され、卸電力市場・需給調整市場に基づく電力供給が本格化する。一方で、2018 年の北
海道胆振東部地震に伴う北海道全域の停電、2019 年の台風 19 号に伴う千葉県の広域停電などを経験し、大規模な自然災害に対するエネルギーレジリエンスの向上の取り組みの重要性がますます高まっている。
このような中で持続的社会の実現に資するエネルギー需給のあり方について議論を深めるためには、国全体として適切な方向性を示すとともに、地域固有の特徴をどのように活かしていくかを考えることが重要である。その際、個々の地域の課題を考える人にとってはその課題が最大の関心事であるが、そこに注目しすぎると、しばしば全体像を見失う可能性がある。そこで、個々の地域における様々な課題の違いを把握・共有し、全体最適化と個々の最適化をどのように折り合いをつけていくかを考える視点を常に持つことが重要である。
そのような問題意識を持ちつつ、「地域におけるエネルギーシステムの最適化に関する調査研究」を実施した。このような壮大なテーマに対し、1 年半の実施期間の中でできることは限られるため、本研究では上記のような議論を様々なステークホルダーが共通の情報に基づき行うための「プラットフォームの構築」を目標とした。本報告書の内容は本プラットフ
ォームを使った検討の一例であり、様々なステークホルダーがそれぞれの立場で次世代に向けた地域のエネルギー需給のあり方を考えるきっかけになれば幸いである。
その意味では、本プラットフォームを公開し、多くの方々に使っていただくべきであるが、正直なところまだまだ完成度は低く、様々な改善を要する。例えば地域における事務所ビル
群全体のエネルギー需要の時系列データを作成する際、典型的な事務所ビルに関する情報に基づき、ビル群全体の平均的な稼働率などを設定して、地域全体に拡張している。その際に用いる「平均的な稼働率」のようなデータは存在しないため、全体の計算結果をフィードバ
ックしつつ、各種パラメータを調整している。「そのようなプラットフォームは使い物になるのか」と言われれば、「今後さらなる改善が必要です」と言わざるを得ないのが実情である。しかし、様々なステークホルダーが次世代に向けた地域のエネルギー需給のあり方を同じ土俵で考えるためには、人口や電気自動車の普及台数などの様々な情報を「エネルギー」という形で整理することが不可欠であり、その意味では、改善の余地はたくさんあるものの、第一段階の検討として、一定の成果が得られたのではないかと考えている。
今後も、地域におけるエネルギーシステムの最適化を議論するためのプラットフォームとしての完成度を高められるように検討を続けていく予定であり、本報告書の内容に対して、様々な忌憚のないご意見・アドバイスをいただければ幸いである。
最後に、本報告書の作成に当たり、施設見学等の現地調査を快く受け入れていただいた企業、事業所にこの場をお借りして謝意を表したい。また、本研究会の活動において様々な有益なご助言・サポートをいただいた研究会メンバー各位、公益財団法人中部社会経済研究所に感謝申し上げる。
名古屋大学未来材料・システム研究所システム創成部門
エネルギー最適化検討研究会 座長
加藤 丈佳

教授

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