スマートグリッドの普及とその情報セキュリティにもたらす影響

平成23年3月（財）未来工学研究所

目 次
１．スマートグリッドの概要
２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測
３．スマートグリッドの普及が電力インフラの情報セキュリティにもたらす影響の考察
４．NISC、重要インフラ所管官庁、重要インフラ事業者が取組むべき対策の提言

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１．スマートグリッドの概要


米国「エネルギー自給・安全保障法（EISA法、2007年12月）が出発点【スマートグリッドの10の特性】①デジタル情報と制御技術の利用によって電力グリッドの信頼性、セキュリティ、効率性を改善②完全なサイバーセキュリティを伴った、グリッドの運用と資源のダイナミックな最適化

NISTの定義するスマートグリッドの７つのドメイン③分散型資源による発電の展開と統合④デマンド・リスポンスとデマンド側資源の効率的利用⑤グリッドの運用などに関わる計測と通信の（リアルタイ
ムで、自動化された、双方向的な）スマート技術の展開⑥スマートアプリケーションと需要家デバイスの統合⑦プラグイン電気自動車・ハイブリッド自動車・熱貯蔵
エアコンを含む、先進的電力貯蔵とピークカット技術⑧需要家へのタイムリーな情報と制御の選択肢の提供⑨グリッドに提供されるインフラを含めた、電力グリッドに結合される家電と機器の通信と双方向性の標準化⑩スマートグリッドの技術・実施・サービスの利用への不合理で不要な障害の特定と低減。
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設計と試験
概念設計
プロトタイプ
実地試験
先進コンダクター
電力貯蔵
リアルタイム監視
電力エレクトロニクス

技術開発と市場受容
実地試験の拡大と実証
地域的展開

製造と規模拡大
地域的展開の拡大
国家的ゴール

実地試験の拡大と実証（分散発電を含む）
地域的展開

国家的国際的展開

技術受容の加速技術移転
教育とアウトリーチ

先進製造技術の導入と規模拡
大テクニック
配電網と管理維持インフラの強化製造インフラの確立
配電とサービスインフラの確
立

電力市場運用の強化システムと市場のアナリ
シス
立地と認可の取組み
規制改革

立法課題の明確化
地域的プラニング過程
地域的な市場規制メカニズムの確立

均衡が取れ適切に機能する
規制と市場

国家的協調

連邦政府の協調
連邦・州・自治体の協調
産業界の協力国際協力

効率的で、スムースに運用され、 効率的でグローバルな影響高い水準の影響力があり、コスト 力のある官民のパートナー分担的な官民協力
シップグリッドアーキテクチャの設計
重要技術の開発

オバマ政権の「米国再生・再投資法」（2008年9月）でスマートグリッドへの大型投資が決定。
スマートグリッド化が加速
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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測②
米国での実証実験

また、米国ニューメキシコ州では、同州政府と日本のNEDOとの共同実証実験プロジェク
トが2010年3月より在進行中。

Center Point Energy社のスマートメータ実証試験ではZigbee無線を使用したラストワンマイルをシステムを構築

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NIST SP1108の示すスマートグリッドの標準フレームワークとロードマップ
14項目①メータデータプロファイルの標準化②電力使用情報の標準化③デマンドレスポンス信号の標準化④価格と製品定義の共通仕様の開発⑤電力流通の共通スケジュール通信の開発⑥スマートグリッドに適したIPプロトコルの使用ガイドライン⑦無線通信の使用ガイドライン⑧家庭における電気機器通信のPLC標準の調整⑨配電グリッド管理の共通情報モデルの開発⑩送電と配電システムモデルのマッピング⑪DNP3プロトコルのIEC 61850へのマッピング⑫IEEE C37.118, IEC 61850と精密な時間シンクロとの調整⑬電力貯蔵相互接続のガイドライン⑭プラグイン電気自動車をサポートする相互運用標準化
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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予則④
米国における標準化等の動向（産業界）
産業界側ではスマートグリッド関連の業界団体としてOPENSG(OPEN SMART GRID)が2009年に設立され盛んに活動している。

米国オープンSGの分科会状況＜OPEN SG(OPEN SMART GRID)＞
OPEN SGではセキュリティ、通信、システム、統合（標準化）を主題とする４のワーキンググルー
プの下に幾つかのタスクフォースが設立されている。

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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑤欧州 欧州においてはスマートグリッドの重要要素技術であるスマートメータ―の導入が2000年代に入って急速に進み、2009年末段階でイタリア、スウェーデン、フィンランドでは100％、英国（40％）、ドイツ（10％）、オランダ（30％）、フランス（20％）などでも急速に普及が進んでいる。
2008年9月からドイツ連邦政府が６地域で展開している「E-Energy」プロジェクト。
2013年までに1億4000万ユーロが投入される予定。

ドイツにおけるスマートグリッド実証試験例

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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑥欧州②


欧州における標準化等の動向と将来性「スマートグリッド・タスクフォース」（SGTF）がスマートグリッド化の政策立案機関として現在活動中。EG1「スマートグリッドとスマートメータの機能（Functionalities）」、EG2「データセキュリティ、データハンドリング、データプロテクションのための規制勧告」、EG3「スマートグリッド展開に関わる関係者の役割と責任」の３つのエキスパートグループを設置。
欧州におけるスマートグリッドのセキュリティアーキテクチャ概念図

右図の６個の錠前が、スマートグリッドの普及に際して生じるセキュリティリスクファクタであり、この部分に研究開発と標準化の必要があると、SGTFは指摘している。

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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑦
アジア-韓国｢世界最初の国家単位のスマートグリッド構築ビジョン｣（2010年2月、知識経済部）、｢スマートグリッドロードマップ樹立推進委員会｣設立（同3月）、スマートグリッド協会発足（５月）｡
2010年11月｢スマートグリッド促進法案｣, ｢リアルタイム電気料金制導入法案｣, ｢内需創出･輸出産業化法案｣などの法整備を伴う政策目標を発表。
韓国のスマートグリッド普及ロードマップ【済州島スマートグリッド実証プロジェクト】
右図のロードマップの一環で、済州島において、政府と民間事業者が Matching
Fund 方式で濟州の旧左(Gujua)邑の一帶に実証実験基地を構築。Smart Grid 開発技術の開発を進め早期の実用化を図っている。
総投資額は1060億ウォン（約８６億円）。
3000世帯の需要家と2カ所の変電所等で構成。
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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑧
アジア-台湾2009年４月にMOEA（Ministry for economic Affair=経済部）が主催した「グリーンエネルギー開発戦略」によって、本格的なスマートグ
リッド開発計画を発足。計画の中心は太陽光発電、LED照明、風力発電、バイオ燃料、燃料電池、グリーンICT、低排ガス車など。
台湾におけるスマートグリッド導入計画の概要＜スマートメー設置方針＞
台湾の電力消費は産業用の高圧220Ｖと家庭用の100Ｖに二分されているが、総電力消費の58％を占める高圧ユーザからAMIの導入を始める方針。
高圧ユーザ約2万4000社のうち1200社のユーザについては2010年中にスマートメータを取り付け、残りの2万3000社については2011年と2012年でAMI化を完了。低電圧ユーザについては、2012年までに1万軒、2014年までに100万軒、2015年までには500万軒にAMI普及を予定。

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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑨
アジア-シンガポール
同国はアジアでは最も電力自由化が進展。 2009年11月、エネルギー市場監督庁（ＥＭＡ）は「Intelligent Energy System＝ＩＥＳ」という名で、スマートグリッド実証実験を開始している。
シンガポールのIES概念図＜ Intelligent Energy Systemの段階的発展＞
第１フェイズでは、4500個のスマートグリッドが需要家に配布されが、その範囲は産業ユーザ、商業ユーザから住居にまで及んでいる。
フェーズI（2010年～2012年）、フェーズII（2012年～2013年）の2段階により「スマートメーター」「需要応答管理システム」「複数の電力源からの供給電力管理」の3分野に関する実証実験が行われる。
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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑩
日本型スマートグリッド
第７回次世代エネルギー・社会システム協議会（平成22年1月19日）の配布資料が描く、日本型スマートグリッドの概念図

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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑪
スマートシティ・横浜

みなと未来21エリア、港北ニュータウンエリア、横浜グリーンバレーエリアの三つの地域で、平成26年度を目標として、実証３エリアでのCO2の6万4000トン削減。約27MWの太陽光発電、約4000世帯へのHEMS(Home Electric Management System)、約2000台の電気自動車の導入を目指す。
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２．スマートグリッドの最近の動向と将来予測⑫
わが国における標準化等の動向
経産省産業技術環境局が平成21年8月に設置した「次世代エネルギーシステムに係る国際標準化に関する研究会」の最終報告（平成22年１月公表）では26のアイテムを、スマートグリッドに関わる「標準化したい重要アイテム」と特定している。

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３．スマートグリッドの普及が電力インフラの情報セキュリティにもたらす影響の考察-①米国
米国のスマートグリッド関連の重要文書、NISTIR 7628（2010年8月公表）「スマートグリッドのサイバーセキュリティ・ガイドライン」
NISTIR 7628が指摘する５つの研究開発課題①デバイスレベル、②暗号とキー管理、③システムレベル、④ネットワーキング課題、⑤スマートグリッド関連のその他のセキュリティ課題
NISTIR 7628が指摘する６つの論理インタフェイスとセキュリティギャップの所在点①先進計測インフラストラクチャ（AMI）②分散型グリッドの管理③電力貯蔵④電気輸送（電気自動車）⑤顧客との関係（デマンドレスポンスとエネルギー利用の効率化）⑥ワイドエリアの状況認識（WASA）
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３．スマートグリッドの普及が電力インフラの情報セキュリティにもたらす影響の考察-②欧州
スマートグリッドに関わる情報リスクとそれに関連する欧州内の委員会と組織標準化委員会／組織責任分野
IEC TC57
ESPシステムのインタフェイスと共通情報モデル
IEC TC13
電力メータと通信プロトコルISO
データセキュリティのビジネスプロセス
CEN TC 294
バッテリー駆動メータ通信
CEN TC 237
ガスメータ
ETSI M2M
通信
CLC/TC205
家電製品の家庭内自動化と通信プロトコル
IEC TC69
電気自動車
PCI-DSS
プリペイドカード産業
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３．スマートグリッドの普及が電力インフラの情報セキュリティにもたらす影響の考察-③我が国「次世代送配電システム検討会第１ワーキンググループ」の第７回会合（平成22年12月27日）で配布された資源エネルギー庁電力・ガス事業部の資料「双方向通信の導入に関わる課題について」では、①ラストワンマイル等の通信インフラの整備、②情報セキュリティの確保、③標準化、④社会受容性の確保の４点を重要課題として指摘している。スマートグリッドに関わる情報セキュリティの観点からは、このうち②情報セキュリティの確保、③標準化が重要。

②情報セキュリティの確保○双方向通信により需要家の電力等使用情報や遠隔開閉用の制御信号が通信ネットワークに流通するため、個人情報の漏えいやサイバーテロ等、情報セキュリティの脅威の増大が想定される。
○電力ネットワークは電力の安定的供給を担う重要インフラであることや個人情報の保護、情報セキ
ュリティの確保のため、不正アクセス、情報漏えい等についてシステム面、保守運用面等で十分な対策を講じていくことが必要ではないか。

③標準化○双方向通信による電力等使用情報の送受や、PCSのカレンダー情報の書き換え※に向け通信プロトコルやデータフォーマット、通信機器のインターフェイス等の標準化が必要ではないか。
※次世代送配電系統最適制御技術実証事業において、系統状況に応じた需要側機器の制御技術開発等の成果を踏まえ、需要側と系統側との通信手段及びインターフェースの標準化を検討していく予定。
○需要情報等の活用などで電力会社以外にも参入の可能性のある分野（ＨＥＭＳ等）の標準化を行う
際には、関係者が広く参画できる体制を確保することが必要ではないか。
○可能な限り国際標準化を目指すとともに、標準化によるセキュリティの脆弱性にも十分に考慮することが必要ではないか。
18３．スマートグリッドの普及が電力インフラの情報セキュリティにもたらす影響の考察-④各国地域の比較
規制主体

米国
規制主体は各州政府

欧州
規制主体は各国政府。EUは調査や政策勧告などを行っている。
・ 2000 年 代 に 入 っ て段階的に自由化が進 展 。 ・ EDF （ 仏 ）E.ON （ 独 ） バ ッ テ ン
フォール（スウェーデン）、Enel（伊）などの大手が国境を越えて巨大化しつつある。
・電力系統はループ状で各国間の乗り入れが進んでいる。

日本
規制主体は政府

16分

規制緩和により緩やかな自由化が進展しつつあるが、10 電 力 体 制 の 基本は強固である。
・電力系統はくし状

電力事業
基盤の状況

・電力事業の自由化が進展。
・競争 激化 により 安定供給が確保できていない側面もある。
・電力系統はループ状

需要家１件当たりの停電率（電気事業の 現 状
2009より）

州別のばらつきが激しい。
ニューヨーク州12分。カ
ルフォルニア州162分。

ドイツ37分
フランス57分
イギリス100分

スマートメーター導入の進展
状況

・スマートメーターの導入状況は州によって大きく異なる。

・スマートメーターの ・スマートメータの導入に積極的であり、 導 入 は 大 口 需 要
国 に よ っ て は 100 ％ 家中心。
導入が達成されている（伊、スウェーデン、フィンランド等）。

・再生可能エネル
・盗電被害の防止
・分散型再生可能エネ ギーの電力系統へルギーの電力系統へ の導入と制御。
・蓄電池の系統への導入と制御。
・全欧州のループ電力 の設置。
系統の統合による電 ・ 高 い 電 力 品 質 の力資源の有効利用。 維持
将来的には電力系統の世界的連結を考慮している。
・見える化やデマンドレスポンスによる省エネの推進。
セ キ ュ リ 自由化が進み電力事業 米国ほどではないが、 電力制御システムティ問題に関連するプレイヤーが 相 当 の 被 害 が 起 こ っ は欧米に比べてク増えたことや、オープン ていると思われる。
ローズドであり、脆弱性は少ないと思化の進展によって、ハッわ れ る が 、 双方 向キングやマルウェア等による停電被害や発電所通 信 化が 進 むこ とによる弱点への対のシャットダウンなどが数多く起こっていると見応が必要にんなるられる。と思われる。
セ キ ュ リ ・NISTが中心となって対 ・ 欧 州 ス マ ー ト グ リ ッ 重 要 イ ン フ ラ の 情
テ ィ 課 題 へ 応策を検討している。現 ド ・ タ ス ク フ ォ ー ス 報セキュリティにつの対応
時点ではNISTIR 7628が (SGTF)が中心となって いては、情報セキュ最新の成果である。
対応策を検討している。 リティ政策会議（事・民間ではOPEN SG1セ 現時点ではSGTFのエ 務局は内閣官房情キ ュ リ テ ィ WG が 推 進 主 キスパートグループ２ 報セキュリティセン体となっている。の中間報告書が最新 ター）が中心となっの成果である。て検討に当たって・ 米 国 主 体 の OPEN きた。
SG1に、欧州の電力会 ・スマートグリッドの社やベンダーが積極 セキュリティ課題の的に参加している。
検討が始まっている。

スマートグ
リッド導入
による優先的達成目
標・スマートグリッド化による停電ロスの削減
・ループ状電力系統における電力資源の有効利用。
・分散型再生可能エネル
ギーの電力系統への導入と制御。
・デマンドレスポンスの精密化や見える化の導入による需要家への省エネ動機付与。

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4. 今後の取り組みに向けた提言①将来的なグローバル電力グリッド建設への情報セキュリティ面での対応②スマートメータの標準規格開発への積極的参加の必要性③スマートグリッドの具体的進展に応じた情報セキュリティの研究が必要④電力業界からのスマートグリッド関連の積極的情報発信の必要性

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