電力制度・市場再設計下の再エネバランシングと分散型電力システム
2024年 3月 15日
大阪大学大学院工学研究科招聘教授
次世代の分散型電力システムに関する検討会委員
同EVグリッドWG委員

西 村陽再生可能エネルギー導入推移と2030年の導入目標

1⚫ 2012年7月のFIT制度（固定価格買取制度）開始により、再エネの導入は大幅に増加。
（2011年度10.4% ⇒ 2021年度20.3%）⚫ 2030年度のエネルギーミックスにおいては、再エネ比率を36-38％としており、この実現に向けて、更なる再エネの導入拡大を図る必要がある。
再エネの電源構成比
発電電力量:億kWh設備
容量:GW

太陽光

風力

水力

地熱バイオマス2011年度

2021年度

2030年度ミックス

10.4%

20.3%

36-38%（1,131億kWh）（2,093億kWh）（3,360-3,530億kWh）

0.4%

8.3%

14-16%程度

48億kWh

861億kWh1,290~1,460億kWh

0.4%

0.9%5%程度

47億kWh

94億kWh

510億kWh

7.8%

7.5%

11%程度

849億kWh

776億kWh

980億kWh

0.2%

0.3%

1%程度

27億kWh

30億kWh

110億kWh

1.5%

3.2%

5%程度

159億kWh

332億kWh

470億kWh※21年度数値は2021年度エネルギー需給実績(確報)より引用※資源エネルギー庁作成

2

再エネ拡大のボトルネック(設備投資回収の困難化)～出力制御

2・出力制御には、①エリア全体の需給バランスによるものと、②個別の送電線の容量によるものが存在。現状、①のみ実施中（電気が需要以上に発電された時、出力制御ルールに基づき実施）。
①需給バランス制約（需給制約）による出力制御②送電容量制約（系統制約）による出力制御

出力制御の発生
イメージ

電源

電源

電源
（変動再エネ含む）

空き

空き

基幹送電線の容量超過

需要地
さらに将来は配電レベルでも混雑発生・抑制ニーズ増加

ルール

出力制御ルール
出力制
御順

一律で出力
制
御先着優先
ノンファーム電源 出力
制御ファーム電源 順

再給電方式①調整力(火力等)(電源Ⅰ)、火力等(電源Ⅱ)の出力制御、揚水の揚水運転、貯蔵装置の充電②火力等(電源Ⅲ)の出力制御③ノンファームバイオマス(専焼、地域資源(出力制御困難なものを除く))の出力制御④ノンファーム太陽光、風力の出力制御

2022年
12月末までに開始
2023年
12月末までに開始⑤その他のノンファーム電源※の出力制
御※地域資源(出力制御困難なもの)及び長期固定電源※資源エネルギー庁作成に西村加筆

3

3

再エネ/需要;2022年度の出力抑制日数(OCCTO)
4月

5月

6月

九州

177

四国

46中国

25

北陸

5

東北

57月

8月

9月

110月

17211月

412月

11月

62月

3月

年度計

1323803138175

9

北海道

2

中部

5412

1855関西※広域機関ホームページより西村作成。太陽光が集中している九州、日照条件が良く需要が小さい四国・中国、風力が多く春需要が小さい東北が多くなっている。

4関西電力送配電管内で初の出力抑制(2023.6.4)

4(最も下げ余力が少なかった10:30～11:00の状態)

端境期から順に大都市圏の出力抑制増⇒再エネシフトのボトルネックに。
47.4万kW221.0万kW

449.3
万kW(誤差80.7)359.0万kW153.7万kW
99.9万kW
4.8万kW

1306.2
万kW

211.0万kW

5.0万kW487.5
万kW5現在考えられている対策・政策（出所）第52回再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会（2023年6月21日）資料35⚫ 更なる再エネの導入拡大に向けて、費用対効果を踏まえつつ、足元で増加傾向にある再エネの出力制御の抑制に向けて、幅広い取組を行っていく必要がある。
⚫ 2021年末に取りまとめた対策パッケージを補完・強化する更なる取組として、以下に掲げるもののほか、どのような取組が考えられるか。
＜短期対策＞
ー 発電設備のオンライン化の更なる推進
ー 全国大での火力の最低出力引下げ等（揚水の最大限活用含む）ー
蓄電池や水電解装置、ヒートポンプによる需要創出 (実は最重要)
ー 電源制限装置の設置等による関門連系線の再エネ送電量の拡大＜中長期対策＞
ー 地域間連系線の増強◆
ー 変動再エネ（風力・太陽光）の調整力としての活用ー
価格メカニズムを通じた供給・需要の調整・誘導※◆は2021年末に取りまとめた対策パッケージに同じ。
6

出力制御対応パッケージ(需要サイド)

6（出所）第49回系統ワーキンググループ（2023年12⽉6⽇）資料1を加⼯。

⚫ 出⼒制御対策パッケージにおける需要⾯での対策について、家庭・産業分野のそれぞれに、予算・制度的措置を講じることで、各措置が相乗的に効果を発揮する仕組みとする。
予算措置
ヒートポンプ給湯機の導⼊支援

家庭（低圧）

家庭⽤蓄電池の導⼊支援

系統⽤蓄電池等の導⼊⽀援

産業

事業者⽤蓄電池の導⼊⽀援（特⾼・⾼圧）事業所設備の出⼒を遠隔制御できる機能の追加を支援

制度的措置• 省エネ法に基づく機器のDRReady化促進（省エネ⼩委で議論中）• 電気事業法の改正で位置づけられた特定卸供給事業者（アグリゲーター）の業界団体を設⽴。
当該団体を通じて予算の活⽤を推進

出⼒制御時間帯の需要を作る取組として⼩売事業者による情報提供・サービス提供を促す取組の推進（省エネ⼩委で議論中）• 省エネ法に基づく⼤規模需要家のDR実績の定期報告義務7

DRの種類項⽬

概要

主なDRの指令⽅法
イメージ

7

上げDR

下げDR

需給調整市場でのDR

再エネ余剰時等に電力需要を増加させるDR

電力需給ひっ迫時に電力需要を抑制させるDR※⼩売電気事業者と需要家との契約等※⼀般送配電事業者⼜は⼩売電気事業者と需要家との契約等（余剰時・ひっ迫時に関わらず）実
需給断⾯で電力需給バランスを確保するために⾏われるDR※需給調整市場で調達⼩売電気事業者が、（アグリゲーター等を介して）需要家に需要増加を指令する。

⼩売電気事業者⼜は⼀般送配電事業者が、（アグリゲーター等を介して）需要家に需要抑制を指令する。

⼀般送配電事業者が、（アグリゲーター等を介して）需要家に、必要な量の応動を指令する。

電力需要

電力需要

電力需要

電力需要を増やす（対価の受領or安い電気料⾦）

電力需要を減らす（対価の受領等）

⼀般送配電事業者からの指令等に応じて精緻に応動需給ひっ迫時再エネ余剰時時間

時間時間➢ いずれのDRにおいても、需要側での設備投資や⾏動変容にコストや⼿間が係るため、それに⾒合ったインセンティブ（or ディスインセンティブ）がないと需要家は動かない。
8

とはいえ・・需要側資源の実力はどんなものなのか

8〇大規模ユーザーの蓄電池や生産プロセスはすでに取り組みが始まっており、今後の焦点は家庭用の熱機器、蓄電機器となるが・・。
EV(6～10kWh、50～80kWh)〇家庭用DERの中で最も大きな蓄電の絵力を持つが、走った分しか電池は空いていない。
〇系統側からの信号、または時間毎の料金信号を受ける仕組みをBMS(バッテリー制御システム)に入れないと動作しない。
⇒場所別の把握やメニュー提示が必要

エコキュート(1.5～2kW、10kWh)〇現状価格や再エネ抑制指令に合わせて湯沸かし時間をシフトできる機器はごく一部しか存在しない。
(今後の買い替え分から対応か)〇湯沸かし時間内は1.5～2.0kWの系統電力吸い込みが期待できるが春秋は使用給湯量が少なく、電気料金面も課題。

家庭用蓄電池(2kW、10kWh))〇大量普及が期待されるがまだ普及途上。
〇現在昼夜間運転や屋根載せ太陽光吸収運転しているものが多く、系統と連動するにはBMSへの仕込みが必要。

9【参考】家庭におけるDRに資する取組①（出所）第54回再⽣可能エネルギー⼤量導⼊・次世代電⼒ネットワーク⼩委員会（2023年9⽉8⽇）資料3を加⼯。

9410

【参考】家庭におけるDRに資する取組②（出所）第54回再⽣可能エネルギー⼤量導⼊・次世代電⼒ネットワーク⼩委員会（2023年9⽉8⽇）資料3を加⼯。

1011

分散型リソースを取り巻く環境変化の進展

11⚫ 2011年の東⽇本⼤震災以降、カーボンニュートラルやレジリエンス等に対する関⼼の⾼まりを背景に、太陽光等の再エネや、蓄電池やEV等の分散型リソースの導⼊拡大が大きく進んでいる。
⚫ 電力制度⾯においても、⼩売全⾯⾃由化や法的分離等を踏まえて卸電力市場、需給調整市場、容量市場等の各種電力市場の運開が進み、それぞれの市場への分散型リソースの参⼊も実現。また、2022年からは特定卸供給事業（アグリゲーター）制度、配電事業制度、特定計量制度、FIP制度等が始まる、また2025年度からは次世代スマートメーターの導⼊も開始予定であるなど、分散型リソースの活⽤拡⼤に向けた制度整備が進展。
⚫ 引き続きカーボンニュートラル達成を⽬指しつつも、⾜元では電力需給ひっ迫等の課題も顕在化している中、これらの分散型リソースの潜在価値を「使い尽くす」ための措置が重要。
〜2016201720182019★⼩売全⾯⾃由化

2020

2021

2022

202320242025

2030

2050

次世代スマートメーター★法的分離

特定卸供給事業（アグリゲーター）制度、配電事業制度、特定計量制度、FIP制度等
これら制度の活⽤拡⼤のために何が必
要か
節電プログラム等を契機に⼩売事業者による経済DRが拡⇒更なる拡⼤のため省エネ法対応も含め、どういった対応が必
⼤
要か

卸電⼒市場
調整⼒公募（電源Ⅰʼ）

需給調整市場
容量市場
再エネの導⼊拡⼤（2030年に36〜38%）
蓄電池やEV等の分散リソースの導⼊拡⼤

電源ⅠʻはDRが約250万kW活⽤、三次②へのアグリゲーターの参⼊も進みつつある⇒より多くのリソースが需給調整市場や容量市場等で活⽤されるにはどうするか

再エネ拡⼤に伴う系統混雑の顕在可能性⇒分散型リソースによる混雑緩和技術をどう活⽤するか

12

EVと電力グリッドの融合へ～EVグリッドWG設置へ

1213

なぜ今EVとグリッドの連携検討が急がれるのか

13

1. エネルギー危機・GX推進下で分散型電力システムは切り札⇒電力システム再構築の中で、市場ルール改革/予備力充実
・原子力政策立て直しと並んでDERの普及・最大限活用による脱炭素型安定供給システム強化が重要。
2.再エネ大量導入に伴うバランシングの必要性⇒日本の再エネの中心である太陽光のバランシングには、ユーザー側DER(分散型エネルギーリソース)の発掘・最適化が必須。
EVは普及ポテンシャル・kW/kWhとも最大のDER

3.電力グリッドにとってのEVリスク回避・ポテンシャル活用⇒送配電投資の回避・レベニューキャップ目標(次世代化)の達成

4.EV普及にかかわる産業政策⇒日本の自動車産業、EV周辺ビジネスの競争力強化
2023.8.22 電気学会D部門EVパネル資料より

14欧州・米国におけるEV活用

14

二つのマネタイズ手法①イントラ(当日)市場に合わせた充電シフト(スマートチャージング)

現状欧州は①がEV活用が中心。
エネルギー危機により加速。

②電力ネットワークにニーズに基づくフレキシビリティの供出(充電/非充電)

米国では地域によって②が先行。

EV.Energy(出所)2022.1107 次世代の分散型電力システムに関する検討会 第一回資料に西村加筆

15

15

イントラ市場活用ベンチャーの主役はスマートチャージング
〇当日(インフラ)市場をユーザーに使わせるためには市場接続とDER動作サービスが必要であり、スマートチャージングベンチャーがその機能を担っている。
Eセント/kWh

家電機器エネマネ&最適化
蓄電池最適化EVサービス・充電最適化

20

EVサービス・
電力小売り

10買う(使う・貯めるべき)時間帯

EV.Energy

2019/5月の例
売る(使わない・放出)するべき時間帯(スパイク時間帯)

0

EVサービス・充電最適化

0時

6時

EVサービス・充電最適化

12時

自治体施設&発電機最適化

18時

24時

(出所)2018.10.15次世代技術を活用したて新たな電力プラットフォームの在り方研究会 第一回西村委員提出資料に西村加筆

16

EVビジネスマネタイズの起源②～充電/非充電の提供

日没等非充電

米国

配電電圧安定固定時間充電

英国

米国

再エネ吸収

米国

スパイク時
非充電

米国

個別充電設計ドイツ

16

商用EV向け広域～単純な充電・非充電の機能でも、特に地域によって多様なフレキシビリティニーズのある米国ではDR、電圧安定等多様な使われかたをしている。(EV.ENERGYの例)(出所)2022.1108分散型電力システムに感化する検討会第一回資料に西村加筆

17

JEDLIXの目から見た欧州EVエコシステム

17

自動車メーカー・データ・制御
エネルギー事業者

充電器・充電サービサー

効率的なスマートチャージングアプリを軸にした3分野連携(出所)2022.1108分散型電力システムに感化する検討会第一回資料に西村加筆

18

18

英国の代表的なEVスマートチャージング料金

Agile Octopusでは30分毎の小売価格を設定しており、通常夕方ごろに翌日の24時間（48コマ）の価格が公表される◼Octopusは、Agileに契約し、火力発電が稼働するピーク時間の消費を減らし、再エネ余剰となっているオフピーク時間の消費を増やすことで、電力システムの脱炭素化に貢献可能としている

概要

加入条件

• スマートメーターを保有していること

2023/7現在
上限100p/kWh
上限

小売単価

料金価格の設定• 30分毎に価格が設定される• 毎日、16~20時（通常16時頃）に翌日の24時間の価格が公表される• なお、上限価格あり（2023/7現在 100ペンス/kWh）

ターゲット顧客層• EVや蓄熱式設備を持つ需要家• ピークタイムから需要をシフトできる需要家

卸価格

供給>需要の場合、エネルギー価格が下がり、卸価格がネガティブプライスとなるタイミングもある
AgileOctopusでは、そうしたタイミングにおいて、使用電力量に対して報酬を受け取ることができるPlunge Pricingを導入し、SMSやアプリから需要家に通知する仕組みを持つq

第8回分散型電力システム検討会資料、NRI作成
出所） Octopus Energy HP https://octopus.energy/smart/agile/ （2023/8 時点）より作成

Copyright（C） Nomura Research Institute, Ltd. All rights reserved.

19配電活用のDERは場所(配電線上の位置)と相互情報共有が不可欠

1920◼ 配電系統でDERを充放電制御して活用するためには、DERの位置情報が必要不可欠◼ 加えて、DERの種類（EV、蓄電池等）やDERの容量等の把握、管理も必要◼ 更に、解消する必要のある系統混雑の情報開示が必要◼ DERの制御に当たって、いつ、どこで、どの程度の量が必要か、定量的な把握が必要◼ ローカルでのDER利活用には、系統情報とリソース情報の双方が必要＜DERの管理イメージ＞
DER位置情報（供給地点特定番号、引込柱等）

DER管理

DER種別情報（種類、容量等）

電柱A

リソースA
蓄電池
〇〇kWh
□□kW

リソースD
EV（連系中）
〇〇kWh
□□kW

リソースB
EV（連系中）
〇〇kWh
□□kW

電柱B

電柱D
電柱C

系統情報
(配電線)

…

DERと系統情報の紐付け
系統トポロジーの生成 等

配電用
変電所

リソースC
蓄電池
〇〇kWh
□□kW

＜情報公開イメージ＞

電柱E

リソースE
蓄電池
〇〇kWh
□□kW

© OpenStreetMap contributors

DER活用推進の観点から、情報公開の仕組みも重要（データ種類、開示方法、更新頻度等）
系統混雑箇所
変電所
配電線
〇〇変電所
〇配電線
□□変電所
□配電線

要因期間

対象エリア

熱容量
電圧〇年〇月～〇年〇月□年□月～□年□月

〇市□□町
□市〇〇町

DER充放電必要量（概算）
△△kW
◇◇kW

20

The Kansai Electric Power Co., Inc.

充電インフラの指針を策定へ(METI自動車課)

20〇ニーズの高まる公共拠点含むEV充電インフラについて、電圧・能力(急速等)、台数目標、通信規格のあり方について策定。

充電電圧・能力・・・日本では相当部分(50km走行以下が90%)が基礎充電でカバーだが、経路充電拠点は大電力化が必要。
一口90kW以上・複数口を基本とし、150kW以上の急速充電器も設置
台数目標・・・・・・・公共用3万含む15万台を目標に。
通信規格・・・・・・・何らかのオープンプロコトルを公共用充電器補助要件に設定(OCPP準拠が望ましい)
CEV補助金の今後の方針と連動へ。
21

【EVグリッドWG最終報告】２０３０年の共有イメージ]
政策サポートの姿について議論は残るが、概ねコンセンサス。

2122

[EVと電力ネットワークにかかわる制度・市場整備の今後]

22①車両情報、充電情報にかかわる規格(基本民民で決めていくべきもの)検討。
→既にOCPP準拠の方向性は急速充電インフラ指針で明らかにされており、NACsも内容開示の方向で動いているので、この機に場の設定、概要決定へ現在調整中。
②合わせてDSOとの取引に不可欠であるVIN(車両特定番号)またはそれと同等の機能を果たせるものの設定について検討する実務者による場が必要。
アグリゲータの役割が重要になる。一般送配電事業者の積極的関与を図れるよう構想中。
③将来の基礎充電、その際のスマートチャージングの簡便化のためのチャージングの絞った少人数の検討の場。
→通信規格ではなく技術的構想の問題。オンボードか、充電器での制御なのか。オンボードが一般化すれば充電サービサーはスマートチャージングのマネタイズ機会を失い、充電器での制御を一般化すれば家庭での普及に多額の補助金を普及に合わせて支出していく必要が生じてしまうので、できるだけ幅広い視点の検討を志向する。

23

需要側の脱炭素イノベーションに必要なもの市場(価格メカニズム)・制度の整備

23

再エネを最大限活用する(電気利用シフト、貯電・放電)ための市場設計・市場の動きを反映した電力ユーザーへの料金メニュー提示(小売電気事業者・アグリゲータ)

連 動
機器のIoT化と市場等シグナルへの反応

市場価格や料金メニューに追従できる動作機能の実現(IoT)=DR Ready機器・システム、送配電会社への取引用プラットフォームの整備、ルールやメニューの整備
連 動

機器普及・更新と顧客コミュニケーション

DR Ready機器・システムへの確実な更新、燃料利用機器からDR Ready電化機器への転換を推進(ロックイン効果回避)
再エネバランシング料金/市場活用の認知向上
24

まとめ

24

1. 日本の電力システムにとって最大の課題は単純な信頼度確保から需給運用上困難さを増す再エネバランシングとなっており、それができなければ大型風力等今後の日本の再エネ拡大は望めない。
2.エネルギー危機によって自家消費型太陽光の増加がみられる他、原子力の復権(火力の下げ余力減少)によっても再エネバランシングは難しくなる傾向にある。
3.一つの解法は分散型電力システムの構築を加速することであり、DERのプラットフォームと価格メカニズムを使ったバランシングは電力システムの安定化の可能性を高めることにつながる。
特にポテンシャルの高い給湯器・蓄電池・EVをめぐる仕組みづくりが注目され、市場・制度、電力ネットワーク技術、製品技術の協働が強く求められる。
25