2012 年度 第 4 回国際標準化ワークショップ

スマートグリッド
災害に強い電力インフラの実現と国際標準化

株式会社東芝 社会インフラシステム社
電力流通システム事業部
高木 喜久雄２０１２年１２月１２日© 2012 Toshiba Corporation

目 次
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
Ⅳ.
Ⅴ.
Ⅵ.
Ⅶ.
Ⅷ.

東北地方太平洋沖地震による被災
米国 ハリケーン サンディの停電と復旧
地震による停電と復旧
地球の環境変化とメガトレンド
被災地におけるスマートコミュニティ
各種実証パッケージ型インフラ実現への課題
スマートコミュニティ事業の展開© 2012 Toshiba Corporation2

東北電力管内の停電戸数推移
阪神・淡路大震災 明石海峡M7.3震度7
宮城県沖M9.0震度7海溝

宮城県沖M7.2震度6強スラブ内

福島県浜通りM7.0震度6弱 内陸

発震後３日で約80%、８日で約94%の停電が解消 （復旧作業に着手不可能な地域を含む）
出典： 経産省 総合資源エネルギー調査会 原子力安全・保安部会 電力安全小委員会 電気設備地震対策ワーキンググループ 報告書より

マグニチュード７以上または震度５弱以上の揺れは７８回、大規模な停電は３度、871万世帯(東京含む)、各種復旧作業により、約１週間で９７％を復旧© 2012 Toshiba Corporation

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復旧状況と今後の対応 （１）昭和５３年６月の宮城沖地震の教訓

出典：経産省 総合資源エネルギー調査会 原子力安全・保安部会 電力安全小委員会 電気設備地震対策ワーキンググループ 報告書より

耐震設計は過去の経験が活かされて有効に機能した© 2012 Toshiba Corporation

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復旧状況と今後の対応 （２）
出典：経産省 総合資源エネルギー調査会 原子力安全・保安部会 電力安全小委員会 電気設備地震対策ワーキンググループ 報告書より

広域で長時間の停電対策としては、現状の基準が妥当であるとの結果となった。基準とは別に、この震災から学ぶべき点は多くあり、知見を活かす必要はある
被災地の限られた地域では、分散電源等が必要か・・・・© 2012 Toshiba Corporation5

経験から学ぶ： 対策には地域性が出る
自然災害の発生頻度 ： 津波＜地震＜台風＜雷
国際規格例： 変電設備の耐震仕様

周波数差

雷に関しては比較的に国際規格化が進んでいる。これは、避雷器など非線形な特性を活かした保護装置の技術進歩や、国際規格化後の検証も実績が妥当性を示している。

地域的要因：
自然災害規模の地域差社会が求める信頼性
災害発生時の復元力
経済性など

米

日
英
加速度

再被災で対策を検証
多頻度だと修練

IEC

周波数
ＣＩＧＲＥ Working Group B3.22 Ｒｅｐｏｒｔ 400, December 2009,
Technical requirements for substations exceeding 800 kV
統一した質点系を仮定して、加速度を比較

設計上の配慮：強い機種の適用
重心位置、共振周波数
重要性から求める安全率
同一地域でも電圧別など

災害対策は地域性があり経済性から規格統一が困難な場合も© 2012 Toshiba Corporation6環境変化のメガトレンド： 課題と対応
人口問題
人口急増・都市集中化
産業発達・食生活変化

情報社会化

食料不足
水不足

少子高齢化

ネットコミュニティの拡大

デジタルコンバージェンス

クラウド

生活レベル向上
コモディティ市場の拡大
グローバル競争

医療費高騰 介護問題
所得格差 交通渋滞
資源不足・高騰コミュニケーションの即時化

電源の多様化

１次エネルギー需要の増大

ＣＯ２排出増大

再生可能エネルギー

ビッグデータソーシャルネットワーク
サイバーテロ増加

火山噴火

地震
台風・ハリケーン・サイクロン
洪水エネルギー問題
持続可能エネルギー
利用とインフラ整備

津波

地球環境・自然災害
セキュアな情報
インフラ整備自然災害への備え
強い街づくり社会インフラ整備とスマートコミュニティ化で解決
国や地域で課題や対応の優先順位が異なる、低炭素化でも・・© 2012 Toshiba Corporation

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東北の震災被災地に於けるスマートコミュニティ
被災地自治体が抱える課題•スマートグリッドからコミュニテイへの展開。
•EMSを中心とした省エネ・創エネ•被災地の情報化支援•スマートグリッド通信技術の確立・標準化

人口の減少

安心・安全の街

少子高齢化

産業の衰退

従来から抱えている課題が震災によって更に加速
スマートコミュニテイの実現で被災地の再生
これからの地方都市の手本に•環境未来都市構想

被災後の日本が抱える課題
財政赤字

ｴﾈﾙｷﾞｰ問題© 2012 Toshiba Corporation

8復興街づくりに向けた活動の基本理念
地域特性に合わせた最適なスマートコミュニティを提案
最新の技術をローカルフィットさせて被災地に提供
最新の技術をローカルフィットさせて被災地に提供
ｺﾐｭﾆﾃｲつくりのｽﾃｯﾌﾟ
コンサルテーション
コンサルテーション

すべての制で 段階にお被災ＦＳ（可能性調査）
ＦＳ（可能性調査）
地の いて一貫方々の近 した体
くでEPC(建設)・(SI)システムｲﾝﾃｸﾞﾚｲﾄ
EPC(建設)・(SI)システムｲﾝﾃｸﾞﾚｲﾄ

O&M(運営)
O&M(運営)
おさめたものが“機能”していればいいのではなく、“機能した結果が課題解決に役立っている”ことが重要。その喜びを分かち合ってこそ本当の“復興”であると考えます。

課題

産業再生・振興

防災の仕組みつくり

省エネルギー
絆（コミュニテイ）再生

雇用創出
高齢化対策
© 2012 Toshiba Corporation

9安全・安心なまちづくり
災害時にも灯りと情報が途切れない安全・安心なまちづくり
低炭素なエコタウン
災害時にもエネルギーを確保
・灯りと情報が途切れない・周辺にも安⼼をあたえる

地域エネルギーの安定化

・需要家側設備も需給調整ができる

太陽光発電と蓄電池の導⼊・低炭素なモデル地区を形成

住⺠参加しやすい仕組み

・⽣活に便利な機能を持たせる
・分散電源の見える化を省エネ活動のみならず、防災活動に活かす

・住民が参加する省エネ活動で低炭素なエコタウンを実現

各種実証試験での経験を活かして、安全・安心なまちづくりに貢献© 2012 Toshiba Corporation

10非常用電源対応可能な定置型蓄電池システム
イタリア ローマ市内のACEA社スマー
トグリッドとして、Ｒａｆｆｉｎｅｒｉｅ変電所 に、太陽光発電の電力を蓄電システムに充電して、電気自動車を充電する設備を納入。
2011/12/31運用開始。
蓄電池システム

設備収納コンテナ輸送姿

EV充電器

設置状況

蓄電池システム

変動するPVの発電電力でEVを充電、非常用電源としても対応可（ACEA:イタリアの電気・水道公益事業会社）© 2012 Toshiba Corporation11太陽光・風力発電の出力変動
太陽光発電の出力変動（春季）

風力発電の出力変動（冬季）

（kW）

（kW）

2.5

1,200
発電電力量

発電電力量

晴れ

1,000

2
曇り

1.5
1800
600
400

雨

0.50定格出力（1,100kW）

200
678

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19（時）容量3.2kW、北緯34.4°、東経132.4°、方位角0(真南)、傾斜角30°の場合

06121824（時）

出典：原子力・エネルギー図面集

×太陽光発電は × 風力発電は
時間と天気で風の強さで発電量が変わる 発電量が変わる
再生可能エネルギー◎

再生可能エネルギーの課題を発電予備力、蓄電やその制御技術が支援© 2012 Toshiba Corporation

12沖縄電力様宮古島マイクログリッド：宮古島メガソーラー実証研究設備
NAS電池とSCiBで合計4.1MWの蓄電池システムが系統連系で実証試験

ＳＣｉＢモジュール

電池盤内部

宮古島メガソーラー実証研究設備の全景写真
ＳＣｉＢ設置状況

2010/10より試験開始、沖縄電力様 システム実証試験中© 2012 Toshiba Corporation13

宮古島マイクログリッドの設備概要
沖縄電力様 「離島独立型系統新エネルギー導入実証事業」
池間島
宮古風力6号機
狩俣風力1、2号機
2,400kW
伊良部島
下地島宮古第二発電所
40,000kW

大神島
宮古ガスタービン
発電所15,000kW

試験開始日：2010年10月15日
太陽光発電設備:4,000kW
最大総需要 約50MW
人口 約55,000人

宮古発電所
19,000kW
サデフネ風力1、2号機
1,800kW

実証研究設備既設発電所
既設風力発電所
配電塔
送電線線路

来間島

宮古島メガソーラー実証研究設備
太陽光発電設備 4,000kW
蓄電池
4,100kW© 2012 Toshiba Corporation

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15

宮古島マイクログリッドの制御と通信
沖縄電力様 「離島独立型系統新エネルギー導入実証事業」

宮古島メガソーラー実証研究設備© 2012 Toshiba Corporation

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適用されたパワーエレクトロニクス機器
PE パワエレ機器

NASPE

PE x8

Transformer
cubicleNAS‐PCS

x12
1MW‐PV‐PCS

Battery

PE x1

PE

PEx4

PEx4

PE

PEx100 x100 x25

PE x1

パワエレ合計245組© 2012 Toshiba Corporation

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パッケージ型インフラ実現への課題
事業主（１社）

宮古島

納入者（１社）

機能

仕様定義、品質定義、 仕様実現、品質実現、シス費用負担
テムと装置開発、納期遵守

目的

短納期で先進的システムの実現を共有

大規模で複雑なシステムだが、日本の従来のインフラ構築の構図と同じで責任関係がシンプル。

難しい例
事業者側（多数）
支援者側（多数）納入者（リーダA社）

納入者（B社）

機能

仕様定義不明確
費用負担不明確

システム仕様明確化、システム 装置売り切りの課題と対策明確化、装置納入、ボランティアな責任感（金、権限無）

目的

事業性

経験値を高める（システム・インテグレータ目指す）

短期的利益、実績作り

各種装置のICT連係によるシステム複雑化だけでなく、関係者多数、利害と責任関係なども複雑化し、リスクと利益を一体化して管理できる契約システムがないとインフラが機能しない。
現実（実感）： パソコンのインターネット接続ですら、うまく行かない場合が多い

インフラ建設から運用が持続できるビジネスモデル、信頼関係に基づいたアライアンス© 2012 Toshiba Corporation17スマートコミュニティの展開
実証事業に加え、商用案件へ繋がるプロジェクトも展開開始
新規開発

再開発

1STEP

2 3

STEP

STEP

復興

実証事業による検証・蓄積
技術検証
事業性検証

最適コンソーシアム構築による推進

商用事業のグローバル展開

ビジネスモデルの確立
戦略的アライアンス
標準化・規格化
大量生産による低コスト化

民間プロジェクト化拡大
資金調達
保険・保証戦略的アライアンス深耕
ＥＰＣ～サービス事業への拡大

国・地域の固有の特徴を維持し、参照できる経験を蓄積し、不変部分を標準化・規格化© 2012 Toshiba Corporation18

© 2012 Toshiba Corporation19