︶︱

低炭素社会を支える
日本型ス
マートグリッド︱ 次世代グリッド︵

電力中央研究所 社会経済研究所
スタッフ上席研究員、
博士
（工学）
、
東京大学講師、同大生産技術研究所研究員。エネルギーシステム工学、エネルギー経済に関する研究に従事。

I①安定運用を確保し︑大規模停

き姿は以下に集約されるものと考

電力供給・利用インフラのあるべ

まることが背景にある︒このよう維持と停電防止の重要度が一層高

高度電化社会において電気の品質

住宅の普及や情報化の進展など︑確実性が増す一方で︑オール電化

り︑電気事業用の全発電設備容量を若干上回る極めて大きな量であ

現在運転中の原子力発電設備容量

PV5300万kWという値は︑なインフラを目指すことを示す︒て 太 陽 光 発 電︵ P V︶︶の 円 滑 な②再生可能エネルギー︵主としのためには需要家との役割分担も要になる︒また︑停電リスク回避

小化︑復旧の迅速化などが一層重られる︒従って︑5300万kW

1000kWhの発電電力量が得

設 置 す る と︑ 年 間 で 約えられる︒

低炭素社会の実現のためには︑電のリスクが極力小さいこと︒特つが重要となる︒電気の利用はこ導入と有効活用を可能とすること︒
が設置されると︑年間の総発電電

れらの推進の大きな力となり︑そ視野に入って来よう︒③省エネ・エネルギー有効利用①については︑出力が不安定な
生可能エネルギー発電の大量導入

入目標 に代表されるように︑再におけるPV5300万kWの導よ っ て 削 減 で き る C O 2量は年間総量の約5%程度となる︒これに発電電力量で見ると現状での年間力量は︑約530億kWhとなる︒

それを支える電力供給・利用イン
再生可能エネルギー電源の導入拡で約2200万ｔ︵②については︑国の2030年

フラについても新たな高度化が必とその有効利用を可能とするよう

年 ベ ー ス︶︒こ のの C O 2総排出量の約１・７％程した︑インテリジェントな電力供通︑利用のあらゆる場面で一体化と情報・通信が電気の発生から流これらの実現のためには︑電気行っている︒また︑送電線や配電になるように各発電設備の運転を常に保ち︑電圧や周波数が適正値

おいては需要と供給のバランスを日の需給計画を立て︑当日運用にPVの出力が自家消費電力を上問題の生じる可能性がある︒

量導入された場合には次のようなPVを中心とした分散形電源が大保しているわが国の系統であるが︑られる︒また︑新しい︑いわゆる会の実現に大きく貢献すると考えりを通して国民参加型の低炭素社としてエネルギーへの関心の高ま資源であり︑何より︑身近な電源

かし︑PVは純国産のエネルギーとしては決して大きくはない︒し

削減効果 と比較すると︑絶対量的に整備が進められてきた︒この急時の相互融通を基調として計画

域内での需給バランスの確保と緊るため︑全国を９地域に分け︑地期の全国的な需要の急増に対応すて来たものとは異なり︑戦後復興的に構築され︑それらが連系されより︑それぞれの地域で自然発生

米国のように︑多数の電力会社にわが国の電力供給システムは︑た開閉器を遠隔制御し︑事故時な活用され︑配電線に分散配置されいる︒配電系統でも配電自動化になった高度な系統制御が行われてのため︑電源と送電系統が一体とでは︑事故時を含み安定供給維持れている︒これにより︑基幹系統

基幹系統から配電系統まで整備さ水力といった集中形電源を含んだい通信インフラは︑原子力・火力・こうした︑監視制御に欠かせな対応した的確な監視制御を行って含め︑時々刻々変わる系統状況にように︑落雷などによる事故時をを安全に送り届けることができる

では︑各需要家に品質の高い電気など︑その特性から基本的に出力や石炭ガス化複合発電︵IGCC︶

低炭素排出電源として原子力発電がある︒加えて︑集中形電源は︑ど系統安定性の低下を招く可能性

給バランスが崩れ︑周波数変動な力が一斉に低下し︑系統全体の需バーター停止などによりPVの出い︒この結果︑系統擾乱時にインして運転状態を維持する能力が弱

瞬低など系統の過渡的な擾乱に対

回転形発電機と異なり慣性がなく︑め︑直交変換装置︵インバーター︶る︒また︑電力系統との接続のた機器に悪影響を及ぼす可能性があの電圧が上昇し︑各需要家の負荷流れ込む︒この結果︑配電線全体

度 に 当 た る︵

／kWhを使用︶となり︑わが国

値は︑需要サイドの対策のひとつ

グリーン産業の育成という面から結果︑世界に誇る高い供給信頼度

どの停電時間の極小化を図っている︒

一定運転を行う電源の比率が増え

調需要︑産業用の乾燥・加温・空もPVの導入拡大は国益にかなう

ら送電線︑変電所︑配電線を通じ︵ ︶低炭素社会に向けた電力シス置き換えた場合の約％のCO 2

ー発電の有効利用︵地産地消など︶ではなく︑②の再生可能エネルギ③については︑供給サイドのみものと考える︒

10

調の需要をすべてヒートポンプにを含め︑需要家と一体になって省て需要家に一方向で電力を供給しテムの課題

現状の電力系統では︑発電所かを実現している︒︵ ︶電力供給システムの現状

エネ・エネルギーの有効活用を実ている︒電力会社では︑天気予報

このように高い供給信頼度を確

生可能エネルギー電源の出力変化

るものと予想され︑需要変動や再が使用されるが︑これは︑従来の現できる仕組みがエネルギーイン

や季節・曜日などの情報を基に翌2いる︒

フラに必要になると考えるもので現状の 電力供給システムと 課題

回ると︑その余剰電力は配電線に

06

［1］

1

［2］

2

線からなる電力流通ネットワーク

4105

給・利用システムの構築が鍵となる︒

0

年度の電力

大などにより︑電力供給面での不使用端排出原単位 ・ ㎏-CO 2

21

として︑家庭・業務用の給湯・空ある︒

要となろう︒ 世紀中葉におけるること︒

を需要家と一体的に実現可能とすの果たす役割はますます重要になると考えられる︒

素排出エネルギー源の利用﹂の﹁ 省エネルギー・エネルギーの効

浅野浩志の２割を超える︒PVは︑わが国

栗原郁夫の場合︑定格1kWのシステムを

電力中央研究所 システム技術研究所長 研究参事、工学博士。電力システムの計画・運用に関する研究に従事。

な中で︑系統擾乱時の安定性確保︑

芹澤善積

系統事故時における停電区間の極

電力中央研究所 システム技術研究所 上席研究員、通信システム
領域リーダー、博士（工学）。電力用通信・監視制御・保護システムの研究に従事。

に擾乱・停電回復力に優れている

小林広武

こと︒

電力中央研究所 システム技術研究所 上席研究員、博士（工学）。太
陽光発電の系統連系、および需要地系統運用制御にかかわる研究に従事。

け る 直 接 燃 焼 か ら の 転 換﹂
﹁ 低炭

電力中 央研 究所﹁ 電 気 と環 境のフォーラム﹂PS

率 的 利 用﹂﹁ エネルギー利用にお低炭素 社 会における
電 力 供 給・利用システムの 姿

T

9回
第低炭素電化社会の実現に向けて︑

3

1

2009.7 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.7

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

︶︱

低炭素社会を支える
日本型ス
マートグリッド︱ 次世代グリッド︵

電力中央研究所 社会経済研究所
スタッフ上席研究員、
博士
（工学）
、
東京大学講師、同大生産技術研究所研究員。エネルギーシステム工学、エネルギー経済に関する研究に従事。

I①安定運用を確保し︑大規模停

き姿は以下に集約されるものと考

電力供給・利用インフラのあるべ

まることが背景にある︒このよう維持と停電防止の重要度が一層高

高度電化社会において電気の品質

住宅の普及や情報化の進展など︑確実性が増す一方で︑オール電化

り︑電気事業用の全発電設備容量を若干上回る極めて大きな量であ

現在運転中の原子力発電設備容量

PV5300万kWという値は︑なインフラを目指すことを示す︒て 太 陽 光 発 電︵ P V︶︶の 円 滑 な②再生可能エネルギー︵主としのためには需要家との役割分担も要になる︒また︑停電リスク回避

小化︑復旧の迅速化などが一層重られる︒従って︑5300万kW

1000kWhの発電電力量が得

設 置 す る と︑ 年 間 で 約えられる︒

低炭素社会の実現のためには︑電のリスクが極力小さいこと︒特つが重要となる︒電気の利用はこ導入と有効活用を可能とすること︒
が設置されると︑年間の総発電電

れらの推進の大きな力となり︑そ視野に入って来よう︒③省エネ・エネルギー有効利用①については︑出力が不安定な
生可能エネルギー発電の大量導入

入目標 に代表されるように︑再におけるPV5300万kWの導よ っ て 削 減 で き る C O 2量は年間総量の約5%程度となる︒これに発電電力量で見ると現状での年間力量は︑約530億kWhとなる︒

それを支える電力供給・利用イン
再生可能エネルギー電源の導入拡で約2200万ｔ︵②については︑国の2030年

フラについても新たな高度化が必とその有効利用を可能とするよう

年 ベ ー ス︶︒こ のの C O 2総排出量の約１・７％程した︑インテリジェントな電力供通︑利用のあらゆる場面で一体化と情報・通信が電気の発生から流これらの実現のためには︑電気行っている︒また︑送電線や配電になるように各発電設備の運転を常に保ち︑電圧や周波数が適正値

おいては需要と供給のバランスを日の需給計画を立て︑当日運用にPVの出力が自家消費電力を上問題の生じる可能性がある︒

量導入された場合には次のようなPVを中心とした分散形電源が大保しているわが国の系統であるが︑られる︒また︑新しい︑いわゆる会の実現に大きく貢献すると考えりを通して国民参加型の低炭素社としてエネルギーへの関心の高ま資源であり︑何より︑身近な電源

かし︑PVは純国産のエネルギーとしては決して大きくはない︒し

削減効果 と比較すると︑絶対量的に整備が進められてきた︒この急時の相互融通を基調として計画

域内での需給バランスの確保と緊るため︑全国を９地域に分け︑地期の全国的な需要の急増に対応すて来たものとは異なり︑戦後復興的に構築され︑それらが連系されより︑それぞれの地域で自然発生

米国のように︑多数の電力会社にわが国の電力供給システムは︑た開閉器を遠隔制御し︑事故時な活用され︑配電線に分散配置されいる︒配電系統でも配電自動化になった高度な系統制御が行われてのため︑電源と送電系統が一体とでは︑事故時を含み安定供給維持れている︒これにより︑基幹系統

基幹系統から配電系統まで整備さ水力といった集中形電源を含んだい通信インフラは︑原子力・火力・こうした︑監視制御に欠かせな対応した的確な監視制御を行って含め︑時々刻々変わる系統状況にように︑落雷などによる事故時をを安全に送り届けることができる

では︑各需要家に品質の高い電気など︑その特性から基本的に出力や石炭ガス化複合発電︵IGCC︶

低炭素排出電源として原子力発電がある︒加えて︑集中形電源は︑ど系統安定性の低下を招く可能性

給バランスが崩れ︑周波数変動な力が一斉に低下し︑系統全体の需バーター停止などによりPVの出い︒この結果︑系統擾乱時にインして運転状態を維持する能力が弱

瞬低など系統の過渡的な擾乱に対

回転形発電機と異なり慣性がなく︑め︑直交変換装置︵インバーター︶る︒また︑電力系統との接続のた機器に悪影響を及ぼす可能性があの電圧が上昇し︑各需要家の負荷流れ込む︒この結果︑配電線全体

度 に 当 た る︵

／kWhを使用︶となり︑わが国

値は︑需要サイドの対策のひとつ

グリーン産業の育成という面から結果︑世界に誇る高い供給信頼度

どの停電時間の極小化を図っている︒

一定運転を行う電源の比率が増え

調需要︑産業用の乾燥・加温・空もPVの導入拡大は国益にかなう

ら送電線︑変電所︑配電線を通じ︵ ︶低炭素社会に向けた電力シス置き換えた場合の約％のCO 2

ー発電の有効利用︵地産地消など︶ではなく︑②の再生可能エネルギ③については︑供給サイドのみものと考える︒

10

調の需要をすべてヒートポンプにを含め︑需要家と一体になって省て需要家に一方向で電力を供給しテムの課題

現状の電力系統では︑発電所かを実現している︒︵ ︶電力供給システムの現状

エネ・エネルギーの有効活用を実ている︒電力会社では︑天気予報

このように高い供給信頼度を確

生可能エネルギー電源の出力変化

るものと予想され︑需要変動や再が使用されるが︑これは︑従来の現できる仕組みがエネルギーイン

や季節・曜日などの情報を基に翌2いる︒

フラに必要になると考えるもので現状の 電力供給システムと 課題

回ると︑その余剰電力は配電線に

06

［1］

1

［2］

2

線からなる電力流通ネットワーク

4105

給・利用システムの構築が鍵となる︒

0

年度の電力

大などにより︑電力供給面での不使用端排出原単位 ・ ㎏-CO 2

21

として︑家庭・業務用の給湯・空ある︒

要となろう︒ 世紀中葉におけるること︒

を需要家と一体的に実現可能とすの果たす役割はますます重要になると考えられる︒

素排出エネルギー源の利用﹂の﹁ 省エネルギー・エネルギーの効

浅野浩志の２割を超える︒PVは︑わが国

栗原郁夫の場合︑定格1kWのシステムを

電力中央研究所 システム技術研究所長 研究参事、工学博士。電力システムの計画・運用に関する研究に従事。

な中で︑系統擾乱時の安定性確保︑

芹澤善積

系統事故時における停電区間の極

電力中央研究所 システム技術研究所 上席研究員、通信システム
領域リーダー、博士（工学）。電力用通信・監視制御・保護システムの研究に従事。

に擾乱・停電回復力に優れている

小林広武

こと︒

電力中央研究所 システム技術研究所 上席研究員、博士（工学）。太
陽光発電の系統連系、および需要地系統運用制御にかかわる研究に従事。

け る 直 接 燃 焼 か ら の 転 換﹂
﹁ 低炭

電力中 央研 究所﹁ 電 気 と環 境のフォーラム﹂PS

率 的 利 用﹂﹁ エネルギー利用にお低炭素 社 会における
電 力 供 給・利用システムの 姿

T

9回
第低炭素電化社会の実現に向けて︑

3

1

2009.7 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.7

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

第9回 低炭素社会を支える日本型スマートグリッドに応じた系統全体のきめ細かな制︵ギーの有効活用の実現へと近づく︒︶海外の 次世代電力システム

御がより難しくなると考えられる︒

置の導入が挙げられる︒また︑こに制御する系統機器や電力貯蔵装

えば︑電圧や電気の流れを能動的たな技術の導入が必要となる︒例

これらの問題を解決するための新性もある︒

故など安全性に影響を与える可能

転︶する場合が考えられ︑感電事

充電しながら運転を継続︵単独運

後にも︑分散形電源がその区間を事故区間が系統から切り離されたでなかったり︑近年︑電力自由化

るが︑地域間の電力融通網が十分には︑わが国と共通する要因もあっている︒欧米での関心の高まり

リッド技術の開発計画が立ち上がマートグリッドと称する次世代グ

効率的利用などを目的とした︑ス源の有効活用︑電気エネルギーのでは︑供給信頼度向上︑分散形電

備計画に代表されるように︑欧米

れに対応した送電網の大々的な整可能エネルギーの大量導入と︑そニューディール政策の中での再生

米国オバマ大統領のグリーン・になっている︒このためにはスママートグリッドへの大きな駆動力反応︶による需給調整の対応もス

後述のデマンドレスポンス︵需要

省エネにも貢献すると考えられる︑建設の繰り延べに寄与し︑さらに伸びに対し︑コスト増となる電源指している︒また︑今後の需要のング︶などを実現できる系統を目や回避︑自己修復︵セルフヒーリ

統センサーによる事故の事前予測

ー発電の大量連系はもとより︑系の期待も高い︒再生可能エネルギ

停電回避などの供給信頼性向上へ

このうち米国では︑上記の通り

コ ー ジ ェ ネ レ ー シ ョ ン︵

現も意図されている︒さらには︑模な洋上風力や大幅な省エネの実

ギー政策に対応するための︑大規

ネルギー効率改善を目指すエネルる︒また︑欧州大で 年において︑る対応が高い優先順位となってい統運用の最適化や送電線増強によている送電線の混雑に対する︑系

よってすでに現実的なものとなっ部地域での風力発電の大量導入に一方︑欧州では︑電力取引や一マートメーターを設置し︑消費電

れらの新型装置や通信システムをの影響で系統設備への投資や研究
ートメーターが不可欠な要素とさどの分散形電源を用いた地域単位

集・統合し︑系統全体をより高効利用した系統全体の新たな需給計

れ︑多くの電力で試験的な導入がでの統合制御︵バーチャルパワー

力量提供による省エネ効果などの画・運用制御方式の開発も必要と開発がほとんど行われず︑大停電進んでいる︒さらに︑プラグイン
プラント︶など︑電力自由化の中率︑高信頼度で運用制御しようとなろう︒さらに︑各需要家への情の発生など︑供給信頼度の低下がハイブリッド︵PHEV︶車のス

での分散形電源の新たな活用も考

スマートグリッドの実証試験が行報・通信ネットワークの整備とと現実のものとなっているなど︑わ
ムーズな大量導入を可能とするイ
えられている︒

する点は多くにおいて共通する︒

もに︑需要家の分散形電源の制御が国とは状況が異なるところもある︒
ンフラの実現もその目標のひとつに向けた取り組み

や︑消費電力など各種情報のリア
現時点ではスマートグリッドのとなっている︒実験例として︑コ

対する動機は各国によって異なる

さらに︑送配電線事故時においてルタイムの提供とそれに基づいた定義は必ずしも明確にはなっていロラド州ボルダー市では︑住宅をが︑低炭素社会に向けたパラダイ

含めた需要家 万％のエ％の再生可能エネルギー導入︑％のCO 2排出削減︑

このようにスマートグリッドに

︶な

:
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b
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C

とが相互に連携することで︑需要源︑各需要家などからの情報を収つの開発を進めている ︒まず︑家と一体となった省エネ・エネル

われている︒

負荷の自律的調整なども考えられないが︑電力系統に高度な双方向
０００軒にス

クを高度化すべく︑表 に示す３

このため︑将来の電力系統には︑る︒これにより系統側と需要家側通信を取り入れ︑系統︑分散形電次世代グリッドは︑上記 つの〝I〟をもつ電力システムという意味で︑ムシフトへの対応という形で︑それぞれの国情に適した次世代の電需給一体的制御と分散形電源大量

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低炭素社会に向けた日本形の電力供含め︑TIPSの研究展開を述べる︒

以下に︑これまでの研究成果をットワーク︵図 ︶がある︒これ携する︑需要地系セキュア通信ネ

会社から需要家までを一体的に連導入への適切な対応のため︑電力給・利用インフラの研究︑技術開発︵ ︶次世代情報・通信︵ICT︶と呼んでいる︒

を始めている︒これを次世代グリッ

電力中央研究所︵電中研︶では︑

20︵TIPS︶

電中研における次世代グリッド︵TIPS︶の研究展開と期待される成果

力エネルギーインフラの在り方に対する議論および構築への具体的取り組みが始まっている︒

20

［3］ 1

は︑配電自動化や分散形電源の監視・制御︑自動検針︑需要制御な

インフラの構築
TIPSを支えるICTインフ

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まで整備されてきた基幹系通信ネ

ドのICTインフラとして︑これ実現するため︑大規模発送電サイ

おいても強靭・柔軟な電力系統を一方︑分散形電源大量導入時にウェイなどの開発に取り組んでいる︒

機能モジュール型の需要家ゲート

ークへの情報セキュリティー対策︑

トコル︑アクセス容易なネットワ

成法︑IPベースの標準通信プロ

無線融合型通信ネットワークの構イが設置される︒本研究では︑光・などを実現する需要家ゲートウェ

給一体的な連携︑エネルギー管理報提供︵スマートメーター︶や需する︒各需要家には遠隔検針・情ーを確保しつつ︑低コストに統合

TIPSの構成イメージを図１に示ド︵ T I P S︶ と 称 し て い る︒

2

︶日本における 次世代電力シ

ステムの方向性
低炭素社会の実現に向けた次世代の電力供給・利用インフラとし

20 20
どのための通信を︑セキュリティ

電機利用（高効率、電力シフト）

ラとして︑従来の通信ネットワー

センサ/制御す︒これは︑前述したわが国の電力供給システムをベースに︑これらをさらに改良・発展させるものである︒
すなわち︑電気と情報・通信との融合によって︑電気の供給・利用を相互に自律的に結びつけ︑経済性も考慮しながら︑ 章で示した低炭素電化社会に向けた つの要件︑①安定運用の確保︑②再生可能エネルギー︑相互影響的電機ては︑わが国にとっても欧米と共通する部分が多い︒しかし︑わが国の特徴的な要因として︑再生可能エネルギーとしては住宅設置のPVが主体となること︑供給信頼度への強い社会ニーズとそれを達成してきた実績があることなどが挙げられる︒こうした︑固有の要
因は︑次世代の系統の在り方にもの円滑導入と有効活用︑③需要家と一体となった省エネ・エネルギー有
効利用の実現︑を満たす全体調和的なインフラの構築を目指すものである︒
次世代グリッドの持つ特質は︑
知的

︑統合的

需要家
情報端末

需要両サイドの連携（需要一体化）大きくかかわり︑責任ある供給主
体が安定供給の基本を確保した上で︑社会コストやリスクを考慮し

3

3
高効率火力

新型
配電機器

配電系統
（需要地系統）
蓄電池
需要地系統

つつ需要サイドとの連携を図り︑国民参加の住宅用PVを中心とし3に代表される︒このため︑提案する

炭素ガス化

た再生可能エネルギーの大量導入
や電気の効率的利用を可能としていくのがわが国の次世代電力シス
テムの方向性ではないかと考える︒

1

図1 TIPSの
イメージ図
集中型電源
（低炭素排出、高効率）

42009.7 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.7

3

2

再生可能エネルギー（主に太陽光）の導入
センサ/制御分散形電源（太陽光、風力）送電系統 情報
広域・高度監視制御

1

3︵

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

第9回 低炭素社会を支える日本型スマートグリッドに応じた系統全体のきめ細かな制︵ギーの有効活用の実現へと近づく︒︶海外の 次世代電力システム

御がより難しくなると考えられる︒

置の導入が挙げられる︒また︑こに制御する系統機器や電力貯蔵装

えば︑電圧や電気の流れを能動的たな技術の導入が必要となる︒例

これらの問題を解決するための新性もある︒

故など安全性に影響を与える可能

転︶する場合が考えられ︑感電事

充電しながら運転を継続︵単独運

後にも︑分散形電源がその区間を事故区間が系統から切り離されたでなかったり︑近年︑電力自由化

るが︑地域間の電力融通網が十分には︑わが国と共通する要因もあっている︒欧米での関心の高まり

リッド技術の開発計画が立ち上がマートグリッドと称する次世代グ

効率的利用などを目的とした︑ス源の有効活用︑電気エネルギーのでは︑供給信頼度向上︑分散形電

備計画に代表されるように︑欧米

れに対応した送電網の大々的な整可能エネルギーの大量導入と︑そニューディール政策の中での再生

米国オバマ大統領のグリーン・になっている︒このためにはスママートグリッドへの大きな駆動力反応︶による需給調整の対応もス

後述のデマンドレスポンス︵需要

省エネにも貢献すると考えられる︑建設の繰り延べに寄与し︑さらに伸びに対し︑コスト増となる電源指している︒また︑今後の需要のング︶などを実現できる系統を目や回避︑自己修復︵セルフヒーリ

統センサーによる事故の事前予測

ー発電の大量連系はもとより︑系の期待も高い︒再生可能エネルギ

停電回避などの供給信頼性向上へ

このうち米国では︑上記の通り

コ ー ジ ェ ネ レ ー シ ョ ン︵

現も意図されている︒さらには︑模な洋上風力や大幅な省エネの実

ギー政策に対応するための︑大規

ネルギー効率改善を目指すエネルる︒また︑欧州大で 年において︑る対応が高い優先順位となってい統運用の最適化や送電線増強によている送電線の混雑に対する︑系

よってすでに現実的なものとなっ部地域での風力発電の大量導入に一方︑欧州では︑電力取引や一マートメーターを設置し︑消費電

れらの新型装置や通信システムをの影響で系統設備への投資や研究
ートメーターが不可欠な要素とさどの分散形電源を用いた地域単位

集・統合し︑系統全体をより高効利用した系統全体の新たな需給計

れ︑多くの電力で試験的な導入がでの統合制御︵バーチャルパワー

力量提供による省エネ効果などの画・運用制御方式の開発も必要と開発がほとんど行われず︑大停電進んでいる︒さらに︑プラグイン
プラント︶など︑電力自由化の中率︑高信頼度で運用制御しようとなろう︒さらに︑各需要家への情の発生など︑供給信頼度の低下がハイブリッド︵PHEV︶車のス

での分散形電源の新たな活用も考

スマートグリッドの実証試験が行報・通信ネットワークの整備とと現実のものとなっているなど︑わ
ムーズな大量導入を可能とするイ
えられている︒

する点は多くにおいて共通する︒

もに︑需要家の分散形電源の制御が国とは状況が異なるところもある︒
ンフラの実現もその目標のひとつに向けた取り組み

や︑消費電力など各種情報のリア
現時点ではスマートグリッドのとなっている︒実験例として︑コ

対する動機は各国によって異なる

さらに︑送配電線事故時においてルタイムの提供とそれに基づいた定義は必ずしも明確にはなっていロラド州ボルダー市では︑住宅をが︑低炭素社会に向けたパラダイ

含めた需要家 万％のエ％の再生可能エネルギー導入︑％のCO 2排出削減︑

このようにスマートグリッドに

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われている︒

負荷の自律的調整なども考えられないが︑電力系統に高度な双方向
０００軒にス

クを高度化すべく︑表 に示す３

このため︑将来の電力系統には︑る︒これにより系統側と需要家側通信を取り入れ︑系統︑分散形電次世代グリッドは︑上記 つの〝I〟をもつ電力システムという意味で︑ムシフトへの対応という形で︑それぞれの国情に適した次世代の電需給一体的制御と分散形電源大量

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低炭素社会に向けた日本形の電力供含め︑TIPSの研究展開を述べる︒

以下に︑これまでの研究成果をットワーク︵図 ︶がある︒これ携する︑需要地系セキュア通信ネ

会社から需要家までを一体的に連導入への適切な対応のため︑電力給・利用インフラの研究︑技術開発︵ ︶次世代情報・通信︵ICT︶と呼んでいる︒

を始めている︒これを次世代グリッ

電力中央研究所︵電中研︶では︑

20︵TIPS︶

電中研における次世代グリッド︵TIPS︶の研究展開と期待される成果

力エネルギーインフラの在り方に対する議論および構築への具体的取り組みが始まっている︒

20

［3］ 1

は︑配電自動化や分散形電源の監視・制御︑自動検針︑需要制御な

インフラの構築
TIPSを支えるICTインフ

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まで整備されてきた基幹系通信ネ

ドのICTインフラとして︑これ実現するため︑大規模発送電サイ

おいても強靭・柔軟な電力系統を一方︑分散形電源大量導入時にウェイなどの開発に取り組んでいる︒

機能モジュール型の需要家ゲート

ークへの情報セキュリティー対策︑

トコル︑アクセス容易なネットワ

成法︑IPベースの標準通信プロ

無線融合型通信ネットワークの構イが設置される︒本研究では︑光・などを実現する需要家ゲートウェ

給一体的な連携︑エネルギー管理報提供︵スマートメーター︶や需する︒各需要家には遠隔検針・情ーを確保しつつ︑低コストに統合

TIPSの構成イメージを図１に示ド︵ T I P S︶ と 称 し て い る︒

2

︶日本における 次世代電力シ

ステムの方向性
低炭素社会の実現に向けた次世代の電力供給・利用インフラとし

20 20
どのための通信を︑セキュリティ

電機利用（高効率、電力シフト）

ラとして︑従来の通信ネットワー

センサ/制御す︒これは︑前述したわが国の電力供給システムをベースに︑これらをさらに改良・発展させるものである︒
すなわち︑電気と情報・通信との融合によって︑電気の供給・利用を相互に自律的に結びつけ︑経済性も考慮しながら︑ 章で示した低炭素電化社会に向けた つの要件︑①安定運用の確保︑②再生可能エネルギー︑相互影響的電機ては︑わが国にとっても欧米と共通する部分が多い︒しかし︑わが国の特徴的な要因として︑再生可能エネルギーとしては住宅設置のPVが主体となること︑供給信頼度への強い社会ニーズとそれを達成してきた実績があることなどが挙げられる︒こうした︑固有の要
因は︑次世代の系統の在り方にもの円滑導入と有効活用︑③需要家と一体となった省エネ・エネルギー有
効利用の実現︑を満たす全体調和的なインフラの構築を目指すものである︒
次世代グリッドの持つ特質は︑
知的

︑統合的

需要家
情報端末

需要両サイドの連携（需要一体化）大きくかかわり︑責任ある供給主
体が安定供給の基本を確保した上で︑社会コストやリスクを考慮し

3

3
高効率火力

新型
配電機器

配電系統
（需要地系統）
蓄電池
需要地系統

つつ需要サイドとの連携を図り︑国民参加の住宅用PVを中心とし3に代表される︒このため︑提案する

炭素ガス化

た再生可能エネルギーの大量導入
や電気の効率的利用を可能としていくのがわが国の次世代電力シス
テムの方向性ではないかと考える︒

1

図1 TIPSの
イメージ図
集中型電源
（低炭素排出、高効率）

42009.7 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.7

3

2

再生可能エネルギー（主に太陽光）の導入
センサ/制御分散形電源（太陽光、風力）送電系統 情報
広域・高度監視制御

1

3︵

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

第9回 低炭素社会を支える日本型スマートグリッド
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

配電設備自動化用の通信ネットワークは光ファ
イバーにより整備されているが、配電柱までであり、需要家までの接続はなされていない。
送電系統の安定度監視と緊急時の保護制御を総合的に実現する、広域の高速イーサネット。系統状態を精密に計測するための時刻同期技術や各種の専用アプリケーショ
ンをモジュール的に実現する装置の開発が重要。

基幹電力系統の高速保護制御ネットワークはマ
イクロ波無線や光ファイバにより十分整備されているが、配電系統に近い部分は分散形電源大量導入に備えて高度化の余地がある。
高信頼な機器監視制御に加え、設備保全用の現場情報の効率的収集を実現する。現場監視用センサの着脱設定を
センサネットワーク 自動化するプラグアンドプレイ機能やセンサ情報をアド
ホック的に収集・伝送する無線ネットワークが必要。

制御所と発変電所を結ぶ監視制御用ネットワー
クは整備されているが、現場設備の状況把握のためのネットワークは設備されておらず、保守員による巡視が主体である。

ーネットワークの開発を進めている︒

数配置した設備保全・運用センサ高度化する無線センサーなどを多る︒また︑設備保守・運用業務をを実現する方式の見通しを得てい︵ LPC︶と呼ばれるパワーエレ

御するループパワーコントローラ

し︑より能動的に電圧や潮流を制や︑配電線のループ運用を容易に

源側での新しい無効電力制御方式のうち①の対策として︑分散形電の利用により配電線事故時に分散

なお︑大規模なICTインフラ

IEC︵国際電気標準会議︶など
形電源を迅速に停止させ︑保護保

クトロニクス技術を活用した装置

において︑通信プロトコルやセキ
安を図る方式を提案した︒いずれを開発した︒②については︑通信ュリティー対策の標準化がなされも︑電中研・赤城試験センターのI C T の 標 準 化 が 重 要 に な る︒

つつあり︑これらを参照しつつ技
実規模実験設備﹁需要地系統ハイを低コストで構築するためには︑術開発を進めている︒
ブリッド実験設備﹂での実験を通して設計の妥当性を実証した︒そ︵ ︶再生可能エネルギー発電の大量導入と有効活用の結果︑これまでに配電線 フィフィーダ容量の100％︑配電系

ーダのみへのPV導入に関しては︑

PVの大量導入に関しては︑ローカルな問題として配電系統にか統への分散導入に関しては ％ま

以下の時刻同期誤差化を詳細に検出するため︑遠隔の電力系統不安定時の高速な状態変開発を進めている︒本研究では︑の広域・高速制御ネットワークのットワークを高度化した︑次世代導入の影響を定量的に評価するに再生可能エネルギー発電の大量保護保安問題︑が挙げられる︒こ①電圧変動問題︑②系統異常時の究を進めてきた ︒主要な課題は︑

要 地 系 統︵ 図2000年度に新しい配電系統﹁需課 題 と し て ︑ 電 中 研 で は︑

このうち︑配電系統にかかわるも影響を及ぼす︶課題とがある︒

ルギーに対してコンシャスな社会

本格的に実現するためには︑エネ

きさや重量から配電設備として柱上記LPCは︑現状技術では大と︑宅を中心に導入が進むものとするした︒これは︑PVが今後とも住での導入を可能とする技術を確立

回路設計・制御系設計を効率的に●パワーエレクトロニクス機器のロニクス機器開発

どの解析のための長時間動特性解発が求められる︒需給や周波数な広範囲に存在し︑幅広い技術の開の需給運用から緊急時の制御まで

イドでの一体的連携が不可欠であざまな面での供給サイドと需要サえる︒大幅な排出削減には︑さまする低炭素社会の実現は困難と考な従来のパラダイムでは︑目標と実施するためのシミュレーション

によって影響の度合いが異なる︒

なお︑これらの課題は︑導入量が重要開発課題となる︒

性や変動を扱うための技術︑など

各種の解析において出力の不確実

マクロな挙動をモデル化する技術︑

析技術︑再生可能エネルギー電源

解析手法の開発

これまでに︑SiCダイオードを適用した分散形電源連系インバーター︵ ３・３ｋＷ︶を開発し︑現状のSiダイオードによる最高% 減︵ 効 率

変電所 1状の系統を出発点として︑いつまこのため導入シナリオを描き︑現でに何を解決しなければならないのかを明確にしつつ︑技術開発を進めることが重要である︒また︑
導入シナリオについても︑不確実性を考慮し︑幅広い対応を可能にしておくことが重要である︒︵ ︶省エネ・エネルギー有効利用・PV 等（一斉 / 部分）脱落時の問題
系統運用面：緊急時 ・インバータ電源増加による系統同期化力低下の問題
・系統状態の不確実性と状況把握の困難化など

効率機に対し損失・４%︶を達成した︒これらの成果を基に︑柱上設置の配電系統制御機器の開発に向けて︑オール
SiCインバーター︵スイッチン
グデバイスにもSiCを適用︶の軽量化技術の開発を進めている︒

適用による大幅なコンパクト化・︵ ︶再生可能エネルギー発電の大量導入下での安定供給の確保
PVが系統大で大量導入されると︑基幹系統の計画・運用にも影のための需給一体化運用制御
省エネ・エネルギー有効利用を

表2 PV大量導入に伴う安定供給に関わる課題

・系統側、需要家側、各情報にもとずき、分散型電源を制御
・潮流の均等化 ・電圧上昇の抑制

響を及ぼす︒主な課題としては表が考えられる︒

・需要運用計画への影響、再生可能エネルギー発電の出力予想
系統運用面：平常時 ・PV 等出力変化に伴う系統側発電設備、電圧調整の問題
・周波数調整力不足、分担の問題などる︒ここでは︑情報のやりとりな導入を可能とするものである︒

5300万ｋＷの半分程度までの

30・PV や風力発電の kW 価値の評価方法
・確保すべき供給予備力
・蓄電地の必要性、容量、設置場所など
設備形成面

配電線

15

ネットワーク

年までの国の導入目標の開発に向けた以下の研究を行っ︶﹂を 提 案 し︑研

ている︒

3

の緊急時における系統大から見た

1
μs

［4］

題
目
項

通信ネットワーク

潮流

課

4

96

広域・高速制御
変電所 2
変電所 1

装置間で

上設置は困難である︒電中研では50

次世代の半導体を適用した︑効率︑れた場合の全系的な︵基幹系統にかわる課題と︑広域に大量導入さ1

2の実現が不可欠になる︒需要サイ

図2 ヒートポンプの普及と冷媒の現状

は︑新しい解析技術が必要となる︒

変電所 2

PHEV/EV●SiCデバイスを適用した低損

分散形電源

コンパクト性に優れ︑高速制御性

需要家ゲートウェイ

ドの要求に一方的に対応するよう

配電系統監視制御
エネルギーサービスなど

家庭内機器制御・
エネルギー管理など
計量

分電盤
配電線（変圧器，開閉器）

需要家
太陽電池

配電用変電所
営業所、
配電制御所など安定供給にかかわる課題は平常時

潮流

失・コンパクトなパワーエレクト

配電線を有する高性能配電系統制御機器

設備保全・運用

HP
給湯機
蓄電池

需要地系セキュア通信ネットワーク（光・無線融合型，標準通信プロトコル，
組込み機器セキュリティ対策）
需給インターフェイス

ループコントローラー

運用管理システム・系統側、需要家側、各情報にもとずき、分散型電源を制御

通信ネットワーク
通信ネットワーク

需要地系セキュア
・潮流の均等化 ・電圧上昇の抑制

運用管理システム

3

2

2009.7 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.7

配電設備や分散形電源、需要制御・エネルギー管理シス
テム、需要家内機器などを総合的に連携する、光・無線融合型の通信ネットワーク。セキュリティ対策と需要家
ゲートウェイ（スマートメータを含む）が重要な要素。

表1 TIPSを 支える通信ネット
ワークの概要参考：従来ネットワーク
容内別種
需給インターフェイス

図3 ヒートポン
プの普及と冷媒の現状
ループコントローラー

第9回 低炭素社会を支える日本型スマートグリッド
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

配電設備自動化用の通信ネットワークは光ファ
イバーにより整備されているが、配電柱までであり、需要家までの接続はなされていない。
送電系統の安定度監視と緊急時の保護制御を総合的に実現する、広域の高速イーサネット。系統状態を精密に計測するための時刻同期技術や各種の専用アプリケーショ
ンをモジュール的に実現する装置の開発が重要。

基幹電力系統の高速保護制御ネットワークはマ
イクロ波無線や光ファイバにより十分整備されているが、配電系統に近い部分は分散形電源大量導入に備えて高度化の余地がある。
高信頼な機器監視制御に加え、設備保全用の現場情報の効率的収集を実現する。現場監視用センサの着脱設定を
センサネットワーク 自動化するプラグアンドプレイ機能やセンサ情報をアド
ホック的に収集・伝送する無線ネットワークが必要。

制御所と発変電所を結ぶ監視制御用ネットワー
クは整備されているが、現場設備の状況把握のためのネットワークは設備されておらず、保守員による巡視が主体である。

ーネットワークの開発を進めている︒

数配置した設備保全・運用センサ高度化する無線センサーなどを多る︒また︑設備保守・運用業務をを実現する方式の見通しを得てい︵ LPC︶と呼ばれるパワーエレ

御するループパワーコントローラ

し︑より能動的に電圧や潮流を制や︑配電線のループ運用を容易に

源側での新しい無効電力制御方式のうち①の対策として︑分散形電の利用により配電線事故時に分散

なお︑大規模なICTインフラ

IEC︵国際電気標準会議︶など
形電源を迅速に停止させ︑保護保

クトロニクス技術を活用した装置

において︑通信プロトコルやセキ
安を図る方式を提案した︒いずれを開発した︒②については︑通信ュリティー対策の標準化がなされも︑電中研・赤城試験センターのI C T の 標 準 化 が 重 要 に な る︒

つつあり︑これらを参照しつつ技
実規模実験設備﹁需要地系統ハイを低コストで構築するためには︑術開発を進めている︒
ブリッド実験設備﹂での実験を通して設計の妥当性を実証した︒そ︵ ︶再生可能エネルギー発電の大量導入と有効活用の結果︑これまでに配電線 フィフィーダ容量の100％︑配電系

ーダのみへのPV導入に関しては︑

PVの大量導入に関しては︑ローカルな問題として配電系統にか統への分散導入に関しては ％ま

以下の時刻同期誤差化を詳細に検出するため︑遠隔の電力系統不安定時の高速な状態変開発を進めている︒本研究では︑の広域・高速制御ネットワークのットワークを高度化した︑次世代導入の影響を定量的に評価するに再生可能エネルギー発電の大量保護保安問題︑が挙げられる︒こ①電圧変動問題︑②系統異常時の究を進めてきた ︒主要な課題は︑

要 地 系 統︵ 図2000年度に新しい配電系統﹁需課 題 と し て ︑ 電 中 研 で は︑

このうち︑配電系統にかかわるも影響を及ぼす︶課題とがある︒

ルギーに対してコンシャスな社会

本格的に実現するためには︑エネ

きさや重量から配電設備として柱上記LPCは︑現状技術では大と︑宅を中心に導入が進むものとするした︒これは︑PVが今後とも住での導入を可能とする技術を確立

回路設計・制御系設計を効率的に●パワーエレクトロニクス機器のロニクス機器開発

どの解析のための長時間動特性解発が求められる︒需給や周波数な広範囲に存在し︑幅広い技術の開の需給運用から緊急時の制御まで

イドでの一体的連携が不可欠であざまな面での供給サイドと需要サえる︒大幅な排出削減には︑さまする低炭素社会の実現は困難と考な従来のパラダイムでは︑目標と実施するためのシミュレーション

によって影響の度合いが異なる︒

なお︑これらの課題は︑導入量が重要開発課題となる︒

性や変動を扱うための技術︑など

各種の解析において出力の不確実

マクロな挙動をモデル化する技術︑

析技術︑再生可能エネルギー電源

解析手法の開発

これまでに︑SiCダイオードを適用した分散形電源連系インバーター︵ ３・３ｋＷ︶を開発し︑現状のSiダイオードによる最高% 減︵ 効 率

変電所 1状の系統を出発点として︑いつまこのため導入シナリオを描き︑現でに何を解決しなければならないのかを明確にしつつ︑技術開発を進めることが重要である︒また︑
導入シナリオについても︑不確実性を考慮し︑幅広い対応を可能にしておくことが重要である︒︵ ︶省エネ・エネルギー有効利用・PV 等（一斉 / 部分）脱落時の問題
系統運用面：緊急時 ・インバータ電源増加による系統同期化力低下の問題
・系統状態の不確実性と状況把握の困難化など

効率機に対し損失・４%︶を達成した︒これらの成果を基に︑柱上設置の配電系統制御機器の開発に向けて︑オール
SiCインバーター︵スイッチン
グデバイスにもSiCを適用︶の軽量化技術の開発を進めている︒

適用による大幅なコンパクト化・︵ ︶再生可能エネルギー発電の大量導入下での安定供給の確保
PVが系統大で大量導入されると︑基幹系統の計画・運用にも影のための需給一体化運用制御
省エネ・エネルギー有効利用を

表2 PV大量導入に伴う安定供給に関わる課題

・系統側、需要家側、各情報にもとずき、分散型電源を制御
・潮流の均等化 ・電圧上昇の抑制

響を及ぼす︒主な課題としては表が考えられる︒

・需要運用計画への影響、再生可能エネルギー発電の出力予想
系統運用面：平常時 ・PV 等出力変化に伴う系統側発電設備、電圧調整の問題
・周波数調整力不足、分担の問題などる︒ここでは︑情報のやりとりな導入を可能とするものである︒

5300万ｋＷの半分程度までの

30・PV や風力発電の kW 価値の評価方法
・確保すべき供給予備力
・蓄電地の必要性、容量、設置場所など
設備形成面

配電線

15

ネットワーク

年までの国の導入目標の開発に向けた以下の研究を行っ︶﹂を 提 案 し︑研

ている︒

3

の緊急時における系統大から見た

1
μs

［4］

題
目
項

通信ネットワーク

潮流

課

4

96

広域・高速制御
変電所 2
変電所 1

装置間で

上設置は困難である︒電中研では50

次世代の半導体を適用した︑効率︑れた場合の全系的な︵基幹系統にかわる課題と︑広域に大量導入さ1

2の実現が不可欠になる︒需要サイ

図2 ヒートポンプの普及と冷媒の現状

は︑新しい解析技術が必要となる︒

変電所 2

PHEV/EV●SiCデバイスを適用した低損

分散形電源

コンパクト性に優れ︑高速制御性

需要家ゲートウェイ

ドの要求に一方的に対応するよう

配電系統監視制御
エネルギーサービスなど

家庭内機器制御・
エネルギー管理など
計量

分電盤
配電線（変圧器，開閉器）

需要家
太陽電池

配電用変電所
営業所、
配電制御所など安定供給にかかわる課題は平常時

潮流

失・コンパクトなパワーエレクト

配電線を有する高性能配電系統制御機器

設備保全・運用

HP
給湯機
蓄電池

需要地系セキュア通信ネットワーク（光・無線融合型，標準通信プロトコル，
組込み機器セキュリティ対策）
需給インターフェイス

ループコントローラー

運用管理システム・系統側、需要家側、各情報にもとずき、分散型電源を制御

通信ネットワーク
通信ネットワーク

需要地系セキュア
・潮流の均等化 ・電圧上昇の抑制

運用管理システム

3

2

2009.7 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.7

配電設備や分散形電源、需要制御・エネルギー管理シス
テム、需要家内機器などを総合的に連携する、光・無線融合型の通信ネットワーク。セキュリティ対策と需要家
ゲートウェイ（スマートメータを含む）が重要な要素。

表1 TIPSを 支える通信ネット
ワークの概要参考：従来ネットワーク
容内別種
需給インターフェイス

図3 ヒートポン
プの普及と冷媒の現状
ループコントローラー

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当所が提案するTIPSはこうし

TIPSの︵需給一体化運用︶を実現する手段である︒DRプログ
ラムは︑すでに米国の一部において︑安定供給の確保やピーク負荷削減︑送電混雑管理の手法として適用されているところもある︒わが国においては︑需給調整契約が規模の大きな産業・業務需要家に

2009.7 ／エネルギーフォーラム

対して適用されているが︑これを 設備利用率︵％

参考文献
総合資源エネルギー調査会 需
給部会﹁長期エネルギー需給見通
し﹂２００８年 月

ヒートポンプ･蓄熱センター編﹁ ヒ ー ト ポ ン プ・ 蓄 熱 白 書﹂2007年 月プロジェ
クトにおけるICTの動向と次世

芹澤 ﹁S

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た考えに沿った日本型のスマート〈需要家（住宅）〉

どこうした供給サイドと需要サイ

将来の低炭素社会を支える電力

米国 図4 需要地系統における需給一体化運用・制御

ドの連携を﹁需給一体化﹂という概念でとらえている︒需給一体化の目的は︑両サイドの連携により出力の予測がはずれた場合でも︑供給・利用インフラとして︑電中グリッドであり︑その実現に向け︑その他の負荷空調負担

実効性の強化ならびに︑より安価な社会コストの実現を目指すもの
ようになる︒

りながら︑出力変動を吸収する蓄系統への影響や需要家の利便性へ
デ マ ン ド レ ス ポ ン ス︵ Ｄ Ｒ

研で検討している次世代グリッド︑

社会変化の展望を見極めつつ関係

kW
系統情報

太陽光発電（PV）
蓄電装置

制御装置
（需給 IF）

で︑その狙いをまとめると表 の余剰電力活用技術﹀
図 は需要地系統における需給電装置や発電設備の必要容量を低の影響を最小限に抑えることを可︶が挙げられる︒

家と系統運用者の間でやり取りし︑

米においてスマートグリッドの構築に向けた動きが加速している︒
低炭素社会の実現にとっては︑電力供給や利用のインフラにも新たな変化が求められるのはわが国にとっても共通しており︑わが国固有の状況を踏まえた次世代の電力

TIPSについて紹介した︒地球各所と連携を図りつつ段階的に研

蓄電装置
〈変電所〉

一体化運用・制御の一例で︑PVの大量導入時において︑需要家内の温熱機器などの運用を工夫する
ことによって︑系統への逆潮流の抑制や軽負荷時におけるPVの余
剰電力を有効活用するものである︒

減させる︒こうした需給一体的な能とする需要家内の需給運用手法
DRは︑規制下のデマンドサイド・

これにより︑PVの有効利用を図

運用を実現するためには︑電力会などを開発した︒今後︑需要家間
マネジメントを進化させ︑電力市︿デマンドレスポンス技術﹀

社との双方向通信の構築︑PV出や既開発の系統制御機器との協調
場価格とも連動できるインセン

また︑需給一体化の一環として︑力の予測︑利便性への影響など様々
方式を含めた実証研究を行い︑需な課題を解決する必要がある︒
ティブを実時間に近い時間で需要予定である︒

給一体化運用制御方式を構築する

電中研では︑これまでに︑統計︶外気温（℃）

質でしかなく︑その影響は瞬時に伝わる︒責任ある供給主体が安定供給の基本を確保した上で︑社会コストやリスクを考慮しつつ需要サイドとの連携を図り︑再生可能
エネルギーの大量導入や電気の効率的利用を可能とする次世代の電力供給・利用インフラが日本型の温暖化問題やエネルギーセキュリ

究開発を進めていく予定である︒

スマートグリッドであると考える︒

ティーへの関心の高まりに加え︑至近の未曽有と言われる経済不況
への景気対策の意味からも特に欧潮流の平準化

発電電力量あたりの占有面積（m2/GWy）

的手法を取り入れ︑翌日等のPV家にまで拡大するとともに︑情報・

中小規模の業務需要家や家庭需要
通信技術によりBEMS︵B／ H E M S︵︶といった需要サイドのエネルギーマネジメ

システムを構築していくことが重要である︒
8. FBR（MAリサイクルあり）

電気は系統の中ではひとつの品
6. FBR

日本

・設備の有効活用
・設備投資抑制個別電気空調，床面積5 千㎡未満）（夏期平日の13〜16 時の間にデマンドレスポンスプログラムを発動する場合）[5]70・ピーク需要の抑制
・負荷平準化

図5 モデル事務所ビルの電力負荷曲線と負荷削減量

90

設備形成・更新

DRあり

日本型スマートグリッドの実現に 向けて

7. FBR（Npリサイクルあり）

100

表3 需給一体化運用制御のねらい
4. プルサーマル

ントシステムと連携することによ

年度

5. プルサーマル（MAリサイクルあり）

200〈需要地系統〉

2000 3000 4000 5000 6000 7000

1000
0

り︑より実効性が高くリアルタイ
ム性のあるものにしていくことが電中研ではDRのポテンシャル可能と考える︒
評価など基礎的な研究から開始し︑最終的にはわが国にとって望ましいDRの在り方を検討する計画である︒手始めに東京電力管内の事務所ビルと小売店舗を対象に︑デマンドレスポンスの技術的ポテン
シャル︵すべての対象需要家が参設定温度の変更や一部照明の消灯などにより︑負荷削減量は129︶︒こ れ は

万ｋＷが見込まれるという結果を得 て い る︵ 図の供給予備力513万ｋＷ︵電中研推定︑供給予備率8%を仮定︶の約 %に相当する︒

3. LWR（MAリサイクルあり）

150

・信頼度の向上（大規模停電リクスの極小化）、
より確かな節電依頼
・電源の効率的運用 CO2 削減、負荷率改善

2. LWR

100

50

・ピーク時運用にデマンド
レスポンスの反映
・緊急時における系統自己回復力
の強化

DRなし
10

HP 給油機

96gCO2/km

2009年 月央 研 究 所 報 告︑ R 0 8 0 2 8︑

通信ネットワークの課題﹂電力中代グリッド︵TIPS︶のための

PHEV（4kWh）
0

需給・系統運用

1. LWR（直接処分）

349gCO2/km

EV・系統への影響緩和（余剰対応含む）、対応の分担
・損失低減
・停電対応
・エネルギーコンシャスな
社会形成
13

7

分散形電源、貯蔵・負荷機器との連用運用、制御・発電端近くでの利用
・緊急時対応など多様な活用
外気温
22
19
16

時間
10
7
4

その他動力
25
20

124gCO2/km

・緊急時には系統安定化をも支援

照明コンセント30

196gCO2/km

ガソリン車

・系統にとっても好ましい
負荷機器（両立性）

空調・熱源動力
30

40

［1］

負荷機器

DR：ペリメータ照明+
共用スペースの消灯
35
50

20
24
1

HEV

総合報告R08︑2008年 月

制御技術の開発﹂電力中央研究所

八太︑大谷 ﹁需要地系統の運用

小林︑石川︑浅利︑岡田︑上村︑

3

40
70

［2］

・エネルギー利用の効率化
・設備の有効活用、設備投資回避
・エネルギーコンシャスな社会形成 （地球温暖化対応）

0

［3］

需要

・価格や各種情報で弾力的な変化を誘導・平準化（ピーク削減、ボトムアップ）、新規創出
・重要性の考慮（差別化）

DR：冷房設定温度の変更（26.2℃＝〉28℃）
60

4

80

高橋︑浅野︑山口 ﹁業務部門のデマンドレスポンスによる需要調整の技術的ポテンシャルの評価﹂
電力中央研究所研究報告Y08034︑2009年 月

エネルギーフォーラム／2008.12

加すると想定︶を試算し ︑空調

［5］

20

6
5

5

［4］

［5］

逆潮流の抑制
上位系統

3︿太陽発電導入系統の潮流平準化・

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

メリット
需要一体化
目
項

4

25

電力消費量（W/m2）

第9回 低炭素社会を支える日本型スマートグリッド

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当所が提案するTIPSはこうし

TIPSの︵需給一体化運用︶を実現する手段である︒DRプログ
ラムは︑すでに米国の一部において︑安定供給の確保やピーク負荷削減︑送電混雑管理の手法として適用されているところもある︒わが国においては︑需給調整契約が規模の大きな産業・業務需要家に

2009.7 ／エネルギーフォーラム

対して適用されているが︑これを 設備利用率︵％

参考文献
総合資源エネルギー調査会 需
給部会﹁長期エネルギー需給見通
し﹂２００８年 月

ヒートポンプ･蓄熱センター編﹁ ヒ ー ト ポ ン プ・ 蓄 熱 白 書﹂2007年 月プロジェ
クトにおけるICTの動向と次世

芹澤 ﹁S

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た考えに沿った日本型のスマート〈需要家（住宅）〉

どこうした供給サイドと需要サイ

将来の低炭素社会を支える電力

米国 図4 需要地系統における需給一体化運用・制御

ドの連携を﹁需給一体化﹂という概念でとらえている︒需給一体化の目的は︑両サイドの連携により出力の予測がはずれた場合でも︑供給・利用インフラとして︑電中グリッドであり︑その実現に向け︑その他の負荷空調負担

実効性の強化ならびに︑より安価な社会コストの実現を目指すもの
ようになる︒

りながら︑出力変動を吸収する蓄系統への影響や需要家の利便性へ
デ マ ン ド レ ス ポ ン ス︵ Ｄ Ｒ

研で検討している次世代グリッド︑

社会変化の展望を見極めつつ関係

kW
系統情報

太陽光発電（PV）
蓄電装置

制御装置
（需給 IF）

で︑その狙いをまとめると表 の余剰電力活用技術﹀
図 は需要地系統における需給電装置や発電設備の必要容量を低の影響を最小限に抑えることを可︶が挙げられる︒

家と系統運用者の間でやり取りし︑

米においてスマートグリッドの構築に向けた動きが加速している︒
低炭素社会の実現にとっては︑電力供給や利用のインフラにも新たな変化が求められるのはわが国にとっても共通しており︑わが国固有の状況を踏まえた次世代の電力

TIPSについて紹介した︒地球各所と連携を図りつつ段階的に研

蓄電装置
〈変電所〉

一体化運用・制御の一例で︑PVの大量導入時において︑需要家内の温熱機器などの運用を工夫する
ことによって︑系統への逆潮流の抑制や軽負荷時におけるPVの余
剰電力を有効活用するものである︒

減させる︒こうした需給一体的な能とする需要家内の需給運用手法
DRは︑規制下のデマンドサイド・

これにより︑PVの有効利用を図

運用を実現するためには︑電力会などを開発した︒今後︑需要家間
マネジメントを進化させ︑電力市︿デマンドレスポンス技術﹀

社との双方向通信の構築︑PV出や既開発の系統制御機器との協調
場価格とも連動できるインセン

また︑需給一体化の一環として︑力の予測︑利便性への影響など様々
方式を含めた実証研究を行い︑需な課題を解決する必要がある︒
ティブを実時間に近い時間で需要予定である︒

給一体化運用制御方式を構築する

電中研では︑これまでに︑統計︶外気温（℃）

質でしかなく︑その影響は瞬時に伝わる︒責任ある供給主体が安定供給の基本を確保した上で︑社会コストやリスクを考慮しつつ需要サイドとの連携を図り︑再生可能
エネルギーの大量導入や電気の効率的利用を可能とする次世代の電力供給・利用インフラが日本型の温暖化問題やエネルギーセキュリ

究開発を進めていく予定である︒

スマートグリッドであると考える︒

ティーへの関心の高まりに加え︑至近の未曽有と言われる経済不況
への景気対策の意味からも特に欧潮流の平準化

発電電力量あたりの占有面積（m2/GWy）

的手法を取り入れ︑翌日等のPV家にまで拡大するとともに︑情報・

中小規模の業務需要家や家庭需要
通信技術によりBEMS︵B／ H E M S︵︶といった需要サイドのエネルギーマネジメ

システムを構築していくことが重要である︒
8. FBR（MAリサイクルあり）

電気は系統の中ではひとつの品
6. FBR

日本

・設備の有効活用
・設備投資抑制個別電気空調，床面積5 千㎡未満）（夏期平日の13〜16 時の間にデマンドレスポンスプログラムを発動する場合）[5]70・ピーク需要の抑制
・負荷平準化

図5 モデル事務所ビルの電力負荷曲線と負荷削減量

90

設備形成・更新

DRあり

日本型スマートグリッドの実現に 向けて

7. FBR（Npリサイクルあり）

100

表3 需給一体化運用制御のねらい
4. プルサーマル

ントシステムと連携することによ

年度

5. プルサーマル（MAリサイクルあり）

200〈需要地系統〉

2000 3000 4000 5000 6000 7000

1000
0

り︑より実効性が高くリアルタイ
ム性のあるものにしていくことが電中研ではDRのポテンシャル可能と考える︒
評価など基礎的な研究から開始し︑最終的にはわが国にとって望ましいDRの在り方を検討する計画である︒手始めに東京電力管内の事務所ビルと小売店舗を対象に︑デマンドレスポンスの技術的ポテン
シャル︵すべての対象需要家が参設定温度の変更や一部照明の消灯などにより︑負荷削減量は129︶︒こ れ は

万ｋＷが見込まれるという結果を得 て い る︵ 図の供給予備力513万ｋＷ︵電中研推定︑供給予備率8%を仮定︶の約 %に相当する︒

3. LWR（MAリサイクルあり）

150

・信頼度の向上（大規模停電リクスの極小化）、
より確かな節電依頼
・電源の効率的運用 CO2 削減、負荷率改善

2. LWR

100

50

・ピーク時運用にデマンド
レスポンスの反映
・緊急時における系統自己回復力
の強化

DRなし
10

HP 給油機

96gCO2/km

2009年 月央 研 究 所 報 告︑ R 0 8 0 2 8︑

通信ネットワークの課題﹂電力中代グリッド︵TIPS︶のための

PHEV（4kWh）
0

需給・系統運用

1. LWR（直接処分）

349gCO2/km

EV・系統への影響緩和（余剰対応含む）、対応の分担
・損失低減
・停電対応
・エネルギーコンシャスな
社会形成
13

7

分散形電源、貯蔵・負荷機器との連用運用、制御・発電端近くでの利用
・緊急時対応など多様な活用
外気温
22
19
16

時間
10
7
4

その他動力
25
20

124gCO2/km

・緊急時には系統安定化をも支援

照明コンセント30

196gCO2/km

ガソリン車

・系統にとっても好ましい
負荷機器（両立性）

空調・熱源動力
30

40

［1］

負荷機器

DR：ペリメータ照明+
共用スペースの消灯
35
50

20
24
1

HEV

総合報告R08︑2008年 月

制御技術の開発﹂電力中央研究所

八太︑大谷 ﹁需要地系統の運用

小林︑石川︑浅利︑岡田︑上村︑

3

40
70

［2］

・エネルギー利用の効率化
・設備の有効活用、設備投資回避
・エネルギーコンシャスな社会形成 （地球温暖化対応）

0

［3］

需要

・価格や各種情報で弾力的な変化を誘導・平準化（ピーク削減、ボトムアップ）、新規創出
・重要性の考慮（差別化）

DR：冷房設定温度の変更（26.2℃＝〉28℃）
60

4

80

高橋︑浅野︑山口 ﹁業務部門のデマンドレスポンスによる需要調整の技術的ポテンシャルの評価﹂
電力中央研究所研究報告Y08034︑2009年 月

エネルギーフォーラム／2008.12

加すると想定︶を試算し ︑空調

［5］

20

6
5

5

［4］

［5］

逆潮流の抑制
上位系統

3︿太陽発電導入系統の潮流平準化・

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

メリット
需要一体化
目
項

4

25

電力消費量（W/m2）

第9回 低炭素社会を支える日本型スマートグリッド