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関西電力におけるＶＰＰ（バーチャルパワープラント）の取組み

平成29年2月17日関西電力株式会社地域エネルギー本部

石田文章

【講演資料】ｴﾈﾙｷﾞｰ使用合理化ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑin関西

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The Kansai Electric Power Co., Inc.

－目次－

１．エネルギー政策の動向と再生可能エネルギーの普及状況 ①エネルギー政策の動向 ②再生可能エネルギーの普及状況 ③太陽光発電大量導入に伴う課題と当社の取組み２．ＶＰＰに関する動向 ①国（ERAB検討会）の動向について ②関西ＶＰＰプロジェクトについて３．まとめ

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－目次－


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○ 東日本大震災や福島第一原子力発電所事故をはじめとした、エネルギーを巡る国内外の環境変化を踏まえ、新たなエネルギー政策の方向性を示す「第4次エネルギー基本計画」が2014年4月に閣議決定。

○ 国は、エネルギー基本計画の具体化に向けた議論を実施。 ○ 長期エネルギー需給見通し小委員会にて、現実的かつバランスの取れたエネルギー需給構造について検討し、2015年7月に2030年のエネルギーミックスが決定。

2014 2015 2016 2017

エネルギー政策

エネルギーミックス

電力小売全面自由化

ガス小売全面自由化

新エネ

第4次エネルギー基本計画 H26.4

長期エネルギー需給見通し小委員会

発電コスト検証WG

系統WG 買取制度運用WG

COP21 2015.12

CO2目標

新エネルギー小委員会

エネルギーミックス H27.7

再エネ導入促進・関連制度改革小委員会

参院選 2016.7

Ｇ7サミット 2016.5 温暖化対策

計画策定 2016.2 第5次

エネルギー基本計画

法案提出２月

国会審議 5・6月

基本政策分科会

エネルギー政策の動向

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第4次エネルギー基本計画では、東日本大震災や福島第一原子力発電所事故をはじめとした、エネルギーを巡る国内外の環境変化を踏まえ、「S+3E」の基本方針に則り、各エネルギー源の強みが発揮され弱みが補完される、多層的なエネルギー需給構造の必要性が改めて指摘。

各エネルギー源の位置付けおよび政策の方向性

石油地政学的リスクは最も大きいが、可搬性が高く、供給網も整い備蓄も豊富なことから、今後も活用していく重要なエネルギー源。

L N G 地政学的リスクも相対的に低く、化石燃料の中で温室効果ガスの排出が最も少ないことから、その役割を拡大していく重要なエネルギー源。

石炭安定供給性や経済性に優れた重要なベースロード電源の燃料であり、高効率化や環境負荷を低減しつつ活用していくエネルギー源。

再生可能エネルギー

現時点で安定供給面、コスト面で課題が存在するが、温室効果ガスを排出せず、国内で生産できることから、エネルギー安全保障にも寄与する有望かつ多様で、重要なエネルギー源。 2013年から3年程度、導入を最大限加速していき、その後も積極的に推進していく。

原子力運転コストが低廉で、運転時に温室効果ガスの排出もないことから、安全性の確保を大前提に、エネルギー需給構造の安定性に寄与する重要なベースロード電源。

時間

［出典］経済産業省「エネルギー基本計画の概要」（2014.4）

第4次エネルギー基本計画における再エネ電源の位置付け

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○ 第4次エネルギー基本計画を踏まえて、長期エネルギー需給見通しとして「S＋3E」の観点からバランスの取れたエネルギーミックスが策定。 ○ 2030年の電源構成に占める再生可能エネルギーの比率は、2013年度実績の11%から倍増の22～24%とする意欲的な目標が設定。

22～24％

22～20％

27％

26％

3％

11％

43％

30％

15％

1％

2013年度実績

2030年の電源構成

自給率

24.3％程度に上昇

（原子力含む）

電力コスト

２～５％低減

（ 2013年度比）

温室効果ガス

＜2030年＞

26％削減

（ 2013年度比）

自給率

6％程度

電力コスト電気料金は大幅に上昇

産業用：3割家庭用：2割

温室効果ガス

＜2013年＞

エネルギー起源の CO2排出量は過去最悪

倍増

100%

50%

0%

LNG

石炭

石油

再エネ

原子力

エネルギーミックス～ 2030年の電源構成～

水力 8.8～9.2%程度

太陽光 7.0%程度

風力 1.7%程度

バイオマス 3.7～4.6%程度

地熱 1.0～1.1%程度

再エネ（内訳）

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全国の再エネ導入量の推移 ○ H27年度末時点での再生可能エネルギーの導入量は3,966万kWとなり、FIT制度開始前と比べて約3.5倍。

○ FIT制度開始以降の導入量（2,843万kW）のうち、96%（2,727万kW）が太陽光。

217 290 408 470 567 698 865 46 71

84 90 160

734

2,422

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

H21 H22 H23 H24.6 H25 H26 H27

：太陽光（住宅）：太陽光（非住宅）：陸上風力：中小水力（30,000kW未満）：バイオマス：地熱

1,123 万kW

FIT制度開始（平成24年7月）

（万kW）

3,287

1,299 万kW

2,019 万kW

3,966万kW

1,432

727 560

約3.5倍

＋2,843万kW （うち、太陽光が2,727万kW）

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○ 需要規模の小さい離島では、太陽光発電設備が多量に導入されていることに伴い、再生可能エネルギー事業者に対して出力抑制を指示する機会が発生。（例）種子島では、2015年5月5日に初実施して以降、2016年2月に1回、3月に5回実施。

［出典］電気新聞（2016.5.18）

太陽光発電の導入量増加に伴う離島での影響

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PV出力予測値 PV実出力

予測誤差

0 8 4 12 16 20 24

太陽光発電は電力系統・系統運用への影響課題･問題当社の取組み

天候任せな発電量

需給制約

･電気が余る･需給計画の困難化・ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ電源の確保

太陽光発電の出力予測技術の開発

出力変動が大きい

･需給調整の困難化 (短周期）

蓄電池を用いた需給制御システムのロジックを開発

配電系統に広く分布（配電）

系統制約

･電圧上昇･電圧変動

配電系統における監視・制御の高度化

一定エリアに集中

（送変配電）・容量不足

再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰを安定的に受入れるための設備維持・運用

周波数

出力

〔%〕

0

20

40

60

80

100

6 8 10 12 14 16 18

余る外れる

周波数が変動

日陰

晴れ間

配電用変電所からの距離

107V 95V (101±6V)

適正電圧範囲

逆潮流順潮流

100/200V

6600V 配電用変電所

負荷 0

20

40

60

80

100

120

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

電圧上昇電圧変動

負荷負荷負荷

再エネ大量導入後

･･･再エネ大量導入

･･･再エネ大量導入

送電線配電線変電設備

変電設備の容量不足

送変配電設備の容量不足

太陽光発電大量導入に伴う課題と当社の取組み

配電線の容量不足

送電線の容量不足

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系統運用の困難化

ダックカーブ問題～米国カリフォルニアの例～

○再生可能エネルギー(特に昼間のみ発電する太陽光発電)の大量導入により、本来の負荷曲線から昼間部分が大きく抉り取られる。

○季節、時間帯によって結果的な負荷曲線が急峻な下落、増大を描くようになり、その電力系統内の周波数調整資源の状況によっては系統運用困難な状況が生まれる。

○調整資源(高速反応機)は急に用意することができないので、負荷曲線側で何らかの方法を使って急峻化を防ぐ手立てが必要になる。(VPPやリソース・アグリゲーション)

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国内九州エリアでの電力需給状況の例・軽負荷期には、太陽光・風力の占める割合が増加・昼間は揚水発電のポンプアップにより需給ﾊﾞﾗﾝｽを保っている更に太陽光が増えた場合には、太陽光の抑制が必要になる状況・残余需要は、朝方の急激な落ち込み、夕方の急激な上昇があり、需給調整が難しくなる。（ダックカーブ問題）

例：軽負荷時の九州エリアの電力需給イメージ

揚水動力

火力

水力

原子力

需要残余需要（需要ー再エネ）

kW

0 12 24

再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ（太陽光・風力）

揚水発電

※九州電力HPのﾃﾞｰﾀより作成

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再生可能エネルギーを受け入れるための取組み

水力発電所

揚水発電所

原子力発電所

火力発電所

工場

風力発電メガソーラー

スマートメーター

送配電ネットワーク

ビル

家庭

再生可能エネルギー

太陽光発電

大規模電源

■大規模電源の維持・更新再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰを安定的に受入れるための設備維持・更新

■需給調整力の確保太陽光発電の出力予測技術の開発

■需給調整力の向上蓄電池による需給制御技術の開発

■配電系統の高度化・電気の品質の維持・向上（電圧制御の高度化等）・より効率的な設備形成

■エネルギーの見える化省エネ・省コスト・省ＣＯ２をサポート

流通設備

■流通設備の維持・更新再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰを安定的に受入れるための設備維持・更新

本日ご紹介

大規模電源や流通設備において再生可能エネルギーを受け入れるため、電源・流通設備で様々な取り組みを推進。本日は、需要家の消費パターンを変化させる側の取り組み（＝VPP）を中心に取組みをご紹介

需要家設備

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－目次－


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需要家側設備のアグリゲート・制御により、仮想発電所のように活用

エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス（ERAB）

水力発電所

揚水発電所

原子力発電所

火力発電所

工場

風力発電メガソーラー



ビル

家庭

変動電源の拡大

家庭用蓄電池 EV/PHV 太陽光

発電

大型蓄電池

ﾋｰﾄポンプ給湯器

燃料電池

IoT化の進展

分散電源・蓄エネ機器の普及

蓄熱機器

需要に合わせる形で、大規模電源を中心にして需給調整を実施

大規模電源での需給調整

従来

課題不安定な分散電源（再生可能エネルギー）の増加

IoT化の進展、分散電源・蓄エネ機器の普及

ﾋﾞｼﾞﾈｽ

VPP事業者

需要家側設備のアグリゲートによる需要増減

状況変化

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ERAB（ｴﾈﾙｷﾞｰﾘｿｰｽｱｸﾞﾘｹﾞｰｼｮﾝﾋﾞｼﾞﾈｽ）検討会の発足

出典：H28.1.29 エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス検討会（第１回）

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ERAB検討会の体制

ERAB検討会を中心に、各種WG等でVPP事業の為の通信規格やセキュリティなどの議論が進められている。

出典：H28.6.29 エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス検討会（第3回）

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蓄電池のVPP活用の可能性蓄電池の新たな価格目標設定や、海外ﾒｰｶ参入によるコスト競争、2019年の家庭用太陽光のFIT切れなど、各種要因により、蓄電池の普及が更に進む為、VPPﾘｿｰｽとして期待される。

出典：H28.9.14 エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス検討会（第4回）‐

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電動車両のVPP活用の可能性

メーカー／車種

トヨタﾌﾟﾘｳｽPHV

三菱ｱｳﾄﾗﾝﾀﾞPHV

三菱 iMIEV

日産ＬＥＡＦ

本田 FIT EV

テスラモデルS

ｲﾒｰｼﾞ

電池容量 4.4kWh 12kWh 10.5/16kWh 24/30kWh 20kWh 70～90kWh ※メーカーカタログ等から引用

【電気自動車・プラグインハイブリッド車の例】

【新車（乗用車）販売台数に占めるEV・PHV の割合のイメージ】

※出典「EV・PHV ﾛｰﾄﾞﾏｯﾌﾟ検討会報告書」 2016.3.23 経済産業省 EV・PHV ロードマップ検討会

数あるエネルギーリソースの中でも、電動車両（ＥＶ／ＰＨＶ）は蓄電容量の大きさ、今後の普及拡大により、大きな需給調整力として、期待される

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経済産業省ＶＰＰ構築事業費補助金（H28年度）

VPP

出典：経済産業省ＨＰより

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【小売事業者】

【系統運用者】

【アグリゲーター】

【需要家・コミュニティ】

【再生可能エネルギー発電事業者】

・電源調達・インバランス回避

・調整力調達・電力品質維持

・発電抑制の回避

・エネルギーコスト低減・再エネ有効活用

需要家側のリソースをアグリゲート

アグリゲーターのサービスイメージアグリゲーターは、お客さまの設備を遠隔で一括制御し、需要の抑制または創出を行うことで、小売事業者、系統運用者、再生可能エネルギー発電事業者、需要家・コミュニティ等に対して、多様なサービスを提供。

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EMS 空調給湯 EV・PHV 蓄電池 PV 発電機

家庭用

エネゲート Nature Japan 関西電力

住友電気工業日本ユニシスエネゲート

関西電力住友電気工業三菱商事

業務産業用

住友電気工業関西電気保安協会

ダイヘンエネゲート

関西電力富士電機

三社電機製作所ＧＳユアサ住友電気工業大林組

HEMS

BEMS FEMS

エアコン

社用車等

自家用車

業務用HP給湯器

家庭用HP給湯器

大型蓄電池

小型蓄電池

メガソーラ

屋根上PV

業務用空調

家庭用ｺｼﾞｪﾈﾚｰｼｮﾝ

ｺｼﾞｪﾈﾚｰｼｮﾝ自家発電機

NTTスマイルエナジーエリーパワー三菱商事

平成２８度実証の対象リソース

関西ＶＰＰプロジェクト

【各社の役割】

「バーチャルパワープラント構築実証事業」に１４社共同で申請し、本格的な実証事業を開始。（申請企業）関西電力株式会社、富士電機株式会社、株式会社三社電機製作所、株式会社ＧＳユアサ、住友電気工業株式会社、日本ユニシス株式会社、株式会社ＮＴＴスマイルエナジー、株式会社エネゲート、エリーパワー株式会社、株式会社大林組、一般財団法人関西電気保安協会、株式会社ダイヘン、 Nature Japan株式会社、三菱商事株式会社

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統合サーバ

大型蓄電池サーバ

HP給湯器サーバ

EV充電器サーバ

家庭用蓄電池サーバ

EMS サーバ

エアコンサーバ

業務・産業需要家庭需要

家庭用蓄電池ＥＭＳエアコン

電力需要調整依頼（サービス提供先より）

システム構成設備種別ごとにリソースサーバを構築し、統合サーバでリソースサーバ群を管理するシステムを構築。（統合サーバ）小売事業者や送配電事業者等との取引に基づき、リソースの特性を考慮した上で、各リソースサーバに制御量を配分。（リソースサーバ）統合サーバからの指令に基づき、各リソースへの制御量を配分。

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VPP事業で想定されるサービス

出典：H28.1.29 エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス検討会（第１回）

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”エネマネサービス（例：PV自家消費促進）“のイメージ

需要創出指令

蓄電池

一般家庭需要

対価 ■VPP事業者需要家よりｻｰﾋﾞｽ対価を受領 ■需要家再エネ有効活用で受電料金削減

PVに合わせて充電

時間

使用電力量

０２４

充電 VPP事業者

利益

利益

需要家

PV発電と需要に合わせて蓄電池の充電を制御

リソース制御

リソースは、 VPP事業者の指示に基づき需要制御

時間

使用電力量

０２４

VPP指令後

ｻｰﾋﾞｽ対価

受電料金削減

充電無需要カーブ

需要情報発電情報

気象情報

PV発電

PV余剰が出ないように時間帯を指定して充電

【例：蓄電池の活用イメージ】

需要創出

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“電力調達サービス“のイメージ

需要抑制指令

蓄電池

一般家庭需要

対価 ■VPP事業者小売事業者よりｻｰﾋﾞｽ対価を受領 ■需要家 VPPより協力対価を受領

小売事業者

VPP事業者

供給力確保方策として需要抑制を依頼

利益

利益

需要家

需要家側リソースを需要抑制のため遠隔制御

需要抑制リソース制御

需要抑制依頼

リソースは、 VPP事業者の指示に基づき抑制制御

時間

使用電力量０２４

抑制指令

抑制時間に放電

放電

昼に放電


使用電力量

０２４抑制指令

ﾍﾞｰｽﾗｲﾝ（元需要）

VPP指令後

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”出力抑制回避サービス”のイメージ

需要創出指令

蓄電池

一般家庭需要

対価

■VPP事業者再エネ事業者より、再エネ抑制回避対価を受領 ■需要家 VPPより昼間需要創出対価を受領


出力抑制指示

調整結果連絡

VPP活用によりゼロとなったはずのFIT収益が得られる

系統運用者

発電余剰時に出力抑制を指示

再エネ発電事業者

VPP事業者

利益

利益

需要家

需要家側リソースを需要創出のため遠隔制御

需要創出リソース制御

リソースは、 VPP事業者の指示に基づき需要創出制御

需要創出依頼

FIT収入

利益

発電継続方策として需要創出を依頼

時間

使用電力量

０２４需要創出指令

ﾍﾞｰｽﾗｲﾝ（元需要）

VPP指令後

昼間に充電して需要創出

時間

使用電力量

０２４需要創出指令

充電

※実現には、制度やルール面の整備が必要

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至近でのVPP実現環境の広がりパリ協定によるCO2削減ニーズの高まりもあり、再エネ普及に対する課題は更に深刻なものとなりつつあるが、ここ１年でも、EVの普及に対する期待感の高まり、機器のローコストIoT化通信の発展など、VPP実現のための環境も追い風となる方向に変化してきている。

水力発電所

揚水発電所

原子力発電所

火力発電所

工場

風力発電



ビル

家庭

家庭用蓄電池 EV/PHV 太陽光

発電

大型蓄電池

ﾋｰﾄポンプ給湯器

燃料電池蓄熱機器

VPP事業者メガソーラ

更なる再エネの普及スマートメータの加速的普及

当社エリア：過半数

低コストIoT 通信の実証や研究など VPP仕様、PV自家

消費用EQ等開発

国内外メーカの蓄電池の低コスト化

国内メーカーの新規EV参入

VPP構築環境の進化

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経済産業省ＶＰＰ構築事業費補助金（H29年度）

出典：経済産業省ＨＰより

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VPP事業化をとりまく環境変化

FY H28 H29 H30 H31 H32 ～イベント

ERAB等の国大の動き

【計画同時同量】【TSO調整力公募】【ネガワット市場創設】

【再エネ余剰の更なる顕在化】 PV抑制ﾙｰﾙ明確化？

【FIT切れ発生】自家消費増ニーズ (家庭用蓄電池設置)

【発送分離】 ①短期調整力確保 ②長期供給力確保

取引市場／ｻｰﾋﾞｽ成立・1時間前市場

・調整力公募・ﾈｶﾞﾜｯﾄｽﾎﾟｯﾄ市場・ﾈｶﾞﾜｯﾄ1時間前市場

・再エネ出力抑制回避ｻｰﾋﾞｽ

・自家消費増ｻｰﾋﾞｽ（蓄電池充放電）

①リアルタイム市場（アンシラ、調整力） ②容量市場

ソリューション提供先

小売事業者再エネ事業者

需要家

系統運用者

ﾈｶﾞﾜｯﾄ

ＶＰＰ

リアルタイム市場？容量市場？

計画同時同量・ﾈｶﾞﾜｯﾄｽﾎﾟｯﾄ取引

ネガワット実証

ＶＰＰ実証

再エネ抑制回避？

ＰＶ自家消費ｻｰﾋﾞｽ（家庭用ＦＩＴ切れ）

事業化

移行

事業機会を見極め一部先行実施

電力システム改革、ERAB検討会等の動きに合わせ、VPPサービスの活用機会が拡大すると考えられるため、動向を見極めつつ、順次VPPサービスのシステムを改良・構築し、事業化に向けて検討を進めていく。

調整力Ⅰ‘

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まとめ

• 再生可能エネルギーは今後も普及拡大するため、電力の安定供給はより難しい状況になることが想定されている。また、電力システム改革が進む中、需要側調整力を活用した効率運用も期待されており、国内外でその取組みが進められている。

• 関西電力では、今年度からＶＰＰ実証事業に取組んでおり、各種リソースを統合制御するシステムの構築や一括制御技術の確立を目指している。この取り組みを通じて、エネルギー利用の最適化や、再生可能エネルギーの更なる導入拡大を目指している。

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ご清聴ありがとうございました

関西電力におけるvpp （バーチャルパワープラン …...関西電力におけるvpp...

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