情報と電力の融合するデジタルグリッド tmttmmtm2012 年6月20 日特任教授...

2012年6月20日

特任教授

阿部力也

東京大学大学院技術経営戦略学専攻

情報と電力の融合するデジタルグリッド情報と電力の融合するデジタルグリッド情報と電力の融合するデジタルグリッド情報と電力の融合するデジタルグリッドTMTMTMTM

のご紹介のご紹介のご紹介のご紹介

2次電池社会次電池社会次電池社会次電池社会

©Digital Grid Consortium Confidential

パラダイムシフト

Plan（計画）→ Do（実行）→

Check（評価）→ Act（改善）

▐ 予想の範囲内▐ マネジメント▐ 機械的システム▐ 効率重視(efficient)

▐ 目的関数の最大化・最小化▐ 個別モノづくり

予想外の事象

大きさ・スピード・質・方向

▐ 想定外▐ イノベーティブ▐ 複雑適応システム▐ 活性度重視(resilient)

▐ 目的関数そのものが違う▐ 社会システムづくり


電力システムにおけるパラダイムシフトの兆し

▐ 自然エネルギーの台頭▐ 災害の増大/電力系統の脆弱性の露呈

▐ スマートグリッドの世界展開/序章

▐ ツリー構造の転換/系統構成要素の変化


電力システム

ツリー構造ツリー構造ツリー構造ツリー構造

▐ ・効率的▐ ・規模の経済▐ ・大規模集中電源優位▐ ・垂直統合優位▐ ・ベストミックスよりモノポリー▐ ・進化が遅い


新しい電力システム

▐ ・非効率的▐ ・複合的・非効率的競争経済▐ ・革新技術優位▐ ・未来が予測できない▐ ・多様なプレイヤー続出▐ ・急速な進化

セミラティス構造

電気はこんな風に自在には流せない。電気はこんな風に自在には流せない。電気はこんな風に自在には流せない。電気はこんな風に自在には流せない。

新しい技術が必要→デジタルグリッド新しい技術が必要→デジタルグリッド新しい技術が必要→デジタルグリッド新しい技術が必要→デジタルグリッド


再生可能エネルギー先進国の電力系統


デジタルグリッドのイメージデジタルグリッドのイメージデジタルグリッドのイメージデジタルグリッドのイメージ

#1

#5

#4

#7

#2

#3

#6

基幹系統基幹系統基幹系統基幹系統

基幹基幹基幹基幹

産業産業産業産業

All rights reserved, Rikiya ABE, the University of Tokyo

サービスサービスサービスサービス

プロバイダープロバイダープロバイダープロバイダー

自立可能な電力系統（自立可能な電力系統（自立可能な電力系統（自立可能な電力系統（CELL)

貯蔵が重要な役割を貯蔵が重要な役割を貯蔵が重要な役割を貯蔵が重要な役割を

アクティブな電力制御ルーターアクティブな電力制御ルーターアクティブな電力制御ルーターアクティブな電力制御ルーター

（デジタルグリッドルーター）（デジタルグリッドルーター）（デジタルグリッドルーター）（デジタルグリッドルーター）

太い幹と豊かな葉

１．基幹系統は、安価で安定な電力を基幹産業に供給

２．民生用は、自然エネルギーを取り込み電力貯蔵で平滑化

３．お互いに補完し合う

電力会社の新しい事業分野

⇒ 顧客ごとのサービス提供

既存交流

配電網


中容量セルのイメージ中容量セルのイメージ中容量セルのイメージ中容量セルのイメージ

北海道地図株式会社提供http://www.hcc.co.jp/information/report/report-elecplan.html

東電計画

停電区分

CELLグリッドの

一例

もっと大きいものもっと大きいものもっと大きいものもっと大きいもの

から、工場、ビルから、工場、ビルから、工場、ビルから、工場、ビル

家庭サイズまで家庭サイズまで家庭サイズまで家庭サイズまで

多様な大きさが多様な大きさが多様な大きさが多様な大きさが

考えられる。考えられる。考えられる。考えられる。


小容量セルのイメージ小容量セルのイメージ小容量セルのイメージ小容量セルのイメージ

基幹系統へ

既存交流配電網

全体・個別制御を指令センターが行う。


電気の同期識別

▐アドレスによるルーティングで電気識別が可能になる。アドレスによるルーティングで電気識別が可能になる。アドレスによるルーティングで電気識別が可能になる。アドレスによるルーティングで電気識別が可能になる。

CELL

#1

DC/AC

Inverter

既存の送・配電線既存の送・配電線既存の送・配電線既存の送・配電線

CELL #2

CELL #4

CELL #3

Smaller CELL

Ex. CELLs: 125kV, 600MWor larger

Smaller CELLs:66kV, 30MW

Micro CELL: 6.6kV, 6MW

House: 240V/110V, 10kW

IP0001 IP0002

IP0003IP0004

IP0005

IP0006

IP0007

IP0008Battery

Battery1

Battery2

セルの自立を乱さないセルの自立を乱さないセルの自立を乱さないセルの自立を乱さない

電力制御電力制御電力制御電力制御

電力のインターネット電力のインターネット電力のインターネット電力のインターネット

IP HeaderIP Footer PWM Power電力と情報の融合電力と情報の融合電力と情報の融合電力と情報の融合

⇒電気に色を付ける⇒電気に色を付ける⇒電気に色を付ける⇒電気に色を付ける


逆方向の電力融通を見つける

Multiple Path

IP HeaderIP FooterPWM Power

（Ａ）（Ａ）（Ａ）（Ａ）

Sending Cell

Target Energy Storage

Receiving Cell


電力融通のネッティングによる損失の低減

Multiple Path

IP HeaderIP FooterPWM Power

（Ａ）（Ａ）（Ａ）（Ａ）

Sending Cell

Target Energy Storage

Receiving Cell


電気の記録・取引・決済

▐電気の融通記録をすべてデジタルグリッドルーターの中に記録する。電気の融通記録をすべてデジタルグリッドルーターの中に記録する。電気の融通記録をすべてデジタルグリッドルーターの中に記録する。電気の融通記録をすべてデジタルグリッドルーターの中に記録する。

▐取引の決済は，銀行のような決済機関が行う。取引の決済は，銀行のような決済機関が行う。取引の決済は，銀行のような決済機関が行う。取引の決済は，銀行のような決済機関が行う。

▐サービスプロバイダーの大きな役割となる。サービスプロバイダーの大きな役割となる。サービスプロバイダーの大きな役割となる。サービスプロバイダーの大きな役割となる。

kWh tariff money kWh tariff money

2009/12/10 9:01:25 10:05:46 A 256.56 15.62 4007.47 12.8 243.76 -4007.47

2009/12/12 15:32:14 18:23:41 B 125.63 14.32 1799.02 6.3 111.83 -2208.45

2010/1/3 21:36:30 23:25:46 C 4687.12 8.36 39184.3 234.35 4564.6 -41392.77

出力残容量

(kWh)

残高

(円）

Loss

（ｋWh)

年月日開始時間終了時間 From To 入力


電力の需給曲線

需要（需要（需要（需要（kWh））））

価格（円価格（円価格（円価格（円/kWh））））

供給曲線供給曲線供給曲線供給曲線

（総括原価主義）（総括原価主義）（総括原価主義）（総括原価主義）

電気は需要に対し電気は需要に対し電気は需要に対し電気は需要に対し

常に過不足なく，かつ一定価格で常に過不足なく，かつ一定価格で常に過不足なく，かつ一定価格で常に過不足なく，かつ一定価格で

供給することが義務付けられている供給することが義務付けられている供給することが義務付けられている供給することが義務付けられている

品質に時間や発電源による差が品質に時間や発電源による差が品質に時間や発電源による差が品質に時間や発電源による差が

生じることにより，交差する需給曲生じることにより，交差する需給曲生じることにより，交差する需給曲生じることにより，交差する需給曲

線が描かれ競争市場が機能する線が描かれ競争市場が機能する線が描かれ競争市場が機能する線が描かれ競争市場が機能する

ようになるようになるようになるようになる

需要曲線需要曲線需要曲線需要曲線

(生活必需品生活必需品生活必需品生活必需品)

電力取引に市場原理を！電力取引に市場原理を！電力取引に市場原理を！電力取引に市場原理を！

需要（需要（需要（需要（kWh））））

価格（円価格（円価格（円価格（円/kWh））））

供給曲線供給曲線供給曲線供給曲線需要曲線需要曲線需要曲線需要曲線

エネルギー本位経済エネルギー本位経済エネルギー本位経済エネルギー本位経済


▐ 世界に目を転じる


巨大なマーケット

世界電化の市場

電気のない世界：16億人

電気が不安定な世界：20億人

途上国の富裕層でも毎時数回の停電を余儀なくされ

ている。

途上国の市町村は分散電源からスタートし、次第に

相互接続

⇒デジタルグリッドの世界


独立系統から接続し合って大きな系統へ

▐途上国では独立系統が先行している。途上国では独立系統が先行している。途上国では独立系統が先行している。途上国では独立系統が先行している。

▐周波数・電圧など一定ではなく同期接続は困難。周波数・電圧など一定ではなく同期接続は困難。周波数・電圧など一定ではなく同期接続は困難。周波数・電圧など一定ではなく同期接続は困難。

▐非同期連系の非同期連系の非同期連系の非同期連系のDGRDGRDGRDGRで接続し補完しあう。で接続し補完しあう。で接続し補完しあう。で接続し補完しあう。

city

DDDDGGGGGGGGBBBB PV

city

DDDDGGGGGGGGBBBB city

DGG BBBBPV

city

DDDDGGGGGGGG BBBBPV

city

DDDDGGGGGGGG BBBBcity



DDDDGGGGGGGG BBBBDigital Grid Router


製品モジュール化によるコストダウン

リアルタイム制御

（スィッチングパルス）

リアルタイム

コントローラ

ローカルソフトウェア

(P, V, phase)

マザーボード

電力取引 + グリッド制御 Global Software

Platform software(DGR)

(サービスプロバイダー)

パワーエレクトロニクスのパワーエレクトロニクスのパワーエレクトロニクスのパワーエレクトロニクスの

モジュール化・標準化モジュール化・標準化モジュール化・標準化モジュール化・標準化

製作スピード・コストダウンを実現製作スピード・コストダウンを実現製作スピード・コストダウンを実現製作スピード・コストダウンを実現

パワーボード


柱上変圧器

ＩＨＩＨＩＨＩＨ

蓄蓄蓄蓄

電電電電

池池池池

電気シャワー

高火力IHヒーター

高出力掃除機高出力掃除機高出力掃除機高出力掃除機

瞬間冷暖房瞬間冷暖房瞬間冷暖房瞬間冷暖房

太陽光発電

サンライトサンライトサンライトサンライト/

ボディドライヤーボディドライヤーボディドライヤーボディドライヤー

ハウスエレベータハウスエレベータハウスエレベータハウスエレベータ

電気自動車

ブーストハウスによるアメニティサービス提供ブーストハウスによるアメニティサービス提供ブーストハウスによるアメニティサービス提供ブーストハウスによるアメニティサービス提供

壁面

ヒータ

洗濯・乾燥機洗濯・乾燥機洗濯・乾燥機洗濯・乾燥機

デジタルデジタルデジタルデジタル

グリッド分電盤グリッド分電盤グリッド分電盤グリッド分電盤

家庭内は瞬間

１００A出力

無停電と高出力の

プレミアムサービス

５０A契約

⇒５A契約へ

（系統安定化）


非営利型一般社団法人「デジタルグリッドコンソーシアム」設立非営利型一般社団法人「デジタルグリッドコンソーシアム」設立非営利型一般社団法人「デジタルグリッドコンソーシアム」設立非営利型一般社団法人「デジタルグリッドコンソーシアム」設立

▐会員相互の協力でデジタルグリッドの仕組みを構築

▐作業部会の実施するプログラムは、別途設置する運

営委員会が主体的に実施

資金獲得

普及広報

理事会

アドバイザリボード

（戦略WG）

Public Sector

（公共部会）

Private Sector

（ビジネス部会）

標準化部会政策部会電力セクター

HW OS

作業

部会

広報

渉外

産業セクター

電力A 電力B 産業A

事務局

・・・・

FeedbackFeedback

対政府

政策補助

規制緩和

社員総会


活動プログラム案

【概要】】独立した４つのグリッドに

デジタルグリッドルーター（ＤＧＲ）を

設置し、各グリッド間で識別した電

力の送受を行う。実施場所をＥＰＲＩ

ノックスビル研究所とし、米国電力

会社、電力産業、エネルギー省など

に公開し、ＤＧＲの標準化を米国に

て実現する。

【実施期間】2012～2013年度

【概要】家庭サイズの需要家を対象に、電力貯蔵装置

を組み合わせて、需要家には無停電・瞬間高出力を

提供し、グリッド側に電力系統アンシラリーサービスを

提供する。常用－停電－常用復帰のシームレスな切

り替えを実現する

【実施期間】2013～2014年度

【概要】未定

【実施期間】2014年度以降

【目標】1０万ｋW

2011 20122013 2014 2015

【概要】5年で70万kW

【実施期間】2015年度以降

プログラムの企画は、大学等からの提案に基

づいてコンペティションを実施し、会員投票の

結果を考慮して決定することも計画中。この

場合、選定されたテーマを提案した大学等と

コンソーシアムと共同でプログラムの運営を

行うことがある。

第1号：ルーターデモプログラム

第2号：ブーストハウス

第3号：ブーストコミュニティ

第4号：理事会にて決定

プログラム実施時期・内容・順番等については

会員の希望により前後することがある。


コンソーシアムのビジネスモデルコンソーシアムのビジネスモデルコンソーシアムのビジネスモデルコンソーシアムのビジネスモデル

公共部会

会員企業群

総括寄付講座

アカデミアアカデミアアカデミアアカデミア

ビジネス部会

電力会社

ユーザー

研究委託

研究コンテスト

報奨金・

対価

成果報告

（規格・標準化・OS）

製品群

販売

サービス

購入

対価

サービス

提供対価

ユーザー

ユーザー

間取引

手数料

ユーティリティ

サービスプロバイダー

フランチャイズ

成果

コンソーシアムコンソーシアムコンソーシアムコンソーシアム

個別共同研究も

可能

産学連携

技術・ノウハウ

の供与

接続認証

ロゴ使用義務化

ライセンス供与

プログラム毎

参加費

情報と電力の融合するデジタルグリッドの提案

June 11, 2012

ProfessorRikiya ABE, ph.D

The University of Tokyo, School of Engineering,Graduate Course of Technology Management for Innovation

〒113-0033 7-3-1, Hongo, Bunkyo-ku, TokyoTel : 03-5841-0479Mail : [email protected] : http://www.sselab.t.u-tokyo.ac.jp/kifu/index.html

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