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２０１２年１１月２日

富士電機株式会社発電・社会インフラ事業本部

エネルギー流通事業部桑山仁平

北九州スマートコミュニティ創造事業「地域エネルギーマネジメントの現状と課題」

【スマートシティウィーク２０１２】北九州ＤＡＹ講演


震災以降のエネルギーシステムの課題北九州スマートコミュニティ創造事業地域エネルギーマネジメントシステム実証事業の内容今後の課題

目次


震災以降のエネルギーシステムの課題


エネルギーを取巻く環境の変化

地球温暖化対策

（CO2削減）

東日本大震災に伴う電力の需給逼迫

エネルギー自給の拡大

「エネルギー規制・制度改革アクションプラン」

① 電力システム改革

・分散型電源の活用拡大・スマートメータの導入促進と柔軟な電気料金メニューの設定

・卸市場の活性化によるコスト削減

② 再生可能エネルギー導入加速

③ 省エネルギーの推進

・需要側における電力ピーク対策・蓄電池の利用拡大・民生部門を中心とした省エネ規制の徹底・強化・熱エネルギーの有効利用の促進

（国家戦略室エネルギー環境会議）


北九州スマートコミュニティ創造事業

Copyright© Fuji Electric Co.,Ltd. All right reservedCopyright © 2012 Fuji Electric Co., Ltd. All rights reserved. 6201003 北九州市次世代ｴﾈﾙｷﾞｰ･社会ｼｽﾃﾑ実証地域提案より抜粋

北九州市国内実証プロジェクト


実現すべき社会システム

①地球環境問題、資源問題解決への貢献（化石燃料使用量、二酸化炭素排出量の削減）②地域エネルギー供給体制への貢献（負荷平準化、予備発電能力の最小化）③新しい「まちづくり」の実践（自立的なコミュニティの形成・再生、地域の一体感醸成）④基幹系統の安定化への貢献（基幹系統と地域コミュニティとのwin-win関係の構築）

＜実現すべき社会システム＞

■ＣＯ２２０％以上削減し、トータル５０％削減■新エネルギーの大量導入

◆太陽光発電導入◆周波数、電圧制御（１０１±６V、６０Hz）

■連系制御◆再生可能エネルギーの最大活用◆地域グリッドの自己完結型運転（期間限定）

＜実証目標＞


2010年度 2011年度 2012年度 2013年度 2014年度

地元説明

・同意

機器・システムの導入・実証

事業概要説明・同意（230世帯・70社）

デマンドサイドマネジメント詳細協議・同意

開発

規模の拡大

設置

連係テスト開発・単体試験

実証・追加導入

520kW導入済み（PV412,FC111,風力7）

追加導入640ｋW（PV500,FC105,風力35）

実証・一部HEMS、BEMS配下で追加導入

必要に応じて追加導入

水素による電力貯蔵システム開発

機器設置

実証

ＥＶ、pHV導入（平成26年度までに300台）、充電装置（平成26年度までに50台）

エコドライブ支援システム開発実証

ﾒｶﾞｿｰﾗｰ大規模風力仮想導入

ＤＳＭ調整・ｼｽﾃﾑへの組込み

DP実証レビュー

・改定

DP・IP実証レビュー

・改定

DP・IP導入

開発・単体試験ＤＳＭ調整・ｼｽﾃﾑへの組込み

開発・単体試験ＤＳＭ調整・ｼｽﾃﾑへの組込み

設置

設置（23世帯、9社）

設置

交通ｼｽﾃﾑ

蓄電ｼｽﾃﾑ

HEMSBEMSFEMS

スマートメーター

CEMS

PV、燃料電池、小型風力

DP実証 DP・IP実証 DP・IP導入



※DSM：デマンドサイドマネジメント、DP：ダイナミックプライシング、IP：インセンティブプログラム

CEMSとの連携

実証開始

北九州全体工程


大規模系統との協調連系

・電力品質マネジメント・新エネ出力安定化・系統連系保護装置

需要家の参加

・ビル・家庭のエネルギーマネジメントシステム

・スマートメータリング・デマンドレスポンス

未利用エネルギーの活用

地域エネルギーマネジメント（ＣＥＭＳ）

大規模電力系統

バイオマス風力

需要家

太陽光

燃料電池廃熱利用発電

蓄電システム

・大規模電力系統から独立した電力源による地域供給（アジア新都市型スマートグリッド）・工場廃熱を含む未利用エネルギーの活用・水素エネルギー利用（北九州水素タウン）・需要家が参加する地域エネルギーマネージメントシステム・スマートメータリング、デマンドレスポンス実証

北九州スマートコミュニティ実証事業の特徴


地域エネルギーマネジメントシステム


エネルギー特区

タウンメガソーラ

東田コジェネ

発電設備（FC）

北九州実証における地域エネルギーマネジメント全体像

G

蓄電設備

－＋

HEMS

SMBEMS

系統センサー

EV

REMS

－＋

PCSFEMS

－＋

PCS

熱供給

水素

目的低炭素社会の実現

▼再生可能エネルギー大量導入への対応

課題系統安定化と設備コスト抑制の両立

実証◆最適需給運用◆電圧・周波数維持制御

◆デマンドレスポンス（DP、IP)

◆水素・電気・熱の最適運用

逆潮流

地域エネルギー管理（ＣＥＭＳ）

需要・発電予測

コミュニティエネルギー最適運用システム

コミュニティエネルギー最適運用システム

PCS

DR対応ｽﾏｰﾄﾒｰﾀDR対応ｽﾏｰﾄﾒｰﾀ

CEMS連携ｽﾏｰﾄPCSCEMS連携ｽﾏｰﾄPCS

需給計画

電圧制御

DR（DP,IP）

エネルギー貯蔵制御

発電制御

需給制御

工場

注）DP：ダイナミック・プライシング、IP：インセンティブプログラム、SM：スマートメータ

DR対応FEMSDR対応FEMS

DR対応ｽﾏｰﾄﾎｽﾋﾟﾀﾙ

DR対応ｽﾏｰﾄﾎｽﾋﾟﾀﾙ DR対応

ｽﾏｰﾄｽﾄｱDR対応ｽﾏｰﾄｽﾄｱ


地域エネルギーマネジメントシステム（ＣＥＭＳ）

◆ＣＥＭＳの役割・新エネの地域での有効利用／グリッドの電圧・周波数維持

◆特長的な機能

・新エネ（PV、風力）発電予測機能

・蓄電池を活用した最適需給計画・需給制御・周波数制御・デマンドサイドマネジメントによる負荷平準化／需給バランスを確保

・スマートメータ連係による需要家への見える化

◆展開性（海外対応含む）

・ IEC国際標準対応（予定）

・システムをパッケージ化・マルチ言語（日、英、中）対応・１システムで複数地域の管理が可能

＊DR：デマンドレスポンス、DP：ダイナミックプライシング


コミュニティー設置型蓄電システム

◆スマートＰＣＳの役割・再生可能エネルギー大量導入による基幹系統の供給予備力の不足・系統品質の低下を補償・災害時のエネルギー確保

CEMS

スマートPCS

ＰＣＳ PLCPLC

スマートＰＣＳ

蓄電池管理システム

需要家

コントローラ

次世代鉛蓄電池･Ｌｉイオン電池

発電設備新エネ発電設備

自立運転系統

FC PV 負荷


・ＥＭＳとの双方向通信による負荷平準化と緊急予備力の提供

・高速周波数制御による瞬時周波数変動の抑制

・無効電力によるグリッド電圧制御機能

・可変周波数制御機能付自立運転機能


スマートメータのシステム構成

スマート子メータ

<メッシュ無線ネットワーク>

コンセントレータ

Ethernet

宅内表示器

WiFi

地域ｴﾈﾙｷﾞｰ管理ｼｽﾃﾑ（ＣＥＭＳ）

◆スマートメータの役割

・需要家の電力使用量の見える化／ＣＥＭＳからのデマンドサイドマネジメント要求の表示


・宅内表示器と無線による双方向通信

・ＤＲ情報やＤＰ情報を宅内表示器に表示

・電力使用量の「見える化」による省エネ

・データ（30分値、44日分）を蓄積可能

・遠隔での契約容量変更（サービスブレーカー機能）

◆展開性

・日本電気計器検定所の型式認定取得

・料金取引に使用可能


実証事業の内容


（デマンドサイドマネジメント実証）


ダイナミックプライシングとインセンティブプログラム

時間 CEMS BEMS，HEMSスマートメータ

12:00

14:00

15:00頃

翌日料金テーブル、気象情報

翌日計画作成

翌日運用計画

翌日需給計画

デイリープライシング再計算

料金テーブルの更新

デイリープライシング（実施例）

需給予測閾値逸脱

ダイナミックプライシング

①ベーシックプライシング（年度初）過去の電力需要量実績等から、年度の基本となる季節別時間帯別単価パターンを設定･通知

②デイリープライシング（前日・当日）翌日の天候等に伴う再生可能エネルギーの発電量や系統の需要量の予測に基づき、予め定めた係数を、基本年度単価に乗じて翌日の単価を設定、通知

③リアルタイムプライシング（随時）前日までに予測し得なかった状況変化（再生可能エネルギー発電量の大幅な変動、電力需要の大幅な変動，設備故障等）が発生した場合は、予め設定した緊急時単価パターンに基づき、単価を通知

デマンドサイド・マネジメント（２つの手法の組み合わせ）

電気料金単価を季節別・時間帯別に変化（静的／動的）させることで、料金単価をトリガーに需要家の行動を変化

コミュニティにとって“プラス”となる行動をとった際にポイントを付与する等により、需要家の行動を変化

DP=ダイナミックプライシング IP=インセンティブプログラム

全ユーザ

ＥＭＳ実装ユーザ


ダイナミックプライシング発動の状況

ダイナミックプライシング発動によるピーク時間平均電力使用量（６月２９日：最高気温２９．１℃に対する料金変動させないグループとの電力使用量増減比較による）

①７月５日（レベル２：５０円／ｋＷｈ） → 省エネ効果約１２％②７月６日（レベル３：７５円／ｋＷｈ） → 省エネ効果約２６．５％


ダイナミックプライシングの検討状況

２０１１２０１２２０１３２０１４

電力逼迫社会モデル

（負荷平準化プライス）

再生可能エネルギー

大量導入社会モデル

（環境型プライシング）

未来都市想定モデル

or地域節電所自立モデル

【ダイナミックプライシング実証スケジュール】

現状調査

需要家への協力要請

単価設定

ダイナミックプライシング制度の導入

• ベーシックプライシング（東田版季時別料金）

• リアルタイムプライシング

• クリティカルプライシング（CPP)

• プライシングによる負荷平準化効果検証

• 再生可能エネルギー導入想定プライス検討

• 再生可能エネルギー大量導入社会ダイナミックプライシング制度

• アンシラリー運用検討調査

• ビジネスモデル調査

• アンシラリー運用

インセンティブプログラムなど新制度導入（仮）


（電力グリッドの電圧制御実証）


ＣＥＭＳによる電圧制御

地域エネルギー管理（ＣＥＭＳ）

潮流計算

計測電圧制御

電圧分布把握

変電所バンク

電圧

距離

逆潮流

ＰＶ

蓄電池－＋

PCS

変電所バンク

電圧

距離

逆潮流

ＰＶ

蓄電池－＋

PCS

無効電力OR電圧指令値

分散型電源の逆調流による配電線の電圧逸脱を潮流計算にて把握し、無効電力制御を蓄電池PCSに指令

CEMSからの無効電力指令値に従って、無効電力を調整することにより、電圧を基準値内に維持

送出しA,V,θ


今後の課題


特長：製鉄所の副生ガスを精製した純水素をパイプラインで市街地に布設し、燃料電池で高効率発電。

北九州水素タウン実証との連携（水素，熱，電気利用）

・純水素を燃料とした高効率発電。（発電効率：48％）・博物館に電力を供給。排熱は冷暖房に利用。・2010年12月に設置。１月より運転実証開始。

本装置は、水素供給・利用技術研究組合(HySUT)が経済産業省の補助事業である「水素利用社会システム構築実証事業」の一環として設置したものです。


スマートメータによる行政サービスの向上

公衆回線網

行政／防災

情報配信

中継器

無線ネット

ワーク

行政センター

地域エネルギーマネジメント（ＣＥＭＳ）

ｽﾏｰﾄﾒｰﾀ

無線


無線

ワンセグ放送他

エネルギー情報地域インフラ運用情報情報配信

共同検針／省エネサービス

表示端末

表示端末


無線

表示端末


無線

表示端末

中継器


無線

表示端末


無線


無線

表示端末表示端末

行政情報・イベント・環境啓発・防災情報・生活情報

エネルギー情報・エネルギー料金・省エネポイント・地域需給状況

無線ネット

ワーク

住宅マンション・テナントビル

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