次世代エネルギー・社会システム実証事業成果報告 【平成２５年度】 補助事業者名 補助対象事業名 全体事業期間 ：株式会社NTTドコモ ：Ⅰ－１－１ エネルギーマネジメントシステムの構築（地域実証） Ｂ．家庭部門での実証（ＨＥＭＳ（ＣＥＭＳとの連携のもと）） 集合住宅における燃料電池、蓄電池を組み合わせたエネルギーマネジメン ：平成23年度4月～平成26年度3月（予定） 実証事業の目的・目標 本事業では、再生可能エネルギー普及期における系統電力安定化と再生可能エネルギー発電制限の最小化を図るために、 複数の蓄電池の接続利用の研究を通し、蓄電池の普及および蓄電池の有効利用の実現に取り組む。 現在 将来 本研究イメージ PV発電余剰電力を発電所で調整 PV発電余剰電力が発電所で調整しきれない PV発電余剰電力が発電所で調整可能な範囲に 系統電力を安定化する措置が必要 発電所 発電所 送電網 送電網 各需要家のＰＶ発電余剰電力が発電 所で調整可能な範囲とするためにＰＶ発 電制限を行う可能性がある（ＰＶ発電 電力が最大限利用できない） 発電所 送電網 需要家側のPVはまだ少ない 需要家側にPVが大量導入される 需要家側にPVと蓄電池が導入される 需要家へのＰＶ導入を促進 系統電力安定化措置として 需要家への蓄電池普及に期待 蓄電池シェアリングモデルの実現 PV導入を促進するための各種施策 が展開されている よって、今後大量のPV導入が進むこ とが想定される 需要家に蓄電池が普及すれば、ＰＶ発電余剰電力を 各戸で蓄えることができるため、逆潮流を抑制できる しかし、蓄電池の普及には「安全性・コスト・設置スペース」 といった課題がある シェアリングにより蓄電池普及を促進 複数の小型蓄電池を管理・共同利用することで、 蓄電池普及の課題を解決し、蓄電池の普及を図るとともに、 PVの発電電力の最大限利用する。 図1 本事業の研究イメージ 実証事業の概要 複数の蓄電池を共同利用する蓄電池シェアリングシステムを開発し、１戸あたりの蓄電池容量の小容量化および蓄電池の 一元管理を実現することで、蓄電池を普及させるためのコスト・設置スペース・安全性といった課題解決を目指す。また、本シ ステムの運用が、ライフスタイルの違いによって生じる蓄電池活用状況の平準化を図り、蓄電池の可用性向上・長寿命化と いった蓄電池の有効利用につながるかを検証する。 ＜取り組みテーマ＞ ① 蓄電池を需要家で共同利用するシェアモデルの検討と課題整理 ② 蓄電池のシェア実現に必要な情報を一元管理するための通信環境の検討と課題整理 ③ 蓄電池のシェアリング効果として延伸が期待される蓄電池の寿命の検証 ④ 蓄電池のシェアリング効果として向上が期待される蓄電池の可用性の検証 実証事業のスケジュール 本事業では、再生可能エネルギーの普及期における系統電力安定化と、再生可能エネルギー発電制限の最小化を図るた め、複数蓄電池の接続利用の研究を通し、蓄電池の有効利用を実現するとともに、蓄電池の普及に寄与する事を目指す。 年度 実施内容（予定含む） H23年度 蓄電池シェアリングシステムの開発および設置・データ収集 H24年度 蓄電池シェアリングシステムの各種試験および改修・実証実験 H25年度 蓄電池シェアリングシステムの改修・実証実験 H26年度 実証実験（予定） 平成２３年度の成果 ① 複数の蓄電池を一元管理し、それらを複数の需要家で共同利用する「蓄電池シェアリングシステム」を開発した。 ② 開発した蓄電池シェアリングシステムを実証フィールドに設置し、実証環境を構築した。 ③ 構築した実証環境にて蓄電池シェアリングシステムを稼働させ、各種試験とPV発電電力データやモニター消費電力データ といった実証の基礎データ収集を行った。 ＜蓄電池シェアリングシステムの概要＞ 蓄電池シェアリングシステムは、コミュニティ内の電力の需要と供給を把握し、電力需要がある場合には蓄電池を放電 制御して電力供給を増やし、コミュニティ内に電力供給がある場合には蓄電池を充電制御して電力需要を増やすこと で、電力のバランスを取るシステムである。なお、本システムは、共同利用グループの需要家に設置する「ホームICT」、 共同利用対象となる蓄電池とその管理機能を有する「蓄電池システム」、これらのシステムから各種データの報告を受 けシェア実現に必要な情報を一元管理し、状況に応じたシェアリング制御を行う「中間プラットフォーム」から構成させる。 ＰＨＬモデル 日射センサー LIB （2.2kWh） ﾎｰﾑｻｰﾊﾞ 電力データ 収集 ＰＨＮモデル ＮＮＬモデル PV （4kw） 電力データ 蓄電池データ 収集・報告 疑似PV （４ｋW） 有線 無線 無線 電力データおよび蓄電池データに基づいて スイッチおよび蓄電池の制御を指示 中間プラットフォーム 蓄電池データ 管理・報告 電力シェア実行 センサー ボックス 蓄電池 ｼｽﾃﾑ 蓄電力データ 収集・報告 LIB （2.2kWh） FOMA モジュール 蓄電池 ｼｽﾃﾑ ﾎｰﾑｻｰﾊﾞ センサー ボックス 分電盤 電力データ 収集 分電盤 電力消費 洋室２ 電力消費 洋室１ モニタ１ モニタ２ 図２ 蓄電池チェアリングシステムの実証環境 図３ 太陽光パネル 図４ 蓄電池システム 図５ 中間プラットフォーム監視画面 平成２４年度の成果 ① 構築した実証環境にて蓄電池シェアリングシステムを稼働させ、運用試験を行った。その際、突入電流の発生が確認され たため、機器追加等の対策を施し、安定稼働の確保を図った。 ② フィールド実証を開始し、各需要家がそれぞれに蓄電池を利用する「単独モード」と各需要家が蓄電池を共同利用する 「シェアリングモード」で蓄電池シェアリングシステムを運用したデータを収集した。 ③ フィールド実証結果から、取り組みテーマに関する知見の整理を図った。 平成２５年度の成果 ① CEMS連携に実現向け、統合BEMSと接続運用するためのシステム改修を行った。 ② CEMS連携実証を行い、定期的な電力データの報告と、発令されたDRを考慮した充放電判定を実行した。 ③ CEMS連携実証結果から、DR発効中はベースラインに対して受電量が削減されていたことを確認した。よって、冬のDR 発効時間帯において、蓄電池シェアリングシステムが放電可能な蓄電池を保有していれば、地域の電力最適化に貢献で きるといえる。 ④ フィールド実証での可用性向上を目指し、昨年度課題として認められた単独モードの充放電判定を改善するシステム改 修を行った。 ⑤ フィールド実証を行い、季節ごとに単独モードとシェアリングモードで蓄電池シェアリングシステムを運用したデータを収集した。 ⑥ フィールド実証結果から、取り組みテーマに関する知見の整理を図った。 【東芝】 ホームICT 【東芝】 CEMS 中間プラットフォーム 統合BEMS 電力使用実績 （総量・30分ごと） 報告 DR/ｲﾝｾﾝﾃｨﾌﾞ情報 （全体） 配信 Webアプリ Webアプリ 電力使用実績 （各ビル・30分ごと） DBの電力使用量実績を統合 BEMSへ送信 統合BEMSからDRを受信し DBに登録 DR/ｲﾝｾﾝﾃｨﾌﾞ情報 （各ビル） DB 各需要家から報告データを取 得しDBに登録 DBの充放電判定指示に基づ き各需要家へ指示 監視プロセス・充放電判定 ｲﾝｾﾝﾃｨﾌﾞ計算 （全体） 支払 ｲﾝｾﾝﾃｨﾌﾞ計算 （各ビル） ※ DBに登録されている報告データを元に電力使用量実績を作成し、DBにそのデータ登録する DBに登録されている報告データを元に充放電判定を行い、DBにその指示を登録する DBにDRが登録されている場合には、それを考慮した充放電判定を行い、DBにその指示を登録する ※今回はｲﾝｾﾝﾃｨﾌﾞは受け取らない運用とした 蓄電池システム 図６ CEMS連携実証のイメージ 実証事業全体の成果 本実証事業では、各需要家がそれぞれに蓄電池を運用する現行のモデルとは異なり、各需要家が蓄電池を共同利用する モデルの実現を目指し、実証環境において本シェアモデルを実行する「蓄電池シェアリングシステム」を開発した。 そして、蓄電池の普及における課題解決への貢献と蓄電池の有効利用を目指し、４つのテーマに取り組んできた。 結果、「テーマ(1)シェアモデルの検討」では、様々な需要家を共同利用グループとしてシェアモデルが機能することが確認され た。よって、共同利用を前提とすれば、1か所あたりの電池容量を最小化することが可能であることから、蓄電池のコストおよび 設置スペースの削減に貢献できるといえる。また、「テーマ(2)通信環境の検討」では、シェア実現に必要な情報を一元管理す る通信環境の実現性が確認された。よって、蓄電池の一元管理が可能であることから、蓄電池の安全性向上に貢献できると いえる。以上のことから、蓄電池シェアリングシステムは、蓄電池の普及における課題解決への貢献が可能なシステムであると 評価できる。 また、「テーマ(3)蓄電池の可用性向上」では、共同利用グループの需要家の電力消費パターンが異なれば、蓄電池利用の 機会損失を減らすことができ、蓄電池の可用性向上を図ることができるという仮説を持って検証を行った。結果、電力消費傾 向の差異が大きい需要家を組み合わせた共同利用グループであれば、可用性が向上するということが確認された。「テーマ(4) 蓄電池の長寿命化」では、「SOC規制」および「充電・放電電流規制」を蓄電池シェアリングシステムに実装することで長寿命 化を図ることができるという仮説を持って検証を行った。結果、「SOC規制」については、充放電サイクルと蓄電池容量の直線 近似による推定寿命から、長寿命化に効果があることが確認された。以上のことから、蓄電池シェアリングシステムは、蓄電池 の可用性向上・長寿命化といった蓄電池の有効利用を実現可能なシステムであると評価できる。
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