第26回CEEシンポジウム
エネルギー需要を科学する
2016/11/21
電力システムから見た需要部門
に対するニーズとHEMSの役割
東京大学 生産技術研究所
岩船由美子
1
はじめに
• 電力システム（エネルギーシステム）から見
た需要部門に対するニーズ
– 省エネとデマンドレスポンス（DR）
• HEMSの役割
– エネルギーマネジメント
• 省エネ
• 再エネ増加に伴う、需給制御の困難化への対応、需要
の役割拡大
– QOL(生活の質）向上・維持
2
省エネルギー目標
（長期エネルギー需給見通し）
最終エネルギー消費[10^6kl]
400
350
380
369
365
361
377
326
300
250
200
輸送
150
家庭
100
業務
50
産業
0
・2030年省エネ目標（家庭）：2013年比較で、27％のエネルギー削減、
19％の電力削減目標
・省エネ目標を達成するためには、電気料金47.5％以上の上昇が必要とい
う試算も（星野他、長期エネルギー需給見通しで想定された省エネ対策コ
3
ストの推計、電力中央研究所ディsカッションペーパー、2015）
家庭用エネルギー消費国際比較
アメリカ（'09）
カナダ（'10）
33
17
6
39
2
64
フランス('10)
ドイツ('10)
11
8
53
イギリス('10)
14
6
50
13
10
47
95
18
18
102
暖房
70
72
冷房
70
給湯
日本('11)
10 1
韓国('08)
14
18
1
23
0
20
43
16
13
40
照明・家電・その他
53
60
80
100
120
世帯あたりエネルギー消費量［ＧＪ／世帯・年］
出典）「家庭用エネルギーハンドブック」住環境計画研究所(2014)
注）※アメリカ：その他には、調理、照明と家電が含まれる。
※韓国：その他には、家電とその他が含まれる。
4
長期エネルギー需給見通しにおけ
る家庭部門省エネ対策
新築住宅における省エネ基準適合の推進
既築住宅の断熱改修の推進
高効率給湯器の導入
高効率照明の導入*
ﾄｯﾌﾟﾗﾝﾅｰ制度等による機器の省ｴﾈ性能向上*
HEMS/スマートメータを利用したエネルギー管理*
国民運動の推進
0
100
200
省エネ量[10^4kL]
300
400
＊は電力に関する対策、世帯当たり3つ合計で1000kWh/年・世帯を越える削減量
（現状の消費量：戸建て4,800kWh/集合3,500kWh程度）
（出典：環境省家庭からの二酸化炭素排出量の推計に係る実態調査 試験調査2015）
5
家庭の省エネは可能？
• 家庭部門に対する省エネニーズは大きいが、そも
そも日本の家庭は省エネであり、全体に効く対策
は限定的。
– 躯体の性能向上
• 住宅セグメントを絞れば、省エネ余地はある
– 集合住宅のオーナーテナント問題
– 単身世帯の3点機器省エネ化
• 冷蔵庫（非インバータタイプ）、給湯機（非潜熱回収型）、
エアコン
• エネルギーシフト（電化）による再エネ利用拡大、とい
う展開はある
– 電気自動車、給湯（単身用エコキュート）、暖房
6
電力システムから見たニーズ
• 再生可能エネルギーの導入拡大に伴う系
統の柔軟性向上ニーズ
– 局所
• 電圧問題
– 広域
• 低需要期に需給バランス（周波数制御）の確保が
困難
– 急激な変動対応
• バックアップ電源の経済性悪化
– アデカシー問題
7
系統の柔軟性向上
建物需要・電気自動
車需要におけるエネ
ルギーマネジメント
風力・太陽光発電
の出力抑制・発電
制御
分散型電力
貯蔵の活用
既存電源（火力・水力）の運用
高度化・調整力向上
揚水発電の調整力向上
送電線・系統連系拡
充・運用高度化
8
九州のダックカーブ(2016年5月4日）
九州電力、九州本土における再生可能エネルギーの導入状況と優先給電
ルールについて（2016年7月21日）
9
家庭におけるデマンドレスポンス
（DR）
• メリット
–
–
–
–
電化との相性のよさ
屋根置きPVとの連携
緊急時対応の可能性
未踏の分野だけに、大きなポテンシャルもある
• デメリット
– 一つ一つが小さく、多数で運用コストが高くなり
やすい
– オプトイン（ユーザー側の参加の意思表明が必
要）だと効果が限定的
10
家庭用DRの種類
• インセンティブ型
– DR参加、DR発動に対して報酬を支払う
• 料金型
– 変動型時間料金によるマニュアル調整
– 変動型時間料金によるオート調整
・再エネ対応DRは、ニーズが発動す
る時間・量が毎日変動
・料金型オートDRが必要になる
11
DRの種類
ディマンドリスポンスについて ～ 新たな省エネのかたち ～ 平成２６年１０
月２１日 資源エネルギー庁 新産業・社会システム推進室
12
米国におけるDR実施状況
ディマンドリスポンスについて ～ 新たな省エネのかたち ～ 平成２６年１０
月２１日 資源エネルギー庁 新産業・社会システム推進室
13
Price Responsive Demand（PRD）
• 価格に応じて提供されるDR資源
• 予測が可能で、リアルタイム市場で電源と同様
に取り扱えるDR資源
• 卸売り電気料金に応じて消費者が電力消費をコント
ロール
• PRDアグリゲータが消費者をとりまとめ、系統運用者
と契約
• スマートメータ、卸売電気価格と連動したダイ
ナミック電気料金制の導入、自動応答型のDRが
必要
• PJM市場で、メニュー化されているが実績なし
14
PRDによる需要削減に基づくDispatch
Price Responsive Demand Net Energy Metering Senior Task Force、
PJM February 27, 2012
15
インセンティブ型家庭用DRの事例Opower & BG&E
2
Notify Customers
All residential customers notified via
preferred channel (e-mail, phone, SMS,
web) within 3 hours
3
1
0
Customer Education
Overnight calculate up to
1.1M baselines in Oracle MDM
Call Event
Based on
market
conditions
Prior to summer season
7
Provide Feedback
•
Savings Summaries provided via
preferred channels (e-mail, phone,
SMS, web) within 2 days
•
Paper versions provided to
maximize engagement
Day of event
Day after event
Up to 30 Days after event
Behavioral
Feedback and
Reinforcement
4
Customers Take
Action!
Credit Bills
6
Day before event
Calculate Baselines
5
Calculate Rebates
kWh
Reduction
X
$1.25
16
直接制御：電気温水器
• 最も安い貯蔵要素として期待
• 負荷シフト、周波数調整まで
• 電熱(抵抗器）型（5kW消費電力）が主
• 電力会社等によるレンタルプログラムあり
• DOEによる55ガロン(200L)以上の電熱型製品の廃止案があったが、
2015年4月撤回（米電気温水器：約5000万台）
17
料金型DR事例
ComEd Residential Real-Time Pricing
• 卸売価格と連動する電気料金を提供するプログラム（リ
アルタイム価格が適用）
• 高い料金のアラートをメールや電話で受けられる
• 平均15%の電力料金削減
• 2014の大寒波で市場価格高騰時にプログラムの負の効果
が発生
18
日本のヒートポンプ給湯機DRポテ
ンシャル
35
HP運転(TOU)
1,800
HP運転(DP)
PV
総需要
DP
1,600
25
1,400
1,200
20
1,000
15
800
600
10
400
5
5/12 12:00
5/12 0:00
5/11 12:00
5/11 0:00
5/10 12:00
5/10 0:00
5/9 12:00
5/9 0:00
5/8 12:00
5/8 0:00
5/7 12:00
5/7 0:00
5/6 12:00
200
0
ダイナミックプライス（円/ｋWh）
30
5/6 0:00
HP消費電⼒量、PV発電、需要（万kWh/h）
2,000
0
九州電力管内の単身等除く290万世帯（電化率57％）へヒートポンプ給湯機を導
入したときの最大ポテンシャル 約200万kWの需要創生ポテンシャル
19
DR対象候補家電の電力需要パターン
食器洗い乾燥機
（5月平日）
ガス併用住宅
オール電化住宅
洗濯・乾燥機
（5月平日）
ガス併用住宅
オール電化住宅
20
DRに関する今後の検討
• 可制御負荷の抽出、リソースの把握
– 変えられる需要の見込み
• EV／エコキュート／食洗器／洗濯・浴室乾燥機／
エアコン△
• IOTで機器直接制御の可能性
• 緊急時、ランプダウン/ランプアップ対応に何が使
えるか 冷蔵庫は？
• DR実施の系統における価値の試算
21
HEMSの役割
• エネルギーマネジメント
– 宅内エネルギー管理（省エネ）
– 全体システムとの協調（DR）
• QOL向上・維持
– 裕福な人のQOLニーズ拡大
• ガジェット好き・環境意識高い（太陽電池・バッ
テリー・電気自動車・燃料電池）
• 利便性向上（家電等の自動制御、遠隔制御）
– 一般の人のサービスの質を保つ
• 高齢化、過疎化
22
スマートホーム事業への参入
• アップルHomeKit
– iPhoneなどのiOSデバイスを利用して、家庭内の様々な機器
類のコントロールを可能にするプラットフォーム
– IOS10搭載予定「Home」
• HomeKit対応のIoTをまとめて操作できるリモコン的なア
プリ。
• 例えば「おはようセット」を作ったら、「カーテンが
開いて、目が覚めそうなBGMが流れて、照明がつく」
という朝の一連の操作をまとめて登録
• Siriで音声操作に対応
WWDC2016（2016/6/14）
23
スマートホーム事業への参入
• グーグルHome（129$、2016年10月予約開始）
– スピーカー、マイク内蔵
– Google傘下のソフトウェアNestを含む、スマートホー
ム対応の家電をコントロール可能
– Google Assistant
• 自然言語処理を応用した技術で、ユーザの発言を学習するこ
とで進化し、対話できるようになる音声アシスタント
24
遅れる日本企業の対応
• 2016年夏開催のアップルの会議で、72社
がアップルのＩｏＴ技術に対応すると表
明
– 米ＧＥ、オランダフィリップス、イタリアデ
ロンギ、中国のハイアールなど
– 72社の中に日本メーカーは含まれず
日経産業新聞2016年９月１日付
25
エネルギーデータの活用による他
の問題への貢献
• 見守り(高齢者、防犯、子供、シッター、
ペット、別荘管理）
• マーケティング（スーパー、クーポン）
• 機器開発・保証（家電効率の担保、機器劣化
検出、故障診断、使われ方に適した機器開発
へのフィードバック）
– 集計データ？個別データ（世帯と紐づくか） ？
– データの鮮度は？
26
他のデータの活用によるエネル
ギー問題への貢献
• エネルギーデータの価値を上げるデータ
– 属性データ（住宅種類、面積、家族構成、保有機
器、休日、在不在）
– 環境センシングデータ（室内温湿度、CO2濃度、
照度、空気質、窓開閉状態）
– 行動センシング（機器使用設定・使用履歴、在不
在）
– ヒトセンシング（心拍、動作、体温、発汗量）
– 外部情報（天気、外気温湿度、電力供給情報、花
粉、PM2.5）
27
総合的な住宅・生活の管理へ
• HEMSというプラットホーム上での様々な情
報管理
– エネルギー管理
– 資産管理
•
•
•
•
•
住宅（住宅図面、改修履歴）
住設・家電機器（購入時期、スペック、保証期間）
太陽光発電システム（発電履歴）
燃料電池システム（ガス消費量、発電履歴）
蓄電池（仕様履歴、劣化）
– 健康管理
等
28
HEMS→Home & Energy Management System
• 高齢化社会
– 65歳以上人口27％、75歳以上人口12.8％（15歳未満より多
い）
– 65歳以上単身・夫婦世帯1767万世帯、一般世帯の1/3を占め、
65歳以上人口の６人に１人が一人暮らし （27年国勢調査）
– 2035年には3人に1人が65歳以上に
• 過疎化
→ 住宅の果たす役割が拡大（QOLの維持）
– 病院にアクセスできない
• 遠隔診療、在宅医療、健康管理の重要性
– セキュリティの確保、見守り
• 防犯、防災
• セイフティネットとしてのHEMS
• 住宅とエネルギーの総合管理へ
29
家庭用需要に関して、何がわかって
いて何がわかっていないのか
•
•
わかったこと
– 世帯類型別のエネルギー消費構造（ある程度）
• 検診データに基づくアンケート調査（環境省家庭用CO2統計調査の
実施）
• 電力消費の内訳（HEMSデータの分析、数千件規模）
• 将来の見通し（需要構造モデルの精緻化、大阪大学下田研）
– エネルギー消費を規定する要因（ある程度）（HEMS,統計）
– CPP等を用いたマニュアルDRによる夏季、冬季におけるピークカット効
果（4地域実証）
– エネルギー診断による省エネ効果（電力部門）
– DRポテンシャル（特定の機器に関して、ある程度）
わからないこと
– 省エネポテンシャル（セグメント別、深掘り）
– DRポテンシャル（物理的な可能量、制御可能量、受容可能量）
– 省エネ・DRを進めるためのドライブ、費用対効果
– そもそも家庭でやることが合理的か
30
家庭用需要に関して、これから何が
明らかにされるべきか
• これから実現したいこと（私が）
– 需要が伸びちぢみできる価値を示す
• 定常時／緊急時のDR価値の定量化
• 各種DRリソースの探索
– データ分析に基づくコスパの良い省エネ政策の提示
• これから必要なこと
– DRなど需要サイドのリソースを組み込む市場・運用
設計
– 家庭用需要をDRとして取り込むための制度設計
– HEMSデータ、スマートメータデータの活用を円滑に
行う仕組み（グリーンボタン）
– HEMSの利用の多角化（エネルギーにとどまらない活
用の探索）
31
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