次世代の分散型電力システムに関する検討方針
1. 資料の目的
本資料は、カーボンニュートラルと電力の安定供給を両立するため、分散型リソースを活用した次世代の分散型電力システムをどのように構築するかについて、検討の方向性を整理したものである。
対象となる分散型リソースは、主に以下のとおりである。
- EV・蓄電池
- 太陽光発電等の分散型電源
- DR（ディマンド・リスポンス）
- 制御可能な需要設備
- これらを束ねて制御するアグリゲーター
資料では、分散型リソースを単に導入するだけでなく、電力市場や系統運用における価値を明確化し、その価値を評価・取引できる制度や技術基盤を整備することが重要であるとしている。
2. 分散型システムが求められる背景
カーボンニュートラルと電力ネットワークの変化
2050年カーボンニュートラルの実現に向け、再生可能エネルギーを中心とした分散型社会の発展が期待されている。
将来の電力ネットワークは、次のような方向で変化することが示されている。
| 領域 | 方向性 |
|---|
| 送電 | 広域化・高度化する送電プラットフォーム |
| 配電 | 分散化・多層化する配電プラットフォーム |
安定供給上の課題
ウクライナ紛争等に伴うエネルギー資源価格の高騰などを背景に、国内では電力需給ひっ迫の危機が顕在化している。
このため、再生可能エネルギーを導入するだけでなく、EV、蓄電池、DRなどの分散型リソースを活用し、需給調整や系統混雑の緩和を図ることが重要とされている。
制度・技術環境の整備
分散型リソースの活用に関連して、以下の制度・環境整備が進められている。
- アグリゲーターの電気事業法上の位置づけ
- 配電事業の制度化
- 系統用蓄電池の電気事業法上の位置づけ
- 特定計量制度の開始
- 次世代スマートメーターの仕様設計
- 蓄電池等の分散型リソースの導入拡大
3. 今後の検討の三つの柱
本資料における検討は、次の三つの柱に整理される。
| 柱 | 主な検討内容 |
|---|
| 分散型リソースの価値発掘 | EVやDR等が、需給調整、系統混雑緩和、電圧管理、災害対応などにどのように貢献できるかを整理する |
| 分散型リソースの価値評価 | 機器個別計測、低圧リソースの市場参加、ベースラインや精算方法など、貢献を定量化する仕組みを検討する |
| 分散型システムの構築 | 分散型リソースと既存の電力系統が補完・共存するための配電系統運用や制度を検討する |
4. 分散型リソースの価値発掘
4.1 EVの多面的な活用
EVは、運輸部門の電化に加え、系統への貢献を含むマルチユースによって普及拡大が期待されている。
想定される活用は以下のとおりである。
- 需給調整
- 系統混雑の緩和
- 充電時間を変更し、需要のピークシフト・ピークカットを行う
- 電圧管理
- 充電や無効電力の供出により、電圧上昇・降下を抑制する
- 災害対応
EVの活用を進める仕組みとして、以下が検討対象となっている。
- 需給調整市場等における機器個別計測
- DERフレキシビリティ技術
- DRメニューやダイナミックプライシングメニューの拡大
- V2H機器の導入拡大
4.2 V2H・V2G・VPP
電動化したモビリティとエネルギーインフラを組み合わせることで、以下の仕組みが想定されている。
- V2H：EVから住宅等への給電
- V2G：EVと電力系統の間での電力のやり取り
- VPP：分散型リソースを束ねて一つの発電所のように制御する仕組み
- EVを活用した域内エネルギー循環
- EV等のリユースバッテリーを定置用蓄電池として活用する仕組み
4.3 ダイナミックプライシング
EVを対象としたダイナミックプライシングの実証では、昼夜に無料時間帯を設定した結果、約40％の参加者が無料時間帯へ充電をシフトした。
市場連動型の電気料金メニューについては、資料上、以下の実績が示されている。
| 項目 | 実績 |
|---|
| 市場連動型料金メニューの需要家数 | 約69万人 |
| 全契約数に占める割合 | 約0.78％ |
| 提供する小売電気事業者 | 20社 |
※需要家数は2021年2月時点、事業者数は2021年1月時点である。
主な料金設定方法は、次の三つである。
- 翌日の市場価格に基づき、時間帯ごとの料金単価を設定する方式
- 直近数日の市場価格平均に基づき、月ごとの料金単価を設定する方式
- 市場価格が一定範囲を超えた場合、基準単価に上乗せまたは割引を行う方式
4.4 V2Hによる災害時の給電
V2Hには、停電時の給電機能が概ね標準的に備えられているとされている。EV等の蓄電池から、以下のような施設・機器への給電が想定されている。
- 事務所・店舗等
- エアコン
- 冷蔵庫
- テレビ
- パソコン
- コピー機
また、一般社団法人次世代自動車振興センターを通じ、V2H充放電設備の購入者に対する補助制度が実施されている。
制度の目的は、電気自動車や燃料電池自動車の外部給電機能を災害時に活用し、レジリエンスを高めることである。
5. DRの価値と活用実績
5.1 上げDRと下げDR
DRには、需要を増やす「上げDR」と、需要を減らす「下げDR」がある。
| 種類 | 内容 | 例 |
|---|
| 上げDR | DR発動により電気の需要量を増やす | 再エネ余剰分の消費、蓄電池の充電 |
| 下げDR | DR発動により電気の需要量を減らす | 電力需要ピーク時の需要機器の出力抑制 |
改正省エネ法では、大規模需要家に対して「電気の需要の最適化」への取組に関する定期報告を義務づけている。
工場等判断基準WGでは、DR実績について次の評価方法が検討されている。
| 評価方法 | 位置づけ | 開始時期 |
|---|
| DR実施回数の報告 | 義務 | 2023年度、初回報告は2024年 |
| 高度なDR実績の報告 | 任意 | 2024年度、初回報告は2025年 |
高度なDR実績については、時間単位の電気使用量を把握している事業者を対象に、平時の電気使用量であるベースラインの設定方法などを今後検討するとされている。
5.2 DR対応家電
変動する再生可能エネルギーの導入拡大に対応するには、供給側だけでなく需要側の対策も重要である。
DR対応家電の例として、以下が挙げられている。
一部のエアコンには、系統周波数の低下時に出力を自動抑制する機能や、IoTを通じた遠隔制御機能が搭載されている。
ただし、これらの機能を活用するには、消費者のインターネット接続と事前合意が前提となる。オーストラリアでは、家庭用エアコン、給湯器、EV充電器等へのDR対応機能の搭載を義務化している事例が紹介されている。
5.3 既存市場におけるDRの実績
DRは、調整力公募や容量市場ですでに活用されている。
調整力公募（電源I’）
| 項目 | DR | 全体 |
|---|
| 落札量 | 229.7万kW | 363.7万kW |
| 平均落札価格 | 3,899円/kW | 4,006円/kW |
DRの落札量は、全体の6割超である。
容量市場
| 年度 | 発動指令電源の約定量 | 容量市場全体の約定量 | 約定価格 |
|---|
| 2024年度 | 415万kW | 1億6,769万kW | 14,137円/kW |
| 2025年度 | 475万kW | 1億6,534万kW | 3,495円/kW |
※2025年度の北海道・九州は5,242円/kWである。
資料では、電源I’や発動指令電源はアグリゲーターが比較的参入しやすい場とされている。これらの市場への参加は、需給調整市場への参画に向けた経験の蓄積や、アグリゲーターの安定的な収益源となる観点から、さらなる拡大が期待されている。
6. 分散型リソースの価値評価
6.1 機器個別計測の必要性
需給調整市場では、蓄電池等の分散型リソースが、受電点計測によるDRとして参加できる。
しかし、受電点で評価する場合、制御対象設備以外の要素も含めて、需要家全体で指令に対応する必要がある。
- 制御対象外の電力負荷
- 太陽光発電等の自然変動
- その他の構内設備の出力変動
そのため、蓄電池等が保有する出力能力を十分に市場へ供出できない場合がある。
この課題への対応として、需要家の受電点ではなく、制御対象となる蓄電池や自家発電設備等の機器点で出力または消費電力を個別に計測する仕組みが検討されている。
機器個別計測では、以下を評価・精算する。
- ΔkW
- 調整力発動によって生じた電力量である調整力kWh
6.2 制度・運用上の主な論点
機器個別計測の導入に向け、広域機関は論点を次の四つに整理している。
| 区分 | 主な論点 |
|---|
| アセスメントⅠ | 機器点リソース単位での発電量または基準値計画の作成・システム登録 |
| アセスメントⅡ | 特例計量器からの瞬時供出電力の送信、応動実績の不正防止 |
| 入札・約定・精算 | 配線経路内の損失、需要家内の差分計量の扱い |
| その他 | インバランス補正、需要家内のBG構成、契約単位、市場参入要件 |
具体的には、以下の整理が必要である。
- 機器単位での発電・需要計画の作成方法
- 計測値や瞬時供出電力の送信方法
- 送信間隔や通信設備の要件
- 応動実績の評価方法
- 計測値の不正・改ざん防止策
- 配線経路内の電力損失の精算方法
- 需要家内の複数設備・契約の扱い
- インバランス精算方法
- 関係システムの改修内容と改修期間
原則として「1需要場所1計量」である中で、需要家内の複数計量をどのように扱うか、機器点リソースについて新たなバランシンググループを組成する必要があるかも論点となっている。
6.3 検討主体と進め方
| 主体 | 主な役割 |
|---|
| 広域機関 | 参入要件ごとの詳細課題、低圧リソースに関する課題、システム改修要件・期間の検討 |
| 一般送配電事業者 | システム改修の詳細検討、改修開始、不正防止策の検討 |
| 資源エネルギー庁 | 制度変更、事業者ヒアリング、取引規程改定案の検討 |
資料では、2022年度内を目標に機器個別計測の一定の方向性を示し、2023年度以降に取引規程の改定やシステム改修を進める想定が示されている。
7. 低圧リソースの市場参加
7.1 活用対象と市場
家庭用蓄電池、エネファーム、EV、空調、照明等の低圧リソースについて、自家消費や非常時対応に加えて、電力市場で活用する取組が進められている。
| 取引 | 活用例 |
|---|
| kWh取引 | エネファーム等の余剰電力を小売電気事業者へ販売 |
| kW取引 | 家庭用リソースを束ね、容量市場へ参加 |
| ΔkW取引 | EV等を遠隔制御し、調整力として活用 |
| 需給調整市場 | 低圧リソースを束ね、市場要件への対応可能性を実証 |
ただし、資料作成時点では、需給調整市場への低圧リソースの参加は認められていない。
7.2 活用事例
- 大阪ガス
- エネファームの発電余剰分を買い取り、小売電気事業に活用
- エネファーム約10万台を束ね、容量市場の発動指令電源として活用
- REXEV・エナリス
- カーシェア事業のEVを遠隔制御
- 他のリソースと組み合わせ、電源I’として活用
- 夏季・冬季の電力需給ひっ迫時を対象
7.3 低圧アグリゲーションの課題
低圧リソースは一台当たり数kW以下の小規模なものが多く、数万以上のリソースを束ねて市場参加するケースが想定されている。
| 必要なΔkW | 大規模リソース | 低圧リソース |
|---|
| 1MW | 500kW × 2軒 | 1kW × 1,000軒 |
| 100MW | 500kW × 200軒 | 1kW × 100,000軒 |
そのため、以下が検討課題となる。
- 一般送配電事業者によるアセスメント等の費用
- アグリゲーターが設置する通信機器の費用
- 費用を踏まえた社会的便益
- 大量のリソースを対象とするアセスメント方法
- 低圧リソース向けのベースライン設定
- 高圧での機器個別計測の検討結果を踏まえた低圧への適用可否
資料では、機器個別計測の導入や低圧リソースの市場参加により、需給調整市場等における参加獲得ポテンシャルが倍増する可能性が示されている。この推計は2020年度時点のポテンシャルに基づくものである。
8. 計量・通信基盤の整備
8.1 次世代スマートメーター
次世代スマートメーターは、電力DXを支える基盤として位置づけられている。資料では、2025年度から導入を開始し、2030年代早期までに導入を完了する予定とされている。
主な機能は以下のとおりである。
- 計測粒度の細分化
- 計測項目の増加
- 通信規格の多様化
- 有効電力量、無効電力量、電圧データの高粒度取得
- 15分値・5分値の活用
- 停電・復旧の検知
- 遠隔アンペア制御
- Bルート等を通じた需要家向けサービス
- 通信部の交換・柔軟化
これにより、レジリエンス強化、再生可能エネルギーの大量導入・需給安定化、電力使用量の見える化などが期待されている。
8.2 特定計量制度
特定計量制度は、2020年の電気事業法改正に盛り込まれ、2022年4月1日に施行された制度である。
一定のルールの下で、パワーコンディショナーやEV充電器等の特例計量器を電力取引に利用できる。
主な内容は以下のとおりである。
- アグリゲーター等の事業者が事前に届け出る
- 特例計量器の計量精度を確保する
- 需要家へ説明する
- 届け出た取引について、計量法の一部規定を適用除外とする
- 検定付きメーターを新設せず、特例計量器を用いた電力量取引を可能にする
想定される取引は、太陽光発電の余剰電力取引、EV充電設備の電力取引、EVを蓄電池として扱う電力売買サービスなどである。
9. 配電系統運用の高度化
再生可能エネルギーやEV等の接続が増加すると、配電系統では以下の課題が生じると整理されている。
- 系統混雑
- 電圧の上昇・降下
- 分散型リソースによる基幹系統への影響
- 配電系統内の電力潮流の複雑化
EVや蓄電池を適切なタイミングで充放電することで、以下の効果が期待されている。
- 系統混雑の緩和
- 再生可能エネルギー等の接続量拡大
- 電圧制御の安定化
- 系統増強の回避または延期
| 系統レベル | 活用例 |
|---|
| 基幹系統 | 需給調整市場等を通じた調整力の提供 |
| ローカル系統 | 系統混雑の緩和、系統用蓄電池による増強回避 |
| 配電系統 | DERフレキシビリティによる混雑・電圧変動への対応 |
DERフレキシビリティ
DERフレキシビリティは、配電系統内のEVや蓄電池等を活用し、再生可能エネルギーの発電量に合わせて需要を創出する仕組みである。
再生可能エネルギーの発電量が地域内需要を上回る場合、EVや蓄電池を充電して需要を増やし、上位系統への逆流を抑制する。これにより、系統増強が完了するまでの再生可能エネルギーの接続制限を緩和することが検討されている。
NEDOでは、2022～2024年度にシステム開発・実証を実施している。主な内容は以下のとおりである。
- 系統容量や潮流予測情報の活用
- 系統情報とDER情報の紐付け
- DER稼働時の潮流・電圧への影響分析
- アグリゲーターによるDER情報の登録
- 系統混雑解消に必要なフレキシビリティの調達
配電事業制度
改正電気事業法の施行により、特定区域で、一般送配電事業者の送配電網を活用して新たな事業者が配電事業を行う制度が開始された。
配電事業者は、AI・IoTや分散型リソースを活用し、区域内の系統を運用することが想定されている。
- 市町村規模：企業、一般送配電事業者、自治体の連携
- 街区規模：災害時に配電網を切り離した独立運用
- 離島：電力・熱・水道等を含む運用効率化
これにより、災害時の電力供給継続、街区のレジリエンス強化、設備運用の高度化、設備のダウンサイジング、メンテナンスコスト削減が期待されている。
10. 今後の検討事項と進め方
今後は、分散型リソースの価値を発掘・評価し、既存の電力系統と連携させるため、次の事項を重点的に検討する。
- EVやDR等が系統に提供できる価値の具体化
- 機器個別計測や低圧リソースの市場参加に関する制度整備
- ベースライン、精算、インバランス、損失等の評価方法の整理
- 次世代スマートメーターや特例計量器を活用した計測・通信環境の整備
- DERフレキシビリティ等による配電系統運用の高度化
- アグリゲーター、一般送配電事業者、配電事業者等の役割と取引ルールの整理
検討会は、各種審議会等と連携しながら、事業者等のプレゼンテーションやヒアリングも踏まえて個別論点を検討する方針である。資料では、2022年11月から2023年3月にかけて4回程度の検討会を開催する予定が示されている。
全体として本資料は、分散型リソースを電力市場で活用するための計量・制度面の整備と、配電系統の安定運用に活用するための技術・制度面の検討を並行して進める方向性を示したものである。
