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四国電力のVPPに関する 取り組みについて 令和2年2月17四国電力株式会社 事業開発室 新技術活用プロジェクトチーム 統括部長 石田英芳

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四国電力のVPPに関する取り組みについて

令和2年2月17日

四国電力株式会社事業開発室 新技術活用プロジェクトチーム

統括部長 石田英芳

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目次

1.VPPとは?(1) エネ庁HP掲載のイメージ図

(2) ビジネスモデル

(3) 関係者と思惑

(4) VPPが注目される背景

1

2.四国電力の取り組み実績(1)VPPの国の実証事業

・体制、システム構成、スケジュール、制御実績

・国の実証事業を通じて見えてきたこと

(2) 電気温水器の簡易制御

4.セミナー参加者にお伝えしたいこと

→ セミナー参加者の目的・期待は?

3.四国電力の今後の取り組み予定(1) リソースの量・種類を拡大

・各リソースの特徴、評価項目

(2) VPPの各関係者との連携

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目次

1.VPPとは?(1) エネ庁HP掲載のイメージ図

(2) ビジネスモデル

(3) 関係者と思惑

(4) VPPが注目される背景

2

2.四国電力の取り組み実績(1)VPPの国の実証事業

・体制、システム構成、スケジュール、制御実績

・国の実証事業を通じて見えてきたこと

(2) 電気温水器の簡易制御

4.セミナー参加者にお伝えしたいこと

→ セミナー参加者の目的・期待は?

3.四国電力の今後の取り組み予定(1) リソースの量・種類を拡大

・各リソースの特徴、評価項目

(2) VPPの各関係者との連携

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1.VPPとは?(エネ庁HP掲載のイメージ図) 3

出典:資源エネルギー庁HPより

•VPPとは、太陽光発電、蓄電池、電気自動車、ネガワット(節電した電力)といった分散型エネルギーリソースをIoTを活用した高度なエネルギーマネジメント技術によって遠隔・統合制御し、あたかも1つの発電所のような機能を提供する仕組み。

リソース

アグリゲーター

サービス提供先

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1.VPPとは?(ビジネスモデル)

•VPPのビジネスモデルは、

• 多数のリソースをアグリゲータが賢く統合制御し、サービス提供先にサービスを提供(電気の流れ)

• サービスの受益者はアグリゲータに対価を支払い、アグリゲータは得た収益をリソース所有者に分配(お金の流れ)

4

サービス提供先、受益者、対価を払ってくれる人

アグリゲーター、アグリゲートシステム

リソース所有者、リソース

統合制御

サービスを提供 サービスの対価

収益を分配

お金の流れ

電気の流れ

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関係者と思惑 5

•VPPの関係者には、前ページの3者以外にも、リソースベンダーやアグリゲートシステムのベンダー、事業環境を整える国や省庁などが考えられる。

サービス提供先(送配電事業者、小売電気事業者、再エネ事業者等)

アグリゲーター(小売電気事業者等)

国、省庁(エネ庁、四経局)

システムベンダーリソースベンダー

自治体一般の事業者(工場、事業所等)

リソース所有者

販売販売

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関係者と思惑 6

•各VPP関係者の思惑を推測すると下図のとおり。

VPP関係者 思惑

1 サービス提供先

• 送配電事業者 : 調整力を安く確保したい。• 小売事業者 : インバランス回避に安価なkWhがほしい。• 再エネ事業者 : 再エネ抑制を回避したい。• お客さま : 賢いエネマネサービスを受けたい。

2 アグリゲーター• VPP事業を成り立たせるために、リソース規模を増やしたい。• 賢いシステムがほしい。

3 一般の事業者• 自然災害やCO2削減に備えてリソースを導入・確保したい。• リソースをVPPでも活用して、新たな収益や付加価値を得たい。

4 自治体• 地域の防災や脱炭素への取り組みのために蓄電池やEVを導入したい。• エネルギーのノウハウを持つ組織・人材が限られる。

5 リソースベンダー• 自社製品を売りたい。ビジネスチャンス!• 競合他社にシェアを奪われたくない。

6 システムベンダー• 自社システムを売りたい。• 賢い機能で他ベンダーと差別化したい。

7 国、省庁• 分散化(リソースの普及)、安定供給(レジリエンス)、脱炭素等のニーズを受けて、VPPが成立するよう「場」やルールを整備する。

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VPPが注目される背景(大規模集中→小規模分散との併存)

•これまでの電力供給では、低廉な電気の安定供給を目的として、大規模な発電所で発電された電力をお客さまにお届けする単方向かつ集中型のシステムが構築されてきた。

•しかし、近年の太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギー発電設備に代表される「分散型エネルギーリソース」(以下「リソース」)の導入により、電気の流れが双方向となり、その制御は複雑化している。

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大規模電源

お客さま設備

電気の流れ(単方向)

大規模電源

お客さま設備

電気の流れ(双方向化)

風力発電太陽光発電

これまでの電力供給システム 電力供給システムの変化

太陽光発電(需要家設置)

蓄電池等

分散型エネルギーリソース

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VPPが注目される背景(足元の動き)

•エネルギーの分散化に加え、脱炭素や再生可能エネルギーの地産地消への期待が高まっている中、昨今の自然災害の頻発により長期停電が発生し、レジリエンス強化がクローズアップされている。

•2019年11月からの卒FITを踏まえて、四国内でも蓄電池やEVの導入に期待が高まっている。

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背景 ニーズ アクション

1脱炭素やエネルギーの地産地消に対する期待

→脱炭素や再生可能エネの地産地消の取り組みをアピールし、イメージ向上

• 蓄電池の導入

• EVおよびEV充放電システムの導入

・…

2 自然災害の増加 →長期停電は困る。レジリエンス強化したい。

3 卒FIT電源が増加 →FIT買取終了で買取価格が下がる。自家消費を増やして電気代を抑制したい。

これらリソースをVPPでも活用

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セミナー参加の目的・期待・興味は?

•今回のセミナーに参加されているみなさまは、以下のような目的・期待・興味をお持ちでセミナーに参加されているはず。

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セミナー参加の目的 次のアクション

1 VPPに関して全般的な情報を収集し、今後の検討に役立てたい。

→ • このセミナーで得た情報を今後のご検討にお役立て下さい。

2 VPPに参加することで、自分の所属する組織が何を得られるのか知りたい。

→ • 本来目的のために設置したリソース(もしくは今後設置するリソース)の余力をVPPに供出することで新たな収益源に

• このセミナーで、その理由や仕組みも説明します。今後のご検討にお役立て下さい。

3 (VPPがそんなにメリットがあるのなら)VPPに参加したいが、そのために何をしなければならないのか、何が必要なのかを知りたい。

→ • まずはリソースが必要

• リソースからVPPにどれだけ余力を供出できるかは、個々のお客さまの使用状況による

• このセミナーを聞いて頂き、ご紹介する窓口へお気軽にご相談下さい。

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目次

1.VPPとは?(1) エネ庁HP掲載のイメージ図

(2) ビジネスモデル

(3) 関係者と思惑

(4) VPPが注目される背景

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2.四国電力の取り組み実績(1)VPPの国の実証事業

・体制、システム構成、スケジュール、制御実績

・国の実証事業を通じて見えてきたこと

(2) 電気温水器の簡易制御

4.セミナー参加者にお伝えしたいこと

→ セミナー参加者の目的・期待は?

3.四国電力の今後の取り組み予定(1) リソースの量・種類を拡大

・各リソースの特徴、評価項目

(2) VPPの各関係者との連携

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VPPの国の実証事業(体制)

•四国電力は、電力供給システムにおけるVPPの活用可能性を検討することを目的として、今年度よりVPPの国の実証事業へ参画した。

•実証事業の4年目からの参画となるため、まずは既存のコンソーシアムの下で経験を積んで知見を修得することとし、関西電力VPPプロジェクト傘下のリソースアグリゲーター(RA)として参画した。

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統合サーバ

大型蓄電池サーバ

EQサーバ

EVスイッチサーバ

GWGW

EMS

(関西電力)

エコキュートEVスイッチ

大型蓄電池

リソースアグリゲーター

・・・

・・・

・・・

アグリゲーションコーディネータ

スマートメーター

V2X

EV

GW

産業用または家庭用のリソースを束ねる17社が参画

(今年度新規は当社を含め4社)

四国電力

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VPPの国の実証事業(システム構成)

•実証にご協力頂けるお客さまがお持ちの産業用蓄電池(既設・新設)をリソースとして使用。(産業用蓄電池は規模が大きく、制御性も高いため)

•下図のRAシステムを構築し、各リソースの余力をVPPに供出して頂き、関西電力ACからの指令を受けてリソース制御を実施した。

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ACシステム(関西電力)

RA共通基盤システム

既設NAS電池(600kW)既設NAS電池(2,000kW) 新設Li電池

OpenADR2.0b

リソース制御機能(ボートレースまるがめ用)

リソース制御機能(徳島文理大学用)

OpenADR2.0bOpenADR2.0b

データ収集用サーバ(新設)

電池制御システム(*1)(既設)

電池制御システム(既設機能の改造)

電池制御システム(新設)

OpenADR2.0b

制御指令・データ取得

ボートレースまるがめ様については制御指令を

メール送信

人がリモートデスクトップで受電電力目標値を入力

四電側監視操作端末

(新設)

sFTPsFTP

ボートレースまるがめ様 徳島文理大学様 事業者様(*1) システム外部から指令を受け付ける改造ができない。

RAシステム(AWS上)

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徳島文理大学

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VPPの国の実証事業(スケジュール)

•5月30日に事業採択後、各システムの開発・構築を行い、10月以降システム間の接続試験やさまざまな事前確認試験を実施、12月13日から関西電力VPPプロジェクト全体としての実証試験本番を実施した。(2月中旬まで計14回)

•来年度も引き続き国実証事業へ参画し、ゆくゆくは四国エリアを基盤としたVPPの事業化を目指すことを視野に、VPPに係るさまざまな知見・ノウハウ、技術力の修得を図って参りたい。

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第1四半期 第2四半期 第3四半期 第4四半期

システム構築・工事

▼4/19 事業申請

▼5/30 事業採択、プレスリリース

実証試験

▽2/17 事業報告

接続テスト

12月13日~

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制御実績(例1:三次調整力② (45分前発動))

• 三次調整力②(45分前発動)の実証試験結果の一例

• 制御指令どおりほぼ追従できており、途中の指令値変更に対しても問題なく応動できている。

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受電電力・充放電電力(kW)

受電電力

充放電電力

基準値

受電電力目標値

制御指令

指令値変更

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制御実績(例1)の補足説明

蓄電池の②充放電電力が変動している。 ← なぜ?蓄電池の放電は一定では?

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メーター(受電点)

お客さま設備 蓄電池

②充放電電力(=③-①)

①受電電力(= ③- ②)

放電(+)

充電(-)

受電点で計測した値で基準値や受電電力目標値を算出

→ ①受電電力が受電電力目標値になるように制御

③お客さま負荷(= ①+②)

基準値

受電電力目標値

制御指令

• ③お客さま負荷は変動

• ①受電電力を受電電力目標値(1コマ30分一定値)に制御

→ ③お客さま負荷の変動を打ち消すよう②充放電電力が変動

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制御実績(例2:上げDR)

•市場価格連動上げDRの実証試験結果の一例

•制御指令どおりほぼ追従できている。

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受電電力・充放電電力(kW) 受電電力

充放電電力

基準値

受電電力目標値

制御指令

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国の実証を通じて見えてきたこと

•国の実証を通じて、アグリゲータの立場から下表の課題が見えてきた。次のアクションに活かしたい。

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見えてきた課題 次のアクション

1

お客さまが本来の目的があって設置したリソースを使わせて頂くので、どれだけ余力があるかは個別のお客さまによって異なる。 →

• 季節や時間帯によって変動するお客さまのリソース使用状況を、お客さまごとに正確に把握したうえで、お客さまにご迷惑をおかけしない範囲でVPPへの供出量を判断。

• 過去データの分析を踏まえたお客さま需要予測の高度化やお客さま設備の変更等の反映も必要。

2

(お客さまの需要予測が困難なため)VPP制御可能量は需要の予測外れを見込んで小さめに設定せざるを得ないため、VPP活用の幅が制限される。

• 更なる需要予測精度の向上に取り組む。

• また、受電点計測でなく、機器個別計測の実現に向けて、官民協力しての取り組みも必要。

3

制御中に一つのリソースで制御指令値からの乖離が生じても、他のリソースを使って全体の埋め合わせができない。 →

• 複数のリソース間で相互バックアップできるようリソースの数と量を増やす。

• RAシステムにリソース間の相互バックアップ(フィードバック制御)の機能を付加する。

4お客さま設備に対してのサイバーセキュリティ確保の問題 →

• 費用負担の問題も含め、お客さまのご理解・ご協力が不可欠。

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電気温水器の簡易制御

•VPPの国の実証事業とは別に、四国エリア内に多数設置されている電気温水器を対象に、低コストの放送型無線通信を用いて湯沸かし時間をシフトすることで需給調整に活用する技術を(株)四国総合研究所と共同開発した。

•2019年秋から2020年夏にかけて、香川県内でフィールド実証試験を実施中。(電気温水器30台、エコキュート10台)

•電気温水器を対象とした将来の実用化について検討を進めていく。

21

0 6 12 2418時 刻

発電電力

【遠隔制御システム構成イメージ】

遠隔制御

【電気給湯器の運転シフトのイメージ】

太陽光発電以外の1日の発電量

太陽光発電電力

電気給湯器の沸き上げ運転の一部を夜から昼にシフトすることで、太陽光発電電力を有効活用。

エリア需要(春・秋のケース)

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電気温水器の簡易制御 (「いわゆるVPP」との比較) 22

•電気温水器の簡易制御と「いわゆるVPP」との主要な違いは以下のとおり。

簡易制御 いわゆるVPP

実用化の対象リソース(特定の条件を満たす一部の)電気温水器のみ

蓄電池、EV、自家発電など様々なリソース

リソースの普及状況 既に普及済み まだ十分に普及していない

コスト 安い(経済性が成り立つ程度) 高い(現時点では経済性に「?」)

制御手段(プロトコル) 放送型無線通信汎用的なプロトコル(Open ADR, Echonet Lite など)

リソース状態のフィードバック

フィードバックなし(上から下へ一方向通信)

フィードバックあり(双方向通信)

制御の形態 需要を大まかにシフト必要なタイミングで必要量を正確に制御可能

指令を出すタイミング1日1回、前日に(夜の湯沸かしが始まる前に)指令

都度指令

総評

既に普及済みの制御可能な電気温水器を対象に、安価に制御する。高度な制御や電気温水器の状態把握は諦める。

これから本格普及する様々な機器を対象に、リソース状態のフィードバックを含む高度な制御をする。

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電気温水器の簡易制御(実証例)

•40台と少数のモニターではあるが、期待どおり、夜間の給湯器負荷を昼間に分散シフトできた。

•お客さまの使用感(例えば「お湯切れで困った」「お湯切れしそうで使用を我慢した」等)も含めて、今のところ特段問題は生じていない。

•引き続き、2020年夏までの実証試験を通じて検証していく。

23

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目次

1.VPPとは?(1) エネ庁HP掲載のイメージ図

(2) ビジネスモデル

(3) 関係者と思惑

(4) VPPが注目される背景

24

2.四国電力の取り組み実績(1)VPPの国の実証事業

・体制、システム構成、スケジュール、制御実績

・国の実証事業を通じて見えてきたこと

(2) 電気温水器の簡易制御

4.セミナー参加者にお伝えしたいこと

→ セミナー参加者の目的・期待は?

3.四国電力の今後の取り組み予定(1) リソースの量・種類を拡大

・各リソースの特徴、評価項目

(2) VPPの各関係者との連携

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今後の取り組み(リソースの量・種類を拡大)

•今後はリソースの量および種類を拡大したい。主な候補は下表のとおり。

25

リソース 内容

1 蓄電池(中大型)• 数10kW程度~数千kWの蓄電池• 事業用

2 蓄電池(小規模)• 数kW~10数kWの蓄電池• 家庭用• 小中学校、自治体の避難所なども

3 電動車 • EV、プラグインハイブリッド車など

4 ヒートポンプ• エコキュートや空調など• 家庭用• 業務用などやや規模の大きい設備も

5コジェネレーション(自家発設備)

• 自家発電設備、自治体のごみ発電設備など

6 産業用電気利用機器 • 電気加熱、冷蔵・冷凍設備、動力設備など

7 業務用電気利用機器 • 上下水ポンプ、業務用空調、蓄熱空調など

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リソースの特徴(1/2)

リソース 特徴 備考

1 蓄電池(中大型) • 規模が大きく、応答性も高い。有力なVPPリソース候補。例1参照

2 蓄電池(小規模)

• 家庭用蓄電池はHEMS(家庭用エネマネシステム)で他の家庭用機器と一括で制御。余力をVPPへ。

• 家庭需要は不規則変動 → VPP使用可能量の予測が難しい。(→数を集めて平滑化、もしくは高度な予測技術が必要)

• 小中学校や避難所など、BCP目的で設置された蓄電池は普段は使われないため、VPP使用可能量の予測がし易い。

3 電動車

• EVは本体価格が高く、車種は少ない。本格普及はこれから。

• 充電インフラのうち、普通充電器は安価だが、急速充電器や充放電器は高価。

• 災害時に移動して給電できるメリットあり。

• 家庭用では、複数のEVが一斉に充電して配電線の容量を超えないよう、充電タイミングをずらす等の対策が必要。

• 法人用では、事業所で夜間は社有EVを充電し、社有EVが昼間出払ったら、社員の通勤用EVを充電。(通勤費低減)

四変テックが多度津にV2Xシステム導入

26

•各リソースの特徴は下表のとおり。

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(例1)蓄電池のマルチユースのイメージ図 27

•蓄電池をお持ちの方は、非常時にも電気を使えたり、電気代削減のために契約電力を抑制するピークカット価値を享受できる。(本来の設置目的)

•更にVPPにも活用すれば、時間帯による電気代の差を活用(安い時に充電し、高い時は放電して買電を抑制)したり、今後できる容量市場や需給調整市場に蓄電池の余力を供出することでVPPによる付加価値を得ることができる。

契約電力

ピークカット放電

JEPX価格が安価時に追加充電

JEPX価格が高騰時に追加放電

DRによる追加放電

充電

電力

ピークカット価値

非常用電源(BCP)用価値

電力調達コスト低減(市場値差活用)

容量市場・需給調整市場へDR供出

JEPX:日本卸電力取引所

VPPによる付加価値

本来の設置目的

放電

充電

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ダイヘン V2Xシステム(四変テック多度津本社に設置済み) 28

問合せ先 四変テック

0877-33-2525

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リソースの特徴(2/2)

リソース 特徴 備考

4 ヒートポンプ • 前述の「電気温水器の簡易制御」と同様に通電時間をシフト

5コジェネレーション(自家発電設備)

• 自家発や自治体がお持ちのごみ発電の余力を活用

• まずは人が介在して対応(自家発の制御装置の改造をしない範囲で)

• 普段使っていない非常用設備の場合、設備起動に時間とマンパワーがかかる。

6 産業用電気利用機器

• 電気加熱、冷蔵・冷凍設備、動力設備などは生産と直結しており、既にエネルギー使用の合理化済み→ VPPに余力供出は難しいか。

7

業務用電気利用機器

上下水道のポンプと貯槽

• 貯槽容量の余力を活用してポンプの運転時間をずらし、ポンプの動力分をVPPに供出

• 供出kWが比較的正確(ポンプの運転台数による)

• 人が介在して対応(水道制御装置の改造が不要な範囲で)

• 蓄電池充放電ロスのようなロスが生じない(ポンプ運転時間のスライドのみ)

例2参照

空調、蓄熱槽

• 人や商品や設備が許容できる範囲内で温度設定の変更、もしくはオン・オフで電気を使うタイミングをずらす

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(例2)上下水道のポンプと貯槽の使用イメージ図 30

•上下水道のポンプは貯槽や配水池と組み合わせることでポンプの運転時間をずらすことができる。

•VPPへの供出可能量(kW)や継続時間は、ポンプの動力と台数、貯槽や配水池の容量、配水エリアの水需要、この3つのバランスで決まる。

•上下水道の運用に支障を来さないよう、まずは人間の判断を介在させて対応。

🄫Hitachi, Ltd. 2019. All rights reserved.

水位

(m)

時間(h)

通常時

上げ指令時

PP 配水池

需要量

(m3/h

)

時間(h)

電力

(kW

)

時間(h)

通常時

上げ指令時

ポンプ 配水エリア

通常時、指令時ともに一定

調整時間帯 調整時間帯

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リソースの評価項目 31

•リソースの評価項目を整理すると下表のとおり。

•全てを満たす完璧なリソースはない。様々な制約を持つリソースをうまく組み合わせて運用するのがアグリゲーターの役割。(とは言え、評価の高いリソースを優先したい)

リソースの評価項目 補足説明

1 外部から制御可能

• リソースに外部からの制御指令を受け入れる仕組みがない場合、自動制御できず、人が介在して対応。

• 場合によっては利用不可能。

VPPに供出可能な量が大きい • VPPを経済的に成り立たせるための必要条件

• 設備のkWが大きい • kWが小さい場合、数を増やして同じ仕組みの流用も。

• 設備の運用制約が小さい

• 設備の本来目的を優先したうえで余力をVPPで活用するため、設備の運用制約が小さいことが望ましい。

• BCP目的のリソースで平常時は不使用なら運用制約小さい。

• VPPに供出可能な量を事前に予見しやすい

• 大きく外れるとペナルティが発生し、事業性を損なう。• パターン化や高度な予測技術で対応可能な場合も。• 他のリソースと組み合わせて予見外れを吸収

3 応答が速く細かく制御できる• 蓄電池は優秀• 応答が遅くても、他のリソースと組み合わせれば活用可

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今後の取り組み(VPPの各関係者との連携) 32

•アグリゲーターの立場の四国電力は、VPPの各関係者の思惑を踏まえて、リソースをお持ちの一般の事業者や自治体、システムベンダー等と連携

•サービス提供先への組み合わせ価値を最大化 → リソース所有者に分配

サービス提供先(送配電事業者、小売電気事業者、再エネ事業者等)

アグリゲーター(小売電気事業者等)

国、省庁(エネ庁、四経局)

システムベンダーリソースベンダー

自治体一般の事業者(工場、事業所等)

リソース所有者

販売販売

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ここまでの内容の総括

•VPPとは?

•VPPのビジネスモデル

• 電気の流れ、お金の流れ

•VPPの関係者と思惑

•サービス提供先、アグリゲーター、リソース所有者(一般の事業者、自治体)、リソースベンダー、システムベンダー、国・省庁

•四国電力の取り組み実績をご紹介

•様々なリソース

•蓄電池、自家発、上下水道のポンプ、…

•一般の事業者や自治体はリソースを所有

• リソースをVPPにも活用し、新たな収益を獲得可能

•VPPには複数の関係者が存在。思惑が違う。•VPP事業化に向けて諸課題あり。

→ 関係者間の連携・協力が必須

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← 4ページ

← 5、6ページ

← 11~23ページ

← 25~31ページ

← 5、6、32ページ

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目次

1.VPPとは?(1) エネ庁HP掲載のイメージ図

(2) ビジネスモデル

(3) 関係者と思惑

(4) VPPが注目される背景

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2.四国電力の取り組み実績(1)VPPの国の実証事業

・体制、システム構成、スケジュール、制御実績

・国の実証事業を通じて見えてきたこと

(2) 電気温水器の簡易制御

4.セミナー参加者にお伝えしたいこと

→ セミナー参加者の目的・期待は?

3.四国電力の今後の取り組み予定(1) リソースの量・種類を拡大

・各リソースの特徴、評価項目

(2) VPPの各関係者との連携

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セミナー参加者にお伝えしたいこと

•四国電力は、四国におけるリソースの普及、VPP事業の実現について、各自治体や様々な事業者のみなさまと連携して取り組んで参りたい。

•四国内でVPPのアグリゲーターとして、アグリゲーション・コーディネーター(AC)、かつリソース・アグリゲーター(RA)を目指し、地域内リソースを有効活用して地域活性化に貢献したい。

•地域に根付く電力会社(=四国各地に事業拠点を持つ電気のプロ)として、地域のレジリエンス向上や低炭素化のニーズに応え、 VPPサービスを含み、エネルギーに関するトータルサポートを提供する。

•ここまでのご説明のとおり、関係者との間で意見交換・意思疎通が必須

•ご検討の第一歩として、お客さまがお持ちのリソースの有効活用、災害停電時の対応、エネルギーの地産地消などについて、四国電力にお気軽にご相談下さい。

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【ご相談窓口】

四国電力(株) 事業開発室 新技術活用プロジェクトチーム

050ー8801ー3905(石田)、3906(松岡)

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ご清聴ありがとうございました。

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