AIやIoTなどのデジタル技術によりデータを活用して社会を豊かなものに変革していこうとするデジタルトランスフォーメーション（DX）。このたび、一般社団法人電力データ管理協会が電力データの提供を本格的に開始したことを受け、スマート社会技術融合研究機構でも当該データを積極的に活用し、地域における面的なエネルギーマネジメントシステムの実用化に向けて、研究を推進してまいります。
背景とこれまでの成果
当機構会長・先進グリッド技術研究所長の林泰弘らの研究グループは、カーボンニュートラルなスマートシティの実現に向け、エネルギーマネジメントシステムの研究を推進してきました。
そのひとつの取組となるのが、EVなど電動化が進む交通セクターのデータと、そのエネルギー供給源となる電力セクターのデータをカップリングすることで総合的なエネルギーマネジメントを行う手法の研究です。特にある地域内における面的なスマートメータ統計データ（住宅・ビル・工場などのデータを地域単位で合算したもの）の分析・予測技術を活用し、地域における再生可能エネルギーの利用を最適化し、有効活用するためのスマートエネルギーマネジメントシステム（スマートEMS）構築を目指しています。
スマートEMS実現のため、これまで、栃木県宇都宮市および芳賀町を対象として、家庭等における電力消費・発電データを分析しマップで動的に表示させる「見える化」手法の開発や、都市における代表的な公共交通である路線バスをEV化した場合の充電スケジュール最適化手法の開発などに取り組み、成果を発表してきました。※
図1 電力と交通のセクターカップリングによる地域エネルギー利用効率の向上とＣＯ２削減
太陽光パネルの導入率が向上した結果、家庭等で作られる太陽光発電が余剰する現象が起きており、これを「走る蓄電池」であるEVでタイミング良く吸収しながら、全体のエネルギー利用効率を上げようとするシミュレーションを行っております。すでに生産した電力を無駄なく利用することで、火力等での発電量を抑えることができ、CO2削減にもつながります。
今後の展開
上記の成果を出すにあたり使用してきたスマートメータデータの利用には様々な制約がありましたが、この度の電力データ管理協会によるデータ提供サービスの開始を受け、本学はいち早くデータ利用会員として登録し、電力データ（スマートメータ統計データ）の利用を開始します。2023年7月に採択された内閣府SIP3期事業推進にあたり、当該データを活用し、宇都宮市におけるスマートメータデータや公共交通運行データ等の大規模面的データを格納するデータ基盤を構築・活用し、自治体や事業者と連携して実施するエネルギーマネジメントシステム（EMS）の社会実証を行います。
図2 SIP3期事業において実施予定であるエネルギーマネジメントシステム社会実証の概要
宇都宮市における面的な電力データ（スマートメータ統計データ）と公共交通ダイヤ・運行データに基づき、バスがEV化された場合の消費電力や充電池残量の推定・予測、充電地点滞在時間の把握、地域における太陽光余剰電力の発生場所や発生時間の把握と予測、これらのデータを活用した充電スケジュール最適化などの演算を行うプラットフォーム構築を目指し、また、急速充電器の遠隔制御実験などを進めることで、スマートEMS技術の実現性を検証します。
関連論文
【学術論文】
- スマートメータデータ(発電/需要)利用
“Forecast of Area-Scale Behaviours of Behind-the-Metre Solar Power and Load Based on Smart-Metering Net Demand Data”, Ayumu Miyasawa, Shogo Akira, Yu Fujimoto, Yasuhiro Hayashi, IET Smart Cities, Vol.5, No.1, pp.19-34, (2023年1月) - EVバス充電計画
”Multipurpose Charging Schedule Optimization Method for Electric Buses Evaluation Using Real City Data”, Yuki Tomizawa, Yuto Ihara, Yasuhiro Kodama, Yutaka Iino, Yasuhiro Hayashi, Ohsei Ikeda, Jun Yoshinaga, IEEE Access Vol.10, pp.56067-56080,（2022年6月） - スマートメータデータ(需要)利用
“Spatial Demand Forecasting Based on Smart Meter Data for Improving Local Energy Self-Sufficiency in Smart Cities”, Ayumu Miyasawa, Shogo Akira, Yu Fujimoto, Yasuhiro Hayashi, IET Smart Cities, Vol.3, No.2, pp.107-120, (2021年6月) - LRTと配電網のセクターカップリング
“次世代型路面電車交通と配電系統の統合モデルによる電化公共交通都市を目指した電力交通間の相互影響の評価”, 小鯖裕之, 小林宏泰, 宮崎輝, 飯野穣, 近藤圭一郎, 林泰弘, 山本良太, 長谷川匡彦, 吉永淳, 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌）, Vol.140, No.8, pp.892-904, (2020年8月)
【学会発表】
- EVバス充放電
“Electric Bus Charge/Discharge Scheduling Optimization Method for Power Flow Smoothing in a Distribution System”, Natsuno Kato, Yuto Ihara, Yasuhiro Kodama, Yutaka Iino, Yasuhiro Hayashi, Ryo Maeda, Kohei Oishi, Kenjiro Mori, The 10th Annual IEEE Conference on Technologies for Sustainability (SusTech 2023), (2023/04/21) - EVバス充電
“Practical charging schedule of electrified buses for using local photovoltaic surplus power: effective utilization of real-time information on surrounding weather and traffic delays”, Fumiaki Osaki, Yu Fujimoto, Yutaka Iino, Yuto Ihara, Yasuhiro Hayashi, The 33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33), (2022/11/13-11/17) - スマートメータデータ(発電/需要)利用
“Study on spatio-temporal urban energy balance for improving local self-sufficiency: prediction of spatial distributions of net-/pure-demand and PV generation utilizing smart”, Shogo Akira, Ayumu Miyasawa, Yu Fujimoto, Yasuhiro Hayashi, The 33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33), (2022/11/13-11/17) - 商用電動車両充電
“A Low-Carbon Operational Plan for Commercial Electric Vehicles Utilizing Local PV Surplus Power Generation in Charging”, Ryoji Miyabe, Yu Fujimoto, Yasuhiro Hayashi, The 33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33), (2022/11/13-11-17). - EVバス充電
“Charging Schedule Optimization Method for Electric Buses with PV Installed at Bus Stations: Sensitivity Analysis of PV Capacity based on Real City Data”, Yuki Tomizawa, Yuto Ihara, Teru Miyazaki, Yutaka Iino, Yasuhiro Hayashi, Ryota Yamamoto, 2020 International Conference on Smart Grids and Energy Systems (SGES 2020), (2020/11/23-26)
