バーチャルパワープラント(VPP)・ディマンドリスポンス(DR)とは

VPP・DRとは

これまでの電力システムは、基本的には需要を所与のものとして、需要に合わせて供給を行うという形態が採られてきました。

しかし、東日本大震災に伴う電力需給のひっ迫を契機に、従来の省エネの強化だけでなく、電力の需給バランスを意識したエネルギーの管理を行うことの重要性が強く認識されました。また、震災後、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーの導入が大きく進みました。これらは天候など自然の状況に応じて発電量が左右されるため、供給量を制御することができません。

こうした動きと並行して、太陽光発電や家庭用燃料電池などのコージェネレーション、蓄電池、電気自動車、ネガワット(節電した電力)など、需要家側に導入される分散型のエネルギーリソースの普及が進みました。

このような背景から、大規模発電所(集中電源)に依存した従来型のエネルギー供給システムが見直されるとともに、需要家側のエネルギーリソースを電力システムに活用する仕組みの構築が進められています。工場や家庭などが有する分散型のエネルギーリソース一つ一つは小規模なものですが、IoT(モノのインターネット)を活用した高度なエネルギーマネジメント技術によりこれらを束ね(アグリゲーション)、遠隔・統合制御することで、電力の需給バランス調整に活用することができます。この仕組みは、あたかも一つの発電所のように機能することから、「仮想発電所:バーチャルパワープラント(VPP)」と呼ばれています。VPPは、負荷平準化や再生可能エネルギーの供給過剰の吸収、電力不足時の供給などの機能として電力システムで活躍することが期待されています。

バーチャルパワープラント(VPP)により提供されるサービスの例を示した画像。
一般送配電事業者向けサービスとしては「調整力提供」「電力品質維持」、小売電気事業者向けには「インバランス提供」「供給力提供」、再生可能エネルギー発電事業者サービスとしては「出力抑制回避」、需要家向けサービスとしては「電気料金削減」「再エネ有効活用」が挙げられる。
これらのサービスは、アグリゲーションコーディネーターやリソースアグリゲーターが、蓄電池や照明、生産設備等の様々な分散型エネルギーリソースを遠隔・統合制御し、あたかも一つの発電所のように機能させることにより提供される。

図:VPPのイメージ

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バーチャルパワープラント(VPP:Virtual Power Plant)

バーチャルパワープラント(VPP)とは、需要家側エネルギーリソース、電力系統に直接接続されている発電設備、蓄電設備の保有者もしくは第三者が、そのエネルギーリソースを制御(需要家側エネルギーリソースからの逆潮流(※)も含む)することで、発電所と同等の機能を提供することです。

※ 逆潮流:
自家発電事業者等が、消費電気よりも発電電力が多くなった場合に、余った電力を電力会社線側に戻るように流すこと。また、需要家とエネルギーリソースが同じ場所にない場合は、直接電力を電力会社線側に流すこともある。

ディマンドリスポンス(DR:Demand Response)

ディマンドリスポンス(DR)とは、需要家側エネルギーリソースの保有者もしくは第三者が、そのエネルギーリソースを制御することで、電力需要パターンを変化させることです。

DRは、需要制御のパターンによって、需要を減らす(抑制する)「下げDR」、需要を増やす(創出する)「上げDR」の二つに区分されます(「需要制御のパターン」参照)。

また、需要制御の方法によって、①電気料金型(電気料金設定により電力需要を制御する)と、②インセンティブ型(電力会社やアグリゲーター等と需要家が契約を結び、需要家が要請に応じて電力需要の抑制等をする)の二つに区分されます。なお、インセンティブ型の下げDRのことを、特に「ネガワット取引」(「ネガワット取引」参照)と呼んでいます。

アグリゲーター等

需要家側エネルギーリソースや分散型エネルギーリソースを統合制御し、VPPやDRからエネルギーサービスを提供する事業者のことを、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ー(以下、「アグリゲーター等」)といいます。両者の役割は以下のとおりです。また、両役割を兼ねる事業者も存在します。

  • リソースアグリゲーター
    需要家とVPPサービス契約を直接締結してリソース制御を行う事業者
  • アグリゲーションコーディネーター
    リソースアグリゲーターが制御した電力量を束ね、一般送配電事業者や小売電気事業者と直接電力取引を行う事業者

エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス
(ERAB:Energy Resource Aggregation Businesses)

VPPやDRを用いて、一般送配電事業者、小売電気事業者、需要家、再生可能エネルギー発電事業者といった取引先に対し、調整力、インバランス回避、電力料金削減、出力抑制回避等の各種サービスを提供する事業のことをいいます。

エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネスの概要を表現した画像

図:エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス

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VPP・DR関連用語の関係

VPP・DRに関連する用語は下図のように整理されます(「VPP・DRに関する用語一覧」参照)。

バーチャルパワープラント(VPP)、ディマンドリスポンス(DR)、エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス(ERAB)の各用語を説明した画像。各用語の内容は、VPP・DRに関する用語一覧参照。

VPP・DR関連用語の関係図

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需要制御のパターン

需要制御のパターンには、上げDRと下げDRが存在します。なお、上げDRと下げDRにより、電気の需要量を増やしたり減らしたりすることを「上げ下げDR」といいます。送電線に流れる電気の量を微調整することで、電気の品質(=周波数)を一定に保ちます。

需要制御のパターン(上げDR・下げDR)を表現した画像

図:需要制御のパターン

DRの区分とその概要
区分 概要
上げDR
  • DR発動により電気の需要量を増やします。
  • 例えば、再生可能エネルギーの過剰出力分を需要機器の稼働により消費したり、蓄電池を充電することにより吸収したりします。
下げDR
  • DR発動により電気の需要量を減らします。
  • 例えば、電気のピーク需要のタイミングで需要機器の出力を落とし、需要と供給のバランスを取ります。
※ 上げ下げDR
上げDRと下げDRにより、電気の需要量を増やしたり減らしたりすることを「上げ下げDR」といいます。送電線に流れる電気の量を微調整することで、電気の品質(=周波数)を一定に保ちます。

電気の特徴~需要と供給のバランス~

電気は「貯蔵できない」という性質を持つため、常に需要と供給をバランスさせなければなりません。このバランスが崩れると電気の品質のひとつである周波数が変動してしまい、停電などの事故につながる恐れもあります。そのため、需要に合わせて供給をすることや、瞬時瞬時の需給の変化に対応することが重要です。このような需給バランスを保つ役割は、これまで主に大型の発電機の稼働によって担われてきましたが、ここに、分散型エネルギーリソースを用いたVPP・DRを活用することが期待されています。

需要と供給のバランスを模式的に表現した画像

図:需要と供給のバランス

参考 「VPP・DRに関する市場整備の状況」

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