ハワイ実証の成果とその後の取り組み - Minister of …...EMS: Energy Management...

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ハワイ実証の成果とその後の取り組み

2020/1/28(株)日立製作所社会イノベーション事業推進本部IoTビジネスプロジェクト本部江村文敏

1

CONFIDENTIAL


1. 車両の電動化による課題と価値

2


1-1. 車両の電動化とEVの位置づけ

3

EVは、モビリティソリューションとエネルギーソリューションの交点に位置づけ

EVは、単なる移動/輸送手段を超え、移動する分散電源としての活用が可能

低炭素/グリーンな移動/輸送手段

OPEXの低減（燃料費、メンテナンス費用等）

滑らかな加速（Fun to drive）

移動する分散電源としての活用

EVへの充電およびEVからの放電



1-3. 検証済みの各種技術

4

これまでの複数の実証プロジェクト等を通し、V2Xの各種技術は個別に検証済

今後は、これらの技術をどのように融合し、共通基盤上のサービスとして普及させていけるかが課題

これまでの実証で検証済の技術（例）

Power(kWh)

配電系統電圧調整

(無効電力)

配電系統混雑管理

V2B(kWh)

Regulating power

(⊿kW)

Power(kWh)

EV管理

需給調整系統安定化系統スリム化負荷平準化周波数調整余剰吸収

(風力/PV etc)

SOC管理

CPO*機能

カテゴリー

機能

CPO : Charge Point Operator


本資料対応#

2-32-5

2-4 2-4 2-63-1 2-32-5

2-2


2. 欧州/米国等における取り組み例

5


2-1. マウイ実証：JUMPSmartMauiプロジェクトの概要

6

2. 欧州/米国における取り組み例

エネルギーリソースとしてのEVの大規模実証を実施

* In the demonstration project led by Hawaiian Electric that followed JUMPSMartMaui

主な設置インフラ

13か所の急速EV充電ステーション (300ユーザ） 200台の普通EV充電器 80台のEV充放電器 (スマートインバータ機能付)

実証した

機能

■ Managed EV charging (200台のLevel-2充電器)

■ V2G (80台の充放電器)

■ 周波数調整(周波数制御) (80台中40台充放電器）

期間２０１１年～２０１７年２月

-

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1,000

1,100

1,200

Jan

-11

Oct

-11

Jul-

12

Ap

r-1

3

Jan

-14

Oct

-14

Jul-

15

Ap

r-1

6

Jan

-17

Oct

-17

Jul-

18

Ap

r-1

9

JSM ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ期間


2-2. マウイ実証：EV急速充電ステーションによる日中の電力需要創出

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• 本事業による充電ステーションの運転がなければ、これらの充電ニーズは自宅に帰宅後の系統需要ピーク時間帯を中心にシフトすると想定され、その意味で急速充電ステーションの運転自体が、EV充電の負荷を日中にシフトする効果があると言える。

一日の時間帯別全急速充電ステーションの利用回数合計(2013年9月~2016年7月)

EV急速充電器は、電力系統の日中の需要を創出する効果があることを確認

0

2000

4000

6000

8000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

一日の時間帯別自宅での充電中の割合(2014年7月~2014年12月)

%

時

時

外出先の急速充電サービスがないと…

自宅充電ピーク時(間帯≒系統ピーク時間帯)の充電がさらに増す



2-3. マウイ実証：EV充電制御による再エネ有効活用

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EV充電のピーク時間帯(≒系統のピーク時間帯)

ピークシフト夜間の需要増

2014年7月平均 : プロジェクトで充電時間を制御する前

2015年1月平均 : プロジェクトで充電時間を制御開始した後

接続なし接続のみ充電中

接続なし接続のみ充電中

図：家庭の普通充電器をプロジェクトで充電制御する前後の充電状況の変化

① 家庭でのEV充電は電力系統ピークに多く行われ、EVが普及すると電力系統に影響を与え得ることを確認

② 電力系統需給予測に基づいてEV充電制御すると、需要の少ない夜間にEV充電のピークがシフトし、電力系統運用に貢献し得ることを確認



2-4. マウイ実証：低圧系統での電圧上昇問題の緩和

9

• 低圧トランスの二次側の系統状態を監視し、配下の機器を制御することのできる機器を製作・運転したところ、右図のように日中を中心に低圧系統での電圧異常を実際に観測された。

• 機器端の系統状態の監視で自律的に、もしくは上位からの指示で有効電力、無効電力を制御することで電圧調整を行う「スマートPCS」を製作し、PV設置実証参加者宅で実証運転を行ったところ、下図のように電圧調整効果を確認した。

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 156 161 166

240+

[V]

+

+

+

+

+

+

+

+

+

[kWh/

kVarh]

[日数]

[期間1]

電圧制御なし[期間2]

スマートPCS単体のVolt-VAR

モード運転による電圧調整

[期間3]

スマートPCS単体のVolt-Wattモード運転による電圧調整

[期間4]

μDMS-スマートPCS連携運転による電圧調整

Avg.4.85

Avg.4.5

Avg.4.31

Avg.4.02

Avg.4.48

Avg.4.44

Avg.4.78

Avg.4.39

スマートPCS

分電盤

負荷

uDMS

低圧トランス

図：低圧系統での電圧異常発生状況

日中を中心に低圧系統で電圧異常の発生を確認PV用スマートPCS(*)による有効・無効電力制御で電圧調整効果を確認

[回]

(*) PCS : Power Conditioning System

PCSからの無効電力

赤：PCS端電圧青：トランス電圧

電圧降下



2-5. マウイ実証：EVを活用したダックカーブ対策

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マウイ島に設置された80台の充放電器を活用したV2G 予測を基にしたEV充電/放電のスケジューリング放電、及び充電シフトにより電力ピークの低減に貢献


PVBEMS

(BACnet)

H-PCS

2-6. 欧州における日立V2X導入事例（オランダの例）

太陽光接続。充電タイミングの最適化による再エネ利用の最大化

V2Xチャージャーを介した、EVからビルへの放電。ピークシフト/ピークカットの実現

電力需要のオフピークや電気料金の安価な時間帯に系統からEVへ充電

再エネ活用（PV）

放電

充電

V2B (Vehicle to Building)

EV/PHEV

ロッテルダム市・自治体

ザーンダム市ユーティリティ会社アムステルダム市・空港

オランダでは、BEMS（BACnet*）と連携したV2Bソリューションを推進*Building Automation and Control Networking protocol

EV Ｖ２Ｂ

EV Ｖ２ＢＰV EV Ｖ２Ｂ



2-7. 欧州における日立V2X導入事例（英国の例）

英国では、V2Bの導入と並行して、V2Gの試行が立ち上がる

EV Ｖ２GEV Ｖ２ＢＰV EV Ｖ２G

メイデンヘッド市・日立グループ会社ミルトンキーンズ市・IT会社ウィルトシャー市・ITｲﾝﾌﾗ管理会社



3. その他の取り組み

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3-1. マウイ実証後のEVによる周波数調整商用化

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電力会社

アグリゲータ

EV充放電器

周波数調整用信号

マウイ島におけるハワイ・ユーティリティー企業との実証- 周波数調整の評価の為に、40台の充放電器を活用- 数秒間隔のAGC信号に従って充電器を制御- PJMによる評価で高スコアを獲得(> .97) (*)

ハワイ・ユーティリティ企業による周波数調整（4秒間隔の信号への応答結果）

(*)米国デマンドレスポンス業界団体PLMAからTechnology Pioneer受賞(2017年)

米国・某大学でのV2G実証(2018年度~)国内ユーティリティ―他とのV2G実証

横展開

EV充放電器 10台 EV充放電器 17台

(2019年度) (2020年度)

EV充放電器

59台

(2018年度)

EV充放電器〇〇〇台



ご参考：V2Gケーススタディに関するレポート

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英国UKPN、及び英国Innovate UKによるマウイ実証の評価

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3-2. V2Xプロジェクトの例



3-3. EV充放電器の商品化（国内パートナー企業との協創）

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充放電EV用、太陽光パネル用、定置型蓄電池用PCSを1つのインバータで実現

ピークシフト、深夜充電などの運転モードをセルフEMS機能として

標準装備

V2H：Vehicle to HomeV2B: Vehicle to BuildingV2G: Vehicle to GridEMS: Energy Management System

フルセットモデル普及モデル

V2B、V2H、V2Gの各ユースケースに対応

無効電力制御機能を搭載系統電圧の安定化に寄与

EV機能に絞りコンパクト化・

価格低減を実現

BEMS/HEMS、アグリゲーションシステム等の外部システムと標準インタフェースで連携

決済モジュールをオプション装備



3-4. 各種ユースケースへの対応

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Grid Service機能 EV Car-sharing機能

認証

Vehicle to Building機能

負荷

EV Location Map機能統合位置情報管理

オペレータ

CPO機能

リソースアグリゲーション

蓄電池

負荷

- ビルのエネルギーコスト削減- フリートEV運用の効率化

DC Nano-Grid機能

- 自社の充電インフラを管理- 公私分離等にも対応

- EV、PV、バッテリや各種直流負荷をDC接続

- フリートの運用効率化- 非使用時の蓄電池活用

- アグリゲータのリソース確保- リソース提供者の収益源

- フリートの運用効率化- 配電系統へのサービス提供

Block Chain機能

- エネルギー取引の実現手段

Workplace Charging Vehicle solutions V2GPublic Charging

ロードマップ

ユースケース例

MonetizationV2B

Phase1 Phase2 Phase3

公衆V2X充電器 PV連携

V2X充電器 BEMS/PV連携

高度テレマティクカーシェア位置情報管理

V2B V2G Block Chain


DC負荷

AC

DC

DC負荷

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分散電源としてのEVは、様々ユースケースにおいて活用可能性あり

アグリゲーター

送電系統運用者

電力市場

Aggregation

範囲：系統全体

目的：需給バランス

利用者：TSO

Congestion Management

エネルギーサービス

プロバイダー

負荷

AC/DC

直流ナノグリッド

サイト

Site Optimisation with DC Nano-grid

■ 範囲：配電網

■ 目的：混雑緩和

■ 利用者：DSO

■ 範囲：拠点

■ 目的：ｴﾈﾙｷﾞｰ料金/炭素排出量の最適化

■ 利用者：エネルギーサービスプロバイダｰ

配電網

送電網

配電網

3-5. 各種ユースケースへの対応 (分散電源としてのEV)


アグリゲーター

配電系統運用者配電網

送電網送電系統運用者

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