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エナリスとKDDIが仮想発電所 (VPP) で描く脱炭素社会。再生可能エネルギーの未来を5G+MECで切り拓く

電力事業手掛ける株式会社エナリス (KDDIグループ会社以下エナリス) はいま、社会における「再生可能エネルギー主力電源化」という課題解決すべく「仮想発電所 (Virtual Power Plant:VPP)」と呼ばれる仕組みの変革に取り組んでいる。
そのための1つのステップとして2021年10月にはau 5GとAmazon Web Services (以下、AWS) のMEC (Multi-access Edge Computing) サービスである「AWS Wavelength」を使った新たなVPPの実証実験をKDDIとともに実施成果を上げた。
このVPPの取り組みによって何が実現され、電力供給がどう変化するのか。
プロジェクトリーダーであるエナリスみらい研究所所長小林 輝夫 様に話を聞く。

  • ※ 記事内の部署名、役職は取材当時のものです。

再生可能エネルギーの「主力電源化」を目指して

エナリスは2004年の創業以来発電から電力小売りに至るまで電気サプライチェーンに関わるサービス幅広展開してきた企業だ。KDDIとは2016年に資本業務提携、2018年にはKDDIが59%、電源開発株式会社が41%を出資してKDDIの子会社となった。また、KDDIがエネルギー事業強化目的として2022年4月に設立したauエネルギーホールディングス株式会社へ2022年7月に移管される予定となっている。

エナリスでは「電力小売」「電力需給管理」「電源卸」という3つのコア・コンピタンス (得意分野) とICTとを掛け合わせたプラットフォーム形成し、それを通じて、法人自治体向けの「エネルギーエージェントサービス」や新電力事業者向けの「電力需給管理サービス/電力卸取引サービス」を展開している。こうしたエナリスサービス根底にあるのが、「人とエネルギーの新しい関係創造し、豊かな未来社会実現する」というビジョンである。

そのビジョンに則って、いま同社が力を注いでいるのが「あらゆる電力資源有機的に結びつけてICT技術有効活用し、効率的無駄のない再生可能エネルギー主力電源化社会実現すること」。その中心的な取り組みの一つであるVPPを大きく前進させる一手としてエナリスみらい研究所注目したのが、au 5GとAWS Wavelengthだ。従来のVPPアーキテクチャ一新し、2022年4月時点国内初分散型電源リアルタイム制御成功している。

仮想発電所 (VPP) の発展・普及がなぜ重要なのか

VPPとはVirtual Power Plantの略で、太陽光発電家庭用蓄電池、EV (バッテリー式電気自動車) など、電力ユーザー側が保有する電源 (分散型電源) を体系的一括制御し、発電量電力需要量バランス適切に保ちながら、安定的電気供給へとつなげる仕組みである。需要側コントロールすることによって、発電所稼働させることと同じ効果を生み出すことから「仮想発電所 (VPP)」と呼ばれている。

風力発電太陽光発電といった再生可能エネルギー発電量季節天候左右されやすく、それを使った電力安定供給には数多くの分散型電源をVPPで制御して需給調整をとることが不可欠となります。言い換えれば、VPPの発展普及社会における再生可能エネルギー利用拡大、ひいては主力電源化カギを握っているということです。その観点から、当社ではかねてからVPPの構築に取り組み、商用化を図ってきました」と、エナリスみらい研究所所長小林 輝夫 様は説明する。

株式会社エナリス 事業企画本部 副本部長 兼 みらい研究所所長 小林 輝夫 様
株式会社エナリス
事業企画本部 副本部長 兼
みらい研究所所長

小林 輝夫 様

エナリスではVPPの実用化意欲的に取り組み、2016年から2020年まで経済産業省 (以下経産省) のVPP構築実証事業参画し、技術開発を推し進めてきた。その中で、2018年には分散型電源制御 (マネジメント) システム「DERMS (Distributed Energy Resources Management System)」を完成させ、2021年4月にはDERMSをSaaSとして提供する「VPPプラットフォームサービス」を始動させている。さらに2021年6月には経産省の「令和3年度 分散型エネルギーリソースの更なる活用に向けた実証事業」でコンソーシアムリーダーとして中心的役割を担い、KDDIなど16社とともに同事業推進する体制を築いている。

AWS Wavelengthを使ったVPP (以下、新VPP) 実証実験は、上述した一連の取り組みの延長線上にあるものだ。
同年10月からの2カ月間にわたる実証実験において、従来のVPPを大幅上回性能経済性発揮した。

5G+MECで分散型電源のリアルタイム制御を実現(国内初)

新VPPが分散型電源リアルタイム制御実現できた最大理由はau 5GとAWSのMECサービスであるAWS Wavelengthの採用にある。

AWS Wavelengthは、従来クラウドとは異なり、通信事業者モバイルネットワーク設備内にあるAWSを利用できるものだ。つまり、5Gネットワーク内に存在するAWSを利用することでインターネット影響を受けず、低遅延性実現できる。
そして、使い勝手従来のAWSと同様で、AWSのマネジメントコンソールを用いてすぐに始めることが可能な上、AWSのクラウド (東京リージョン) ともシームレス連携できる。つまり、低遅延必要機能はAWS Wavelengthにて、その他の機能東京リージョンにて、というアーキテクチャを取ることが可能だ。

MECサービスAWS Wavelengthの構成
図1:MECサービスAWS Wavelengthの構成
KDDI株式会社 5G・IoTサービス企画部 プラットフォームグループ
KDDI株式会社
5G・IoTサービス企画部
プラットフォームグループ

海江田 毅

サービスプロダクトマーケティング担当しているKDDI 5G・IoTサービス企画部海江田 毅は、AWS Wavelengthの主な用途として、例えば高解像度ビデオライブ配信映像リアルタイム解析産業機械自動制御遠隔制御自動車運転支援などに着眼していたが、「VPPの制御に使う」との着想に際し「5Gの新しいユースケースは常に現場から生まれてくる」と振り返った。

ではなぜ、小林様はAWS Wavelengthの採用に踏み切ったのか──

一つは周囲と同じことをせず、革新的新技術を次々に取り入れてチャレンジすることが小林様モットーであり、みらい研究所文化でもあるからだ。加えて、エナリスは「“当たり前”を変革する」というイノベーション自社存在意義 (アイデンティティ) として掲げる会社でもある。

「R&D(研究開発組織)が保守的であってはなりません。常に3年先、あるいは5年先見据えながら、イノベーションにつながる新しい何かを探し続ける必要があります」(小林様)

さらに、AWS Wavelengthであればハイパフォーマンス経済性に優れたVPPが構築できるとの確信もあった。

「VPPの実用化段階では、数千数万レベル分散型電源アグリゲートして (集めて) 、高速かつ適切制御しなければなりません。それにはクラウド一極集中モデルではなく、エッジコンピューティングモデル採用必須です。従来制御端末側エッジ機能を持たせる方法では、計算処理するアーキテクチャや、高機能デバイス台数が増えることにより運用コストが大きく膨らんでしまうからです。そこで、通信事業者などのネットワークエッジにて計算処理するプラットフォーム必要で、AWS Wavelengthはそのニーズピタリ合致しました。多数デバイスとの通信低遅延処理できるAWS Wavelengthは、VPPにとって理想的エッジ環境になると考えたのです」(小林様)

こうした考えに基づき、エナリスではVPPの構成を図2のように改めた。

図2:従来構成のVPPとAWS Wavelengthを使った新VPPとの違い
図2:従来構成のVPPとAWS Wavelengthを使った新VPPとの違い

従来のVPPでは、個々の分散型電源に対して端末側専用エッジ (高機能IoT機器) を配備する構成採用していた。それに対して新VPPでは、専用エッジ機能をAWS Wavelengthに移行させ、端末側汎用の5Gルーター変更し、高機能IoT機器で行っていた計算処理はすべてAWS Wavelength側にて行っている。また、AWS Wavelengthには、前述したDERMSに担わせてきた制御処理一部移行させている。

この構成の新VPPで実証実験に臨んだところ、以下のような優れた結果が得られた。

周波数制御技術要件計測周期0.1秒以下」を平均0.05秒という数字達成できたほか、通信処理時間の揺らぎも小さく抑えられ、低遅延安定的応答性実現された。

同一エリア内の複数分散型電源 (家庭用蓄電池) を群制御する「エリア協調制御」の周期従来の60秒から1秒に大幅短縮リアルタイム制御実現した。

「KDDI DIGITAL GATE」で実施された実証実験
「KDDI DIGITAL GATE」で実施された実証実験

これらの結果意味について、小林様は次のような説明を加える。

周波数制御にしても、リアルタイムエリア協調制御についても、分散型電源による安定的電力供給には欠かせないものです。すなわち、今回実証実験を通じて、au 5GとAWS Wavelengthを用いて多数分散型電源を扱う当社VPPが、電力安定供給貢献できることが確認できたということです」

またこの結果は、VPPの展開運用高機能IoT機器不要となり、数千数万分散型電源アグリゲートするためのコストが引き下げられることも意味する。

アグリゲートコストが引き下げられれば、VPPが供給する電力をより安価に使える可能性が広がります。今後、5Gルーター普及が進み、製品低価格化進展すれば、さらなるコスト削減効果期待できます」(小林様)

日本初のアグリゲーターとして仮想発電所 (VPP) 事業に注力

2022年4月1日、経産省による特定卸供給事業 (アグリゲーター) 制度 (注)スタートを切り、エナリス即座申請受理された。これにより同社日本第1号の公認アグリゲーターになった。

これを1つの節目としながら、これからもVPPを通じた分散型電源エネルギーサプライチェーンへの取り込みに力を注ぎ、再生可能エネルギー利用拡大促進していく構えだ。

日本エネルギー問題という社会課題に対して真正面から向き合い、真摯に取り組まれているエナリス素晴らしい企業リスペクトしています。次の世代のために、カーボンニュートラル社会づくりに向けて共にチャレンジしていけるよう、KDDIは通信プラットフォーム側面から全力でご支援していきたいです」(海江田)

この言葉を受け、小林様はこう話を締めくくる。

仮想発電所 (VPP) から供給される電力は、当面の間、既存供給電力不足補完するものとして使われると思います。ただし、技術的には多数分散型電源を束ねて大きな発電所仮想的に作り上げ、リアル発電所と同じように安定した電力供給を行っていくことは可能です。VPPの働きによって、いずれは再生可能エネルギー社会主力電源になることを望んでいます」

  • 注) アグリゲーターと呼ばれる事業者が、発電事業者を除く電気供給能力に対し、発電または放電指示し、そこから集約した電気小売電気事業一般配電事業特定拝承電事業などに供給する制度