Hill Top viewed from Riggs High Road
© Copyright Neil Theasby and licensed for reuse under this Creative Commons Licence.
TE通信インターフェイス標準概欄「その１」～「その５」で、実に久しぶりにトランザクティブ・エネルギーの話題を取り上げました。
9年前（2014年）に「トランザクティブエネルギーその１」～「その10」で、多分日本で初めてその存在をブログで紹介し、2015年と2016年には、「トランザクティブ・エネルギーに関する新たな動き」と「その２」でNIST（米国標準技術研究所）のTE対応についてご紹介しました。
2017年になると、TEの実装としてブロックチェーン技術に注目が集まり、当ブログとしても「分散型エネルギー資源有効活用に向けたブロックチェーンの役割」、「その２」や「LO3 Energyは今はやりのブロックチェーン技術を使いこなせるのか？」でTEと関連付けて情報を提供してきました。
ところが2018年「ビッグデータ、AIおよびデジタル・ツイン、DistribuTech2018で存在感」で、技術内容とは無関係ですが、同年米国サンアントニオ市で開催されたDistribuTECH2018に行った際、OpenADRアライアンスのブースで、トランザクティブ・エネルギーの第一人者で、トランザクティブ・エネルギー協会（Transactive Energy Association：TEA）会長のEdward Cazalet氏に偶然遭遇し、名刺交換できたことをお知らせしたのが最後で、その後TEの技術動向に関するフォローができていませんでした。
そこで、これから何回かにわたって、米国NISTのTE対応がその後どうなっているのかについて、確認しようと思います。
その前に、今回は、NISTのSMART GRID GROUPのページ「Transactive Energy: An Overview」で、NISTがTEについてどうしようとしている／していたのか確認しておきましょう。
トランザクティブ・エネルギーの概要
進化するスマートグリッドは、再生可能エネルギーの増加と分散エネルギー管理技術の使用により、エネルギー生産者と消費者間で市場ベースのトランザクティブな交換を通じて効率を大幅に向上させる可能性があります。しかし、これらの交換を可能にするためには、近代化されたグリッドには新しい経済ツールとプロセスが必要です。この新しいアプローチを説明するために一般的に使用される用語は「トランザクティブ・エネルギー（TE）」です。
TEは、「価値を主要な運用パラメータとして使用して、全体の電気インフラストラクチャを通じて供給と需要のダイナミックなバランスを可能にする経済および制御メカニズムのシステム」として定義されています。この定義は、元々米国エネルギー省のGridwise Architecture Councilによって提案され、現在NISTが使用しています。
How is Electricity Priced? And What Does Electricity Really Cost?
電気料金はどのように設定されているのか、そして電気は実際にはいくらかかるのか？
電気の供給コストは、実際には分ごとに変動します。例えば、ピーク需要の時間には、通常は午後から早い夕方にかけて、電気を供給するコストが高くなります。需要に加えて、任意の時間点での電気のコストに寄与する多くの他の要素もあります。もしこのコストに関する要素を詳しく知りたい場合は、米国エネルギー情報局のウェブサイトが有用な説明を提供しています。
しかし、今日の消費者は、これらの日々や時間ごとの変動を経験していません。なぜなら、彼らが支払う価格は、電気を提供する季節平均コストに基づいているからです。この経済モデルは過去にはうまく機能していましたが、それは他の私たちの生活の他の領域で使用されている多くの他の経済モデルや市場よりもはるかに単純です。
従来の一律料金モデルは、今日出現しているスマートグリッドに対して更新される必要があります。経済アプローチが変わり始める一つの理由は、電気グリッドに対するストレスの増加です。例えば、断続的な再生可能資源（風力と太陽光）の使用の増加は、もっとまたはもっと少ない電力の要求に対応する複雑さを増加させます。新しいストレスの別の例は、配電網での屋根上の太陽光発電とバッテリーの使用の増加であり、これは伝統的には発電源を組み込むように設計されていませんでした。経済モデルの変更を推進する第二の主要な要因は、消費者により大きな価格透明性、選択肢、および制御を提供する改善された技術の利用可能性の増加です。
ニューヨーク、カリフォルニア、ハワイなどの州の規制機関は、グリッド市場構造の変更を探求し始めています。オーストラリアやオランダその他の国でも新しいアプローチを探求しています。
トランザクティブ・エネルギーのアプローチは、生産者と消費者がエネルギー供給とエネルギー需要をより密接に一致させ、バランスを取る方法を提供します。エネルギー供給者とユーザーが特定の時間と場所での電気の価値に合意できる場合（経済学者はこれを「市場アプローチを通じてエネルギー製品の価値を金銭化する」と呼びます）、生産者と消費者はそれぞれ、その特定の価格で取引を進めるかどうかを決定できます。
この市場ベースのアプローチの意味するところをよりよく理解する必要があり、その追加の複雑さを管理するためのツールを開発する必要があります。これは、透明性、選択肢、および消費者の使いやすさを確保する方法で行われる必要があります。同時に、系統を制御および管理する運営者は、これらの新しいツールを使用しながら、電気を安全かつ確実かつ効率的に提供し続けることができる必要があります。
NISTその他の関係者は、さまざまな視点からトランザクティブ・エネルギーのアプローチを探求しています:
- 物理学の法則から経済学の原則まで、
- 電気工学の詳細部から、消費者の日常の決定を駆動する個人的および社会的価値に至るまで、そして
- 連邦および州の規制の合法性から、グリッド運用の多くの異なる側面を定量化および評価するために役立つ測定科学に至るまで。
TE’s Potential Benefits for Consumers
トランザクティブ・エネルギーのアプローチが消費者に提供する主要な利点をあげましょう：
- グリッド資産（すなわち、グリッドを構成するハードウェア—変圧器やスイッチから車の充電ステーションやスマートメーターまで）を「よりうまく利用して、特にピーク需要条件下でのコストを削減できます。
- より大きな耐性と信頼性を得ることにより、大きな嵐での停電の長さと頻度を減らします。
- 選択肢と情報が増加えるので、消費者は個人的なエネルギー使用に関して、より大きく制御することができます。
- 再生可能エネルギー資源の使用が増加し、個々の消費者に、より大きな社会的環境目標に貢献する満足感を与えます。
次に、消費者がどのようにトランザクティブ・エネルギー・アプローチを利用できるか、いくつかの例を挙げてみましょう：
- 電気を大量に使用する家電製品（エアコン、衣類乾燥機、食器洗い機、給湯器など）については、消費者の快適さや利便性への欲求、あるいはコスト削減への欲求、あるいはこれら2つの欲求のバランスに最も適した時間帯に家電製品の電源をオン・オフするように、これらの家電製品の「スマート」バージョンをプログラムすることができます。
- 電気自動車のバッテリーは、電気代が最も安い時間帯（例えば、多くの人が寝ている夜間、風力発電が盛んな地域の風の強い日、太陽光発電が盛んな地域の晴れた午後）に充電することができます。充電されたバッテリーは、車への電力供給に加えて、停電時に家庭用電力を供給したり、電力価格が高い時（例えば、地域全体でエアコンが多用される夏の暑い日）に送電網に電力を売ったりするのに使うこともできます。
TE’s Potential Benefits for Society
TEの社会に対する潜在的な利点
トランザクティブ・エネルギーのアプローチが社会にもたらす主要な利点をあげてみましょう：
- グリッドが過負荷の場合にエネルギー使用を削減する（顧客側の応答）ことにより、新しい発電所の建設の必要性を削減できます。顧客にエネルギー使用のタイミングを管理および調整するツールを提供することにより、エネルギー使用の大きな日々の変動をスムーズにすることができます—これを「デマンドレスポンス」と呼びます。
- コストの安い（特に風力と太陽光などの変動姓の）再生可能エネルギーでの発電が増加するので、グリッドの運用に新しいツールが必要となりますが、TEはこれらのツールを提供できます。公益事業は、スマートデバイス、住宅、または建物に送信する価格信号を通じて、消費を増加または削減して供給と需要バランスをとれるよう、消費者に「頼む」ことができます。
- トランザクティブ・エネルギーによって分散型のシステムが増え、信頼性と耐性は高まります。極端な気象イベントの発生数が増加するにつれ、これは特に重要です。
- 市場の力を利用してグリッドに対応する技術とグリッドに優しい消費者行動を奨励することができ、効率と信頼性の向上を促進することができます。
What is NIST Doing with Transactive Energy?
NISTはトランザクティブ・エネルギーで何をしようとしているのでしょうか？
- NISTその他の組織の研究者は、Transactive Energy Modeling and Simulation Challenge（略称TEチャレンジ）に参加しています。このTEチャレンジを通じて、NISTはシミュレーションツールを持つ研究者や企業を他の電力系統関係者と結びつけ、TEアプローチを実際の系統の問題に適用しながら、モデリングとシミュレーションのプラットフォームを実証します。
- NISTの科学者とエンジニアは、系統運用のローカル最適化およびマイクログリッドに焦点を当てた2つの新しいテストベッドで研究を行っています。
- NISTの研究者は、家庭用エネルギー管理のための新しいアルゴリズムを開発しています。
- NISTはエネルギー省や業界主導のグループ（SGIPやスマート電力アライアンスなど）と協力し、トランザクティブ・エネルギーの可能性を探り、認知度を高めています。
Additional Resources for Learning about Transactive Energy
以下は、トランザクティブ・エネルギーについて学ぶためのその他のリソースです。
GridWise® Architecture Council（GWAC）は、アメリカ合衆国エネルギー省によって設立され、国内の電力系統に関わる多くのエンティティ間での相互運用性を促進することを目的としています。GWACのチームは、電力供給チェーンとユーザーの多くの構成要素を代表するメンバーで構成されています。GWACは、スマートグリッド技術のさまざまな実装に対する実用的なリソースとして業界にガイダンスとツールを提供します。
ミッション：GWACは、電力系統全体での相互運用性の目標を明確にし、相互運用性を可能にするために必要な概念とアーキテクチャを特定し、国内の電力系統を構成するシステム、デバイス、機関の相互運用を促進するための具体的なステップを開発します。その価値の多くは、系統運用に関与する自動化、情報、および制御システムの数が増えることによる統合にあります。
Transactive Energy Association（TEA）は、トランザクティブ・エネルギーの標準、技術、および市場の開発と採用を促進するために設立された国際的な業界団体です。トランザクティブ・エネルギーは、経済効率、信頼性、および環境改善という三つの目標に向かって、エネルギー取引のための分散型市場において顧客と供給者を参加者として関与させます。
ミッション：TEAの使命は、以下をサポートすることです。
- トランザクティブ・エネルギー標準の採用。
- トランザクティブ・エネルギーをサポートする技術の研究と開発。
- トランザクティブ・エネルギーに基づいた市場とビジネス慣行の研究と開発。
- 競争市場とフランチャイズ市場における電気エネルギー供給者、顧客、および規制当局へのトランザクティブ・エネルギー教育。
Greentech Mediaのニュース記事：A How-To Guide for Transactive Energy
この記事は、トランザクティブ・エネルギーに関するフレームワークとその実世界での応用例について説明したもので、Pacific Northwest National LaboratoryのRon Melton氏のインタビューを引用して、トランザクティブ・エネルギーが解決しようとする主要な課題について説明しています。それは、分散型エネルギーリソース（DER）が急速に増加している現在、既存のユーティリティとグリッドオペレーターのネットワークと制御システムでは、これらのリソースを効率的に管理することがほぼ不可能であるという点です。
実世界でのトランザクティブ・エネルギーの応用例として、Pacific Northwest Demonstration ProjectとAEP OhioのGridSMARTプログラムを取り上げています。これらのプロジェクトは、トランザクティブ・エネルギーの概念を地域的なスケールとよりローカルなスケールでテストしています。
スマートグリッドの進化に伴い、再生可能エネルギーの利用と分散エネルギー管理技術が増加している中で、エネルギー生産者と消費者間の市場ベースのトランザクティブ・エネルギー（TE）交換の可能性を探るプロジェクトである「TEチャレンジ」のコラボレーションWebサイト
このプロジェクトは、複数のフェーズで構成されています。Phase Iでは、TEのシナリオと基準となるグリッドコンポーネント、共通のプラットフォームコンポーネントモデル、規制環境の分析、共通のトランザクティブサービスの分析が行われました。Phase IIでは、これらの成果を基に、TEの実装を促進するためのさまざまな目標が設定されています。
TEチャレンジの目標は、TEシステムの分析をサポートできるモデリングとシミュレーションツールを特定・進展させること、TEの潜在的な利点についての認識を高めること、そしてTEの実証に向けた知識の適用を促進するコミュニティを形成することです。
本日はここまでとします。
今回も、資料の要約はChatGPTで行いました。
次回は、TEチャレンジ Phase Iについて、詳しく見てみようと思います。
終わり
- 投稿タグ
- Standard, トランザクティブ・エネルギー, 標準化
