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  5. 日本のエネルギー問題を解決するイノベーション創造 -「バーチャルパワープラント構築実証実験」プロジェクト-

RECRUITING 2020

モノを作る。移動する。意思を伝える。
暮らす。私たちのすぐ側に、京セラはいる。

Project Story 03 日本のエネルギー問題を解決する
イノベーション創造
-「バーチャルパワープラント構築実証実験」プロジェクト-

Overview

東日本大震災以降、再生可能エネルギーの活用を
機軸にエネルギー政策の見直しが叫ばれる日本。
各種エネルギーの効率的活用に注目が集まる中で、
京セラでは
複数の分散型電源(家庭用燃料電池や
蓄電池、電気自動車など)を
ネットワークでつなぎ、遠隔・統合制御することで
まとまった電力を確保しようという
「仮想発電所:バーチャルパワープラント(VPP)」
構想の実証試験をスタート。
また、家庭や工場など電力需要家側の機器を制御し、
電力の需給バランスを
コントロールする
ディマンドリスポンス(DR)のシステム開発も進む。
長年にわたって太陽電池の開発・普及に
取り組んできた京セラが担うのは、
新たなエネルギーマネジメント技術開発の一翼。
日本が目指すエネルギーの未来を
形作る若きプロジェクトメンバーの思い、
そして彼女たちを突き動かす原動力に迫る。

Project movie

Project member

  • ソフトウェア開発所属
    研究開発
    物理学専攻

    吉谷

  • ソフトウェア開発所属
    研究開発
    情報・通信工学専攻

    中垣

  • ソフトウェア開発所属
    研究開発
    経営システム工学専攻

    泉谷

日本の“未来”を創造する
責任と喜び。
先進エネルギーマネジメント
システムの実現を目指す
一大プロジェクトに挑む。

#01 太陽光発電のパイオニアとして目指す
「仮想発電所の実現」

第1次オイルショック以降、資源の乏しい日本において、エネルギーの自給自足を目指して太陽光発電システムの開発、製造・販売を積極的に行ってきた京セラは、その豊富な実績を携え、経済産業省が実施するVPP構築実証事業に2016年度から参画。

現在は、主に太陽電池と蓄電池を導入している家庭において、電力消費の流れ(パターン)をITによって自動でコントロールする自動ディマンドリスポンス(ADR)の可能性を探究している。分析チームのリーダー・吉谷は自身の役割をこう語る。「私たち開発チームは、京セラの太陽電池・蓄電池を導入している全国の家庭のうち、実証事業へ参加協力をいただいた数百世帯の家庭を対象に、HEMS(ホーム・エネルギー・マネジメント・システム)※1を通じて、蓄電池を遠隔制御する実験を行っています。その中での私の主な役割は、メンバーがより精度の高い制御を実現するためのアプリケーション開発やデータベース、クラウド環境の整備などです」。

吉谷が構築した開発環境の下で、ADRのアルゴリズム開発などを担うのが中垣。まだ入社3年目の若手だ。電力会社から発信される節電指令に対して、数百世帯ある家庭の中から、“どの家庭に、どれだけ電力使用を抑えてもらうのか”という非常に複雑な判断を下すためのアルゴリズム開発や検証など主要ミッションを担う。

  • ※1 電力の使用量を可視化・コントロールすることによって、消費者による自主的な省エネや節電対策をサポートする家庭用の電力管理システム。

VIRTUAL POWER PLANTバーチャルパワープラント

経済産業省が実施する
バーチャルパワープラント(VPP)
構築実証事業に参画中

分散型エネルギーリソース(蓄電池や再エネ発電設備など)をIoTを活用した高度な
エネルギーマネジメント技術によって遠隔・統合制御し、仮想的に1つの発電所(VPP)のように機能させることで、安定かつ適切なエネルギー需給の構築を目的とした実証を行っています。

バーチャルパワープラントの図

※図をクリックすると拡大できます。

VPP実証からスマートグリッドへ

京セラでは、家庭や工場などの電力消費地と、各所で生み出された再生可能エネルギーをネットワークで結び、
最新の蓄エネ/マネジメント技術をIT技術を駆使して需給バランスを保ち、より多くの再エネ導入を目指しています。

VPP実証からスマートグリッドへの図

※図をクリックすると拡大できます。

#02 電力需給バランスの完全なる一致を目指し、
ゼロベースからのスタート

プロジェクトにアサインされた当時の心境を中垣が振り返る。

「入社1年目に、スーパーマーケットの空調制御システムを用いたADRの実証試験に携わりました。途中から参加したため、制御アルゴリズムは既に構築されていましたが、次年度から私が担当することになった太陽電池と蓄電池を使った実証は、何もない状態からのスタート。正直不安はありましたね」。

そしてもう一人、アルゴリズム解析や蓄電池のシミュレータの開発など、中垣のサポート業務を担うのが泉谷。
入社直後からプロジェクトに参加した彼も、中垣と同じく最初は大きな戸惑いを感じたと言う。

「VPPやADR、リソースアグリゲーター※2など、とにかく聞いたことがない言葉ばかり。その意味を理解するだけでもかなり苦労しました」。

電力の需給バランスが崩れると周波数の変動を招き、停電などの事故につながるため、電力会社は常に発電量を増減させてバランスを保っている。
一方、ADRは、節電指令などによって電力使用量を増減させて、需給バランスを保とうとするものだが、そのアルゴリズム開発は非常に難易度が高い。眼前にそびえ立つ大きな壁に向かって、中垣たちの地道な取り組みがスタートした。

  • ※2 リソースアグリゲーター:家庭や企業などの需要家(電力使用者)と、電力制御に関するサービス契約を直接締結し、需要家の機器の制御を行う事業者。京セラはこれにあたる。

#03 膨大なデータ分析を元に、
緻密なアルゴリズム開発を進める日々

2017年4月から始まった制御方法の検討では、ホワイトボードを前にメンバー同士で話し合い、構想を詰める日々が続いた。中垣は言う。

「蓄電池の動作は端的に言えば、充電するか放電するかだけです。電力会社からの『電力需要を下げなさい』という指令に対しても、昼間、太陽光発電中は余った電力を電力会社に供給し、夕方以降、発電ができない時間帯は蓄電池の放電で家庭内の電力をまかなうなどのやり方が考えられます。そこで、実証に参加いただいている全国のご家庭の消費電力データを分析しながら、徐々にアルゴリズムを固めていきました」。

シミュレーションを繰り返し、アルゴリズムの精度向上を図る一方で、高精度な需要予測と指令値の実現は困難を極めた。

「ネットワークを介した制御なので、どうしても遅延誤差が生じてしまいます。それを見越して調整を行っても想定需要が予想外に拡大し、指令値を達成できないことも多く、悔しい思いをしましたね」。

中垣たちはそのギャップの最小化を念頭に、電力使用状況の異なる家庭間で相殺を図るなど、半年以上にわたって複雑かつ詳細なアルゴリズムを模索、構築し続けた。

そして迎えた2017年12月。実証スタートの幕がついに切って落とされた。

#04 今、この瞬間の働きが、
未来のエネルギーのあり方に直結する。
その自負を原動力に

2020年まで続く実証を通じて、制御技術の確立を目指すVPP。
中垣たちのトライ&エラーの日々は、現在もその途上にある。

プロジェクト参加当時、まだ新入社員だった泉谷は
「プロジェクトを通じて、未来のエネルギー市場を京セラの技術で牽引していきたいという思いが芽生えましたね」と自身の変化を語った。

リーダーの吉谷は、開発環境のさらなる充実を誓う。
「膨大なデータの蓄積に比例して、メンバー発信のアイデアも増え続けており、すぐに試せる環境を整えることで事業化へのスピードは加速するはずです。そのために、クラウドやオープンソースの検討・導入、体制の再構築も図っていきたいです」。

そして中垣は目指す未来を見据え、強い決意を持って、これからも前進し続けていく。
「地元の北海道で発生した北海道胆振東部地震では、被害の大きさに心を痛めました。また、実家も友人宅も大規模停電の影響を受けました。今、私たちが取り組んでいるVPPやADRの取り組みが進めば、地域やコミュニティなどで互いに電力を融通しあうことも可能で、災害に強い街づくりにも貢献できると信じています。私たちの取り組みの成否が日本のエネルギー政策を左右するという責任と自負を胸に、必ず大きな成果を手にするつもりです」。

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