Microsoft Word - 報告書（HP公開版）_C3事業.docx

次世代エネルギー技術実証事業成果報告

【平成 26 年度（補正予算に係るもの）

】

事業者名 ：学校法人早稲田大学 補助事業の名称：C-3.ネガワット取引に係る共通基盤システムの開発・調査・研究・接続実 証 マルチエリア対応大規模スケーラブル DR 共通基盤システムの研究 事業期間：平成 27 年 4 月から平成 28 年 3 月 複数の電力事業者、複数のアグリゲータが複数エリアの需要家にまたがって DR サービスを 行う環境下において、スケーラブルかつ効率的にアグリゲータや需要家を収容し、構成の変 更にも柔軟に対応し得るマルチエリア対応大規模スケーラブル DR 共通基盤技術を確立すると ともに、実際に本技術を適用した DR 共通基盤システムを構築し、C-1 事業で採択された電力 事業者とアグリゲータを収容することによって、フィージビリティとスケーラビリティの検 証を行う。また、このような大規模 DR 環境下で OpenADR2.0b 及び JSCA デマンドレスポンス・ インタフェース仕様書に則って、実サービスで想定されるレベルの運用性を実現し得ること を検証し、課題抽出することを目的とする。 実証事業の目的・目標 上記の目的・目標を具現化するにあたり、以下に示す事業内容を展開する。 ① 複数の電力事業者、複数のアグリゲータが存在する環境下で、スケーラブルかつ効率的 にアグリゲータを収容し、複数電力事業者と契約するアグリゲータがなるべく少ない設 備コストで各々の電力事業者からの DR メッセージを受信できるようにするとともに、 非常に多数のアグリゲータが参加する場合でも、スケーラブルかつ電力事業者側の負担 が少ない形で収容することを可能とするマルチエリア対応アーキテクチャの検討。 ② DR メッセージにエリアや電力事業者を識別する情報を付加し、DR メッセージを受信し たアグリゲータが適切に需要家を制御するためのエリア識別制御方式の検討。 ③ アグリゲータ側のマルチエリア対応方式や、希望する通信方式に応じて、効率的な収容 構成を実現するマルチエリア・アグリゲータ収容方式の検討。 ④ 以上のアーキテクチャ、実現方式を実装したマルチエリア対応大規模スケーラブル DR 共通基盤システムの構築及び、C-1 事業に採択された電力事業者及びアグリゲータの収 容による、フィージビリティ及びスケーラビリティの評価と課題抽出。 ⑤ C-1 事業採択事業者との連携による、上記 DR 共通基盤上での OpenADR2.0b 及び JSCA デ マンドレスポンス・インタフェース仕様書に則った DR サービス運用性の評価検証と課 題抽出。 実証事業の概要

本事業で構築した、マルチエリア対応大規模スケーラブル DR 共通基盤システムの構成を図 1 に示す。なお、アグリゲータ（全 21 社）と需要家は数が多いため、省略して記載した。 図1 マルチエリア対応大規模スケーラブル DR 共通基盤システムの構成 電力事業者 収容ノード （NTTコム） 電力事業者 収容ノード （東芝） アグリゲータ 収容ノード （東芝） アグリゲータ 収容ノード （三菱電機） アグリゲータ 収容ノード （日立） 東京電力 需要家群 中部電力 需要家群 関西電力 需要家群 アグリゲータ L マルチエリア対応大規模スケーラブルDR共通基盤システム アグリゲータ M アグリゲータ N 東京電力 中部電力 関西電力 アグリゲータ 収容ノード （NTTコム） 実証事業のスケジュール 実証事業の成果

本事業の成果は下記の通り。 ① 一般電気事業者 3 社とアグリゲータ 21 社が参加し、アグリゲータが複数電力エリア の需要家にまたがって DR サービスを行うマルチエリア環境の C-1 事業において、ス ケーラブルかつ効率的にアグリゲータや需要家を収容し、構成の変更にも柔軟に対応 し得るマルチエリア対応大規模スケーラブル DR 共通基盤技術の設計と構築を行っ た。 具体的には、アーキテクチャ上の設計目標として下記の 4 点を定め、  マルチエリア対応とスケーラビリティの実現  アグリゲータ VEN における構成・通信方式の多様性の許容  DRAS 機能に対する機能制約の最小化  DR 共通基盤システム内オーバーヘッドの最小化 これらの目標を満たし得るアーキテクチャとして、電力事業者を収容し DR イベント の運用管理を行う複数の電力事業者収容ノードと、アグリゲータを収容し DR メッセ ージのルーティングとプロトコル変換を行う複数のアグリゲータ収容ノードを、XMPP 等の PUSH 型のトランスポートメカニズムによってメッシュ型にクロス接続する、2 階層のマルチエリア対応アーキテクチャを考案した。 また、本アーキテクチャを実現するために、下記の技術方式を考案した。  電力事業者収容ノードが DR イベントを実施する電力エリアを識別するためのエ リア識別子（eiTarget.resourceID）を DR メッセージに付加し、アグリゲータ 収容ノードとアグリゲータがエリア識別子に基づいて、DR メッセージのルーテ ィングを行うエリア識別制御方式。  アグリゲータ収容ノードが、配下のアグリゲータの採用する任意の VEN 構成と 任意の OpenADR2.0b トランスポートメカニズムを受容し、DR メッセージをプロ トコル変換し転送するマルチエリア・アグリゲータ収容方式。 以上のようなマルチエリア対応アーキテクチャ、エリア識別制御方式、マルチエリ ア・アグリゲータ収容方式を実装したマルチエリア大規模スケーラブル DR 共通基盤シ ステムを、2015 年 8 月開始の C-1 事業の実証に間に合うようスケジュール通り構築し た。 ② C-1 事業の実証開始に先立ち、2015 年 7 月第 1 週から C-1 事業の全電力事業者及び全 アグリゲータを DR 共通基盤システムに収容した上で、C-1 事業共通 DR メニューを用 いた機能試験（アグリゲータ接続試験）を行うことにより、DR 共通基盤システムの機 能評価を行った。 接続試験の結果、全電力事業者と全アグリゲータ（需要家までの通信確認含む）の 間で、全ての C-1 事業共通 DR メニューの DR 発動予告と DR 受諾応答の授受に成功し、

DR 共通基盤システムが C-1 事業に供せるレベルの機能及び性能を満たすことを確認 した。 マルチエリア対応については、マルチエリアで実証を行うアグリゲータ 10 社中、6 社が単一アグリゲータ VEN 上でエリア識別子（ただし 1 社は resourceID ではなく marketContext を使用）を採用し、マルチエリア識別制御方式が正しく機能すること を確認した。また、マルチエリア・アグリゲータ収容方式については、アグリゲータ 接続試験においてほぼ全ての VEN 構成とトランスポートメカニズムの組合せを試験 し、問題無く収容可能であることを確認した。 以上のように、DR 共通基盤システムのアーキテクチャの目標の内、マルチエリア 対応とスケーラビリティの実現、及びアグリゲータ VEN における構成・通信方式の多 様性の許容の 2 点について達成できたことが本評価によって確認できた。 ⑤ 前述の C-1 事業実証開始前のアグリゲータ接続試験において計測した計時データに 基づき、DR 共通基盤システムのノード間通信時間とノード内処理時間を算出した。 計測の結果、DR 共通基盤システム内のノード間通信時間については概ね 1 秒未満 であり、PUSH 型トランスポートメカニズムを採用した効果が確認できた。また、ア グリゲータ収容ノードとアグリゲータ VEN 間の通信時間についても、NTP による誤差 を除けば概ね 1 秒未満との結果が得られた。ただし、アグリゲータ VEN のトランスポ ートメカニズムが HTTP-PULL の場合は別途ポーリング時間が必要なことに留意が必 要である。 一方、アグリゲータ収容ノードの内部処理時間については、DR 発動予告の処理に おいて、アグリゲータ VEN のトランスポートメカニズムがポーリングを必要としない XMPP/HTTP-PUSH の場合で 6～11 秒、アグリゲータ VEN のトランスポートメカニズム の影響を受けない DR 受諾応答の処理で、1 秒未満～34 秒であった。DR 発動予告に関 する DR 共通基盤システムの内部オーバーヘッドを計算すると、最も条件の厳しい 10 分前予告 DR の反応時間に対しても概ね 1.2～2%程度の比率となり、本実証において は十分な性能と考えられる。 以上のように、DR 共通基盤システムのアーキテクチャの目標の内、内部オーバー ヘッドの最小化については、少なくとも本実証において要求される性能に比して十分 な結果が得られたと考えられる。本結果は現時点の asis の実装によるものであり、 アグリゲータ収容ノード内の内部的なポーリング周期等のチューニングにより、さら なる性能向上が可能と考えられる。 ④ C-1 事業の共通 DR メニューでは検証することができない、実サービスにおいて必要 になると想定されるより高度な DR 運用ユースケースを C-3 事業独自 DR メニューとし

て定義し、一般電気事業者及び一部アグリゲータの協力の下、C-1 事業共通 DR メニ ューの発動頻度の少ない 10～11 月期に実証を行った。 実証に先立ち、実サービスにおいて想定されるレベルの DR 運用ユースケースを明 確化するために、C-1 事業参加の一般電気事業者 3 社と議論を行い、削減容量指定 DR （LOAD_DISPATCH）、持続時間変更、削減容量変更、キャンセル、反応時間 2～3 分の FastDR の 5 つのユースケースを策定した。一般電気事業者がこれらのユースケース を組み合わせて作成した DR 運用シナリオの DR メッセージを、逐次アグリゲータに送 信することによって実証評価を行った。 実証スキームの制約により需要家の参加が得られなかったため、アグリゲータまで の機能試験には留まるが、シナリオは全て問題無く実行され、DR 共通基盤システム において実サービスを想定したレベルの DR 運用が可能であることを確認した。また、 これにより、DRAS 機能に対する機能制約を最小化するというアーキテクチャ設計上 の目標を達成したことが確認できた。 ⑤ DR 共通基盤システムのアーキテクチャ的な信頼性を評価するために、C-1 事業実証期 間中の運用実績に基づいて、可用性の評価を行った。DR 共通基盤システムは 2015 年 8 月 1 日～2016 年 1 月 31 日までの C-1 事業実証期間中に、3 電力事業者合わせて延 べ 1,109 回（アグリゲータ毎にカウント）の DR イベントを発動し、その内 DR 共通基 盤システムの原因によって正常に実施できなかった DR イベントは無かった。 ただし、ハードウェアやネットワークまで含めたシステム全体としての可用性の観 点で見ると、実証期間中に 3 件のノード障害と 2 件のネットワーク障害が発生し、そ の内 1 件のノード障害（ハードディスク障害）において、電力事業者が DR 発動計画 を変更する必要が生じた。実際に C-1 事業の実証に影響を与えた障害は本件のみであ るが、一時的に一部ノードが使用できなかった 4 件の復旧時間は計約 104 時間であり、 仮にお盆・年末年始や計画停電を除いた全実証期間の約 4,056 時間をサービス期間と 見なすと、稼働率は 97.4%になる。しかし、ネットワーク障害 2 件は DR 共通基盤シ ステム外の原因であり、またハードディスク障害によるノード障害 1 件を実証事業故 の特殊要因と見做して除外すると、稼働率は 99.5%ととなり、実証に供するための DR 共通基盤システム、或いはアーキテクチャ的な観点からは十分な信頼性を達成したと 考えられる。 今後の課題としては、PUSH 型トランスポートメカニズムにおける通信監視の問題 があり、商用時には何らかの自動監視の仕組みが必要と考える。特に XMPP について は汎用のツールが無いため、XMPP Ping 等を利用した通信監視の仕組みを開発し、DR 共通基盤システムのノード間とアグリゲータ間で共通化することが望ましいと考え る。