エネルギー分野で注目されているVPPとは
東日本大震災以降、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの再生可能エネルギーの導入が進みました。ただ、みなさんもご存知のとおり、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギーは、日射量や風の強弱など、天候に左右され、短時間に発電量が増えたり減ったりします。また、電気は貯めておくことができない性質のため、自然エネルギーだけでは必要とされる量の電気を安定的に供給できないのです。
では、なぜこれまで必要な電気が安定して供給されていたかというと、火力・水力・原子力などの大型発電設備を持つ電力会社が、企業や家庭の需要に合わせて、必要な電力を緻密に制御して需要と供給のバランスを取ってきたからです。
実際に私たちが必要とする瞬間のピーク電力を時間的にみると、年間のピーク時間帯は、ごくわずかしかありません。ただし、そのわずかなピーク時間帯の電力需要に応えるために、電力会社は、普段あまり使わない古い火力発電など予備の発電設備を維持し、需給バランスを保ってきたわけです。
最近では、私たちの身の周りには、こういった再生可能エネルギーに加えて、ビル・工場・大型商業施設や需要家の自家発電設備や燃料電池、コジェネレーションシステム、また、蓄電池や電気自動車（EV）、ヒートポンプ給湯器（エコキュート）や空調システムなど、多様なエネルギーリソースが稼働するようになりました。
そこで、これらの分散したエネルギーリソースを、IoTの力により集約（アグリゲーション）し、リモートで統合管理することで、あたかも1つの大きな発電所のように機能させる仮想発電所「VPP」（Virtual Power Plant）が注目されています。
VPPを構築して多くのエネルギーリソースを協調動作させることによって、経済的な電力システムや、再生可能エネルギーの拡大、電力系統の安定化のため、コスト低減、CO2排出量の削減、エネルギー自給率の向上など、様々な効果が期待されています。
このVPPに関わる主な事業者には、需要家との間でVPPサービスを直接契約し、各種リソースを束ねて制御する「リソースアグリゲータ」と、このリソースアグリゲータを束ねて、需給調整／卸電力市場取引や小売電気事業者などと直接取引を行う、「アグリゲーションコーディネータ」が存在します（両方を兼ねる事業者も存在します）。いわばアグリゲータは、電力取引の流れをコントロールする指令塔の役を担っているのです。
エネルギーの需給バランスを上手く制御する、VPPのDRとは？
電力供給の世界では、需要量と供給量（発電量）とを、瞬時瞬時、ぴったり合わせる必要があります。そこで、VPPでは、DR（Demand Response）という手法が用いられます。
これは、企業や需要家などが持つエネルギーリソースを調整することで、ピーク電力の需要を抑制して電力不足を回避したり（「下げDR」と呼びます）、需要を創出して再エネ余剰を吸収したり（「上げDR」と呼びます）して、電力の需給をバランスさせる仕組みです。
アグリゲータは多数の蓄電池など、さまざまなエネルギーリソースの上げ下げ可能量などの状態を把握しておき、需給調整が必要になった時にDRによって蓄電池充放電など、リソース設備を制御し、電力調整量を創出します。DRには国際標準プロトコルであるOpenADR（Auto Demand Response）などを利用します。そこでアグリゲータは、需給調整責任を担う送配電会社が市場約定結果をもとにして指示を送り、アグリゲーションコーディネータを通じて、リソースアグリゲータが自身の監視下にある蓄電池システムやEVなどの各種エネルギーリソースを充放電させるわけです。
具体的には前出の「OpenADR」といったプロトコルを使って、送配電会社がDRを行うための制御情報をアグリゲータに対して送信します。すると、アグリゲータは、配下の蓄電池やEVなどに制御信号を送って、充放電の動作を行うという流れです。
例えば、夕方になると電力の需要が急峻になることがあります。この場合は、下げDRを実施し、需要家の機器出力を落としたり、蓄電池から放電したエネルギーを使ったりすることで、その時間帯における電力供給不足を解消します。
また、日中に太陽光発電による余剰電力がつくられた場合には、逆に上げDRを実施し、その時間帯に余剰電力を需要家の機器で消費したり、蓄電池や電気自動車（EV）に充電したりすることで、電力需要を創出します。このように、上げと下げのDRを適宜実施して、電力の需給バランスを改善させるわけです。
DRには、ピーク時に料金を値上げすることなどで、電力需要をコントロールする「電気料金型DR」と、電力会社やアグリゲータなどと需要家が事前に契約を結び、需要家が期間や時間帯などの要請に応じて、電力需要を調整する措置を取る「インセンティブ型DR」の2つのパターンがあります。
インセンティブ型DRにおいて、下げDRは、需要家が持つ自家発電機の起動や、蓄電池の活用、空調運用など負荷を抑制することで、電力がひっ迫した際に抑制した電気使用量分を発電したとみなして報酬を得るものです。これを「ネガワット取引」と呼んでいます。
このようにVPPとDRを利用した事業を、エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス（ERAB）と呼びます。すでにネガワット取引は始まっていますが、事業として成熟していくのは、まだこれからといったところでしょう。
その理由はいくつかあります。まずは、アグリゲータなどのビジネス提供側が、十分に利ざやが得られていないことが挙げられます。2021年度から需給調整市場が開設されていますが、2024年から提供するメニューを拡大することで、より多くのインセンティブが得られることが期待されます。
また、現状では、需給調整市場では参画要件が厳しいこと、需要家設備のDRの計量は受電点計量であるため、負荷の変動が大きく制御効果が表れない可能性があること、逆潮流などに関する制度面での整備がされていないことなどの課題があります。こういった課題をクリアすれば、VPPの普及に拍車がかかるでしょう。
いずれにしても、将来的にはERABに大きな期待が向けられていることは確かなことです。ゼロカーボンに向けた地球環境の改善の動きも活発化しています。需要家の間でも、VPPやDRの注目度は高く、これから参入の機会をうかがっている状況です。