名古屋大学 エコトピア科学研究所 情報・通信科学研究部門 （大学院 工学研究科 電子情報システム専攻 兼担） 片山 正昭 日本テクノセンター 2011.08.05 無線制御の必要性 since 2001 名古屋大学 エコトピア科学研究所　情報・通信科学研究部門 （大学院 工学研究科 電子情報システム専攻 兼担） 片山 正昭

無線制御は必要なのか？

ISPLC 2011, Udine Panel: Smart Grids since 2001 Masaaki Katayama EcoTopia Science Institute Green Mobility Research Center Graduate School of Engineering of Nagoya University, Japan

Some Special Features of Japan Regional Monopoly 10 companies Each company does all of Generation Transmission Distribution Robust Power Network Layered Structure Small Numbers of I/O Private Communication Networks (Optical, Metal and Wireless with exclusive Channel) Low Non-technical-loss Rate

After March 11, 2011 Hidden Costs of NC Rolling Blackout Spot Light on Green Energy Rolling Blackout Self-dependent factory, campus, house Necessity of Larger Capacity to Exchange Energy between companies Fukusima Tokyo Nagoya

スマートグリッド とは １ 一種の政策パッケージ名 欧州が先行 米国の景気対策法等で注目 スマートグリッド　とは　１ 一種の政策パッケージ名 欧州が先行 米国の景気対策法等で注目 エネルギー政策法(Energy Policy Act 2005) 電力設備老朽化対策 電力需要増大への対応 エネルギー自給安全保障法（Energy Independence and Security Act 2007) 石油依存からの脱却 太陽，風力，原子力利用拡大による発電方式の転換 景気対策法（American Recovery and Reinvestment Act 2009) エネルギー構造改革(45億ドル） スマートグリッド，再生可能エネルギーと系統連携

スマートグリッド　とは　２ Key Words 発電・送配電・電力消費の全体を一体とみた電力送配電システム　　 (System of Systems) 情報・通信技術を活用 (Information and Communication Technologies) 電力潮流と情報の双方向性　　　 (Two-ways flow of Energy and Information) システムの状況をモニターし，変化に自動的に適応制御可能 (Automated control of Network) 高い信頼性 （Self Healing and Cyber Security) 相互接続性 History 　　高品質の電源供給　→　電力需要側管理　→　供給・消費双方の協調

スマートグリッド の世代( 片山提案 ) 第１世代：高品質の電源供給 第２世代：電力需要側管理 スマートグリッド　の世代( 片山提案 ) 第１世代：高品質の電源供給 米国では，中小電力会社が多数存在． 相互接続が複雑 設備の老朽化が深刻．更新が困難 第２世代：電力需要側管理 風力，太陽光等の発電変動を大規模需要家が吸収（制御：発電→受電）　 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 第３世代：供給・消費双方の協調 分散電源：配電網における[逆潮流]制御 分散蓄電：余剰電力の蓄電制御 仮想発電所

スマートグリッド の世代( 片山提案 ) 第１世代：高品質の電源供給 第２世代：電力需要側管理 スマートグリッド　の世代( 片山提案 ) 第１世代：高品質の電源供給 米国では，中小電力会社が多数存在． 相互接続が複雑 設備の老朽化が深刻．更新が困難 第２世代：電力需要側管理 風力，太陽光等の発電変動を大規模需要家が吸収（制御：発電→受電）　 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 第３世代：供給・消費双方の協調 分散電源：配電網における[逆潮流]制御 分散蓄電：余剰電力の蓄電制御 仮想発電所 第４世代：電力網と通信網の融合による新サービス 消費者の電力消費に含まれる情報を活用したサービス スマートメータ (世界：7600万/2009年 -> 2.1億/2014年　米国：5% -> 55%/2015年） 米国：リアルタイムで消費者に情報提供義務

Smart Community, Smart City スマートグリッド　の世代( 片山提案 ) 第１世代：高品質の電源供給 第２世代：電力需要側管理 第３世代：供給・消費双方の協調 第４世代：電力網と通信網の融合による新サービス Smart Community, Smart City

スマートグリッド通信　

スマートグリッド通信 基本技術 特徴 情報収集：センサーネットワーク 機器制御：遠隔制御通信 規模 セキュリティ 信頼性・頑強性 従来のセンサネットワークの想定より大 セキュリティ 扱う情報は高度にプライベート トラヒック量そのものにも情報 信頼性・頑強性 意図的攻撃も想定が必要

大学・社会における 二酸化炭素排出削減のための 電力および環境情報収集・提示技術 Electric Energy EcoTopia

環境問題への情報通信技術の応用 Electric Energy EcoTopia ★心理を考慮した 　　情報提示 消費 照明 エアコン ヒータ --- 環境補助 ＦＡＮ ドライミスト 蓄積装置 温水蓄熱 氷蓄冷熱 PHV EV エネルギー消費 電力・ガス EcoTopia行動 環境 温度，湿度，人数，日照 　・総量削減 　・ピーク削減 　・Green Energyに 　　応じた消費 電力システム状況 ・発電量[風力，太陽] 　・電気料金＝時価! ★高信頼性自動制御 ★センシング（広範囲・（準）リアルタイム）

EE-EcoTopia社会実験 期待される成果 学術的成果 各学問領域での成果 人文理工融合---新たな学問分野の創出 産業的成果 広域センシング技術 行動促進型情報提示技術 供給側からのデマンド制御技術 短周期デマンド制御技術 大規模地区総合省エネ手法の確立 大学経営・運営面 省エネルギーによる経費節減 ＣＯ２削減に対する政策的要求への回答 社会貢献 地域の省エネ・ＣＯ２削減への適用

研究課題 多地点多路回路電力消費情報収集方式 多地点多項目環境情報収集方式 EcoTopia行動を促す情報提示方式 電力システムの負荷を軽減するデマンド自動制御 快適性とは？（季節によっても異なる） 短周期の電気機器自動制御 自然エネルギ発電 発電システム 発電量変動特性のモデル etc.

広域の多数の機器の制御は 持続可能な社会実現の鍵 無線制御は必要なのか？ 広域の多数の機器の制御は 持続可能な社会実現の鍵

ロボットや産業機器の無線制御 産業機器のインテリジェント無線制御 ライン組換えコスト・時間の大幅削減 機器配置の配線による制約からの開放 自律移動する産業機器の制御 無人搬送台車 ロボット 高速クレーン センサ等の追加の容易さ　 固定電話　→　携帯電話 有線ＬＡＮ　→　無線ＬＡＮ 　　　有線制御　→　無線制御？！ 現場では大きな期待

無線制御 古くて新しい分野 ものづくりの高度化：ネットワーク生産システム 高度交通システム 家庭内オートメーション コジェネ（太陽光発電） 無線制御　古くて新しい分野 無線技術の適用範囲の拡大・開拓 ものづくりの高度化：ネットワーク生産システム 高度交通システム　 家庭内オートメーション コジェネ（太陽光発電） EV,HEV 家庭内セキュリティ(施錠集中管理等)

もちろん環境以外の分野でも． 黒電話 → 携帯電話 と同様のインパクト 無線制御は必要なのか？ もちろん環境以外の分野でも． 黒電話 → 携帯電話　 と同様のインパクト

無線制御の面白さ 無線制御の重要性は増大 無線制御は制御にとってもおもしろい分野 無線制御は無線にとって新しい応用分野 制御の動作が確率過程に（安定の保障は不可能） 無線制御は無線にとって新しい応用分野 従来の無線の品質尺度では不十分 従来の制御の品質尺度では不十分---確率的尺度が必要 部分の品質応用層まで含めた最適化が可能・必要 同期動作など時刻の概念が必要