世界のエネルギー業界は現在、大きな変革の只中にあり、電力網はこの転換における重要な構成要素となっています。日本におけるスマートグリッドシステム構築への取り組みは、2011年の東日本大震災を受けて経済産業省（METI）が主導した電力システム改革を基盤としています。同改革は、より安定的な電力供給システムの確立、コストの削減、そして小売電気事業者によるより合理的な選択を目的としていました。
日本の電力部門もまた、需要の伸び悩み、再生可能エネルギー電源（RES）の導入容量の拡大、そして改革の進展により、大きな変化を遂げています。電力網へのRESの統合は現在、限界費用がゼロに近づくことで、卸電力市場における電力価格、発電所の設備利用率、そしてその収益を押し下げています。このことが、コスト回収の予見性の低下と、発電事業者による発電所建設への投資の減少を招いています。
発電への投資を促し、短期・長期にわたる予備力・供給力の予見性と効率性を確保するため、kWh、kW、ΔkW、環境価値に区分された、電源に対する公正な報酬の市場メカニズムが構築されました。ネガワット取引（DR：デマンドレスポンス）はΔkW価値の観点から推進されており、これはエネルギー源の多様化と供給力・予備力の確保に資するものです。
日本が掲げる53GWの太陽光発電（PV）容量の目標は、ピーク需要の約33%を賄うものですが、周波数の変動、余剰電力の発生、送電容量の不足、送電網における慣性力の不足といった重大な課題があります。これらの課題に対処し、RESの導入容量を拡大するため、蓄電池システム（BESS）、電気自動車（EV）、ヒートポンプ給湯器（HPWH）の効率的な活用など、さまざまな対応策が検討されてきました。
近年、日本の電力システムは、地震、台風、豪雨といった自然災害により繰り返し混乱に見舞われています。大規模な自然災害から復旧するには、技術的な対策、継続的な運用支援、そして事業運営を通じて復旧できる電力システムを構築する必要があります。
日本の「3E＋S」計画は、再生可能エネルギーを大幅に導入した、非間欠的でスマートかつ柔軟な電力システムを実現し、「3E＋S」の基準を満たすことを目指しています。
日本のスマートグリッド導入は大きく進展しており、電気学会（IEE）は、スマートグリッドとは制御技術、情報交換、分散コンピューティング、センサー、送変電設備を統合し、再生可能エネルギー電源（RES）の導入を通じて持続可能な効率性、経済的に成立する電力供給、安全性を実現する電力システムであると述べています。太陽光発電の出力抑制を回避するための実行可能な解決策は、需要側の制御可能な機器を効率的に活用して需給を均衡させることです。
スマートグリッドに関連する複数の国家プロジェクトが、2010年以降、政府の支援を受けてきました。代表的なものとして、次世代送配電網の最適制御に関するR&Dプロジェクトがあり、これは送配電網の次世代制御の実証に焦点を当て、需給を均衡させるための需要応答型機器の新しい制御手法を重視したものでした。このプロジェクトには、日本の主要電力会社、大手メーカー、大学が6年間にわたって参画しました。
再生可能エネルギーの発電容量が約1,000kWである新島（Nii-Jima）の実証プロジェクトでは、2014年以降、配電・調整用のエネルギー管理システム（EMS）の現地試験が実施されています。系統運用者が運営する地域中央制御システムと分散型電源の統合制御システムを含む分散協調型EMSは、現在の需要予測システムおよびディーゼルエンジン発電機の制御システムと連携して動作します。
新島におけるこのプロジェクトは、再生可能エネルギーの変動性を緩和し、その系統連系を最適化するとともに、信頼性が高くコスト効率の良い電力供給を確保するための先進技術を実証しています。
結論として、スマートグリッド技術の高度化と再生可能エネルギーの系統連系の最適化に対する日本の取り組みは、スマートグリッドの導入に大きな進展をもたらしました。再生可能エネルギーを系統に組み込むことで、日本はその変動性を緩和しつつ、信頼性が高くコスト効率の良い電力供給を確保できます。
バーチャルパワープラント（VPP）は、IoTの統合を通じて需給の組み合わせを管理し、需要家が自らの機器を調整・制御できるようにするシステムです。この統合システムは発電所のように機能し、代替予備力（RR）や固定価格買取制度向けのRR（RR-FIT）といった調整力を提供します。VPPの応答速度が速い場合には、周波数維持予備力（FCR）、同期周波数維持予備力（S-FRR）、周波数復旧予備力（FRR）に相当します。
日本の電力システムは、自然災害と再生可能エネルギー電源（RES）の大量導入により、運用面で混乱に直面してきました。電力システムのレジリエンスを確保するため、日本はバーチャルパワープラント（VPP）、スマートグリッド、スーパーマイクログリッドといった概念の研究開発を進めてきました。スーパーマイクログリッドは、明確に定義された電力境界内で相互接続された負荷と分散型エネルギーリソース（DER）の集合体であり、制御可能な一つの主体として運用されるものと定義されています。
日本におけるスーパーマイクログリッドの基本概念は米国と同様ですが、平常時の周波数制御など、上位系統の運用に悪影響を及ぼさないという考え方が加わっています。スーパーマイクログリッドは、従来の系統に比べてコストが高いものの、自然災害時に事業継続を維持しレジリエンスを高める能力により注目を集めています。
日本における代表的なスーパーマイクログリッドプロジェクトには、八戸市のプロジェクトがあり、バイオマスコジェネレーション、蓄電池、太陽光発電（PV）、小型風力発電、および八戸市役所や一部学校の負荷が含まれます。このプロジェクトは、2つの連系点で東北電力（Tohoku EPCO）の系統に接続されており、緊急時には実際の負荷を用いた自立運転を、平常時にはCO2排出を最小限に抑えた経済的な連系運転を成功裏に実施しています。
仙台市にある東北福祉大学のスーパーマイクログリッドプロジェクトもNEDOの支援を受けており、通常、高品質A、B1、B2、B3、DCという6段階の電力品質をそれぞれ異なる回路で供給する仕組みを備えています。システムには、ガスエンジン発電機に加えて、非常用電源として溶融炭酸塩型燃料電池（MCFC）とPVも含まれています。
いくつかの更新を経ながらも、このスーパーマイクログリッドは稼働を続けており、2011年の停電時には2日間にわたり東北福祉大学に電力と熱を供給しました。
出典：Khac Nam（Energy Vietnam Magazine専門家）
