報告書番号

GD24024

タイトル（和文）

住宅のエネルギーに関する レジリエンス性向上のための調査 -電力使用制限下での家電機器利用の優先順位を考慮した消費電力量の計算方法と制御方法の開発-

タイトル（英文）

Research to Improve the Energy Resilience of Homes -Proposal of a Method for Calculating and Controlling Power Consumption Considering the Priority Order of Home Appliances under Power Restrictions-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
自然災害等による停電や需給逼迫が生じ、電力が制限された状態においては、情報取得や明るさ等の最低限の便益確保のため、利用する家電機器の優先順位を考慮した電力利用が重要となる。しかし、家電機器の優先順位を考慮した電力利用を支援するための方法は見当たらない。
目　　的
電力使用制限下で、家電機器の優先順位を考慮した電力利用を支援するための消費電力量の計算方法と制御方法を開発する。
主な成果
1. 家電機器の優先順位を考慮した消費電力量の計算方法の開発と試算
住宅を対象として、機器別の消費電力カーブを想定し、需要家が利用する家電機器の優先順位付けを行い、これに従い累積消費電力量の積み上げを行うことで、優先順位を考慮した消費電力量を計算する方法を開発した(図1)。これによって、優先順位に応じて必要とされる蓄電池やPV(太陽光発電)の容量を把握することが可能となる。また例としてある属性の世帯1)を対象に、季節や利用熱源別に蓄電池(定置型・可搬型)とPV を利用した際の家電利用可能時間を試算し、利用する家電機器の組み合わせと利用可能時間の関係を明らかにした(図2)。
2.優先順位を考慮した家電機器の制御方法の開発
電力制限時の利用可能電力量に応じて運転モードを設定し、利用する家電機器の優先順位と需要家の便益に影響する室温等の計測値に応じて家電機器の設定やON/OFF を制御する方法を開発した。またこの実装例として、蓄電池の残量に応じて家電機器を制御する簡易な装置を試作した。同装置は可搬型蓄電池のディスプレイに表示された残量を外部から読み取り、残量、並びに室温や室内照度、冷蔵庫内の温度に応じてエアコンや照明、冷蔵庫等の家電機器の制御を行う(図3)。 また当所の試験住宅2)において同制御装置の動作確認試験3)を行い、①同装置によって蓄電池の表示残量や温度、照度等に応じた家電機器の制御が可能であり、条件によって15 時間程度稼働が可能であること、②可搬型蓄電池で、エアコンや電気ケトル等の複数機器の同時利用が可能であること、③冬季であれば冷蔵庫内の温度は電源を切った状態で15 時間経過しても8℃程度を保てること、等を確認した(図4)。
1) 東京にある戸建住宅(4 人家族、次世代省エネ基準相当の断熱性能、床面積125 ㎡)を対象とした。
2) 当所「冷暖房試験設備」に設置された、HEAT20 G2 レベルの断熱性能を持つ試験住宅(平屋建、リビングダイニング室20 ㎡+廊下)。試験住宅は温度制御された環境試験室内に設置されている。
3) 外気温度を7℃とし、エアコン、冷蔵庫、LED 照明、情報家電充電(模擬)、テレビ(模擬)、電気ケトル(模擬)を可搬型蓄電池(定格容量2.16kWh、出力2,200W)の残量等に応じて制御した。
関連報告書：GD21016「住宅のエネルギーに関するレジリエンス性向上のための調査－自然災害による長期停電時の困りごとの把握－」(2022. 6), GD23026「住宅のエネルギーに関するレジリエンス性向上のための調査－在宅介護における長期停電時の困りごと調査と介護機器への給電に関する現状と課題の把握－」(2024. 5), GD23012「住宅のエネルギーに関するレジリエンス性向上のための調査－ポータブルバッテリー等の市場調査と家電利用試験による特性把握－ 」(2024. 5), GD24023「住宅のエネルギーに関するレジリエンス性向上のための調査－長期停電時の困りごとの地域差・季節差の調査および給電機器が停電への認識に及ぼす影響の把握－」（2025. 4）

概要 （英文）

This report proposes a method for calculating and controlling power consumption to support power usage considering the priority of home appliances under power usage restrictions. The main results are as follows.
1) A method was proposed for calculating power consumption that considers the priority of home appliance use by assuming a power consumption curve for each device, prioritizing the home appliances used by consumers, and adding up the cumulative power consumption. This makes it possible to understand the capacity of storage batteries and solar power generation required according to priority.
2) A method was proposed to set the operation mode according to the amount of available power during power restrictions, and to control home appliances according to the priority of the appliances to be used and measurements such as room temperature that affect the consumer's benefit.

報告者

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