スマートグリッドの国際標準と最新動向2012[NISTリリース2.0の全貌とIEEE/IETF/ITU-T/IEC]

85,000円

執筆者: 

新井 宏征、井上 恒一、久保 亮吾、西 宏章、湧川 隆次、櫻井 義人、近藤 芳展、合田 忠弘

サイズ・判型: 

A4判

ページ数: 

276P

発売日: 

2012/03/23

2010年1月にNIST(米国国立標準技術研究所)が「スマートグリッド標準仕様 リリース1.0」を発表して以来、スマートグリッドは急速な広がりを見せている。また国内では、東日本大震災後、スマートコミュニティやスマートハウスに関する実用化が急速に進んでいる。

本書は、NISTが2012年2月28日に発表したばかりの、スマートグリッドの世界的な標準の指針となる最新版「リリース2.0」の全貌をはじめ、100を超えるIEEEのスマートグリッド関連の標準化動向やITU-TのG.hn/G.hnem規格、IECの2030年に向けたスマートグリッド戦略と10の提言(ホワイトペーパー)、およびIETFの最新動向について、網羅し集大成した一冊となっている。
スマートグリッドの世界的な標準の指針となるNISTの動向は、今後、企業やメーカーが関連ビジネスを展開していくうえで、重要な位置づけとなっている。また、IEEEに関しては、スマートグリッド周辺の標準活動が、無線や有線通信を中心に100を超え、活発に展開している。さらに、ITU-Tはスマートグリッドのアーキテクチャの検討およびG.hn/G.hnemなどの規格が策定され活動が活発化している。また、IEC(国際電気標準会議)においても、2030年に向けたスマートグリッド戦略(ホワイトペーパー)のほか、スマートグリッドのロードマップ2.0に向けた改定作業が急速に進められている。一方、IETFにおいては、スマートグリッド関連標準の活動は完了フェーズになりつつあるが、その最新の活動内容について整理する。
本書は、『世界のスマートグリッド政策と標準化動向2011』を大幅に改定した最新版であり、スマートグリッドに関連する標準化動向のバイブルとして発刊する。

はじめに

第1章 スマートグリッドに関するNISTの最新版「リリース2.0」の全体像
=CoSの役割が急浮上=

1.1 米国におけるスマートグリッド標準化活動の全体像と各組織の連携
1.2 NISTにおけるスマートグリッド最新標準「リリース2.0」の特徴
 1.2.1 NISTリリース2.0の概要
 1.2.2 これまでのNISTによるスマートグリッド関連の活動経緯
1.3 オープンなSGIPの組織体制とその活動
 1.3.1 SGIPの体制と役割
 1.3.2 SGIPにおける標準規格策定のプロセス
 1.3.3 CoS(Catalog of Standards:標準規格一覧):重要度が増大
1.4 SGIPにおける具体的な標準規格策定の取り組み
 1.4.1 現在のCoS一覧
 1.4.2 NISTリリース2.0が特定した37の標準規格等
1.5 SGIPにおける「PAP01~PAP18」の取り組み
 1.5.1 PAP01:スマートグリッドにおけるIPの役割【完了】
 1.5.2 PAP02:スマートグリッドのための無線通信【バージョン 2は2012年内に発表】
 1.5.3 PAP03:料金と製品定義のための共通仕様の開発【2012年1月にCoSに掲載】
 1.5.4 PAP04:エネルギー取引のための共通スケジューリングコミュニケーションの開発【完了】
 1.5.5 PAP05:標準メーターデータープロファイル【完了。CoS掲載手続きへ】
 1.5.6 PAP06:ANSI C12.19と共通セマンティックモデルとの相互変換【2012年3月にCoSへ掲載】
 1.5.7 PAP07:エネルギー貯蔵の相互接続ガイドライン【2012年6月までにすべてCoSに掲載へ】
 1.5.8 PAP08:配電グリッド管理のためのCIM/61850【2012年3月に完了】
 1.5.9 PAP09:デマンドレスポンスおよび分散電源信号【2012年の第1四半期に投票】
 1.5.10 PAP10:エネルギー使用情報規格【他のPAPの活動を支援】
 1.5.11 PAP11:電気自動車のための共通オブジェクトモデル【3つの規格がCoSに掲載】
 1.5.12 PAP12:IEEE 1815(DNP3)のIEC 61850オブジェクトへのマッピング【2012年1月にCoSに掲載】
 1.5.13 PAP13:IEEE C37.118とIEC 61850の統合と精密時刻同期【2012年3月にCoSに掲載】
 1.5.14 PAP14:送配電システムモデルマッピング 【一部、2012年4月が作業期限】
 1.5.15 PAP15:家庭内における家電機器通信のためのPLC規格の調整【一部、2012年4月にCoS掲載予定】
 1.5.16 PAP16:風力発電所通信【2012年9月にCoSへの掲載予定】
 1.5.17 PAP17:商業施設・産業施設におけるスマートグリッド情報規格【2012年7月にCoS掲載予定】
 1.5.18 PAP18:SEP 1.xからSEP 2への移行と共存【追加】【条件付きでのCoS掲載】

第2章 スマートグリッドに関するIEEEにおける標準化動向
=ビジョンプロジェクトの設立から主要な関連標準まで=

2.1 スマートグリッド標準化に取り組むIEEEの活動
 2.1.1 NISTのPAPにおけるIEEEの役割
 2.1.2 SGIP のスマートグリッド関連標準規格一覧(CoS:Catalog of Standards)
 2.1.3 IEEEの標準化策定プロセス
2.2 IEEEビジョンプロジェクト(Vision Project)の設立と目的
 2.2.1 IEEEの『ビジョンプロジェクト』設立の経緯とその目的
 2.2.2 IEEE SGVP(スマートグリッドビジョンプロジェクト)の目的
 2.2.3 IEEE SGVP(スマートグリッドビジョンプロジェクト)の全体像
 2.2.4 IEEE スマートグリッドITSビジョンプロジェクト
 2.2.5 まとめ:30年後を予想するビジョンプロジェクトへの期待
2.3 IEEEにおけるスマートグリッドの取り組みと標準
 2.3.1 学術団体と標準化団体の両面を備えるIEEE
 2.3.2 IEEE-SAとソサイエティによる標準化体制
2.4 IEEEの学術団体としてのスマートグリッドへの取り組み
 2.4.1 IEEE電力・エネルギーソサイエティが主催する国際会議
 2.4.2 IEEE Transactions on Smart Gridを発刊:スマートグリッド技術に関する研究発表の場を提供
2.5 IEEEの標準化団体としてのスマートグリッドへの取り組み
2.6 IEEEの重要な5分野のスマートグッド関連標準
2.7 【IEEE標準(1)】IEEE 2030:スマートグリッド関連システムの相互運用に関する標準化動向
 2.7.1 電力システムからの観点:PS-IAP
 2.7.2 通信からの観点:CT-IAP
 2.7.3 情報からの観点:IT-IAP
2.8 【IEEE標準(2)】IEEE 1547:電力系統と分散電源の相互接続に関する標準化動向
 2.8.1 IEEE 1547-2003:電力系統(EPS)と分散電源(DR)の相互接続に関する標準(Standard)
 2.8.2 IEEE 1547.1-2005:EPSとDRの相互接続における適合性試験手順に関する標準(Standard)
 2.8.3 IEEE 1547.2-2008:EPSとDRの相互接続に関する適用指針(Application Guide)
 2.8.4 IEEE 1547.3-2007:EPSとDRの相互接続における監視、情報交換および制御に関する指針(Guide)
 2.8.5 IEEE 1547.4-2011:EPSとDR Islandの設計、運用および統合に関する指針(Guide)
 2.8.6 IEEE P1547.5:10 MVAを超える電源と送電網の相互接続に関する技術指針(Technical Guidelines)
 2.8.7 IEEE 1547.6-2011:EPSとDRの相互接続に関する推奨事項(Recommended Practice)
 2.8.8 IEEE P1547.7:DR相互接続の影響調査に関する指針(Guide)
 2.8.9 IEEE P1547.8:IEEE 1547の拡張利用に関する推奨事項(Recommended Practice)
2.9 【IEEE標準(3)】IEEE 1888:スマートグリッド関連の通信プロトコルに関する標準化動向
 2.9.1 IEEE 1888-2011:グリーンコミュニティ向け通信プロトコルに関する標準(Standard)
 2.9.2 IEEE P1888.1:グリーンコミュニティにおける制御および管理に関する標準(Standard)
 2.9.3 IEEE P1888.2:グリーンコミュニティにおけるネットワーク統合と拡張性に関する標準(Standard)
 2.9.4 IEEE P1888.3:グリーンコミュニティにおけるセキュリティに関する標準(Standard)
2.10 【IEEE標準(4)】IEEE 802:LAN/MANに関する標準化動向
 2.10.1 IEEE 802.3:MAC層(CSMA/CDアクセス方式)および物理層仕様
 〔1〕IEEE 802.3-2008:1Mbpsから10Gbpsまでのイーサネット
 〔2〕IEEE 802.3at-2009:次世代PoE
 〔3〕IEEE 802.3av-2009:次世代EPON
 〔4〕IEEE 802.3az-2010:低消費電力イーサネット規格(EEE)
 2.10.2 IEEE 802.11:無線LANのMAC層および物理層仕様
 〔1〕IEEE 802.11a/b/g/n規格(無線LAN規格)
 〔2〕各無線LAN規格と変調方式
 〔3〕IEEE 802.11s-2011(メッシュネットワーク規格)
 〔4〕IEEE 802.11ah:スマートグリッドの新規格
 〔5〕Wi-Fiアライアンス
 2.10.3 IEEE 802.15.4:無線PANのMAC層および物理層仕様
 〔1〕ZigBeeアライアンスによるZigBee規格
 〔2〕IEEE 802.15.4gによるSUN規格(スマートグリッド用物理層規格)
 〔3〕IETFでは6LoWPAN規格を標準化
2.11 【IEEE標準(5)】IEEE 1901:高速PLCに関する標準化動向
2.12 SEP 2相互運用コンソーシアム(CSEP)を設立

第3章 IETFのスマートグリッド向けネットワークの標準化動向
=加速するIoTへの流れ=

3.1 IETFにおけるスマートグリッド向けの標準化動向
 3.1.1 NISTのスマートグリッドネットワークとIETFの役割
 〔1〕NISTのスマートグリッドを構成するネットワーク
 〔2〕スマートグリッドネットワークを2つに分ける
 3.1.2 スマートグリッドとインターネットの関係
3.2 IETFの活動とスマートグリッドの取り組み
 3.2.1 IETF(インターネット技術標準化委員会)
 3.2.2 スマートグリッドに関係するIETFの活動内容
3.3 スマートグリッド基幹網とIETFの技術
 3.3.1 スマートグリッドの基幹網はインターネット技術を再利用
 3.3.2 NISTがIETFに打診したのはプロトコルセットの必要性が背景
 3.3.3 IETFが示したプロトコルセットの策定に向けたガイドライン
 〔1〕スマートグリッドのIP化に向けた指針
 〔2〕RFC 6272:スマートグリッドのためのインターネットプロトコル
3.4 IETFにおけるスマートグリッドへの具体的な活動=HANからエネルギー管理、IoTまで=
 3.4.1 IETFのHAN(ホームネットワーク)関連の標準の策定
 3.4.2 IETFにおける「エネルギー管理」標準の策定
 3.4.3 IETFが目指す「IoT」(Internet of Things)と、それを実現するスマートオブジェクトのコンセプト
 〔1〕IoTとスマートオブジェクト
 〔2〕数百億台のコンピュータから数兆台のスマートオブジェクトを接続
 3.4.4 IETFで進む「スマートオブジェクト」関連の標準化
 〔1〕「lwig」ワーキンググループ:「軽量な実装指針」標準の策定
 〔2〕「homenet」ワーキンググループ:「ホームネットワーク」標準の策定
3.5 IETF WGの活動(1)【6lowpanワーキンググループ】:6LoWPAN
 3.5.1 6LoWPANとそのRFC
 3.5.2 6LoWPANが想定する通信環境およびデバイス
 3.5.3 6LoWPANの2種類のデバイスと3つのトポロジー
 3.5.4 6LoWPANにおける標準化目標と現在の活動
3.6 IETF WGの活動(2)【rollワーキンググループ】:ROLL/RPL
 3.6.1 ROLLとそのRFC
 3.6.2 ROLLで標準化されているRPLプロトコル
3.7 IETF WGの活動(3)【coreワーキンググループ】:CoRE/CoAP
 3.7.1 CoREとCoAPおよびそのRFC
 3.7.2 RESTアーキテクチャ
 3.7.3 CoAPアプリケーションプロトコルの仕組みと機能

第4章 ITU-Tにおけるスマートグリッドの標準化と策定されたG.hn/G.hnem規格

4.1 スマートグリッドの概念モデルの検討
 4.1.1 スマートグリッド以前の電力網
 4.1.2 新しく2つのドメインを追加
4.2 ITU-TのスマートグリッドFG(フォーカスグループ)での検討
 4.2.1 フォーカスグループ(FG)とは
 4.2.2 ITUにおけるスマートグリッドの概念
4.3 5つのデリバラブル(出力文書を作成)
4.4 デリバラブル(1):オーバービューの内容
 4.4.1 情報通信技術(ICT)が果たすべき役割
 4.4.2 ICTの観点によるスマートグリッドモデル
 4.4.3 参照点の概念とインタフェースの違い
4.5 デリバラブル(2):ユースケース(Use Case)
4.6 デリバラブル(3):スマートグリッドの実現に必要な要求条件
4.7 デリバラブル(4):スマートグリッドのアーキテクチャ
4.8 デリバラブル(5):ターミノロジー(用語集、略語集)
 4.8.1 スマートグリッドの定義
 4.8.2 再生可能エネルギーの定義
4.9 要求条件「174件」に関するギャップ分析
4.10 スマートグリッドのアーキテクチャに関するギャップ分析
4.11 ITU-Tにおける今後のロードマップ
4.12 現在は標準案の検討の準備がととのった段階
4.13 ITU-Tにおけるスマートグリッドに関する標準規格:G.hnとG.hnem
 4.13.1 スマートグリッド規格:ITU-T SG15 Q.4が策定
 4.13.2 G.hnとG.hnem:スマートグリッド向け規格
4.14 G.hnの標準化動向(1):3つの基本標準で構成
 4.14.1 G.hn規格:電力線・同軸線・電話線を対象
 4.14.2 IEEE 1901との共存が可能
 4.14.3 G.hnアーキテクチャ参照モデル
 4.14.4 G.hnのプロトコル参照モデル
 4.14.5 G.hnが規定するバンドプラン
4.15 G.hnの標準化動向(2):スマートグリッド向けG.hnバンドプラン
 4.15.1 G.hnのLCPプロファイル:スマートグリッド向け簡易プロファイル
 4.15.2 最大伝送速度は20Mbps
4.16 G.hnの標準化動向(3):G.hn(電力線におけるバンドプラン)に関する今後の課題
4.17 G.hnemの標準化動向(1):ナローバンドを利用した電力線通信技術の現状
 4.17.1 G.hnとG.hnemの違い
 4.17.2 G.hnemの周波数帯
 4.17.3 OFDM方式ベースのPRIMEやG3-PLC
4.18 G.hnemの標準化動向(2):G.hnemの標準化状況
 4.18.1 G.hnem:2つの標準で構成
 4.18.2 G.hnem勧告完成:日本のARIBバンドも検討へ
4.19 G.hnemの標準化動向(3):G.hnem規格の内容
 4.19.1 NISTの要求条件をすべて盛り込む
 4.19.2 G.hnemのネットワークモデル
 4.19.3 電力管理向けネットワークモデルの例
 4.19.4 G.hnemの物理層の構成
 〔1〕物理層の機能ブロックモデル
 〔2〕G.hnemの物理層の特徴
 〔3〕G.hnemのバンドプラン
 4.19.5 G.hnemおよびG.hnにおける使用周波数帯
 4.19.6 G.hnemのデータリンク層の構成
 〔1〕データリンク層の機能ブロックモデル
 〔2〕データリンク層における送受信処理
4.20 G.hnemの標準化動向(4):G.hnemに関する今後の課題
4.21 ITU-Tにおけるその他のスマートグリッド関連標準化の動向
 4.21.1 「G.wnb」の標準化作業:AnnexにZ-Waveを規定
 4.21.2 複数ベンダによる相互接続性の確認

第5章 IECのスマートグリッドへの基本戦略
=2010年から2030年までのIECの役割=

5.1 IECの組織構成とスマートグリッドの標準化
5.2 セクション1:問題の提示
 5.2.1 世界経済から二酸化炭素(CO2)排出量まで
 5.2.2 二酸化炭素の排出量と地球の温度上昇(2050年に最大6℃上昇)
 5.2.3 2030年でも化石燃料が主要エネルギー源
5.3 セクション2:解決策の枠組み(フレームワーク)
 5.3.1 対策のパラメーター
 5.3.2 行動目標
 5.3.3 利用できる手段
 〔1〕CO2排出量を減らすための技術
 〔2〕可能な対策の測定と評価
 〔3〕電化の効果
 〔4〕情報通信技術(ICT)の効果
 〔5〕行動の変化
5.3.4 発電からエネルギー消費まで:発展の見通し
5.4 セクション3:エネルギー効率
 5.4.1 エネルギー効率:定義
 5.4.2 現在の電気エネルギーチェーン
 5.4.3 化石燃料発電
 〔1〕コンバインドサイクル発電(天然ガス)
 〔2〕微粉炭燃焼(PCC)と超臨界水
 〔3〕石炭ガス化複合発電(IGCC)
 5.4.4 コージェネレーション(熱電併給、CHP)
 5.4.5 燃料電池(CHPや石炭ガス化による燃焼を利用するものを含む)
 5.4.6 送配電(T&D)
 5.4.7 建物の電力消費
 5.4.8 産業での電力消費
 5.4.9 輸送の電化
5.5 セクション4:二酸化炭素の排出削減「脱炭素」〈再生可能エネルギー/原子力/CCS〉
 5.5.1 再生可能エネルギー(RE)
 〔1〕水力発電
 〔2〕風力発電
 〔3〕太陽熱発電
 〔4〕太陽光発電
 〔5〕地熱発電
 〔6〕ヒートポンプシステム
 5.5.2 原子力発電
 5.5.3 CO2(炭素)回収貯留(CCS)
5.6 セクション5:対策は十分か?感度解析
 5.6.1 成り行きシナリオ(BAU)
 5.6.2 セクション3および4のすぐ導入できる技術を用いた改善
 5.6.3 発電および他の領域のより大胆な戦略
 5.6.4 感度解析の結果
5.7 セクション6:再設計「未来のエネルギーチェーン」
 5.7.1 再設計の必要性と参照アーキテクチャの役割
 5.7.2 電力網アーキテクチャ
 5.7.3 エネルギーおよび電力の最終消費アーキテクチャ
 〔1〕建物(ビルディング)
 〔2〕自動車を系統に
 〔3〕産業
 〔4〕エネルギーおよび電力の貯蔵
 〔5〕マイクログリッド
 5.7.4 未来のエネルギーチェーンが引き起こす問題
 〔1〕技術的問題
 〔2〕システム的アプローチの問題
5.8 セクション7:解決策施行にあたっての重要な成功要素
5.9 セクション8:MSBからIECへの提言
 5.9.1 IECの根本的な方向性において推奨される発展
 5.9.2 IECへの一般的提言:今後のMSBの作業の土台
 5.9.3 詳細な個別提言:【コージェネレーション】から【マイクログリッド】まで
 5.9.4 技術リスト:未来のステップに向けて

索引