研究の概要

従来のビルエネルギー管理システム（BEMS）はコスト最小化を目的として設計されてきたが、カーボンニュートラル時代には経済性と環境性の同時最適化が求められる。本研究は、リアルタイムの炭素強度シグナル（電力系統のCO₂排出係数）を経済指標と組み合わせた「カーボンアウェアエネルギー管理システム（CAEMS）」を開発した。

システムは混合整数線形計画（MILP）によるモデル予測制御と、電力価格・炭素強度を同時予測するTransformerベースのAI予測モデルを統合している。PJM電力市場（米国）の実データを用いて、翌日市場とリアルタイム市場の両方への参加を最適化する。

主な発見・成果

  • 炭素価格メカニズムを適用することで、コストわずか1.7%増加で排出量22.5%削減を達成
  • 蓄電池・電力需要の柔軟性・グリッド購入を統合的に最適化
  • Transformerモデルによる価格・炭素強度の同時予測で、完全情報なしの実環境でも機能
  • 従来のコスト最適化アプローチと比較して顕著な環境改善効果

実務への応用

電力需要の大きいビルオーナーや施設管理者にとって、この研究は「炭素コストをほぼ負担せずにScope 2排出量を大幅削減できる」実践的な管理手法を示す。蓄電池や電力市場参加の仕組みを持つ企業では、炭素強度シグナルをBEMSの入力として追加するだけで運用が改善できる。RE100・SBT達成に向けたScope 2削減戦略の立案に直接活用できる数値根拠となる。