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カーボンニュートラルに向けた統合エネルギーシステム：典型的な構造と主要技術に関するレビュー

Integrated Energy System in the Context of Carbon Neutrality: A Review of Typical Structures and Key Technologies (原題)

Tianjing An, Weihao Xu, Rundong Hu, Dan Gao, Chao Cheng, Yu Gao, Jiaxi Yang

Processes📚 査読済 / ジャーナル2026-05-25#エネルギー転換Origin: CN
DOI: 10.3390/pr14111711
原典: https://doi.org/10.3390/pr14111711

🤖 gxceed AI 要約

日本語

カーボンニュートラル実現の鍵として注目される統合エネルギーシステム(IES)について、発電・変換・送電・貯蔵・消費の5サブシステムに基づく構造と主要技術を系統的にレビュー。太陽光・風力・地熱などの再生利用、熱電併給による効率向上（70-90%）、多様なエネルギー貯蔵技術（リチウムイオン、フライホイール、P2Gなど）を網羅。SWOT-PESTLE分析により世界のエネルギー転換におけるIESの位置づけを議論し、標準化・デジタル化・長期貯蔵・政策調整の重要性を指摘。

English

This review systematically examines integrated energy systems (IES) as a pathway to carbon neutrality, covering a five-subsystem framework: production, conversion, transmission, storage, and consumption. It details renewable energy utilization (solar, wind, geothermal), energy cascade via CHP/CCHP raising efficiency to 70-90%, and multi-form storage (electrical, electrochemical, chemical, thermal, mechanical) including short-term and seasonal solutions. A SWOT-PESTLE analysis positions IES in the global energy transition, highlighting the need for standardization, digitalization, long-duration storage, and cross-sector policy coordination.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本でもエネルギーミックス多様化とレジリエンス強化の観点からIESへの関心が高まっている。特にSSBJや統合報告書でのエネルギー戦略開示において、IES技術の理解は有用。ただし、本レビューは中国発であり、日本固有の制度や市場設計には直接言及していない。

In the global GX context

This review provides a comprehensive technology roadmap for IES, relevant for TCFD/ISSB disclosures on energy transition and infrastructure resilience. The SWOT-PESTLE analysis offers strategic insights for policymakers and investors evaluating integrated energy systems in the global decarbonization context.

👥 読者別の含意

🔬研究者:This review offers a structured taxonomy of IES technologies and a SWOT-PESTLE framework, useful for identifying research gaps and benchmarking.

🏢実務担当者:Practitioners can use the technology overview to inform investment and integration decisions for multi-energy systems.

🏛政策担当者:Policymakers can leverage the SWOT-PESTLE analysis to design supportive policies for IES deployment.

📄 抄録（日本語訳）

統合エネルギーシステム（IES）は、電力、熱、ガス、冷熱の結合と協調最適化を可能にし、カーボンニュートラルへの重要な経路として広く認識されている。本レビューは、統一された5つのサブシステム枠組み（生産、変換、輸送、貯蔵、消費）に基づき、IESの構造化された技術指向の概要を提供する。体系的に以下を網羅する：(1) 再生可能エネルギー利用—太陽光、風力、地熱—を、全球空間分布図と代表的な高性能商業製品によって裏付ける；(2) エネルギーカスケード利用。熱電併給/冷熱電併給（CHP/CCHP）により、総合効率が約35～40%から70～90%に向上する；(3) 多形態エネルギー貯蔵—電気、電気化学、化学、熱、機械—を、短期調整用途（例：リチウムイオン（Li-ion）、フライホイール、スーパーキャパシタ、往復効率85～95%）と長時間・季節間用途（例：揚水発電、水素/パワー・トゥ・ガス（P2G）、レドックスフロー電池）に区別する；そして(4) 予測、協調最適化、およびIESとスマートグリッドおよびグリッド近代化との双方向統合。さらに、IESを世界のエネルギー転換の中で位置づけるための戦略的SWOT–PESTLE分析（強み、弱み、機会、脅威–政治的、経済的、社会的、技術的、法的、環境的）を提示する。本レビューは、IESとグリッド革新が相互に促進し合う関係にあり、IESの完全なカーボンニュートラル潜在力を実現するには、標準化、デジタル化、長時間貯蔵、および部門横断的な政策整合における協調的な進展が必要であることを強調する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Integrated energy systems (IES) are widely recognized as a key pathway toward carbon neutrality, enabling the coupling and coordinated optimization of electricity, heat, gas, and cooling. This review provides a structured, technology-oriented overview of IES based on a unified five-subsystem framework (production, conversion, transmission, storage, and consumption). It systematically covers: (1) renewable energy utilization—solar, wind, and geothermal—supported by a global spatial distribution map and representative top-performing commercial products; (2) energy cascade utilization, where combined heat and power/combined cooling, heating and power (CHP/CCHP) raises overall efficiency from approximately 35–40% to 70–90%; (3) multi-form energy storage—electrical, electrochemical, chemical, thermal, and mechanical—distinguishing short-term balancing (e.g., lithium-ion (Li-ion), flywheels, supercapacitors, with 85–95% round-trip efficiency) from long-duration and seasonal applications (e.g., pumped hydro, hydrogen/power-to-gas (P2G), redox flow batteries); and (4) forecasting, collaborative optimization, and the bidirectional integration of IES with smart grids and grid modernization. A strategic strengths, weaknesses, opportunities, and threats–Political, Economic, Sociological, Technological, Legal, and Environmental (SWOT–PESTLE) analysis is further presented to position IES within the global energy transition. The review highlights that IES and grid innovation are mutually enabling, and that realizing the full carbon-neutrality potential of IES requires coordinated progress in standardization, digitalization, long-duration storage, and cross-sector policy alignment.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。