High-temporal resolution energy demand modelling for commercial building stock and application for demand response

• Project/Area Number: 16H04463
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Architectural environment/Equipment
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Yamaguchi Yohei 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40448098)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下田 吉之 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20226278)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000); Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2016: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
• Keywords: 業務部門 / エネルギー需要モデル / デマンドレスポンス / 建築設備 / 設備運用 / エネルギー需要推計モデル / 業務施設 / 人間行動

Outline of Final Research Achievements

This study established methods to model the composition and energy demand of the Japanese commercial building stock. An energy demand model was developed based on the so-called engineering bottom-up approach using building archetypes. The model is capable of quantifying the energy demand at the present and future considering the change in the composition of the building stock and technologies used in the stock. The model was used to estimate the potential reduction in the carbon dioxide emissions as well as the demand response potential which is the amount of electricity demand that can be reduced or increased by changing the operation of buildings.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気候変動を背景として早期のカーボンニュートラルの実現が議論されている。そのためには、各種省エネルギー技術、再生可能エネルギー技術の普及、電化を含むエネルギーの転換、再生可能エネルギー等カーボンフリーエネルギー源の出力に合わせた時間的・量的な需要の形成（エネルギー管理）を推進する必要がある。これらを考慮して将来のエネルギーシステムの構成、運用、結果としての二酸化炭素排出量を検討することは重要であるが、開発したモデルは様々な技術の変化が同時に生じた将来を模擬して日本の業務施設のエネルギー需要、電力需要の調整力を推計可能であり、上記の検討において日本の業務施設ストックを考慮可能とすることができた。

Research Products

• [Journal Article] Urban building energy modeling considering the heterogeneity of HVAC system stock: A case study on Japanese office building stock (2019)
  • Author(s): Kim, Bumjoon Yamaguchi, Yohei Kimura, Shun Ko, Yumei Ikeda, Kosuke Shimoda, Yoshiyuki
  • Journal Title: Energy and Buildings Volume: 199 Pages: 547-561
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2019.109590
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stock modelling of HVAC systems in Japanese commercial building sector using logistic regression (2017)
  • Author(s): Yamaguchi Yohei、Miyachi Yusuke、Shimoda Yoshiyuki
  • Journal Title: Energy and Buildings Volume: 152 Pages: 458-471
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2017.07.007
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 空調関連の省エネルギー技術による業務施設ストック二酸化炭素排出削減可能性評価 (2020)
  • Author(s): 北村拓也，山口容平，秋沢琴音，金範埈，鳴川公彬，下田吉之
  • Organizer: 第36回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講演論文集
• [Presentation] A simulation-based estimation of Demand Response Potential of Japanese Commercial Building Stock (2019)
  • Author(s): Chen Hemiao, Yohei Yamaguchi, Kosuke Ikeda, Bumjoon Kim, Takuya Kitamura, Kotone Akizawa, Yoshiyuki Shimoda
  • Organizer: Proceedings of Sustainable Built Environment Conference 2019
• [Presentation] Development of Energy Demand Estimation Model of Japanese Commercial Building Considering Diversity of Energy Conservation Measures (2019)
  • Author(s): Takuya Kitamura, Kotone Akizawa, Yohei Yamaguchi, Bumjoon Kim, Yoshiyuki Shimoda
  • Organizer: Proceedings of Building Simulation 2019
• [Presentation] 業務用ヒートポンプ給湯機における電力需要調整力の推計 (2019)
  • Author(s): 山口容平，陳何苗，下田吉之
  • Organizer: 第38回エネルギー・資源学会研究発表会講演論文集
• [Presentation] 業務部門における建築設備ストック経年変化のモデリング (2019)
  • Author(s): 秋沢琴音，山口容平，金範埈，北村拓也，陳何苗，下田吉之
  • Organizer: 第38回エネルギー・資源学会研究発表会講演論文集
• [Presentation] 業務施設における空気調和関連設備ストックのモデリング (2019)
  • Author(s): 秋沢琴音,山口容平,金範埈,北村拓也,陳何苗,下田吉之
  • Organizer: 2019年度空気調和・衛生工学会大会講演論文集
• [Presentation] 宿泊施設の業務用ヒートポンプ給湯機による電力需要調整可能量の推計 (2019)
  • Author(s): 陳何苗, 池田浩介, 金範埈, 北村拓也, 秋沢琴音, 山口容平, 下田吉之
  • Organizer: 2019年度空気調和・衛生工学会大会講演論文集
• [Presentation] 日本の業務部門における二酸化炭素排出量削減可能性の検討 (2019)
  • Author(s): 山口容平，北村拓也，秋沢琴音，金範埈，陳何苗，池田耕介，下田吉之
  • Organizer: 第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講演論文集
• [Presentation] Development of Energy Demand Model of Japanese Commercial Sector (2018)
  • Author(s): KIM Bumjoon, YAMAGUCHI Yohei, IKEDA Kosuke, KITAMURA Takuya, SHIMODA Yoshiyuki
  • Organizer: 第37回エネルギー・資源学会研究発表会講演論文集
• [Presentation] 日本全国の業務施設ストックにおける給湯システムの採用状況とエネルギー需要の推計 (2018)
  • Author(s): 池田耕介, 金範埈, 北村拓也, 山口容平，下田吉之
  • Organizer: 2018年度空気調和・衛生工学会大会講演論文集
• [Presentation] 日本全国の商業施設ストックにおけるエネルギー需要の推計 (2018)
  • Author(s): 北村拓也, 山口容平, 金範埈, 池田耕介, 下田吉之
  • Organizer: 2018年度空気調和・衛生工学会大会講演論文集
• [Presentation] Development of energy demand model for Japanese commercial sector based on Archetype Engineering Modelling method (2018)
  • Author(s): KIM Bumjoon, YAMAGUCHI Yohei, IKEDA Kosuke, KITAMURA Takuya, SHIMODA Yoshiyuki
  • Organizer: 2018年度空気調和・衛生工学会大会講演論文集
• [Presentation] Urban Scale Energy Demand Modelling for Japanese Commercial Building Stock Using Archetypes Considering Building Operation Condition (2018)
  • Author(s): K. Ikeda, B. Kim, H. Chen, T. Kitamura, Y. Yamaguchi, Y. Shimoda
  • Organizer: Proceedings of ASim2018
• [Presentation] 日本の業務部門を対象とするエネルギー需要モデルの開発：事務所建物を対象として (2018)
  • Author(s): 金範埈，山口容平，木村舜，黄雄明，池田耕介，北村拓也，下田吉之
  • Organizer: エネルギー・資源学会第34回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
• [Presentation] 全国の業務建築ストックにおける空気調和設備の採用比率の推計 (2017)
  • Author(s): 宮地優介，山口容平，下田吉之
  • Organizer: 2016年度エネルギー・資源学会エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講演論文集
  • Place of Presentation: 砂防会館（東京都・千代田区）
  • Year and Date: 2017-02-02
• [Presentation] 近畿圏業務施設における給湯エネルギー需要と業務用 HP 給湯機の電力需要調整能力の推計 (2017)
  • Author(s): 池田耕介、木村舜、黄雄明、金範埈、山口容平、下田吉之
  • Organizer: 平成29年度空気調和・衛生工学会大会
• [Presentation] パーソントリップ調査に基づく事務所ビルの執務者在室状況・エネルギー消費推計 (2017)
  • Author(s): 黄雄明、山口容平、金範埈、木村舜、池田耕介、下田吉之
  • Organizer: 平成29年度空気調和・衛生工学会大会
• [Presentation] 日本全国の業務施設ストックにおけるエネルギー需要の推計 (2017)
  • Author(s): 木村舜、山口容平、金範埈、黄雄明、池田耕介、下田吉之
  • Organizer: 平成29年度空気調和・衛生工学会大会
• [Presentation] 2050年に向けた日本のエネルギー需給検討 業務部門電力需要の推計 (2017)
  • Author(s): 山口容平，木村舜，池田耕介，黄雄明，金範埈，下田吉之
  • Organizer: エネルギー・資源学会第36回エネルギー・資源学会研究発表会
• [Presentation] 業務施設の給湯エネルギー需要と業務用HP給湯機による電力需要調整能力の推計 (2017)
  • Author(s): 池田耕介，宮地優介，金範埈，黄雄明，木村舜，山口容平，下田吉之
  • Organizer: 第46回空気調和・衛生工学会近畿支部学術研究発表論文集
  • Place of Presentation: 大阪大学中之島センター（大阪府・大阪市）
• [Presentation] Simulation based analysis on the influence of occupants’ presence on energy consumption of office buildings (2016)
  • Author(s): Ko, Yumei; Yamaguchi, Yohei; Miyachi, Yusuke; Kim, Bumjoon; Kimura, Shun; Ikeda, Kosuke; Shimoda, Yoshiyuki
  • Organizer: The 3rd Asia Conference of International Building Performance Simulation Association (ASim) 2016
  • Place of Presentation: Phoenix Island（Jeju, South Korea）
  • Year and Date: 2016-11-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 事務所ビルを対象とするフロア稼働状況変動とエネルギー消費への影響 (2016)
  • Author(s): 黄雄明，山口容平，宮地優介，金範埈，木村舜，下田吉之
  • Organizer: 平成28年度空気調和・衛生工学会学術講演論文集第5巻，pp. 209-212
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県・鹿児島市）
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 空調熱源設備の集積状況を考慮した近畿圏大規模事務所ビルストックのエネルギー需要推計 (2016)
  • Author(s): 金範埈，山口容平，宮地優介，黄雄明，木村舜，下田吉之
  • Organizer: 平成28年度空気調和・衛生工学会学術講演論文集第9巻，pp. 113-116
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県・鹿児島市）
  • Year and Date: 2016-09-14