低炭素電力供給システムに関する研究会とスマートグリッド – ８

今回は、低炭素電力供給システムに関する研究会の第7回（平成21年5月22日開催）の内容を掘り下げてみようと思います。

第7回研究会でのプレゼン内容について

第7回目は、第6回研究会の宿題となったスマートグリッドに焦点を当て、事務局の他、東京電力、日本ＩＢＭ、日立製作所の方を招いてスマートグリッドに関する説明を受けた後、最終報告書「低炭素電力供給システムに関する研究会」報告書の総論案について討議されています。
今回は、議事録および配布資料をもとに、冒頭の事務局からの説明部分について、見てみることにします。

事務局説明１）新エネルギー大量導入に対応した電力の系統安定化対策等についての説明

ここでは、スマートグリッドを「従来からの集中型電源と送電系統との一体運用に加え，情報通信技術の活用により、太陽光発電等の分散型電源や需要家の情報を統合・活用して、高効率、高品質、高信頼度の電力供給システムの実現を目指すもの」と定義しています。

① スマートグリッドの構成技術と、日本での実施状況・課題

・ 送電網自動化：送電ネットワーク監視と自動制御システム：導入実施済み
・ 配電自動化：停電範囲を最小化する制御システム：（連系自動開閉器も含め）遠隔操作可能な開閉器を全国的にほぼ導入実施済み
・ 再生可能エネルギー：今後大量導入される太陽光発電、系統側蓄電池と既存の火力･水力発電等との協調制御が今後の課題
・ ビルの省エネ化：ESCO事業として取り組み継続中
・ スマートメーター等需要家との双方向通信：小口需要家向けに一部試験導入中。DSMは今後の課題、スマート家電やPHEVとの連携は研究開発段階

※ICT技術導入に関しては、相当進んでいるという認識

② 日本の電力系統の特徴

・ 国土が狭く、電力の大消費地が連なって存在
・ 送電設備は発電設備と一体的に整備され、基幹系送電網は整備済み
・ 大規模電源を基幹送電線を経由して需要地へ送電・供給

③ 太陽光発電の大量導入に向けた事前準備

・ 太陽光発電の出力変動や平滑化効果等について、実測データに基づく分析・評価を行う「分散型新エネルギー大量導入促進系統安定化対策事業を平成２１年度から実施」を平成21年～23年度で実施
・ NEDOで、メガソーラーや太陽子発電集中導入の実証実験を実施
・ 離島でのマイクログリッド実証事業や、電力系統シミュレータ整備事業を開始する

事務局説明２） 新エネルギー大量導入時の系統安定化に向けた取り組みに関する欧州現地調査概要の説明

これは、横山委員を団長とする調査団が平成21年3月15日～22日、ドイツ、スペイン、フランス、ベルギーの送電系統運用者（TSO）を中心に訪問調査し、再生可能エネルギー発電の導入実態と系統安定化に向けた取り組みまとめたものです。 （詳細は、この調査団の報告書本文と付録を参照）

※ スマートグリッドの調査ではなく、再生可能エネルギーが大量に導入された場合の送電系統の状況について調査したもの

①ドイツの状況

・ ドイツの電力会社バッテンフォール（VE）のエリアは風況がよく、最大需要1100万ｋＷに対して、風力発電が986万kWある
・ ドイツ全体で4つのTSOがあり、15分単位で再生可能エネルギー発電分を相互融通
・ 風の強い時間帯は風力発電で大量の供給過剰が発生するので、VEはエリア外に輸出
・ TSO間の取り決めで、送電網混雑発生時は、以下の混雑解消手順がとられる

1. 送電ネットワーク切り替えによる混雑解消
2. 混雑を相殺する方向の電力融通（カウンタートレード）を実施
3. 最終手段として、給電指令により出力抑制

・ TSO間の連系線の送電線容量の余裕がなくなってきていて、2007年に、2日1回は送電混雑が発生している
・ 今後洋上風力発電開発が予定されており、更に送電容量拡大が必要だが、架空送電線建設には反対が多く、地中ケーブル増設はコストが一桁大きくなる
・ 風力＋電力貯蔵（揚水、EV等）＋制御可能需要家（仮定＋産業等）の制御実証プロジェクトを2008年から5カ年計画で開始

②スペインの状況

・ 風力発電の出力増加に対応する火力発電の下げ代不足が発生し、風力発電の出力制御事例が出ている
・ 住民の反対などにより送配電線の新設が進んでいない
・ 将来4000万kWの風力発電導入予定で、その場合、系統のセキュリティ確保のためには出力抑制を前提と考えている
・ 風力発電側にも瞬時予備力機能を要求。揚水発電も検討しているが、今後の展開は不明

③ベルギーの状況

・ 風力発電への国民理解が得られず導入は限定的
・ ドイツの風力発電の計画外潮流がベルギー国内に回りこみ（ループフロー）、問題化
・ 国際連系線のループフロー抑制のため、移送変圧器を設置。また英仏独と共同の系統監視センターを設立したが、オランダやドイツ西部のTSO不参加のため体制不十分

④フランスの状況

・ 風力発電は、2007年290万kWから650万kW（2010年）、2500万kW（2020年）への導入量増加を目指している
・ 風力立地点に地域的な偏りが少なく、現在は基幹系統への影響は顕在化していないが、今後影響が出る

⑤まとめ

・ ドイツ・スペインでは、欧州代のメッシュ状送電網が風力発電の出力変動を広域的な発電力で調整してきたが、国際連系線に混雑が出だしている
・ 更に再生可能エネルギーを導入するためには、送電線増強や電力貯蔵設備が必要になってきている
・ 再生可能エネルギー導入に関して、EU／政府とTSO間に認識ギャップがある
・ スマートグリッドにつながる技術として、スペインREE社の再生可能エネルギーコントロールセンター、事故時運転継続機能（FTR）、移送変圧器設置等がある

第7回研究会の事務局説明で感じたこと

今回の事務局からの説明で、日本政府（というより経済産業省資源エネルギー庁電力・ガス事業部電力基盤整備課がと言った方が正しいかもしれません）が抱いているスマートグリッドのイメージあるいは、スマートグリッドへ期待していること／期待していないことが明確になったと思います。

・ 事務局説明１）のスマートグリッドの定義について

ここで述べられたスマートグリッドの定義自体にまったく異存はありませんが、本研究会の目指す『低炭素電力供給システム』と、スマートグリッドの定義では、どこが違っているのか、見てみたいと思います。

・ 事務局説明１）①について

「送電網自動化と配電自動化がほぼ導入済み」としていますが、これは、この研究会発足の端緒でもある新エネルギー大量導入がない（少なくとも、必要に応じて出力抑制するなどして、100%活用することはしない）前提での「済み」という認識であり、将来分散電源が従来の系統電源と対等に使われるようになるという前提で自動化が完了しているのかどうかと考えると、「導入済み」であるとは思えません。次の再生可能エネルギーに関する「既存の火力･水力発電等との協調制御」という中にも、再生可能エネルギー側が既存の電源にあわせるというニュアンスが感じられます。「ビルの省エネ化」をESCO事業として別枠で捉え、小口需要家対応が後回しでよいような印象で語られている点も気になります。全般的に『スマートグリッド＝賢い送電網』という範囲で実現しようとしており、「分散型電源や需要家の情報を統合・活用」するところまでは、当面考慮していないように感じました。

・ 事務局説明１）②について

日本型スマートグリッドを考えるにあたって、日本の電力系統の特徴をおさえておくことは大事だと思います。事務局説明２）での調査団の報告に出てきますが、ヨーロッパのメッシュ状送電網だと、自国内の電力需要以上の再生可能エネルギーでの発電量があっても、余剰分が隣接国に流れて、全体で需給バランスをとればよいので、日本の櫛形送電網でもうまく機能するスマートグリッドが望まれます。ただ、そのためには、「基幹系送電網は整備済み」としてよいのか？「大規模電源を基幹送電線を経由して需要地へ送電・供給」という形のみで未来永劫電力供給するのかは、検討の余地があると考えます。

・事務局説明２）の報告書を作成した調査団の目的に関して

第6回研究会で、最終報告書をまとめるにあたって、スマートグリッド関連の観点が抜けていることが指摘され宿題となったことに対して、この調査団が組織されたのかどうか定かではないですが、この調査団が海外実地調査したのは、新エネルギー大量導入時の系統安定化に向けた現在の取り組みに関してでした。
ある目標を実現する方策を検討するに際して、抜け漏れをなくすために、制約条件や現状の課題を洗い出すのはよく用いられる手順ですが、本研究会でも、その方法が採用されています。しかし、私は、スマートグリッドというのを、まだ世界中どこでも最終的な解決策が見えていない、さまざまな技術革新とビジネスモデルの組み合わせで初めて可能となる将来のエネルギー需給のToBeモデルと捉えています。
したがって、現在の制約条件にはとらわれない、本来のあるべき姿をまず描くべきだと考えます。いくら現状を正しく認識しても、AsIsモデルを最適化することでToBeモデルにたどり着くとは思えません。スマートグリッドは、従来の電力供給システムとは異なるテクノロジー／ビジネスモデルの上で初めて可能となる「システム」ではないかと思っています。

・ 事務局説明２）①について

最大需要1100万ｋＷに対して、風力発電が986万kWというのは、驚異的ですね。あらかじめ発電計画を立てておいても、当日の風の強さで風力発電の計画値が相当変わるでしょうから、送電網がメッシュ状で隣接国へも自国内で消費しきれない電気が流れ出してくれなければ、ドイツ国内の４TSO間で15分単位に電力融通しても、とても調整しきれないでしょう。そして最終的に調整しきれない分を「出力抑制」するという現状が報告されています。穿った見方かもしれませんが、この「出力抑制」という現時点での唯一可能な最終解決策を日本の低炭素電力供給システムで採用したいがために、この調査団が派遣されたのではないかと感じてしまいます。

・ 事務局説明２）②について

前回の研究会でも「出力抑制ありき」という点が指摘されていましたが、スペインで「系統のセキュリティ確保のためには出力抑制を前提と考えている」とあり、現実解としては、これしかないというシナリオが見えてきます。
目標達成が2,3年先というのではないのですから、非常に難度の高いカベがあるのは確かが、現状で実現可能なヌケミチを念頭におくのではなく、まずは出力抑制など考えず、例えば全電力需要の50%が再生可能エネルギーとなった状況にも十分耐えうる電力供給システムは如何にあるべきか？というようなところから出発してもよいのではないでしょうか？

・ 事務局説明２）③について

日本の送電網が、櫛形で、ヨーロッパのようなメッシュ状でないが故に風力発電を大量導入できないのならば、メッシュ状にしてしまえという乱暴な考え方も出てきますが、計画外潮流が大量に送りこまれる側は迷惑しているということで、この調査報告書は、注意深く、日本の送電網のメッシュ化案も排除しています。

・ 事務局説明２）⑤について

再生可能エネルギーコントロールセンターというのは、スペインの風力発電会社IBERDROLA RENOVABLES（風力発電設備容量10GW）その他の管内の風力発電設備すべてを束ねて発電制御するようです。アイデアレベルですが、 第5回研究会で感じたこととして『必要に応じて太陽光発電の出力抑制をする代わりに、スマートメーター経由で余剰電力を蓄電池に振り向けるように遠隔制御する。またこれらの蓄電池を超分散VPP（Virtual Power Plant）として利用する』とお話したのは、ちょうどこのような再生可能エネルギーコントロールセンターを思い描いていました。

事務局説明に続いて、第7回研究会では、東京電力、IBM、日立から、それぞれスマートグリッドに関する説明があり、その後、事務局から最終の報告書総論案の説明と自由討議が行われますが、少し長くなってしまったので、今回は事務局からの説明に対する印象を述べるだけにとどめ、後は次回報告することにします。