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容量市場設立に関わる技術的課題


Policy study group for electric power industry reform


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 政府の電力システム改革専門委員会の報告書は、電力市場を全面自由化した際に市場全体として適切な供給予備力を維持するための仕組み(以下では「容量メカニズム」)を提案しており、その大枠は以下の通りである。

小売事業者に予備力確保義務を課す
広域機関注1)が中長期的な需給見通しを集約して公表
将来発電することのできる能力を系統運用者、小売事業者等が取引する容量市場を創設
将来的な供給力不足を回避する最終手段として広域機関が電源建設者を公募入札

 容量メカニズムは今後の制度設計上の主要な課題の一つであるが、その議論にはある程度の技術的なバックグラウンドも必要になると思われるので、本稿ではそのポイントを紹介したい。

1 電力システムの特徴と予備力確保の必要性

 電力システム内の需要に対して供給力が不足すると、需給ギャップに応じて周波数が低下していくが、需給ギャップが一定以上に達すると、それ以上の周波数低下を防止する安全装置UFR(Under Frequency Relay)が作動し、広域的に需要を遮断しはじめる注2)
 想定需要ぎりぎりの発電設備しか稼働していなければ、需要変動や発電設備のトラブルなどの通常の変動要因によってUFRが作動して、部分的ではあるが長時間の広域停電を引き起こす可能性がある。したがって電力会社はあらかじめ想定される最大需要よりも多めな発電設備を自社所有あるいは他社と契約することによって確保している。
 UFRが作動して系統内に停電が発生する場合、どんな小売事業者と契約していようが停電となる可能性は変わらない。換言すれば一旦グリッドに接続されると、どの小売事業者から供給を受けていようと同じ信頼度になってしまうことになる注3)。これは通常の商品との大きな違いであり、フリーライドが生じやすいということでもある。
 自由化市場では余剰設備とも言える予備力を保有するインセンティブが働きにくくなるが、予備力を持たないフリーライダーが増えればシステム全体の予備率が小さくなって、予備力を保有している小売事業者の需要家も含めて供給信頼度が低下する。これを防止するため、市場で必要となる適正予備率をあらかじめ定め、当該予備率をどの小売事業者も確保するよう義務づけるという考え方が「予備力確保義務」である。もともと米国のPJMにおいて電力市場の自由化開始当初から制度化された仕組みとしても知られている。
 さて電力システム全体で確保すべき供給力は、

 (システム全体で確保すべき供給力)=(1+適正予備率)×(最大需要)

と表されるので、需要規模に比例して事業者毎に義務量を配分する場合、その義務量は次式で与えられる。

 (確保すべき義務量)
  =(1+適正予備率)×(最大需要への当該事業者の寄与分)・・・(1)

この義務量の過不足分を容量クレジットとして取引するのが容量市場である。(1)式から直ちに、以下の3つが課題であることがわかる。

 ① 適正予備率をどのように定めるのか
 ② 事業者毎の最大需要への寄与分をどのように定めるのか
 ③ 事業者が確保した供給力をどのように確認・評価するのか
 加えて、日本固有の事情として
 ④ 地域間連系線など送電制約を考慮した全国市場での必要予備率確保
 ⑤ 電源立地の長期のリードタイムへの対応

があげられるだろう。

注1)
先頃閣議決定された電気事業法改正案では、「広域的運営推進機関」とされているが、本稿では単に広域機関と呼称する。
注2)
UFRを作動させずに周波数低下を放置すると、発電機が順次運転を停止していき、さらに周波数が低下してエリア内の全系停電(ブラックアウト)が生じる。
注3)
スマートメーターが普及すれば、ある特定の小売事業者が需給バランスを崩したことが原因で、そのままでは系統全体でのUFR動作が避けられない場合、当該事業者の需要家のみをスマートメーターで選択的に需要制限してUFR動作を回避することが技術的には可能になる。


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