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「電力は足りている」のか?

──厳冬に活躍した電力間融通と「ネガワット取引」 


国際環境経済研究所理事・主席研究員


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(「環境管理」からの転載:2018年4月号)

 本年1月下旬から2月上旬にかけて、日本は強烈な寒波に襲われた。北陸地方を中心に影響を受けられた方には心からのお見舞いを申し上げたい。しかし豪雪の被害や車の立ち往生などに報道が集中した一方で、その時期関東地方の電力供給は大きな危機に瀕していたことはほとんど認識されていない。2月2日には前日時点予備力見込みは、他社からの融通を受けられないとすると0.6%まで低下するとされ、肝を冷やした関係者も多かっただろう。
 今回の需給ひっ迫の際はなぜ発生し、どうやって乗り切ることができたのだろうか。電力の安定供給確保は国民生活に欠かすことができないものであり、この冬の経験から今後への教訓を読み取ることが重要だ。これから関係機関の詳細な分析が行われることになろうが、本稿では、「電力は足りている」のかを検証する意味も含めて今の時点でできる整理を行っておきたい。

1.電力供給の基本
──電気の安定供給に必要な需要予測と供給力確保

 本誌の読者の皆様には釈迦に説法で恐縮だが、電気は貯めておくことができない。他の商品のように余力があるときに生産して在庫を貯めておくということができないので、必要とされるときに必要な量を発電できる設備を確保することが求められる。これが「同時同量」といわれる電力供給の基本である。
 この同時同量を確保するためには、まず、①将来的に見込まれる最も大きな電力需要(最大電力)の予測に関する精度を上げること、そして、②想定される最大電力を賄う供給力を確保することが基本となる。
 最大電力の予測は景気動向や気象情報などの要素を踏まえて行われ、数年前から直前までタイミングに応じて都度見直されていく。また、工場など大口のユーザーとの間で、一定時間前の通告で電気の使用を停止してもらう契約を確保できていれば、最大電力の見通しから差し引くことができる。 
 供給力の確保には、自社の発電設備だけではなく、他の電力会社からの電力融通を受けるための整備も含まれる。もちろん猛暑や厳冬などによる電力需要の増大は、特定のエリアだけでなく全国的である場合も多いが、例えば東日本大震災の際の東京電力、東北電力のように、発電所が自然災害などで被害を受け供給力がダウンした場合には特に、他社からの融通に期待するところが大きくなる。

2.需給ひっ迫はなぜ起きたか

2017年度冬季の東京電力管内の需給見通し

表1/2017年度冬季の東京電力管内の需給見通し
(送電端、万kW、%)(出典:「電力需給検証報告書( 電力広域的運営推進機関 2017年10月)」注2)より筆者作成)

 上記に述べた基本を踏まえた上で、今回の需給ひっ迫の原因について考えてみたい。夏・冬の電力供給に問題がないかどうかを確認する需給検証においては、「過去10年の中で最も厳寒だった年度並みの気象を前提に需要を想定する」こととされており、東京エリアは2013年度の厳冬を参照して需要想定が行われていた。記憶が薄れている方も多いかもしれないが、2014年2月7~8日と14~15日に関東地方を記録的な豪雪が襲い、山間地の集落が長期にわたって孤立するなど大きな混乱をもたらした。全国では死者26人、重傷者118人を数えている注1)
 この2013年度に必要とされた最大電力を参照して設定された東京エリアの需給見通しは、表1の通りとなっていた。
 しかし需要の増大と供給力の低下が重なり、昨年10月には想定されなかった需給ひっ迫に陥ったのである。

2.1 厳冬による最大電力需要見通し外れ

 表1に示した通り、今冬の最大電力需要の見通しは4,960万kW、そこから大口需要家との契約により確保された「ネガワット」約50万kWを差し引いた4,910万kWが東京エリアの最大電力需要だと考えられていた。しかし、稀にみる強烈な寒波で暖房の電力需要が急増した。最大は2月2日(金)の5,266万kWであり、1月22日の週には月、木、金と3日5,100万kWを超えた日が存在した。


図1/需要の状況について
(出典:総合資源エネルギー調査会 電力・ガス事業分科会 電力・ガス基本政策小委員会(第8回)資料5「2018年1月~2月における東京エリアの電力需給状況について」注3)

2.2 火力発電所トラブルによる供給力低下

 この時期に火力発電所のトラブルが重なった(図2)。夏冬の需要増大に対応できるよう、春秋に点検や補修を徹底するのが常であり、この時期に複数発電所が脱落した原因はしっかりと究明されなければならない。地方エリアであれば、100万kW級の発電所1基が脱落しただけで供給力に深刻な影響を与えるところだ注4)
 しかし一方で、設備にトラブルはつきものであるし、自然条件の厳しいときには需要も増えるが設備のトラブルも増える。例えば震災直後の2012年2月、九州電力の新大分火力発電所の全13基が停止する事態に陥り、全国の電力会社からの融通により乗り切るという出来事があったが、これは急な寒波の襲来で配管が凍結したことで起きた。
 今後さらに再生可能エネルギーの導入が拡大すると、従来型電源である火力発電所は再生可能エネルギーの調整役としてしか稼働できず、固定費の回収も十分にできなくなる「ミッシングマネー問題」に直面する。修繕費も限られる中、従来型発電所の維持を発電事業者や現場の努力任せにすることは制度設計の無責任ともいえる。
 設備トラブルは防ぎきれないことを前提に、いかに系統全体でリスク低減に向けた取り組みを進めるかであろう。


図2/東京エリアの供給力見込みと主な電源脱落について
(出典:総合資源エネルギー調査会 電力・ガス事業分科会 電力・ガス基本政策小委員会(第8回)資料5「2018年1月~2 月における東京エリアの電力需給状況について」)

2.3 積雪による太陽光発電の不稼働

 1月22日(月)に関東地方を豪雪が襲った。しかもその後も気温の低い状態が続き、太陽光パネルの上に積もった雪が解けず、太陽光発電がほとんど稼働しない状況が数日間続いた。
 東京エリアの2017年9月末時点の太陽光発電接続済み設備量は1,100万kWにもなっている。メディア等では単純なkW換算により「大型の原子力発電10基分」と書くところであろうが、晴天であっても定格出力が期待できることはほとんどないし、夜あるいはこのように積雪があれば、その発電は期待できない。今回特に、降雪のあった22日当日に発電が見込めないことは想定できたが、関東地方でここまで積雪が長期間解けないことは想定しづらかったのかもしれない。今後大雪のあとの晴天時には、融雪見込みを加味するなど再生可能エネルギーの稼働予測の精度を高めていく必要があるが、今回の場合は、予測できたとしても稼働させられる火力発電はすべて稼働させており、追加でできる対処は限られたであろう。
 なお、写真1は先日青森県で筆者が撮影したメガソーラー発電所である。パネルの上に雪が積もり、タクシーの運転手さん曰く、数週間は全く発電していないだろうとのことであった。


写真1/青森県内のメガソーラー
(筆者撮影)

注1)
Wikipedia平成26年豪雪
https://ja.wikipedia.org/wiki/平成26年豪雪
注2)
https://www.occto.or.jp/houkokusho/2017/files/denryokujukyukenshohokokusho_201710.pdf
注3)
http://www.meti.go.jp/committee/sougouenergy/denryoku_gas/denryoku_gas_kihon/pdf/008_05_00.pdf
注4)
規模の小さな需要エリアにおける予備力の確保は、パーセンテージだけでなく、系統における最大の電源が脱落したとしても供給が維持できることを前提とするよう求められている。
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2.4 揚水発電の限界

 そもそも冬場は、照明点灯や暖房需要によって夕方需要が急増する。太陽光発電も日中稼働していたとしても夕方にはほとんど稼働しなくなるため、太陽光発電の発電電力量が急速に減少するなかで、急増する電力需要を賄う必要がある。そうしたときこそ、反応速度の速い発電所が活躍することが期待される。しかし太陽光発電が積雪により日中稼働しない状態であったため、揚水発電を日中の電力供給の戦力として使わざるを得なくなっていた。本来揚水発電は水を下から上に揚げて使うためエネルギーの約3割はロスしてしまう。kWの価値を素早く提供することを期待される設備であり、kWhを提供するという意味では効率が悪いにもかかわらず、それに頼らざるを得なかったのである。
 また、夏場と違い冬場のピークは時間が長い。夏場の電力需要は山型、冬場はふたこぶらくだ型と言われるが、東京エリアの電力需要の推移をみると、こぶにもならず高い需要が日中かなり長い時間継続していることがわかる。上下のダムのキャパシティーや稼働のさせ方次第ではあるが、揚水発電を日中フルで活用することの限界も考慮されなければならない。

3.需給ひっ迫をどう乗り越えたか

 東日本大震災直後の計画停電と同年夏に実施された電力使用制限は、わが国の電力システムのあり方に疑問を投げかけ、今回の電力システム改革のきっかけとなった。全国的な融通を促進すること、そして、価格シグナルや市場の活用によって需要をコントロールするデマンドレスポンスの促進が模索された。今回、広域融通およびデマンドレスポンスがどのように機能したのかを振り返ってみたい。

3.1 広域融通

 2015年4月に「電気事業の広域的運営」推進を目的に設立された、電力広域的運営推進機関(以下、広域機関)から、他エリアの発電事業者に対して電力融通の指示が出され、結果として、図3のように北は北海道から南は九州まで、東京エリアに対する電力融通を行った。しかし、こうした電力会社間の融通は以前から電力会社の自主的な判断として行われていた。自社の発電設備に余裕があるなら、稼働させて販売したほうが良いに決まっている。


図3/融通実績
(出典:総合資源エネルギー調査会 電力・ガス事業分科会 電力・ガス基本政策小委員会(第8回) 資料5「2018年1月~2月における東京エリアの電力需給状況について」)

 それを広域機関による指示によって確実に行うこととしたわけだが、制度化したがゆえの使いづらさも出ているようだ。まず、広域機関が融通の指示を出すのは、原則的には「ゲートクローズ後」とされている(広域機関「業務規程」第113条)。その時点で予備力を判断して融通の指示を出すということになるが、1月22日の降雪およびその後の低温により太陽光発電が数日間にわたり稼働が期待できないこと、揚水発電の稼働の限界などを総合的に考えれば、ゲートクローズの時点まで待たずとも融通の要否は判断できたであろう。必要があればゲートクローズ前でも指示の発出が可能とされてはいるが、市場が動いている時間帯に融通指示を出すことで価格をゆがめてしまうことを避けながら、運用面の柔軟性を高めることが可能かどうか、制度の検討も求められる。
 さらにいえば、融通の指示を出された他エリア事業者も、その瞬間のkWには余裕があったとしても、長期的な燃料確保の手当てがつかなければ融通には応じることをためらうだろう。燃料調達には月単位のリードタイムが必要であり、燃料消費が計画以上に進んでしまえば、近い将来自社が燃料制約に直面する可能性が出てくる。冬の荒天によってLNG船が接岸できない事態も多く発生するため、燃料消費の計画が大きく狂うのは避けたいところであろう。現状の広域融通は、東日本大震災後のkW不足を議論の出発点としたため、kW確保の観点に寄り過ぎていたのかもしれない。
 また、現状の予備力確保義務の在り方についても議論が未成熟であり、この点とあわせて、広域融通のあり方について議論を深めていく必要がある。

3.2 ネガワット取引

 今回のような寒波の頻度をどうみるかは別として、日常的に起こる事態でないことは明らかだ。こうした稀頻度の状況にもすべて供給力の増強で対応しようとすれば、稼働率の低い設備投資が行われることとなる。
 震災前も、電力各社は「需給調整契約」を用意し、3時間前あるいは1時間前など直前の電話あるいはファックス等による通告によって需要を抑制してもらう大口顧客の確保に努めてはいたが、総括原価方式によって投資回収が確保されている状況下では、設備投資の抑制にそれほど関心が向くとは考え難い。
 そこでそれまでの「供給前提」の制度を反省し、震災後注目されてきたのが、デマンドレスポンスの一つ、ネガワット取引だ。基本的な考え方としては震災前の需給調整契約と変わらないが、需要家の設備稼働をオンラインで制御するなどその技術も進化している。
 東京電力パワーグリッド(株)のネガワット取引をほぼ一手に引き受けていたのが、エナジープール・ジャパン(株)である。エナジープール(株)はフランスが発祥であり、ネガワット取引に豊富な知見を持つ。同社の資料によれば、初回(1月22日午後)の要請に対しては、約52万kWの需要抑制に成功している。特に「DRボックス」という機器を設置し、同社がオンラインで管理できる需要家については相当応答率が高く、需給調整に大きく貢献したことは確かだろう。
 しかし、今回「2週間で12回発動(特に5日連続)は需要家の許容範囲を超えていた」と同社も話しているように、25日以降は運用を見直し、できる範囲内での削減調整依頼としたため、3日目くらいから創出されるネガワットの量が急激に低下している。「10年に1回程度の猛暑や厳冬に備えて確保している調整力」がこれほど連続で発動されるとは、関係者も想定できなかったに違いない。
 今回の事象がネガワット取引への冷や水にならないようにしなければならないが、発動に対して制限を設けるのであれば、発電と同義の価値を認めることはできないはずだ。ネガワット取引の存在感が増すにつれ、その適切な評価の議論を深める必要がある。なおネガワット取引に関する詳細は「ネガワットの市場取引を現実的に考える」注5) を参照いただきたい。


図4/エナジープール・ジャパンによる電源 Ⅰ’注6)発動実績
(出典:エナジープール・ジャパン株式会社)

まとめ

 今回の需給ひっ迫は非常に多くの示唆を含んでいる。まず、再生可能エネルギーの大量導入に備えて、その予測精度を上げなければならない。さらに重要なのは、再生可能エネルギーがkW価値を提供できないという事実を前提として、それをカバーする調整電源の量と質の確保をどのように行うかだ。既存発電事業者へのフリーライドはいずれ限界を迎えることは従前から指摘されている通りである。
 広域融通やネガワット取引といった震災以降に検討が進められてきた手法が活躍して、停電などクリティカルな事態は防ぐことができたが、その課題も見つかっている。今後広域機関を中心に今後原因の究明や対策の検討が進められることに期待したいが、そもそも「原子力がなくても電気は足りている」という背景には、こうしたリスクを何とか顕在化させない努力があることも認識されることを期待したい。

注5)
http://ieei.or.jp/2013/01/special20124022/3/
注6)
電源Ⅰ(’電源イチダッシュ)とは、10年に一度程度の猛暑や厳冬などの場合に、需要の急増に対応する調整力のこと。今回東京エリア全体では、8日間、計13回発動している。
【参考資料】
 
1)
資源エネルギー庁総合資源エネルギー調査会電力・ガス事業分科会電力・ガス基本政策小委員会(第1回)配布資料「調整力公募について」平成26年10月18日
http://www.meti.go.jp/committee/sougouenergy/denryoku_gas/denryoku_gas_kihon/pdf/001_06_00.pdf
2)
電力広域的運営推進機関電力需給報告書2017年10月
https://www.occto.or.jp/houkokusho/2017/files/denryokujukyukenshohokokusho_201710.pdf
3)
国際環境経済研究所
需要側のスマート化で計画停電を防げるか
http://ieei.or.jp/2013/07/special201204035/
ネガワットの市場取引を現実的に考える
http://ieei.or.jp/2013/01/special20124022/3/
新電気事業法における供給能力確保義務を考える
http://ieei.or.jp/2014/07/special201204043/3/
日本の地域連系が弱いのは電力会社の陰謀か
http://ieei.or.jp/2012/05/special201204007/


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