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日本の原子力は復権するのか?(3)

需給ひっ迫の背景要因についての考察と対策―原子力稼働との関係から


国際環境経済研究所理事・主席研究員


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(「環境管理 」より転載:2022年8月号 Vol.58、No.8)

 電力供給の安定性確保には、①発電設備の十分な確保(kW)、②燃料の十分な確保(kWh)、③送配電ネットワークの強靱性確保といった3つの側面からの取り組みが必要となる。設備投資がカギを握る①および③についてはこれまでわが国で課題とされることはほとんどなく、化石燃料資源を海外に依存するわが国にとって、電力安定供給とは長年燃料調達の安定性確保が重要であるとされてきた。コロナからの各国の経済復興と、それまでの化石燃料開発投資停滞によるエネルギー価格高騰に加え、ウクライナ危機により特にLNG(液化天然ガス)の国際的争奪戦が始まる中で、②の燃料の十分な確保は引き続きわが国の電力供給における最重要課題である。
 しかし毎夏冬に需給ひっ迫が懸念される事態となり、発電設備の確保に課題があることが明らかになってきた。また、人口減少・過疎化が進む中で送配電ネットワークの強靱性を維持する投資が困難になりつつある。自然災害が増加・激甚化するなかで今後は送配電網への投資の費用対効果をどのように考えるかについても社会的議論の必要性があろう。
 今回は、発電設備の十分な確保について考えたい。初となる電力需給ひっ迫警報が発令された本年3月22日は、結果的に計画停電および広域大停電に陥るような事態は回避できた。しかしこの日電気は「足りた」のかと言えば、「足らせた」と表現した方が正確だと考えられる綱渡りの供給であった。当日採られた施策の中には、顧客の需要抑制(デマンドレスポンス)や節電行動だけでなく、電圧調整、火力増出力運転、信頼度低下をともなう連系線マージン利用といったリスクをともなう対策も総動員されている。また、翌日には天候が回復して需要減少、太陽光発電の発電量増加を見たが、翌日も悪天候であれば停電に陥ることは避けがたかったと考えられる。
 こうした課題認識は、戸田[2022]などに示されているが、発電設備の不足が需給ひっ迫の原因ではないとする論もある。原因を見誤れば対策は当然異なるのであり、今回はわが国の発電設備の十分な確保に関する課題について考察する。

頻発する需給ひっ迫

 本年3月22日は電力需給ひっ迫警報が出される事態となった。しかし、6月27日から30日には猛暑による需給ひっ迫が懸念されたが、注意報の発令に留まっている。年に一度や二度発生する電力危機を大げさに騒ぐ必要は無いと考えることも可能であろう。実際、電力システム改革の議論に関与してきた東京大学社会科学研究所松村敏弘教授は、6月23日に「初の電力需給ひっ迫警報 大騒ぎしすぎではないか」と題するコラムを専門誌に投稿している。
 しかし一般にはほとんど認識されていないものの、本年1月6日にも東京電力エリア内の最大需要は5,374万kWとなり、緊迫した状況が発生した。奇しくも3月22日当日、電力広域的運営推進機関(以下、「広域機関」という)が開催した「第71回調整力及び需給バランス評価等に関する委員会」において、検証が行われていたところであった。
 まず、5,374万kWという最大需要は、デマンドレスポンス注1)により、大口顧客の需要抑制を相当程度行った後の数字である。デマンドレスポンスとは、「市場価格の高騰時または系統信頼性の低下時において、電気料金価格の設定またはインセンティブの支払に応じて、需要家側が電力の使用を抑制するよう電力消費パターンを変化させること」(経済産業省)である。電気は大量に貯められないので、10年先まで供給計画を立てて、その間のピーク時の電力使用量を賄うだけの発電設備を確保するのが基本だが、ピーク時の使用を抑えれば設備投資の抑制が可能となる。そのため、ピーク時の連絡により使用を抑制する契約メニューが用意されている。なお、3月22日の需給検証において、節電率が最も高かったのは、産業用特別高圧と言われる大規模な工場などの顧客セグメントであり、いざというときに電力使用を抑制することで経済的メリットを得られる契約をしている事業者が生産計画の変更等を行って節電をしたと推測される。但し、デマンドレスポンスにも課題はあり、例えば2018年1月下旬から2月にかけて連続して予備率が低下する事態になり、8日間で計13回電源Ⅰ’注2)の発動指令が出されたが、1月22日(月)から26日(金)までは応答率が84%であったものの、週末をはさみ、2月1日(月)と2日(火)および2月22日(木)は56%の応答率になったことが確認されている。
 デマンドレスポンスの他にも、電圧調整(法令の範囲内で供給電圧を下げることで電力消費量を抑制すること。高度に安定的な電力供給を必要とする産業に影響を与えるリスクをはらむ)や、火力増出力運転(火力発電に定格出力以上の発電をさせること。当然機器に負荷がかかる)、信頼度低下をともなう連系線マージン利用(発電所トラブル直後の周波数低下防止のための緊急融通制御装置分などの容量を使ってしまうことになるため、緊急時の対応力が弱まる)というリスクもある対策まで行われた。
 1月6日も、3月22日も揚水発電による貢献が大きく、上池にほとんど水のない状態で迎えた翌日がもし悪天候であれば、大がかりな供給制約を避けることは難しかったであろうことも指摘されている注3)
 本来であれば2018年1月から2月の需給ひっ迫を受けて根本的対策が取られているべきではなかったか。今年に入ってから、1月、3月、6月と需給ひっ迫が頻発する状況になっており、さらに来冬のひっ迫は深刻なものとなると想定されている。

地震による希頻度事象だったのか

 3月22日の供給力不足の一つの原因は、3月16日に発生した福島沖地震によって沿岸の複数の火力発電所が甚大な被害を受けたことにある。この地震による被害で、東北・東京エリア合計335万kWの火力発電所が計画外停止(うち東京電力分110万kW)しており、さらに、東北から東京向けの送電線の運用容量が半減(500万kW→250万kW)していた。加えて、3月17日以降に発生した発電所トラブルによる計画外停止も合計134万kWにもなり、相当の供給力低下の状態にあった。ここに3月としては異例の想定需要の伸びが重なった。3月は需要の端境期であり、冬と夏の需給増大時期の合間を縫って火力発電所の定期検査が増える時期であるが、東日本大震災以降記録された3月の最大需要を130万kW上回る約4,840万kWの需要が想定されたのだ。
 地震に加えて、3月としては言わば「災害級の寒波」が襲来したと考えれば、3つの自然災害が重なるという希頻度事象であり、こうした事態にも対処できるよう設備を確保するとなれば冗長性が高くなりすぎるとの批判も成り立つだろう。
 それも一つの考え方だが、電気事業者が供給ひっ迫を予測し、メンテナンス作業を中止して追加的に確保した供給力は東京エリアだけで417万Kw注4)であり、地震の影響は帳消しになっている。内閣府の再エネタスクフォースは、「2022年3月の福島沖地震による停電や需給逼迫警報を受けた提言」の中で「今回の事象の本質は、大量の火力発電所の運転停止であり、地震や天候による緊急事態に迅速に対応する制度が不備であったことに求められる」と主張するが、少なくとも「今回の事象の本質は、大量の火力発電所の運転停止」というのは誤りであり、メンテナンス作業の中止により地震による供給力脱落分を上回る追加供給力が確保されていた事実を踏まえれば、今後も3月後半に今回のような低気温で日照の乏しい気象条件が発生すれば、それにともなって需給がひっ迫する事態に陥ることを許容するか否かが論点となる。なお、火力発電の定期点検については、設備の分解や作動確認などによって劣化・損傷などが確認された場合は、必要な修理を行うので、戦線復帰まで一定の時間を要する場合もある。また定期点検の延長も可能ではあるが、リスクをともなうものであることは認識する必要がある。

原子力の稼働は有効か

 需給ひっ迫の事態が頻発するに伴い、原子力の再稼働を急ぐべきとの声が高まっている。本年3月末の日本経済新聞社の世論調査では、安全が確認された原子力発電所の再稼働について、「再稼働を進めるべきだ」が53%で「進めるべきでない」は38%、参院選を機にNNNと読売新聞が行った同様の世論調査でも、規制基準を満たした原子力発電所の運転を再開することに賛成が54%、反対が37%であった注5)と報じられている。
 とはいえ、本年1月6日の東京電力エリア内の最大需要は5,374万kWであり、3月22日の最大需要4,534万kW(13:00)注6)の供給に支障があったことを理由として原子力発電所の再稼働が必要という論がにわかには納得しづらいことも理解できる。
 そのため、原子力の稼働は需給問題の解決に資するものではないとする論もあり、世間では需給ひっ迫は原子力推進派の演出といった陰謀論まで取りざたされているが、原発が稼働したら供給力に余裕ができるのは、倉庫に商品を運び入れたら在庫が厚みを増すというに等しい当たり前のことである。
 原子力の稼働が需給問題に資するものではないとして安田[2022]は、原子力発電所が稼働する関西・九州地域において原子力の稼働が増えても供給力は必ずしも増えていないと主張するが、これは経済運用のために停止し、短時間(数時間〜数日)で起動可能な供給力(関係者には「バランス停止」と呼ばれている)を区別していないことによって生じている基本的な認識相違であることは既に本誌6月号で指摘した通りだ。
 非常に基礎的な話ではあるが、発電所のメンテナンスは一般的にあまり認識されていないので少し紙幅を割いて説明したい。日々の需給運用において、最大供給力予想に含まれない停止電源には、①メンテナンス工程に入っているもの(メンテナンスが終わらないと起動できないもの)と②経済運用としてバランス停止しているに過ぎないもの(短時間(数時間〜数日)で起動可能なもの)がある。原子力発電所が再稼働し、他の条件が同じであれば、法定以上のメンテナンスをあえて行う必要はないので、②の電源が増える。言わば「準供給力」とでも表現すべき状態であり、いざ鎌倉となればすぐに起動できるものの、供給力にカウントするような火入れをした状態にするとコストがかかるので通常それは行わない。しかし、地震などにより計画外停止の事象が発生したときなどには、代替の追加供給力として急ぎ立ち上げることが基本的に可能である。
 原子力を再稼働しても最大供給力予想と相関が無く、従って原子力再稼働による需給緩和効果は期待できないとする安田氏の論は、タクシー会社に例えれば、「稼働していないタクシーは全て車検に入っている」ことを前提にしているようなものだが、会社の車庫で休んでいて、いざとなればすぐに稼働させられる車両も当然に存在する。需要想定に従って、ガソリンを満タンにしたりドライバーの手配を確実にして初めて供給力とカウントするにしても、車検に入っている車と車庫で休ませている車とは区別して考える必要がある。
 このように、「原子力発電所が再稼働しても、火力発電所が定期検査に入るだけ」というのは事実誤認であるし、原子力の稼働は、発電設備の確保に有効であるだけでなく、化石燃料を使用しないのでkWhの確保にも有効である。
 江藤[2022]注7)は、原子力発電所に関して、基準(2022年度は新たに1基が再稼働し、震災後の再稼働は11基となるものの、特重施設の完工遅れて3基の停止が長期化)、高位(基準ケースに加えて特重施設完工待ちの5基が再稼働)、最高位(新規制基準適合性審査を申請した27基が設備利用率80%で稼働)と3つのケースを置いてそれぞれの化石燃料輸入額や実質GDPなどをシミュレーションした上で、最高位ケースであれば日本のLNG輸入量を現状より1,620万トン(220.3億m3)も削減できると試算している。こうして日本がLNG輸入量を抑制することで、「EUがロシア産から代替しようという天然ガス1,550億m3の約14%を賄うことができる。」(手塚[2022])のであり、大規模な低炭素電源を停止させて多くの火力発電を稼働させていることはわが国の電力供給、経済安全保障上の課題であるだけでなく、国際マーケットをタイトにもしているのである。価格高騰したLNGを、途上国が買い負けて電力不足に陥っていることをThe Wall Street Journalも批判的な文脈で報道している。
 とはいえ、原子力の再稼働を急がせるとなれば政治的に大きな体力を費やすこととなるため、岸田政権も慎重な姿勢を貫いている。政府は電力需給ひっ迫の頻発を受けて、6月7日に「電力需給に関する総合対策」を公表した。その中で「供給命令等による安定供給の確保」についても言及されている。具体的には、「(前略)電力需給に多大な影響が生じるおそれがある場合には、電気事業法に基づく発電事業者への供給命令の発出等により、電気の安定供給を確保する。」とされているが、例えば規制委員会による適合性審査に合格したものの立地地域の同意を得るのに時間を要する原子力発電所に対して、政府が供給命令を発出することは、理論上はあり得よう。しかし岸田首相は7月14日に、冬季の需給対策として最大9基の原子力発電所の稼働を進めるよう指示したことを明らかにしたが、この9基は既に再稼働済みで、定期検査やテロ対策施設の工事の遅れなどによって需要のピークに間に合わないことが無いよう念押ししたに過ぎない。需給が特に厳しい東京電力エリア内を含め、東日本の原子力発電所が1基も稼働していない状況は来冬も改善が期待できない。
 原子力事業は立地地域の理解と協力が無ければ成り立たず、立地地域の方たちが原子力行政・事業者に対して不信感を募らせることとなれば、今後の原子力利用に大いなる禍根を残すこととなる。筆者も政府は慎重であるべきとの立場をとるが、前月号で書いた通り、原子力規制行政の根本的な議論を急ぐべきではないか。

火力発電所の退出

 原子力発電所の停止は福島第一原子力発電所事故以降常態化しており、ここ数年始まった話ではない。電力需給のひっ迫の頻度がここ数年で上昇している背景には、自由化政策と再エネ大量導入が重なり、火力発電所の休廃止が増加していることがある。経済産業省の資料によれば、小売り事業の全面自由化が行われた2016年以降毎年200万〜400万kWの火力発電所の休廃止が続いている。太陽光・風力といった変動電源を大量に導入するのであれば、調整電源の確保が重要であることは既に欧州等他国の経験からも明らかであり、政府の有識者会議で、容量市場の導入を前倒しにする意見も聞かれたものの、真剣に検討されることが無かったことは悔やまれる。原子力発電所のほとんどが停止しても、東日本大震災を契機とした省エネの進展にも助けられ(図1に示す通り、最大電力は2011年以降低下している)、自由化以前に投資した火力発電所の厚みがある間はしのぐことができた。それが薄くなってきた今、燃料サプライチェーンを含めた火力発電への投資をどのように確保するか注8)、自由化の下での制度設計の修正が必要とされる。


図1 東京電力エリア内の最大電力の推移
出典:東京電力ホールディングス

 こうした点は3月あるいは6月の需給ひっ迫に際して、繰り返し発言してきた通りであり、紙幅の関係で詳述は避けるが、脱炭素に加えて、脱ロシアという課題を抱えた中で、市場メカニズムに任せるだけでは不十分であるとの指摘は複数存在する。例えばForeign Affairs2022年7月号に掲載されたJason Bordoff and Meghan L.O’Sullivanによる“The New Energy Order–How Governments Will Transform Energy Markets”は、市場の失敗を補完する政府介入が必要となる3つの領域として、①エネルギー安全保障に必要なインフラ投資、②脱炭素社会への移行期に必要な移行資産(transition asset)への投資、③GHG排出量を抑制するインセンティブ強化、を挙げる。長期的に脱炭素社会に移行するとして、火力発電や燃料サプライチェーンへの投資確保は政府の介入が必要だとする論は、わが国にも示唆深いものとなっている。

まとめとして

 3.22の需給ひっ迫の主たる要因や背景は、①地震による供給力の減少、②原子力発電所の停止常態化、③火力発電所休廃止の増加に整理できるだろう。再エネの導入量不足や東西連系線強化などを指摘する声もあるが、わが国の再エネは世界に類を見ないスピードで増加しており、また、東西連系線の強化も工程通り進められている。再エネの導入加速や連系線強化も需給ひっ迫を緩和する対策ではあるが、ここに課題があるとするのは、真の課題から目を背けるものではないか。
 この夏は乗り切れたとしても、来冬の電力供給は相当の綱渡りを強いられよう。わが国がこれにどう向き合うか、覚悟が問われている。

注1)
デマンドレスポンスとは、「市場価格の高騰時または系統信頼性の低下時において、電気料金価格の設定またはインセンティブの支払に応じて、需要家側が電力の使用を抑制するよう電力消費パターンを変化させること」(経済産業省)。電気は大量に貯められないので、10年先まで供給計画を立てて、その間のピーク時の電力使用量を賄うだけの発電設備を確保するのが基本だが、ピーク時の使用を抑えれば設備投資の抑制が可能であり、従前より、ピーク時の連絡により使用を抑制する契約メニューが用意されていた。
2018年1月の需給に関する分析は下記資料参照。
https://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/denryoku_gas/denryoku_gas/pdf/009_04_00.pdf
注2)
電力供給区域の周波数制御や需給バランス調整を担う一般送配電事業者が公募により確保する調整力。10年に1度程度の猛暑や厳冬などにおける需要の急増に対応する調整力でとして、指令から3時間以内に応答することが求められる。
注3)
揚水発電は、上下2つの池の水を、供給余力があるときに上池に揚げ、余力が無い時に上から下池に落として発電する、巨大な蓄電池の役割を果たす。
注4)
追加的に確保した供給力417万kWには、系統作業中止による発電制約解消分等を含む。また、今回の地震の影響で生じた東北・東京間連系線の運用容量低下については東北エリア供給力不足を踏まえ考慮していない。
注5)
【世論調査】規制基準を満たした原発の運転再開 「賛成」が54% 「反対」が37% (msn.com)
注6)
東京電力パワーグリッドでんき予報
https://www.tepco.co.jp/forecast/html/images/juyo-result-j.csv
注7)
https://eneken.ieej.or.jp/data/10254.pdf
注8)
阪本[2022]は電力システム改革の中で失われた「バッファー機能」について総合的に整理し、その回復が急務だと指摘する。

【参考文献】

1)
戸田[2022]U3イノベーションズ アドバイザー/東京電力ホールディングス株式会社 経営技術戦略研究所 戸田直樹「3月の需給逼迫/「電源不足」の認識共有を」
https://u3i.jp/opinionknowledge/capacity_shortage/
2)
江藤[2022] 一般財団法人日本エネルギー経済研究所 江藤諒「2022年度の日本の経済・エネルギー需給見通し」
https://eneken.ieej.or.jp/data/10254.pdf
3)
阪本[2022] 公益事業学会 政策研究会会員 阪本周一“失われたバッファーの回復が急務”
https://u3i.jp/opinionknowledge/sakamoto/
4)
手塚[2022] 国際環境経済研究所主席研究員 手塚宏之「世界のエネルギー危機に対して日本のできること」
https://agora-web.jp/archives/2056198.html
5)
安田[2022] 安田陽「原子力が再稼働すれば需給ひっ迫は回避できたのか?」
https://project.nikkeibp.co.jp/energy/atcl/19/feature/00007/00078/
6)
2022 年度の電力需給に関する総合対策
https://www.meti.go.jp/press/2022/06/20220607003/20220607003-1.pdf
7)
Foreign Affairs July/August 2022 “The New Energy Order”
https://www.foreignaffairs.com/articles/energy/2022-06-07/markets-new-energy-order
8)
The Wall Street Journal 2022.7.8“LNG買い占める欧州 貧困国は電力不足に欧州のガス需要が価格高騰を招き、アジアなどへの供給を奪う”
https://jp.wsj.com/articles/europe-scoops-up-lng-choking-off-power-supplies-in-poorer-nations-11657257346


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