さすが、東京電力、風力30GW追加拡大で、再エネの主力電源化が3年後に実現見通し

太陽光の36GWとHBBSで再エネ化率57パーセントを達成見通し,
押しも押されぬ主力電源となる。
 しかし、HBBSを使用しない場合は、
再エネ化率は39パーセント、出力抑制は膨大で、
太陽光は発電量の70パーセント、風力で15パーセントが捨てられる。
この抑制率では発電業者の協力は絶望的。協力なければ主力電源化もただの夢に終わる。
出力抑制解消は必ず解決しなければならない課題。



(1)東京電力の再エネ接続・申込状況
           今年(2019年)9月末時点での稼働中及び申込または承認済みの容量は
            (図3.1)のとおりである。
            稼働中合計が2,268万kWで内訳は太陽光が1,383万kW、風力が42万kW
            だが、検討申込が稼働中容量の2倍4,543万kW、契約済みが1,354万kwも
            ある。申込済みと契約済みのすべてが稼働すると現在稼働中の4倍弱の
            8,165万kWになる。この容量は九州で稼働中容量の7倍近い量である。
            申込中最大のものは風力で2,910万kW、現稼働中風力の75倍もある。太
            陽光の申し込みも相変わらず多く、現稼働中太陽光の2倍弱2,218万kW
            あり、稼働すると太陽光だけで3,601万kWになる。
                                                                     (図3.1)
(図表をクリックすると拡大します)


(2)申込中のすべてが稼働した時の再エネ化率はいくらになるか?
            ☆稼働後の心配事
                申込・契約済のすべて8,165万kWが稼働した時、再エネは主力電源に
                なっているか?
                出力抑制はどの程度発生しているか?売電収入にどの程度影響があるだ
                ろうか?
                これだけの再エネが稼働し始めたら、再エネの導入は終わってしまうの
                ではないか?

            ☆1年間のシミュレーション設定
                出来るだけ直近のデータを使用してシミュレーションを行うという趣旨
                で、2018年11月から2019年10月までの東京電力の電力需給実績を使用
                した。
                    シミュレーション上、重要なこと
                        ●1時間ごとに同時同量を成立させる
                        ●1年間同じ気象条件とする。太陽光も風力も同じ比率で発電する
                          ものとした。
                        ●再エネの導入容量は1年間通して、現接続済と同じ容量とした。
                        ●出力抑制には火力発電の下げ代が大きく響くが、現在の実績
                          1,200万kWとした。水力は最低44万kWとした。
                        ●原発は現状のままで非稼働とした。連携線も現状のままとした。
                        ●実績の風力は陸上風力であると推定。しかし将来は洋上風力が主
                          力と推測しているが、陸上風力の実績データーを利用した。
                          (陸と海では風力発電効率にかなりの差がある)
                          

            ☆1年間のシミュレーション結果(図3.2)
                        1年間のシミュレーション結果は(図3.2)である。
                        ●水力を含む再エネ化率39.3パーセント、水力をまずでは35.7
                          パーセント。主力電源には今一歩である。
                        ●内訳をみると太陽光で年間発電量が328億kWで再エネ化率11.5パ
                          ーセント、風力で年間発電量が666億kW、再エネ化率23.4パーセ
                          ントである。風力が太陽光の2倍で太陽光を追い抜いた。
                        ●太陽光の容量(3,601万kW)と風力の容量(3,159万kW)は、ほ
                          ぼ同じであるのに、年間発電量は風力が太陽光の2倍以上となっ
                          ている。この原因は太陽光は一日7~8時間の発電しかしないが、
                          風力は24時間発電出来る事からくるものと推測している。
                          風力が洋上であれば、風力はさらに大きくなる。
                        ●ついに出ました出力抑制!!
                          東京電力には出力抑制は発生しないという都市伝説もついに
                          ることになる。年間の抑制量は太陽光で86.8億kW、太陽光発電の
                          20.9パーセントが捨てられる。従って発電業者は年間収入の20.9
                         パーセント減となることを覚悟しなければならない。
                          風力発電にも抑制が発生し、抑制量149.0億kWで風力発電の18.3
                          パーセントの収入なる。将来、風力と太陽光が増するが、増加
                          分のほとんどが抑制されるだけであることは覚悟しておくべきで
                          ある。
                        ●発電量をFIT買取価格で換算すると
                          風力発電が全て洋上風力であればFIT買取価格は36円/kW
                          あるから、抑制されなかった部分の買取金額は2兆3,976億円とな
                          る。風力の設備容量は3,159万kWであるのでkW当りの1年間の収
                          入は75,900円/kWとなる。(陸上風力は18円/KW)                    
                          太陽光は入札制で、12円/kWで落札したとすると太陽光の抑制
                          されなかった分の買取金額は、3,936億円となる。
                          太陽光の設備容量は3,601万kWであるのでkW当りの1年間の収入
                          は10,930円/kWとなる。
                          太陽光と風力発電のKW当たりの収入を比較すると、今後は洋上
                          風力にシフトしてくださいと経産省の誘導作戦に見えてくる。

                        ●抑制による損失を金額換算すると?
                          抑制された分を金額換算すると5,365億円、20年間続くとすると
                          10兆円以上が空しく消えていく。                        
                          太陽光の抑制分は、12円/KWで計算すると1,041億円/年とな
                          り、20年間で2兆円となる。

                                                                                        (図3.2)
(図表をクリックすると拡大します)


            ☆東京電力の需要超過はいきなり抑制しかない
                    ●● 東京電力を助けられる電力会社は存在しない 
                    前述の出力抑制は、九州電力であれば連携線を使用して他電力に送っ
                    て処理をしてもらっているので、需要超過分のすべてが出力抑制には
                    なってはない。
                    東電も超過分をどこかに送って処理してもらえれば、抑制量が少なく
                    なるのではないか?
                    確かに受け取ってくれるところがあれば抑制量も少なくなる。しか
                    し、どこか受け取ってくれるだろうか?
                    今回のシミュレーションの中で大きな超過は、(図3.6)に掲載して
                    いるが、4月6日に太陽光と風力合わせて2,500万kW/時であった。
                    この量を処理出来るところがあるか?
                    (図3.3)に主要電力の処理能力を表示している。例えば、関西は夏                       のピークが2,865万kWを処理しているが、春秋の平均的な日は1,700
                    万kW程度の処理である。そんな関西に2,500万kWの処理をお願いし
                    ても受け取ってもらえないのは自明の理である。

                    ちなみに、現在出力抑制を頻発している九州電力が、連携線経由で関
                    西電力に送った最大値は1年の内で253万kWであった。関西はほかに
                    四国からも受け取っているのでせいぜい400~500万kW程度である。

                                                                                        (図3.3)
(図表をクリックすると拡大します)


            ☆稼働の見える化
                 1年間の稼働状況を図にしてみる。(図3.4)
                風力の発電量は太陽光の2倍で、冬の発電が多く、夏は非常に少ない。
                太陽光は5月~8月にかけて発電量は多い。5月は需要量が少ないため
                出力抑制が多い。風力の出力抑制は、昼より夜間のほうが風が強く、
                電力需要は深夜は少ないため、深夜に需要超過になりやすい。
                正午近辺は太陽光の発電が多いため、太陽光と風力が同時に抑制され
                ることが多い。
                                                                                       (図3.4)
(図表をクリックすると拡大します)
    
                    参照 ⇒⇒ 風力発電は太陽光発電より出力制御になりやすい
 
   
            ☆5月ゴールデンウィーク期間の稼働状況
                    この期間は需要が少ないので需要超過になることが多い。
                    東電は超過分を自社だけで処理しなければならないのでその対策とし
                    ては、まず第一に火力発電の下げ代を極限ぎりぎりまで下げ、揚水発
                    電を能力一杯働かせる。水力発電も流水式以外はすべて止めるなどを
                    行う。それ以上、処理しきれないものが出力抑制の対象となる。
                    (図3.5)はゴールデンウィーク期間の稼働状況の見える化である。                       出力抑制されている部分は太陽光が(白)、風力が(濃緑)である。
                    毎日かなりの量が抑制されているのが見て取れる。

                                                                                              (図3.5) 
(図表をクリックすると拡大します)

            ☆出力抑制の多かった一日の詳細
                    抑制の多かった4月6日の詳細が(図3.6)である。
                    白色の部分が抑制された部分で、太陽光が発電している時間帯は
                    太陽光と風力の両方が抑制されている。同時間帯で風力の(緑)部分
                    は揚水発電で対応しているので需要超過にはならない。
                    その上の(白)は風力の揚水で対応できなく抑制になった量である。
                     風力と太陽光の抑制率は公平の原則に乗って行われる。
                    詳細は「風力と太陽光の出力抑制方法」に記述してます。太陽光が発
                    電していない深夜などの時間帯は風力だけが抑制される。
                    
                                                                                    (図3.6)



(2)出力抑制は弊社のHBBS使用で解消できる
                🌼🌼  太陽光の抑制解消で、風力も解消される  🌼🌼

            ☆太陽光発電に対してHBBSを適応すると抑制にならない理由(注)
                    (風力には適応しない理由)
                   太陽光発電は南中時に発電量が最大になる特徴がある。その集中が原
                   因で南中時近辺の時間帯に需要を超過する。
                   風力発電には発電が集中する時間というものはない。一日24時間のど
                   の時間帯に発電量が多くなるかは、その時の風次第である。
                   太陽光と風力のもう一つの違いは、一日の発電時間帯が太陽光では
                   7~8時間しかしないが、風力は24時間ある。このことから一日分の発
                   電分を蓄電池に蓄えようとすると風力発電はとてつもなく大容量にな
                   ってしまう。
                   以上2つの理由から太陽光だけに蓄電池(HBBS)を使用する。蓄電池
                   に溜まった電気を翌日の運転開始時刻から24時間かけて均等量で放電
                   する。その時間当たり放電量は南中時の発電量の4分の一程度になる
                   め出力抑制も発生しにくくなる。(注)

            稼働シミュレーション環境の設定
                    前述のシミュレーションとの違いだけ述べる。
                 ●全太陽光にHBBSをセットで導入するとした。
                 ●前日に発電した電気をHBBSに保存した後、翌日の午前ゼロ時から
                   24時間かけて均等に放電する。
                 ●柏崎原発の5,6号機が稼働するとして毎時270万kWを組み込む。
                 ●HBBS使用により太陽光の不安定さが解消されるので、火力の最低出
                   力を600万kWまで下げることが可能とする。
                 ●揚水と連携線の使用量は前述のシミュレーションと同じとする。

            ☆HBBSを使用した場合の稼働シミュレーション結果
                 ●HBBSを使用した時の1年間の稼働結果(図3.7)である。
                   水力を含む再エネ化率は7.6パーセント増えて46.9パーセントとなっ
                   た。
                 ●連携線の処理は東北電力の再エネの超過分と考えると、この処理は東
                   電にとっては再エネの処理と考える事も出来る。その分も再エネ化率
                   に加える東電の再エネ化率は57.2パーセントとなる。
                   この率であれば、再エネが主力電源と言える。
                 ●太陽光の出力抑制は完全に解消し、年間発電量が417億1,801万kWと
                   なった。
                   驚くべきことは、HBBSを使用していない風力まで出力抑制が減り発
                   電量が増えたことである。HBBSを使用していない時、666億1,748万
                   kW(23.4%)だった発電量が、136億3312万kW増え、802億5,060万
                   kW(28.1%)となった。増加分を36円/kWで計算すると4,907億円強と
                   なる。風力の出力抑制は149億kWあった抑制量が、12億kWと減少し
                   いる。
                                                                               (図3.7)        (図表をクリックすると拡大します)

                ●5月ゴールデンウィーク期間の出力抑制
                    HBBSを使用すると、出力抑制が頻発するゴールデンウィーク期間
                    (図3.5) でも、ほとんど発生しなくなる。(図3.9)

                                                                       (図3.9)  



            ☆風力と太陽光の出力抑制方法
                風力発電まで出力抑制が激減する理由を説明する前にまず、抑制がど
                のように行われるかを2つの時間帯に分けて説明する。
                                                                                       (図3.8)
(図表をクリックすると拡大します)

      ①太陽光が発電する時間帯での抑制方法
          太陽光の特性として南中時に最大の発電を行う。その時間に風力の発電
          多かったとすると、風力と太陽光を合わせた量が需要超過とな(図3.8)
          その時、同時同量にするために超過分を抑制しなけれならないが、抑制
          は何らかのルールで太陽光と風力を案分して両を公平に抑制する。      
                    (揚水発電や火力下げ代調整も事前に行う)
          南中時の最大超過量は3,000万kWあり、ここのルールは2等分という事であ
          ったので、太陽光と風力で1,500万kWづつ抑制処理した。

      ⓶太陽光が発電しない時間帯での抑制方法
          この時間帯の需要超過は風力しかないので、風力のみの抑制処理となる。
                    (揚水発電や火力下げ代調整も事前に行う)
                                                                                   
            ☆HBBSを使用すると太陽光の出力抑制が激減する理由
                ①24時間均等放電で南中時の最大出力が4分の一近くまで減少する。
                 (図3.8)で南中時の最大出力は2,570万kWであるが、前日分の放電量
                   が時間当たり745万kWであるため1,825万kW減少する。
                   これにより需要超過の可能性が大幅に激減する。
                ②天気予報からの発電予測が不要となるため不安定さが激減する。
                    これにより、火力発電の下げ代をさらに下げることができる。
                    (図3.8)では火力発電の出力は1,200万kWであったが、(図3.9)で
                    は最低出力を600万kWまでさげた。
                    下げることにより需要超過の可能性が激減する。

            ☆何故、HBBSを使用していない風力まで抑制が激減するのか?
                ①太陽光が発電する時間帯で風力の抑制が激減する理由
                        前の(図3.8)はHBBSを使用していない場合であるが、その太陽光
                    上に被さっている(緑)が風力の発電量である。太陽光が24時間
                    放電することで、太陽光の高さは4分の一近い高さになる。太陽光の
                    上に被さっていた風力もそれにつれて低くなる。その姿が(図3.9)
                    てある。その図では風力はまだ需要曲線より高くなっているが、その
                    超過は火力発電の下げ代をさらに下げられるのと揚水発電でカバーで
                    需要超過にはならない。           
                    太陽光が発電しない時間帯でも抑制が減少する理由。
                    HBBSを使用すると毎日夕方に各HBBSからセンターに自分の発電実
                    績を知らせる。受け取ったセンターはその発電実績から翌日の稼働計
                    画を作成する。従って、天気予報からの翌日分の発電予測は不要とな
                    る。予測を使用しないことから予測と実績の誤差は存在しなくなる。
                    誤差が存在しなくなると火力発電の調整能力に頼ることは極めて少な
                    くなる。そのため、火力発電の下限値を思い切って下げることが可能
                    となり、夜間の風力発電による需要超過も対応がしやすくなる。
     
                                                                                    (図3.9)
 
(図表をクリックすると拡大します)

                                                                                               



最後までご精読ありがとうございます。ご質問、ご感想、反論等
ozaki@smart-center.jpまで直接お送りください。































































































































































































































































(注)太陽光発電にHBBS適応できない場合があるのでご注意ください
①適応できないものがあるが、シミュレーションの都合上全太陽光発電装置にHBBSを適応した。
②HBBSを使用できない太陽光発電もある。
使用できないもの
    ●自己消費のあるもの
      例)・家庭用
           ・FIT期間終了で自己消費
             している産業用発電
    ●既にHBBSなしで稼働してい
      る産業用太陽光発電
    ●今後導入予定で2MW以下の
      もの
            スケールメリット効果や
            接続変電所変更効果が全
            く見込まれないもの

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