中部電力、再エネ導入拡大後も抑制は極くワズカ、高浜原発稼働時は激増か?しかし、ご安心・・・・

(2020/7/25)
中央3社の内の1社である中部電力は、原発停止の中で、再エネ化率16.6パーと低調である。
しかし、数年内に再エネ導入量は2.5倍となる。
この全てが稼働しても再エネ化率32.0パーと、再エネの主力電源化には程遠い。
これに負けじと太陽光と風力を2倍にしても、再エネ化率は37.5パーにしかならない。
増えるのは出力抑制で、太陽光は51.9パー、風力は35.7パーが発電禁止になる。
これを乗り切るには太陽光にHBBSを適応するしかない。
HBBSを適応すると再エネ化率は51.2パーになり、辛うじて再エネの主力電源となる。
問題は、再エネ化率60パー以上の本格的「再エネの主力電源化」。
そのためには「電気は貯めてら使用する」新思想のもとに
「新エネルギー産業革命」
を引き起こすほどの挑戦が必要だ。出来るかな?
Ⅰ.中部電力の現状
  1.電力業界における中部電力の位置づけ  
    (1)年間電力需要から見た中部電力の位置づけ
年間電力需要で一番多いのは東京電力、2位、3位はほぼ同量で関西と中部となっている。また、関西と中部を合わせた量が東京に等しい、すなわち関西と中部は東京の半分の需要量である。
地方電力7社の合計が、東京電力1社に等しい。規模の小さい北海道、四国、北陸の各社の10倍が東京である。関西、中部から見たら、小規模電力の5倍となる。

                                                                                                (図1.1)
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(2)導入済再エネからみた中部電力の位置づけ
導入済み再エネ容量の多い順で見る(図1.2)と、第一位は東京、第二位はなんと東北、東北は比較的太陽光が少なく半数以上がバイオと水力で占められている。第三位は出力抑制が年間100回以上の九州である。九州の年間電力需要では東北とほぼ同程度あるが、出力抑制が多発している理由の一つに、太陽光の比率が東北より多いことが考えられる。第四位、五位が関西と中部である。関西は太陽光は半分以下で、水力とバイオで半数以上となっている。中部の内訳は、太陽光897万kW、風力37万kW、水力252万kW、バイオ64万kWで太陽光の比率は72パーと、他地域に比べると太陽光の比率がやや高めである。第四位、五位の関西と中部は、電力需要の割には再エネ化が遅れているといえる。
                                                                            (図1.2)
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2.2019年の発電実績
    
(1)月別発電状況
そんな環境の中で中部電力の1年間の稼働状況を、中部電力の「2019年度電力需給実績」から弊社が集計したのが(図1.3)である。

原子力は停止中で、火力発電比率は81.3パー、水力を含む再エネ化率が16.6パー、内訳は水力が7.8パー、太陽光が8.4ぱー、風力は0.4パー、出力抑制は発生していない。再エネの主力電源化は程遠い。

連携線の年間計はプラスであるという意味は、他電力から補給してもらっていることを表す。高浜原発停止のため電力不足でそれを他社から補ったと解釈するのが妥当であろう。
その率はプラス1.7パーセントである。ただし8月、9月、12月は逆に放出している。放出先は主に東京であった。
                                                                            (図1.3)
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(2)発電状況の見える化
1年間の内一番電力需要の少ない5月のゴールデンウィーク期間の稼働状況をグラフ化してみる。
需要が少なく、逆に5月は太陽光の発電量が多いのに供給過剰には辛うじてなっていない。逆に不足のため連携線経由で他所から補充している。
ほんの少しだが太陽光の一部が需要ラインを超えている。超えた分は揚水発電で消化している。
平均的な日の昼の電力需要は18~20GWhであるため、この程度の再エネ発電量では供給過剰にはならない。
                                                                            (図1.4)
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Ⅱ.導入拡大後のシミュレーション

(1)承認済と検討申込の電源別容量
現時点(2019年度)では再エネ化率も低いし、出力抑制も発生していない。
しかし、まだ稼働していない承認済と検討申込の全てが稼働し始めたときは、どのようになるかをシミュレーションする。
申し込み状況は  (図2.1)に掲載した。
承認済と検討申込全体で2.5倍の3168万kW、特に風力の伸びが著しくて36倍の1,332万,太陽光は1.4倍の1,296万kWとなる。風力が太陽光を追い越す。
                                                                        (図2.1)
      (出典)中部電力             (図面をクリックすると拡大できます)


(2)風力は陸上風力で計算する
伸びが著しい風力の現状を少し分析しておく。
2019年の実績から風力の発電効率を集計した。結果は14.2パー(図2.2)で、北海道(図2.3と比較する効率は半分以下である。
設置個所は長野県以外の4県に設置されている。いずれも陸上である。検討申込にどれだけ洋上があるかは不明だが、仮に洋上であれば沿岸線の距離が問題になるが、中部電力で沿岸線の最も長いところは三重県の1,140kmである。北海道の4,460kmに比べると心細い限りである。

                           (図2.2                            (図2.3                             (図2.4
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(3)再エネ拡大後
2019年の需給実績を利用して、拡大された再エネ容量をぶつけて1年間の稼働をシミュレーションした。
結果、水力を含む再エネ化率は32.0パーで主力電源には程遠い。内訳は水力が7.8パー、太陽光は10.6パー、風力は13.6パーだった。
太陽光で出力抑制の多い月は5月で、需要が最も少ない月も5月であることが原因である。風力の発電量が最多の月は3月で、「春一番」の影響と思われる。少ない月は7月、8月で夏は風がぴたりと止まり、蒸し暑さの原因にもなっていると思われる。発電量が少ないので抑制も一番少ない。
出力抑制もわずかだが発生しており、太陽光の発電の内3.9パーが発電禁止となり、風力は2.6パーが発電禁止となった。
抑制率はわずかだが、この抑制が教えていることは、これ以上再エネ容量を増やしても、再エネ化率は伸びないことを示唆している。

                                                                             (図2.5)    
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(4)発電状況の見える化
同じく5月のゴールデンウィーク期間の稼働状況をグラフ化(図2.6)してみる。
(図1.4)と比較しながら見ていただくと、その違いが明確となります。
(図2.6)を見るとGW期間7日間の内5日間は供給過剰になっている。
                                                                             (図2.6)
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(5)原発再稼働後---高浜原子発電所概要---
再エネ導入拡大しても大して出力抑制にならなかったが、原発が稼働し始めたら出力抑制がガンガン出始めるのではないかという心配に答える。
中部電力の原発は高浜原子力発電所(図2.7)1ヶ所で、そこには5機の発電機がある。そのうち2機はすでに廃炉となり残り3機が稼働可能である。3機の出力は361.7万kWである。シミュレーションでは3機の内、2機220万kWが稼働するものとした。

                                                                         (図2.7)
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(6)再エネ拡大と原発再稼働した時のシミュレーション結果
原発が再稼働しても火力の出力を下げるので、再エネ化率等にはほとんど影響しない。そのことを(図2.7)と(図2.8)を使用して説明する。
原発が稼働していない時の火力は87.5TWhの発電量だったが、原発が稼働した時  原子力19.2TWh、火力 68.1TWhで合計が87.3TWhで、なんと原発が稼働していない時の火力の発電量より少なくなっている。すなわち原発で増えた分は火力を下げる事で調整しているのである。
再エネ化率も32.0パーから32.6パーとわずかだが増えている。

                                                                         (図2.8)
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(7)見える化
GW期間のグラフを見ると原発の発電量がベースとして食い込んでいるのが見える。食い込まれた分だけ火力を減らしているのが、(図2.9)を見ても分かる。
太陽光と風力の発電と抑制も(図2.8)とほぼ同じである。
                                                                         (図2.9)
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Ⅲ.電力自由化時代に勝ち残れるか?

(1)競争の結果(スイッチング実績)
2016年4月の電力完全自由化以降、中部電力のお客さんを新電力や自社の自由料金などに奪われている。奪われた率(スイッチング率)は、10電力中、中部電力が最多である。(図3.1)
中部電力は電灯契約と電力契約合わせた契約口数は約1000万件である。従って、外部の新電力にとられたお客様は100万件、自由料金に奪われた件数は190万件で合計290万件、29パーが切り替わっている。
このままでいくと、数年後には100パーの顧客が奪われてしまう。

                                                         (図3.1)
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(2)競争に打ち勝つために中部電力がやるべきこと
スイッチングが起きる原因は毎月の電気料金である。
毎月の電気料金が500円でも安くなるならすぐにでも切り替えてしまう。切り替えても停電が多くなるわけでもないし、その他のサービスが落ちるわけでもないし、引き落とし口座が変わるわけでもない。

電力会社が電気料金を引き下げるには、経費削減などの努力は当然必要であるが、一番必要なことは、発電コストを下げることである。
電源別発電コストは、2014年発表の資料(図3.2)では原子力が一番安いといわれていた。しかし、その後世界中で原子力コストが高くなり、建設中断まで追い込まれ、大企業の東芝が倒産一歩手前まで追い込まれた。
現時点では、石炭火力が一番安いということになってしまった。

                                                                        (図3.2)
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一方、太陽光の単価はどんどん下がってきた。最近の入札単価は10円~12円に下がって来ている。経済産業省資源エネ庁は2030年には7円にすると発表している。
2030年には太陽光が一番安い電源となる。

(3)さらに再エネを拡大
価格競争に勝つためには単価の安い太陽光を、早めに主力電源にすべきである。
そこで、更に太陽光と風力を(図3.2)のように2倍に拡大することにした、

                                                     (図3.2)
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(4)拡大した結果の再エネ化率等
太陽光と風力を2倍に増やしたが、再エネ化率はわずか5.5パーしか増えず37.5パーである。増えたのは太陽光の抑制量と風力の抑制量である。太陽光の場合、半分以上の51.9パーが、風力は36.6パーが発電禁止となる。従って売電業者の売電収入が大幅に縮小して、倒産が劇的に増えることになる。
再エネの主力電源化は「はかない夢物語」にしか過ぎない。価格競争で再エネに頼ることもできなくなる。待っているのは「全顧客の離脱」で中部電力の倒産かもしれない。

                                                                        (図3.3)
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5月GW期間の発電状況は目も当てられないほど無残な状態である。

                                                                        (図3.4)
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Ⅳ.太陽光の出力抑制を解消させる
 ★再エネの主力電源化実現

(1)再エネ化率が増えない理由
        ★太陽光の場合

             南中時に最大発電になり、導入量が増えるとその量はどんどん上に向け

             て増加する。需要ラインを超えた分は出力抑制として切り捨てられる。

             (発電禁止になる)有効な電力として利用されるのは需要ライン以下の

             部分だけであるため、南中時の発電量が増えても有効分は増えない。

             従って、再エネ化率は、30パー以上になることは論理的にもあり得ない

             ことになる。   

 

                    (図4.1)
   (まるでタケノコのよう;タケノコシンドローム) 
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        ★風力の場合

                昼間⇒太陽光と一緒に供給過剰の共犯者になる。

                夜間⇒深夜の電力需要が極端に少なくかつベース電源に上乗せで、

                         少ない夜間需要を超過する。

                従って、太陽光が供給過剰になり始めると、風力を含めた再エネ化率

                の50パー超えは困難となる。つまり、風力と太陽光を組み合わせて

                も、再エネの主力電源化は、理論的に不可能ということになる。


                                                                                     (図4.2)
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(2)太陽光の出力抑制を解消 ==HBBSの適応
自己消費のない太陽光発電装置一組に一組のバッテリー(HBBS)を接続させ、昼間に発電した電気は翌日午前零時から24時間かけて均等な量で放電する。これにより南中時の最大出力が3分の一から4分の一程度に減少するため、供給過剰が大幅に減少する。
昼間に太陽光と一緒に風力も発電するので、太陽光につられて風力発電も出力抑制が少なる。
また、蓄電池に貯まった蓄電量をセンターに毎日決められた時間に知らせるので、センター側は太陽光の発電予測作業は一切不要となる。
また太陽光は出力抑制が発生しないので、発電業者の売電収入が減少することもなくなり、且つセンター側の出力抑制に関する作業も一切発生しないという大変大きなメリットが発生する。

                                                        (図4.3
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(3)HBBS適応結果
太陽光の出力抑制は完全解消。再エネ化率51.2パーでかろうじて主力電源となった。太陽光に出力抑制は発生していない。風力は出力抑制がわずかだが減少し、35.7パーが発電禁止となった。

                                                                        (図4.4)
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(4)5月GW期間の稼働状況の見える化
            ①需要が一番少ない5月GW期間の稼働状況
           5月1日と2日に太陽光の放電量が少ないのは、前日の太陽光の発電量が少
            なかったためで、3日以降は放電量も多く、需要ラインを超えているが越
            えた分は揚水発電と連携線の利用で過剰分を吸収している。HBBSを使用
            しなかった(図3.4)と比較するとHBBS効果がはっきりと見て取れる。

                                                                            (図4.5)
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           ②電力需要が平均的な日の稼働状況
(図4.6)は5月のGW期間より電力需要の多い秋の平均的な日の稼働状況をグラフ化したものである。太陽光の放電はすべて需要以下であるが、風力はやや多目に出力抑制されている。
                                                                        (図4.6)
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            ③1年間の電源種別毎の月間稼働状況
月間発電量と需要量を比較すると毎月コンスタントに出力抑制が発生している。抑制は火力の出力を下げれば解消できると思えるが、日々の瞬時瞬時の同時同量を守るという点では困難である。
                                                                        (図4.7)
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Ⅴ.再エネ化率60パー以上は可能か?
☆新エネルギー産業革命の始まり


(1)太陽光発電保障システム(PVSS)

     「電気は貯めてから使う」を実現する設計思想
         
                                                                       (図5.1)
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            第一階層の保障;接続保障・発電保障
            全ての太陽光発電の系統接続を可能とし(接続保障)、出力抑制皆無、天
            気通りの発電を保障する。パネルをHBBSに接続することで実現できる。
                                                      
            第二階層の保障;安定給電保障・調整力保障
            蓄電後の放電量は、天気に左右されるが、事前に設定した1年間の保障値
            通りに給電(放電)することを保障する。使用するグリッド・ストレージ
            を調整力として提供する。

            第三階層の保障;需給維持保障 
            24時間均等な量で放電すると、早朝の需要最低時間帯に、放電量の需要
            超過が頻発する。その需要超過に対して、超過分をグリッドストレージグ
            ループなどで対応し、需給バランスの維持を保障する。
                                                      
            第四階層の保障;地産都消
             日本の電力の70パーセント近くを消費する都会地は、再エネ導入環境が
            乏しい。逆に、都会の再エネ化率が高くならなければ、日本全体の再エネ
            化率は高くならない。まず、地方の再エネ化率を高めて、地方から電気代
            を安くし、次に、地方の余剰電気を都会に送って、都会の再エネ化を支え
            る。


(2)設計思想を具体化させるグリッド・ストレージ

 設計思想を実現させるにはHBBSに加えてグリッドストレージ(GS)が必要となる。GSの役割は簡単に言うと、供給過剰になった電気を一時保存し、不足の時はそこから引き出すことを行う。GSへ指示を行うのは中央系統制御指令室である。


                                                                                                                (図5.2)




(3)巨大なグリッドストレージは実現可能か?
          グリッドストレージ(GS)をもう少し分析してみよう。
           GSは大量だがゆっくり変化する要素と、少量で毎日激しく変動す
           る要素がある。大量の部分は4万GWh~5万kWhを数か月かけて変
           動する。少量部分は、日単位に20GWh前後を変動する。
           大量の部分は液体水素に変換してタンクに保存し、少量部分は
           リチュウム電池などで、配電変電所に設置する等と考えられる。
グリッドストレージ                                                                                (図5.3




(4)グリッドストレージのシステム構成
グリッドストレージのシステム構成は、現在のところ、 (図5.4)のように考えている。この部分は今後、重点的に研究し、現場実証などを重ねなければならない分野であると思う。
                                                                                                                (図5.4)

そのコストはだれが負担するのか?
 GSにかかるコスト問題は、GSに溜まった電力を他の分野へ売ることに
 よって新たな収入を得ることで解決できる。
  まさにエネルギー産業の産業革命が始まるのである。

(5)「新エネルギー産業革命」
                                                がもたらす新ビジネス 
     ①燃料電池ステーション        
        ★燃料電池車バッテリー充電サービス 
            GSの蓄電を燃料電池または電機として販売する。その販売量は東京電力
            管内だけで年間147TWh必要である。再エネ化率100パーセントの時GSへ
            溜まる最高の量は70TWhであるので。需要の半分しか満たせない。再エ
            ネ化率120パーセント以必要である。 

(10年後は世界中が、石油から作ったガソリンをやめて電気で走る車に代わる。そうしなければ地球温暖化が止められないからである。日本もそれに遅れまいと自動車   メーカーなどは必死になって電気自動車、燃料電池車を開発している。開発しなけ れば世界中に販売できないからである。 10年後の日本も、ガソリン車はなくなり電気自動車、燃料電池車が走りまくる。  その時、日本の電力需要は現在の2~3倍に増加する。その車に供給する電気を何か ら作るのか?まさか、石炭や石油をガンガン炊いて作るのか?)

     ②フロント・ステーションサービス  
           蓄電機能及び蓄電している電力を利用したサービスを行う。                                     ★太陽光発電向けグリッド・ストレージ・サービス                    
            ★風力発電向けハイブリッド・バッテリー・サービス                    
            ★マイクログリッド支援サービス                    
            ★新電力向け同時同量支援サービス
 
        ③ミドル・ステーションサービス                
            蓄電した電力から液体水素作成や液体水素から電気に変換するサービスを
            主に行う。                    
            ★都市部の区間連携遮断時のバックアップ・サービス                          
            ★液体水素海外輸出サービス                    
            ★災害時緊急電源支援サービス



「エネルギー産業革命」が始まる


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ozaki@smart-center.jpまで直接お送りください。

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