第8回公益事業学会政策研究会(電力)シンポジウム「再エネ大量導入下の次世代電気事業の姿」
3.人口減少下の電気および公益事業サービスの行方エネルギーシステムインテグレーション-分散・自立グリッドの可能性2020年１月27日

荻本 和彦
東京大学 生産技術研究所 ESI社会連携研究部門

本日の内容1. 自然災害による停電の多発
2. 電力システムの変容
3. 分散・自立グリッドの可能性（1は、生産技術研究所岩船先生作成のスライドから）Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo©2018 Ogimoto Lab.

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北海道胆振東部地震に伴う北海道全域停電（ブラックアウト）• 2018年9月6日3時7分59.3秒発生• 震源：北海道胆振地方中東部• 地震の規模：Mj 6.7、震源の深さは37km、最大震度7• 同日3時25分北海道全域停電• 停電による被害• 酪農関連：生乳の廃棄、乳房炎による乳牛の死亡など、約21億円の被害• 水産業：冷凍保存していた水産品が解凍、養殖魚が死亡• 商工業：道内の全事業所における丸２日間の営業停止の影響額が約1318億円、在庫廃棄などの被害が約136億円（同庁発表）• 観光への影響：宿泊施設のキャンセル等延べ114万9千人（約356億円）• 通信：固定電話不通、予備電力の枯渇に伴う通信インフラ途絶
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Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

台風被害（台風15号による被害）

電力レジリエンスWG第9回資料

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Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

台風被害の概要

電力レジリエンスWG第9回資料

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Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

各災害時の被害状況

電力レジリエンスWG第5回資料

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Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

年間停電時間の推移

電力レジリエンスWG第9回資料

7Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

震災時のコジェネの活用

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Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

震災時の住宅用太陽光発電の活用

9Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

「むつざわスマートウェルネスタウン」

自立した電力供給システムで、台風１５号上陸後に防災拠点として効果を発揮
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Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

「需給一体型」の再エネ活用モデル

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Energy System Integration Social Cooperation Program Iwafune Lab.

本日の内容1. 自然災害による停電の多発
2. 電力システムの変容
3. 分散・自立グリッドの可能性（1は、生産技術研究所岩船先生作成のスライドから）Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo©2018 Ogimoto
Lab. Lab.
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Energy System Integration Social Cooperation Program
Iwafune電力システムの潮流

世界共通の潮流
人類共通の課題解決の必要性が認識され、取り組みが加速している。
✓ IPCC（国連気候変動に関する政府間パネル）とCOP（国連気候変動枠組条約締約国会議）での継続的議論、✓ SDGs（2015年の国連サミットで採択された持続可能な開発目標）
これらを背景に、電力・エネルギー部門では、今後、長期の継続的かつ大規模な変革が起こる：
 電化とセクターカップリング 再生可能エネルギー導入
 分散型システム
 価値のシフトとマネタイズ
 大規模エネルギー貯蔵と新たな二次エネルギー 交流電力システムの質的変化
変革は、供給側のみではなく、需要側、流通ネットワークと、全分野に及ぶこと、そして長期にわたる取り組みため、戦略的取り組みが必要であることが重要である。
Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo©2018 Ogimoto Lab.

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電力システムの潮流

3E+Sにおける「電化」
Energy Security
安定供給

電力需要増による安定運用

低炭素排出電源の最大活用
化石燃料の消費減

Economy
経済性

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Institute of Industrial Science, the University of Tokyo

Environment
環境性©2018 Ogimoto Lab.

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電力システムの潮流

3E+Sにおける「再生可能エネルギー」
ブラックアウト

安定な需給運用

Energy Security
安定供給

バイオマス
地熱水力

高コストな運用費

Economy
経済性

高コストな社会投資

Environment
環境性
PV,風力：出力が変動する再エネ

地球環境問題経済産業省 第19回総合資源エネルギー調査会 新エネルギー小委員会 系統ワーキンググループ 資料5 (2018.12)
Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo©2018 Ogimoto Lab.

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電力システムの潮流

3E+Sにおける「分散型資源」
Energy Security
安定供給

多数システムの運用管理難

単独故障リスクの低減

多数システムの設備管理難
多数システムの管理コスト

単独故障リスクのバッ
クアップの低減システムサービス提供
分散型再エネの導入

ネットワークコストの増加

Economy
経済性

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Institute of Industrial Science, the University of Tokyo

Environment
環境性©2018 Ogimoto Lab.

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1. 潮流, ２．これからの電力システム

3E+Sにおける「レジリエンス確保」
 災害などによる停電発生時は、経済性、環境性が不足しても、電力供給を一部でも継続する必要がある。

 需要により、供給回復の必要性が異なる。
 需要側の、設備、需要の削減などの運用も重要。

Economy
経済性

Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo

Energy Security
安定供給
レジリエンス確保

Environment
環境性©2018 Ogimoto Lab.

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本日の内容1. 自然災害による停電の多発
2. 電力システムの変容
3. 分散・自立グリッドの自立の可能性（1は、生産技術研究所岩船先生作成のスライドから）Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo©2018 Ogimoto
Lab. Lab.
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Energy System Integration Social Cooperation Program
Iwafuneこれからの電力システム

停電：分散・自立した需給の可能性
 電力システム側の原因で停電した場合、需要側に安定した電源があれば、自立した電力供給が可能である。
 住宅など単独の需要における自立した電力供給は、技術の普及で実現方法が進化：➢ （従来）貯蔵燃料を使用する非常用電源：燃料の貯蔵量の範囲➢ ガス発電：ガスの供給が条件➢ PV単体：PVの出力で決まる範囲、昼間のみ➢ PV+蓄電池：PVの毎日の発電量と、PVと電池の出力で決まる範囲➢ EVによるV2H：EVの蓄電容量の範囲

Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo

出典：TEPCOホームテックHP©2018 Ogimoto Lab.

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これからの電力システム

電力需給の自立：様々な規模の存在
 電力システムは、常に需給をバランスし、自立する必要がある。
 欧州連系システム、日本の9地域連系システム、宮古島、停電時に自立供給を行う住宅など、規模は大きく異なるがそれぞれ自立している。
 ニューヨークで始まったエジソンの配電事業は、テスラのナイアガラ送電により交流送配電となり、電力システムは需要の増加と規模の経済の中で、連系範囲を広げ、規模を大きくしてきた。
 離島、山小屋、遠隔地の灯台など、物理的、経済的な理由で小規模で自立したシステムの存在する。

欧州：600GW

日本:150GW

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Institute of Industrial Science, the University of Tokyo

宮古島: 50MW

住宅: 5kW©2018 Ogimoto Lab.

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これからの電力システム

現状の平常時と災害時（通常時）
 電力需給のコストは、発電と送配電の設備費と運用費（燃料費など）。
 常に需要を賄うために、発電設備は、発電所の事故時を含め、一定の余裕が必要。
 送配電費は、発電から需要までをつなぐ設備費として、一定の額が必要。
 接続された広い範囲の電源をその特性に応じて選択して使うことで、より経済的で安定な運用が実現（災害時）
 電力システム側が停電すると、電源を持たない需要は停電の継続する期間、電気を使うことができない。
 従来の非常電源に加え、ルーフトップPV、定置型バッテリー、EVによるV2Hなど、自律的な電力供給を可能とする技術が確立し、災害時に各需要が電力供給を確保できる実績が増えている。

 多くの場合、需要全体を賄うことは難しく、スマートフォンなどの充電、テレビ・ラジオの視聴、一部の家電の利用など、需要の大きさを限った電気の使用が行えるに留まる。

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これからの電力システム「分散・自立」のもとでの平常時と災害時（通常時）
 住宅、コミュニティなど小規模需要の自立の場合、限られた数の限られた種類の電源で、電源の故障も考慮し、そのた蓄電が必要となり、設備コストは増加する。
その場所で使用できる電源の使用に限られる。
例えば風が強い地域にのみ立地する風力発電の利用は通常できない。
 複数の需要を結んだ自立の場合、需要相互間の配電線は必要で、小規模の需要での配電線の設備費、維持管理費の負担は少なくない。
災害時の需給の調整など、自立システムを管理・運営するためのハード、ソフトの設備費、運用費の増分の負担の合意必要。
 離脱の場合、制度によっては、託送費、FIT制度付加金の支払いが不要となる。
 過疎地など特定地域の電力供給では、配電線を廃止してPV＋蓄電池などに替える
分散・自立方式を経済性から選択する可能性あり。（山小屋と同じ考え方。）⇒米国南西部のハリケーン対策で実施：通常の維持費と停電時の復旧遅れの解消）（災害時）

 地震、風水害、その他の多様な災害の影響に対し、適切な設備と運用を前提にすれば 、停電を回避することができる。（ただし、内側で障害があれば停電は不可避） 複数の需要を抱える場合、それらの間で限られた電力を利用するために、災害による影響を含めた健全性確認、需給調整などの「運用」が必要となる。
Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo©2018 Ogimoto Lab.

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いま、もう一度何を考えないといけないのか◼ エネルギー、電力で実現すべき３E＋S(安定供給Energy Security、経済性Economy、環境性Environment＋安全性Safety）の同時確保が必達の条件である。
◼ 原子力事故の発生から７年余で当該分野における「安全性」の確保への継続的な取り組みが続けられている。
◼ 原子力の再稼働が進まない中、化石燃料発電への偏りによる燃料費と二酸化炭素排出量の増加で「安定性」、「経済性」、「環境性」は従来に比べて低下している。
◼ FIT制度のもとでの需要の5%程度の再エネ導入に年間3.5兆円の付加金の支払いが生じている状況で、再エネが安価かつ豊富に導入される目途はたたない。
◼ アイルランド、九州などの先行地域で見られるように、再エネの大量導入のためには、運用の改善、さらには需給構造改変等の対策を、長期的な計画のもとで進める必要がある。
◼ これから10年程度は、多数の分散型の電源、需要を管理・制御できるよう、グリッドコード制定を含めた欧米と比較して遅れている「制度」面での改善が不可欠。
◼ 不確実に変動する再エネの増加のもとでは、どの技術を、いつ、どれだけ活用するかを計画・実施するための、予測、さらには分散システム管理・制御技術を実装し運用するためのインフラ整備、データの蓄積・活用を、「電化」とともに進める必要がある。
◼ 分散システムの大量導入は、安定供給の新たな脅威になる可能性があり、それらを予測あるいは早期に発見して対策を実施する仕組みの充実が必要。
Energy System Integration Social Cooperation Program
Institute of Industrial Science, the University of Tokyo©2018 Ogimoto Lab.

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ご清聴ありがとうございました
東京大学 生産技術研究所
エネルギーシステムインテグレーション社会連携研究部門
http://www.esisyab.iis.u-tokyo.ac.jp/index.html
荻本研究室ホームページ

http://www.ogimotolab.iis.u-tokyo.ac.jp/

Nipponn.comで「日本の長期電力需給の可能性とエネルギーインテグレーション」を日英で公開中です。

http://nippon.com/ja/indepth/a00302/「シナリオ選択のインパクト」を、2012年Springer発刊の“Climate ChangeMitigation”とその和訳である2013.4丸善発刊の「実現可能な気候変動対策」に掲載しました。

http://www.springer.c
om/us/book/97814471
42270「出力が変動する IEA ”The
再生可能エネル Power of
ギー発電の大量 ransformatio
導入と電力システ n”を監訳し、NEDOより公開
ムの進化(1)~(3)」を、原 しました。
子力学会誌
ATOMOΣ2014 http://www.n年1,2,5月号に連 edo.go.jp/libr
ary/denryoku載しました。
http://www.aesj.o _henkaku.htm
r.jp/atomos/tachiy lomi/mihon.html

IEA PVPSの報告書” Power
SystemOperation andAugmentation
Planning withPVIntegration”をまとめました
http://www.ieapvps.org/index.p
hp?id=322

IEA ”RepoweringMarkets”を翻訳し、NEDOより公開しました。

IEA ”System

http://www.nedo.go.jp/library/repowering_markets.html

http://www.
nedo.go.jp/li
brary/repowe
ring_markets.html

Integration ofRenewables”

を翻訳し、NEDOより公開しました。