第66回(2022年度)

北海道開発技術研究発表会論文

国営かんがい排水事業の小水力発電施設について―当永発電所の供用開始後の運用状況―
旭川開発建設部 旭川農業事務所 第１工事課 ○和佐田 隆太
笠野 良太
濱下 尚志
国営かんがい排水事業「当麻永山用水地区」では、老朽化や凍害等により劣化した用水施設の整備とあわせて、用水路の落差工を統合し小水力発電施設を整備・運用することにより、再生可能エネルギーの活用及び地域の土地改良施設における維持管理費の低減を図っている。
本報では令和２年度報告に続き、事業で整備された小水力発電施設の供用開始後の発電実績や維持管理等の運用状況について報告する。
キーワード：省エネルギー、維持・管理

１．はじめに現在、日本のエネルギーは石油・石炭・天然ガスといった火力発電に大きく依存している状況であるにもかかわらず、国内にはこれらの資源が乏しいことから、日本のエネルギー自給率は11.2％（2020年度）にとどまっている。そのような状況から、近年では持続的な発電を可能とする「再生可能エネルギー」に注目が集まっている。
その中でも小水力発電は、農村に豊富に存在する水資源を有効活用できるだけでなく、人口減少・高齢化が進行し農家の負担軽減対策が急務である現代の農村において、土地改良施設の維持管理費低減が図られることが期待されている。
令和３年３月23日に閣議決定された土地改良長期計画
1)
では、前計画から引き続き、施策の成果目標の一つとして「再生可能エネルギー導入による施設の維持管理費の低減」が掲げられている。
令和４年３月末時点で農業農村整備事業等により整備された小水力発電施設は165施設あるが、このうち北海道に立地しているものは２施設2)のみである。他都府県と比較して北海道における小水力発電施設の導入が進んでいない要因は、寒冷地のため、かんがい期間が短く、施設の稼働期間が限定されることが挙げられる。
本報で紹介する当永発電所（図-1、図-2）は、国営かんがい排水事業「当麻永山用水地区」にて整備された北海道内で初めての小水力発電施設であり、非かんがい期（４月・９月～11月）に発電用の水利権を取得することで、かんがい期（５月～８月）とあわせて年間８ヶ月の発電取水が可能となった。それにより必要な発電量が確保され、発電計画の経済的な妥当性が認められたことから、発電施設の建設が可能となったものである。
当永発電所は平成27年度～28年度で整備、平成29年度に有水試験を実施し、平成30年度より供用を開始している。平成30年度～令和２年度の期間はかんがい期（５月～８月）のみの発電としていたが、令和３年度からは非かんがい期（４月・９月～11月）も含めた発電を行っている。
本報では、令和２年度までのかんがい期のみの発電実
績と、令和３年度の非かんがい期を含めた発電実績を比較し、発電収入による土地改良施設の維持管理等への充当金額の状況について報告する。

WASADA Ryuta, KASANO Ryota, HAMASHITA Hisashi-365-

図-1 当永発電所の外観

３．発電実績
実際に供用が開始された平成30年度から令和３年度の売電可能電力量の実績値を表-1に示す。
平成30年度～令和２年度までの３年間は、非かんがい期の発電は行わず、かんがい期間５月から８月までのかんがい従属発電のみとなっている。非かんがい期を含めた４月から11月までの発電は、令和３年度より行っている。平成30年度は水車部の故障（異物が羽根にひっかかったことが原因）により発電量が一時落ち込んでいるものの、令和元年度以降は比較的安定した発電量を確保できていることが確認できる。

図-2 発電所内部の様子

２．当永発電所の発電計画

表-1 当永発電所売電可能電力量（実績値）（当麻土地改良区提供）

当永発電所の計画発電期間は毎年４月１日から11月30日の244日間で、図-3に示すとおり、かんがい期の５月から８月はかんがい従属発電を実施し、それ以外の発電期間には非従属発電に切り替えている。

平成30年度

令和元年度

令和2年度

図-3 期別水量のイメージ
令和3年度

5月
6月
7月
8月
計
5月
6月
7月
8月
計5月
6月
7月8月
計
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
計

売電可能電力量(kWh)73,44985,88054,47474,299288,102
97,266
95,612
87,57577,860358,313
94,421
95,137
98,712
97,130385,400
50,377
94,957
96,536
98,93099,72895,75886,48978,179700,954

当永発電所の発電原価については、令和２年度技術研
究発表会論文3)において、下記のとおり報告している。
・発電所の諸元及びパラメータ等により発電機出力及び計画発電量を算出、その値で244日間発電し続けると仮定し、年間計画発電量を求めた。
次に、各月の発電電力量の理論値を求め、理論値と・発電施設の建設費及び管理に係る年間経費を求め、表-1の実績値の割合を算出し発電状況を確認する。なお、それを年間計画発電量で除すことにより「発電原理論値については、一日あたりの発電電力量を算出し、価」を求めた（30.3円）。
これに月別の日数と設備利用率を乗じた値とした。
・この「発電原価」を「売電価格（34円：平成24年７4）式(1)は５月の発電電力量の計算例、式(2)は９月の発月施行固定価格買取制度 ）」と比較し、発電原価電電力量の計算例である。
が売電価格を下回っていることを確認し、発電計画の経済的妥当性を確認。
(1)５月の例：130kW(計画発電量)× 24hr× 31日
・以上のことから、当永発電所の計画は、かんがい期× 1.0 (設備利用率)=96,720kWh
間が他都府県と比較して短い北海道においても、(2)９月の例：130kW(計画発電量)× 24hr× 30日
非かんがい期に発電用水利権を新たに取得するこ× 0.86(設備利用率)=80,496kWhとで小水力発電所の建設が可能であることを報告。

WASADA Ryuta, KASANO Ryota, HAMASHITA Hisashi-366-※ 設備利用率は、過年度の河川流量・取水量の実績から発電可能日数を期別に算出して求めており、かんがい期(５月～８月)はすべての日数で発電可能であったが、非かんがい期(４月・９月～11月)は発電不可の日があったため、数値が異なっている。

「水力発電施設の管理に係る発電事業会計の手引5)」に準じた分類を行っている。ただし支出のうち、発電施設の運営に直接寄与する項目については発電経費に、それを除いた分を土地改良施設全体の維持管理費（共用部分を除く）に充当している。

発電電力量の理論値に対する実績値の割合（実績値を理論値で除したもの）を表-2に示す。

表-3-1 平成30年度支出内訳（当麻土地改良区提供）
発電経費
ア

当永発電所電気料
当永発電所自家用電気工作物保安管理業務
発電事業にかかる賃金
イ 発電施設の運営経費（施設操作に必要な 当永発電所保守管理業務費用、引当金、減価償 諸費却費）
当永発電所固定ＩＰ利用料
当永発電所団体建物火災共済保険
建設改良積立金
ウ 発電施設の運営経
欠損調整積立金費（積立資産積立）
災害準備積立金表-2 発電電力量の理論値に対する実績値の割合

平成30年度

令和元年度

令和2年度

令和3年度

5月
6月
7月
8月
計
5月
6月
7月
8月
計
5月
6月
7月
8月
計
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
計

理論値に対する
実績値の割合（％）
75.9
91.8
56.3
76.8
75.1
100.6
102.1
90.5
80.5
93.4
97.6
101.6
102.1
100.4
100.4
62.6
98.2
103.1
102.3
103.1
119.0
104.0
97.1
98.9

買電費用

発電施設との共用部分の大雪頭首工・導水幹線用水路維持管理人件費

エ 発電施設と共用部
発電施設との共用部分の導水幹線用水路維持管理
分の水路・取水施設等発電施設との共用部分の頭首工維持管理(電気料)の維持管理費

発電施設との共用部分の頭首工維持管理（点検整備業務）

発電経費計

293千円
423千円
435千円
648千円
15千円
78千円
232千円
1,158千円
1,294千円
1,770千円
938千円
1,210千円
244千円
607千円
9,344千円発電による収入のうち、土地改良施設の維持管理費に充当した金額
オ 土地改良施設全体 揚水機場電気料の維持管理費（共用部分を除く）
用水路維持管理費

861千円
374千円

維持管理費充当額計

1,235千円

表-3-2 令和元年度支出内訳（当麻土地改良区提供）
発電経費
ア

買電費用

当永発電所電気料
当永発電所自家用電気工作物保安管理業務
イ 発電施設の運営経 発電事業にかかる賃金費（施設操作に必要な 当永発電所保守管理業務費用、引当金、減価償 諸費却費）
当永発電所固定ＩＰ利用料
当永発電所団体建物火災共済保険
建設改良積立金
ウ 発電施設の運営経欠損調整積立金費（積立資産積立）
災害準備積立金
発電 施設 との 共用 部分 の頭 首 工・ 導水 幹線 用水 路維 持管 理人 件費エ 発電施設と共用部
発電施設との共用部分の導水幹線用水路維持管理
分の水路・取水施設等発電施設との共用部分の大雪頭首工維持管理（電気料）の維持管理費
発電施設との共用部分の大雪頭首工維持管理（点検整備業務）

平成30年度こそ水車部の故障による影響があったものの、令和２年度から３年度にかけては、月によってばらつきはあるが、理論値の発電量の100％を超えて発電できている月もあり、概ね計画どおりのペースで発電が実施されていると考えられる。

発電経費計

262千円
450千円
417千円
454千円
3千円
78千円
279千円
1,159千円
1,295千円
1,772千円
1,151千円
1,174千円
251千円
618千円
9,364千円発電による収入のうち、土地改良施設の維持管理費に充当した金額
用水路等補修費
オ 土地改良施設全体 揚水機場電気料の維持管理費（共用部 溝路維持費分を除く）
管理費賃金
用水路維持管理費
維持管理費充当額計

424千円
2,237千円
95千円
800千円
261千円
3,817千円

表-3-3 令和２年度支出内訳（当麻土地改良区提供）

４．発電原価（実績）の算出
供用開始時点での発電原価については、前述の「２．
当永発電所の発電計画」で述べたように、売電価格を下回ることを確認しているが、ここでは平成30年度から令和３年度までの実際の発電電力量、年間発電経費から発電原価を求めて売電価格と比較を行う。実際の発電電力量については表-1のとおりであるため、次に平成30年度から令和３年度までの年間発電経費を示し、これを踏まえて実際の発電原価を求める。
各年の支出額とその内訳は表-3のとおりである。年によって項目の数と内容が異なるため、それぞれ表-3-1～3-4に分けてまとめている。表-3の作成に当たっては、
WASADA Ryuta, KASANO Ryota, HAMASHITA Hisashi-367-表-3-4 令和３年度支出内訳（当麻土地改良区提供）

図-4 維持管理費等への充当金額
発電所の運用開始からの充当額は年々増加しており、今後も同様の運用を続けていくことが期待される。
共用開始前時点の発電原価算出と同様に、年間発電経費（表-3）をそれぞれの年の発電電力量（表-1）で除して発電原価を求め、その結果を表-4に示す。
表-4 発電原価の算定
発電原価算定

平成30年

令和元年

令和2年

令和3年

年間発電経費9,344千円

9,364千円

9,394千円

15,502千円

発電電力量（kWh）

288,102358,313385,400

700,950

発電原価（円/kWh）

32.4円

26.1円

24.4円

22.1円

いずれの年も発電原価は売電価格の34円を下回っており、令和３年度までは経済的にも計画を上回る発電が実現できていることが確認できた。また、令和３年度の非かんがい期を含めた発電原価については、かんがい期のみの発電原価と比べて最も安価となっており、非かんがい期でも計画以上の発電が実現できている様子が見られた。

５．維持管理費への充当状況
次に、平成30年度から令和３年度の売電収入のうち、土地改良施設全体の維持管理費等に充当した実績値を表-5、図-4に示す。
表-5 維持管理費等への充当金額
維持管理費金額

土地改良施設全体の維持管理費（共用部分を除く）

項目

平成30年

令和元年

令和2年

令和3年

用水路等補修費-

424千円

1,084千円

6,980千円

揚水機場電気料

861千円

2,237千円

2,411千円

2,583千円

溝路維持費

-

95千円

-

-

管理費賃金

-800千円

1,200千円

2,800千円
1,103千円

工事請負費

-

-

339千円

用水路維持管理費

374千円

261千円

--

1,235千円

3,817千円

5,034千円

13,466千円

合計

６．まとめ
北海道内初となる小水力発電所として稼働を開始した
当永発電所は、平成30年度の供用開始から現在までの間に発電量、経済性ともに期待どおりの実績を残しており、令和４年度以降も安定した活用が期待されている。また発電収入は土地改良施設の維持管理費にも充当され、昨年度まではその金額も増加傾向にあり、こちらも同様の活用を継続することが望まれる。
ただ一方で、非かんがい期間にも発電することで、その期間の設備メンテナンスのための人件費がかかること、また水車や発電機の稼働時間が長くなることによる機械故障のリスクの増加及び修理部材高騰による修繕費の増額なども想定され、今後も発電収入と発電経費の動向を注視していく必要がある。
最後に、本報で報告した発電所の運用実態が、今後、他の寒冷地や積雪地域など類似の条件における小水力発電所の計画、供用に際して少しでも参考になれば幸いである。
参考文献
1) 農林水産省 土地改良長期計画（R3.3）
2) 農林水産省農村振興局 農業農村整備事業等による小水力発電の整備状況（R4.3）
3) 安田 花南、中川 耕一、前田 昌則 国営かんがい排水事業の小水力発電の運用について（R2）4) 資源エネルギー庁 再生可能エネルギーの固定買取価格制度について（H24.7）
5) 農林水産省農村振興局 小水力発電施設の管理に係る発電事業会計の手引（H31.3）

WASADA Ryuta, KASANO Ryota, HAMASHITA Hisashi-368-