2014年4月13日(月)

電力設備の被害予測の課題
電力供給のしくみ
南海トラフプロジェクトNIED-NU研究交流会
名古屋大学 減災連携研究センター
エネルギー防災寄附研究部門
都築 充雄

３月１８日 多賀城変電所 多数のがれきや車が流れ着いた発電所から一般家庭へ送られる電気の流れ

電力ネットワーク（中部地方）○ 発電設備 → 点○ 送変電設備 → 線＋地域拠点○ 配電設備 → 面
巨大な設備系統ネットワークを形成
全体システムとして常に需給バランスをとっている

高圧
点的・線的
設備信頼度：高被災時復旧：難低圧
面的
設備信頼度：低被災時復旧：容易

常に需要と供給がバランスしている◇発電設備●火力11箇所●水力 183箇所●原子力 1箇所◆電源設備構成●火力 69%（石油15%･石炭13%・LNG41%）●水力19%●原子力 12%*平成23年3月31日時点

需要と供給のバランス調整

平常時の電力供給安定供給のために、様々な電源を組み合わせて、瞬時瞬時で需要と供給のバランスを ⼀致。

発電⽅式

出典：電力系統利用協議会

特性

原⼦⼒

資本費は⾼いが，運転コストが安く，⾼利⽤率運転に適する

調整池式⽔⼒，貯⽔池式⽔⼒初期コストは⾼いが耐⽤年数平均で⾒ると経済性に優れる
出⼒の変化速度が迅速で，需要変動への対応が極めて容易

⽯油⽕⼒

運転コストは⽐較的⾼いが，資本費が安い
発電電⼒の調整⼒に優れる

LNG⽕⼒

運転コストは⽯油⽕⼒より安く，資本費は⽯炭⽕⼒より安い
ある程度の需要変動対応⼒を有する

⽯炭⽕⼒

資本費は⾼いが，運転コストは⽕⼒の中で最安
原⼦⼒よりも需要変動に対応しやすい（ベース〜ミドル利⽤）

揚⽔発電

主に⽕⼒発電による電⼒を使⽤して上流のダムに⽔を汲み上げて発電を⾏うことから、運転コストは⽕⼒発電よりも⾼い。

3.11地震発生前後の供給力

2011.3.11

経済産業省産業構造審議会保安分科会電力安全小委員会
電気設備地震対策ワーキンググループ報告書の概要
電気事業連合会

3.11地震発生後の周波数低下

経済産業省産業構造審議会保安分科会電力安全小委員会
電気設備地震対策ワーキンググループ報告書の概要
電気事業連合会

3.11需給バランス阻害による広域停電

出典：電気設備地震対策ワーキンググループ報告書

3.11地震発生後の周波数低下

経済産業省産業構造審議会保安分科会電力安全小委員会
電気設備地震対策ワーキンググループ報告書の概要
電気事業連合会

3.11需給バランス阻害による広域停電3.11需給バランス阻害による広域停電

3.11震災後の電力の復旧率
1週間

東日本大震災復旧記録 2012年9月 東北電力

出典：東日本大震災におけるライフライン被害と今後の課題、岐阜大学能島暢呂教授、横浜国大教佐土原教授、稲垣特別研究員

3.11東北地方の電力の復旧

中央防災会議の被害予測

東日本大震災復旧記録 2012年9月 東北電力

中央防災会議 ライフライン被害－電力中央防災会議 電力被害計算の予測範囲
中央防災会議の被害予測範囲

高圧
点的・線的
設備信頼度：高被災時復旧：難低圧
面的
設備信頼度：低被災時復旧：容易

常に需要と供給がバランスしている

中央防災会議 電力被害復旧シナリオ
・震度6弱以上のエリア又は津波による浸水深数十cm以上となる火① 電力供給と需要のバランスが崩れ広域が短期的に停電する
力発電所がおおむね運転を停止する。
② 配電設備を中心とする流通設備が被災し復旧まで停電する・西日本(60Hz)全体の供給能力は、電力事業者間で広域的に電力を融通したとしても、電力需要の約5割しか確保できない。
③ 発電設備が被災し発電設備復旧まで長期的に停電する
・主に震度6弱以上のエリア及び津波により浸水するエリアで電柱・電

地震直後

3日後の状況

1週間後の状況

線、変電所、送電線・鉄塔の被害等が発生し、停電する。
・需要側の被災と発電設備の被災により需給バランスが不安定になることから、広域的に停電が発生する。
・東海三県(静岡、愛知、三重)で約9割、近畿三府県(和歌山、大阪、兵庫)で約9割、山陽三県(岡山、広島、山口)で約3～7割、四国で約9割、九州二県(大分、宮崎)で約9割の需要家が停電する。
・停電全体のうちほとんどが需給バランス等に起因した停電であり、電柱・電線被害に起因した停電は停電全体の1割以下である。
・需給バランスに起因した停電は、供給ネットワークの切替等により多くの停電が解消されるが、東海三県では約１～５割、近畿三府県で最大約1割、四国で約２～５割、九州二県で約２～３割の需要家が停電したままである。山陽３県では、停電がほとんど解消される。
・停止した火力発電所の運転再開は限定的である。
・電柱・電線被害等の復旧も進み、約９割以上の停電が解消される。(解消されない地域には、津波で大きな被災を受けた地域も含まれる。
)
・停止した火力発電所が徐々に運転再開するために、西日本(60Hz)

1か月後の状況 全体の供給能力は、電力事業者間で広域的に電力を融通すれば、電力需要の約９割まで回復する。

シナリオ①
電力供給と需要のバランスが崩れ広域が短期的に停電する→需給バランスによっては長期に中央防災会議 需給バランス阻害による広域停電
東日本大震災停電範囲
電気設備地震対策ワーキンググループ報告書

3.11震災後の電力の復旧率
1週間

春先・広域被災：需要も減

南海トラフ巨大地震停電範囲

被災地域は限定的・電源は温存

出典：東日本大震災におけるライフライン被害と今後の課題、岐阜大学能島暢呂教授、横浜国大教佐土原教授、稲垣特別研究員

被災後の東北電力の需要と供給力もし、夏に南海トラフ巨大地震が起こったら？
中部地方では春・秋 約2,000万kw
冬約2,300万kw
夏約2,700万kw

2010.8.5：1,557万kw

2011.1.20：1,470万kw

東北電力HPによる需給ギャップ：
救急・復旧・社会経済に大きな影響

需給バランスの予測の高精度化が必要

電力の融通と広域連携がどこまで可能か？

需要：経済被害予測モデルの電力需要予測モデルへの適用性検討

50HZ-60Hz連携線容量:1,200MW
182,000MW(日本全体）
3,000MW(名古屋市電灯)

北海道
3.6％
東日本３社
（50Hz）

中西日本６社（60Hz）

中国
6.7％

東北
9.6％

北陸
2.8％

東京
30.5％

関西
16.0％
九州
8.6％

供給：電源の復旧順序は？復旧に必要なヒト・モノは？

四国
3.4％

中部
14.0％
（出展）エネルギー・環境会議 需給検証委員会 報告書（H24/5）P.34 から作成

3.11電力設備の被害数・被害率

シナリオ②
配電設備を中心とする流通設備が被災し復旧まで停電する※１ 被害数：被害のあった設備の数（ただし、変電設備は使用不能となった設備の数、架空・地中送電設備は早急復旧を要する設備の数）
設備数：東京電力、東北電力、関西電力が保有する設備の数（変電・架空送電・地中送電設備については、震度５弱以上の地域における設備の数）※２ 被害のあった変電所50 ヵ所の設備に対する使用不能となった設備の被害率※３ 設備数は平成7 年時の調査数であり、また単位は(条)であるため、今回調査と単純な比較はできない（例えば、同一回線で5 ヵ所に被害があった場合、今回調査では1(回線)、平成7 年時調査では5(条)とカウントされる）。

東北電力流通部門の復旧人員の推移

電力会社間の応援状況

経済産業省産業構造審議会保安分科会電力安全小委員会
電気設備地震対策ワーキンググループ報告書の概要
電気事業連合会

復旧人員・応援体制は確保できるか？
東日本大震災

被災

北海道

事業規模
＝社員数
＝売上シェア南海トラフ巨大地震

被災

人員・資材の復旧応援ルートは確保できるか？

事業規模
＝社員数
＝売上シェア

3.6%

北海道

3.6%

東北

×9.6%

東北

9.6%

東京

ᇞ30.5%

東京

30.5%

北陸

2.8%

北陸

2.8%

中部

14.0%

中部

×14.0%

関西

16.0%

関西

×16.0%

中国

6.7%

中国

四国

3.4%

四国

×3.4%

九州

8.6%

九州

×8.6%

6.7%

東⽇本⼤震災東北を他電⼒が応援→１週間で復旧
約（9.6%＋10%）／80%＝1/4
南海トラフの巨⼤地震
中電・関電・四電・九電（の⼀部）が被災
約（14%＋16%＋3.4%＋4.3%）／62.3％＝1/1.6→復旧の⻑期化の可能性

国土交通省中部地方整備局による

需給バランスの予測の高精度化が必要
需要：優先順位は？
社会はどのように回復するか？

シナリオ③
発電設備が被災し発電設備復旧まで長期的に停電する

供給：電源の実耐力は？復旧順序、必要なヒト・モノは？

東北電力火力発電所被害

原町火力 津波被害

地震動による火力発電所フラジリティ？

火力発電所の供給力に関するその他の課題
 東日本大震災ではM7クラスの余震により、停電復旧率が大きく低下した。余震とそれに伴う津波警報等の頻発により、沿岸部の火力発電所等の復旧作業に入れずに発電停止や復旧が長期化することが予想される。
 火力発電所の復旧において、人員・資材の運搬や復旧応援をスムーズに進めるためには、主要幹線道路や高速道路が健全であることが不可欠である。特に、愛知県・三重県の沿岸部は全域が震度６強以上であり、道路の復旧スピードが伊勢湾周辺に立地する火力発電所の復旧に影響を及ぼすことが想定される。

発電所●：⽕⼒発電所●：⽔⼒発電所●：原⼦⼒発電所

 火力発電所は港湾に隣接して立地しているが、復旧や燃料調達には、航路の健全性や港湾施設の安全性を確保することが不可欠であるため、航路や港湾施設の被害・復旧想定との整合を図る必要がある。
 火力発電は、蒸気を使って蒸気タービンの羽根車を回すことで、タービンにつないだ発電機を動かし発電している。この蒸気となる水は工業用水を用いているため、工業用水の被害・復旧想定との整合を図る必要がある。

軟弱埋立地盤＋震度7
は未経験の領域
寅屋敷・河田、南海トラフ巨大地震における中長期的な電力需給ギャップ推計方法の一試案、2014.3

2014年4月13日(月)ありがとうございました

名古屋大学 減災連携研究センター
エネルギー防災寄附研究部門
都築 充雄