2050年カーボンニュートラル
実現を見据えた広域系統長期方針と北海道における展望北海道大学大学院
情報科学研究院
北 裕幸
kita@ssi.ist.hokudai.ac.jp

講義内容
１．はじめに
２．北海道における再生可能エネルギー
３．広域系統長期方針（マスタープラン）の策定
４．電力需要の拡大と能動化

1

講義内容
１．はじめに
２．北海道における再生可能エネルギー
３．広域系統長期方針（マスタープラン）の策定
４．電力需要の拡大と能動化

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はじめに
我が国のエネルギーを巡る課題✓長期的課題：2050年カーボンニュートラル宣言✓短期的課題：電力需給逼迫
エネルギー価格の高騰

検討の土台に上がる技術✓再生可能エネルギー（再エネ）：
エネルギー基本計画→再エネ主力電源化✓原子力発電：再稼働の推進，リプレース・新増設✓ゼロエミッション火力：→水素・アンモニア燃料の混焼・専焼

3再生可能エネルギーの導入量推移
累積導入量（万kW）FITにより，特に太陽光（PV）が急速に導入

再エネ電源固定価格買取制度(FIT)

家庭用PV余剰買取制度

年

エネルギー白書2022を元に作成
4発電電力量（FIT買取分）の推移
発電電力量（FIT買取分）[億kWh]

事業用PVのシェア大
再エネ電源固定価格買取制度
(FIT)

年

資源エネルギー庁HP公開データを元に作成
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第6次エネルギー基本計画

出典：資源エネルギー庁
総合資源エネルギー調査会
省エネルギー・新エネル
ギー分科会資料

再生可能エネルギーを活用したマイクログリッド

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講義内容
１．はじめに
２．北海道における再生可能エネルギー
３．広域系統長期方針（マスタープラン）の策定
４．電力需要の拡大と能動化

7北海道における太陽光発電ポテンシャル

出典：環境省 平成２２年度再生可能エネ
ルギー導入ポテンシャル調査報告書

8北海道における太陽光発電の導入実績◇太陽光発電が数多く立地

全道で、既導入容量約214万kW（Ｒ2年度実績）

ソフトバンク八雲ソーラーパーク（八雲町）
R2.10稼働 102,300kW
・釧路町トリトウシ原野太陽光発電所（釧路町）
H29.4稼働 17,900ｋW
・すずらん釧路町太陽光発電所（釧路町）
R2.2稼働 92,000ｋW
・ソフトバンク苫東安平ソーラーパーク２（安平町）
R2.7稼働 64,600kW
・新千歳柏林台太陽光発電所（千歳市）
H29.7稼働 28,000ｋW
・苫小牧メガソーラー第一発電所（苫小牧市）
H30.7稼動 38,400kW
・ｿﾌﾄﾊﾞﾝｸ苫小牧明野北ソーラーパーク（苫小牧市）
R1.5稼働 3,100kW
出典：北海道における新エネルギー導入拡大の取り組み（北海道，2022年7月）
9北海道における陸上風力ポテンシャル– 事業性を考慮して80m 高さで平均風速6.5m/s以上の賦存量から、社会的制約条件を考慮した、「陸上風力ポテンシャル＊」
陸上風力ポテンシャルと電力会社発電設備容量(2010年度）

ポテンシャルおよび発電設備容量[万ｋＷ］

7,000

6.5～7.0m/s

6,000

7.0～7.5m/s
7.5～8.0m/s

5,0008.0m/s～
電力会社発電設備容量［万kW］

4,000
3,000
2,000
1,0000
北海道

東北

東京

北陸

中部

関西

中国

四国

九州

沖縄

＊：出典 平成22年度再生可能エネルギー導入ポテンシャル調査結果報告書（環境省）から、JWPA作成

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北海道における洋上風力ポテンシャル– 事業性を考慮して80m 高さで平均風速7.5m/s以上 の賦存量から、社会的制約条件を考慮した、「洋上風力ポテンシャル＊」ポテンシャルおよび全発電設備容量[万ｋＷ］

26,000

洋上風力ポテンシャルと電力会社発電設備容量（2010年度）

24,00022,0007.5～8.0m/s

20,0008.0～8.5m/s

18,0008.5m/s～

16,000

電力会社発電設備容量［万kW］

14,00012,00010,000
8,000
6,000
4,000
2,0000
北海道

東北

東京

北陸

中部

関西

中国

四国

九州

沖縄

＊：出典 平成22年度再生可能エネルギー導入ポテンシャル調査結果報告書（環境省）から、JWPA作成

洋上風力産業ビジョン（第１次）：2030年までに1,000万kW，2040年までに浮体式も含む3,000万kW～4,500万kWの案件を形成することを目標
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北海道における風力発電に関する動き
・天北ウィンドファーム（稚内市）
H30.5 稼働 30,000ｋW
・石狩コミュニティウィンドファーム（石狩市）
H30.12稼動 20,000kW◆洋上風力発電の導入に向けた取組◎港湾区域内
石狩湾新港地域
運転開始予定R5頃 最大99,990kW◎一般海域（仮称）北海道石狩湾沖洋上風力発電事業
環境影響評価法手続き中 最大1,000,000kW（仮称）檜山エリア洋上風力発電事業
環境影響評価法手続き中 最大722,000kW◇風力発電が数多く立地

全道で、既導入容量59万kW（Ｒ2年度実績）◎再エネ海域利用法「一定の準備段階に進んでいる区域」
石狩市沖
岩宇・南後志地区沖・(仮称)えりも町風力発電事業
島牧沖
環境影響評価法手続き中 最大500,000kW
檜山沖
松前沖
整備に向けて関係者が具体的な検討に入る「有望区域」に選定
出典：北海道における新エネルギー導入拡大の取り組み（北海道，2022年7月）
12需給バランスと周波数
電気は需要と供給を瞬時瞬時に一致させなければならない
需給バランスが崩れると；周波数が変化して大規模停電に至る恐れ
周波数４９ ５０ ５１Hz

需要発電
（出典：電中研ｺﾒﾝﾄｵﾘｼﾞﾅﾙ）

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調整用電源による需要と供給のバランス
需要の変化に合わせて火力等の調整用電源（火力発電など）を制御してバランスさせている

需要の変化

周波数

需

要調整力
原子力等

再エネ
供火力等

給

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再エネ大量導入が電力安定供給に与える影響
再生可能電源出力の短周期（数分～20分程度）変動に関する課題
再エネ

需 要

供 給

需要・再エネ出力の変動に対する調整力の不足⇒周波数変動
（再エネの短期的変動）

軽負荷時（需要：少、再生可能電源出力：大）時間帯における課題
再エネ

需 要

供 給

供給力を絞る際の下げ方向の調整力の不足⇒余剰電力の発生（再エネの長期的変動）
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講義内容
１．はじめに
２．北海道における再生可能エネルギー
３．広域系統長期方針（マスタープラン）の策定
４．電力需要の拡大と能動化

16系統連系による対策

需要
Ｇ

Ｇ

地域A

地域B

系統強化

系統強化

需要

連系線容量の拡大

Ｇ

Ｇ

需要

需要

レジリエンス向上にもつながる
17広域連系系統のマスタープラン• 広域系統長期方針は，2050年カーボンニュートラル実現を見据えた将来の広域連系系統の具体的な絵姿を示す長期展望と，これを具体化する取組をまとめたもの。
• これを「広域連系系統のマスタープラン」と位置付け。
増強規模シナリオの幅に対し柔軟に対応できるよう増強方策及び増強規模を検討

大需給立地自然体
シナリオ
アンバランス

ベースシナリオ
需給立地最適化
シナリオ

小時間

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費用便益評価に基づく系統増強方策の検討• 混雑が発生する系統を増強した場合の増強にかかる費用（C）と増強による便益（B）を比較。
• 費用対効果が見込まれることを前提に、再エネ出力制御率の低減効果も踏まえて，将来の選択肢も含めた増強方策と増強規模を検討。
増強規模選定のイメージ
便益評価の項目
燃料費〇

CO2対策コスト〇

アデカシー面

〇送電ロス〇

系統の安定性

◆

再エネ出力
制御率

◆CO2排出量◆〇：貨幣価値指標，◆：非貨幣価値指標
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各シナリオの前提条件
需給立地最適化
シナリオ

需 要

再エネ

ベース
シナリオ

需給立地
自然体シナリオ

1.2兆kWh程度

電源構成

太陽光約260GW

陸上風力約41GW洋上風力約45GW（官民協議会導入目標）

水力
バイオマス
地熱

約60GW（エネルギーミックス水準）

火 力（化石＋CCUS）

・供給計画最終年度の年度末設備量
・一般送配電事業者へ契約申込済の電源(廃止後は水素・アンモニアにﾘﾌﾟﾚｰｽと仮定)

原子力

・既存もしくは建設中の設備が全て60年運転すると仮定

水素・アンモニア・既設火力の一部が45年運転で廃止後、リプレースされるものと仮定して設定
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電源の想定出典：総合資源エネルギー調査会 基本政策分科会（第43回会合）（2021年5月）資料１

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年間総電力量（需要）の想定
最終エネルギー消費

年間総電力量
非電力部門②従来型の非電力部門消費エネ
ルギーの電化に伴う需要増加※

ｴﾈﾙｷﾞｰ転換
脱炭素③脱炭素、エネルギー転換技術に伴う需要増加

電化需要

電力 ①電力部門の需要
部門 （GDP当たり電力量減少に伴う需要減少を考慮）
現在2050年想定※産業部門の電化、輸送部門の電化、 熱需要の電化などの合計値

22需要と再エネ電源（太陽光・陸上風力・洋上風力）

DAC:大気中から二酸化炭素を直接吸収・除去する技術23

東地域の増強方策

24

東地域の増強方策

ベースシナリオ25

東地域の増強方策

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講義内容
１．はじめに
２．北海道における再生可能エネルギー
３．広域系統長期方針（マスタープラン）の策定
４．電力需要の拡大と能動化

27電力需要の拡大と能動化

電気分解による水素製造

データセンターなど
大型需要の誘致

Ｇ

Ｇ

モビリティ 熱需要の電化
需要の電化

需要

需要

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大型需要の誘致
データセンター（DC)：現在，全道に38箇所が立地
北海道の冷涼な気候や雪氷，再エネを活用した省エネル
ギー型データセンターの立地が進展
DC は大規模なものでは1棟当り30MW～40MWの電力を消費

データセンター24時間365日変動のない電力を使い続けるという特徴
地方分散化や，雇用創出などの経済効果への期待も大きい

https://www.pref.hokkaido.lg.jp/kz/ssg/sgr/dc_guide.html

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電力需要の拡大と能動化

電気分解による水素製造

データセンターなど
大型需要の誘致

ＧＧ

モビリティ 熱需要の電化
需要の電化

需要

需要

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水の電気分解による水素製造
電力

水素
水電解装置

水電解装置

水素需要の拡大→電力需要の拡大
水素需要の開拓；
燃料電池自動車（FCV）：
広域分散型の地域特性→輸送部門の二酸化炭素排出量の削減が多い
トラックやバスなどの大型車による輸送が物流や公共交通を支える柱の一つ
水素の貯蔵：災害時に自立型のエネルギー供給システムとして活用
水素コストの低減
調整力の提供による市場からの追加収入→事業全体のメリットに注目

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電力需要の拡大と能動化

電気分解による水素製造

データセンターなど大型需要の誘致

Ｇ

Ｇ

モビリティ 熱需要の電化
需要の電化

需要

需要

32

モビリティ需要の電化
北海道では広大な面積に多くの市町村が点在していることから，移動や輸送にも多くのエネルギーが使われている．

エネルギー需給実績（令和元年度）
北海道エネルギー関連データ集より作成
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電力需要の拡大と能動化

電気分解による水素製造

データセンターなど
大型需要の誘致

Ｇ

Ｇ

モビリティ 熱需要の電化
需要の電化

需要

需要

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熱需要の電化（ヒートポンプ）
電力

熱ヒートポンプ

熱需要の電化→電力需要の拡大
夏期ピーク時間帯の冷房需要
オフィスビル：平均48%
一般家庭：平均58%（北海道・沖縄を除く）
給湯需要
一般家庭：平均27.8%（※電気以外を含む）

ヒートポンプ

北海道は積雪寒冷であることから，他の地域に比べて，暖房や給湯に石油系を中心とした多くのエネルギーを消費．熱を利用できる期間も長いため大きなボリュームに期待
出典：北海道ガス株式会社：「北海道のエネルギー事情」
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ヒートポンプの調整
蓄熱槽

電力需要を増やしたい(再エネ出力大）とき
電力

熱
ヒートポンプ
蓄熱槽

ヒートポンプ給湯器
電力を用いて熱を供給する

蓄熱

熱需要

電力需要を減らしたい（再エネ出力小）とき
電力

熱
ヒートポンプ
蓄熱槽

放熱

熱需要

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エネルギー基地として脱炭素化を先導する役割
エネルギー基地

何が求められるか✓再生可能エネルギーの導入に向けた
インフラ整備・洋上風力発電の導入に向けて、「再エネ海域利用法」に基づく取組等の推進
・電力系統の整備・強化
・系統用蓄電池の導入

道外へエネルギーを供給✓再生可能エネルギーの移出に向けたインフラ整備
・地域間連系線の増強及び新設等✓余剰電力の貯蔵・輸送環境の構築
・水素サプライチェーンの構築
・水素・アンモニア等の受入環境の整備（カーボンニュートラルポート等）

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