環境問題

日本における変動性再生可能エネルギー（VRE）
導入拡大にあたっての課題～洋上風力発電と系統制約問題を中心に～株式会社H&Sエナジー・コンサルタンツ パートナー

石丸 美奈
目 次

■拡大を続ける世界の太陽光・風力発電■VRE発電のコスト■日本の現状■洋上風力発電と「セントラル方式」■系統制約問題■おわりに２源（Variable Renewable Energy、VRE）■拡大を続ける世界の太陽光・風力発電が８割を超えた。

再生可能エネルギー（ＲＥ）の普及促進を目指す国際的な政策ネットワークである

設備容量が増加を続ける一方で、2016年のREN21が本年６月９日に公開した「自然エネＲ Ｅ 関連 への 投 資総 額は 前 年比 23％ 減の

ルギー世界白書2017年（Renewables 2017

約2,420億米ドル（ＵＳ＄１＝114円、27兆5,880

Global Status Report）」によると、2016年に億円）と落ち込んだ。各国での政策的な要

世界で新設された発電設備容量のおよそ62％がＲＥとなっ 世界の太陽光発電設備新規導入量と累積導入量の推移（2006～2016年）
１

た 。ＲＥ発電設備の新規導入量は161GW（１GW＝100万kW）で、累積の容量は2015年末から約９％増加し、2,017GWとなっている。このうち最も大きな伸びを見せたのは太陽光発電で、新規導入量の約47％（75GW。累積導入量は303GW）を占め、続く風力発電の34％（55GW。累積導入量は487GW）と合わせて、気象条件により発電量が変わる変動性のＲＥ電（出所）REN21「自然エネルギー世界白書2017年（Renewables 2017 GlobalStatus Report）」2017年６月９日に筆者加筆

１ 新規の総導入量260.43GWのうち、原子力と化石燃料による発電設備容量が99.3GW、ＲＥがおよそ161.1GWとの推定に基づく。
２ 風量や日射量の変化により発電量が変動する電源である太陽光と風力を指す。

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３因 もあるが、とりわけ世界の風力発電設備新規導入量と累積導入量の推移（2006年～2016年）

VRE発電のコストが技術革新と大量導入により低下したことが大きい。
2,420億米ドルの内訳を見 て みる と、 太 陽光へ
1,137億米ドル（約47％）、風力へ1,125億米ドル（約46.5％）と、世界の資金は圧倒的に太陽光発電と風力発電へ向かっていることが分かる。

（出所）REN21「自然エネルギー世界白書2017年（Renewables 2017 Global StatusReport）」2017年６月９日に筆者加筆■VRE発電のコスト

世界のＲＥ電源別投資額（2016年）

世界の太陽光発電による電力の売電価格は米ドルベース８～10セント／kWh（約９～11円）程度で、欧州ではすでに火力発電の コ スト を下 回 っている。ちなみに、丸紅がアラブ首長国連邦（UAE）で手掛ける大規模太陽光４発電事業 は落札価格が米ドルベースで2.42セン
ト／kWhと３円を切る水 （出所）REN21「自然エネルギー世界白書2017年（Renewables 2017 Global Status
準にまでなった。また、Report）」2017年６月９日に筆者加筆

風力発電のコストも世界
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平均で8.8円／kWh まで低下している。

13.2円）を超えていたkWhあたりのコストが、とりわけ2016年は欧州の洋上風力発電によ2016年には4.99ユーロセント（約6.6円）にまる電力価格が劇的に下落した記録的な年となで低下した 。2017年に入ると４月のドイツでり、前年までは10ユーロセント（€１＝132円、の入札ではプレミアム（補助金）なしの市場

６

３ 特に日本や中国、その他の新興国での電力系統への接続制限やＲＥ導入政策の条件が厳しいものに変更されたことなどによる。
４ このスワイハン・プロジェクトの設備容量は1.18GWで、7.9平方キロメートルの敷地に太陽光パネル約300万枚を敷きつめる。
５ 経済産業省・資源エネルギー庁「エネルギー白書2017」2017年６月２日、2016年11月。
６ デンマークKriegers Flak、出力600MW、事業者Vattenfall（独）53共済総研レポート 2017.12

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世界の太陽光発電の発電コスト推移（ＵＳ＄１＝113円で換算）

７価格で落札するケース が出ており、９月に８発表された英国の第２回目のCFD制度 下の入札結果でも、2015年２月の第１回目は平均で117.14ポンド／MWh（￡１＝150円、約17.6円／kWh）であった価格が、今回の最安値の案件では57.5ポンド／MWh（約8.6円／kWh）、平均でも63.25ポンド／MWh（約9.5９円／kWh）にまで低下した 。洋上風力での発電コスト低下は穏やかに進み、2020年までにはkWhあたり10ユーロセント（13.2円）（出所）経済産業省・資源エネルギー庁、省エネルギー・新エネ
ルギー部「再生可能エネルギーの大量導入時代における政策課題」2017年５月25日。データソースはBNEFになるであろうというのが大方の予測であ

世界の風力発電の発電コスト推移（ＵＳ＄１＝113円で換算）

このような新展開を織り込んだ将来予測ったため、これほどの大幅な下落は世界中で驚きを持って受け取られている。
10によると、世界の新規発電所への投資総額は2040年までに10兆2,000億米ドル（1,152兆6,000億円）に達するが、うち72％をVRE発電が占め、その結果、世界のVRE発電の設備容量は現在の12％から2040年までに48％へ、また発電量は同５％から34％にまで拡大するとされている。また、太陽光による発電コストは2040年までに66％、陸上風力は47％、そして洋上風力は76％も下落すると見られている（すべてLCOEベー
11ス ）。
（出所）経済産業省・資源エネルギー庁、省エネルギー・新エネルギー部「再生可能エネルギーの大量導入時代における政策課題」2017年５月25日。データソースはBNEF
７ ドイツでは再生可能エネルギー法（EEG）が度々改正され、固定価格買取制度（FIT）から、電力市場の価格に連動して価格が決まるFeed-in-Premium（FIP）制度への移行が進んでいる。事業者は市場価格と固定のプレミアム価格を受け取るが、2017年１月からは太陽光発電、陸上風力発電、洋上風力発電、およびバイオマス発電のプレミアム水準も入札により決定されている。
８ 差額決済契約（Contract for Difference, CFD）は従来のＲＥ支援制度（Renewables Obligation、ＲＯ）に代わるもので、入札の結果決まる基準価格（ストライクプライス）と電力市場での平均卸価格による指標価格（レファレンスプライス）との差額を補助として15年間受け取れる。ドイツのFIP制度と同様に、コスト競争力のあるＲＥ電力の導入を促進することにより、技術の進歩と国民負担の軽減を同時にめざす制度。
９ 原則として、英国では陸上の電力系統への接続費用までが発電事業者持ちとなるのに対して、ドイツ、オランダ、デンマークなどでは洋上の変電所までの送電線の費用が発電事業者負担となるため、後者では落札価格に加えて２円／kWh程度の接続費用が加わる。
10 Bloomberg New Energy Finance（BNEF）“New Energy Outlook2017”,15 Jun. 201711 均等化発電原価（Levelized Cost of Electricity、LCOE）は建設費、運転維持費、燃料費など発電に必要なコストと利潤などを合計して、運転期間中の想定発電量をもとに算出する標準的な指標。

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世界の発電量と電源構成の推移の予測■日本の現状日本は2016年末現在、累積でのＲＥ発電設備容量が世界第４位（水力を除く）となっているが、トップ６か国（中国、米国、ドイツ、日本、インド、イタリア）の電源の内訳を比較してみると、圧倒的な太陽光偏重で風力の割合が極めて低い。
太陽光発電設備の累積導入量は2016 年 末 で 中 国 （ 78GW 、 IEA ，“Snapshot of Global Photovoltaic（ 出 所 ） Bloomberg New Energy Finance （ BNEF ）“ New Energy
Outlook 2017”15 Jun. 2017に筆者加筆

トップ６か国の再生可能エネルギー発電施設容量の内訳（2016年末現在）

Markets 2016”2017年）に続く世界２位（42.8GW、同）で世界の約14％を占めるが、非住宅用の資本費（導入費）はkWあたり約30万円12で欧州のおよそ２倍 に上る。2016年度のメガソーラーの固定価格買取制度（FIT）による買取価格も1324円／kWh（税別） で、海外売電価格の倍を超える水準だ。
一方、低迷の感が強い風力発電設備の導入容量は2016年末の累積で3,234MW（１MW＝1,000kW）とな
14っており 、容量は世界の0.7％に15も満たない 。資本費はkWあたり約28.2万円で、世界平均の1.5倍程度、発電コストは13.9円／kWhで（出所）REN21「自然エネルギー世界白書2017年（Renewables 2017 Global
Status Report）」2017年６月９日に筆者加筆
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178.8円の世界平均のおよそ1.6倍になっている 。

は22円／kWh だが、これは世界平均の発電コ

なお2016年度の日本での陸上風力の買取価格

ストの2.5倍の水準で、洋上風力（20kW以上）

12 経済産業省・資源エネルギー庁「エネルギー白書2017」2017年６月２日
13 出力10kW以上、20年間。なお、出力2,000kW以上のメガソーラーは2017年度より入札制に移行しており、上限価格を21円（税別）とする第１回が10月27日～11月10日に実施された（募集容量500MW、買取期間20年間）。2017～19年度の間に合計３回の入札が予定されており総募集容量は1,500MW。
14 GWEC“Global Wind Report Annual Market Update 2016”Mar. 201715 日本の洋上風力発電の累積導入容量は59.6MW（５万9,600kW）で世界の累積容量（14,384MW）の約0.4％（2016年）、前掲書。
16 経済産業省・資源エネルギー庁「エネルギー白書2017」2017年６月２日
17 陸上風力20kW以上、20年間。2017年度は新設の場合10月から21円となり、2018年度は20円、2019年度は19円に低下することが決まっている（いずれも税別）。

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18の買取価格に至っては36円／kWh で４倍とな害関係者との調整などを行って開発サイトをっている。

定め（ゾーニング）、環境アセスメントを含む

2017年４月のFIT法改正では、とりわけ太必要となる許認可、電力系統接続などの手続

陽光発電で問題となっている、高い買取価格きを済ませる。洋上風力発電でとりわけ障害で認定を受けたまま長期間未稼働な大量の案となる立地や制度上の課題をクリアにし、大件について、認定から一定期間を過ぎた案件

規模な開発事業のリスクのほとんどを行政側を排除するルールが導入された。また、買取が取った上でプロジェクトを提供して、公平価格自体の引き下げ、今後の価格低減の目標な競争入札 で事業者を決定する。そのため

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19を示す複数年度の価格設定 も行われた。さら民間事業者の参入と民間資金の流入が促進に出力2,000kW以上のメガソーラーについてされ、技術面での開発や工法の効率化、発電は入札制度を導入し事業者間の競争を促すな所の運営・管理の効率化などが目覚ましく進

ど、コスト低減に向けての取り組みが続いてんだ。

いる。しかし、ポテンシャルを生かせていな洋上風力産業は（従来の内燃式の）自動車

い風力発電については、開発の促進が重要と産業に匹敵する裾野が広いサプライチェーンなる。の構築を必要とし、地域経済や雇用への波及効果が大きい。風況のよい海域を有する欧州
各国は、CO2削減やエネルギー自給と安全保■洋上風力発電と「セントラル方式」
本年５月から７月にかけて経済産業省によ

障の観点に加えて、将来の成長産業のひとつり５回にわたり開催された「再生可能エネルとして20年以上にわたりその育成を支援してギーの大量導入時代における政策課題についきた。こうした試行錯誤による技術、経験、ての研究会」では、ＲＥを推進する上での今ノウハウの蓄積が新方式 の導入により一気後の日本の課題と方向性が討議されたが、とに結実したと言える。

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りわけ導入の遅れが顕著な風力発電拡大の可能性の観点から、欧州の洋上風力発電の状況

日本は、欧米や中国などのように陸上で風に注目が集まった。

力発電に向いた平地が少なく、適地があって近年、欧州で洋上風力発電コスト低下が加も人口密度が高い。山岳地域には風況のよい速した主たる要因のひとつに「セントラル方場所もあるが、設置や大規模開発が難しい。

式」と呼ばれるオークションの導入による競その上、地震や台風などへの備えも必須で建争の激化がある。この方式では、行政が長期設コストがかさむ。一方、洋上風力に関して的で大規模な洋上風力導入目標とスケジュー

は、領海を含む排他的経済水域の広さが世界20第６位の海洋大国でポテンシャルは大きいもル を明示した上で、地元コミュニティーや利18 この価格は19年度まで変わらない。
19 中長期的価格目標の設定には、太陽光以外のリードタイムの長い風力、地熱などのＲＥの事業リスクを軽減する狙いもある。
20 オランダの目標は2015～19年の５年間に毎年700MW（350MW×２サイト）の合計3.5GW、10サイトの入札実施。
21 落札価格と市場価格の差は政府が一定期間（例えばオランダは15年間、デンマークは確定出力の50,000時間分など）補填する。
22 当初はデンマークで開発された手法だが、ＲＥの導入で遅れ気味であったオランダで2010年以降、産官学の連携の下に検討が進んだ。

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環境問題となる。のの、欧州のような遠浅の海域が少ないため、風況がよく、海底に風車の基礎を設置する着発電や送電そして変電や配電のための電力床式に適したサイトが限られる。水深が50ｍ

設備システムの全体を電力系統と呼ぶが、こ程度を超える海域で発電施設を建設するための系統の中では常に電力の需要と供給がバラには浮体式の基礎を海底にアンカーで固定ンスしていなければならない。均衡が崩れるし、その上に巨大風車を設置しなければならと周波数や電圧が乱れ、発電所の発電機や需ず、また洋上変電所も浮体式となる。開発途

要家の機器に悪影響が及び、最悪の場合は大23規模な停電も起こり得る。各地域の電力会社は英国のスコットランド沖合で10月18日に操は基本的にはエリア（地内系統）ごとにバラ業を開始したばかりだ。まだ、コストは高くンス調整を行っている。電力会社間の地域間リスクも大きい。

連系線に流せる電力量は限られているため、上の技術で世界初の浮体式洋上風力発電所

現在のところ広域での大規模な電力の融通はこうした自然条件の違いや欧州と同様の立難しい。

地や制度的な制約により、これまで開発へのインセンティブが欠けていた洋上風力だが、天候により出力が変動するため、系統の安この分野に特有なハードルを乗り越えるため定等に悪影響を与える可能性が高いVREだに「セントラル方式」は大いに参考となろう。

が、日本での発電電力導入割合は4.1％（2015

制度上の制約克服の一歩として、遅ればせな年）と、20％を超える欧州のＲＥ先進各国とがら日本でも、2016年７月から改正港湾法がの比較ではまだまだ小さい。それでも、系統施行され、地方自治体の管理する港湾区域で洋上風力発電変動性再生可能エネルギー（VRE）発電電力量の導入比較（2015年）導入を推進する「占用公募制度」が創設された。公募で選出された事業者には、従来の原則10年を超える長期間にわたり発電所の水域占用が認められるため、事業の採算性が見込め、資金調達も容易になる。競争が促進され技術革新やコスト低減につながる効果が期待されている。
■系統制約問題
しかし、日本で今後VREの導入を加速するためには系統 （出所）永山浩章「再生可能エネルギー急増に伴う欧州の対応と日本への教訓」
2017年６月７日
制約解消への取り組みが急務
23 Hywind Scotland、出力30MW（Siemes製６MWタービン５基）、事業者Statoil（ノルウェー）

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への接続制約は、2014年９月に太陽光発電の理」 なことにある。

認定が集中した九州電力に端を発した「接続保留問題」以降、ＲＥ拡大の大きな阻害要因

電力自由化先進地域である欧州各国ではの一つとして表面化した。

1990年代後半から欧州単一エネルギー市場の構築、競争と効率化の促進、エネルギー供給

通常、各電力会社はエリア内の送電線に空保障の増大を目標として、改革を推進してきき容量がある限り、先着順でＲＥ電源の新規た。その大きな柱の一つが公共インフラ的な接続を受け入れる。しかし、ＲＥのポテンシ性格を有する送電部門の分離と電力系統（グャルが大きい地域は往々にして人口密度が低リッド）の公平、中立、透明性の高い運用及く、もともとの送電線の容量が小さいため、び広域化である 。この電力システム改革は、その多くで既にＲＥ電力を受け入れる余力が地球温暖化防止のためのCO2排出削減への動ないとされている。電力会社から空きがない

きが本格化し 、ドイツにおけるFIT制度導入とされた場合、その場所では系統増強が行わ（2000年）など、各国でＲＥ支援が拡大するれるまで接続できない。また、すでに接続がのと一体で進んだ。

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認められている設備でも混雑時には出力を制飛躍的に増大する数 の大小様々な参加者御しなければならないルールが導入されていを、透明なルールのもとで差別なく受け入れ、るが、FIT認定された時期やエリアにより、大量のVREを最大限受容しながらもグリッ制御に上限がある設備と、無制限・無保証のドの安定を保つため、情報通信技術（ICT）制御を求められる設備があり、公平性に欠けがフル活用されており、精度の高いVREの出る。系統接続にあたっては、電力会社からの力予測、制御の可能な水力や火力発電、揚水要請による工事に伴い、発電事業者に多額のによる電力貯蔵、連系線を通じての広域融通、費用負担が発生する場合も多い。系統アクセス

需要家側の出力をコントロールするデマンドに関する情報開示が極めて乏しいのが現状だ。

リスポンス（ＤＲ）などを駆使した柔軟な運公開情報に基づく最近の京都大学の試算で用を可能とするシステム設計がなされている。

は、空き容量０とされている東北電力の14の日本でも2020年に実施が予定されている発基幹送電線における実際の利用率は20％未送電分離に向けて、欧州をはじめとする先進満、北海道電力の11基幹送電線でも最大15％地域の経験から学ぶ点は多い。経済産業省の24程度との結果 が出て大きな反響を呼んだ。同研究会では、系統制約問題に対する短期的な大学が提起する問題点は利用率の大小ではな対応策として英国の「コネクト＆マネージ

く、現行の系統運用ルールが「透明性・公平（Connect & Manage）」に倣った仕組みの性・非差別性・効率性の観点から著しく不合具体化に関しても討議が及んだ。英国では

24 京都大学大学院 経済学研究科 再生可能エネルギー経済学講座 コラム連載2017年10月２、５、19、26日（http://www.econ.kyoto-u.ac.jp/renewable_energy/）
25 同上、安田陽「送電線に『空容量』は本当にないのか？」2017年10月２日
26 もう一つの柱は「発電と小売部門の競争を促進するための卸電力取引市場の整備」であるが本稿では扱わない。
27 1997年12月には第３回気候変動枠組条約締約国会議（地球温暖化防止京都会議、COP３）で京都議定書が採択されている。
28 ドイツでは1995年には約800であった発電所が、2016年には小規模な太陽光発電設備も含むと150万以上に増加している。

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2010年から、エリアでの系統増強に先立ち、からの分散型社会において、送電インフラは混雑時には出力制御を行うなどの一定の条件どのようなものであるべきか、2020年の発送の下で公平に連系を認めており、新たな増強電分離を前に、広くステークホルダーを巻きは連系後の実際の発電実績を基に行われる。

込んだオープンな議論が望まれる。

既存の送電インフラを最大限に活用する現実
29的なアプローチ で、日本でも社会的コストを押えつつVREの導入を増やしてゆくこういった取り組みが今後ますます重要となる。
このような観点からは、広域的なレベルでの「コネクト＆マネージ」といえる「間接オ30ークション 」（2018年度下期に導入）に期待がかかる。これまで地域間連系線の利用には先着優先というルールがあり、２日先から10年先までの予約が可能で、余った容量が電力のスポット（前日）市場で売買されてきた。
しかし、電力を取り巻く環境が変化した結果、先着優先のルールは前もって利用の計画ができる従来型電源への優遇となり、VRE発電事業者や新規参入者は空き容量の確保が難しかった。新たな入札制度の導入により公平な競争が促進され、低コストの電源順に連系線が利用できることになるため、既存設備の利用がより効率化されると考えられる。
■おわりに制度面や立地上の制約でリードタイムの長いＲＥ電源の開発を促進するには、政策的な決断により明確な指針を示したうえで、公正な競争が行える事業環境を整える行政のリーダーシップが必要となる。他方、電力系統の整備にあたっては、従来通りの個別対応の積み重ねによる系統増強では非効率であり時間もコストもかかる。ＲＥによるエネルギー転換、電気自動車（ＥＶ）の普及、ICTの飛躍的発展などによりもたらされるであろうこれ
29 2010年８月に開始され、翌年２月から本格運用。
30 卸電力市場でのオークションの結果に基づいて連系線の使用権が与えられるため「間接」と称される。

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