R2B 2018/8/22
石井正則
自立型再エネ・蓄電池システムにおける蓄電池使用料の考察
自立は短期間の繰り返し利用の範囲内
概要
太陽光発電は昼間しか発電せず、日照状況によっても発電量が低下、また風力発電は気象により発電量が変動する。この変動を吸収し電気を安定して供給するため、火力発電によるバックアップの他、揚水発電や蓄電池が使用されている。
第５次エネルギー基本計画（2018 年 7 月制定）では、2050 年に向けて経済的に自立した変動再エネ・蓄電池システムを主力電源にする方針が示された。経済的に自立した変動再エネシステムでは蓄電池の使用料がカギを握る。使用料は需要家に蓄電した電気を供給する際の蓄電コスト（＝放電コスト）であり、再エネ・蓄電池システムの電気料金はこれに太陽光や風力発電の発電コストを加えたものとなる。
蓄電コストは当該蓄電池の設備費用（蓄電池の購入価格）を電池の耐用期間中に蓄電し供給した電気の累積量（蓄電池総使用量）で割ったものである。エネ庁、情勢懇からは 2030
年水準の需要 1.5 日分程度の蓄電量における蓄電コスト 55 円／kWh を 28 分の１の 2 円／kWh に低減する目標（資料１i）と、需要 3 日分程度の蓄電量における現行の蓄電コスト 130円／kWh を家庭用は 18 円／kWh、産業用は 8 円／kWh に低減する目標（資料２ii）が示されている。
ここでは蓄電池の構造的な利用形態を踏まえ、リチウムイオン電池（ＬＩＢ）とＮＡＳ電池（ＮＡＳ）について、蓄電池の稼働率と耐用期間から蓄電コストがどの程度になるかを検討した。
蓄電池の耐用期間としては 15 年と 30 年を検討対象とした。2050 年には耐用期間 30 年が実用に供されるとすれば、経済的に自立できる利用頻度（稼働率）は以下のようになる。
➢ ＬＩＢは設備費用を現在の 1/10～1/20 程度に低減できれば、1/3 日／回まで➢ ＮＡＳの場合は設備費用を 1/2 に低減できれば、1/7 回／日まで
１．蓄電池の使用料金・蓄電コストはどのように決まるか？
蓄電池はその耐用期間中に再エネ発電から供給を受け蓄電したうえで、需要家に向けて放電し電気を供給する。
蓄電コストは当該蓄電池の設備コストをその耐用期間中に利用した累積使用量（総使用量）で割った金額である。総使用量は蓄電池の 1 回の充放電当たりの蓄電容量（通常 kWh／回）と耐用期間中に繰り返した充放電の回数（総使用回数）の積である。総使用回数は耐用期間に稼働率を乗じた値である、稼働率は 1 日に使用する回数（単位は回／日）とする。
1 日に 1 回なら稼働率１回／日、3 日に 1 回なら 1/3 回／日・・・となる。
1

蓄電コストは以下の式で求まる。
蓄電コスト（円／kWh）＝蓄電池設備コスト（設備費円）／総使用量（累積蓄電量 kWh）
総使用量（累積蓄電量 kWh ）＝１回当たり蓄電容量（kWh／回）×総使用回数（回）
総使用回数（回）＝耐用年数（日）×稼働率（回／日）
この試算では耐用年数を 15 年と 30 年の２ケース）、稼働率を 1 回／日、1/2 回／日、1/7回／日、1/30 回／日の 4 ケースとした。
なお、寿命が累積使用回数（耐用限度回数）に規制される場合もあるが、回数が多い場合は耐用限度回数を超える可能性がることに留意するとの記述にとどめたiii。
２．試算の前提条件と取り上げたケース
試算は下記の前提条件で行った。
蓄電池設備の費用
定格蓄電容量当たり費用：ＬＩＢ 20 万円／kWh、ＮＡＳ 4 万円／kWh

実質蓄電容量当たり費用：ＬＩＢ 25 万円／kWh、ＮＡＳ 5 万円／kWh

1 回当たりの充放電効率：定格蓄電容量の 80%と仮定。

蓄電池の耐用年数：15 年、30 年

稼働率（回／日） ：１回／日、1/３回／日、1/７回／日、1/30 回／日（1 日 1 回、3 日に 1 回、7 日に 1 回、30 日に 1 回に相当）
備考➢ＬＩＢ設備費用 20 万円／kWh はエネルギー情勢懇提言～エネルギー転換へのイニシアティブ～関連資料（Ｈ30 年 4 月 10 日、エネ庁、49 頁）による（資料１）。

➢ＮＡＳ設備費用 4 万円／kWh はエネ庁資料「エネルギー基本計画」（2018 年 7 月、68頁）及びエネ庁資料「エネルギー基本計画の全体像」（Ｈ29 年 11 月 28 日、31 頁）による（資料２）。

３．試算の結果
電池の設備費を同じとすれば、当然のことながら蓄電コストは総使用回数に依存する。回数は稼働率と耐用期間により決まる。
このため、耐用年数を 15 年と 30 年の 2 ケース、稼働率を 1 回／日、1/3 回／日、1/7 回／日、1/30 回／日の 4 ケースについて、総使用回数と蓄電コストの関係を試算した。その結果を次の図に示す。

2

耐用期間15年と30年
稼働率と使用回数と蓄電コスト
耐用期間15年の使用回数

耐用期間30年の使用回数

LIBコスト15年NASコスト15年

LIBコスト30年

NASコスト30年

12,0001,60010,950

耐 10,000用
期
間 8,000
中の総 6,000
使用
回
数 4,000

1,3700

蓄電
コス
1,000
ト
1,200

800
5,475
LIB15年46、30年23、2,000

1,400

685
600
3,650
400

NAD15年9、

320
1,825

30年54623
951376827
14１回/日1/3回/日

1,564
160
78264
321/7回/日円／ｋＷｈ274137
365
183

200
01/30回／日

稼働率

ＬＩＢの設備コスト 20 万円／kWh、耐用期間 15 年（保証期間ベース）では稼働率を 1回／日としても、蓄電コストは 46 円／kWh となり自立レベルには程遠い。総使用回数も5475 回と耐用限度が超過傾向なので、蓄電池コストはこれより高くなる可能性もある。
2050 年目標としては耐用年数を 2 倍の 30 年とすると、使用回数は 10950 回に引き上げられる。設備費を現在の 10 分の１の 2 万円／kWh に低減できれば（合計 1/20 に低減）、稼働率 1/3 回／日の場合でも 68 円が 3.4 円／kWh となり、貯蔵量 1.5 日ベース（資料１）の目標コスト（パリティコスト）2 円／kWh が視野に入る。貯蔵量３日ベース（資料２）の家庭用目標 18 円／kWh、産業目標 8 円／kWh も同様である。これより少ない稼働率（1/7回／日以下）では目標コストの実現は難しいい。
ＮＡＳの設備コスト４万円（ＬＩＢの 1/5）は、貯蔵量 3 日ベース（資料２）の家庭用目標コスト（パリティ）18 円／kWh は耐用年数 15 年、稼働率１回／日の場合で 9 円／kWhとなり達成可能。貯蔵量 1.5 日ベース（資料２）の 2 円／kWh は耐用年数 30 年だと 5 円／kWh で、設備費を３分の１程度低減すれば達成可能となる。
3

耐用年数が 30 年の場合、稼働率 1/7 回／日では 32 円／kWh で、設備費用を現在の２分の１に低減できれば、家庭用目標 18 円／kWh が視野に入る。
なおＮＡＳは中規模以上向なので家庭用設置は無理。家庭用太陽光の平準化に使用する場合でも系統側に集中して設置する方式となる。
４．自立型再エネ・蓄電池システムを主力電源とするには大規模事業所や地域内での活用、公益供給（産業用、家庭用）に向けては、再エネ発電コストと蓄電コストの合計を、経済的に自立可能な範囲（目標、パルティコスト）にすることが主力電源の条件であろう。
この点からは下記の 2 点の改善が必須である。
➢

設備コストの低減

設備コスト低減には蓄電池の技術革新が必要である。レドックスフロー電池や固体型電池（個体型ＬＩＢなど）が候補にあげられているが、現時点ではまだ開発段階で実用化は見通せない。2050 年に向け蓄電池の設備費用を 1/100、1/1000 レベルへに低減するのは困難に思える。数分の１からせいぜい 10 分の１レベルではなかろうか。
➢

稼働率と総使用回数

１週間以上の天候不順や季節変動に対しては稼働率が少くなり、総使用回数もこれと連動するので、蓄電コストの上昇は避けられない。
技術面からの対応は耐用期間と耐用回数の向上に限られる。
このように、電池設備コストの低減と耐用期間ならびに耐用回数限度引き上げには、蓄電池技術の革新が必要である。
一方、稼働率の向上は蓄電池利用の形態によるので、低稼働率（長期間の充電と放電）の使用には限界がある。
これらのことから、自立型再エネ・蓄電システムの自立化は次のような段階で進むのではないだろうか。
ステップ１ 短期間の平準化 稼働率 1 回／日～数回／日
ステップ２ 中機関の平準化 稼働率 1/7 回／日程度
ステップ３ 長期間の平準化 稼働率 1/７回／日を超え数週間、季節間の利用
上記の内、ステップ２はＮＡＳでは視野に入るが、ＬＩＢでは困難。ステップ３の 2050年頃の実現は LIB、NAS ともほとんど不可能に思える。
なお、蓄電規模による規模の経済の点からはＮＡＳが有利。ＬＩＢは小規模分散型およびこれからの技術進歩によっては中規模産業用への適用が期待できよう。
また、蓄電事業形態も再エネ発電事業と一体とするか、独立した事業とするか、送配電事業に組み込むか、といったの選択肢が考えられる。
以上

4資料１
エネルギー基本計画の検討～全体像～平成 29 年 11 月 28 日資源エネルギー庁（49 頁）

資料２
エネルギー情勢懇談会提言～エネルギー転換へのイニシアティブ～関連資料
月 10 日、資源エネルギー庁（31 頁）

5

平成 30 年 4

i

資料１ エネルギー基本計画の検討～全体像～平成 29 年 11 月 28 日資源エネルギー庁（49 頁）
現在のコストをＬＩＢ電池設備費用 20 万円／kWh、ベースとして電池運用コスト（充放電コスト）は 1.5 日分として 55 円／kWh、パリティ 2 円／kWh としている。別にピークを 1 日分で算出している。
ii

資料 2 エネルギー情勢懇談会提言～エネルギー転換へのイニシアティブ～関連資料

平成 30 年 4 月 10 日、資源エネルギー庁 （31 頁）
現在のコストをＮＡＳ電池システム設備費用 4 万円／kWh、電池運用コスト（充放電コスト）は 3 日分の容量として 130 円／kWh、家庭用パルティ 18 円、産業用パリティ 8 円としている。
iii

現在の蓄電池の総使用回数の限度はＬＩＢでは 3500 回、ＮＡＳでは 4500 回と言われている。

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