再生可能エネルギーの大量導入を踏まえた構造改革原田 達朗
九州大学 炭素資源国際教育研究センター
http://cr.cm.kyushu-u.ac.jp/
https://www.facebook.com/CarbonResources.KyushuUniv
2016.11.28
京都大学

1. 日本の温室効果ガス排出抑制の約束、予想未来
2. 再エネ拡大の取り組みFIT
3. 再エネを多く利用する取り組み（再エネは余剰電力ではない）

4. 需給調整に需要家が参加

1

１．日本の温室効果ガス排出抑制の約束、予想未来

2

地球温暖化防止に係る国際合意
パリ合意；COP21
世界の平均気温上昇を産業革命前と比較して2度未満に抑えること。そして、1.5度以内に抑えることの必要性にも言及。
日本の約束草案（2016.05.13閣議決定）① 温室効果ガス削減中期目標（2030年度

HP/コージェネ/LED26％減、▲3.6億t）の達成に向け取組む② 長期的な目標（2050年80％減を目指す、▲11億ｔ）を見据えた戦略的取組③ 世界の温室効果ガスの削減に向けた取組電気/水素自動車
電力由来のＣＯ２は42％

温暖化対策計画より

将来の電源構成目標
100
90

9,978億kWh

9,808億kWh1％
11％20－22％

80

地熱 1.0－1.1％
バイオマス 3.7－4.6％

構成比率／％

70

22－24％

43％
60

水力 8.8－9.2％

原単位
26%減

40

27％

30％

2026％
100

風力 1.7％
太陽光 7.0％5030

再エネ積増追加目標
1,000‐1,400億kWh

15％

3％

2013年度
1
電源構成

2030年度目標2
電源構成

排出係数0.50 kg-CO2/kWh
4.8億ｔ-CO2

排出係数0.37 kg-CO2/kWh（目標値）3.6億ｔ-CO2

Nuc.
Ren.
LNG
Coal
Oil
LPG
出所：経済産業省（METI）資源エネルギー庁
長期エネルギー需給見通し、エネルギー白書
需要および電灯電力使用量推移を元に計算。

4

2030年電源構成達成で期待されるCO2削減効果（資源エネルギー庁「日本のエネルギー」より筆者試算）

2013年度CO2排出量 ； 約14億ｔ-CO2
内 エネルギー転換部門（発電）によるCO2発生量 ； 4.8億ｔ-CO2
2030年度CO2削減目標: 14億ｔ-CO2×26% = ▲3.6億t-CO2
エネルギー転換部門（発電）のCO2削減寄与 ； ▲1.2 億t-CO2
4.8 億t-CO2 ー（ 0.37kg-CO2/kWh×9,808億kWh）

2030年電源構成目標達成で日本の削減目標１／３を達成
残り2/3の積み増（経済性を確保しつつ）
省エネ（LED照明など）
熱電気最適化（ガスコージェネ、エネファームなど）
電化（エコキュート、HPなど）輸送部門の低炭素化（電気自動車、水素自動車など）

熱電併給
電化がポイント

再エネ自家消費促進（FITに頼らない拡充）
5▲26％の挑戦（発電技術開発投資）
Point① 火力発電の高効率化• 発電効率改善余地の大きい（開発投資効率の良い）石炭発電技術への投資② 再生可能エネルギーの利用• 火力発電技術と再エネの協調• パワーグリッドの考え方リフォーム

J power annual report 20106

▲26％の挑戦（運輸部門）

ガソリン車
10.0 km/ℓ

参考 (CO2 1kgで移動できる距離)

4.3 km
ガソリン
2.322 kg-CO2/ℓ

普及率（2015.3）
92.1％ 5,570万台

ハイブリッド車
26.2 km/ℓ

11.3 km（38％）
普及率（2015.3）
7.76％ 470万台

次世代自動車10 km/kWh▲1.4億ｔ27.0 km（16％）

電気自動車
普及率（2015.3）
0.19％ 11.4万台

水素自動車

電気0.37 kg-CO2/kWh(2030年ターゲット)▲1.9億ｔ次世代自動車はエネルギー貯蔵/輸送手段としても期待
イノベーションのキーテクノロジー
http://blog.evsmart.net/electric-vehicles/ev-phev-market-share/#title02

7日本の人口推計
実績値

推計値

人口減少
2010年比2030年 ▲9%2050年 ▲24%
本格的な人口減少が始まる•

人口減少を前提とした公共/公益サービスモデルが必要•

地方都市は先行的に変革•

自治体の努力差で格差が生じる

人口減少を見据えたモデルが必要
内閣府HPデータより計算
http://www8.cao.go.jp/kourei/whitepaper/w-2012/zenbun/s1_1_1_02.html
資料：2010年は総務省「国勢調査」、2015年以降は国立社会保障・人口問題研究所「日本の将来推計人口（平成24年1月推計）」の出生中位・死亡中位仮定による推計結果

8人口減少/省エネ（低炭素）で電力需要密度低下• 人口減少と低炭素指向（省エネ）で需要密度減少• 各電源は発電電力販売エリア拡大（託送距離が延びる）• 大型電源の経済優位性が消滅（小型（分散）電源のほうが有利）

9人口減少/省エネ（低炭素）で電力需要密度低下
発電原価：

輸送コスト：

電気の原価：

大

電力輸送コスト上昇

大規模電源の優位性薄れる

発電の小型化

大規模電源の役割

コスト（ベースロード）

小型/分散電源の役割（調整機能：Local Energy
Management）

電力需給は電源と需要家が小協力する時代

小発電規模

大10将来の電源構成目標
100
90

9,978億kWh

9,808億kWh1％
11％20－22％

80

地熱 1.0－1.1％
バイオマス 3.7－4.6％

構成比率／％

70
43％

22－24％

60

水力 8.8－9.2％

27％

4030％

2026％
100

風力 1.7％
太陽光 7.0％5030

再エネ積増追加目標
1,000‐1,400億kWh

15％

3％

2013年度
1
電源構成

2030年度目標2
電源構成

排出係数0.50 kg-CO2/kWh
4.8億ｔ-CO2

排出係数0.37 kg-CO2/kWh（目標値）3.6億ｔ-CO2

Nuc.
Ren.
LNG
Coal
Oil
LPG
出所：経済産業省（METI）資源エネルギー庁
長期エネルギー需給見通し、エネルギー白書
需要および電灯電力使用量推移を元に計算。

11将来の電源構成目標

LNGについて（余談）

9,978億kWh

9,808億kWh1％4,290億kWh
11％

ＬＮＧのシナリオ

20－22％① 発電で使用するＬＮＧ需要が2,000万ｔ縮小する。
⇒ 余剰ガスの行方？

▲1,642億kWh
22－24％

43％43％

小型分散電源燃料の価格低下

2,648億kWh② ＬＮＧ火力発電利用率が40％低下

5,675万t※30％▲2,172万t

27％
27％

2013年度
電源構成

3,503万t※
26％
2030年度目標
電源構成

排出係数0.50 kg-CO2/kWh
4.8億ｔ-CO2

排出係数0.37 kg-CO2/kWh（目標値）3.6億ｔ-CO2⇒ 設備の整理
余剰設備の活用※ 7.56 kWh/kg
・ LNG火力発電効率50％と想定
・ LNG発熱量 54.5MJ/kg(13,000 kcal/kg)

日本の調達量
約8,800万トン(世界シェア約36%)12

構造改革の必然性（事実）
低炭素、省エネ社会への転換を進めなければならない
日本の人口は減少に転じた＜事実を受け止め、日本経済を後退させない戦略および将来の準備が必要＞

再エネ大量導入は必達運輸部門をはじめ、様々なものが電化へと向かう。電力消費サイドも需給調整を担う
IoTは供給と需要が連携し安定供給を達成する社会システムを支援する。さらに、このエネルギー情報を新たな社会サービス（社会福祉、交通etc）に展開
化石資源への依存を弱める低炭素社会で、ダイナミックな構造改革の可能性（LNG需要減退、石油依存度低下）

13

２． 再エネ拡大の取り組みFIT

14

再生可能エネルギー固定価格買取実績

2030年目標 1,200 – 1,400 億kWh

＜2030年単純試算＞
360億kWhのFITで1.3兆円（1.4円／kWh）（2015年1月実績）
3.9倍
1,400億kWhのFITは5.1兆円（5.7円／kWh）程度の負担になる可能性
単純計算で、2030年には1家庭1,710円／月の負担、20年間で41万円／家庭
55億kWh 181億kWh 286億kWh 356億kWh

図1,782億円 5,791億円 10,087億円 12,811億円

再生可能エネルギー固定価格買取制度実績（H24年度ーH28年1月）

経済産業省資源エネルギー庁HPデータより試算
http://www.enecho.meti.go.jp/category/saving_and_new/saiene/kaitori/ＦＩＴの負担

FITサーチャージ（再エネ賦課金）
FIT（再生可能エネルギー固定費買取制度）は再エネ普及、機器コスト低減に貢献再エネ機器コスト低減で再エネ
は新たなステージを模索自家消費太陽光の可能性

再生可能エネルギーの試算（例：FITに頼らない再エネ）

環境価値
1,100kWh／年×0.66kg‐CO2／kWh＝726kg‐CO2／年 削減
20年で14.5ｔ-CO2 削減 （環境価値）

１kW（10m3）の太陽パネルは1年間で約1,100kWhの電気を発生20年間で22,000kWhの電力を作る
平均的な家庭の電力消費量は300kWh／月年間3,600kWhの電力を消費
再エネ賦課金の節約

1kWの太陽パネルの電気を自家消費すると、1,100kWh／年×5.7円／kWh＝6,270円／年
電気代の節約
1kWの太陽パネルの電気を自家消費すると、1,100kWh／年×26円／kWh＝28,600円／年
20年の耐用年数で28,600円／年×20年＝572,000円の電気代節約になる

20年の耐用年数で6,270円／年×20年＝125,400円の再エネ賦課金節約になる
自家消費再エネ設備導入という選択肢
１kWの太陽光設備は20年耐用期間で電気代572千円、再エネ賦課金125千円

合計697千円／kW便益

メリットオーダー（再エネ普及の影響：特に限界費用ゼロ電源普及拡大）
原子力復帰、償却済再エネ電源拡大による余剰拡大（低コスト電源）
ガスコージェネなど小型熱併給電源の普及（需要家サイドCO2削減、省エネの進展）
太陽光、風力などの燃料費のない電源建設費低下 (限界費用ゼロ電源増加)
低コスト電源の市場持込み量拡大

自家消費増加（②（①市場価格下落）

市場価格下落）限界費用のない安価な電源増加（③市場価格低下）

価格/費用円/kWh

価格/費用円/kWh

需要

需要

②

コージェネ
オンサイト再エネ

市場価格

市場価格の下落

市場価格

ベース
原子力/石炭/水力

①③ミドル
ガス

発電/需要/容量
kW

①③ピーク
石油/揚水

再エネ

FIT

設備稼働率（利用率）低下
発電/需要/容量kW

ベース
原子力/石炭/水力

ミドル
ガス

ピーク
石油/揚水

18

JEPX平均システム価格推移

川内1号稼働
大飯4号停止（原発ゼロ）
再エネ固定価格買取制度開始

東北地方太平洋沖地震

図

日本卸電力取引所年度別平均市場価格
JEPXスポット取引市場結果より筆者計算

19

地域再エネの現状
再エネ電力は遍在する
九州地域の再エネは既に系統連系が困難化（九州地域が再エネ適地であることの矛盾）（解決策）
電力発生地域での、電力消費を促進

地産地消（再エネ電力発生近隣地域での直接消費の促進）
地域でエネルギー需給をマネージメント
本来再エネは自家消費、ないしは限られたエリアでの消費（地産地消）が原則。
使いきれない分だけ送電

http://www.kyuden.co.jp/library/pdf/company/liberal/110kv/renkeimap.pdf

20

３．再エネを多く利用する取り組み（再エネは余剰電力ではない）

21

震災後の九州電力最小需要• 震災、ＦＩＴ制度導入後最低需要日ピークは2割減少（900万ｋＷ⇒750万ｋＷ）• 日間最大需要748万ｋＷに対し、太陽光ピーク出力466万ｋＷ（6割）。玄海原子力復帰で2017年は再エネ出力抑制実施を示唆（原子力復帰で再エネを抑えるのは本末転倒）
1000

2016年5月4日実績(万kW)

900
700

600
500
400
300
200
100
0

2016年5月4日…
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00

電力実績値/万kW

800

時間

九州電力
SMBC九州水素フォーラム資料より

22

震災前の九州電力最大需要

九州電力
SMBC九州水素フォーラム資料より

23

電力需給について（電力会社で良く聞く説明）• 電力需給調整がうまくゆかないと信頼性が大きく揺らぐことを説明• 電力供給サイドだけで調整する前提の思考• 需要家も需給に参加できる（地産地消、地域電力）・・需要によって坂道の角度を変える

電力需給をブレーキのない自転車で坂道（上り坂、下り坂）を運転するイメージで説明

九州電力
SMBC九州水素フォーラム資料より

24

再エネ系統連系

輸送設備投資増大＝託送料金負担増大

既設電力会社発電所

総括原価で既に投資（既得権化）

第一変電所
大型再エネ
電源線

ネットワーク側送配電線
電源線

変電所

増強対象
大型再エネ

25

日本の電源ネットワーク投資抑制のために（将来の不良債権抑制）あるエリアにおける発電設備 i の容量：Gi

Di

（注意：設備の稼働率は考慮されていない）

あるエリアにおける需要設備 i の容量：

（注意：電力需要は電源設備増加ほど増えない）

今後、稼働率の小さな再エネFIT電源がエリアで大量普及

現状の電力ネットワーク設計では、電源側送電設備投資が∞に膨れ上がるリスク大。
（需要が増えないネットワーク側容量は一定でも電源側ネットワーク投資のみ増加）↓

エリア需要家が連携しエリア内（近隣）の電源を優先的に活用
26

プライベートグリッドによる再エネ利用

輸送設備投資抑制にも寄与
既設電力会社発電所

総括原価で既に投資（既得権化）

第一変電所
大型再エネ
電源線

ネットワーク側送配電線
変電所

大型再エネ

27

託送料金
日本は託送料金が異常に高い（電力調達コストの約30％は託送料金）
地産地消など電力消費をローカライズすることで、大幅なコスト削減の可能性がある

低圧

高圧

特別高圧

北海道電力

8.76円程度

4.17円程度

1.85円程度

東北電力

9.71円程度

4.50円程度

1.98円程度

東京電力

8.57円程度

3.77円程度

1.98円程度

中部電力

9.01円程度

3.53円程度

1.85円程度

北陸電力

7.81円程度3.77円程度

1.83円程度

関西電力

7.81円程度

4.01円程度

2.02円程度

中国電力

8.29円程度

3.99円程度

1.62円程度

四国電力

8.61円程度

4.04円程度

1.79円程度

九州電力

8.30円程度

3.84円程度

2.09円程度

沖縄電力

9.93円程度

5.20円程度

3.01円程度

平成28年６月29日（水） 消費者庁
消費者委員会第４回電力託送料金に関する調査会

28

需給調整をローカライズする必要性
現状

エネルギー地産地消の促進

第一変電所

電源線

ネットワーク側

http://www.windpowerengineering.com/design/electrical/grid/e
pri-unveils-study-integrated-electric-grid/•

2030年の再エネ利用目標を達成するには、再エネを劇的に拡大する必要がある。

•

現状のネットワークシステムは、地域に小型分散する再エネ電源など稼働率の小さな電源でも許認可出力容量で系統連係コストを試算。

•

再エネ大量活用時には、自家消費、近隣エリアで消費すること（公共グリッドを使わない）は有効（地産地消）。

•

地域のコージェネ電源、あるいは電池、電気湯沸かし器などを活用すれば、エリアで電力をマネージメントすることも可能（ＬＥＭＳ、ＩＯＥ）。

４．需給調整に需要家が参加

30

Local Energy Management (Cluster)
Refuse Power

Hydro Power
Local Government PowerPrivate Company Powers(Huge Power)

Fossil Power

Nuclear Power

需要家サイドにある電力関連機器をできる限り協調制御

31

都市OSイメージ
CPS（ｻｲﾊﾞｰﾌｨｼﾞｶﾙｼｽﾃﾑ)
連携する都市を、仮想都市モデル内で一括オペレーション

・電力消費を電力供給に合わせる工夫（農業電化、電気自動車、水素社会etc）
・電力消費は人間の動きに連動、エネルギーと都市活動を“共進化”

発電予測、消費予測、在庫管理、エネルギー賃借管理、環境価値管理etc

Cluster 構想
系統に連携している再エネはクラスター間で共同利用 水素・電気自動車の移動は小型再エネを地産地消（コミュニティのEMS）送電と同じ効果（アンシラリーに寄与）クラスターのエネルギー地産地消を支援

電気自動車

水素の適正製造／在庫管理

コミュニティバス（電池／水素）需給をマネージメントする組織
CO2 Free Agriculture

間で再エネ最大限利用を目的Cとした協力関係構築

再エネ＆エリア電源を計画的に最大限利用する（大型電源を計画運用）

水素自動車

B

A
A

700気圧水素１ℓ＝ 2,100kcal/ℓ＝ 2.4 kWh/ℓ
低圧電力託送料金は 9円／kWh

大型電源

ＦＩＴ型電源33

まとめ
COP21合意目標の達成には思考を抜本的に変える必要がある
低炭素電源を優先的に使う供給側の専権事項であった需給調整を消費側も意識し、貢献する
2030年削減目標達成には、運輸セクターの電化、産業セクターの電化とコジェネ化。家庭、業務セクターは省エネとともに低炭素電力供給がポイント
いつ、どのタイミングでエネルギーを使うか、貯めるか、放電するかをマネージメントすることが重要
クラスター（ユニット、セルetc）毎にマネージメントすることが重要
人口減少、省エネは需要密度の低下をまねき、電力輸送コストを押し上げる

送電線とコミュニティグリッドの役割を分ける
コミュニティグリッドのマネージメントはローカルオペレーターで担う移動機関（運輸セクター）電化でローカルオペレーションはさらに重要性が増（電気自動車のチャージでビジネスは成立しない）
34