再生可能エネルギーの最大限の利用にむけた取組み～再エネ出力制御の抑制に向けた取組み～

はじめに

1

⚫ 地球温暖化対策を推進するためには、発電時にCO2を排出しない「再生可能エネルギー（再エネ）」を最大限利用することが重要です。
⚫ 一方で、再エネ導入量が増加すると、電気の消費量が少ない春や秋(軽負荷期)を中心に余剰電力が発生するため､一般送配電事業者は､火力の出力抑制､揚水発電所の水の汲み上げや連系線の活用等の最大限の対策を行っています。
⚫ それでも余剰電力を解消できない場合、再エネの出力制御をせざるを得ない状況となりますが、可能な限りの運用の工夫で再エネの最大限の利用（再エネ出力制御量の抑制）に取り組んでいます。

⚫ なお、再エネの導入拡大を目指し、送変電設備混雑時の出力制御を条件に新規の発電設備の接続を許容する取組み（ノンファーム型接続） も進めています。その結果、送変電設備の混雑により再エネを出力制御する可能性もあります。
⚫ 本資料では、再エネの最大限の利用に向けた一般送配電事業者の取組みのうち、 足下で顕在化している余剰電力への対応について説明します。

©Transmission & Distribution Grid Council

我が国の再エネ導入量の推移

2⚫ 再エネ導入量は、太陽光発電を中心に着実に増加しており、2022年度末時点で全国の再エネ導入量合計は約9,300万kWになり、全国最大需要（3日平均）の約58％、軽負荷時の最小需要相当を大きく上回る状況になりました。
【我が国の再エネ導入量の推移】

固定価格買取制度

(万kW)
9,000

再エネ合計 9,300

太陽光 7,070

8,000
7,000

年平均伸び率

6,000
5,000

4,000
3,000

年平均伸び率

最小需要7,300程度※■太陽光■風力■中小水力■バイオマス
■地熱

2,000
1,000
0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020.9※2023年度GW期間中における昼間の最小需要相当

2022（年度）©Transmission & Distribution Grid Council
出典：資源エネルギー庁 ホームページおよび再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会資料（第25、52回）をもとに作成

再エネ出力制御の実施状況

3⚫ 再エネ導入量拡大により受電エリア側でも下げ代余力が少なくなったことから、2022年度以降、再エネ出力制御の発生エリアが拡大しています。九州エリアでは2023年度に出力制御が6.7%に達する見込みです。なお、日本全体では2％程度（2023年1～12月）です。

©Transmission 第47回系統WG資料1& Distribution Grid Council
出典：資源エネルギー庁

4

再エネ出力制御の抑制に向けた取組み©Transmission & Distribution Grid Council

需給バランス維持の必要性

5⚫ 電気は、時々刻々と変化する需要（消費量）に対し、常に供給（生産量）を一致させる必要があります。
⚫ 仮に需要と供給のバランス（需給バランス）が崩れると、周波数が変動し、最悪の場合は多数の発電機が運転できなくなり、大規模な停電に至るおそれがあります。
⚫ このため、気象条件によって大きく変動する太陽光や風力の発電出力に対応する必要があり、常に火力発電等の発電出力を調整し、需給バランスを保っています。

⚫ しかし、再エネの導入量が増加し、春・秋を中心とした需要が少ない時期に、晴天等により再エネの発電出力が大きくなる場合は、余剰電力（需要＜供給）が発生する可能性があります。

©Transmission & Distribution Grid Council

再エネ出力制御の必要性（出力制御による導入量の拡大）

6⚫ 出力制御は、再エネの接続量と発電量を増やすことができるというメリットがあります。
⚫ 以前は、出力制御を一定範囲に収めるように再エネの接続量を制限していました。

⚫ 一方、再エネ出力制御を前提として再エネ接続量を増やすことで、再エネ導入量が拡大し、出力制御していない時間帯では再エネ発電量を増加することができます。更なる再エネ拡大には出力制御は欠かすことができません。

【再エネ出力制御なし】【再エネ出力制御あり】

再エネ出力制御ができないため、再エネ導入量に制限がある。
（再エネ発電量を増加することができないため、火力で対応。）

再エネ導入量が拡大し、再エネ発電量も増加することができる。ただし、需要の小さい日は再エネ出力制御が必要。

需要

需要

火力

需要

需要

出力制御

火力

火力

火力
発電量増加

発電量増加

太陽光

太陽光

太陽光

太陽光

その他電源

その他電源

その他電源

その他電源

需要が小さい日

需要が大きい日

需要が小さい日

需要が大きい日©Transmission & Distribution Grid Council

余剰電力解消に関する取組み（優先給電ルール）

7⚫ 余剰電力が発生する場合には、電力広域的運営推進機関（広域機関）のルールで決められた順番（優先給電ルール）で発電設備の出力を制御し、需給バランスを保ちます。
⚫ 具体的には、①～③の順に最大限の対策を行い、それでもなお余剰電力を解消できない場合に限り，④太陽光・風力の出力制御を行いますが、再エネ出力予測精度の向上や再エネ出力制御のオンライン化等により、可能な限り出力制御量の抑制に取り組んでいます。
⚫ また、太陽光・風力の出力制御の実施後は、広域機関にて妥当性が検証されます。
【優先給電ルール】【需給バランス（イメージ）】①火力の出力抑制、揚水・蓄電池※1①～③実施後の余剰電力の活用（オンライン→オフラインの順）

出力制
御の順
番

②他エリアへの送電(連系線活用)③バイオマス※2の出力制御②他エリア送電（連系線）

最大限
活用 ①揚水、蓄電池④太陽光・風力の出力制御④太陽光・風力①火力④太陽光・風力の出力制御⑤長期固定電源※3（原子力、水力、地熱）の出力制御

需要抑制に向けた取組み③バイオマス

最大限抑制⑤長期固定電源

需要等

供給※1：電力を活用した水の汲み上げや蓄電池(一般送配電事業者所有)への充電※2：地域に賦存する資源を活用する設備であり、燃料貯蔵や技術的制約等により出力制御が困難な場合は除く©Transmission & Distribution Grid Council※3：出力制御は技術的に困難

（１）火力の最大限の出力抑制

8【運用面の取組み】⚫ 余剰電力が発生する場合には、火力を最大限出力抑制し、再エネを最大限利用しています。

⚫ 再エネを出力制御する場合は、オンライン電源は調整力を確保したうえで最低限必要な台数・出力とし、オフライン電源は発電事業者と事前合意された最低出力以下に抑制しています。
【設備面の取組み】⚫ 新規の火力については、2020年4月以降、発電出力を技術的に合理的な範囲で最大限抑制（50％以下）することを、電力系統に接続する際の要件として求めています。
⚫ また、2023年5月、資源エネルギー庁の審議会において、新設火力発電の最低出力については50%から30%に引き下げるとともに、既設についても同基準を努力目標として協力を求める方針が決定されました。
再エネの出力制御（最大限の対策を前提に必要な場合に限る）【火力と再エネの発電出力（イメージ）】
発電出力
需要

再エネ
出力増

出力増

火力

火力の最大限の出力抑制

原子力、水力、地熱朝昼夜©Transmission & Distribution Grid Council

（２）揚水、蓄電池の活用

9⚫ 気象条件により発電量が変化する再エネに対して、揚水発電所の水の上げ下ろしや蓄電池の充放電を組み合わせて、需給バランスを保つことにより、再エネを最大限利用しています。
⚫ 蓄電池の導入拡大に向けてはコスト面での課題解決が不可欠であり、一般送配電事業者としても、大型蓄電システムなど、新たな技術の実証事業にも取り組んできました。
【大容量蓄電池の活用事例】
2018.5.3（木）九州の電力需給実績
揚水発電
揚水動力
（蓄電池放電）
需要（蓄電池充電）

火力等

揚水発電
（蓄電池放電）

需要を上回った電気を蓄電池に充電〔豊前蓄電池変電所〕

太陽光

原子力、水力、地熱、風力設置場所・面積
運転開始
電池種別
出力・容量

太陽光が発電しない夜間に蓄電池から放電

豊前蓄電池変電所
福岡県、14,000ｍ２程度
2016年3月
NAS電池
出力5万kW、容量30万kWh

南相馬変電所福島県、8,500ｍ２程度
2016年2月
リチウムイオン電池
出力4万kW、容量4万kWh

出典：資源エネルギー庁 第17回系統WG資料を一部修正

南早来変電所
北海道、5,000ｍ２程度
2015年12月
レドックスフロー電池
出力1.5万kW、容量6万kWh©Transmission & Distribution Grid Council

（３）連系線の最大限の活用（活用枠の拡大）

10⚫ 一般送配電事業者のエリア間を結ぶ連系線を活用して、余剰電力が発生しているエリアからその他のエリアへ電力を送電することにより、再エネを最大限利用しています。
⚫ 例えば、九州においては､九州と本州を結ぶ関門連系線が故障すると、供給が需要を上回るため、関門連系線の活用枠(上限)を予め制限していますが、需給バランスを保つために発電機を瞬時に停止させるシステムを構築することにより、2019年4月から関門連系線の活用枠を拡大しました。同様のシステムを構築することにより、東北～東京間(2021年3月～)、四国～中国間（2021年10月～）において運用容量を拡大しています。
⚫ また、関門連系線については、国の補助金により、発電機を瞬時に停止させるシステムを再エネ発電設備に追加設置することで、他エリアへの再エネ送電量を更に拡大する予定です。
【九州のシステム構成(概略)】 関門連系線
北九州変電所
親装置

太陽光発電所

新山口変電所

九州から本州への送電量を増加
火力発電所（20万kW）（1万kW）

凡例
発電機停止信号発電機情報

バイオマス発電所
風力発電所（1万kW）（13万kW）

出典：資源エネルギー庁第17回系統WG、および18回系統WGをもとに作成©Transmission & Distribution Grid Council

（４）再エネの出力制御

11⚫ 再エネ出力制御は、前述の取組みを最大限行っても、なお余剰電力を解消できない場合に限り、資源エネルギー庁が定めた「出力制御の公平性の確保に係る指針」に基づき、一般送配電事業者の再エネ出力制御システム等を活用して､輪番で公平かつ効率的に行います。
⚫ また、以降に記載のとおり、可能な限り再エネ出力制御量の抑制に取り組んでいます。
【再エネ出力制御のシステム構成（イメージ）】➢ オンラインの発電設備（自動制御）に対して､2時間前の出力予測をもとに出力制御情報を配信➢ オフラインの発電設備を所有する事業者さまに対して、前日17時頃迄に自動電話・メールにより出力制御を指示（事業者さまによる現地操作で出力制御）
自動制御の場合（オンラインの発電設備）
1 2○月
3 4 5 67 8 9 10 11 12 1314 1516 17 18 19 20○月
1 212 22323424525626 27

7 8 289 291030
1131
12 13○月
14 15 16 17 18 19 20
1 2 3 4 5 621 22 23 24 25 26 27
7 8 9 10 11 12 13
28 29 30 31
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27（専用通信回線）

28 29 30 31

中央給電
指令所

出力制御
スケジュール

特別高圧事業者
発電設備
制御装置等
高低圧事業者
発電設備

インターネット回線
制御装置等

再エネ出力制御システム
現地操作の場合（オフラインの発電設備）
出力制御予告情報
発電設備
再エネ出力制御 出力制御予告情報
予告システム

制御装置等
ON⇒OFF©Transmission & Distribution Grid Council

【参考】再エネ出力制御システム（九州電力送配電の例）

12【監視画面】
・太陽光発電の発電状況を監視【操作卓】
・最新の気象予測をもとに再エネの出力を予測
・需要と供給のバランスをもとに再エネ出力制御量を算定（都度見直し）
出典：資源エネルギー庁 第11回系統WG資料を一部修正【監視卓】
・再エネ出力制御量や需給状況を常時監視©Transmission & Distribution Grid Council

再エネ出力予測精度の向上

13⚫ 再エネの出力制御は、出力予測誤差を考慮して行うことから、再エネの最大限の利用のためには再エネの出力予測精度の更なる向上が有効です。
⚫ このため、気象の専門家を含む関係者を集めた研究会等を通じ、気象予測精度向上に係る技術開発の状況および一般送配電事業者の新たな気象予測技術の実装可否について確認しながら、再エネの出力予測誤差の低減に向けた検討を進めています。

出典：広域機関 第80回調整力及び需給バランス評価等に関する委員会
資料3©Transmission & Distribution Grid Council

【参考】再エネ出力予測の流れ（イメージ）

14⚫ 気象庁が衛星観測データや他国データ等をもとに気象モデルを用いて予測し、数値予報等を発信⚫ 気象協会等が気象庁発信情報をもとに独自の気象予測モデルで予測し、気象情報等を発信⚫ 一般送配電事業者は、上記の情報および再エネの設備情報等を用いて再エネ出力を予測＜気象庁＞【インプット】• 衛星観測情報• 他国情報• 地上観測情報 など＜気象協会等＞【インプット】• 気象庁アウトプットなど↓↓【アウトプット】• 天気予報（文字）• GPV（気象予測モデル【アウトプット】• 数値予報モデルで想定した数値データ• 推定変換モデルなどによる数値データ）など＜一般送配電事業者＞

気象情報

気象
• 気象協会アウトプット
情報• 気象庁アウトプット※
再エネ• 設備情報(地点,設備量) 設備量• 太陽光出力変換モデル• 自社日射量計の実績値• 特高太陽光の発電実績等※ 気象庁情報を直接入手して利用する場合、気象協会と同等の数値予報モデル処理が必要↓• 太陽光出力予測値

出典：広域機関 第43回調整力及び需給バランス評価等に関する委員会
資料3をもとに作成©Transmission & Distribution Grid Council

出力制御のオンライン化の推進

15⚫ 再エネの発電出力は気象状況に左右されるため、前日ではなく、実際に発電する直前（2時間前）の出力予測に応じて出力制御を行う方が、再エネを最大限利用できます。
⚫ そのためには、既設再エネのオンライン化の進展が必要であり、オフライン事業者さまに対してオンライン化を推奨しています。（新設は家庭用を除きオンラインが義務化されています。）【旧ルール事業者のオンライン率(2023年3月末時点)】
北海道

東北

中部

北陸

中国

四国

九州

沖縄

太陽光

64.9%

25.3%

6.1%

53.9%

47.4%

27.5%

76.7%

11.4%

風力

2.5%

56.9%

0%

23.8%

0%

29.6%

21.4%

0%

©Transmission & Distribution Grid Council

オンライン代理制御の導入

16⚫ オンラインで出力制御する方が再エネを最大限利用できるため、本来はオフラインが分担する出力制御分をオンラインが代わりに実施（事後に費用精算）する「オンライン代理制御」を2022年度以降導入し、出力制御の公平性と実効性の両立を図っています。

・10～500kW未満のFIT太陽光オフライン事業者が対象
・九州はオンライン化率が高いため、500kW以上のオフライン事業者も対象

出典：資源エネルギー庁 第35回系統WG資料2を一部修正©Transmission & Distribution Grid Council

託送料金メニューの見直し

17⚫ 2023年4月の託送供給等約款の見直しにより、既存のピークシフト割引、および自家補特措の適用範囲を拡大することで、下げ代不足時の需要シフトを促しています。

出典：資源エネルギー庁 第42回系統WG資料5©Transmission & Distribution Grid Council

18

他エリアのための電源Ⅲ火力の抑制⚫ 現行、優先給電ルールに基づき、余剰電力が発生しているエリアから他エリアへ送電する場合、受電エリアの一般送配電事業者は、オンライン調整ができる火力電源（電源Ⅰ・Ⅱ）を抑制し、受電量を確保しています。
⚫ 2023年5月、資源エネルギー庁の審議会において、受電エリアは、オンライン調整できる火力電源に加えて、一般送配電事業者からオンライン調整できない火力電源（電源Ⅲ）も抑制対象とすることが整理されました。併せて、特に大規模な発電事業者は、契約の見直しを待たず、他エリアのための出力抑制に協力を求めていくことが整理され、現在、対象となる発電事業者さまに協力を依頼しています。
【優先給電ルール】

協力依頼

出典：資源エネルギー庁
第46回系統WG
資料1©Transmission& Distribution Grid Council

連系線の増強

19⚫ 2023年3月末に、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みが、「広域連系系統のマスタープラン」としてとりまとめられました。
⚫ 現在、①東地域（北海道～東北～東京間の連系線）、②中西地域（関門連系線、中地域）の系統整備に関して、2022年7月に国からの要請により計画策定プロセスが進められております。
出典：資源エネルギー庁
第49回再エネ大量導入・
次世代NW小委 資料3©Transmission & Distribution Grid Council

【参考】新たな「出力制御対策パッケージ」について（需要対策）

20⚫ 2023年12月9日の資源エネルギー庁の審議会※において、新たな「再エネ出力制御対策パッケージ」が取りまとめられました。
⚫ 太陽光や風力等の変動再エネの更なる導入拡大を見据え、中長期的な観点から特に需要面における行動変容と補助金による対策に重点を置いた内容となっています。
※資源エネルギー庁 第58回 再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会【新たな対策パッケージ】①-i 需要対策[家庭(低圧)]a.家庭用蓄電池・ﾋｰﾄﾎﾟﾝﾌﾟ給湯機の導入を通じた需要の創出・ｼﾌﾄ 補助金
b.機器のDR Ready化
c.需要側のリソースの活用に向けた消費者の行動変容の促進 行動変容

揚水発電

需要

①-ii 需要対策[産業(特高・高圧)]
a.系統用蓄電池・水電解装置の導入を通じた需要の創出・
シフト 補助金b.事業者用蓄電池の導入や、事業者所有設備への通信制御機器の設置の支援等 補助金c.電炉等の電力多消費産業におけるDRの推進 行動変容
d.電力の供給構造の変化に合わせた電力多消費産業の立地誘導・需要構造の転換

出典：資源エネルギー庁
第58回再生可能エネルギー大量導入・
次世代電力ネットワーク小委員会資料4をもとに作成©Transmission & Distribution Grid Council

21【参考】新たな「出力制御対策パッケージ」について（供給対策、系統対策等)⚫ また、供給対策による再エネが優先的に活用される仕組みの措置や、系統対策による再エネ導入拡大・レジリエンス強化の環境を整備などを講じることとしています。
【新たな対策パッケージ】②供給対策
a.再エネ発電設備のオンライン化の更なる推進等
b.新設火力発電の最低出力引下げ、既設火力発電への同基準遵守協力要請
c.出力制御時の他エリアでの非調整電源の出力引下げ
d.火力等発電設備の運用高度化
e.水力発電を活用した出力制御量の抑制 補助金
f.電力市場の需給状況に応じた再エネの供給を促す
FIP制度の更なる活用促進④市場対策
・価格メカニズムを通じた供給・需要の調整・誘導

揚水発電需要③系統対策
a.連系線の運用見直し等による域外送電量の拡大 補助金
b.地域間連系線の更なる増強による域外送電量の拡大

出典：資源エネルギー庁 第58回再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会資料4をもとに作成©Transmission & Distribution Grid Council

22

系統制約時における出力制御を前提としたノンファーム型接続の導入©Transmission & Distribution Grid Councilノンファーム型接続の開始

23⚫ 送電線・変圧器に流すことのできる電気の量には上限があり、これを超過して電源を接続する
場合には、従来は系統増強が必要となり、接続までに時間を要していました。日々の運用において、上限を超える恐れがあるときに、電源の出力制御を前提に接続することで、すみやかな連系が可能となるノンファーム型接続を導入しています。
⚫ 2023年4月1日以降に接続検討の受付を行った案件は、接続先の電圧階級や送電線空き容量の有無に関わらず、原則としてノンファーム型接続適用電源（以下、ノンファーム電源という）となっています。
【ノンファーム型接続が適用される系統と電源】

出典：広域機関HP 「系統の接続および利用ルールについて～ノンファーム型接続～」©Transmission& Distribution Grid Council※1：10kW未満の低圧を除く

送電容量制約による再エネ出力制御の見通し

24⚫ 今後、ノンファーム電源については送電線・変圧器の容量制約により出力制御が発生する可能性があり、各一般送配電事業者において、系統制約による太陽光・風力の出力制御見通しを算出した結果、2024年度、東京エリアの2系統において発生する見通しとなり、2023年10月の資源エネルギー庁の審議会にて公表しました。

出典：資源エネルギー庁
第48回系統WG資料5©Transmission& Distribution Grid Council

おわりに25⚫ 一般送配電事業者は、再エネを最大限利用するために、可能な限り余剰電力の発生を回避することにより、再エネの出力制御を極力回避するとともに、それでもなお必要となる場合には、再エネ出力制御量を抑制するよう、運用の工夫等に取り組んでいます。
⚫ 将来に向けて、再エネの主力電源化を実現するために、必要な送変電設備の整備、既存の送変電設備の有効活用、電力需給・系統安定化技術の高度化等、基盤となる電力ネットワークの次世代化を積極的に推進していきます。

©Transmission & Distribution Grid Council