デンマークにおけるセクターカップリングの実践
デンマーク⼤使館 エネルギー担当官
⾼橋叶

本報告のねらい§ デンマークにおけるセクターカップリングの実践§ デンマークのエネルギーシステムの将来展望
以上を紹介した上で、⽇本におけるセクターカップリング・熱セクターのあり⽅について考える議論の⼟台としたい。

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電気は何から作られている？
TWh1400

WindSolar PV

1200

TWh

other RE

Fossil fuelNuclear1000

454035other REWind
Solar PV
Fossil fuelWaste, non-RE

30

800

2520600

15400
10200

50

出典：
経済産業省

-2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

出典： 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
DEA

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Bjarke Christian Nepper-Rasmussen⽒

講演資料＠デンマーク⼤使館主催ウェビナー

VRE50%超の道のり
2000-2004

2005-20092010-20152016-2020

第⼀期

第⼆期

第三期

第四期

フレキシビリティ⼿法の変遷とデンマークの電源構成における変動性再⽣可能エネルギー（VRE）のシェア

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Bjarke Christian Nepper-Rasmussen⽒

講演資料＠デンマーク⼤使館主催ウェビナー

各ステージにおけるフレキシビリティ（柔軟性）確保⼿段
Share of VRE

60%

50%

44%

50%
40%
30%
20%

12%

18%

22%

10%
0%

2000

2005

2010

2015

2020

年代

2000-2004

2005-20092010-20152016-20202020年以降

フレキシブルな火力発電所
連系線の利用予測およびスケジューリングシステム
セクターカップリング
需要側フレキシビリティ
26 October 2021

ページ 5

Bjarke Christian Nepper-Rasmussen⽒

講演資料＠デンマーク⼤使館主催ウェビナー

CHP発電所がベースロード電源からフレキシビリティの主要源に$CHPのフレキシブルな運⽤にインセンティブを付与する新構造の市場発電所の運⽤が改善
最低出⼒の低減
負荷追従速度向上

図11：CHP発電所の集中型から分散型への移行

2000-2004

2005-20092010-20152016-2020

第一期

第二期

第三期第四期

26 October 2021

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Bjarke Christian Nepper-Rasmussen⽒

講演資料＠デンマーク⼤使館主催ウェビナー

マーケットデザイン - 固定価格買取制度から時間単位の電⼒価格へ

ダイナミック・プライシング• デイリーオークションによる全電⼒⽣産者間の競争• 時間単位の電⼒価格はその時間の各⼊札ゾーンにおける発電量の短期限界費⽤を反映• 変動するエネルギー源により適合• デンマークがNord Pool（北欧の電⼒市場）に加⼊

図6：三部料金制の固定価格買取制度とスポット市場価格形成の違い

2000-2004

2005-20092010-20152016-2020

第一期

第二期

第三期

第四期

2021年3月23日

ページ 7

Bjarke Christian Nepper-Rasmussen⽒
450 €/MWh

講演資料＠デンマーク⼤使館主催ウェビナー

The spot price even went negative for 5hours

400350300

マイナス価格が認可

250
200
150

マイナス価格の導⼊により、電気ボイラー利⽤を通じて従来のプラントをより動的な運⽤に移⾏100500

The market design manage to secure merit order dispatch hour by hour, also taken imports/export intoaccount-50
5.000 MWh/hWind turbines
Local plants

4.000

Primary plants
Import

3.000

2.000

1.0000

図13：マイナス価格の導入が発電所の電力消費を促す例-1.00012

34567

2000-2004

2005-20092010-20152016-2020

第一期

第二期

第三期

第四期

26 October 2021

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再エネ⼤量導⼊を⽀えるセクター連携

出典：Energinetより
筆者和訳加筆再エネ余剰電⼒が安く購⼊できる時間帯での「蓄熱」[熱⽣産」、⾼い時間帯でのその逆を広く展開することで、需給をマッチング（デマンドレスポンス）→様々なセクターの「電化」が安く効率的な選択肢に。
9DKエネルギーシステム（現在）の概観
出典：DEA政策⽬標§ 2050年までに「化⽯燃料フリー社会」に。（国会議員95%の合意）
うち、電⼒と熱は2035年までに再エネ100%を、交通は2050年の100%を⽬指す

現在§ 再エネ電⼒は⾵⼒が圧倒的に多く、次点にバイオマス、続いて太陽光。
§ 国内総熱需要の約半分は熱インフラ（地域熱供給）で賄う。
地域熱供給の約60%が再エネ由来で、その9割はバイオマス。
§ ⾼温熱需要（⼯場など）、郊外などの家庭は個別熱源で対応。
§ 酪農国家であり、バイオマスは畜糞や⻨わら等が多い。
⽊質ペレットの輸⼊などもしている。
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DKの地域熱供給• 供給温度の低温化とともに、⾼効率化・⻑寿命化・熱源の多様化…がすすむ• スマート熱メーターによる運⽤の最適化• 漏洩検知システムによるリスク低減• ⼤規模蓄熱槽を基軸とした多様な熱源設備のスマート運⽤
11⼩括：デンマークのセクターカップリング§ 広く普及した地域熱供給という熱インフラが、熱と電気の間のセクターカップリングを結ぶハブとなっている§ 余剰再エネ電⼒を熱セクターで活⽤する上では、ダイナミックプライシング・ネガティブプライシングが⼤きなインセンティブとなっている＝電⼒市場の透明性・公平性・競争性が鍵

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DKのエネルギーシステムは今後どうなっていくのか？
•

電⼒セクターの今後さらなる急速な再エネ化が⾒込まれる

出典：DEA

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DKのエネルギーシステムは今後どうなっていくのか？
①電⼒⽣産の⼿段別シェア•

⾵⼒の⼤幅拡⼤が進⾏していく。コジェネは減少（主に化⽯燃料）、発電専⽤プラントは消失

出典：DEA

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DKのエネルギーシステムは今後どうなっていくのか？
②地域熱供給のエネルギー源別シェア••

バイオマスは2020年がピークで、以降は停滞
化⽯燃料の減少がそのままヒートポンプに置き換わるような格好

出典：DEA

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DKのエネルギーシステムは今後どうなっていくのか？
③家庭部⾨の最終エネ消費シェア•

今使われているあらゆる熱源機器は減少し、ヒートポンプに置き換わっていく⾒込み。
※薪・地域熱供給を除く

出典：DEA

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DKのエネルギーシステムは今後どうなっていくのか？
④産業部⾨エネルギーシェア（2030年展望）•

⾮道路交通・中温プロセス熱（〜150℃）、⾼温プロセス熱（150℃〜）に関しては2030年時点でも化⽯燃料に依存

出典：DEA17DKのエネルギーシステムは今後どうなっていくのか？
（参考）カーボンネガティブなバイオマス利⽤
Carbon cycle with SkyClean
Atmosphere
Atmosphere

100% of plant carbon
captured as CO2 throughphotosynthesis

Fuel

50% of plant waste carbon
supplied as fuel (gas andoil)

100% of plant carbon in
waste products captured
as CO2 throughphotosynthesis
Pyrolysis

出典：Stiesdal社

Source50% of plant waste carbon
emitted to atmosphere as
CO2 by combustion

Agriculture andforestry

Mulching

50% of additional carbon
in the form of CO2 required
to run cycle again

Sink

50% of plant waste
carbon sequestered asbiochar18§ 電⼒の100%脱炭素化（主に⾵⼒・太陽光）を2020年代後半に達成

⼩括：デンマークにおける今後のエネルギー供給§ 余剰再エネ電⼒を活⽤する安い熱源として、ヒートポンプがDHでも家庭でも拡⼤§ バイオマスの活⽤はCO2排出⾯でも熱or電気⽣産コストの⾯でも、競争相⼿が化⽯燃料から他の再エネになっていく？

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総括＆議論に向けて：
⽇本のセクターカップリング・熱セクターの今後は？
§ 限界費⽤・CO2排出ともにゼロの再エネ余剰電⼒が⼤量に⼊ってくる→「熱は電気で」が正当性を持つ。
⽇本で熱設備を新設/リプレースする際の望ましい選択肢はどうなっていく？
§ 今後の地域熱供給の強みは「余剰熱・副⽣熱の活⽤」。
⽇本において、その価値はインフラ導⼊コストを上回れるか？
§ 地域熱供給を介さない「セクターカップリング」は、単なる「熱の電化」以外のソリューションを展開できるか？
§ 熱セクターにおいて⽔素・アンモニアは最適解となりうるか？

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参考資料
現状紹介編
§ DEA(2021) Development and Role of Flexibility in the Danish Power System
https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Globalcooperation/development_and_role_of_flexibility_in_the_dani
sh_power_system.pdf§ Bjarke Christian Nepper-Rasmussen⽒ 講演資料＠デンマーク⼤使館主催ウェビナー
https://stateofgreen.com/jp/uploads/2021/08/02_Bjarke-JP.pdf

将来展望紹介編§ DEA(2019) Denmarkʼs Energy and Climate Outlook 2019https://ens.dk/en/our-services/projections-and-models/denmarks-energy-and-climate-outlook21