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第11回
IEA Wind セミナー

2023年2月28日

Task 25:

変動電源大量導入時のエネルギーシステムの設計と運用
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 特任教授

安田 陽+
Task 25 の紹介

2■ 名称■ 変動電源大量導入時のエネルギーシステムの設計と運用■ 目的■ エネルギーシステムへの変動性再生可能エネルギーの大量導入を促進する最も経済的に実現可能な方法に関する情報の提供■ 風力発電が大量導入された電力系統の運用に関する知識と経験の情報交換+3

https://community.ieawind.org/task25/home+
これまでの活動経緯■ 第1期 (2006〜2008年, 11ヶ国+1団体(EWEA))■ 第１期報告書(2009) → 日本語訳(2012)■ 第2期 (2009〜2011年, 14ヶ国+1) ← 日本参加
■ 第2期報告書(2012)■ 第3期 (2012〜2014年, 15ヶ国+1)■ 第3期報告書(2015) → 日本語訳(2020), RP16(2013)■ 第4期 (2015〜2017年, 16ヶ国+1)■ 第4期報告書(2018)■ RP16(2018)(PVPS Task14と共同)→ 日本語訳(2022予定)■ 第5期 (2017〜2020年, 18ヶ国+1)■ Fact Sheet 2020年版 → 日本語訳(2020)■ 第5期報告書(2021) → 日本語訳(2022予定)■ 第6期 (2021年〜, 15ヶ国+2)

4

+Task25の構成

5
女性率も高い(ジェンダーバランス)■ 構成メンバー■ TSOなど実務者も多い■ Hydro Québec(CA)■ Energinet.dk (DK)■ TenneT (DE)■ RTE (FR)■ Terna (IT)■ 日本からは、以下の専門委員が参加■ 近藤潤次 (東京理科大) 2009年〜2020年■ 安田陽 (京都大学) 2010年〜■ 田辺隆也 (東京電力/電力中央研究所) 2014年〜■ 荻本和彦 (東京大学), 辻 隆男 (横浜国立大学) 2020年〜+
これまでの活動経緯
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■ Transmission Planning■ Generation capacity expansion and security of supply■ Energy System Integration■ WP2: Balancing Topics 需給調整 (含む柔軟性)■ Balancing the system■ Need for flexibility and options to provide flexibility■ Smart sector integration■ WP3: Stability Topics 安定度 (含む慣性問題)■ Operation and stability of low-inertia RES power systems■ Design and operational requirements■ Reliability services■ WP4: Market Topics 電力市場
■ Ancillary Service marts to energy markets and capacity market■ New market products, such as flexible ramping products.

+
2022年度の活動8■ 春季会合■ 5月3〜5日■ フィンランド・エスプー(ヘルシンキ郊外)にて＋オンライン■ 参加者: 約40名
■ 秋季会合■ 11月7日〜12月9日■ 英国・ロンドンにてリアル開催＋オンライン■ 参加者: 約40名

欧州ではCOIVD-19の行動制限も解除されリアル会合が復活。
ただし、リモート参加も多い。
2023年度春季は5月に京都開催で調整中

+
第5期最終報告書 (2021年10月)

9■ Design and operation ofenergy systems with large
amounts of variablegeneration■ Final summary report, IEA

Wind Task25, Phase 5■ https://publications.vtt.fi/pdf/

technology/2021/T396.pdf+
第5期最終報告書 (目次より)

10■ 1. Introduction

変動性と不確実性■ 2. Variability and uncertainty of power system■ 3. Transmission planning 系統計画

長期的信頼度■ 4. Ensuring long-term reliability and security of supply■ 5. Ensuring short-term system reliability 短期的信頼度

風力の価値■ 6. Maximising the value of wind power in operations■ 7. Pushing the limits: Toward 100% share of renewables■ 8. Conclusions

100%再エネ研究+
統合コスト (integration cost)11■ 将来の電力システムにおける風力エネルギーの価値を見積もることは、統合コストを見積もるという古い取り組みに取って代わるものである(システム統合コストという考え方は、用いられている方法に対して完全な合意に至らず、その有用性は失われてしまった)。
■ 従来は、風力発電のいわゆる統合コストを試算するのが一般的だった。いずれの方式も重大な欠点があることがわかっている。主な注意点は、ベンチマーク技術の利用(コストの違いを求めるには参照シミュレーションが必要)と、風力発電へのコスト配分方法(例えば、送電を追加すると、風力発電の接続と輸送だけでなく、信頼度において他の便益が生じる)である。
■ 電力システム全体の費用便益方式は、風力または太陽光に固有のシステム統合コストを切り離して定量化するという困難な作業を回避し、ベンチマーク技術を定義する必要がない。

+
再生可能エネルギー100%に近いシステム運用のための課題

12■ 従来型電源がなくても電力システムの強度を維持する、つまりシステ

ム安定度を確保するための技術的なソリューションが、いくつかの場合で存在することは、一般的な科学的コンセンサスとなっている。分
散型太陽光発電の比率が大きい電力システムの場合、特定の困難が予想される。分散型太陽光発電が配電網やセキュリティに与える影響について、さらなる評価が必要である。
■ 風力や太陽光などの変動性電源が中心のシステムでも、デマンドレスポンス、大規模エネルギー貯蔵、ピーク電源、整備された送電網や連系線などの柔軟性があれば、系統アデカシー(電力システムがつねに負荷に対処する能力)を確保することができる。これらの柔軟性電源の成熟度、利用可能性、コストについて検討する必要がある。
■ 運転予備力の規模や、需給責任と調達に関する規制の枠組みを大幅に見直す必要があり、変動性再生可能エネルギーの予測方法も継続的に改善する必要がある。

+
日本からの貢献13■ Task25有志による共同論文（安田）■ 出力抑制国際比較■ Phase 4 Summary Report (2018)に掲載■ Renewable and Sustainable Energy Reviewに掲載 (Volume 160, May 2022, 112212)■ 柔軟性チャート■ Renewable and Sustainable Energy Reviewに掲載 (Volume 174, March 2023, 113116)+柔軟性チャート

14■ Task25有志の共同論文が Renewable &Sustainable Energy Reviews 誌に掲載されました。(Open Access / CC-BY 4.0)
■ 欧州, 北米, 日本, 豪州の柔軟性評価■ 制御エリア/同期エリア等の比較を視覚化■ 歴史的推移を視覚化

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journal homepage: www.elsevier.com/locate/rser              
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+15

Hokkaido andEast Japan

Interconnection
Solar 36.4%
16.6%

Hydro

CHP

Reservoir

13.1%

5.5%
Wind 9.8%

16.6%

10.5%

Gas Turbine

PHSIncl. CCGT

Peak = 5.41 GW

Hokkaido (2020)

Interconnection

Interconnection
Solar 43.5%

36.8%
Hydro

CHP

Wind 10.8%

Solar 32.1%

Solar 29.1%

Reservoir

7.8%Interconnection

13.2%

Hydro

CHP

Reservoir

6.9%

4.5%

4.8%

Hydro
7.1%

7.8%

16.8%

20.0%
49.7%
Incl. CCGT+

45.7%

44.6%

Gas Turbine

Gas Turbine

PHSGas Turbine

PHSIncl. CCGT

Incl. CCGT

Peak = 14.80 GW

Peak = 56.04 GW

Peak = 70.84 GW

Tohoku (2020)

Tokyo (2020)

East Japan (2020)

国際再生可能エネルギー機関(IRENA)
での引用

Table 2:
TierTier 1

Tier 2Tier 3

7.1%

Wind 2.9%Wind 0.8%

PHS

CHP

2.5%

Reservoir

16

The sources and availability of existing flexibility assessment approaches
Tool

Report / paper

Owner

Public availability¹

NREL System
Evaluation
Tool

Milligan et al., 2009

NREL

Contact the author

GIVAR

IEA, 2014

IEA

Not available

Flexibility
ChartsYasuda et al., n.d

Yasudaet al.

Contact the author

FAST2

IEA, 2014

IEAContact the IEA

IRRE

Lannoye et al., 2012

Lannoyeet al.

Not available

InFLEXion

Tuohy, 2016

EPRI

EPRI (commercial)

REFLEX

Hargreaves et al., 2015

E3

E3 (not for sale)

Flex
Assessment

Silva et al., n.d.

EDF

Not available

FESTIVEla et al., 2011

NREL

Contact the author

REFlexDenholm and Margolis, 2007

NREL

Proprietary

RESOLVECAISO, 2016

E3

E3 (not for sale)

IRENA
FlexToolThis report

IRENA

IRENA (free)

Tier 1: Tools withlight datarequirements,
Tier2: Tools that
calculate sufficiencyof flexibility basedon time series andmore detailed unit
data or based on aseparate dispatch
from an externaltool,
Tier 3: Tools basedon dispatch models,(source) IRENA: Power System Flexibility for the Energy Transition, Part II: IRENA Flextool Methodology (2018)

+
Task25成果物の翻訳

17■ 2020年10月: 日本語訳を公開■ ファクトシート

https://www.nedo.go.jp/library/ZZFF_100033.html■ 第３期最終報告書

https://www.nedo.go.jp/library/ZZFF_100035.html■+
Task25成果物の翻訳

18

EXPERT GROUP REPORT ON
RECOMMENDED PRACTICES
16. WIND/PV INTEGRATION STUDIES
2nd EDITION, 2018

定Submitted to the Executive Committees定for予of the International Energy Agency TCPs

Co-operation in the Research, Development, and Deployment

予行of Wind Energy Systems (IEA WIND)
and for

発
日
近近日行

発

Photovoltaic Power Systems (IEA PVPS)

RP16(2018)(PVPS Task14と共同)

第5期報告書(2021)

+
まとめと今後の方針

19■ 再生可能エネルギーの系統連系（エネルギー統合）に関する情報や概念は、依然として日本と世界で乖離■ Task25から得られる情報は非常に貴重■ 世界☞日本: Task25の情報の普及啓発■ 報告書の翻訳■ 日本☞世界: 日本の知見のTask25への貢献■ 国際共同論文■ NEDOプロ成果などの発表+

第11回
IEA Windセミナー

Task 25:
変動電源大量導入時のエネルギーシステムの設計と運用ご清聴有り難うございました。
yasuda@mem.iee.or.jp