GX 推進下の電力システムの課題と対策～技術開発・実装と規制・制度の結節点～
ー電力工学者/技術者の視点での問題提起ー
電力・エネルギー部門次期部門長
本山 英器 （電力中央研究所）
2024年3月15日 ｉｎ 徳島大学
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目的外利用禁止

電力系統の構成
電気を送る

電気を作る

基幹系統

負荷系統

電気を配る

電気を使う

配電/お客様系統（図面出典）https://www.tepco.co.jp/pg/electricity-supply/operation/（2024年2月現在）
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目的外利用禁止2

自由化前の電気エネルギーの流れ＝上流から下流へ電力系統の構成
電気を送る

電気を作る

電気を配る

電気を使う電気エネルギー

基幹系統

負荷系統

配電/お客様系統（図面出典）https://www.tepco.co.jp/pg/electricity-supply/operation/（2024年2月現在）
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目的外利用禁止

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ＧＸ推進下の電気エネルギーの取引
ＧＸ推進下の電気エネルギーの流れ＝双方向電気を配る

電気を送る

電気を作る

電気を使う

バッテリー
風力発電

PV（太陽光発電）

バッテリー

揚水＝バッテリー

ヒートポンプ

サプライ
サイド
石炭/石油/ＬＮＧ→水素燃焼へ市場
取引

ネットワーク
電気エネルギー市場
取引

デマンド
サイド
PV（太陽光発電）
バッテリー

ＥＶ（電気自動車）
ＦＣ（燃料電池）

再稼働/核燃サイク
ル/核廃棄物処理

バッテリー

基幹系統

負荷系統

配電/お客様系統（出典）https://www.tepco.co.jp/pg/electricity-supply/operation/（2023年8月現在）
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目的外利用禁止4電力系統と規制
時代

自由化前

自由化後
地域相互参入

系統

地域独占

異業種参入

総括原価主義↓ポスト総括原価主義

調和と規律

↓
分断と競争

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目的外利用禁止

ＧＸ推進下
異電源参入
異業種参入
新規市場の創成↓カオス

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ＧＸ推進するための技術課題• ＧＸを推進するためには，– 電源の脱炭素化（非化石燃料化），原子力の最大活用– 再生可能エネルギーの主力電源化– 再エネ大量導入に向けた市場を含む次世代ネットワークの構築– デマンドサイドにおける脱炭素化の加速– ＩＯＴを用いた需給一体となったＥＭＳの促進

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目的外利用禁止

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再生可能エネルギー（再エネ）の主力電源化の課題• 再エネは，発電時にＣＯ２を排出しない純国産エネルギー。
• 一方で，– 単位面積あたりの発電電力量が小さいため，大きな設備が必要。
– 天候などの自然条件に発電電力が依存し不安定。
– 需要に合わせた発電ができない。
– ＩＢＲなどの非同期電源の増加により，系統の慣性力の減少による系統不安定化の拡大。
– ＩＢＲなどの非同期電源の増加により，電圧維持能力(短絡容量)の減少による事故判定機能の低下と系統不安定化要因の拡大。
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目的外利用禁止

7

再生可能エネルギー（再エネ）の主力電源化の課題• 旧来の電源では– 水力発電，特に，蓄電池としての揚水発電の位置づけの明確化– 火力発電の脱化石燃料，水素燃料への転換• 水素燃料フロー（作る⇒運ぶ⇒配る⇒使う）の構築• 経済性の追求– 原子力の再稼働の早期実現• 再稼働の早期実現• 核燃サイクル/核廃棄物処理の実現• 新規立地の実現• 新型炉の開発
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目的外利用禁止8

次世代ネットワーク実現のための課題• 非同期電源最大化を前提とした系統安定化技術の開発– バッテリーの最大活用– 系統分割，分散化– オフグリッド化– 直流の最大活用– 市場との連携

Grid2050⚫
⚫

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目的外利用禁止

二次系以下を「地域グリッド」と考え，電気を「配る」機能から，電気の効率的利用のため「やりとり」するプラットフォームに基幹系統との非同期連系によりプラットフォー
ム毎に独自の品質･信頼度基準で運用可能

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デマンドサイドにおける脱炭素化の課題• デマンドサイドの電化促進は，脱炭素化の要。
– 熱源としてのヒートポンプの活用– 運輸部門でのＥＶ，ＰＨＶ，ＦＣＶの促進– 電源としてのＤＥＲの最大活用– 発電調整機能としてのＤＲの最大活用（出典）環境白書2022/23 https://www.env.go.jp/policy/hakusyo/r05/html/hj23020101.html#n2_1_1（2024年2月現在）

https://www.energia.co.jp/business/energyresource/
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目的外利用禁止10

『2050年カーボンニュートラル』達成に向けて
サイバー空間ビッグデータ

法律・規制
電気事業法・電気通信事業法

2050

DX , GXWell-beingの実現

セクターカップリング

電化
サーキュラーエコノミー

次世代電力ネットワーク

原料生産
リサイクル

フィジカル空間

デマンドレスポンス
消費B部門が描く新たな電力の役割 ・低廉かつ低炭素で安定な電気の供給
・異分野・異業種とのコラボでのプラットフォーマーとしてエネルギーインフラの下支え

チャレンジャーとしての電力・エネルギー部門

・新たな産業の創出（電化、クリーンエネルギーへの投資、EVインフラ、系統の高度化）
・自然環境への貢献（クリーンエネルギー、水素）・科学技術を担う多様な人材の創出・育成と活用促進および技術継承（出典）https://www.iee.jp/pes/wp-content/uploads/sites/3/2022/09/B_2030_vision_beyond_20220702.pdf

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目的外利用禁止11電力・エネルギー部門が描く社会の姿～フィジカル空間～

再生可能エネルギー

化石＋CCUS
原子力

海外からの輸入
サプライチェーン

Power to X

火力
水力

メガソーラ

水素＋アンモニア
発電事業者

ウインドファーム
水素ステーション

発電事業者

変電所

交流系統

次世代電力ネットワーク
大都市

大都市型
配電プラットフォーム（電力＋ガス（水素））

×

水素系統

電柱

配電用
変電所

大規模停電時に遮断地域マイクログリッド

ゼロエネルギーハウス（ZEH）

直流系統（オフグリッド）

郊外型
送配電事業者

ゼロエネルギー
ビルディング（ZEB）

フィジカル空間蓄電池
システム

EVステーション

電気＋熱供給システム

需要家

配電プラットフォーム（電力＋ガス（水素））

デマンドレスポンス

セクター
カップリング
運輸部門
電動化・水素燃料

最適化

産業部門

民生部門

電化・水素化

電化・水素・蓄電池活用

電化

スマート化

衣・食・住 と エネルギー（出典）https://www.iee.jp/pes/wp-content/uploads/sites/3/2022/09/B_2030_vision_beyond_20220702.pdf
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目的外利用禁止12電力・エネルギー部門が描く社会の姿～サイバー空間～法律・規制
電気事業法・電気通信事業法

サイバーセキュリティ
クラウド
コンピューティング
全体
VPP
P2P
最適化
AI, IoT
グリッドデータバンク
ブロックチェーン テレイグジスタンス
デジタルツイン(VR, AR, MR)

サイバー空間ビッグデータ新サービス
新たな産業市場
卸電力市場・容量市場・需給調整
市場・非化石価値取引市場

DFFT (Data Free Flow with Trust)

ガス

水素

水道

ガス・水道データ

系統

設備

蓄電池

スマートメータ

交通 人材 業務 地図 気象 災害 EV 医療 ネット通販 金融

電力データ

異業種データ衣・食・住（出典）https://www.iee.jp/pes/wp-content/uploads/sites/3/2022/09/B_2030_vision_beyond_20220702.pdf
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目的外利用禁止

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ＧＸ推進下での電気事業の役割閉じた

電気事業

自由化

開かれた電気事業➢➢➢➢➢

低廉で安定した電気エネルギー供給の実現
脱炭素社会の実現
市場活用による開かれた電気事業の実現
異分野・異業種との協創・協業によるプラットフォーマーへの変革
新たな産業（電化，クリーンエネルギー，EVインフラ，系統の高度化）イノベー
ターとしての産業革新の体現➢ 脱炭素社会先導者（脱炭素，クリーンエネルギー，水素）としての変革の実現
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目的外利用禁止

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ＧＸ推進下での世界観（技術・社会・制度・政策）
経済性

技術

技術

社
会
受
容性

経済性

制度

制度政策

政策

社
会
受
容性

確固たる政策，制度に裏付けされた競争力のある技術開発の実現
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目的外利用禁止15

ご清聴ありがとうございました。

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目的外利用禁止16