火力発電所
火力発電所(かりょくはつでんしょ)とは、石炭、石油、天然ガスなどを燃料とする火力発電による発電設備がある発電所を指す。火発(かはつ)という略称が用いられることもあるものの、報道での使用頻度は水力発電所を表す「水発」(すいはつ)と共に、原子力発電所の「原発」に比べると少ない。
世界初の商用発電所は、トーマス・エジソンにより建設され、1882年9月から稼働したニューヨーク・マンハッタンのパール・ストリートの火力発電所であった。当時の動力は石炭燃料による175HPの往復動式蒸気機関であった。電灯需要地に近いエリアへ直流送電するため都市内に建設されたものである。
1880年代後期にはニコラ・テスラとウェスティングハウス・エレクトリックによる高圧交流送電技術の実用化が進み、火力発電所も都市外縁部や郊外で冷却水の確保に有利な河川沿いや沿海部に展開されるようになった。またこれと軌を一にした水力発電技術の進歩、長距離高圧送電技術の向上に伴い、世界各国で火力発電と水力発電を併用して需給調整に応える手法が広まった。
その後、より高速で大型化に適した蒸気タービンが1890年代以降に実用化され、火力発電に利用されるようになると、火力発電所の大型化が進んだ。水力発電に比して立地の自由度が高いこと、石炭のほかに石油・天然ガスなど多様な燃料を利用し得ること、需要に応じた拡張が技術的に容易なことから、水力発電の好適地以外では発電手段の主流となっている。
1970年代には石油危機により石油代替エネルギーとして原子力発電の利用が促進されたものの、1990年代以降になると先進国での原子力開発が鈍化した結果、原子力発電の伸び率は年平均約0.6%と鈍化した。
2016年の世界の電源設備容量の発電設備構成の比率では火力発電が最も大きく61.6%となっている。また、2016年の世界の発電電力量では、石炭火力が38.4%、石油火力が3.7%、ガス火力が23.2%という比率となっている。
2010年代には地球温暖化対策の視点などから、二酸化炭素の排出量の多い石炭火力からの脱却が求められるようになった。2016年に行われた第22回気候変動枠組条約締約国会議(COP22)に合わせ、フランスは2023年、イギリスは2025年、カナダは2030年までに石炭火力を廃止する方針を打ち出したが、日本は東日本大震災の影響で原子力発電所の再開ができず、代替エネルギーの確保に追われていた状況から抜本的な方針を打ち出せずにいた。ようやく2018年に新規石炭火力発電所の設置に規制を掛ける方針を示したが、2019年の第25回気候変動枠組条約締約国会議(COP25)では、集中的な非難を浴びることとなった。
2017年に誕生したアメリカのドナルド・トランプ大統領は、地球温暖化問題に懐疑的で、従来型の経済活動を阻害するパリ協定から離脱するなど二酸化炭素の排出問題に後ろ向きな姿勢を示していたが、同時期、アメリカ国内ではコスト的な問題などから多くの石炭火力発電所が閉鎖されていった。トランプ大統領が2020年アメリカ合衆国大統領選挙で敗れ、ジョー・バイデン政権が誕生するとアメリカも政策転換が図られ、世界的に石炭火力発電所の風当たりは増すこととなった。
日本で火力発電所を所有している主な発電事業者には、JERA、関西電力、東北電力、電源開発などがある。
またJR東日本(川崎市川崎区)のように自家用発電所を持つ企業も少なくない。電力需要が大きかったり蒸気を多用する工場の中には、ボイラーなどによる火力発電施設を設けて自社工場内の需要を賄い、これらの施設が火力発電所と呼ばれる事があり、一部では余剰電力の売電まで行っている。電力自由化以降は、神戸製鋼所や新日鐵住金(現・日本製鉄)などは新たに火力発電所を建設して、積極的に発電事業に参入している。
日本国内では、1970年代前半には石油による発電が大半を占めていたが、オイルショック以降、他の燃料への代替が進み、石炭や天然ガスによる発電量が増加した。さらに、1990年代後半の電力自由化によって価格の安い石炭にシフトする傾向がある。2004年度では、火力発電の内訳は石炭と天然ガスがそれぞれ40%強、石油は15%弱となっている。
また発電コストは、2011年12月13日の政府の国家戦略室コスト検証委員会報告書案によると、2010年時点で天然ガスと石炭火力が約10円/kWhであるのに対して、石油火力は近年の原油高により37円/kWhとソーラー発電並みに高くなった。ちなみに原子力発電コストは天然ガスや石炭火力と同程度の約10円 / kWhである。発電コストに関しては原子力発電の「政府内閣府による試算」の項を参照のこと。
かつては、千住火力発電所のように電力需要の大きな大都市近くに建設される場合が多かったが、送電技術の向上や燃料搬入の利便性、海水を冷却水として使用できること、排煙や騒音問題から住宅地とは離す必要があったことなどから、臨海地区の工場地帯に建設される場合が多い。
また、エネルギー効率が悪く輸送に不便な褐炭のような低質の石炭を使った火力発電では、炭鉱近くに火力発電所が建てられることがあった。これらは「山発電」または「山元発電」と呼ばれる。商品価値の乏しい低質炭を、輸送コストを抑えつつ活用できるため、炭鉱の自家発電に多用されたほか、条件によっては長距離送電を伴う水力発電とのコスト競争力を持てたことから、炭鉱近傍地域の商用電力供給に活用されたが、日本の石炭産業衰退により過去のものとなっている。
日本初の火力発電所は、東京電燈により、1887年(明治20年)に建設された「第二電燈局」(現:東京都中央区日本橋茅場町)。現在、跡地はビジネスホテル「相鉄フレッサイン 日本橋茅場町」となっている。
第二次石油危機の発生を受けて、1979年5月に行われた第3回国際エネルギー機関(IEA)閣僚理事会において、「石炭利用拡大に関するIEA宣言」の採択が行われた。この宣言には石油火力発電所の新設禁止が盛りこまれていたため、それ以降日本でも原則として石油(原油)火力発電所を新設することが出来なくなった。そのため、現在建設される火力発電所は、石炭やLNG、あるいはそれらの混合等となっている。
そしてそれ以前に建設されていた石油火力発電所も、石炭またはLNG火力発電への転換が促進された。2010年時点で日本の発電電力量比率は火力発電全体で64%(内訳はLNG28.3%、石炭25.2%に対して石油は10.3%)となっている。
2011年3月の福島第一原子力発電所事故によって、原子力発電所は定期検査後の再稼動がしづらい状況になっているため、原子力発電の不足を補うために老朽化した休止中の石油火力発電所を復活させたり、LNG火力発電所の定期点検時期を延期したり稼働率を上げるなどして石油(原油)やLNGの輸入量を増大させており、全発電量に占める火力発電の割合は75%以上に増えている。
しかし、稼働率の上昇に伴い機器の起動・停止が頻繁になったほか、長時間の連続稼働により、蒸気漏れやタービン不具合など、故障が相次いでいる。
各電力会社では、不足した電力供給量を補うため、ガスタービン発電、ディーゼル発電などの緊急設置電源を新設したり、既存火力発電設備の増出力運用などの対応を行っている。
現在は火力発電所が供給力のほとんどを担っている状況であり、予備供給力も少ないため、電力需要がピークに達している際に60~100万kW級の大型火力が停止したり、本来は軸単位で運転・停止が可能なコンバインドサイクル発電設備が系列全体で停止したりすると、大規模な停電につながる可能性がある。
東日本大震災による電力危機#火力発電所の復活・増設低炭素社会に対する関心の高まりにより、金融機関が石炭火力発電所の新設や拡張などへの融資を停止する動きが見られる。
中華人民共和国では、石炭を燃料とする火力発電所からの電力供給を中心に経済成長を続けており、2010年代においても変わることはない。
石炭火力発電所の稼働は、少なからず粒子状物質の発生源となり、大気汚染の状況を悪化させる。中国政府は、2018年までに2927基の石炭火力発電所を整備、さらに2019年以降も464基の増設を計画している。国外から飛来する粒子状物質の増加が深刻化する韓国側は警戒を強めている。
2016年の米国での電源別発電電力量は天然ガス33%、石炭31%、原子力20%であった。