もっと知りたい!エネルギー基本計画⑤ 再生可能エネルギー(5)再エネの導入拡大を実現する「系統制約」克服の取り組み

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日本のエネルギー政策の基本的な方向性を示す「第6次エネルギー基本計画」が2021年10月22日に策定されました(「2050年カーボンニュートラルを目指す 日本の新たな『エネルギー基本計画』」参照)。計画には、「2050年カーボンニュートラル」実現に向けた課題と対応、日本のエネルギー需給構造が抱える課題の克服などを中心に、さまざまな方針が盛り込まれています。その内容について詳しくご紹介するシリーズ、第5回は、再生可能エネルギー(再エネ)を大量に導入していくにあたり、見直しが求められる電力系統の“制約”の問題について、今後の方針をご紹介します。

再生可能エネルギーのポテンシャルを生かす電力系統へシフト

電力系統、つまり発電した電気を利用者に届けるまでの一連の電力システムには、電気を流すことのできる「容量」がきまっています。しかし、現在の日本の系統は、再エネのポテンシャルに対応できているとは言えません。その理由は、系統の空き容量が限られていることにあります。発電しても系統につなぎ送電することがなかなかできないといった「系統制約」の問題は、再エネの発電所が増えてくるにつれ顕在化していました。

しかし、「2050年カーボンニュートラル」の実現に向けて、今後再エネの導入量を増加するにあたっては、じゅうぶんな送電容量を確保できるよう、系統の増強はもちろん、接続や利用のありかたを抜本的に変えていくことが必要です。

そこで第6次エネルギー基本計画では、系統を増強すること、それと並行して既存系統を最大限に活用するために系統の運用を見直すという大きな柱が示されました。その内容をくわしく見ていきましょう。

系統を増強して容量を拡大する

日本の電力系統は、北海道、東北、東京…といったエリアごとに需給バランスの管理をしており、エリア同士は「地域間連系線」という送電線で結ばれています。系統制約の問題を根本的に解決するには、これらの地域間連系線やエリア内の基幹系統をはじめとする系統の増強がかかせません。そこで、現在、全国レベルの広域で連系する系統の構築を計画的に進めるために、増強する必要のある系統を洗い出し、詳細を検討するためのマスタープランを策定しています。2021年5月には、中間整理がとりまとめられました。

マスタープランの中間整理(電源偏在シナリオ45GWの例)
広域連系系統のマスタープランの中間整理において、どの系統をどのくらい増強するのかを日本地図上で示 しています。

(出典)広域連系系統のマスタープラン及び系統利用ルールの在り方等に関する検討委員会 中間整理

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地域間連系線やエリア内での系統の増強・新設は、全国レベルで計画されていますが、もっとも規模が大きいのは、北海道と本州を結ぶ送電線です。これは、洋上風力発電をはじめ再エネの大量導入が見込まれる北海道と、電力が大量消費される本州の地域を海底ケーブルで直接結び、超高圧の海底直流送電を導入しようとする画期的な試みです。しかし、日本では長距離の海底直流送電の実績がないため、敷設するための費用や期間、ルート、直流送電の技術などについて、今後検討を重ねる必要があります。

また、このマスタープランは2022年度中の完成をめざして現在進行中のもので、プランの完成後、さらに系統ごとに計画を立て、委員会で議論されるというステップを経て、認可を受けるにいたるため、実現までには一定の期間がかかります。

マスタープランに示された計画以外に、すでに増強が決まっている系統もあります。たとえば、北海道本州間連系設備や東北東京間連系線、東京中部間連系線は、すでに増強の検討が進められており、2027年度中の増強完了が予定されています。

こうした系統の増強によって、再エネの出力制御(発電量を制御する)量(「再エネの発電量を抑える『出力制御』、より多くの再エネを導入するために」参照)を減少させ、再エネのポテンシャルを生かすことが可能となります。また、電力がスムーズに融通できるようになることで、災害時などのレジリエンス向上につながることも期待されます。

系統運用を見直し、再エネの接続をスムーズに

系統制約の課題を根本的に克服するためには、系統の増強が必須ではあるものの、実際に運用にいたるまでには時間がかかります。そこで、系統の増強と並行して、既存の系統を最大限活用できるよう、次のような系統の運用ルールの見直しが進められています。

「ノンファーム型接続」の運用を拡大

見直されている運用ルールのひとつが、「ノンファーム型接続」と呼ばれる接続方法の運用を、さらに拡大する取り組みです。

「ノンファーム型接続」とは、容量を確保している発電所が発電していない時間などの「すきま」を活用して運用容量を拡大する方法で、「日本版コネクト&マネージ」と呼ばれる取り組みのひとつです。送電線が混雑してきたら出力制御をするという条件つきで、系統の空き容量がある時には、あらたに再エネなどの発電所をつなぐことができる制度です(「再エネをもっと増やすため、『系統』へのつなぎ方を変える」参照)。

ノンファーム型接続による送電線利用イメージ
ノンファーム型接続をした場合、送電線をどのように利用できるのかというイメージを図 で表しています。

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2021年1月から、全国の基幹系統に対して受付が開始され、接続検討の受付をおこなった設備容量は約2,910万kW、契約申込みの受付をおこなった設備容量は約260万kW(2021年12月末時点)にのぼり、着実に増えています。しかし、太陽光発電や風力発電などの再エネは、ほとんどが基幹系統ではなく、「ローカル系統」と呼ばれる系統につながっていくため、再エネの主力電源化に向けては、ローカル系統にもノンファーム型接続を適用していく必要があります。そこで、2022年度末頃をめどに、ローカル系統にも順次受付を開始できるよう、検討が進められています。

ルールを見直し、再エネを優先的に接続

系統利用については、現在採用されている「先着優先ルール」についても見直しを進めています。

「先着優先ルール」とは、公平性・透明性の観点から、接続契約を申し込んだ順に系統の容量が確保され、接続が可能になるしくみです。しかし、このルールのもとでは、たとえば、先に接続契約が結ばれている石炭火力発電などが、後から接続された再エネなどよりも優先されることがあるため、「再エネを積極的に導入する」という方針にそぐわない状況となっていました。そこで、系統が混雑した時は、まず石炭火力発電などから出力を制御し、CO2排出がなく、燃料費のかからない再エネを優先的に系統に接続できるよう、S+3E(安全性を最優先し、エネルギーの安定供給、経済効率性、環境適合を同時達成するという原則)を前提に、系統利用ルールの見直しを検討中です。このしくみを「再給電方式」と呼び、2022年中に開始予定です。また、将来的には市場価格が低い電源から順番に電気を流せる方式に変更することを見すえて検討を進めています。

今後は、こうしたさまざまな方法で系統制約を解消し、再エネの導入拡大を進めるとともに、レジリエンスも強化した次世代型ネットワークに転換していきます。

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次回は、安定供給と環境面での対応のバランスが求められている火力発電について、詳しくご紹介します。

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