平成28年産业経済研究委托事业调査调査报告书.PDF

平成 ２８年度 産業経済研究委託事業調査 (電力需給モデルを活用 したシミュレーション調査) 調査報告書 平成 ２８年 ８月 東京大学 大学院工学系研究科 藤井 ・小宮山研究室 目次 １．はじめに 3 ２．本報告書の目的 4 ３．電力需給モデル 5 ３． １ 電力需給モデルの概要 5 ３． ２ 系統構成 6 ３． ３ ノー ド 7 ３．４ 発電設備 7 ３． ５ 電力貯蔵設備 7 ３．６ 電力負荷 9 ３． ７ ブランチ 10 ３．８ 電力流通設備 11 ３． ９ 風力発電，太陽光発電の出力変動特性の設定 12 ４．長期エネルギー需給見通 しでの電源構成の分析に向けた設定 13 ５．長期エネルギー需給見通 しでの電源構成の数値シミュレーション分析 19 ５． １ 設備量，発電量構成 19 ５． ２ 電力地点別限界価格(電力ノーダルプライス) 20 ５． ３ 送電線の限界費用(シャ ドープライス) 22 ５．４ 電力需給運用 23 ６．再生可能エネルギー大量導入下での電源構成の分析 33 ７．太陽光発電の地点別導入量の最適化 52 ８．送電線容量に関する分析 57 ９．需要地における電源増強に関する分析 63 １０．まとめ 64 参考文献 65 付録: 電力需給モデルの構造 67 １．はじめに 技術進歩や固定価格買取制度等の支援策を受けて，再生可能エネルギー(再エネ) の電力系統へ 1) の導入が現在，国際的に増加基調にある ．また，2015 年 12 月の COP2 1 で採択されたパ リ協定 において，2 1 世紀後半に世界の温室効果ガス(GHG)排出量を実質的にゼロにする厳 しい目標が言 2) 及 され ，気候変動問題への対応が重要な課題 となってお り， ゼロ ・エミッション技術の一つで ある再エネの導入は，今後も拡大すると考えられ，エネルギー安全保障問題や地球温暖化問題へ の対応策 として脚光を浴びている． 再生可能エネルギー発電は，潜在的な賦存量は日本でも期待可能である．日本を対象 とした再 生可能エネルギー発電の導入ポテンシャルに関する調査は文献 3)4)5) などいくつかのものが存在す 2) る．例えば，文献 によれば，陸上風力の導入ポテンシャルに関して，経済産業省は2 億 9000 万 kW，環境省は 2 億 8000 万 kW と試算してお り，洋上風力の導入ポテンシャルは，経済産業省が 15 億 kW，環境省が 16 億 kW と試算結果を出している．また，太陽光発電の導入ポテンシャルに 関して，住宅への導入ポテンシャルは経済産業省により試算されてお り，屋根 ・屋上への設置は 65GW，側壁を加えた場合には 91GW と試算されている．非住宅への導入ポテンシャルは，経済 産業省 と環境省，農林水産省により試算 されてお り，公共系建物その他業務分野産業分野が 20.3GW～52GW と試算されている他，低 ・未利用地や耕作放棄地におけるポテンシャルは環境省 が 34.6GW～97GW を見込んでお り，公共系建物 と合わせた導入ポテンシャルは最大で 150GW と 試算 している． しかし，再生可能エネルギー発電の本格導入に向けて様々な技術的課題や制度的課題が存在す ることも事実である．特に，変動性再生可能エネルギー発電の出力変動は系統の需給運用を困難 にする可能性があるため注意が必要である．電源出力の下げ代不足による余剰電力の発生や，系 統の調整力不足による標準周波数からの逸脱等，いずれも電力系統の信頼度への影響が懸念 され 6) る課題であり，その対応を早急に検討する必要がある．文献 によれば対策 として，定置用蓄電池 の活用，揚水式水力発電の活用，調整力拡大に向けた電源運用，地域間連系線を活用 した電力の 広域運用による調整力の拡大，再生可能エネルギー発電の出力抑制や解列などがある．しかし， 再生可能エネルギー発電の本格的