米加州で大停電！、再エネ導入で前進も系統の安定運用が後手に 「世界5位の経済大国」でも、電力網は発展途上国以下！？

 Published at Nikkei Mega Solar Business

「革新的な州にとって容認できない」

　依然として、世界を脅かす新型コロナウイルスで自粛ムードが続く中、米国では８月中旬に突然、猛暑が訪れた。とはいえ、夏なのだから当たりのことにも思える。

　そんななか、世界をリードするハイテク企業が集まるシリコンバレー、世界を魅了するエンターテイメントが生まれるハリウッドなど、世界の先端を走るカリフォルニア 州で、何と電気の供給不足で、停電に陥ってしまったのだ。

　カリフォルニア州を１つの国だとすれば、その経済規模は英国を上回り、米中日独に次ぐ世界5位に相当する。そんな先進経済大国で、猛暑によって停電が起きた背景には、どんな事情があったのか。電力系統は、途上国並みということなのだろうか。

　同州のギャビン・ニューサム知事は今回の停電を「国の最大かつ最も革新的な州にとって容認できない、不適合」と表現した（図1）。

図1●電力の専門家と今回の電力不足の緊急会議を行うカリフォルニア州知事（黄緑色の囲み内）

（出所：Office of Governor Gavin Newsom）

　国内のメディアでは、不十分な電力供給のために同州が計画停電を実施することは、2001年のエネルギー危機以来、ほぼ20年ぶりと報道されている。だが、実際には、「停電」に関して言えば、もっと頻繁に起こっている。

停電すると自家発電機がうなり声

　筆者はサンフランシスコから南に車で約１時間の、空高くそびえ立つ赤スギで有名な州立公園近くに住むが、ここ数年間で何回停電に見舞われたか、とても数え切れない。

　強風が吹くと停電。雨が続くと停電。乾燥が続くと停電、と言った具合だ。

　特に、強風と乾燥が重なった場合、老朽化して整備の不十分な送電線が火元になり大規模な山火事を起きるのを防ぐため、数百万人の電力を停止するという意図的な停電も起こる（図2）

　こんなに脆い電力網を持つのは、米国内のみならず、世界でもトップ規模の大手電力会社パシフィック・ガス＆エレクトリック（PG＆E）なのである。こんな状態であるから、地域の住民のほとんどは自前のジェネレーター（自家発電機）を持っており、停電とわかると、各自外に出て、ジェネレーターをブルンブルンと稼働させるのである。停電が２時間続くのか、2日以上になるのかも分からない、全く発展途上国のような生活になる。

「複数の災厄」で破滅的に

　問題の停電は8月14日の夕方に始まった。

　カリフォルニア州の送電系統を管理するカリフォルニア独立系統運用機関（CAISO）は、停電後、初めての公的な声明で、今回のイベント（停電）を「パーフェクト・ストーム」と表現した。これは、「複数の災厄が同時に起こり、破滅的な事態に至ること」を意味する。Read More Here

「ダックカーブ」改善法、大量導入した太陽光を「水、熱、氷」で蓄える 日中に電力需要をシフトし、再エネの出力抑制を回避

Published at Nikkei Technology Online --- 　分散型太陽光発電システムの大量導入で、日中の電力消費量を発電量が上回り、さらに夕方の太陽光の発電が止まる頃、電力需要が急激に上昇するという現象が指摘されている。近い将来、こうした大きな需給ギャップを埋めるのが困難になるのでは、という懸念が数年前、カリフォルニア州で指摘され始めた。

ピーク需要は夕方から夜

　この現象は「ダックカーブ」と呼ばれる。2013年から2020年にかけてのカリフォルニア州における時間別「実質電力需要」と「供給量」のグラフの変化に、その現象が表れている（図1）。この場合の「供給量」とは、電力会社の大規模・集中型発電所から供給される電力量。「実質電力需要」とは、全体の電力消費量から、消費者側の配電網に接続された分散型太陽光・風力発電などの発電量を差し引いたものである。
　元々電力需要を示すグラフは朝から昼にかけ緩やかに上がる。アヒルのしっぽから背中のような曲線を表す。しかし、分散型太陽光発電の導入量の増加につれて、アヒルの背中がお腹へと逆の曲線に変わっていく。太陽光発電などの分散型発電を導入すると、家庭の電力需要は太陽光の電力で賄われるようになり、電力会社から購入する電力量が減る。つまり、分散型太陽光発電の大量導入で、昼間の「実質電力需要」が大きく下がり、この時、電力会社から供給される電力が過剰になる恐れが心配され始めた。

アヒルに飛び方を教える

　問題の一つは、太陽光発電の出力ピークが需要ピークからずれていることである。カリフォルニア州において、太陽光発電システムの発電量は、正午から午後2時にかけてピークを迎える。一方で、ピーク需要は夕方5時から夜8時ごろと、午後のもっと遅い時間に発生する。つまり、供給と需要にギャップが生じるのである。
　もう一つの問題は、需要ピークが急激に上昇することだ。昼間は太陽光発電で実質需要が最低レベルまで下がるものの、太陽光発電からの出力がなくなる夕方には、「本当の」電力需要のピークが訪れる。2020年には約13GWもの需要を、わずか3時間で急速に埋めなければならないと予想されている。

New Report by Regulatory Assistance Project

　ダックカーブ現象により、本来なら調整力として使わないベース電源による供給量を日中に減らさなければならなくなりそうだ。さらに、夕方より大きな需要の差を埋めるために、火力発電設備などの既存設備を待機しておき、出力を急激に上げるという制御が必要になる可能性がある。...See More Here

ハワイ州で“夜間用メガソーラー”を建設へ 蓄電池併設で夜間のピークを賄い、石油火力の出力抑制

Published at Nikkei Technology --- 　ハワイ州は太陽光発電産業において「未来からの絵葉書」と呼ばれる。その理由は太陽光発電の大規模導入により将来、本土で起こりうると予想されているイベントが、このハワイ州で全て既に起きているからだ。イベントとは、グリッドパリティー、分散型太陽光発電システムの接続保留、メガソーラー（大規模太陽光発電所）への蓄電池併設による出力抑制防止など──。ハワイ州では、全米の太陽光発電設置容量の50％以上を占める本土カリフォルニア州よりも一足先に、これらを経験済みで、本土の電力会社はハワイ州の行動から目が離せないのである。

　そんなハワイ州でまた「全米初」のイベントが起ろうとしている。

　太陽光発電は、日照条件で出力変動し、さらに必要な時に発電できないという欠点がある。しかし、蓄電池の併設により、メガソーラーの急峻な出力変動を平滑化したり、または昼間の余剰電力を貯めておき夜間に放電したりすることが可能になった。既に米国本土でも、蓄電池を併設する手法は採用されている。

　しかし、今回のハワイでのケースは、蓄電池の併設によって昼間の発電を「夜間用」に使用する。つまり、メガソーラーを「夜間用電源」として活用するものだ。

　ハワイ諸島の最北端に位置するカウアイ島をサービス管轄に持つ電力会社Kauai Island Utility Coop（KIUC）社は、メガソーラーと蓄電池を合わせた長期電力購入契約を米SolarCity社と交わしたことを今年9月に発表した。米SolarCity社は、米国の住宅用太陽光市場でシェアトップを握る企業だ。

　今回の契約は、KIUK社とSolarCity社との2回目のパートナーシップを意味する。KIUC社は、2014年に運転開始した「Koloa」と呼ばれる、SolarCity社の出力14MW（連系出力12MW）のメガソーラーから電力を購入し始めたばかりである（図1）。

14 MW-DC "Kola Solar" installed by SolarCity for Kauai Island Utility Corp

17MWのメガソーラーに52MWhの蓄電池を併設

　蓄電池の供給先はまだ発表されていないが、米Tesla社の可能性か高いと予想されている。それは、テスラ社のCEO（最高経営責任者）、Elon Musk氏はSolarCity社のCEOを務めるRive氏の従兄弟にあたり、さらに、SolarCity社の会長を務める。つまり、両社は親密な関係がある。...Read More Here

メガソーラーの出力抑制を防ぐため、昼間の電気料金が夜間より安い！ ハワイ州・カウアイ島の電力会社が、夜から昼への需要シフト促進

Published at Nikkei Technology --- 　ハワイ諸島の最北端に位置するカウアイ島では今までの常識を覆すようなことが起っている。

　通常、需要ピーク時の需給バランスは、急な変化に対応できる輸入化石燃料による火力発電により調節される。ただ、石油火力は発電コストが相対的に高い。そこで、電力の供給コスト低減のため、夜間の電力割引などを通じて電力需要が最大になる昼間の需要を他の時間帯にシフトさせる「ピークシフト」が、推進されてきた。

　しかし、カウアイ島では、午前9時から午後3時までの電気単価が夜間より「安い」のである。その理由はなんと太陽光発電にある。

　カウアイ島をサービス管轄に持つ非営利協同組合運営の電力会社Kauai Island Utility Coop（KIUC）社は、ハワイ州で最大規模となる太陽光パネル出力14.5MW（連系出力12MW）のメガソーラーを今月初めに運転開始した（図1）

14.5 MW-DC the largest PV installed in Hawaii, Credit: REC Solar

米国で太陽光発電浸透率が一番高いハワイ州

　米国で、「太陽光発電の先端地域」と言ったら全米の50％以上のシェアを持つカリフォルニア州を思い浮かべる。だが、一人当たりの太陽光発電導入量で見ると、実はハワイ州がカリフォルニア州を大きく引き離しナンバーワンとなっている。これは、ハワイ州の12％の家庭が太陽光発電システムを設置しているのに匹敵する。..Read More Here