太陽光への出力抑制率が12％に、季節を超えた貯蔵に期待 「揚水式水力」が長周期のエネルギー貯蔵として再評価（後半）

Published at Nikkei Technology Mega Solar Business

「古いものが新しい」

　米国水力発電協会（National Hydropower Association：NHA）は、「全ての古いものが、また新しい」と、水力発電のカムバックを表している。その意味するところは、 発電源としてだけでなく、水力を「貯蔵」として捉えている。揚水式貯蔵は、米国で最も大規模で、最も古いエネルギー貯蔵テクノロジーなのだ。

　ちなみに、日本の電気事業連合会によると、揚水式水力発電は、「発電所の上部と下部に大きな池（調整池）をつくり、電力需要の多いときは上の調整池から下の調整池に水を落として発電し、発電に使った水は下部の調整池に貯めておく 」となっている。さらに、「日本では特に夏の昼間にはエアコン、屋内照明などに最も多くの電力が必要とされている。一方で、夜は逆に電力消費が少なくなる。そこで、電力需要の少ない夜間に火力・原子力発電所の電力を利用して、揚水発電下部の貯水池から上部の貯水池まで発電用水を汲み上げ、再び昼間の発電に使う」と、解説されている。

　米カリフォルニア州では、「温室効果ガス（GHG） 排出フリー電源システム（ゼロ・エミッション）への移行」を達成するため、太陽光発電の導入拡大と化石燃料による火力発電所の廃止を同時に進めている。そんな、同州にあっては揚水式貯蔵の位置づけが日本と違う（図1）。

図1●カリフォルニア州にある揚水式貯蔵の1つ（出所：The Walsh Group）

太陽光で昼間に水を組み揚げ

　電力の供給が高い太陽が照っている時に、下部調整池に貯まった水を上部調整池にくみ揚げ、電力需要の高い太陽が沈んだ後に、上部調整池にためられた水を下部調整池に放水し、電力を供給する。

　昼間の太陽光発電による余剰電力を活用して、水を組み揚げ、夕方の電力ピーク時に水を落として発電する。この活用方法により従来の蓄電池とは比較にならない量の電力を貯蔵することかができ、さらに、夜間の火力発電や原子力発電の削減にも繋がり、真のGHG排出フリー電源システムが形成できる。

　このモデルが現在成り立つのは、太陽光発電導入拡大により、太陽光発電の供給と実際の電力需要のミスマッチが起こっているからだ。カリフォルニア州では、需要ピークは太陽光の出力が減少する夕方から夜になる。需要の小さい昼間に大量に発電する太陽光発電は、過剰供給を起こし、出力抑制の対象となってしまう。昼間の太陽光発電の出力を抑制すると同時に、夕方にかけて急に立ち上がるピーク需要を満たすため、化石燃料による火力発電を稼働させると、 本来の意図と反対にGHGの排出量を高めることになる。 ...Read More Here

米「皆既日食」、 太陽光の出力急変にグリッドが見事に対応！ 周到な準備で、天体イベントの課した「信頼性試験」に合格

Published at Nikkei Technology Online --- 全米が壮大な天体ショーに沸く

　「グレイト・アメリカン・エクリプス（全米横断皆既日食）」――米国全土はこの日沸いた。皆既日食は、8月21日の午前10時20分ごろから西海岸オレゴン州で始まり14の州を横断し、東海岸のサウスカロライナ州で観測された。

　「一生に一度」のイベントとし、皆既帯に位置する町々には全米、世界の至る所から人が集まった。NASA（米航空宇宙局）を始め、テレビ、ネットでは、ほぼ３分刻みで起こる太陽が月で完全に塞がれる「完璧な闇」と太陽を取り巻く外層大気である「コロナ」のライブストリーミングを行った。

　その壮大な天体ショーを相手に、米国のグリッドは信頼性を保つことに見事に成功した。これは、電力会社、送電系統管理機関、発電事業者などの綿密な計画を立て、十分に準備が整っていたことによるだろう。

太陽光出力の減少幅は予想超える

　カリフォルニア州は皆既食帯ではないものの、同州北部では76％、南部では58％の部分日食の範囲に入っている。部分日食といえども、米国で太陽光発電の設置容量で50％以上を占める同州は日食で、電力供給で最も大きな影響を受けるとされていた。

　カリフォルニア州の広域系統運用を行うカリフォルニア独立系統運営機関（California Independent System Operator; CAISO）によると、日食により、4.2GWの発電事業用メガソーラーと1.3GWの分散型太陽光発電が一時的に出力を失うと予想されていた。CAISOはこのイベントに備え、 起動、調整力と柔軟性に優れた発電源である水力発電と天然ガスを燃料とした火力発電、そして蓄電池を確保した。

　さらに同州の各電力会社は、太陽光発電の出力ロスによる供給不足を和らげるため、電力需要者に、電気自動車（EV）の充電や洗濯機・食器洗浄機の使用を控えるなどの省エネを呼びかけた。

　当日、日食の始まる午前9時すぎから、日食中心時刻の10時20分の約１時間に、発電事業用メガソーラーの出力は約6400MW（6.4GW）から3000MW（3GW）に減少した。これはCAISOによる前日予測の4600MW（4.6GW）を下回り、減少幅は3400MW（3.4GW）に達した。日食中心時刻後に出力は回復し、太陽が最も高く上がる午後1時には9600MW（9.6GW）を超えた（図２）。... Read More Here

図2●上：2017年8月21日、カリフォルニア州の太陽光発電出力量（黄色線）
下：カリフォルニア州ロサンゼルスにおける部分日食の様子、10時21分が日食中心時刻
（出所・上：CAISO、下：Griffith Observatory）

8月21日の米横断「皆既日食」、試されるグリッドの信頼性 太陽光の出力急変に備え、水力・火力で迅速な調整を準備

Published at Nikkei Technology Online --- 米本土で38年ぶりの皆既日食

　2017年8月21日 は、米国本土で1979年以来38年ぶりとなる西から東へと横断する皆既日食を見ることができる 。 オレゴン・アイダホ・ワイオミング・ネブラスカ・カンザス・ミズーリ・イリノイ・ケンタッキー・テネシー・ノースカロライナ・ジョージア・サウスカロライナの計14州で月が太陽の前を完全に塞ぐ皆既日食の観測が見込まれている。その時間は約90分。このイベントにより、全米の太陽光発電は一時的に出力減少、または停止するとされている。

　米国エネルギー省・エネルギー情報局（EIA）によると、日食は21GWに及ぶ電力事業用メガソーラー（大規模太陽光発電所）に影響を与えるという。太陽が100％月で塞がれる皆既日食の影響を受けるのは主にオレゴン州で稼働する0.07GW、90％以上の部分食は4.01GW、80%は2.20GW, 70%は3.94GW,　60%は9.79GW, そして50%の部分日食で出力に影響が出るのは1.65GWとなっている（図1）。

図1●2017年8月21日の皆既日食の米国経路地図と事業用メガソーラーの位置とサイズ
（出所：Energy Information Administration）

カリフォルニア州は「部分日食」だが…

　カリフォルニア州は皆既食帯ではないものの、同州北部では76％、南部では58％の部分日食の範囲に入っている。部分日食といえども、米国で太陽光発電の設置容量で50％以上を占めるカリフォルニア州は日食で最も大きな影響を受けるとされている（図2）。

　前回、全米を横断する皆既日食が起こったのは1979年。当時、カリフォルニア州の送電網に接続されていた太陽光発電は、ほぼゼロ。現在、同州の送電網には約10GWの太陽光発電が接続されていて、ピーク需要の30〜40％を賄うまでになった。さらに、同州の配電網には5.8GWの屋根置きを含む分散型太陽光発電も接続されている。

　カリフォルニア州の広域系統運用を行うカリフォルニア独立系統運営機関（California Independent System Operator; CAISO）によると、日食により、4.194GWの発電事業用メガソーラーと1.365GWの分散型太陽光発電が一時的に出力を失うと予想されている。..Read More Here

米加州、 太陽光と「恵みの雨」で、卸電力価格「0ドル」下回る 水力発電の増加で余剰電力が生じ「ネガティブプライス」に

Published at Nikkei Technology Online --- 電源構成の4割がメガソーラー

　米国カリフォルニア州は、長期間にわたり干ばつに悩まされてきた。だが、一転して昨年末から豪雨と降雪が続き、記録的な降水量となっている。大雨と春先の雪解け水が今まで枯渇していたダムに流れ込み始めた。ダムの貯水量は満タン状態を超え、放水する大量の水で州内の水力発電がフル稼働となっている。

　本来なら、「恵みの雨」に、もろ手を挙げて喜ぶところなのだろうが、太陽光発電事業者にとっては、ちょっと状況が違う。

　今年3月11日、カリフォルニア独立系統運用機関（CAISO）内で午前11時から午後2時の間に供給された電力の40％がメガソーラー（大規模太陽光発電所）から送電された。電源構成に占める太陽光発電の比率が、ここまで高くなったは初めてという。ちなみにこの日の太陽光発電からのピーク電力供給は8784MW（8.784GW）に達した（図1）。

図1●カリフォルニア独立系統運用機関（CAISO）内での
今年3月11日における再生可能エネルギーによる
時間帯別電力供給量（オレンジ色が太陽光発電（出所：CAISO）

「お金を払って発電する」状態に

　カリフォルニア州では2014年からメガソーラーの新設が加速し、2016年には3GW以上のメガソーラーが新たに建設された。現在、同州には累積18GW以上の太陽光発電が導入されているが、この内9GW以上が高圧送電網に接続されているメガソーラーで、残りが配電網に接続される屋根置きを含む分散型太陽光発電システムである。

　同州では、空調がなくても過ごしやすい冬の終わりから春先にかけ、昼間の電力需要が年間で最も低い「昼間軽負荷期」となる。一方でこの時期、日が伸びるにつれ太陽光の発電量が伸びてくる。そこに、豊富な水力発電が加わり、電力供給が過剰となっている。こうした需給のゆるみを反映し、卸電力市場の前日市場・リアルタイム市場では、過去3カ月間の中で最も低い価格で取り引きされることになった。..Read More Here