加州に続きテキサスでも電力不足、異常気象で大停電 脆弱な電力網が露呈、信頼性に疑問符

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エネルギーの「当たり前」が崩れる

　新型コロナウイルスは、社会の根本的な価値観や行動様式、需要と消費パターンを一変させた。「当たり前のこと」が、当たり前でなくなった。

　テクノロジーと経済でリーダー的な存在の米国なら、安定した電力供給が受けられるという当然の日常も、いまでは当たり前ではなくなった。

　デジタル化が浸透し、さらに脱炭素社会の実現に向けて、太陽光、風力発電などの再生可能エネルギーを電源とした建物、クルマの電化への加速を、連邦政府・州政府ともに推し進めようとしている矢先、その基盤となる電力供給インフラが万全ではないという事実が、昨年にカリフォルニア州、そして、この冬、テキサス州で露呈した。

　昨年夏カリフォルニア州で記録的な猛暑が続き、電力需給が逼迫したことから、同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）は緊急事態宣言を発動した。さらに、強風により送電線が落下して山火事となるリスクを防止するため、大規模な計画停電を実施した。それでも今年1月には同州北部で強風により配電線が落下し、数日以上に及ぶ停電となった。

エネルギー“大国”で電力不足

　さらに今年2月中旬、今度は記録的な寒波の影響によりテキサス州で400万世帯以上もの広い地域が停電に陥った。氷点下で寒さが厳しくなり、暖房利用などの電力需要が急激に増加したところに、基幹エネルギーである天然ガスパイプラインや風力発電設備が凍結し、電力供給が減少したことが原因とされている。

　つまり、需要が増加するなかで、エネルギーの供給量が下がってしまったわけだ。

　テキサス州知事は風力発電が停電の原因だと非難した。

　テキサス州と言えば石油産業で有名だ。米エネルギー省エネルギー情報局（EIA）によると、2019年同州の天然ガス生産量は米国全体の25％、原油生産は同41％も占める。実は、同州は原油、天然ガスだけではなく、なんと風力発電でも全米をリードしている。EIAによると昨年8月時点で、同州には累積29.1GWもの風力が設置されている。これは2位のアイオワ州の約3倍で、群を抜く風力ナンバーワン州となっている（図1）。...Read More Here

図1●米国における稼働済み・稼働計画中の風力発電・州別ランキング（青緑：2020年8月までに稼働済み、深緑：2020年9月から11月までに稼働計画、緑：2020年12月に稼働計画）

（出所：EIA）

加州の山火事、太陽光発電にも影響、発電量が半減！ 「オレンジ色の空」と「灰」で日射量が大幅に低下

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不気味なオレンジ色の正体

　「バリバリバリ、ドッカーン」――。けたたましい雷鳴と同時に、窓から見える、夜明け前の暗い空に、いく筋もの眩しい光が横に走った。米カリフォルニア州の乾燥した天候の中でこんなに激しい稲光は、今までに見たことがない。

　8月16日の朝、カリフォルニア州北部全体で異常に激しい雷に見舞われた。その際に発生した稲妻の数はなんと4000近くだったという。地上にまで及んだ落雷は、その後同州北部と中部で大規模な山火事を引き起こした。

　至る所で起こった山火事で、空は不気味なオレンジ色に染まり、さらに空からは雪のように白い灰が降ってきた。

　実は、この「オレンジ色」の空は、同州に導入済みの数kWの屋根置き太陽光発電システムから数百MW級のメガソーラー （大規模太陽光発電所）にまで、「ネガティブ」な結果をもたらした。

　空一面がオレンジ色に染まるという現象は、山火事による煙、そして灰が太陽の光を遮って反射したために発生した（図1）。

図1●大規模山火事で空だけでなく、地上までオレンジ色に染めた

「PM2.5」で太陽光が散乱

　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）によると、CAISOの電力系統には同州に導入された発電事業用メガソーラーの90％が接続されているが、2020年9月最初の2週間における平均的な発電量を見ると、大規模な山火事のため、2020年7月の平均から30％近くも減少したという。

　山火事の煙には、「PM2.5」と呼ばれる、2.5μm（マイクロメートル）以下の小さな浮遊粒子状物質が含まれている。ちなみに、PM2.5は、大気汚染物質の1つである。

　一般的にPM2.5の濃度が高まると空に霞みがかる。これはPM2.5が太陽光を散乱させて生じるといわれる。この現象が起きると、太陽光が地上まで十分に届かなくなる。つまり、山火事による煙は、太陽光パネルに到達する日射量を減らし、その結果、発電量が減ることになる（図2）...Read More Here

（出所：US Energy Information AdministrationがCAISOとCalifornia Air Resources Boardのデータを元に作成）

加州「太陽光・蓄電池マイクログリッド」、地域の担い手が連携 非常時は空港・沿岸警備に電力供給し、レジリエンス強化

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送電網の末端に位置

　米カリフォルニア州北部にあるサンフランシスコ市から北に約200マイルに位置するハンボルト郡は、同州で2番目に大きな自然の入り江であるハンボルト湾に隣接していて、さらに、レッドウッドからなる国立公園や海岸山脈もある。

　同郡は、他のコミュニティから孤立した農村で、送電網の末端に位置する。さらに、津波、地震、土砂崩れ、洪水、そして山火事などの自然災害を受けやすく、「エネルギー・レジリエンス」はこのコミュニティにとって重要な課題となっている。

　そんなハンボルト郡で、「レッドウッド・コースト・空港・マイクログリッド（RCAM）」というプロジェクトが立ち上がった。このマイクログリッドは、出力2.2MWの太陽光発電に、容量8.8MWh（連系出力2.2MW）の蓄電池といった分散型電源から構成される（図1）。

テスラが太陽光と蓄電池

　レッドウッド・コーストのエネルギー・オーソーリティ（RCA）でエグゼクティブ・ディレクターを務めるマシュー・マーシャル氏は、「RCAMは、レジリエンス対応へ必要性、大手電力会社の持続可能なスマートグリッドへの転換、そして地方自治体の発電所とエネルギー貯蔵所有への関心の高まりという背景があります」と話す。ちなみに、RCAは、コミュニティー・チョイス・アグリゲーション（Community Choice Aggregation: CCA）の1つで、日本の地域新電力にとても似ている。地方自治体の関与した電力小売事業者で、地域を独占する大手電力に対して、より高い再エネ比率で、地元に換言しながら地産地消を目指している。

　このプロジェクトに関与するプレーヤーは、以下になる。

●ハンボルト州立大学のシュアツ・エネルギー・リサーチセンター：主任コントラクター兼テクノロジーインテグレーター

●パシフィックガス＆エレクトリック（PG＆E）：カリフォルニア州北部地域をサービス管轄とする大手電力会社で、地元の配送電網を運営

●RCA：地元のCCAで、RCAMの分散エネルギー資源（DER）の所有者兼事業の投資家（600万米ドルを投資）

●ハンボルト郡：分散型電源が設置される空港の所有者・運営者

●カリフォルニア州エネルギー委員会（CEC）：地域マイクログリッド構築支援事業として、プロジェクトコストの約半分（500万米ドル）を補助金として支給

　さらに、システムのハードは、米テスラが太陽光発電と蓄電池、そして、コントローラーは米SEL社が提供する。...Read More Here

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）

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「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

太陽光の大量導入を支える「古いテクノロジー」！？ 「揚水式水力」が長周期のエネルギー貯蔵として再評価（前半

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長周期」の調整力不足が露呈

　このコラムの前回記事（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）で、米カリフォルニア州が「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るが故に、系統運営に問題が生じている実態を取り上げた。

　一方、昼間に太陽光発電からの電力を充電し、夕方のピーク時に放電できるリチウムイオン電池がメインとなるエネルギー貯蔵テクノロジーが、天然ガス火力の代替に再エネを増やしていく上で重要な役割を果たす、という方向性をこれまでのコラム記事で再三、触れてきた。

　住宅用蓄電池、さらに発電事業用のリチウムイオン電池と言えば、米国の著名起業家で、話題に事欠かないイーロン・マスク氏の創業した企業「テスラ」がまず頭に浮かぶであろう。

　テスラの住宅用蓄電池「パワーウオール」、発電事業用蓄電池「パワーパック」は、革新的な蓄電テクノロジーとして、人をワクワクさせ、市場を斬新に変え、大きなシェアを占めることが期待されるものだ。

　しかし、今回、カリフォルニア州で起きた大規模停電で、重要性が評価されたのは、こうした新タイプの蓄電テクノロジーばかりではない。大停電で、明らかになった課題の1つは、長時間での需給バランスの改善に効果のある「長周期エネルギー貯蔵」の必要性である。こうした長周期エネルギー貯蔵テクノロジーで最も活用されているのは、実は「古いテクノロジー」である揚水式水力発電である（図1）。

図1●米加州で最大規模の揚水式水力発電 （1212MW） が導入されているウイスホン湖

（出所：California Energy Commission）

蓄電池の貢献は「ゼロ」！？

　米国でエネルギー貯蔵市場が立ち上がった当初は、調整力市場を通じて、短時間の充放電で生み出した調整力を系統運用事業者に提供する「アンシラリーサービス」がメインで、同サービス用には、「短周期」向け需給改善システムが活用された。

　近年では、カリフォルニア州やニューヨーク州など多くの州政府がエネルギー貯蔵設備の導入を義務化し、 昼間に太陽光発電からの電力を充電し、夕方のピーク時に放電する「シフト目的」の長周期対策での使用が拡大している。しかし、昼間から夕方以上のもっと長期の時間、または数日をカバーできるエネルギー貯蔵が注目され始めた。... Read More Here

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！？

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「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

米で急拡大する「ハイブリッド型メガソーラー」、計画中は８GW 蓄電池／太陽光の出力比率は0.6、放電時間は4時間を超える

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太陽光は「ハイブリッド」へ

　米国では現在、連系出力ベースで4.6GWの再生可能エネルギー発電設備が、蓄電池を併設した形で稼働している。こうした蓄電池併設型の再エネ発電設備は「ハイブリッド型」と呼ばれ、そのなかには太陽光発電も含まれる。

　ハイブリッド型の再エネ設備は、さらに14.7GWものプロジェクトが計画されており、なかでも太陽光発電が急増している。

　この分析は、米国エネルギー省（DOE）の研究所の一つであるローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）と、米研究機関のエレクトリック ・パワー・ リサーチ・ インスチテュート（EPRI）によるもので、米「エレクトリシティー・ジャーナル」に研究レポートが掲載されている。

　「基幹電力系統内における蓄電池を併設したハイブリッド発電設備を導入する動機と選択」と題する、このレポートでは、グリッド（系統網）に接続した発電事業用の再エネ発電設備（連系出力1MW以上）に焦点を当て、「ハイブリット」の動向などについて分析している。

　近年、プロジェクトデベロッパーは、蓄電池を太陽光発電と同じ系統連系ポイントに併設する「ハイブリッド」プロジェクトへの関心を高めているという。

　天候などによって出力が大きく変動する太陽光・風力発電などの「出力変動型再エネ」の導入を拡大しグリッドに統合するためには、グリッドシステムの柔軟性をさらに高める戦略が必要である。蓄電池の活用は、グリッドの柔軟性を高め、変動型再エネの大量導入を促す貴重な戦略であることが、動機の1つになっている。太陽光・風力のさらなるコスト削減が進むにつれて、蓄電池の活用はいっそう拡大するとされている。

計画中の「太陽光ハイブリッド」は約8GW

　同レポートによると、現在米国では61の「ハイブリット設備」が運営されている。連系出力では4.6GWになる。電源種別で見ると、現時点では太陽光発電より、風力、天然ガス、石油による発電設備の方が多くなっているが、計画が発表されたプロジェクトを見ると、太陽光発電が他の発電設備を大幅に上回っている。ちなみに、計画されているハイブリッド設備の数は88で、連系出力は14.7GWに達する。

　太陽光発電のみのデータを見てみると、現在稼働済みの太陽光発電・蓄電池のハイブリッド設備は34で、合計連系出力は706MWだが、計画数は75で、合計出力は7.85MWと大きく伸びていることがわかる(図1)。Read More Here

図1●発電設備別・稼働済みと計画中の「ハイブリッドプロジェクト」

（注：単位＝GW・連系ベース、左グラフ＝稼働済み、右グラフ＝計画中、濃い青色＝発電設備の出力、薄い青色＝蓄電池の出力）（出所：LBNL）

太陽光発電、導入量米国No.1！ カリフォルニア州の注目制度、CSIとは

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カリフォルニア州で住宅用太陽光発電市場が大きく変わろうとしている。2020年の1月1日以降に建設される全ての住宅に、太陽光発電を設置することが義務化されるのだ。ゼロ・ネット・エネルギーホームへの挑戦が始まる。

導入量米国No.1
カリフォルニア州の政策

カリフォルニア州は、米国の太陽光発電導入量において突出している。2019年の第1四半期末時点で、累計の太陽光発電導入量は25GW超えを記録。なかでも、屋根置き住宅用システムを含む分散型太陽光発電の導入量は8GWを超える。同州は、他州や連邦政府に先行し、太陽光発電普及政策を施行してきた。

過去、最も注目を集めた制度は、2006年に施行された「カリフォルニア・ソーラー・イニシアチブ（CSI）」と呼ばれる太陽光発電補助金プログラムで、2016年までに1.9GWの太陽光発電システム導入を目標とした。この補助金プログラムの画期的なポイントは、電力需要が上がるにつれて補助金額が段階的に下がるところだ。

これによって電力消費者の補助金負担額が最小限になり、予算は効率的に使用される。このようなシステムを取り入れたのは、このプログラムの趣旨が「（2016年までに）太陽光発電産業を補助金に頼らない産業に育てる」ことだったからだ。

「卒・補助金」へ
カリフォルニアの次の一手

昨年、カリフォルニア建物基準委員会（CBSC）は、2020年1月より新築住宅に太陽光発電導入を義務付ける新しい規制を承認した。この新築住宅への太陽光発電設置義務は、全米初となる政策だ。

カリフォルニア・ソーラー・ストレージ協会（CALSSA）によると、現在のカリフォルニア州では、年間に約150000もの新築・既存住宅に太陽光発電が設置され、そのうち新築住宅に設置されるのは約10％の15000件だ。同州では年間平均80000の新築住宅が建てられるので、2020年以降に建設される全ての住宅に太陽光発電が設置されると、市場が現在の5倍以上に拡大することとなる。

カリフォルニア州は、環境保護政策や気候変動対策において、米国だけでなく世界をリードしている。同州は温室効果ガスの排出量を2020年までに1990年の水準まで削減し、さらに2050年までにその80％を削減するという高い目標を掲げ、全米初の排出量削減を法制化した州となった。

さらに、新築住宅用建物は2020年まで、そして新築商業用建物は2030年までにゼロ・ネット・エネルギー（ZNE）にするという目標を2008年に成立させた。「ZNE」とは、住宅を含む建築物の断熱性・省エネ機能を改善させ、太陽光発電などでエネルギーを創ることで、年間の消費エネルギー量（冷暖房・給湯・照明など）の収支をプラスマイナス「ゼロ」にすることである

また同州では、建築物における電力、天然ガスなどのエネルギー消費の削減を促すために、「タイトル24」と呼ばれるエネルギー効率（省エネ）基準が導入されている。建物省エネ基準は3年ごとに調整・更新され、今回の新築住宅に対する太陽光発電導入義務は「2019年建築物省エネ基準」に含まれた。今回の基準は同州のZNE目標を達成するための「手段」の1つになるといわれている。

具体的には、太陽光発電の設置の他に、住宅の壁や窓などの断熱性能の向上、高効率の省エネ設備機器の搭載など、様々な省エネ化の基準が含まれている。さらに、新築住宅が高い建物の陰になっているなど、太陽光発電設置に適切でない場合における柔軟な対応法なども含まれている。その1つが蓄電池の併設である。

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米エネルギーストレージ市場が「1GWh」越え 太陽光の自家消費向け市場が成長を牽引

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「ビハインド・ザ・メーター」が増加

　米国市場におけるクリーンエネルギーの調査・コンサルティング事業を手掛けるGTMリサーチ（GTM Research）と米エネルギー貯蔵協会（Energy Storage Association: ESA）は、2013～17年の5年間で系統連系型のエネルギーストレージ設備の累積導入容量が1000MWh（1GWh）を超えた、と発表した。

　2017年単年には全米で431MWhの系統連系型エネルギーストレージ設備が導入され、同年第4四半期（9〜12月）には100MWhが導入された。

　GTMリサーチの予測によると、2018年単年で1233MWh（1.233GWh）の系統連系型エネルギーストレージが導入され、今年だけで2017年までの累積導入容量を超えることになる（図1）。

図1●米エネルギーストレージ市場予測（MWh）（濃青：住宅用、青：非住宅用、薄青：電力供給側用）

（出所：GTM/ESA）

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　2017年の米エネルギーストレージ市場は前2016年比で27％拡大したが、特に成長した分野は、「ビハインド・ザ・メーター（Behind the meter）」と呼ばれる需要家サイドに設置される蓄電池で、2016年比で79％増加した。これらの蓄電池は主に分散型太陽光と併設され、太陽光発電の余剰を系統網に流さずに貯蔵して自家消費する。

「フロント・オブ・ザ・メーター」は減少

　「ビハインド・ザ・メーター」に対して、主に電力会社などの電力系統側に設置された蓄電池を「フロント・オブ・ザ・メーター （Front of the Meter）」と呼ぶ。フロント・オブ・ザ・メーターとしての蓄電池は、2017年に総導入量の65％を占めるものの、2016年と比べると構成比率は14％減となった（図2）。

図2●米国エネルギーストレージ市場2016/2017比較

（出所：GTM/ESA）

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　今回の発表によると、フロント・オブ・ザ・メーター市場では平均放電時間が長い蓄電池の導入が増えている。これは、長周期対策向けの蓄電池市場が成長していることを意味している。

　蓄電池の性能は、瞬時にどれだけの電力を流せるかを表す瞬時最大電力である「出力（単位：W）」と、どれだけの電気を充電または放電できるかを示す「容量（単位：Wh）」の2つがあり、用途によってどちらを重視するかが異なってくる。

PJM管内ではアンシラリー向け急増

　米エネルギー省・エネルギー情報局（Energy Information Administration：EIA）によると、2016年に米国に導入されたフロント・オブ・ザ・メーター向けの大型蓄電池は、地域によって用途が異なり、重視する性能も違ってくる。..Read More Here

続報・米「皆既日食」、市場を使い、太陽光の出力抑制は1％に 広域ネットワークで再エネの変動を機敏に調整

Published at Nikkei Technology Online --- 　8月21日、米国全土では1979年以来38年ぶりとなる皆既日食が見られた。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まで、壮大な天体ショーが観測された。

電力の広域市場をフル活用

　カリフォルニア州は、米国で太陽光発電の導入量ナンバーワンで、日食の影響も大きいことが予想された。同州では、日食の際、起動と調整力で柔軟性に優れた電源である州内の水力発電と天然ガス火力で、太陽光発電の出力急変に対応し、グリッドの信頼性を保つことに成功した。これは8月22日に公開したこのコラムでもレポートした（関連記事）。

　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た。部分日食といえども同州の送電網には約10GWの発電事業用のメガソーラー（大規模太陽光発電所）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系統運用を担うカリフォルニア独立系統運営機関（California Independent System Operator; CAISO）は、太陽光発電の出力ロスによる供給不足を補うために、州内で発電所を稼働させると同時に、日食が地域を横切って移動し、異なる時間に異なる場所で太陽光発電に影響を与えることを利用し、西部電力システムネットワーク上での広域インバランス市場を活用した（図1）。

図 1●2017年8月21日におけるCAISO管轄内の電源別電力供給
（黄線：太陽光発電、赤線：火力発電、紫線：輸入）
（出所：CAISO）

インバランス市場の活用で再エネ統合
　CAISOはカリフォルニア州を管轄エリアとする送電事業と電力需要調整事業を担っている。さらに、前日市場と最終的な需給の差（インバランス）を調整するインバランス市場を運営している。

　米国西部諸州に拡大される再生可能エネルギーのグリッドへの連系、グリッドの信頼性と発電コスト削減を促進するため、CAISOは、同州で運営するインバランス市場の運営エリアを拡張し、2014年に西部エネルギーインバランス市場 (Western Energy Imbalance Market: EIM) の運営を開始した。

　西部EIMには 現在、カリフォルニア、オレゴン、ネバダ、ワシントン、アリゾナ、ユタ、コロラド、ワイオミングの8州に管轄エリアを持つ電力事業者が参加している。これらの州の電力事業者・発電事業者はCAISOのリアルタイム・グリッド・マネッジメント・システムにアクセスし、再エネの系統統合、系統安定化、発電コスト抑制に活用できる...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