電力中央研究所報告電気利用経営再生可能エネルギー電源大量連系に対応するアンシラリーサービス型デマンドレスポンスの導入可能性の検討キーワード：デマンドレスポンス，再生可能エネルギー電源，アンシラリーサービス，需給調整力，ポテンシャル分析背報告書番号：Ｙ１３０３０景風力発電や太陽光発電が大量連系している欧米の一部の地域では、同電源の出力変動に伴う系統の需給運用に関する課題が顕在化しており、この課題解決のために、需要側の機器制御による需給調整（アンシラリーサービス型デマンドレスポンス（DR）、Fast DR、表 1・図 1）が実用化あるいは実証研究されている。我が国でも、将来、再生可能エネルギー電源の大量連系によって電源構成における火力発電設備比率が減少する場合には、電源以外の需給調整力の確保が必要になる可能性がある。目的日本の風力発電・太陽光発電の出力特性やアンシラリーサービス型 DR のポテンシャル需要家の負荷特性を調査し、我が国における同 DR の導入可能性を検討する。また、我が国に同 DR を導入する際に考慮すべきメリットとデメリットを整理する。主な成果 1. 再生可能エネルギー電源の出力特性から見たアンシラリーサービス型 DR の要件日本の再生可能エネルギー電源の出力特性に関する先行研究を踏まえると、再生可能エネルギー電源大量連系時に必要となる調整力ニーズ（DR の要件）は、①長周期出力変動への対応（変動周期 20 分以上）、②残余需要ランプ注 1）への対応、③余剰電力への対応の 3 点である。調整力が通年・24 時間必要なのか、特に必要とされる季節・時間帯があるかについては今後の研究課題であることが示唆される。 2. ポテンシャル需要家へのアンシラリーサービス型 DR の導入可能性米国の Fast DR 研究において需給調整量が大きいとされた上水道・下水道・冷凍冷蔵倉庫・ビル空調をポテンシャル需要家として、我が国におけるアンシラリーサービス型 DR の導入可能性を検討した（表 2）。上水道・下水道・冷凍冷蔵倉庫は、通年・24 時間で電力需要があり、エネルギー貯蔵能力を活かした需要調整実績があることから DR の調整資源として活用できる可能性がある。ビル空調は、季節・時間帯によって電力需要が違うため、対象需要家や時間帯を限定した DR の調整資源にできる可能性がある。今後、より網羅的な調査を行い、DR 導入可能量を評価する必要がある。 3. 我が国にアンシラリーサービス型 DR を導入するメリットとデメリット電源のみによる調整力と比べると、DR を導入するメリットは、調整力の増強を図れること、需給調整コストを低減できる可能性があることである。デメリットは、DR の需給調整量に不確実性があること、DR 実施時に需要側の生産プロセスに影響が出る可能性があることである。今後の展開アンシラリーサービス型 DR を他の手段と比較した上で、需給両面から、同 DR の費用便益性および調整ポテンシャル量の評価を行う。表 1 ピーク需要抑制型 DR とアンシラリーサービス型 DR の違い* ピーク需要抑制型DR アンシラリーサービス型DR 系統ピーク抑制による供給コストの削減や系統信頼度の向上需給バランスの維持 (特に再エネ大量普及時) 発動する可能性がある時間帯 (夏季・冬季などの)需給逼迫時 (基本的には)通年・24 時間通知時間受渡しの前日または当日 (数時間前) 受渡しの数秒前～10 分前持続時間数時間 10分～30分間(長くても1時間以内) 目的運転予備力年間・月間運転計画年間の系統計画月間の運用計画需要抑制および需要造成需要抑制経済負荷配分前日の運用計画当日の運用周波数制御給電の数分前随時調整契約計画調整契約,時間帯別料金需要調整の方向前日起動停止計画給電指令可能性給電指令可能性があるも給電指令可能性あり (dispatchability) のとないものがあるの有無ダイナミック料金、ネガワット取引負荷削減の「受渡し」アンシラリーサービス型 DR 図 1 電力系統の計画・運用におけるアンシラリーサービス型 DR の位置づけ *通知時間から受渡し(需要反応)までの時間が短いため、アンシラリーサービス型DRはFast DRと呼ばれることがある。表 2 4 種類のポテンシャル需要家におけるアンシラリーサービス型 DR の導入可能性上水道事業需要調季節整に利用可能日な時間帯時間帯下水道事業通年ビル空調通年通年平休日処理水量が多くな平休日い日（雨天時は不可）平休日（平日の方が調整余地が大きい） 24時間 24時間ビル使用時間帯需要削減、需要需要削減需要調整の方向造成調整手段の例冷凍冷蔵倉庫 24時間夏季・冬季が中心需要削減、需要需要削減、需要造成造成送水・配水ポンプ揚水ポンプの停庫内設定温度の室内設定温度の調の運転制御止、水処理量の調整（上げ、下整、プレクーリング/ ピークシフトげ）プレヒーティング 36万kW 参考：（年平均）東北電力・東京電力エリア内の平均消費電力の推定値* 34万kW (年平均) 25万kW (年平均) 160万kW (中間期休日、昼間平均)、 790万kW (夏季平日、昼間平均） *本稿では、将来の太陽光発電・風力発電のポテンシャル容量比率(=再生可能エネルギー設置容量kW/最大電力kW)が高い東北電力管内と、生産活動への影響が小さく需要調整余地のある業務部門のストック量が大きい東京電力管内を合わせた「東北電力・東京電力エリア」を対象に、上記のポテンシャル需要家の平均消費電力を参考値として推定した。注 1）残余需要（＝電力需要－再生可能エネルギー電源出力）が急激にかつ大幅に長時間継続して増加または減少する事象のこと。気象変化による再生可能エネルギー電源出力変化によって発生する。研究担当者高橋雅仁（社会経済研究所エネルギー技術評価領域）問い合わせ先電力中央研究所社会経済研究所研究管理担当スタッフ Tel. 03-3201-6601(代) E-mail : [email protected] 報告書の本冊（PDF 版）は電中研ホームページ http://criepi.denken.or.jp/ よりダウンロード可能です。［非売品・無断転載を禁じる］ © 2014 CRIEPI 平成２６年５月発行１３－０１５