分散型電源とは

• 分散型電源の系統連系に関する主な技術規定やJEMA活動・お知らせ、導入プロセスとPCS認証、技術キーワードは、こちらをご覧下さい。（「技術と電機」へ移動します）

• 分散型電源の概念
• 分散型電源の種類
• 分散型電源のメリットと活用に向けた課題

分散型電源の概念

「分散型電源」とは、需要家エリアに隣接して分散配置される小規模な発電設備全般の総称であり、従来からわが国の電力需給システムの主流である電力会社による大規模集中発電設備に対する相対的な概念です。

東日本大震災に伴う電力需給のひっ迫を契機に、従来の省エネの強化だけでなく、電力の需給バランスを意識したエネルギーの管理を行うことの重要性が強く認識されました。また、震災後、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーの導入が大きく進みました。これらは天候など自然の状況に応じて発電量が左右されるため、並行して家庭用燃料電池などのコージェネレーション、蓄電池、電気自動車、ネガワット(節電した電力)など、需要家側に導入される分散型のエネルギーリソースの普及も進められています。

このような背景から、IoT(モノのインターネット)を活用した高度なエネルギーマネジメント技術によりこれらを束ね(アグリゲーション)、遠隔・統合制御することで、電力の需給バランス調整に活用することも推進されています。将来の電力供給形態を、大規模集中型から小規模分散型へ移行しようとする動きもあり、主力電源としての再生可能エネルギーを利用した循環型社会の構築は、エネルギー自給率の向上を目指す我が国のエネルギー政策の視点からも重要な役割を担うものです。

このような状況の下、JEMAでは、分散型電源技術専門委員会を中心として、分散型電源の普及拡大や共通課題への対応などに取り組んでいます。

分散型電源の種類

分散型電源は、入力エネルギーによって以下の通りに分類されます。

1.　化石燃料を利用した設備

• 発電するときに発生する熱を回収し利用することで、総合エネルギー効率を高めることが可能。
• 災害時の非常用電源としても活躍する。

ディーゼル・ガスエンジン、ガスタービン、排熱回収冷凍機、ヒートポンプなど

2.　再生可能エネルギーを利用した設備

• エネルギー資源が枯渇せず、永続的に利用することが可能。
• CO2を排出しないため、環境への負担が小さいクリーンなエネルギー。
• 自然条件の影響を受ける太陽光発電や風力発電は発電出力が不安定。

太陽光発電、風力発電、小水力発電、バイオマス発電、地熱発電など

出典（バイオマス発電　写真）： 資源エネルギー庁ウェブサイト

3.　水素を利用した設備

• 水素と酸素の化学反応から直接電気エネルギーを取り出すため、発電効率が高い。
• 発生する熱を回収し利用することで、総合エネルギー効率を高めることが可能。
• 副産物は水だけであり、クリーンなエネルギー。

燃料電池（住宅用／業務用・産業用／大規模発電用）

4.　電力貯蔵システム

• 電気エネルギーをニーズに合わせて貯蔵し、取り出すことが可能。
• 電気エネルギーの貯蔵には運動エネルギー、物理エネルギー、磁気エネルギー等、様々な方式がある。
• 中でも化学エネルギーで貯蔵する蓄電池（二次電池）が注目されている。
• 電気エネルギーネットワークにおける需給バランス調整力への活用や、需要家側でのピークカットや
  停電時の非常用電源として導入が進む。
• 電気自動車に搭載された蓄電池を電力貯蔵システムとして利用するシステムの導入も進んでいる。

蓄電池（住宅用／公共・産業用）、電気自動車利用など

分散型電源のメリットと活用に向けた課題

分散型電源のメリット

1. 需要家エリアに隣接して発電することができるため、送電ロスが少なく、大規模な送電設備も不要です。
2. 需要家自身が電力供給に参画することができ、個人や公共産業用など様々な規模に柔軟に対応可能です。
3. 燃料電池やガス発電などのコージェネレーションシステムでは発電時に発生する廃熱を有効利用するため、高い総合エネルギー効率を実現することができ、また、再生可能エネルギーや未利用エネルギーの有効活用による化石燃料消費の削減は、環境負荷の軽減に貢献することができます。
   
4. 災害時に非常用電源として利用できます。

分散型電源の大量導入に伴う系統接続上の課題と対応策

太陽光発電や風力発電など気象条件によって発電出力が変動する分散型電源の大量導入によって、電力系統の需給バランスや電力品質等の安全維持に以下の影響が考えられます。
従来の大規模電力設備の持つ系統調整能力に加えて、分散型電源および蓄電システムの系統調整能力、ならびに各種エネルギーマネジメントシステムを活用することで、再生可能エネルギーの最大活用と電力系統の安定維持運用を両立するための対策案が提起されています。

1.　需要と供給のバランス調整への影響（余剰電力の発生）

電力供給においては、系統運用者が各発電所の出力を制御し、常に需要と供給を一致させるよう運用されていますが、例えば、太陽光発電が大量に導入されると、需要が比較的少ない春や秋の週末の昼間に電気が余る、いわゆる余剰電力が発生します。

軽負荷時の余剰電力発生イメージ
出典：経済産業省

【対応案】

• 広域運用による電力融通や電力取引所による取引、揚水発電の活用
• 太陽光発電や風力発電を遠隔制御する出力制御
• 蓄電システムの活用
• 各種エネルギーマネジメントシステム（HEMS、BEMS、FEMS）の活用 など

2.　電力品質の安定化－周波数変動

電力系統の周波数は、送配電事業者と発電事業者が連係して瞬時瞬時の需給をバランスさせることで維持されていますが、その調整は時間領域に応じて火力発電や水力、揚水などを使って行われています。太陽光発電や風力発電の大量導入により、周波数調整力が不足する恐れがあります。

周波数変動と需給バランスの関係イメージ

【対応案】

• 周波数調整力確保のためのバックアップ電源（火力・揚水発電等）の確保
• 太陽光発電や風力発電の周波数調整制御機能
• 蓄電システムの活用 など

３.　電力品質の安定化－分散型電源の逆潮流による配電線の電圧変動

特に住宅用太陽光発電システムなど需要家エリアの配電線に設置された分散電源が普及し、その電力が逆潮流することによって電圧が上昇し、適正値（101±6V）を逸脱する電圧上昇が発生します。

分散型電源の逆潮流による電圧上昇

【対応案】

• 配電系統設備の強化（太径化、柱上変圧器の増設、系統電圧調整装置の設置など）
• 分散型電源用パワーコンディショナの自動電圧調整機能、力率制御機能
• 蓄電システムの活用 など

4.　分散型電源の逆潮流による送電用電容量不足

港湾地域など大規模発電所の集中する発電エリアで発電された電力は、送電線を通って大都市部など需要家の集中する需要家エリアに送電されます。
発電エリアに太陽光や風力といった分散型電源が新設されると、送電線設備の容量を超過し送電線を使用できない状況が生まれます。
複数回線で送電する送電設備では、一回線が送電線故障で送電不能となった場合に他回線がバックアップできるよう空き容量を確保する必要があります。

分散型電源に割り当てられる送電容量のイメージ
出典：経済産業省

【対応案】

• 送電系統設備の増強
• 発電設備の実際の利用率に即した運用容量の見直し
• 緊急時に発電設備の停止・出力抑制が可能であることを前提とした、緊急時空き容量の見直し
• 発電設備の系統接続契約における先着優先の考え方に基づき、
  系統混雑時に発電設備の停止・出力抑制が可能であることを前提とした、新規接続契約
• 上記にある緊急時・系統混雑時における分散型電源の遠隔制御による停止・出力抑制・蓄電システムの活用 など