平岩 芳朗

　私は若い頃、中部電力のMBA留学派遣で米国ボストンに滞在し、そこでCommonwealth という言葉を随所で見聞きした。州の正式名Commonwealth of Massachusettsは、州の発足時に植民地時代との決別を強調する狙いがあったと解されている。
　コモンウェルスは共和国の同義語として扱われ、原義はアリストテレスのポリスの定義「善なる目標を共有する団体」に遡り、本質は「共有された善なる目標」（共通善）とされる。

電力システムとは何か

　電力システムは、発電から需要設備まで送配電網と電気的に繋がる大規模なシステム全体である。電力の安定かつ効率的な供給と事故時の波及防止・早期復旧の観点から、電気事業者を中心に設備形成と運用、技術開発が進められてきた。

　電力システム改革では、制度や市場の設計が論じられる。今後、電力システムに再生可能エネルギーや蓄電池・EVなどの分散型エネルギーリソースが多数接続され、デマンドリスポンス（DR）やアグリゲータなど多様な事業者が電力需給に関与するため、電力システムはこれら多くのプレーヤーが活用する共通基盤、プラットフォームでもある。

　現在の制度設計は、多くの関係者が各々の義務を履行、または協力することで電力システムが安定に維持できる仕組みであり、かつて垂直一貫体制で電力会社が一手に安定供給を引き受けた状況とは異なる。このため、関係者が、電力システムの「共有された善なる目標」を再確認し、電力システムの常識（コモンセンス）について共通認識を持つことが重要である。

電力システムのコモンウェルス

　我が国では、電気は欲しい時に当たり前のように供給され、享受を実感しにくいが、ネットの繋がりが大前提の高度IT社会において、電力の安定供給の重要度は増している。月並みであるが、電力システムの「共有された善なる目標」とは、「安全性を大前提に、エネルギーの安定供給、環境適合性（脱炭素化を含む）、経済性の、S+3Eの同時達成」であろう。

電力システムのコモンセンス

　米国独立戦争当初、トマス・ペインは小冊子Common Senseを刊行し、米国が独立によってのみ自由になれるのは常識Common Senseであると、独立の戦いの目的を明らかにし、分かりやすく力強く訴え、植民地人の戦意を鼓舞した。電力システム改革が進む中、電力システムの共通善のために社会で共有すべきコモンセンスについて、分かりやすく発信することが重要である。紙面の関係で以下の3つを選ぶこととする。

１．多様な電源ポートフォリオの必要性

　我が国はエネルギー資源が乏しく、他国と系統連系されていない。また、歴史的に世界のエネルギー情勢は大きく変化している。S+3Eに万能な電源はなく、各種電源は長所と短所があるため、各種電源の適切な組合せ（ポートフォリオ）が重要である。
　再エネ大量導入や、脱炭素火力の開発、蓄電池やDR等の普及に向けて、技術開発等による経済性や信頼性、社会的受容性の向上、安定的な供給網の構築が期待されるが、特に、こうした研究開発や普及の見通しが得られるまでは、エネルギーの選択枝を確保し、技術基盤を維持することが重要である。

２．「瞬時瞬時の需給バランス＝周波数」の維持の必要性

　電力システムは、「エネルギーの保存」という物理法則にもとづき、連系系統の全体が挙動する。送るという点において、電気はガスや水道とは本質的に異なる。ガスや水道は、導管を通じて物質を輸送し、導管やタンク等の内部に大量の物質が存在し、バッファ機能を有している。一方、送電は物質の輸送ではなく、発電と需要の間で電磁界のエネルギーが送配電網により光の速度で伝搬する。しかも、電気の需要と供給は生活や社会活動、気象等の変化により常に変化する。このため、瞬時瞬時の需給（kW）バランスをとるのは、大変なことである。

　電力の需給バランスのずれは、周波数の変化として現れる。需要が供給を上回れば、発電機やモーターの回転数が減少し、周波数が低下する。上り坂にさしかかった自転車のスピード（車輪の回転数）が低下するイメージだ。強雷等により大規模に電源が脱落し周波数が大きく低下すると、系統連系を続ける発電機の運転を安定に維持することが困難となるため、保護装置により系統から切り離す。すると更に供給力が減少し周波数が低下するといった連鎖により、大規模停電に至る可能性がある。
　この対策として、周波数制御装置や、系統安定化システムが構築され、最悪のブラックアウトを回避するために、周波数低下を検知し一部の需要を切り離す自動制御も行われる。

３．調整力の必要性

　太陽光や風力など自然変動再エネが大量に普及すると、供給力と需要のギャップを逆調整する調整力の必要量が増加する。火力発電などは出力調整能力が高く、重量の回転子が高速回転し系統安定性に重要な慣性力をもつが、再エネ普及により稼働率が低下するため、調整力や慣性力等の確保が重要になる。
　需給調整として期待されるDRなど需要側参加を需給計画に織り込むためには、DRが（あるいはアグリゲートして）確実に機能し、その効果を適切に評価する仕組みが必要である。

　ほかにも、「kWとkWhの違い」など、電力システムのコモンセンスとして語りたい事項はたくさんあるが、別の機会としたい。

（一般財団法人電力中央研究所　理事長）

日本工業倶楽部「会報」（第287号令和6年1月）掲載

※発行元の日本工業倶楽部の許可を得て、記事をHTML形式でご紹介します。