普段私たちが当たり前に使用している電気の周波数は、電力会社によって西日本は60hz、東日本は50hzに保たれています。需要が増えると、周波数は低下し、供給が増えると周波数は上昇します。このバランスが大幅に崩れると、停電が起こります。
実際、電力の需給調整はどのように行われ、どれほど難しいものなのでしょうか。
イギリス 電力需要のピークは人気番組のエンディング
こちらは、電力需給を調整する担当者の仕事ぶりに迫る映像です。（日本語字幕あり）イギリスでは、人気番組のエンディングに合わせ電力需要がピークに達します。視聴者がテレビから離れ、電気ケトルでお湯を沸かしたり、料理を始めたりするために起きる現象で、TVピックアップ（TV pickup）と呼ばれます。電力需要の急増に合わせ、水力発電所をオンラインにするシーンは、彼の表情や声色からも伝わってくるように、まさに緊迫の一瞬です。
日本の再エネ出力制御
ダックカーブの記事で、日本でも九州を中心に、電力需給を調整するために、太陽光発電所の発電を規制する「出力制御」が実施されていることをご紹介しました。
これは、国立情報学研究所がまとめている2023年の出力制御された電力の全体に占める割合を示す表です。北海道を除くすべての地域で、出力制御が行われていることがわかります。また、九州では最大出力抑制比率が50％を超えています。再エネを最大限活用するに越したことはありません。ただ、一方で日によって需要側にも供給側にもばらつきのある電力を調整することの難しさ、そして再エネに偏りすぎた場合に、電力インフラが脆弱になってしまうというリスクも知っておく必要があります。
電力需給調整の主要手段と応答速度比較
| 調整手段 | 応答時間 | 調整容量の目安 | コスト | 日本での活用状況 |
|---|---|---|---|---|
| 一次調整力（一次周波数制御） | 秒単位（10秒以内） | 数MW〜数百MW（電源ごと） | 発電機の固定費・調整費 | 火力・水力発電機のガバナーフリー運転。電力会社が義務的に保有。 |
| 二次調整力（LFC） | 数十秒〜数分 | 数十MW〜数百MW | 相対契約・容量市場（容量確保市場に移行中） | 自動発電制御（AGC）による調整。ベースロード電源の出力増減。 |
| 三次調整力（電力市場経由） | 数分〜数時間前 | 数MW〜GW規模 | 需給調整市場（2021年〜）での市場価格 | 日本卸電力取引所（JEPX）需給調整市場で調達。蓄電池・DR・揚水が参入拡大中。 |
| 揚水発電 | 数分〜10分（起動） | 数十〜数百MW（既存設備） | 建設済み設備の限界費用は低い | 日本最大の調整力（約27 GW）。再エネ余剰時の吸収・需要ピーク時の放出。老朽化設備の更新が課題。 |
| 蓄電池（BESS） | ミリ秒〜秒（超高速応答） | 数MW〜数百MW（規模拡大中） | 高（但し急速にコスト低下中。LFP：$100〜200/kWh以下） | 再エネ出力変動の平滑化・需給調整市場参入が拡大。九州・北海道での大型案件増加。 |
| DR（デマンドレスポンス） | 数分〜数十分（需要側の対応） | 数MW〜数十MW（アグリゲーター単位） | 需要家への対価（電力料金割引・インセンティブ） | アグリゲーターが複数需要家の電力需要を束ねて需給調整市場に参入（2021年〜）。工場・ビル・EVが主な対象。 |
| 再エネ出力制御 | 分〜時間単位（給電指令） | 系統ごとの余剰再エネ量に依存 | 発電事業者の機会損失（補償制度は部分的） | 九州・四国・中国エリアで頻発。2023年には全国で約70億kWhを超える出力制御（エネルギー白書2024）。 |
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