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No.322 我が国一般送配電事業者のネットワーク次世代化に向けた取り組み（前編）
―共通点と相違点のある各社のネットワーク次世代化投資―
京都大学大学院 総合生存学館 教授 長山浩章
一般社団法人 カーボンニュートラル推進協議会 理事
キーワード：一般送配電事業、次世代ネットワーク
（＊）本稿は（一般社団法人）カーボンニュートラル推進協議会1における筆者論文（2022年6月27日公開 https://carbon-neutral.or.jp/topics/column/266.html）に修正を加えたものである。
2022年4月26日の再エネ大量導入小委2（第41回）において電力ネットワークの次世代化が議論された。経済産業省は、「2050年のカーボンニュートラル実現に向けた再エネ大量導入、地震等の災害や需給ひっ迫等へのレジリエンス向上を進めるためには、系統増強、運用の高度化など電力ネットワークの更なる取組が必要。また、再エネ導入拡大に伴う非同期電源の増加を踏まえた慣性力の確保や系統対策など、中長期を見据えて新たに行うべき対策もある。こうした取組を確実かつ迅速に進めることが重要であり、ネットワークの次世代化を進めるためには、効率化を前提に必要な投資の確保が必要。」としている。
本稿では我が国一般送配電事業者各社のネットワークの次世代化に向けた取組と課題につき、 全体を３つのパートに分け、今回（前編）は系統ワーキンググループ3の第37回（2022年3月30日）、及び、第38回（2022年4月12日）の各社提出資料をもとに一般送配電10社の再エネ導入実績と、それに合わせたネットワークの次世代化に向けた投資・対策について、比較分析した結果を紹介する。
次回（中編）はネットワーク次世代化を進める背景となった再エネをめぐる主要な新たな制度枠組みであるノンファーム接続について現状と今後の展望を解説する。
最後の(後編)では新たな配電事業の定義とマイクログリッド、ネットワークの効率化投資と設備形成の最適化の例として、中地域3社（関西・北陸・中部）連携による関西・中部・北陸エリアの常時交流連系（ループ）形成と、南福光連系所の設備のスリム化、BTB（Back to Back）廃止の検討について取り上げる。尚、中部電力パワーグリッド様、北陸電力送配電株式会社様のご厚意により南福光連系所の現地視察の機会をいただくことができた。
1.ネットワークの次世代化に向けた主な投資・対策の比較
表1は一般送配電事業者各社のネットワークの次世代化に向けた主な投資・対策の概要を比較したものである。表の上半分は再エネ導入実績（2021年度末値）、再エネ導入想定見込み（2031年度末値）に加えて、各社の系統増強、運用・デジタル化の数値であり、それらを再エネ導入実績（2021年度末値）及び再エネ導入想定見込み（2031年度末値）で割り、単位当たりで比較したものが表の下半分である。
系統増強、運用・デジタル化といった主要施策を再エネ導入量あたりで比較すると、九州、東北、北海道が再エネの大量導入において主要な施策が実施されており、東京電力ではノンファーム受付量が特に大きくなっている。
尚、関西電力エリア等については、2021年12月末時点では対象となる「空き容量のない基幹系統」がなかったため、ノンファーム接続検討が行われていなかった。2022年4月以降、連系電圧が基幹系統の電圧階級である全電源は、ノンファーム型接続が適用されることになったが、2021年12月末時点では開始前であったため、ノンファーム型接続の受付は表では0となっている。
表 1 ネットワークの次世代化に向けた主な投資・対策（概算）
注1：※1 2031年度末の再エネ導入想定見込みには、2021年度末値の導入実績を含む。
注2-1：再エネ導入実績・想定については、2022年度供給計画の数値を記載。再エネには、太陽光・風力・地熱・水力(揚水を含む)・バイオマス(廃棄物を含む)を含む。
注2-2：※2 地域間連系線の増強を除く
注2-3：※3 連系済みは除く
注2-4：※4 ノンファーム型接続の全国展開(2021年1月13日)以降に受け付けた値
注2-5：いずれも2022年4月時点の見積もり値であり、必ずしも精緻な値ではない点に留意すること。※1+2の数字が、2021年度末値の再エネ導入実績と2031年度末値の再エネ導入想定見込みの差分と必ずしも合致しない点に留意。レベニューキャップ申請上の数値とは差異が生じうることに留意。
出所：資源エネルギー庁（2022年4月26日）「電力ネットワークの次世代化」再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会 第41回 資料1を筆者加工
表2は第一規制期間における取り組みを各社間で比較したものである。各社とも脱炭素化、レジリエンス向上、DX・効率化どの項目も重視しているが、投資額の割り振りから筆者想定評価し、特に重点を◎、重点を○とした。
表にある対策の各項目はレベニューキャップの第一規制期間である2023?2027年度に実施されるものである。レベニューキャップ制度においては、電力ネットワークの次世代化を図ることを促す点から、一般送配電事業者において効果的な次世代投資計画を策定することが求められている。しかしながら、レジリエンス、脱炭素化、DX等の観点から電力ネットワークの次世代化に向けた投資のうち、厳密には、第一規制期間においては費用対便益（B/C）、コストベネフィット分析が1.0未満であったとしても中長期的には費用対便益が一定以上となるような取り組みが、レベニューキャップ制度査定における次世代投資費用と位置付けられるとしている4。
投資額は、2022年系統ワーキンググループ第37回及び第38回における各社提出・発表の計画値では中部電力が最も大きくなっている。各社の投資計画を2022?2027年の需要電力量で割ると、沖縄0.64円/kWh、中国0.48円/kWh、関西0.23円/kWh、中部0.52円/kWh、北陸0.29円/kWh、東京0.21円/kWh、東北0.65円/kWh、北海道0.51円/kWhとなった。
表 2 第一規制期間における取り組み
注1：◎は特に重点、○は重点とした（投資額の割り振りから筆者想定評価）
注2：同様の施策・取り組みであっても会社によって「期待される便益」の区分が異なることがある
注3：需要電力量（需要端）は2023～2027年の需要電力量（送電端）百万kWh
注4：系統WGでの各社提出資料における投資額の記載は、北海道・東北・東京・関西・中国・沖縄電力は小分類ごとの記載のみで総額なし。北陸電力は大分類ごとの記載のみで総額なし。中部電力は総額あり。九州・四国電力は額面記載なし。
注5：単価（円/kWh）は、九州、四国は投資額の記載がないため除く
注6：2022年系統ワーキンググループ第37回及び第38回における各社提出・発表の計画値であり、最終的にレベニューキャップ（RC）等の第一規制期間の投資として申請される額ではない
注7：北海道電力ネットワークの2023?2027年投資額（概算総額）は2,900億円で、表の脱炭素化、レジリエンス向上、DX・効率化の731億円はこれに含まれる。
出所：資源エネルギー庁（2022年4月26日）「電力ネットワークの次世代化」、再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会 第41回、資料1を筆者加工．需要電力量は電力広域的運営推進機関（2022年1月19日）「全国及び供給区域ごとの需要想定（2022年度）」、および、資源エネルギー庁（2021年10月1日）「各一般送配電事業者の託送料金平均単価等（令和3年10月時点）」https://www.enecho.meti.go.jp/category/electricity_and_gas/electric/fee/stracture/pricing/pricelist.html
表3・4・5は一般送配電各社のネットワーク次世代化に向けた取り組みの具体策を各社比較したものである。各社において、それぞれネットワークの次世代化に向けた様々な取り組みを進めている。
表 3 一般送配電各社 ネットワークの次世代化に向けた取組と課題 一覧表［脱炭素化］
注：九州電力は所定項目での記載がないため、全体資料から筆者作成
出所：新エネルギー小委員会 系統ワーキンググループ 2022年4月12日（第38回）資料、および、2022年3月30日（第37回）資料、各電力会社「ネットワークの次世代化に向けた取組と課題」提出資料より筆者作成
需要家(分散型)リソースの活用という面では、記載の違いはあるものの東電PGのような分散リソースの可制御化や、北陸電力の地域マイクログリッド構築支援事業など各社で特色が出ている。
送電網の容量拡大では、東北電力の「送電網の容量拡大等 (連系線・基幹系統の増強)（1,870億円）」が大きい。各社ともダイナミックレーティングは導入し、気象条件等に基づいて送電線設備の容量制限を変化させ、設備容量の拡大を図る。
配電網のアップグレードでは、中部電力の「配電網における次世代機器の導入・活用（1,800億円）」、関西電力の「配電網への次世代機器の導入・活用（1,374億円）」、東京電力の「送・変・配電一体の電圧集中制御の検証・導入 (全体最適制御による適正電圧の維持)（317億円）」、中国電力の「配電系統の電圧調整の高度化（230億円）」が大きい。
再エネやEV売電が大量に入ると、電圧の上昇・降下が頻度を増し、かつ、広範囲にわたるため、配電網の次世代化が必要になってくる。これまでは送り出し変電所から需要家への一方向の潮流を前提とし、供給電圧が維持されてきたが、センサー付開閉器とスマートメーターの計測値をリアルタイムに把握し、フィーター（配電線）に流れる潮流を把握し、翌日の潮流予測に基づいて新型電圧調整器を遠隔で細かく制御する形もでてきた。配電系統の潮流・電圧監視や電圧制御の高度化を図ることで、再エネ連系可能性の拡大を図る。もともと上り潮流（需要家の自家発の逆潮流）の把握ができるように早い時期から準備進めてきたようである。
東北電力ネットワークでは、再エネ電源を活用した電圧運用が挙げられており、大量に導入される風力発電の有効電力とPCSを通した無効電力に蓄電池も組み合わせ、電圧維持を図る。
次世代スマートメーターの導入と次世代電圧調整システムは各社とも導入しているが、データの計測センサ（開閉器内蔵）、通信端局での収集、同期データの種類が異なるため、共通化は難しいようである。尚、2021年の中部電力パワーグリッドより公表された情報によると5中部電力の次世代電圧調整器は、従来に比べてより広い範囲の電圧制御が可能であり、機器台数の抑制（設備形成の合理化によるコスト抑制）や、通信網を介した遠隔での制御パラメータの整定（設定や変更）、再エネの急峻な出力変動に対し高速に対応しての電圧維持などが可能とされている。この技術は中部電力を中心とした開発グループ独自のもので、他のネットワーク会社にはない特徴となる。
次世代スマートメーターについては、次世代スマートメーターは制度検討会6の取りまとめ（2022年5月31日）では「（現行の）スマートメーターの検定有効期間が10 年間であり、順次新たなメーターへの交換が始まる予定であることから、この際、カーボンニ ュートラル時代に向けたプラットフォームとして相応しい電力やその周辺ビジネスの将来像を踏まえた新仕様スマートメーターシステムへとアップグレードすべく、次世代スマートメーター制度検討会において、次世代の低圧メーター及び高圧・特高メーターの仕様検討を実施した」とされている。
次世代スマートメーターの設備は、東京電力の「次世代スマートメーターの設置（2,254億円）」が大きい。中国電力も次世代スマートメーターの導入として420億円の計上をしているが、これは各電力会社の低圧スマートメーターの設置予定台数の置き換え分として1台1万円弱程度と想定すると同じ規模の金額となっている（北海道電力（373万台）、東北電力（678万台）、東京電力（2.900万台）、中部電力（955万台）、北陸電力（185万台）、関西電力（1,309万台）、中国電力（492万台）、四国電力（266万台）、九州電力（869万台）、沖縄電力（90万台））。
図 1 配電網への次世代機器の導入・活用のイメージ（中部電力パワーグリッドの例）
出所：中部電力パワーグリッド（2022年3月30日）「ネットワークの次世代化に向けた取組と課題」系統ワーキンググループ 第37回 資料2-4
表 4 一般送配電各社 ネットワークの次世代化に向けた取組と課題 一覧表［レジリエンス向上］
注：九州電力は所定項目での記載がないため、全体資料から筆者作成。
出所：新エネルギー小委員会 系統ワーキンググループ 2022年4月12日（第38回）資料、および、2022年3月30日（第37回）資料、各電力会社「ネットワークの次世代化に向けた取組と課題」提出資料より筆者作成
レジエンスに係るDERの整備では、中部電力の「系統蓄電池の導入、DER制御システムの導入検討、配電事業ライセンス導入に伴うシステム改修（40億円）」、制御システムの高度化では、四国電力の「次期系統制御所システム開発」、中国電力の「次世代監視制御システムの開発（100億円）」が大きい。
表 5 一般送配電各社 ネットワークの次世代化に向けた取組と課題 一覧表［DX・効率化］
注：九州電力は所定項目での記載がないため、全体資料から筆者推定により作成
出所：新エネルギー小委員会 系統ワーキンググループ 2022年4月12日（第38回）資料、および、2022年3月30日（第37回）資料、各電力会社「ネットワークの次世代化に向けた取組と課題」提出資料より筆者作成
DX・効率化では、東北電力の「AI等デジタル技術を活用した送電線ルート検討の効率化（0.4億円）」が特徴的である。
これら次世代ネットワーク投資の今後については、2022年4月26日の再エネ大量導入小委では、電力ネットワークの次世代化に向けた「次世代投資」について、「そうした先進的な取り組みのうち、①中長期的な目標における位置づけを合理的かつ明確に説明可能な取組、②その費用対便益が中長期的には一定以上となることを定量的または定性的な観点から具体的に説明可能な取組については、過去の非効率的な投資の改善を促す性質のものではないことから、レベニューキャップ制度の査定においても効率化係数の対象外たる「次世代投資」として評価することが妥当ではないか」とされている。今後、図2にあるように、電力・ガス取引監視等委員会で、個別査定が行われることになる。次世代投資の査定方法は電力・ガス取引監視等委員会（2021年11月24日）「託送料金制度（レベニューキャップ制度）中間とりまとめ 詳細参考資料」によると、「送配電NWの次世代を図ることを促す観点から、事業者において効果的な次世代投資計画を策定することが求められる。」「その上で次世代投資の査定方法については、投資量と単価に区別することや、事業者間の横比較が困難であると考えられることから、提出された計画内容を踏まえ、投資プロジェクトごとに見積費用の妥当性を確認する。」「なお、その投資効果については、期中又は事後において必要な検証を行う（必要に応じて計画履行状況の検証も行う）。」とされている。
図 2 次世代投資の査定概要
出所：電力・ガス取引監視等委員会（2021年11月24日）「託送料金制度（レベニューキャップ制度）中間とりまとめ 詳細参考資料」
2.まとめと今後の留意点
一般送配電各社は国の指導も受けながらそれぞれ競争と協調をしながら、新しい技術の取り込みや設備形成の最適化を図ってきた。こうしたことで着実に再生可能エネルギーを拡大してきている。さらに今後の一般送配電各社への要望を述べるならば、これまで各社で独自にすすめられてきたデータ収集のありかたや、技術の導入のしかた、機器の標準化をさらにすすめながら、再エネ大量導入のため、効率のよい設備形成を一層すすめていただきたい。
他方で、再エネが大量に導入された場合の対策も必要である。現在と状況は異なるが、今から35年前の1987年7月23日（木） 13時19分に関東で大規模な停電が発生した。停電地域は東京都区内北部・南部 , 埼玉県南部, 神奈川県西部、静岡県東部, 山梨県南部, 千葉県北部の約817万kWになり、 停電時間は最後に停電が復旧する16時40分（東京23区：13時３６分）で最長の3時間21分となった。ＪＲ東北・上越・東海道新幹線および在来線，都営地下鉄で遅れ，私鉄各線で運休または遅れ、信号機停止、各所でエレベーター閉じ込めなど甚大な社会的影響があった7。この停電原因は猛暑による需要の急増および無効電力供給力不足による基幹系統の大幅な電圧低下によるものであった。現在も原子力、火力の減少に主に起因する供給力不足、太陽光、風力などの非回転系電源の増加によりこの1987年7月23日と近しい状況にある。慣性力、同期化力、無効電力調整力は今後より重要な系統上の投資となる。再エネ導入が進む時期（シナリオ）を前もって想定して、事前にこれら調整力がどこにどのように必要かをシミュレーションなどで明確にし、設備設置のリードタイムも効力して遅れないように設備導入・増強計画を進めることが必要である。同期調相機は、廃止や休止される火力発電などの回転型発電設備を流用することも考えるとよいのではないか。再エネや蓄電池設備などのPCS・インバータに慣性力低下に対応した疑似慣性力、疑似同期化力を持たせる方法も有効と思われる。
また、次世代ネットワークの形成で重要な点は、一般送配電事業者が系統混雑状況や費用対効果が高い増強箇所を公表し、今度導入が検討されている市場主導型のゾーン制・ノーダル制の導入のため、早期に系統の混雑状況を反映したLMP Locational Marginal Price）の見通しの試算を示すことでどの地点に系統蓄電池を含む電源を導入すべきかを判断できるようにし、他方、発電事業者側もその価格シグナルを基に立地を検討するというような、双方向のプロセスへと変革していく必要がある。
謝辞
本稿の作成に当たっては、中部電力パワーグリッド様、北陸電力送配電株式会社様、株式会社日立製作所様には、南福光BTB等施設見学、意見交換等でご協力をいただいた。この場を借りて御礼申し上げます
参考文献
•資源エネルギー庁 総合資源エネルギー調査会 省エネルギー・新エネルギー分科会 新エネルギー小委員会／電力・ガス事業分科会電力・ガス基本政策小委員会 系統ワーキンググループの第37回（2022年3月30日）、および、第38回（2022年4月12日）各資料
•資源エネルギー庁（2021）「第二次中間取りまとめ」、総合資源エネルギー調査会 基本政策分科会 持続可能な電力システム構築小委員会、2021年8月10日
•電力広域的運営推進機関（2021）「マスタープラン検討に係る中間整理」、広域連系系統のマスタープラン及び系統利用ルールの在り方等に関する検討委員会事務局、2021年5月20日
1（一般社団法人）カーボンニュートラル推進協議会 https://carbon-neutral.or.jp/
2 総合エネルギー調査会 省エネルギー・新エネルギー分科会／電力・ガス事業分科会 再生可能エネルギー大量導入・次世代電力ネットワーク小委員会
3 総合資源エネルギー調査会 省エネルギー・新エネルギー分科会 新エネルギー小委員会／電力・ガス事業分科会電力・ガス基本政策小委員会 系統ワーキンググループ
4 電力・ガス取引等監視委員会 料金制度専門会合 第13回 議事録
5 プレスリリース「配電系統高度化（次世代グリッド化）の取り組み～国内初（注1）の「電圧集中制御システム」の運用開始」～2021年06月10日中部電力パワーグリッド株式会社
https://powergrid.chuden.co.jp/news/press/1206577_3281.html
6 次世代スマートメーター制度検討会
7 一般社団法人 電気学会 「過去の大規模停電事例」 より http://www2.iee.or.jp/ver2/honbu/16-committee/epress/data/12-jirei.pdf（2022年6月22日参照）